專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有薄膜晶體管的顯示裝置。本發(fā)明特別涉及液晶顯示裝置或 者發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近年來，通過使用在具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜(厚度為幾 nm至幾百nm左右)來構(gòu)成薄膜晶體管的技術(shù)引人注目。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用 于諸如IC、電光裝置的電子裝置。特別是，用作如液晶顯示裝置等圖像顯示裝 置的開關(guān)元件的開發(fā)是當(dāng)務(wù)之急的。
在以薄膜晶體管為典型的半導(dǎo)體元件中，怎樣抑制引起元件的退化或絕緣 擊穿的帶電現(xiàn)象(charging)是在半導(dǎo)體器件的制造工序中的重要課題之一。特 別地，因?yàn)榘殡S高集成化，柵極絕緣膜等各種絕緣膜的厚度減少，所以帶電現(xiàn) 象所引起的絕緣擊穿成為更重大的問題。
發(fā)生帶電現(xiàn)象的原因、環(huán)境是極為復(fù)雜且涉及許多方面。因此，不但需要 明確發(fā)生帶電現(xiàn)象的原因和環(huán)境，而且需要設(shè)法提高半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)本身的 對(duì)于帶電現(xiàn)象所引起的退化或絕緣擊穿的耐性。為了防止帶電現(xiàn)象所引起的退 化或絕緣擊穿，通過利用使用二極管(保護(hù)二極管)構(gòu)成的保護(hù)電路，來確保放 電路徑是很有效的。通過確保放電路徑，可以防止儲(chǔ)存在絕緣膜中的電荷在半 導(dǎo)體元件的附近放電，并且可以防止由于放電時(shí)的能量而半導(dǎo)體元件退化或破 壞的現(xiàn)象(ESD:靜電放電)。
此外，通過設(shè)置保護(hù)電路，即使在雜音與信號(hào)、電源電壓一起被輸入的情 況下，也可以防止該雜音所引起的電路的錯(cuò)誤工作，并且可以該雜音所引起的 半導(dǎo)體元件的退化或破壞。
在如液晶顯示裝置等的圖像顯示裝置中，作為開關(guān)元件，主要使用利用非 晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管或者利用多晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。
作為多晶半導(dǎo)體膜的形成方法， 一般知道如下技術(shù)通過利用光學(xué)系統(tǒng)將 脈沖振蕩的受激準(zhǔn)分子激光束加工為線狀，并且在對(duì)于非晶半導(dǎo)體膜掃描線狀激光束的同時(shí)進(jìn)行照射來實(shí)現(xiàn)晶化。
此外，作為圖像顯示裝置的開關(guān)元件，除了利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體 管或利用多晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管以外， 一般還知道利用微晶半導(dǎo)體膜的薄 膜晶體管(例如，參照專利文獻(xiàn)1至4)。
作為利用微晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的制造方法， 一般知道如下技術(shù)在 柵極絕緣膜上形成非晶硅膜，并在該非晶硅膜上形成金屬膜，且對(duì)該金屬膜照 射二極管激光，來將非晶硅膜變成為微晶硅膜。在該制造方法中，形成在非晶 硅膜上的金屬膜只進(jìn)行將二極管激光的光能量轉(zhuǎn)換為熱能量的任務(wù)，并且在以 后工序中被去掉。就是說，只利用從金屬膜的傳導(dǎo)加熱對(duì)非晶硅膜進(jìn)行加熱， 并且利用該熱來形成微晶硅膜(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。日本專利特開平4-242724號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2005-49832號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)3]美國專利第4409134號(hào) [專利文獻(xiàn)4]美國專利第5591987號(hào) Toshiaki Arai以及其他人、SID '07 DIGEST、 2007、 pp.1370-1373
在利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管中，載流子的遷移率低。就是說，電流
驅(qū)動(dòng)能力低。因此，有如下問題當(dāng)通過使用利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管 來形成保護(hù)電路時(shí)，為了實(shí)行充分的靜電擊穿對(duì)策，不得不形成尺寸大的晶體 管，而阻礙窄邊框化。此外，還有如下問題通過形成尺寸大的晶體管，電連 接到柵電極的掃描線和電連接到源電極或漏電極的信號(hào)線之間的電容增大，而 導(dǎo)致耗電量的增大。
對(duì)利用多晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管來說，與利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體 管相比，其遷移率高二位數(shù)以上，所以可以在一個(gè)襯底上形成液晶顯示裝置的 像素部和其周邊的驅(qū)動(dòng)電路。然而，對(duì)利用多晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管來說， 與利用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管相比，由于半導(dǎo)體膜的晶化而制造工序變?yōu)?復(fù)雜。因此，有成品率低且成本高的問題。
另一方面，有如下問題微晶半導(dǎo)體膜的晶粒的表面容易氧化。因此，溝 道形成區(qū)中的晶粒在薄膜晶體管的制造工序中容易氧化，而在晶粒的表面上形 成氧化膜。在此，有該氧化膜阻礙載流子的遷移，而薄膜晶體管的電特性降低 (例如，遷移率降低)的問題。
此外，對(duì)用于保護(hù)電路的薄膜晶體管常常施加高電壓，或者有時(shí)流過大電流。
此外，為了以少工序成品率好地制造顯示裝置，優(yōu)選同時(shí)地形成形成在
像素內(nèi)的薄膜晶體管；形成在與該薄膜晶體管相同的襯底上且構(gòu)成保護(hù)電路的 薄膜晶體管。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于以低成本成品率好地制造包括電特性良 好且可靠性高的薄膜晶體管的顯示裝置。
