專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示裝置及驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置。尤其是涉及有源矩陣型顯示裝置。
背景技術(shù)：
具有以矩陣狀布置的多個(gè)像素的有源矩陣型顯示裝置已得到廣泛使用。一般來(lái)說(shuō)，該像素包括晶體管、與該晶體管的柵極電連接的掃描線以及與該晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接的信號(hào)線。通過(guò)控制掃描線的電位使晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)，并且以使信號(hào)線的電位成為對(duì)該像素的數(shù)據(jù)信號(hào)的方式進(jìn)行控制。由此，可以對(duì)所希望的像素提供所希望的數(shù)據(jù)信號(hào)。該顯示裝置通過(guò)依次對(duì)各像素進(jìn)行這樣的操作來(lái)顯示圖像。目前，通常顯示裝置的顯示每I秒被重寫(xiě)60次(60Hz)。也就是說(shuō)，大約每0. 0167秒一次地輸入(重寫(xiě))數(shù)據(jù)信號(hào)。 近年來(lái)，對(duì)地球環(huán)境的關(guān)心不斷提高，且低耗電量型顯示裝置的開(kāi)發(fā)備受矚目。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種通過(guò)降低顯示裝置的顯示的重寫(xiě)頻率來(lái)降低耗電量的技術(shù)。下面對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的顯示裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的顯示裝置中，設(shè)置有掃描一個(gè)畫(huà)面的掃描期間以及緊接著該掃描期間且比該掃描期間更長(zhǎng)的停止期間。并且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了一種以下的技術(shù)在該停止期間中，將掃描線的電位固定為非選擇信號(hào)并對(duì)于信號(hào)線的電位，(I)設(shè)定為固定電位，(2)設(shè)定為固定電位然后使其達(dá)到浮動(dòng)狀態(tài)，或者(3)用作數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率以下的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。由此，降低根據(jù)停止期間的信號(hào)線的電位變動(dòng)的耗電量。并且，當(dāng)在停止期間中將信號(hào)線的電位設(shè)定為數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率以下的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)((3)的情況)，可以使由信號(hào)線與像素電極間的電容耦合引起的該像素電極的電位變動(dòng)在掃描期間與停止期間基本保持一定。[專(zhuān)利文獻(xiàn)I]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2002-182619號(hào)公報(bào)。當(dāng)在停止期間中對(duì)信號(hào)線提供數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率以下的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)((3)的情況)，較長(zhǎng)的停止期間以及較低的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率在降低耗電量方面是有效的。但是，根據(jù)該停止期間的長(zhǎng)度以及該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，顯示質(zhì)量可能與設(shè)置于各像素的晶體管的截止電流的值成比例地劣化。首先，較長(zhǎng)的停止期間意味著在每個(gè)像素中保持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)期地將設(shè)置在該像素中的晶體管保持為截止。由此，數(shù)據(jù)信號(hào)的值根據(jù)該晶體管的截止電流而發(fā)生變動(dòng)，使各像素的顯示質(zhì)量有可能劣化(變化)。并且，如上所述該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為交流信號(hào)。所以，信號(hào)線的電位有可能成為以下?tīng)顟B(tài)，即在相當(dāng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特定的半周期的期間中成為比特定像素所具有的數(shù)據(jù)信號(hào)高的電位，并且在相當(dāng)于緊接上述半周期的半周期的期間中成為比特定像素所具有的數(shù)據(jù)信號(hào)低的電位。此時(shí)，利用設(shè)置在該像素中的晶體管中產(chǎn)生的截止電流，在相當(dāng)于前半周期的期間中像素電極的電位上升A VI，而在相當(dāng)于后半周期的期間中像素電極的電位下降A(chǔ)V2。這里，AVl及A V2的值與該半周期的長(zhǎng)度成比例。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率降低代表著像素所保持的信號(hào)的變動(dòng)增大。所以，數(shù)據(jù)信號(hào)的值根據(jù)該晶體管的截止電流而發(fā)生變動(dòng)，由此各像素的顯示中有可能產(chǎn)生閃爍。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，降低顯示裝置的耗電量并抑制顯示質(zhì)量的劣化。通過(guò)將具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管用作設(shè)置在各像素中的晶體管，可以達(dá)到上述目的。注意，該氧化物半導(dǎo)體層是通過(guò)徹底地去除成為電子給體(施主)的雜質(zhì)(氫或水等)而被高純度化的氧化物半導(dǎo)體層。被高純度化的氧化物半導(dǎo)體層具有極少的源于氫或氧缺陷等的載流子(接近零)，且載流子密度低于I X IO1Vcm3,優(yōu)選為低于I X IO1Vcm30也就是說(shuō)，氧化物半導(dǎo)體層中的源于氫或氧缺陷等的載流子的密度盡可能地接近零。因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體層中包括極少的源于氫或氧缺陷等的載流子，由此在晶體管被截止時(shí)晶體管的截 止電流量可以較小。S卩，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種顯不裝置，包括信號(hào)線，在掃描一個(gè)畫(huà)面的掃描期間中被提供數(shù)據(jù)信號(hào)，而在緊接于所述掃描期間的、比所述掃描期間更長(zhǎng)的停止期間中，被提供具有比所述數(shù)據(jù)信號(hào)更低的頻率的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)；掃描線，在所述掃描期間所包含的一個(gè)水平掃描期間中被提供選擇信號(hào)，而在所述一個(gè)水平掃描期間之外的期間中被提供非選擇信號(hào)；以及設(shè)置有晶體管的像素，該晶體管的柵極電連接到掃描線，以及源極和漏極中的一個(gè)電連接到信號(hào)線，且包括氧化物半導(dǎo)體層。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示裝置中，作為設(shè)置在各像素中的晶體管，使用 具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。另外，將該氧化物半導(dǎo)體層高純度化時(shí)，可以降低該晶體管的截止電流。由此，可以抑制由該晶體管的截止電流引起的數(shù)據(jù)信號(hào)的值的變動(dòng)。也就是說(shuō)，可以抑制當(dāng)降低對(duì)包括該晶體管的像素寫(xiě)入的數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率時(shí)(停止期間較長(zhǎng)時(shí))的顯示劣化(變化)。并且，可以抑制當(dāng)降低交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率時(shí)的顯示閃爍。


圖IA 圖IC是圖IA是示出顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖，圖IB是像素的電路圖，圖IC是示出設(shè)置在像素的晶體管的一個(gè)例子的截面 圖2示出顯示裝置的操作；
圖3示出顯示裝置的操作；
圖4示出顯示裝置的操作；
圖5A至圖5C各示出設(shè)置在顯示裝置的像素中的晶體管的一個(gè)例子；
圖6示出顯示裝置的結(jié)構(gòu)；
圖7A至圖7D示出晶體管；
圖8A至圖8F各不出電子設(shè)備；
圖9是示出晶體管的特性的 圖10是晶體管的特性評(píng)價(jià)用電路 圖11是晶體管的特性評(píng)價(jià)用時(shí)序 圖12是示出晶體管的特性的圖；圖13是示出晶體管的特性的 圖14是示出晶體管的特性的圖。本發(fā)明的選擇圖是圖2。
具體實(shí)施方式
下面，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例將參照附圖給予詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地理解，本發(fā)明在不脫離其精神及其范圍的條件下，可進(jìn)行各種改變和修改。因此，本發(fā)明不應(yīng)該限定于以下的實(shí)施例模式和實(shí)施例的描述。(有源矩陣型顯示裝置的一個(gè)例子)
首先，對(duì)有源矩陣型顯示裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。具體地，參照?qǐng)DIA至圖1C、圖2、圖3、圖4、圖5至圖5C、圖6對(duì)如下有源矩陣型液晶顯示裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明，該有源矩陣型液晶顯示裝置具有掃描一個(gè)畫(huà)面的掃描期間，以及緊接于該掃描期間的、比該掃描期間長(zhǎng)的停止期間。具體地，該掃描期間是對(duì)所有布置為矩陣狀的多個(gè)像素進(jìn)行一次數(shù)據(jù)信號(hào)輸入的期間，而該停止期間是對(duì)所有布置為矩陣狀的多個(gè)像素不進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)輸入的期間。圖IA是示出有源矩陣型顯示裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖IA所示的顯示裝置包括像素部分101，信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102，掃描線驅(qū)動(dòng)電路103，以彼此平行或大致平行的方式布置且其電位由信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102控制的多個(gè)信號(hào)線104，以及以彼此平行或大致平行的方式布置且其電位由掃描線驅(qū)動(dòng)電路103控制的多個(gè)掃描線105。并且，像素部分101包括多個(gè)像素107。另外，多個(gè)像素107以矩陣狀布置。另外，多個(gè)信號(hào)線104各電連接到以矩陣狀布置的多個(gè)像素的任一列中的像素，多個(gè)掃描線105各電連接到以矩陣狀布置的多個(gè)像素的任一行中的多個(gè)像素。此外，從外部向信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102及掃描線驅(qū)動(dòng)電路103輸入信號(hào)(諸如數(shù)據(jù)信號(hào)(Data)、時(shí)鐘信號(hào)(CK)、起動(dòng)信號(hào)(SP))及驅(qū)動(dòng)用電源(諸如高電源電位(Vdd)、低電源電位(Vss)X圖IB是示出圖IA所示的顯示裝置所具有的像素107的電路圖的一個(gè)例子的圖。圖IB所示的像素107包括晶體管111，其柵極電連接到掃描線105，而源極和漏極中的一個(gè)電連接到信號(hào)線104 ;電容器112，其一個(gè)端子電連接到晶體管111的源極和漏極中的另一個(gè)，而另一個(gè)端子電連接到提供公共電位(V_)的布線(也稱(chēng)為公共電位線)；以及液晶元件113，其一個(gè)端子電連接到晶體管111的源極和漏極中的另一個(gè)及電容器112的一個(gè)端子，而另一個(gè)端子電連接到公共電位線。另外，晶體管111是n溝道型晶體管。另外，將晶體管111的源極和漏極的另一個(gè)、電容器112的一個(gè)端子及液晶元件113的一個(gè)端子電連接的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)A。圖I是示出設(shè)置在圖IB中的像素107中的晶體管111的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖IC所示的晶體管111包括設(shè)置在具有絕緣表面的襯底120上的柵極層121、設(shè)置在柵極層121上的柵極絕緣層122、設(shè)置在柵極絕緣層122上的氧化物半導(dǎo)體層123以及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層123上的源極層124a及漏極層124b。另外，在圖IC所示的晶體管111中，形成有覆蓋晶體管111并接觸于氧化物半導(dǎo)體層123的絕緣層125以及設(shè)置在絕緣層125上的保護(hù)絕緣層126。如上所述，圖IC所示的晶體管111具有氧化物半導(dǎo)體層123作為半導(dǎo)體層。作為用于氧化物半導(dǎo)體層123的氧化物半導(dǎo)體可以使用作為四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層；作為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、In-Sn-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、In-Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Al-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層；作為二元金屬氧化物的In-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、In-Ga-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Zn-Mg-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Mg-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層或In-Mg-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層；或作為單元金屬氧化物的In-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層、Sn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層或Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體層。此外，還可以使上述氧化物半導(dǎo)體含有Si02。這里，例如，In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體是指至少含有In、Ga、Zn的氧化物，且對(duì)其組成比沒(méi)有特別的限制。另外，In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體也可以含有除In、Ga及Zn之外的元素。另外，對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層123，可以使用由化學(xué)式InMO3 (ZnO)m Cm > 0)表示的薄膜。在此，M表不選自Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬兀素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn或Ga和Co等。上述氧化物半導(dǎo)體是被高純度化且被如下地制成電學(xué)上i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體有意地去除作為電特性變動(dòng)的因素的諸如氫、水分、羥基或氫化物(也稱(chēng)為氫化合物)的雜質(zhì)。因此，可以抑制包括該氧化物半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體層的晶體管的電特性變動(dòng)。所以，優(yōu)選氧化物半導(dǎo)體中包含盡可能少的氫。另外，被高純度化的氧化物半導(dǎo)體層中具有極少的源于氫或氧缺陷等的載流子(接近零)且載流子密度低于I X IO1Vcm3，優(yōu)選為低于lX10n/cm3。也就是說(shuō)，使氧化物半導(dǎo)體層中源于氫或氧缺陷等的載流子的密度盡可能地接近零。因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體層具有極少的源于氫或氧缺陷等的載流子，所以晶體管的截止電流量較小。截止電流量越小越好。包括上述氧化物半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體層的晶體管的每微米溝道寬度(I U m)的電流值為IOOzA/ V- m (zeptoampere)以下,優(yōu)選為IOzA/ y m以下，更優(yōu)選為lzA/ym以下。并且，由于沒(méi)有pn結(jié)及熱載流子降級(jí)，所以晶體管的電特性不受其不利影響。將通過(guò)如上所述地徹底去除包含于氧化物半導(dǎo)體層中的氫而被高純度化的氧化物半導(dǎo)體用于晶體管的溝道形成區(qū)，由此可以獲得具有極小的截止電流量的晶體管。即，在晶體管的非導(dǎo)電狀態(tài)下，可以將氧化物半導(dǎo)體層當(dāng)作絕緣體來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。另一方面，當(dāng)晶體管在導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，預(yù)期氧化物半導(dǎo)體層的電流供給能力比使用非晶硅形成的半導(dǎo)體層的電流供給能力更高。對(duì)于能夠用作具有絕緣表面的襯底120的襯底的沒(méi)有具體限制。例如，可以使用由鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等制成的玻璃襯底。在晶體管111中，可以將成為基底膜的絕緣膜設(shè)置在襯底120與柵極層121之間?；啄ぞ哂蟹乐闺s質(zhì)元素從襯底擴(kuò)散的作用，并且可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氧氮化硅膜中的一種或多種形成為具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。作為柵極層121，可以使用諸如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧的金屬材料或包括任意這些材料為主要成分的合金材料的單層或疊層來(lái)形成。柵極絕緣層122可以通過(guò)等離子體CVD法、濺射法等形成為具有氧化硅層、氮化
硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層或氧化鉿層的單層或疊層。例如，通過(guò)等離子體CVD法，形成厚度為50nm以上200nm以下的氮化硅層(SiNy (y > 0 作為第一柵極絕緣層，并且可形成厚度為5nm以上300nm以下的氧化硅層(SiOx (x > 0 作為第一柵極絕緣層上的第二柵極絕緣層。作為用作源極層124a及漏極層124b的導(dǎo)電膜，例如可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti,Mo和W中的元素、包括任意這些元素作為成分的合金、包括任意這些元素的組合的合金膜等來(lái)形成。另外，還可以采用其中在Al、Cu等的金屬層之上和/或之下層疊Ti、Mo、W等的高熔點(diǎn)金屬層的結(jié)構(gòu)。另外，也可以通過(guò)使用添加有防止在Al膜中產(chǎn)生小丘或晶須的元素(Si、Nd、Sc等)的Al材料，來(lái)提高耐熱性。另外，可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成用作源極層124a及漏極層124b (包括使用與源極層124a及漏極層124b相同層形成的布線層)的導(dǎo)電膜。作為導(dǎo)電金屬氧化物可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2、簡(jiǎn)稱(chēng)為IT0)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)或其中包含氧化硅任意這些金屬氧化物材料。
作為絕緣層125，典型地可以使用諸如氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜或氧氮化鋁膜的無(wú)機(jī)絕緣膜。作為保護(hù)絕緣層126，可以使用諸如氮化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化硅膜或氮氧化鋁膜的無(wú)機(jī)絕緣膜。另外，為了減少由晶體管引起的表面凹凸，可以在保護(hù)絕緣層126上形成平坦化絕緣膜。作為平坦化絕緣膜可以使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂的有機(jī)材料。除了這樣的有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)等。另外，也可以通過(guò)層疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣膜來(lái)形成平坦化絕緣膜。(晶體管的截止電流)