本發(fā)明之一在顯示裝置中使用微晶半導(dǎo)體層作為構(gòu)成保護(hù)電路的薄膜晶 體管的半導(dǎo)體層。在該微晶半導(dǎo)體層上設(shè)置非晶半導(dǎo)體層作為緩沖層。以下， 說明該薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的薄膜晶體管是反交錯(cuò)型，覆蓋柵電極地具有柵極絕緣膜，在該柵 極絕緣膜上具有用作溝道形成區(qū)的微晶半導(dǎo)體層(也稱為半非晶半導(dǎo)體層)，在 該微晶半導(dǎo)體層上具有緩沖層，在該緩沖層上具有一對(duì)源區(qū)及漏區(qū)，并且具有 接觸于源區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源電極及漏電極。此外，在與源電極及漏電極相對(duì)的 區(qū)域中，源電極及漏電極的一部分、以及緩沖層的一部分露出。
或者，優(yōu)選使源區(qū)及漏區(qū)的一部分露出地具有接觸于源區(qū)及漏區(qū)的一對(duì)源 電極及漏電極。這是為了降低源電極及漏電極之間的漏電流的。此時(shí)，源區(qū)及 漏區(qū)具有接觸于源電極及漏電極的區(qū)域、以及不接觸于源電極及漏電極的區(qū)
域。此外，在源電極及漏電極的端部的外側(cè)形成源區(qū)及漏區(qū)的端部。
本發(fā)明的顯示裝置是一種具有輸入端子、以及像素部的顯示裝置，在所述 輸入端子和所述像素部之間至少包括一個(gè)保護(hù)電路，其中，所述保護(hù)電路至少 包括一個(gè)薄膜晶體管，并且所述薄膜晶體管包括柵電極、覆蓋所述第一柵電極 地設(shè)置的柵極絕緣層、設(shè)置在所述柵極絕緣層上的微晶半導(dǎo)體層、設(shè)置在所述 微晶半導(dǎo)體層上的緩沖層、設(shè)置在所述緩沖層上的一部分的源區(qū)及漏區(qū)，該源
區(qū)及漏區(qū)的側(cè)面在與所述緩沖層的凹部的側(cè)面大概相同的表面上存在、接觸于 所述源區(qū)上地設(shè)置的源電極、接觸于所述漏電極上地設(shè)置的漏電極，并且在所 述緩沖層中，重疊于所述源區(qū)及漏區(qū)的區(qū)域厚于重疊于溝道形成區(qū)的區(qū)域，并 且在所述源電極及漏電極上包括保護(hù)絕緣層，并且所述保護(hù)絕緣層包括第一開 口部及第二開口部，并且到達(dá)所述源電極或漏電極地設(shè)置所述第一開口部，并
且到達(dá)所述柵電極上地設(shè)置所述第二開口部，并且在所述保護(hù)絕緣層上設(shè)置有 使所述第一開口部和所述第二開口部連接的電極。
由于源電極及漏電極的端部與源區(qū)及漏區(qū)的端部不一致，并且在源電極及 漏電極的端部的外側(cè)形成源區(qū)及漏區(qū)的端部，而源電極及漏電極的端部的距離 變大，所以可以降低源電極及漏電極之間的漏電流而防止短路。另外，電場不 集中于源電極及漏電極和源區(qū)及漏區(qū)的端部，可以降低柵電極、源電極及漏電 極之間的漏電流。
此外，緩沖層在其一部分包括凹部，并且該凹部的側(cè)面與源區(qū)及漏區(qū)的端
部一致。因?yàn)榫彌_層在其一部分包括凹部且源區(qū)和漏區(qū)的泄漏路徑(leak path) 的距離大，所以可以降低源區(qū)及漏區(qū)之間的漏電流，并且可以減少截止電流。
此外，也在微晶半導(dǎo)體層和源區(qū)及漏區(qū)之間包括緩沖層。微晶半導(dǎo)體層用 作溝道形成區(qū)。此外，緩沖層防止微晶半導(dǎo)體層的氧化，而用作高電阻區(qū)。因 為在微晶半導(dǎo)體層和源區(qū)及漏區(qū)之間具有設(shè)置有凹部的緩沖層，所以可以形成 遷移率高、漏電流小、耐壓性高的薄膜晶體管。通過降低薄膜晶體管的漏電流， 可以減少截止電流。
緩沖層可以由非晶半導(dǎo)體形成，并且優(yōu)選使其包括氮、氫、和鹵中的任一 種以上。通過使非晶半導(dǎo)體層包括氮、氫、和鹵中的任一種以上，可以降低包 括在微晶半導(dǎo)體層中的晶粒氧化。
緩沖層可以通過等離子體CVD法或?yàn)R射法等形成。此外，可以在形成非晶 半導(dǎo)體層之后，使非晶半導(dǎo)體層暴露于氮等離子體、氫等離子體、或者鹵等離 子體，來使非晶半導(dǎo)體層氮化、氫化或鹵化。
通過在微晶半導(dǎo)體層的表面上設(shè)置緩沖層，可以降低微晶半導(dǎo)體層包括的 晶粒(特別是其表面)的氧化，而可以降低薄膜晶體管的電特性的惡化。
可以在襯底上直接形成微晶半導(dǎo)體層。具體地說，可以通過以氫化硅(硅 垸等)為原料氣體，且利用等離子體CVD法，來進(jìn)行成膜。通過利用上述方法 而制造的微晶半導(dǎo)體層也包括在非晶半導(dǎo)體層中包括大約0. 5nm以上且20nm 以下的半導(dǎo)體晶粒的微晶半導(dǎo)體。因此，與在使用多晶半導(dǎo)體層的情況不同， 不一定需要在形成半導(dǎo)體層之后，提供激光晶化法等晶化工序。通過利用微晶 半導(dǎo)體層，可以削減薄膜晶體管的制造工序的數(shù)目，而提高顯示裝置的成品率， 其結(jié)果，可以抑制成本。在本說明書中，將通過成膜而可以得到的膜(層)稱為 微晶半導(dǎo)體膜(層)，并且將在成膜之后以不熔化程度的能量密度照射激光束來
使結(jié)晶生長而可以取得的膜(層)稱為LPSAS膜(層)。此外，利用頻率為1GHz
以上的微波的等離子體的電子密度高，而容易分離作為原料氣體的氫化硅。因
此，與頻率為幾十MHz以上且?guī)装費(fèi)Hz以下的微波等離子體CVD法相比，可以 容易制造微晶半導(dǎo)體層，而可以提高成膜速度。由此，可以提高顯示裝置的批 量生產(chǎn)性(生產(chǎn)性)。
此外，在本發(fā)明中，通過將具有微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管使用于保護(hù)電 路來制造顯示裝置。利用微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的遷移率大約為lcmVV-sec.以上且20cm7V' sec以下，是利用非晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的遷移率的 大約2倍至20倍。因此，也可以在與像素部相同的襯底上集成形成驅(qū)動(dòng)電路 的一部分或整體，來形成系統(tǒng)化面板(system-on-panel)。
此外，具體地說，元件襯底既可以處于只形成有顯示元件的像素電極的狀 態(tài)，又可以處于在形成成為像素電極的導(dǎo)電層之后且在進(jìn)行蝕刻來形成像素電 極之前的狀態(tài)。就是說，可以處于所有狀態(tài)。