下面，對(duì)通過(guò)測(cè)量包括高純度化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流而得的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。首先，考慮到包括高純度化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流極小，準(zhǔn)備溝道寬度W為Im的足夠大的晶體管，并進(jìn)行截止電流的測(cè)量。圖9示出對(duì)溝道寬度W為Im的晶體管的截止電流進(jìn)行測(cè)量而得的結(jié)果。在圖9中，橫軸示出柵極電壓Vtj，縱軸示出漏極電流ID。當(dāng)漏極電壓Vd為+IV或+10V，且柵極電壓Ve為-5V至-20V的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)晶體管的截止電流為作為檢測(cè)極限的IXlO-12A以下。另外，可知晶體管的截止電流(這里，每單位溝道寬度(I U m))為IaA/ u m (I X 10_18A/u m)以下。接著，對(duì)通過(guò)包括高純度化氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流進(jìn)行測(cè)量而得的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，已知包括高純度化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流為作為測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)極限的IXlO-12A以下。在此，對(duì)通過(guò)利用特性評(píng)價(jià)用元件測(cè)量更為準(zhǔn)確的截止電流(上述測(cè)量中的測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)極限以下的值)而得的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D10對(duì)在電流測(cè)量方法中使用的特性評(píng)價(jià)用元件進(jìn)行說(shuō)明。在圖10所示的特性評(píng)價(jià)用元件中，三個(gè)測(cè)量系統(tǒng)800并聯(lián)連接。測(cè)量系統(tǒng)800包括電容器802、晶體管804、晶體管805、晶體管806、及晶體管808。使用包括高純度化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管作為晶體管804及晶體管808。在測(cè)量系統(tǒng)800中，晶體管804的源極端子和漏極端子中的一個(gè)、電容器802的端子的一個(gè)及晶體管805的源極端子和漏極端子中的一個(gè)連接到電源(提供V2)。另外，晶體管804的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)、晶體管808的源極端子和漏極端子中的一個(gè)、電容器802的端子的另一個(gè)以及晶體管805的柵極端子相互連接。此外，晶體管808的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)、晶體管806的源極端子和漏極端子中的一個(gè)及晶體管806的柵極端子連接到電源(提供VI)。另外，晶體管805的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)與晶體管806的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)連接到輸出端子。另外，對(duì)晶體管804的柵極端子提供用于控制晶體管804的導(dǎo)通狀態(tài)及截止?fàn)顟B(tài)的電位Vext b2，并對(duì)晶體管808的柵極端子提供用于控制晶體管808的導(dǎo)通狀態(tài)及截止?fàn)顟B(tài)的電位Vestj3l。此外,從輸出端子輸出電位Vrat。接著，對(duì)使用上述特性評(píng)價(jià)用元件的電流測(cè)量方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)其中為了測(cè)量截止電流而施加電位差的初始化期間進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。在初始化期間中，對(duì)晶體管808的柵極端子輸入使晶體管808成為導(dǎo)通狀態(tài)的電位Vext bl，并對(duì)作為連接到晶體管804的源極端子及漏極端子的另一個(gè)的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)A(也就是說(shuō)，連接到晶體管808的源極端子及漏極端子的一個(gè)、電容器802的端子的另一個(gè)及晶體管805的柵 極端子的節(jié)點(diǎn))提供電位VI。這里，電位Vl例如為高電位。使晶體管804處于截止?fàn)顟B(tài)。然后，對(duì)晶體管808的柵極端子輸入使晶體管808成為截止?fàn)顟B(tài)的電位Vext bl，以使晶體管808成為截止?fàn)顟B(tài)。在使晶體管808變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)之后將電位Vl設(shè)定為低電位。也使晶體管804處于截止?fàn)顟B(tài)。另外，將電位V2為與Vl相同的電位。由此，初始化期間完成。在初始化期間完成的狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)A與晶體管804的源極端子及漏極端子的一個(gè)之間產(chǎn)生電位差，并且節(jié)點(diǎn)A與晶體管808的源極端子及漏極端子的另一個(gè)之間也產(chǎn)生電位差。因此，晶體管804及晶體管808中有極少的電荷流過(guò)。也就是說(shuō)，截止電流流動(dòng)。接著，對(duì)截止電流的測(cè)量期間進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。在測(cè)量期間中，將晶體管804的源極端子及漏極端子的一個(gè)的電位(也就是V2)以及晶體管808的源極端子及漏極端子的另一個(gè)的電位(也就是VI)設(shè)定為為低并固定。另一方面，在測(cè)量期間中不固定節(jié)點(diǎn)A的電位(節(jié)點(diǎn)A處于浮動(dòng)狀態(tài))。由此，在晶體管804及晶體管808中流過(guò)電荷，且隨時(shí)間的推移節(jié)點(diǎn)A所保持的電荷量也發(fā)生變化。節(jié)點(diǎn)A的電位根據(jù)節(jié)點(diǎn)A所存儲(chǔ)的電荷量的變化而變化。也就是說(shuō)，輸出端子的輸出電位Vrat也發(fā)生變化。使用圖11示出施加上述電位差的初始化期間中的電位以及緊接的測(cè)量期間中的電位之間的關(guān)系的詳細(xì)情況(時(shí)序圖)。在初始化期間中，首先，將電位Vrart b2設(shè)定為使晶體管804成為導(dǎo)通狀態(tài)的電位(高電位)。由此，節(jié)點(diǎn)A的電位成為V2，即低電位(Vss)。注意，不一定要對(duì)節(jié)點(diǎn)A提供低電位(Vss)。然后，將電位Vrart b2設(shè)定為使晶體管804成為截止?fàn)顟B(tài)的電位(低電位)，以使晶體管804成為截止?fàn)顟B(tài)。并且，接著將電位Vext bl設(shè)定為使晶體管808成為導(dǎo)通狀態(tài)的電位(高電位)。由此，節(jié)點(diǎn)A的電位成為VI，即高電位(VDD)。然后，將Vrart bl設(shè)定為使晶體管808成為截止?fàn)顟B(tài)的電位。由此，節(jié)點(diǎn)A達(dá)到浮動(dòng)狀態(tài)，且初始化期間完成。在其后的測(cè)量期間中，將電位Vl及電位V2個(gè)別地設(shè)定為能夠使電荷流入節(jié)點(diǎn)A或能夠使電荷從節(jié)點(diǎn)A流出的電位。這里，將電位Vl及電位V2為低電位(Vss)。但是，在測(cè)量輸出電位Vtjut的時(shí)序中，需要操作輸出電路，所以有時(shí)暫時(shí)將Vl設(shè)定為高電位(VDD)。另夕卜，將Vl為高電位(Vdd)的期間設(shè)定為較短，使得不影響測(cè)量。當(dāng)如上所述地施加電位差并開(kāi)始測(cè)量期間時(shí)，隨時(shí)間的推移節(jié)點(diǎn)A所存儲(chǔ)的電荷量發(fā)生變化，這改變節(jié)點(diǎn)A的電位。這意味著晶體管805的柵極端子的電位發(fā)生變化，且因此隨時(shí)間的推移輸出端子的輸出電位Vtjut的電位也發(fā)生變化。下面，對(duì)基于獲得的輸出電位Vrat算出截止電流的方法進(jìn)行說(shuō)明。在算出截止電流之前，先獲得節(jié)點(diǎn)A的電位Va與輸出電位Vtjut之間的關(guān)系。由此，可以使用輸出電位Vwt來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)A的電位\。根據(jù)上述關(guān)系，節(jié)點(diǎn)A的電位Va可通過(guò)如下算式表達(dá)為輸出電位Vrat的函數(shù)。[算式I]
K -Hrom)
另外，節(jié)點(diǎn)A的電荷Qa可使用節(jié)點(diǎn)A的電位Va、與節(jié)點(diǎn)A連接的電容Ca及常數(shù)(const) 由下面的算式表達(dá)。這里，與節(jié)點(diǎn)A連接的電容Ca是電容器802的電容與其它電容之和。[算式2]
Qd = CaVa +crnst
由于節(jié)點(diǎn)A的電流Ia是通過(guò)對(duì)流入節(jié)點(diǎn)A的電荷(或從節(jié)點(diǎn)A流出的電荷)關(guān)于時(shí)間進(jìn)行微分而得，所以節(jié)點(diǎn)A的電流Ia可以使用下面的算式表達(dá)。[算式3]
J4 r 紙—CV 辱_
AlAl
如此，可以根據(jù)與節(jié)點(diǎn)A連接的電容Ca與輸出端子的輸出電位Vtjut來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)A的電流Ia。通過(guò)上述方法，可以測(cè)量在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)晶體管的源極與漏極之間流過(guò)的截止電流。這里，使用高純度化的氧化物半導(dǎo)體形成晶體管804及晶體管808，其具有10 ii m的溝道長(zhǎng)度L、50i!m的溝道寬度W。另外，在并聯(lián)布置的各測(cè)量系統(tǒng)800中，分別將電容器802的電容值設(shè)定為100fF、lpF和3pF。另外，在本示例的測(cè)量中，Vdd為5V且Vss為0V。另外，在測(cè)量期間中，基本上將電位Vl設(shè)定為Vss,并每IOsec至300sec僅在IOOmsec的期間中設(shè)定為Vdd,并進(jìn)行電位Vtjut的測(cè)量。另外，用來(lái)計(jì)算元件中流過(guò)的電流I的At為大約30000sec。圖12示出上述電流測(cè)量的經(jīng)過(guò)時(shí)間Time與輸出電位Vtjut之間的關(guān)系。根據(jù)圖12，電位隨著時(shí)間的推移而變化。圖13示出根據(jù)上述電流測(cè)量算出的室溫(25°C)下的截止電流。另外，圖13示出晶體管804或晶體管808的源極-漏極電壓V與截止電流I之間的關(guān)系。根據(jù)圖13，在源極-漏極電壓為4V的條件下，截止電流大約為40zA/iim。另外，在源極-漏極電壓為3. IV的條件下，截止電流為IOzA/Pm以下。另外，IzA表示IO-21A0進(jìn)一步，圖14示出根據(jù)上述電流測(cè)量算出的、85°C溫度環(huán)境下的截止電流。圖14示出在85°C的溫度環(huán)境下的源極-漏極電壓V與截止電流I的關(guān)系。根據(jù)圖14，在源極-漏極電壓為3. IV的條件下，截止電流為IOOzA/iim以下。根據(jù)本示例，確認(rèn)具有被高純度化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流可充分地小。
(有源矩陣型顯示裝置的操作的一個(gè)例子)