另外，本說明中的液晶顯示裝置是指圖像顯示裝置或者光源(包括照明裝 置)。此外，安裝有連接器例如FPC(柔性印刷電路)、TAB(帶式自動(dòng)接合)膠帶 或者TCP (帶載封裝)的模塊、在TAB膠帶或者TCP的端部設(shè)置有印刷線路板的 模塊、或者通過COG(玻璃上芯片安裝)方式在顯示元件直接安裝有IC(集成電 路)的模塊也都包括在液晶顯示裝置中。
另外，在本說明書中的LPSAS是指通過對(duì)成膜后的微晶半導(dǎo)體層進(jìn)行激光 處理(Laser Process;以下也稱為"LP")而取得的結(jié)晶半導(dǎo)體。
另外，在本發(fā)明中的微晶半導(dǎo)體層的形成中，在柵極絕緣層上堆積微晶硅 (半非晶硅，以下也稱為"SAS")層。然后，從微晶半導(dǎo)體層的表面一側(cè)照射 激光束。激光束以半非晶硅層不熔化的能量密度照射。換言之，在本發(fā)明中的 LP是通過利用輻射加熱且不使半非晶硅層熔化而進(jìn)行的引起固相結(jié)晶生長的。 換言之，它是利用堆積了的半非晶硅層不成為液相的臨界區(qū)域的，并且在該意 思上也可以稱為"臨界生長"。
上述激光束可以作用到半非晶硅層和柵極絕緣層的界面。由此，可以以形 成在半非晶硅層的結(jié)晶為核，進(jìn)行固相結(jié)晶生長，來形成結(jié)晶性改善了的半非 晶硅層。典型地，以形成在半非晶硅層的表面一側(cè)的結(jié)晶為核，固相結(jié)晶生長 從該表面向與柵極絕緣層的界面進(jìn)展，來形成實(shí)質(zhì)上上柱形的結(jié)晶?；蛘?，以 形成在半非晶硅層中的結(jié)晶為核，使該晶核向半非晶硅層的表面和柵極絕緣層
的界面進(jìn)行固相結(jié)晶生長，而可以形成結(jié)晶性改善了的半非晶硅層。利用LP 處理的固相結(jié)晶生長不是擴(kuò)大結(jié)晶粒徑的，而是向激光的照射方向(層的厚度 方向)進(jìn)展結(jié)晶生長的。
在上述LP處理中，通過將激光束聚焦為特長矩形(成形為線狀激光束)， 例如可以利用一次激光束掃描處理在730mmX920mm的玻璃襯底上的半非晶硅 層。在此情況下，將使線狀激光束彼此重疊的比例(重疊率)設(shè)定為0%至90%、 優(yōu)選為0%至67%，來進(jìn)行處理。由此，縮短對(duì)于一個(gè)襯底需要的處理時(shí)間， 而可以提高生產(chǎn)率。但是，激光束的形狀不局限于線狀，也可以為面狀。此外， 在LP處理中對(duì)玻璃襯底的尺寸沒有限制，而可以應(yīng)用于各種尺寸的襯底。通
過進(jìn)行LP處理，改善微晶半導(dǎo)體層和柵極絕緣層的界面區(qū)域的結(jié)晶性，而可 以提高具有底柵結(jié)構(gòu)的晶體管的電特性。
根據(jù)這種臨界生長，不形成發(fā)生在現(xiàn)有的低溫多晶硅的表面的凹凸(稱為 皺紋的凸?fàn)铙w)，而LP處理后的硅表面成為平滑。
如上所述，通過使激光束對(duì)成膜后的半非晶硅層直接起作用而得到的結(jié)晶 硅層在其生長機(jī)理及形成的層的膜質(zhì)上極為不同于現(xiàn)有的依然堆積的微晶硅 層、利用傳導(dǎo)加熱而其性質(zhì)改變了的微晶硅層(非專利文獻(xiàn)l所示的)。
另外，在本說明書中，非晶半導(dǎo)體層優(yōu)選包括氮、氫、氟、或者氯。
根據(jù)本發(fā)明，可以以低成本且成品率好地制造具有電特性良好且可靠性高 的薄膜晶體管的顯示裝置。


圖1是說明使用于本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖2是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)例子的圖3A至3F是說明應(yīng)用本發(fā)明的保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)的例子的圖4A至4C是說明使用于本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一個(gè)例子的
圖5A至5C是說明使用于本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一個(gè)例子的
圖6是使用于本發(fā)明的用于制造薄膜晶體管的等離子體CVD裝置的俯視
圖7是定義本說明書中的錐形角的圖8是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖9是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖IO是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖11是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖12是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖13是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖14是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖15是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖16是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖17是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖18是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖19是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖20是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖； 圖21是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的圖22A和22B是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法的一個(gè)例子