接著，參照?qǐng)D2對(duì)上述顯示裝置的操作的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖2中示意性地示出圖IB所示的信號(hào)線104的電位(V(104))、掃描線105的電位(V(105))、當(dāng)晶體管111包括氧化物半導(dǎo)體層時(shí)的節(jié)點(diǎn)A的電位(A (OS))、公共電位(Vram)及晶體管111包括氧化物半導(dǎo)體層時(shí)施加在液晶元件113上的電壓(V (113) (OS))。并且，在圖2中為了進(jìn)行比較，示意性地示出當(dāng)晶體管111為具有非晶硅層的晶體管時(shí)的節(jié)點(diǎn)A的電位(A (a-Si))及晶體管111為具有非晶硅層的晶體管時(shí)施加到液晶元件113的電壓(V (113) (a-Si))。信號(hào)線104在掃描期間(Tl)被提供數(shù)據(jù)信 號(hào)，而在停止期間(T2)被提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，該數(shù)據(jù)信號(hào)是每個(gè)水平掃描期間(t :一個(gè)柵極選擇期間)極性反轉(zhuǎn)的信號(hào)。即，本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的顯示裝置是進(jìn)行柵極線反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的顯示裝置。另外，該數(shù)據(jù)信號(hào)為模擬信號(hào)。另外，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)是每隔長(zhǎng)于至少一個(gè)水平掃描期間的期間反轉(zhuǎn)極性的交流信號(hào)。注意，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為二進(jìn)制信號(hào)。另外，可以將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓變動(dòng)設(shè)定為數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓變動(dòng)范圍內(nèi)。掃描線105在掃描期間(Tl)所包含的一個(gè)特定水平掃描期間被提供高電平電位(選擇信號(hào))，而在除期間Tl以外的期間掃描線105被提供低電平電位(非選擇信號(hào))。即，像素107所具有的晶體管111在該一個(gè)特定水平掃描期間成為導(dǎo)通狀態(tài)，而在其它的期間成為截止?fàn)顟B(tài)。在節(jié)點(diǎn)A中，在該一個(gè)水平掃描期間中通過(guò)晶體管111從信號(hào)線104提供數(shù)據(jù)信號(hào)，而在其它期間中不提供信號(hào)。即，在該一個(gè)水平掃描期間以外的期間中，節(jié)點(diǎn)A成為浮動(dòng)狀態(tài)。由此，在該一個(gè)水平掃描期間之外的期間中，節(jié)點(diǎn)A的電位根據(jù)信號(hào)線104與節(jié)點(diǎn)A之間的電容耦合而變動(dòng)。另外，起因于電容耦合的節(jié)點(diǎn)A的電位的變動(dòng)，并不十分依賴(lài)于晶體管111是具有非晶硅層的晶體管還是具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。但是，根據(jù)晶體管111是具有非晶硅層的晶體管還是具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，停止期間中的節(jié)點(diǎn)A的電位的變動(dòng)量不同。具體而言，作為停止期間(T2)中的節(jié)點(diǎn)A的電位的變動(dòng)量，具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管比具有非晶硅層的晶體管更小(AV(a_Si)>A V(0S))。這是由于具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的截止電流小于具有非晶硅層的晶體管的截止電流。另外，這里，對(duì)公共電位(V.)施加固定電位?？蓪?duì)該固定電位施加接地電位、OV
坐寸o液晶元件113被施加對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)A的電位與公共電位(V.)之間的電位差的電壓。因此，施加在液晶元件113上的電壓的變化與節(jié)點(diǎn)A的電位的變化相同。像素107中的顯示由施加到液晶元件113的電壓決定。在上述顯示裝置中，該電壓根據(jù)信號(hào)線104與節(jié)點(diǎn)A之間的電容耦合及晶體管111產(chǎn)生的截止電流等而變動(dòng)。由此，嚴(yán)格地說(shuō)，像素107中的實(shí)際的顯示與根據(jù)一個(gè)水平掃描期間中被輸入到像素107的數(shù)據(jù)信號(hào)而形成的顯示不同。下面對(duì)其具體例子進(jìn)行說(shuō)明。例如，在掃描期間中每秒對(duì)像素107輸入60次(約16. 7ms 一次)數(shù)據(jù)信號(hào)。此時(shí)，一個(gè)水平期間比16. 7ms短幾個(gè)量級(jí)。這里，為了方便起見(jiàn)將該一個(gè)水平掃描期間設(shè)定為16. 7 u s(例如，當(dāng)矩陣狀布置的多個(gè)像素的行數(shù)為1000行時(shí),該一個(gè)水平掃描期間約為16. 7 V- S)。此時(shí)，由于在該一個(gè)水平掃描期間以外的期間中信號(hào)線104也對(duì)與像素107同行設(shè)置的像素提供數(shù)據(jù)信號(hào)，所以信號(hào)線104的電位在該一個(gè)水平掃描期間以外的期間也發(fā)生變動(dòng)。由此，嚴(yán)格地說(shuō)，節(jié)點(diǎn)A的電位也根據(jù)信號(hào)線104與節(jié)點(diǎn)A之間的電容耦合而變動(dòng)，像素107中的16. 7ms間的實(shí)際的顯示與根據(jù)一個(gè)水平掃描期間(16. 7 y s)中由信號(hào)線104提供的數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示不同。并且，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的顯示裝置包括停止期間。例如，在停止期間中信號(hào)線104的電位成為固定電位或成為浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，上述電容耦合不影響施加到液晶元件113的電壓的變動(dòng)。此時(shí)，掃描期間中的像素107的顯示與停止期間中的像素107的顯示不同。與此相反，在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的顯示裝置中，在停止期間中對(duì)信號(hào)線104提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為此，施加到液晶元件113的電壓的變動(dòng)受到與掃描期間相同程度的電容耦合的影響。由此，可以使在停止期間的像素107的顯示與在掃描期間的顯示相同。另外，在本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的顯示裝置中，使用具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管作為設(shè)置在像素107中的晶體管111。由此，可以降低影響施加到液晶元件113的電壓的、晶體管111的截止電流。從而，可以延長(zhǎng)像素107中的信號(hào)的保持期間。即，可以延長(zhǎng)停止期間。并且，可以降低在停止期間中施加到液晶元件113的電壓的振幅。由此，可以降低像素107中的顯示的閃爍的產(chǎn)生。具體地，該效果在交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率被降低時(shí)比較顯著。如上所述，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的顯示裝置是這樣的一種顯示裝置，其即使在停止期間被延長(zhǎng)或者在停止期間中提供到信號(hào)線104的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率被降低的情況下，通過(guò)使用具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管作為晶體管111，也可以保持顯示質(zhì)量。即，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的顯示裝置是能夠降低耗電量并抑制顯示質(zhì)量劣化的顯示裝置。(有源矩陣型顯示裝置的變形例)
上述顯示裝置僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明還包括在某些方面與以上顯示裝置不同的顯示裝置。 例如，上述顯示裝置具有其中對(duì)公共電位線提供固定電位的結(jié)構(gòu)，但是顯示裝置可以具有對(duì)公共電位線提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(用于公共電位線的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào))的結(jié)構(gòu)(所謂公共反相驅(qū)動(dòng))(參照?qǐng)D3)。由此，能夠使數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓振幅減半。此時(shí)，公共電位線的電位在掃描期間成為具有與數(shù)據(jù)信號(hào)相反極性的二進(jìn)制信號(hào)，而在停止期間成為具有固定電位的信號(hào)。并且，在停止期間中，也可對(duì)公共電位線提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(用于公共電位線的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))(參照?qǐng)D4)。此時(shí)，公共電位線的電位在掃描期間中成為與數(shù)據(jù)信號(hào)具有相反極性的二進(jìn)制信號(hào)(用于公共電位線的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào))，而在停止期間中成為與對(duì)信號(hào)線104提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有相同極性的二進(jìn)制信號(hào)(用于公共電位線的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))。另外，在停止期間中，可以將對(duì)公共電位線提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(用于公共電位線的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))的電壓變動(dòng)設(shè)定為對(duì)公共電位線提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(用于公共電位線的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào))的電壓變動(dòng)范圍內(nèi)。另外，在停止期間中，對(duì)公共電位線提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)(用于公共電位線的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))與停止期間中對(duì)信號(hào)線104提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)可為同一信號(hào)。另外，在上述顯示裝置中，示出在停止期間中提供到信號(hào)線104的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)為二進(jìn)制信號(hào)的結(jié)構(gòu)，但是可采用該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可包括多值信號(hào)的結(jié)構(gòu)。另外，在上述顯示裝置中，示出電容器112的另一個(gè)端子及液晶元件113的另一個(gè)端子分別電連接到被提供有同一公共電位(V_)的布線的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中對(duì)電連接到電容器112的另一個(gè)端子及液晶元件113的另一個(gè)端子的各布線提供的公共電位可以不同。即，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中電容器112的另一個(gè)端子電連接到提供有第一公共電位的布線，而液晶元件113的另一個(gè)端子電連接到提供有與第一公共電位不同的第二公共電位的布線。另外，在上述顯示裝置中，雖然示出被稱(chēng)為溝道蝕刻型的底柵結(jié)構(gòu)之一作為晶體管111(參照?qǐng)D1C)，但是晶體管111的結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，還可以采用圖5A至圖5C所示的晶體管。圖5A所示的晶體管510是被稱(chēng)為溝道保護(hù)型(也稱(chēng)為溝道停止型)的一種底柵結(jié)構(gòu)。晶體管510在具有絕緣表面的襯底120上包括柵極層121、柵極絕緣層122、氧化物半導(dǎo)體層123、覆蓋氧化物半導(dǎo)體層123的溝道形成區(qū)的用作溝道保護(hù)層的絕緣層511、 源極層124a及漏極層124b。另外，形成保護(hù)絕緣層126以復(fù)蓋源極層124a、漏極層124b及絕緣層511。圖5B所不的晶體管520是底棚型晶體管。晶體管520在具有絕緣表面的襯底120上包括柵極層121、柵極絕緣層122、源極層124a、漏極層124b及氧化物半導(dǎo)體層123。另夕卜，設(shè)置有覆蓋源極層124a及漏極層124b并接觸于氧化物半導(dǎo)體層123的絕緣層125。在絕緣層125上還設(shè)置有保護(hù)絕緣層126。在晶體管520中，以接觸于襯底120及柵極層121的方式設(shè)置有柵極絕緣層122，在柵極絕緣層122上與其接觸地設(shè)置有源極層124a及漏極層124b。并且，在柵極絕緣層122、源極層124a及漏極層124b上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層123。圖5C所示的晶體管530是頂柵型晶體管之一。晶體管530在具有絕緣表面的襯底120上包括絕緣層531、氧化物半導(dǎo)體層123、源極層124a、漏極層124b、柵極絕緣層122及柵極層121。設(shè)置布線層532a、布線層532b以分別接觸于源極層124a、漏極層124b并與其電連接。另外,作為絕緣層511、531，典型地可以使用諸如氧化娃膜、氧氮化娃膜、氧化招膜或氧氮化鋁膜的無(wú)機(jī)絕緣膜。作為用于布線層532a、布線層532b的導(dǎo)電膜，可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中的元素、包括任意這些元素作為成分的合金、包括任意這些元素的組合的合金膜等。此外，還可以采用在Al、Cu等的金屬層的之上和/或之下層疊Ti、Mo、W等的高熔點(diǎn)金屬層的結(jié)構(gòu)。另外，也可以通過(guò)使用添加有防止在Al膜中產(chǎn)生小丘或晶須的元素(Si、Nd、Sc等)的Al材料，來(lái)提高耐熱性。(對(duì)有源矩陣型顯示裝置提供的信號(hào)的具體例)
下面，參照?qǐng)D6對(duì)具有如下結(jié)構(gòu)的具體例進(jìn)行說(shuō)明其中，在掃描期間對(duì)信號(hào)線提供數(shù)據(jù)信號(hào)，并在停止期間提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖6所示的顯示裝置具有控制器600?？刂破?00包括生成數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)生成電路601、生成交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路602、在掃描期間生成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102內(nèi)使用的時(shí)鐘信號(hào)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成電路603、輸出對(duì)由基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成電路603輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行了分頻而生成的信號(hào)的分頻電路604。另外，分頻電路604的輸出信號(hào)成為停止期間中信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102內(nèi)使用的時(shí)鐘信號(hào)。該數(shù)據(jù)信號(hào)與該時(shí)鐘信號(hào)被控制為使得其頻率大體彼此相同。同樣地該驅(qū)動(dòng)信號(hào)與該分頻了的信號(hào)也被控制為使得其頻率大體彼此相同。并且，圖6所示的顯示裝置包括開(kāi)關(guān)605及開(kāi)關(guān)606。其中開(kāi)關(guān)605選擇對(duì)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102輸出數(shù)據(jù)信號(hào)生成電路601的輸出信號(hào)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路602的輸出信號(hào)；開(kāi)關(guān)606選擇對(duì)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路102輸出基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成電路603的輸出信號(hào)或分頻電路604的輸出信號(hào)。具體而言,開(kāi)關(guān)605在掃描期間選擇數(shù)據(jù)信號(hào)生成電路601的輸出信號(hào)(數(shù)據(jù)信號(hào))，而在停止期間選擇驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路602的輸出信號(hào)(驅(qū)動(dòng)信號(hào))。另夕卜，開(kāi)關(guān)606在掃描期間選擇基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成電路603的輸出信號(hào),而在停止期間選擇分頻電路604的輸出信號(hào)。通過(guò)設(shè)置具有這樣的結(jié)構(gòu)和操作的控制器600，可以操作上述顯示裝置。(晶體管的制造方法的具體例)
下面，參照?qǐng)D7A至圖7D對(duì)能夠用作晶體管111的晶體管的具體例進(jìn)行說(shuō)明。 圖7A至圖7D示出晶體管111的具體結(jié)構(gòu)及制造工序的例子。另外，圖7D所示的晶體管410具有被稱(chēng)為溝道蝕刻型的底柵結(jié)構(gòu)。另外，雖然圖7D示出單柵晶體管，但是根據(jù)需要，也可以形成具有多個(gè)溝道形成區(qū)的多柵結(jié)構(gòu)的晶體管。下面，參照?qǐng)D7A至圖7D對(duì)在襯底400上制造晶體管410的工序進(jìn)行說(shuō)明。首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成導(dǎo)電膜，并且在其上進(jìn)行第一光刻步驟，從而形成柵極層411。另外，該工序中使用的抗蝕劑掩?？梢岳脟娔▉?lái)形成。在利用噴墨法形成抗蝕劑掩模時(shí)不使用光掩模，所以可以降低制造成本。盡管對(duì)可用于具有絕緣表面的襯底400的襯底沒(méi)有特別限制，但必要的是該襯底至少具有足以承受之后進(jìn)行的熱處理的耐熱性。例如可以使用由硼硅酸鋇玻璃或硼硅酸鋁玻璃等制成的玻璃襯底。另外，在使用玻璃襯底且后面進(jìn)行的熱處理的溫度較高時(shí)，優(yōu)選使用應(yīng)變點(diǎn)為730°C以上的玻璃襯底。另外，可以在襯底400和柵極層411之間設(shè)置成為基底層的絕緣層?；讓泳哂蟹乐闺s質(zhì)元素從襯底400擴(kuò)散的功能，并可以用使用選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一種或多種的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)來(lái)形成。另外，作為柵極層411可使用諸如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧等的金屬材料或包含任意這些金屬材料作為其主要成分的合金材料形成為具有單層或疊層。例如，作為柵極層411的雙層結(jié)構(gòu)，例如，優(yōu)選以下結(jié)構(gòu)在鋁層上層疊鑰層的結(jié)構(gòu)；在銅層上層疊鑰層的結(jié)構(gòu)；在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的結(jié)構(gòu)；或者層疊氮化鈦層和鑰層的結(jié)構(gòu)。作為三層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用鎢層或氮化鎢層、鋁和硅的合金層或鋁和鈦的合金層及氮化鈦層或鈦層的三層結(jié)構(gòu)。接著，在柵極層411上形成柵極絕緣層402。柵極絕緣層402可以通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法等并使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層或氧化鋁層的一種或多種形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以使用包括硅烷(SiH4)、氧及氮的沉積氣體并通過(guò)等離子體CVD法形成氧氮化硅層。此外，作為柵極絕緣層402可以使用諸如氧化鉿(HfOx)或氧化鉭(TaOx)的高k材料。將柵極絕緣層402的厚度形成為IOOnm以上且500nm以下，當(dāng)采用疊層形成柵極絕緣層402時(shí)，例如層疊厚度為50nm以上且200nm以下的第一柵極絕緣層，以及厚度為5nm以上且300nm以下的第二柵極絕緣層。
這里，作為柵極絕緣層402通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為IOOnm以下的氧氮化娃層。在此，作為柵極絕緣層402，可以使用高密度等離子體裝置形成氧氮化硅層。這里高密度等離子體裝置指的是可實(shí)現(xiàn)lX10n/cm3以上的等離子體密度的裝置。例如，通過(guò)施加3kW至6kW的微波功率來(lái)產(chǎn)生等離子體來(lái)形成絕緣層。在反應(yīng)室中，作為源氣體引入硅烷氣體(SiH4)、一氧化ニ氮(N2O)及稀有氣體，在IOPa至30Pa的壓カ下產(chǎn)生高密度等離子體，并在諸如玻璃襯底的具有絕緣表面的襯底上形成絕緣層。然后，停止硅烷(SiH4)的供給，并可以在不暴露于空氣的條件下引入ー氧化ニ氮(N2O)和稀有氣體對(duì)絕緣膜表面進(jìn)行等離子體處理。在形成絕緣層之后進(jìn)行通過(guò)至少引入ー氧化ニ氮(N2O)和稀有氣體來(lái)對(duì)絕緣層表面進(jìn)行的等離子體處理。通過(guò)上述エ序程 序形成的絕緣層的厚度薄，并且是即使其厚度例如小于IOOnm也可以確保其可靠性的絕緣層。當(dāng)形成柵極絕緣層402時(shí)，引入到室中的硅烷(SiH4)和ー氧化ニ氮(N2O)的流量比在I :10至I :200的范圍內(nèi)。此外,作為引入到室中的稀有氣體,可以使用氦、氬、氪、氙等。尤其優(yōu)選使用廉價(jià)的氬。另外，由于利用高密度等離體裝置形成的絕緣層可以具有均勻的厚度，所以絕緣層具有優(yōu)越的階梯覆蓋性。另外，利用高密度等離體裝置，可以精確地控制薄絕緣膜的厚度。利用上述エ序程序形成的絕緣層與使用現(xiàn)有的平行板等離子體CVD裝置形成的絕緣層大不相同。當(dāng)對(duì)使用相同的蝕刻劑的蝕刻速度彼此進(jìn)行比較時(shí)，利用上述エ序程序形成的絕緣層的蝕刻速度比利用現(xiàn)有的平行板等離子體CVD裝置形成的絕緣膜的蝕刻速度慢10%以上或20%以上。因此可以說(shuō)利用高密度等離子體裝置形成的絕緣層是致密的膜。另外，由于通過(guò)后面的步驟被i型化或?qū)嵸|(zhì)上被i型化的氧化物半導(dǎo)體(被高純度化的氧化物半導(dǎo)體)對(duì)界面狀態(tài)或界面電荷非常敏感，所以其與柵極絕緣層之間的界面十分重要。因此，接觸于被高純度化的氧化物半導(dǎo)體的柵極絕緣層需要具有高質(zhì)量。由此，優(yōu)選采用使用微波(2. 45GHz)的高密度等離子體CVD裝置，因?yàn)榭梢孕纬山^緣耐壓高的致密且高質(zhì)量的絕緣膜。通過(guò)使被高純度化的氧化物半導(dǎo)體與高質(zhì)量的柵極絕緣層彼此密切接觸，可以降低界面狀態(tài)密度并獲得有利的界面特性。重要的是除了作為柵極絕緣層的膜質(zhì)量良好，還能夠降低與氧化物半導(dǎo)體之間的界面狀態(tài)密度并形成良好的界面。接著，在柵極絕緣層402上形成厚度為2nm以上且200nm以下的氧化物半導(dǎo)體膜430。另外，優(yōu)選的是，在利用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜430之前，進(jìn)行引入氬氣體來(lái)產(chǎn)生等離子體的反濺射，以去除附著到柵極絕緣層402表面的粉狀物質(zhì)(也稱(chēng)為微粒、塵屑)。