圖23A至23C是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖； 圖24是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的框圖； 圖25是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路的等效電路圖； 圖26是說明可以應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路的等效電路圖； 圖27A和27B是說明本發(fā)明的液晶顯示面板的俯視圖及剖視圖； 圖28A和28B是說明本發(fā)明的液晶顯示面板的俯視圖及剖視圖； 圖29A至29C是說明使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的圖； 圖30是使用本發(fā)明的顯示裝置的電子設(shè)備的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖而說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下說 明。這是因?yàn)槿缦戮壒仕鶎偌夹g(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè) 事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍下可以被變換為 各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式 所記載的內(nèi)容中。此外，當(dāng)使用附圖而說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)，在不同附圖之間
共同使用表示相同部分的附圖標(biāo)記。 實(shí)施方式1
在本實(shí)施方式中，參照

本發(fā)明的一個(gè)方式。
首先，參照?qǐng)D2說明本發(fā)明的半導(dǎo)體顯示裝置的結(jié)構(gòu)。圖2表示形成有半
導(dǎo)顯示裝置的襯底130的俯視圖。在襯底130上形成有像素部131。此外，輸 入端子132及輸入端子133對(duì)形成在襯底130上的像素電路供應(yīng)用來顯示圖像
的信號(hào)及電源電力。
另外，本發(fā)明不局限于圖2所示的方式。就是說，可以在襯底130上形成
有掃描線驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中的一方或雙方。
并且，形成在襯底130上的掃描線一側(cè)的輸入端子132及信號(hào)線一側(cè)的輸 入端子133利用縱橫延伸的布線與像素部131連接，該布線與保護(hù)電路134至 137連接。
像素部131利用布線139與輸入端子132連接。保護(hù)電路134配置在像素 部131和輸入端子132之間且連接到布線139。通過設(shè)置保護(hù)電路134，可以 保護(hù)像素部131具有的薄膜晶體管等各種半導(dǎo)體元件，并且可以防止這些元件 的退化或破壞。另外，布線139雖然在附圖中指示一個(gè)布線，但是與布線139 平行設(shè)置的多個(gè)布線都具有與布線139同樣的連接關(guān)系。另外，布線139是用 作掃描線的。
另外，在掃描線一側(cè)，除了設(shè)置在輸入端子132和像素部131之間的保護(hù) 電路134以外，還可以中間夾著像素部131在與輸入端子132相反一側(cè)也設(shè)置 有保護(hù)電路(參照?qǐng)D2的保護(hù)電路135)。
另一方面，像素部131利用布線138與輸入端子133連接。保護(hù)電路136 配置在像素部131和輸入端子133之間且連接到布線138。通過設(shè)置保護(hù)電路 136，可以保護(hù)像素部131具有的薄膜晶體管等各種半導(dǎo)體元件，并且可以防 止這些元件的退化或破壞。另外，布線138雖然在附圖中指示一個(gè)布線，但是 與布線138平行設(shè)置的多個(gè)布線都具有與布線138同樣的連接關(guān)系。另外，布 線138是用作信號(hào)線的。
另外，在信號(hào)線一側(cè)，除了設(shè)置在輸入端子133和像素部131之間的保護(hù) 電路136以外，還可以中間夾著像素部131在與輸入端子133相反一側(cè)也設(shè)置 有保護(hù)電路(參照?qǐng)D2的保護(hù)電路137)。
另外，無需都設(shè)置保護(hù)電路134至137。然而，至少需要設(shè)置保護(hù)電路134。
這是因?yàn)槿缦戮壒释ㄟ^在掃描線發(fā)生過大的電流，像素部131具有的薄膜晶 體管的柵極絕緣層被破壞，而有可能發(fā)生許多點(diǎn)缺陷。
此外，通過不但設(shè)置保護(hù)電路134，而且設(shè)置保護(hù)電路136，可以防止在
信號(hào)線發(fā)生過大的電流。因此，與只設(shè)置保護(hù)電路134的情況相比，可靠性提 高，且成品率提高。通過具有保護(hù)電路136,也可以防在形成薄膜晶體管后的 研磨工序等中有時(shí)發(fā)生的由于靜電的破壞。
再者，通過具有保護(hù)電路135及保護(hù)電路137，可以進(jìn)一步提高可靠性。 此外，也可以提高成品率。保護(hù)電路135及保護(hù)電路137設(shè)置在與輸入端子132 及輸入端子133相反一側(cè)。因此，這些有助于防止在顯示裝置的制造工序(例 如，研磨工序)中發(fā)生的各種半導(dǎo)體元件的退化及破壞。
另外，在圖2中，通過利用諸如COG方式、TAB方式等已知方式將與襯底 130另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路安裝到襯底130。然而， 不局限于此，也可以在襯底130上形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路和像素部，并且安裝另 行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路?；蛘撸部梢詫呙杈€驅(qū)動(dòng)電路的一部分或者信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)電路的一部分與像素部131 —起形成在襯底130上，并且安裝掃描線驅(qū) 動(dòng)電路的其他部分或者信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的其他部分。當(dāng)掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部 分設(shè)置在像素部131和掃描線一側(cè)的輸入端子132之間時(shí)，可以在掃描線一側(cè) 的輸入端子132和襯底130上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分之間設(shè)置保護(hù)電路， 也可以在掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分和像素部131之間設(shè)置保護(hù)電路，也可以在 這些的雙方設(shè)置保護(hù)電路。此外，當(dāng)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分設(shè)置在像素部131 和信號(hào)線一側(cè)的輸入端子133之間時(shí)，可以在信號(hào)線一側(cè)的輸入端子133和襯 底130上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分之間設(shè)置保護(hù)電路，也可以在信號(hào)線驅(qū)動(dòng) 電路的一部分和像素部131之間設(shè)置保護(hù)電路，也可以在這些的雙方設(shè)置保護(hù) 電路。就是說，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路采用各種各樣的方式，所以保護(hù)電路根據(jù)其方式 而決定要設(shè)置的數(shù)量和地方。
接著，參照?qǐng)D3A至3F將說明使用于圖2中的保護(hù)電路134至137的保護(hù) 電路的具體電路結(jié)構(gòu)的例子。在具有微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，n型晶體 管的遷移率高于P型晶體管，所以一般使用n型晶體管，而不是p型晶體管。 因此，在以下說明中，只說明設(shè)置n型晶體管的情況。
圖3A所示的保護(hù)電路具有使用多個(gè)薄膜晶體管的保護(hù)二極管151至154。 保護(hù)二極管151包括串聯(lián)連接的n型薄膜晶體管151a及n型薄膜晶體管151b。
并且，n型薄膜晶體管151a的源電極及漏電極中的一方連接到n型薄膜晶體管 151a及n型薄膜晶體管151b的柵電極，并且保持為電位Vss。 n型薄膜晶體管 151a的源電極及漏電極中的另一方連接到n型薄膜晶體管151b的源電極及漏 電極中的一方。n型薄膜晶體管151b的源電極及漏電極中的另一方連接到保護(hù) 二極管152。并且，其他保護(hù)二極管152至154也與保護(hù)二極管151同樣地具 有分別串聯(lián)連接的多個(gè)薄膜晶體管，并且串聯(lián)連接的多個(gè)薄膜晶體管的一端連 接到多個(gè)薄膜晶體管的柵電極。
另外，在本發(fā)明中，保護(hù)二極管151至154分別具有的薄膜晶體管的數(shù)量 及極性不局限于圖3A所示的結(jié)構(gòu)。例如，保護(hù)二極管151也可以由串聯(lián)連接
的三個(gè)薄膜晶體管構(gòu)成。
而且，保護(hù)二極管151至154依次串聯(lián)連接，并且保護(hù)二極管152和保護(hù) 二極管153的中間連接到布線155。另外，布線155是電連接到成為保護(hù)對(duì)象 的半導(dǎo)體元件的。另外，與布線155連接的布線不局限于保護(hù)二極管152和保 護(hù)二極管153之間的布線。換言之，布線155既可以連接到保護(hù)二極管151和 保護(hù)二極管152的中間，又可以連接到保護(hù)二極管153和保護(hù)二極管154的中 間。
而且，保護(hù)二極管154的一端保持為電源電位V^。此外，保護(hù)二極管151 至154中的每一個(gè)被連接，以受到反偏壓的電壓。
圖3B所示的保護(hù)電路包括保護(hù)二極管160、保護(hù)二極管161、電容元件162、 電容元件163以及電阻元件164。電阻元件164是具有兩個(gè)端子的電阻，對(duì)其 一端從布線165供應(yīng)電位Vi ，而對(duì)其另一端供應(yīng)電位VSSD電阻元件164是為 了當(dāng)停止供應(yīng)電位Vi。時(shí)使布線165的電位成為L而設(shè)置的，并且將其電阻值 設(shè)定為比布線165的布線電阻十分大。保護(hù)二極管160及保護(hù)二極管161使用 二極管連接的n型薄膜晶體管。
另外，圖3A至3F所示的保護(hù)二極管也可以具有進(jìn)一步使多個(gè)薄膜晶體管 串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
在此，考慮到圖3A至3F所示的保護(hù)二極管工作的情況。此時(shí)，在保護(hù)二 極管151、 152、 156、 161、 170、 171、 174、 175的源電極及漏電極中，保持 為電位V^—側(cè)是漏電極。此外，另一方成為源電極。在保護(hù)二極管153、 154、 157、 160、 172、 173、 176、 177的源電極及漏電極中，將保持為電位Vdd的一 側(cè)設(shè)定為源電極，并且將另一方設(shè)定為漏電極。另外，將構(gòu)成保護(hù)二極管的薄膜晶體管的閾值電壓表示為Vth。
此外，保護(hù)二極管151、 152、 156、 161、 170、 171、 174、 175當(dāng)電位V^ 高于電位Vw時(shí)，受到反偏壓的電壓，而難以流過電流。另一方面，保護(hù)二極管 153、 154、 157、 160、 172、 173、 176、 177當(dāng)電位V化低于電位Vdd時(shí)，受到反 偏壓的電壓，而難以流過電流。
在此，將說明設(shè)置為電位V,實(shí)質(zhì)上成為電位L和電位L的中間的保護(hù)電 路的工作。
首先，考慮到電位Vm高于電位Vdd的情況。在電位Vi。高于電位Vdd的情況
下，當(dāng)保護(hù)二極管153、 154、 157、 160、 172、 173、 176、 177的柵電極和源 電極之間的電位差Vg^ Vin- Vdd〉Vth時(shí)，該n型薄膜晶體管接通。在此，因?yàn)樵O(shè) 想Vi。非常高的情況，所以該ii型薄膜晶體管接通。此時(shí)，保護(hù)二極管151、 152、 156、 161、 170、 171、 174、 175具有的n型薄膜晶體管截止。此時(shí)，通過保護(hù) 二極管153、 154、 157、 160、 172、 173、 176、 177，而布線155、 158、 165、 179A、 179B的電位成為Vdd。因而，即使由于雜音等而電位V,.n非常高于電位Vdd， 布線155、 158、 165、 179A、 179B的電位也不變高于電位Vdd。
另一方面，在電位V,。低于電位Vm的情況下，當(dāng)保護(hù)二極管151、 152、 156、 161、 170、 171、 174、 175的柵電極和源電極之間的電位差Vss= Vss- Vin>Vh 時(shí)，該n型薄膜晶體管接通。在此，因?yàn)樵O(shè)想Vi。非常低的情況，所以n型薄膜 晶體管接通。此時(shí)，保護(hù)二極管153、 154、 157、 160、 172、 173、 176、 177 具有的n型薄膜晶體管截止。此時(shí)，通過保護(hù)二極管151、 152、 156、 161、 170、 171、 174、 175，而布線155、 158、 165、 179A、 179B的電位成為Vss。因而， 即使由于雜音等而電位Vin非常低于電位Vss，布線155、 158、 165、 179A、 179B 的電位也不變低于電位Vss。再者，電容元件162、 163起如下作用使輸入電 位Vin具有的脈沖狀的雜音變鈍，而緩和由于雜音而發(fā)生的電位的陡峭變化。