反濺射是指使用RF電源在氬氣氛中對(duì)襯底一側(cè)施加電壓來(lái)在襯底附近生成等離子體以進(jìn)行表面改性的方法。另外，也可以使用氮?dú)夥?、氦氣氛、氧氣氛等代替氬氣氛。氧化物半?dǎo)體膜430使用In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-Sn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-Sn-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Sn-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Al-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Sn-Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-Ga-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Sn-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Al-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、In-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Sn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜、Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜。在本實(shí)施例中，作為氧化物半導(dǎo)體膜430使用In-Ga-Zn-O類(lèi)金屬氧化物靶材并利用濺射法來(lái)形成。圖7A示出這個(gè)階段的截面圖。此外，可以在稀有氣體(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體(典型的是氬)及氧的混合氣氛下利用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜430。另外，當(dāng)使用濺射法時(shí)，優(yōu)選使用含有2wt%以上且10wt%以下的SiO2的靶材來(lái)進(jìn)行沉積，且使氧化物半導(dǎo)體膜430含有阻礙晶化的SiOx (XX))，以防止在后面的步驟中進(jìn)行用于脫水或脫氫的熱處理時(shí)的晶化。這里，使用包含In、Ga及Zn的金屬氧化物革巴材(In2O3: Ga2O3: ZnO=I: I: I [mol]、In: Ga: Zn=I: I: O. 5 [atom])進(jìn)行膜沉積。沉積條件設(shè)置如下襯底和靶材之間的距離是IOOmm ;壓カ是O. 2Pa ;直流(DC)電源是O. 5kff ;且氣氛是IS及氧的混合氣氛(気:氧=30SCCm:20SCCm，且氧流率為40%)。此外，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，因?yàn)榭梢詼p少沉積時(shí)產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)，且可使厚度分布變均勻。將In-Ga-Zn-O類(lèi)膜的厚度形成為5nm以上200nm以下。在本實(shí)施例中，作為氧化物半導(dǎo)體膜，使用In-Ga-Zn-O類(lèi)金屬氧化物靶材并利用濺射法形成厚度為20nm的In-Ga-Zn-O類(lèi)膜?；蛘?，作為含有In、Ga及Zn的金屬氧化物祀材，可以使用具有如下組成比的金屬氧化物祀材In: Ga: Zn=I: I: I [atom]或In:Ga:Zn=I:I:2[atom]。在濺射法的示例包括使用高頻電源作為濺射電源的RF濺射法，DC濺射法，以及以脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于形成絕緣膜的情況，而DC濺射法主要用于形成金屬膜的情況。此外，還有可以設(shè)置材料不同的多個(gè)靶材的多源濺射裝置。利用該多源濺射裝置，可以在同一室中層疊形成不同材料的膜，或可以在同一室中通過(guò)同時(shí)放電而形成多種材料的膜。此外，存在室內(nèi)設(shè)置有磁鐵系統(tǒng)并用于磁控管濺射的濺射裝置；以及用于利用不使用輝光放電而使用微波來(lái)產(chǎn)生的等離子體的ECR濺射的濺射裝置。另外，作為使用濺射法的沉積方法，存在反應(yīng)濺射法，其在沉積時(shí)使靶材物質(zhì)與濺射氣體成分彼此產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成其化合物薄膜；以及在沉積時(shí)對(duì)襯底也施加電壓的偏壓濺射。接著，在第二光刻步驟中將氧化物半導(dǎo)體膜430加工為島狀氧化物半導(dǎo)體層。另 夕卜，該エ序中使用的抗蝕劑掩?？梢岳脟娔ㄐ纬?。利用噴墨法形成抗蝕劑掩模時(shí)不便用光掩模，因此可以降低制造成本。接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行脫水或脫氫。用于進(jìn)行脫水或脫氫的第一熱處理的溫度為400°C以上750°C以下，優(yōu)選為400°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。這里，將襯底放入作為熱處理裝置的ー種的電爐中，在氮?dú)夥障乱?50°C對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行I小時(shí)的熱處理之后，使氧化物半導(dǎo)體層不暴露于空氣，以防止水、氫進(jìn)入到氧化物半導(dǎo)體層，由此得到氧化物半導(dǎo)體層431 (參照?qǐng)D7B)。注意，熱處理裝置不局限于電爐而可以是具備利用來(lái)自諸如電阻加熱元件的加熱元件的熱傳導(dǎo)或熱輻射對(duì)被處理對(duì)象進(jìn)行加熱的裝置。例如，可以使用諸如GRTA (GasRapid Thermal Anneal :氣體快速熱退火)裝置或 LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal :燈快速熱退火)裝置等的RTA (Rapid Thermal Anneal :快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過(guò)從諸如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或者高壓汞燈的燈發(fā)射的光(電磁波)的輻射來(lái)加熱被處理對(duì)象的裝置。GRTA裝置是使用高溫氣體進(jìn)行熱處理的裝置。作為氣體，使用不通過(guò)熱處理與被處理對(duì)象產(chǎn)生反應(yīng)的惰性氣體，諸如氮或諸如氬的稀有氣體。例如，作為第一熱處理可以進(jìn)行GRTA，其中將襯底移動(dòng)到加熱到高達(dá)650°C至700 0C的高溫的惰性氣體中，進(jìn)行幾分鐘的加熱，然后將襯底從加熱到高溫的惰性氣體中取出。通過(guò)使用GRTA可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的高溫?zé)崽幚?。另外，在第一熱處理中，?yōu)選氮或諸如氦、氖、IS的稀有氣體的氣氛中不含有水、氫等。另外，優(yōu)選將引入熱處理裝置中的氮或諸如氦、氖、氬的稀有氣體的純度設(shè)定為6N(99. 9999%)以上，優(yōu)選設(shè)定為7N (99. 99999%)以上(即，將雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為O. Ippm 以下)。另外，氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理可以在被加工為島狀氧化物半導(dǎo)體層之前對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜430進(jìn)行。此時(shí)，在進(jìn)行第一熱處理之后，從加熱裝置中取出襯底，井隨后進(jìn)行第二光刻步驟。
用于對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行脫水、脫氫的熱處理，可以在任意以下的定時(shí)進(jìn)行形成氧化物半導(dǎo)體層之后；在氧化物半導(dǎo)體層上形成了源極層及漏極層之后；以及在源極層及漏極層上形成了保護(hù)絕緣膜之后。另外，在柵極絕緣層402中形成開(kāi)ロ部時(shí)，形成開(kāi)ロ部的步驟也可以在對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜430進(jìn)行脫水或脫氫處理之前或者之后進(jìn)行。另外，氧化物半導(dǎo)體膜430的蝕刻不限定于濕法蝕刻，也可以采用干法蝕刻。作為用于干法蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選采用含有氯的氣體(氯類(lèi)氣體，例如氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4))。另外，可以使用含有氟的氣體(氟類(lèi)氣體，例如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)或三氟甲烷(CHF3))、溴化氫(HBr)、氧(O2)或添加了諸如氦(He)或氬(Ar)的稀有氣體的任意這些氣體等。作為干法蝕刻，可以使用平行板型RIE (Reactive Ion Etching :反應(yīng)離子蝕刻)法或ICP (Inductively Coupled Plasma :感應(yīng)稱(chēng)合等離子體)蝕刻法。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈形電極的電力量、施加到襯底ー側(cè)的電極的電力量、襯底ー側(cè)的電極溫度等)，以將膜蝕刻成所希望的形狀。作為用于濕法蝕刻的蝕刻劑，可以使用將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液等。此夕卜，也可以使用IT0-07N (日本關(guān)東化學(xué)公司制造)。另外，通過(guò)清洗去除濕法蝕刻后的蝕刻劑以及被蝕刻掉的材料。也可以對(duì)該包含蝕刻劑和被蝕刻掉的材料的廢液進(jìn)行提純，而對(duì)材料進(jìn)行再利用。通過(guò)從該蝕刻后的廢液中收集包含在氧化物半導(dǎo)體層中的銦等的材料并對(duì)其進(jìn)行再利用，可以有效地利用資源并實(shí)現(xiàn)低成本化。根據(jù)材料而適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(諸如蝕刻劑、蝕刻時(shí)間和溫度)，以使材料蝕刻成所希望的形狀。接著，在柵極絕緣層402及氧化物半導(dǎo)體層431上形成金屬導(dǎo)電膜?？墒褂脼R射法或真空蒸發(fā)法形成金屬導(dǎo)電膜。作為金屬導(dǎo)電膜的材料，可以舉出選自鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鑰(Mo)和鎢(W)中的元素，包含任意這些元素為成分的合金或包含任意這些元素的組合的合金等。此外，可以使用選自錳(Mn)、鎂(Mg)、鋯(Zr)、鈹(Be)和釔(Y)中的任ー種或多種材料。另外，金屬導(dǎo)電膜既可以具有單層結(jié)構(gòu)或具有兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出以下結(jié)構(gòu)含有硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、銅膜或以銅為主要成分的膜的單層結(jié)構(gòu)、鋁膜上層疊鈦膜的雙層結(jié)構(gòu)、氮化鉭膜或氮化銅膜上形成銅膜的雙層結(jié)構(gòu)以及鈦膜上層疊鋁膜并在該鋁膜上層疊另一鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。另外，也可以使用包含鋁(Al)與選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)中的ー種或多種元素的膜、合金膜或氮化膜。當(dāng)在形成金屬導(dǎo)電膜之后進(jìn)行熱處理時(shí)，優(yōu)選金屬導(dǎo)電膜具有足以耐受該熱處理的耐熱性。