另外，在電位Vi。處于Vs「Vl,至Vdd + V,h之間的情況下，所有的保護(hù)二極管 具有的n型薄膜晶體管截止，電位V^輸入到電位V。ut。
通過如上所述地配置保護(hù)電路，布線155、 158、 165、 179A、 179B的電位 實(shí)質(zhì)上保持為電位Vss和電位Vdd之間。因而，可以防止布線155、 158、 165、 179A、 179B的電位脫離該范圍。換言之，防止布線155、 158、 165、 179A、 179B 成為非常高的電位或者非常低的電位，并且防止該保護(hù)電路的后級(jí)的電路破壞 或退化，而可以保護(hù)后級(jí)的電路。 再者，如圖3B所示，通過在輸入端子設(shè)置具有電阻元件164的保護(hù)電路， 當(dāng)不輸入信號(hào)時(shí)，可以將被供應(yīng)信號(hào)的所有的布線的電位成為一定(在此，電
位v.J。換言之，當(dāng)不輸入信號(hào)時(shí)，也具有能夠使布線彼此短路的用作短路環(huán)
的功能。因此，可以防止起因于發(fā)生在布線之間的電位差的靜電擊穿。此外，
因?yàn)殡娮柙?64的電阻值相對(duì)于布線電阻十分大，所以當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，可以
防止供應(yīng)給布線的信號(hào)降低到電位Vss。
在此，作為一個(gè)例子，對(duì)將閾值電壓V^0的n型薄膜晶體管使用于圖3B 的保護(hù)二極管160及保護(hù)二極管161的情況進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)Vi?！礦dJ寸，保護(hù)二極管160成為Vss= Vin-Vdd>0，而接通。保護(hù) 二極管161截止。從而，布線165的電位成為Vdd，而成為V。ut二 Vdd。
另一方面，當(dāng)Vi?！碫ss時(shí)，保護(hù)二極管160截止。保護(hù)二極管161成為Vgs= Vss- Vin>0，而接通。從而，布線165的電位成為Vss，而成為V。^ Vss。
如此，即使在成為Vi入Vss或者KVi。的情況下，也可以在Vss<Vnut<Vdd 的范圍內(nèi)進(jìn)行工作。從而，即使在Vi。過大或者過小的情況下，也可以防止V,
成為過大或者過小。從而，例如即使在由于雜音等而電位Vi。低于電位V^的情
況下，布線165的電位也不遠(yuǎn)比電位Vss低。再者，電容元件162及電容元件 163起如下作用使輸入電位Vin具有的脈沖狀的雜音變鈍，而緩和電位的陡峭 變化。
通過如上所述地配置保護(hù)電路，布線165的電位實(shí)質(zhì)上保持為電位V,.,和電 位Vdd之間。因而，可以防止布線165成為非常離開該范圍的電位，而可以保護(hù) 該保護(hù)電路的后級(jí)的電路(輸入部電連接到V,的電路)破壞或退化。再者，通 過在輸入端子設(shè)置保護(hù)電路，當(dāng)不輸入信號(hào)時(shí)，可以將被供應(yīng)信號(hào)的所有的布 線的電位保持為一定(在此，電位VsJ。換言之，當(dāng)不輸入信號(hào)時(shí)，也具有能夠 使布線彼此短路的作為短路環(huán)的功能。因此，可以防止起因于發(fā)生在布線之間 的電位差的靜電擊穿。此外，因?yàn)殡娮柙?64的電阻值十分大，所以當(dāng)輸入 信號(hào)時(shí)，可以防止供應(yīng)給布線165的信號(hào)的電位的降低。
圖3C所示的保護(hù)電路是保護(hù)二極管160以及保護(hù)二極管161分別代用兩 個(gè)n型薄膜晶體管的。
此外，雖然圖3B及3C所示的保護(hù)電路使用二極管連接的n型薄膜晶體管 作為保護(hù)二極管，但是本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。
此外，圖3D所示的保護(hù)電路具有保護(hù)二極管170至177、電阻元件178。
電阻元件178串聯(lián)連接到布線179A和布線179B的中間。保護(hù)二極管170至173 分別使用二極管連接的n型薄膜晶體管，而保護(hù)二極管174至177分別使用二 極管連接的n型薄膜晶體管。
保護(hù)二極管170和保護(hù)二極管171串聯(lián)連接， 一端保持為電位Vss，另一端 連接到電位Vi。的布線179A。保護(hù)二極管172和保護(hù)二極管173串聯(lián)連接，一 端保持為電位Vdd，另一端連接到電位Vi。的布線179A。保護(hù)二極管174和保護(hù) 二極管175串聯(lián)連接， 一端保持為電位Vss，另一端連接到電位V。ut的布線179B。 保護(hù)二極管176和保護(hù)二極管177串聯(lián)連接， 一端保持為電位Vdd，另一端連接 到電位V。ut的布線179B。
此外，圖3E所示的保護(hù)電路具有電阻元件180、電阻元件181、保護(hù)二極 管182。雖然在圖3E中使用二極管連接的n型薄膜晶體管作為保護(hù)二極管182， 但是本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。也可以使用二極管連接的多個(gè)薄膜晶體管。電阻 元件180、電阻元件181、保護(hù)二極管182與布線183串聯(lián)連接。
通過利用電阻元件180和電阻元件181，緩和布線183的電位的急劇變動(dòng)， 而可以防止半導(dǎo)體元件的退化或破壞。此外，通過利用保護(hù)二極管182，可以 防止由于電位的變動(dòng)而反偏壓電流流過布線183。
另外，圖3A所示的保護(hù)電路可以調(diào)換為圖3F所示的結(jié)構(gòu)。特別地，在本 發(fā)明中使用的保護(hù)電路的耐壓性高，所以可以使用如圖3F所示的結(jié)構(gòu)。
另外，在只使電阻元件與布線串聯(lián)連接的情況下，緩和布線的電位的急劇 變動(dòng)，而可以防止半導(dǎo)體元件的退化或破壞。此外，在只使保護(hù)二極管與布線 串聯(lián)連接的情況下，可以防止由于電位的變動(dòng)而反方向電流流過布線。
此外，在本發(fā)明中使用的保護(hù)電路不局限于圖3A至3F所示的結(jié)構(gòu)，只要 是同樣工作的電路結(jié)構(gòu)，就可以適當(dāng)?shù)馗淖冊(cè)O(shè)計(jì)。
另外，作為本發(fā)明的保護(hù)電路具有的保護(hù)二極管，使用二極管連接的薄膜 晶體管。作為該薄膜晶體管，使用耐壓性高的薄膜晶體管。因此，即使在施加 在現(xiàn)有的保護(hù)電路中保護(hù)電路本身有可能破壞程度的電壓的情況下，也通過具 有本發(fā)明的保護(hù)電路，可以防止布線成為非常高的電位或者非常低的電位。在 此，將參照?qǐng)D1說明構(gòu)成保護(hù)電路所具有的保護(hù)二極管的薄膜晶體管。