利用第三光刻步驟在金屬導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，并進(jìn)行選擇性的蝕刻來(lái)形成源極層415a及漏極層415b。然后去除抗蝕劑掩模(參照?qǐng)D7C)。 另外，以氧化物半導(dǎo)體層431不由于金屬導(dǎo)電膜的蝕刻而被去除的方式適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)材料及蝕刻條件。這里，將鈦膜用作金屬導(dǎo)電膜，將In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物用作氧化物半導(dǎo)體層431，并且將過(guò)氧化氫氨混合物(氨、水和過(guò)氧化氫溶液的混合溶液)用作蝕刻劑。注意，在第三光刻步驟中，氧化物半導(dǎo)體層431僅被部分蝕刻，由此有時(shí)形成具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體層。另外，該エ序中使用的抗蝕劑掩模可以利用噴墨法來(lái)形成。利用噴墨法形成抗蝕劑掩模時(shí)不使用光掩模，因此可以降低制造成本。此外，為了減少用于光刻步驟的光掩模數(shù)及降低光刻步驟數(shù)，可以使用作為使透過(guò)的光具有多種強(qiáng)度的曝光掩模的多色調(diào)掩模進(jìn)行蝕刻步驟。由于使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模具有多種厚度，且可通過(guò)進(jìn)行灰化進(jìn)ー步改變形狀，因此抗蝕劑掩?？梢杂糜诙鄠€(gè)蝕刻步驟中以提供不同圖案。由此，可以使用ー個(gè)多色調(diào)掩模形成對(duì)應(yīng)于至少兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。由此，可以減少曝光掩模數(shù)且還可以縮減對(duì)應(yīng)的光刻步驟數(shù)，所以可以實(shí)現(xiàn)エ序的簡(jiǎn)化。接著，進(jìn)行使用諸如ー氧化ニ氮(N20)、氮(N2)或氬(Ar)的氣體的等離子體處理。通過(guò)該等離子體處理去除附著在露出的氧化物半導(dǎo)體層的表面上的吸附水等。另外，也可以使用氧和氬的混合氣體進(jìn)行等離子體處理。在進(jìn)行等離子體處理后，以不接觸于大氣的方式形成與氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸的、成為保護(hù)絕緣膜的氧化物絕緣層416。作為厚度至少為Inm的氧化物絕緣層416，可適當(dāng)?shù)厥褂萌鐬R射法等的不會(huì)使水、氫等的雜質(zhì)混入到氧化物絕緣層416的方法形成。當(dāng)氧化物絕緣層416中含有氫時(shí)，導(dǎo)致氫進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層從而有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體層431的背溝道具有低電阻(成為N型)并因此可能形成寄生溝道。因此，為了將氧化物絕緣層416形成為盡量少地含有氫，采用其中不使用氫的沉積方法是十分重要的。這里，利用濺射法沉積用作氧化物絕緣層416的厚度為200nm的氧化硅膜。將沉積時(shí)的襯底溫度可以為室溫以上且300°C以下，且在本實(shí)施例中為100°C?？梢栽谙∮袣怏w(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體(典型的是氬)和氧的混合氣氛下，通過(guò)濺射法形成氧化硅膜。另外，作為靶材，可以使用氧化硅靶材或硅靶材。例如，可以在氧及氮?dú)夥障率褂霉璋胁牟⒗脼R射法來(lái)形成氧化硅膜。接著，在惰性氣體氣氛下或在氧氣體氣氛下進(jìn)行第二熱處理(優(yōu)選在200°C以上且400°C以下，例如250°C以上且350°C以下)。例如，在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的第二熱處理。當(dāng)進(jìn)行第二熱處理時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層的一部分(溝道形成區(qū))以與氧化物絕緣層416接觸的狀態(tài)受到加熱。由此，氧化物半導(dǎo)體層的一部分(溝道形成區(qū))被提供氧。通過(guò)上述步驟，在對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行了用于脫水或脫氫的熱處理之后，選擇性地使氧化物半導(dǎo)體層的一部分(溝道形成區(qū))成為氧過(guò)剩狀態(tài)。由此，與柵極層411重疊的溝道形成區(qū)413成為I型，并以自對(duì)準(zhǔn)方式形成與源極層415a重疊的源極區(qū)414a以及與漏極層415b重疊的漏極區(qū)414b 。通過(guò)上述エ序形成晶體管410。在85°C、2 X IO6V/cm且時(shí)間為12小時(shí)的柵極偏壓-熱應(yīng)カ測(cè)試(BT測(cè)試沖，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體中有雜質(zhì)(氫等)時(shí)，雜質(zhì)和氧化物半導(dǎo)體的主要成分之間的鍵被強(qiáng)電場(chǎng)(B :偏壓)和高溫(T :溫度)切斷，從而生成的懸空鍵導(dǎo)致閾值電壓(Vth)的漂移。另ー方面，通過(guò)盡量地去除氧化物半導(dǎo)體中的雜質(zhì)(尤其是氫或水)，并使用上述高密度等離子體CVD裝置，可得到致密且高質(zhì)量的絕緣膜，該絕緣膜具有高耐壓以及絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體層之間的良好界面特性；由此可以得到甚至在BT測(cè)試中也穩(wěn)定的晶體管。并且還可以在空氣中以100°C以上且200°C以下進(jìn)行I小時(shí)以上30小時(shí)以下的熱處理。在本實(shí)施例中，以150°C進(jìn)行10小時(shí)的熱處理。該熱處理可以以固定的加熱溫度進(jìn)行。備選地，可以反復(fù)多次地進(jìn)行以下的加熱溫度的變化加熱溫度從室溫升高到100°c以上200°C以下，井隨后降低至室溫。另外，該熱處理還可以在形成氧化物絕緣膜之前在降低的壓カ下進(jìn)行。在降低的壓カ下可以縮短熱處理時(shí)間。通過(guò)該熱處理，可以使氫從氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)入到氧化物絕緣層中。另外，通過(guò)在與漏極層415b重疊的氧化物半導(dǎo)體層的一部分中形成漏極區(qū)414b，可以提高晶體管的可靠性。具體而言，通過(guò)形成漏極區(qū)414b，可以得到導(dǎo)電性從漏極層415b通過(guò)漏極區(qū)414b至溝道形成區(qū)413變化的結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層的厚度較薄為15nm以下時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層中的源極區(qū)或漏極區(qū)形成在整個(gè)厚度方向上。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層的厚度為30nm以上50nm以下時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體層的一部分中，即與源極層或漏極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域及其附近被低電阻化而形成源極區(qū)或漏極區(qū)，同時(shí)可以使氧化物半導(dǎo)體層的接近柵極絕緣層的區(qū)域成為I型。還可以在氧化物絕緣層416上形成保護(hù)絕緣層。例如，通過(guò)RF濺射法形成氮化硅膜。由于RF濺射法具有高量產(chǎn)性，所以?xún)?yōu)選用作保護(hù)絕緣層的沉積方法。保護(hù)絕緣層使用諸如不包含水分、氫離子或0H—的雜質(zhì)并阻擋這些雜質(zhì)從外部侵入的無(wú)機(jī)絕緣膜；例如使用氮化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化硅膜、氧氮化鋁膜等。在本實(shí)施例中，作為保護(hù)絕緣層，使用氮化硅膜形成保護(hù)絕緣層403 (參照?qǐng)D7D)。(安裝有有源矩陣型顯示裝置的各種電子設(shè)備)
下面，參照?qǐng)D8A至8F對(duì)安裝有本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的顯示裝置的電子設(shè)備的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖8A示出膝上型計(jì)算機(jī)，其由主體2201、框體2202、顯示部分2203和鍵盤(pán)2204等構(gòu)成。圖8B示出個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，包括設(shè)置有顯示部分2213、外部接ロ 2215及操作按鈕2214等的主體2211。另外，作為附屬部件，有操作用指示筆2212。
圖SC示出電子書(shū)閱讀器2220作為電子紙的一個(gè)例子。電子書(shū)閱讀器2220包括兩個(gè)框體框體2221及框體2223?？蝮w2221及框體2223由軸部2237彼此聯(lián)接為一體，并且可以以該軸部2237為軸進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，電子書(shū)閱讀器2220可以像紙
質(zhì)書(shū)籍一樣使用?？蝮w2221中結(jié)合有顯示部分2225，并且框體2223結(jié)合有顯示部分2227。顯示部分2225及顯示部分2227可以顯示I幅圖像或不同圖像。在顯示部顯示彼此不同的圖像的結(jié)構(gòu)中，例如可以在右顯示部分(圖8C中的顯示部分2225)中顯示文本，而在左顯示部分(圖8C中的顯示部分2227)中顯示圖像。此外，在圖8C中，框體2221具備操作部分等。例如，框體2221具備電源2231、操作鍵2233以及揚(yáng)聲器2235等。利用操作鍵2233可以翻頁(yè)。另外，還可以在設(shè)置有顯示部分的框體的表面上設(shè)置鍵盤(pán)、定位裝置等。另外，也可以在框體的背面或側(cè)面具備外部連接 用端子(耳機(jī)端子、USB端子或可與諸如AC適配器及USB電纜的各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等。此外，電子書(shū)閱讀器2220可以具有電子詞典的功能。此外，電子書(shū)閱讀器2220可配置成以無(wú)線的方式收發(fā)信息。還可以無(wú)線通信的方式，可從電子書(shū)服務(wù)器購(gòu)買(mǎi)和下載所希望的書(shū)籍?dāng)?shù)據(jù)等。另外，電子紙可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域的設(shè)備，只要其顯示信息。例如，除了電子書(shū)閱讀器之外，還可以將其用于海報(bào)、諸如火車(chē)的交通工具中的廣告、諸如信用卡的各種卡片中的顯不等。圖8D示出移動(dòng)電話。該移動(dòng)電話包括兩個(gè)框體框體2240及框體2241?？蝮w2241包括顯示面板2242、揚(yáng)聲器2243、麥克風(fēng)2244、定位裝置2246、攝像機(jī)鏡頭2247以及外部連接端子2248等。另外，框體2240具備對(duì)該移動(dòng)電話進(jìn)行充電的太陽(yáng)能電池2249、夕卜部存儲(chǔ)器插槽2250等。另外，天線內(nèi)置于框體2241內(nèi)部。顯示面板2242具有觸摸屏功能，圖8D使用虛線示出作為圖像被顯示出來(lái)的多個(gè)操作鍵2245。另外，該移動(dòng)電話安裝有用來(lái)將太陽(yáng)能電池2249輸出的電壓升壓到各電路所需要的電壓的升壓電路。另外，除了上述結(jié)構(gòu)以外，移動(dòng)電話可以包括非接觸IC芯片、小型
記錄裝置等。顯示面板2242的顯示取向根據(jù)使用模式適當(dāng)?shù)馗淖儭Ａ硗?，由于在顯示面板2242的同一個(gè)面上備有攝像機(jī)鏡頭2247，所以可以進(jìn)行可視電話。揚(yáng)聲器2243及麥克風(fēng)2244可以用于可視電話、錄音、播放聲音等，以及語(yǔ)音呼叫。再者，處于如圖8D所示的展開(kāi)狀態(tài)的框體2240和框體2241可以滑動(dòng)從而一個(gè)可以重疊于另一個(gè)之上，這使得移動(dòng)電話適于被攜帶。外部連接端子2248能夠與AC適配器或諸如USB線纜的各種線纜連接，這使得能夠進(jìn)行對(duì)移動(dòng)電話充電或移動(dòng)電話間的數(shù)據(jù)通信等。另外，將記錄介質(zhì)插入到外部存儲(chǔ)器插槽2250中，可以存儲(chǔ)和移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)。另外，除了上述功能之外，還可以具有紅外通信功能、電視接收功能等。圖8E示出數(shù)碼相機(jī)。該數(shù)碼相機(jī)包括主體2261、顯示部分(A)2267、取景器2263、操作開(kāi)關(guān)2264、顯示部分(B) 2265及電池2266等。圖8F示出電視機(jī)2270。電視機(jī)2270包括結(jié)合于框體2271中的顯示部分2273。利用顯示部分2273可以顯示圖像。此外，框體2271由支架2275支撐。
可以通過(guò)利用框體2271的操作開(kāi)關(guān)或單獨(dú)的遙控器2280進(jìn)行電視機(jī)2270的操作。通過(guò)利用遙控器2280的操作鍵2279，可以控制頻道及音量，從而可以控制在顯示部分2273上顯示的圖像。此外，遙控器2280可具有其中顯示從該遙控器2280輸出的信息的顯示部分2277。另外，電視機(jī)2270優(yōu)選設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過(guò)接收器可接收一般電視廣播。此外，當(dāng)電視機(jī)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無(wú)線的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以執(zhí)行單向(從發(fā)送器到接收器)或雙向(在發(fā)送器與接收器之間或者在接收器之間)的數(shù)據(jù)通信。 本申請(qǐng)基于2010年2月12日向日本專(zhuān)利局提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)2010-029446，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括 信號(hào)線，數(shù)據(jù)信號(hào)配置成在掃描期間中向所述信號(hào)線提供，而具有比所述數(shù)據(jù)信號(hào)更低的頻率的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)配置成在緊接所述掃描期間的且比所述掃描期間更長(zhǎng)的停止期間中向所述信號(hào)線提供； 掃描線，選擇信號(hào)配置成在包括于所述掃描期間中的一個(gè)水平掃描期間中向所述掃描線提供，而非選擇信號(hào)配置成在除所述一個(gè)水平掃描期間之外的期間中向所述掃描線提供；以及 晶體管，包括氧化物半導(dǎo)體層，且柵極電連接到所述掃描線而源極和漏極中的一個(gè)電連接到所述信號(hào)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，其中一個(gè)幀期間由所述掃描期間及所述停止期間構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，還包括 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，配置成控制所述信號(hào)線的電位；以及 控制器，配置成對(duì)所述信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路選擇性地輸出所述數(shù)據(jù)信號(hào)或所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 其中所述控制器包括 配置成生成所述數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)生成電路； 配置成生成所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路；以及 開(kāi)關(guān)，配置成在所述掃描期間中選擇所述數(shù)據(jù)信號(hào)而在所述停止期間中選擇所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為所述控制器的輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置， 其中所述控制器包括 基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成電路，配置成生成其頻率與所述數(shù)據(jù)信號(hào)頻率相同的第一時(shí)鐘信號(hào); 分頻電路，通過(guò)對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻來(lái)生成其頻率與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率相同的第二時(shí)鐘信號(hào)；以及 時(shí)鐘信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)，配置成在所述掃描期間中選擇所述第一時(shí)鐘信號(hào)而在所述停止期間中選擇所述第二時(shí)鐘信號(hào)作為所述信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中使用的時(shí)鐘信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓變動(dòng)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓變動(dòng)范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，還包括 電容器，一個(gè)端子電連接到所述晶體管的所述源極和所述漏極中的另一個(gè)，而另一個(gè)端子電連接到公共電位線；以及 液晶元件，一個(gè)端子電連接到所述晶體管的所述源極和所述漏極中的另一個(gè)以及所述電容器的所述一個(gè)端子，而另一個(gè)端子電連接到所述公共電位線， 其中所述公共電位線的電位在所述掃描期間中成為具有與所述數(shù)據(jù)信號(hào)相反的極性的、用于所述公共電位線的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而在所述停止期間中成為具有固定電位的信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示裝置，還包括 電容器，一個(gè)端子電連接到所述晶體管的所述源極和所述漏極中的另一個(gè)，而另一個(gè)端子電連接到被提供有公共電位線的電位的布線；以及液晶元件，一個(gè)端子電連接到所述晶體管的所述源極和所述漏極中的另一個(gè)及所述電容器的所述一個(gè)端子，而另一個(gè)端子電連接到被提供有所述公共電位線的電位的所述布線， 其中所述公共電位線的電位在所述掃描期間中成為具有與所述數(shù)據(jù)信號(hào)相反的極性的、用于所述公共電位線的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而在所述停止期間中成為具有與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的極性的、用于所述公共電位線的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與用于所述公共電位線的所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)是同一信號(hào)。
9.一種顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟 在掃描期間中對(duì)信號(hào)線提供數(shù)據(jù)信號(hào)；以及 在停止期間中對(duì)所述信號(hào)線提供交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 其中所述顯示裝置包括所述信號(hào)線以及晶體管，所述晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層，且源極和漏極中的一個(gè)電連接到所述信號(hào)線， 所述停止期間緊接所述掃描期間， 所述停止期間長(zhǎng)于所述掃描期間， 并且，所述交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率低于所述數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，還包括如下步驟 在包含于所述掃描期間中的一個(gè)水平掃描期間中對(duì)掃描線提供選擇信號(hào)；以及 在除所述一個(gè)水平掃描期間之外的期間中對(duì)所述掃描線提供非選擇信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓變動(dòng)在所述數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓變動(dòng)范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，還包括如下步驟 在所述掃描期間中對(duì)公共電位線提供具有與所述數(shù)據(jù)信號(hào)相反的極性的公共電位；以及 在所述停止期間中對(duì)所述公共電位線提供具有固定電位的信號(hào)， 其中所述公共電位線電連接到液晶元件的一個(gè)端子及電容器的一個(gè)端子，并且所述液晶元件的另一個(gè)端子及所述電容器的另一個(gè)端子電連接到所述源極和所述漏極中的另一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，還包括如下步驟 在所述掃描期間中對(duì)公共電位線提供具有與所述數(shù)據(jù)信號(hào)相反的極性的第一公共電位；以及 在所述停止期間中對(duì)所述公共電位線提供具有與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的極性的第二公共電位， 其中所述公共電位線電連接到液晶元件的一個(gè)端子及電容器的一個(gè)端子，并且所述液晶元件的另一個(gè)端子及所述電容器的另一個(gè)端子電連接到所述源極和所述漏極中的另一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于降低顯示裝置的耗電量并抑制顯示質(zhì)量的劣化。作為設(shè)置于各像素中的晶體管，使用具有氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。另外，通過(guò)將該氧化物半導(dǎo)體層高純度化，可以降低該晶體管的截止電流。由此，可以抑制由該晶體管的截止電流引起的數(shù)據(jù)信號(hào)的值的變動(dòng)。也就是說(shuō)，可以抑制當(dāng)降低對(duì)設(shè)置有該晶體管的像素寫(xiě)入數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率時(shí)(停止期間延長(zhǎng)時(shí))的顯示劣化(變化)。并且，可以抑制當(dāng)降低停止期間中對(duì)信號(hào)線提供的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率時(shí)產(chǎn)生的顯示中的閃爍。
文檔編號(hào)G02F1/1368GK102741915SQ20118000908
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者小山潤(rùn), 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所