圖1表示圖3A至3F所示的保護(hù)二極管160等的俯視圖及剖視圖的一個(gè)例 子。圖l所示的構(gòu)成保護(hù)二極管的薄膜晶體管在襯底IOO上包括第一導(dǎo)電層 102，覆蓋第一導(dǎo)電層102地包括第一絕緣層104，在第一絕緣層104上包括
LPSAS層106，在LPSAS層106上包括緩沖層108，在緩沖層108上包括雜質(zhì)半 導(dǎo)體層110，在雜質(zhì)半導(dǎo)體層110上包括第二導(dǎo)電層112，覆蓋第二導(dǎo)電層112 地包括第二絕緣層114，在第二絕緣層114上包括第三導(dǎo)電層116。各層構(gòu)圖 形成為所希望的形狀。第三導(dǎo)電層116使第一導(dǎo)電層102和第二導(dǎo)電層112通 過設(shè)置在第二絕緣層114中的第一開口部118及第二開口部120電連接。
另外，設(shè)置源電極及漏電極中的一方，以使其至少成為圍繞源電極及漏電 極中的另一方的形狀(U字型)(參照?qǐng)D1)。通過將使用于顯示裝置的保護(hù)電路 的薄膜晶體管的電極成為如圖l所示的U字型形狀，可以擴(kuò)大該薄膜晶體管的 溝道寬度，而即使在過大電流流過的情況下，也可以有效地使電流流過。因此， 可以設(shè)置優(yōu)越于本來功能的保護(hù)電路。
接著，將說明圖l所示的保護(hù)二極管的制造方法。另外， 一般地說，具有 微晶半導(dǎo)體層的n型薄膜晶體管的遷移率高于具有微晶半導(dǎo)體層的p型薄膜晶 體管的遷移率。優(yōu)選使形成在一個(gè)襯底上的所有薄膜晶體管的極性一致，以抑 制制造工序數(shù)的增加。因此，這里將說明n型薄膜晶體管的制造方法。
首先，在襯底IOO上形成第一導(dǎo)電層102。作為襯底IOO，可以使用通過 熔化法、浮法(float method)制造的無堿玻璃襯底諸如鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼 硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等；陶瓷襯底，還可以使用具有可承受本制造工序 的處理溫度的耐熱性的塑料襯底等。此外，還可以使用在不銹鋼合金等金屬襯 底的表面上設(shè)置絕緣層的襯底。換言之，作為襯底100，使用具有絕緣表面的 襯底。在襯底100是母體玻璃的情況下，其尺寸可以采用第一代(例如 320mmx400mm)、第二代(例如400mmx500mm)、第三代(例如550mmx650mm)、第 四代(例如680誦x880腿或730mmx920腿)、第五代(例如1000mmxl200mm或 1100mmxl300mm)、第六代(例如1500mmxl800國)、第七代(例如1900mmx2200醒)、 第八代(例如2160mmx2460mm)、第九代(例如2400mmx2800mm、 2450mmx3050誦)、 第十代(例如2850mmx3050ram)等。
第一導(dǎo)電層102用作柵電極。通過使用鈦、鉬、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、 鈧等的金屬材料或以這些為主要成分的合金材料來形成第一導(dǎo)電層102。在使 用鋁的情況下，當(dāng)使用添加鉭而合金化的Al-Ta合金時(shí)，抑制小丘，所以是優(yōu) 選的。此外，當(dāng)使用添加釹而合金化的A1-Nd合金時(shí)，除了抑制小丘以外，還 可以形成電阻低的布線，所以是更優(yōu)選的。此外，還可以使用以摻雜磷等雜質(zhì) 元素的多晶硅為典型的半導(dǎo)體、AgPdCu合金。此外，可以釆用單層或疊層。例
如，優(yōu)選采用在鋁層上層疊鉬層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)；在銅層上層疊鉬層的兩 層的疊層結(jié)構(gòu)；或者在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)。通 過在電阻低的層上層疊用作阻擋層的金屬層，可以防止電阻低且有可能從金屬 層擴(kuò)散到微晶半導(dǎo)體層的金屬元素的擴(kuò)散。或者，也可以采用由氮化鈦層和 鉬層構(gòu)成的兩層的疊層結(jié)構(gòu)；或者層疊厚度為50nm的鎢層、厚度為500mn的 鋁和硅的合金層、以及厚度為30nm的氮化鈦層的三層的疊層結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng) 采用三層的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用氮化鎢而代替第一導(dǎo)電層的鉤，也可以使用 鋁和鈦的合金層而代替第二導(dǎo)電層的鋁和硅的合金層，也可以使用鈦層而代替 第三導(dǎo)電層的氮化鈦層。例如，當(dāng)在Al-Nd合金層上層疊形成鉬層時(shí)，可以形 成優(yōu)越于耐熱性且電阻低的導(dǎo)電層。
可以通過利用濺射法、真空淀積法，在襯底IOO上形成導(dǎo)電層，利用光刻 技術(shù)、噴墨法，在該導(dǎo)電層上形成掩模，并使用該掩模蝕刻導(dǎo)電層，來形成第 一導(dǎo)電層102。另外，也可以利用噴墨法將銀、金、銅等導(dǎo)電納米膏噴射在襯 底上，進(jìn)行焙燒來形成第一導(dǎo)電層102。另外，作為用來提高第一導(dǎo)電層102 和襯底IOO的緊密性并且防止擴(kuò)散到基底的阻擋金屬，也可以將上述金屬材料 的氮化物層設(shè)置在襯底IOO和第一導(dǎo)電層102之間。在此，通過采用使用光掩 模形成的抗蝕劑掩模蝕刻形成在襯底IOO上的導(dǎo)電層，來形成第一導(dǎo)電層102。
另外 ，因?yàn)樵诘谝粚?dǎo)電層102上在以后的工序中形成半導(dǎo)體層、布線層， 所以其端部優(yōu)選加工為錐形形狀，以便防止在具有臺(tái)階的部分發(fā)生的布線破 裂。此外，可以通過該工序同時(shí)形成掃描線。再者，也可以形成像素部具有的 電容線。另外，掃描線是指選擇像素的布線。
接著，覆蓋第一導(dǎo)電層102地依次形成用來形成第一絕緣層104、微晶半 導(dǎo)體層105、緩沖層107以及添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 層109、導(dǎo)電層lll的層，并且利用多級(jí)灰度掩模在導(dǎo)電層111上形成抗蝕劑 掩模140(參照?qǐng)D4A)。另外，優(yōu)選至少連續(xù)形成第一絕緣層104、微晶半導(dǎo)體 層105以及緩沖層107。更優(yōu)選地，連續(xù)形成第一絕緣層104、微晶半導(dǎo)體層 105、緩沖層107以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層109。通過至少連續(xù)形成第一絕緣層104、 微晶半導(dǎo)體層105以及緩沖層107而不接觸于大氣，可以形成各疊層界面而不 受到大氣成分或漂浮在大氣中的雜質(zhì)元素的污染。所以，可以降低薄膜晶體管 的電特性的不均勻性，而可以成品率好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。
第一絕緣層104用作柵極絕緣層。第一絕緣層104可以通過利用CVD法或 濺射法等且使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅形成。此外，既可以以 單層形成，又可以層疊這些來形成。作為第一絕緣層104，優(yōu)選從襯底一側(cè)依 次層疊氮化硅或氮氧化硅、氧化硅或氮氧化硅，來形成。這是因?yàn)槿缦戮壒?br> 氮化硅及氮氧化硅當(dāng)襯底100包括雜質(zhì)元素時(shí)防止這些進(jìn)入LPSAS層106的效
果高，并且氧化硅及氧氮化硅與微晶半導(dǎo)體層的界面特性良好?；蛘撸鳛榈?br> 一絕緣層104，也可以從襯底一側(cè)依次層疊氧化硅或氧氮化硅、氮化硅或氮氧
化硅、氧化硅或氧氮化硅，來形成。此外，也可以利用氧化硅、氮化硅、氧氮
化硅、或者氮氧化硅的單層來形成第一絕緣層104。再者，優(yōu)選通過利用頻率 為lGHz以上的微波等離子體CVD法來形成第一絕緣層104。通過微波等離子體 CVD法形成的氧氮化硅及氮氧化硅因?yàn)槟べ|(zhì)細(xì)致所以耐壓性性高，而可以提高 以后形成的薄膜晶體管的可靠性。
第一絕緣層104優(yōu)選具有兩層結(jié)構(gòu)，其中在氮氧化硅上層疊氧氮化硅。該 疊層膜形成得使其厚度成為50nm以上、優(yōu)選為50nm以上且200nm以下。氮氧 化硅可以防止包括在襯底100中的堿金屬等混入LPSAS層106。此外，氧氮化 硅可以防止當(dāng)使用鋁作為第一導(dǎo)電層102時(shí)有可能發(fā)生的小丘，還可以防止第 一導(dǎo)電層102的氧化。
另外，氧氮化硅是指具有如下組成的氧的含有量比氮的含有量多，并且， 在55原子％至65原子％的濃度范圍內(nèi)包括氧，在1原子％至20原子％的濃度范 圍內(nèi)包括氮，在25原子％至35原子％的濃度范圍內(nèi)包括硅，在O. 1原子％至10 原子％的濃度范圍內(nèi)包括氫。此外，氮氧化硅是指具有如下組成的氮的含有 量比氧的含有量多，并且在15原子％至30原子％的濃度范圍內(nèi)包括氧，在20 原子％至35原子％的濃度范圍內(nèi)包括氮，在25原子％至35原子％的濃度范圍內(nèi) 包括硅，在15原子％至25原子％的濃度范圍內(nèi)包括氫。
另外，優(yōu)選在形成第一絕緣層104之后且形成微晶半導(dǎo)體層105之前，在 第一絕緣層104上形成用來提高微晶半導(dǎo)體層105的緊密性且防止由于LP的 氧化的層。通過該處理，可以提高形成在其上的微晶半導(dǎo)體層105的緊密性， 且防止LP時(shí)的氧化。
微晶半導(dǎo)體層105是指通過以后的工序而成為LPSAS層106的層。微晶半 導(dǎo)體層105由非晶和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶、多晶)之間的中間結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體形成。 微晶半導(dǎo)體是具有在自由能方面上很穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，是具有短程序 列及晶格畸變的晶質(zhì)半導(dǎo)體，并且可以以其粒徑大約為0. 5nm至20nm使它分
散來存在于非單晶半導(dǎo)體中。在微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶硅中，其拉曼光
譜轉(zhuǎn)移到比表示單晶硅的520.6cnf'低的波數(shù)一側(cè)。換言之，微晶硅的拉曼光譜 的峰值位于481cnT'以上且520.6cm—'以下的范圍內(nèi)。此外，包括至少1原子％
或更多的氫或鹵素，以便終止懸空鍵。再者，可以通過將氦、氬、氪、氖等的 稀有氣體元素包括在微晶半導(dǎo)體層中而進(jìn)一步促進(jìn)晶格畸變，提高穩(wěn)定性，以
獲得良好的微晶半導(dǎo)體層。關(guān)于這種微晶半導(dǎo)體的記述例如在專利文獻(xiàn)3中公開。
另外，通過使用拉曼光譜的峰值的半值寬度，可以算出包括在微晶半導(dǎo)體 層中的晶粒的粒徑。然而，可以認(rèn)為實(shí)際上包括在微晶半導(dǎo)體層中的晶粒不是 圓形。
可以通過利用頻率為幾十MHz至幾百M(fèi)Hz的高頻率等離子體CVD法、或頻 率為1GHz以上的微波等離子體CVD法，形成該微晶半導(dǎo)體層105。典型地，可 以使用氫稀釋Si仏、SiA等的氫化硅形成。另外，除了使用氫化硅及氫之外， 還可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素進(jìn)行稀釋，來形 成。將氫的流量比設(shè)定為氫化硅的5倍以上且200倍以下、優(yōu)選為50倍以上 且150倍以下、更優(yōu)選為100倍。此外，也可以使用SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCl,、 SiFi等而代替氫化硅。
另外，因?yàn)槲⒕О雽?dǎo)體層當(dāng)意圖性地不添加以價(jià)電子控制為目的的雜質(zhì)元 素時(shí)顯示弱n型的導(dǎo)電性，所以優(yōu)選在與成膜同時(shí)或成膜之后將賦予p型的雜 質(zhì)元素添加到用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)的微晶半導(dǎo)體層，來控制閾值電壓 Vth。作為賦予p型的雜質(zhì)元素，典型有硼，并且通過以lppm至1000ppm、優(yōu)選 為lppm至100ppm的比例將B2He、 BF3等雜質(zhì)氣體混入氫化硅來形成，即可。并 且，將硼的濃度設(shè)定為例如1X10"cm—3至6X10'6cm—3，即可。
另外，優(yōu)選將微晶半導(dǎo)體層的氧濃度設(shè)定為lX10'9cm—3以下、優(yōu)選為5X 101Kcm—3以下，而將氮及碳的濃度設(shè)定為5X10'8cnf3以下、優(yōu)選為1 X 10'8cm—3以 下。通過降低有可能混入到微晶半導(dǎo)體層中的氧、氮及碳的濃度，可以防止微 晶半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)成為n型半導(dǎo)體。此外，當(dāng)這些混入的濃度在元件之 間不同時(shí)，在閾值電壓Vth發(fā)生不均勻性。因此，通過降低這些的濃度，可以減 少襯底中的閾值電壓V lh的不均勻性。
微晶半導(dǎo)體層105以2nm以上且50nm以下、優(yōu)選為10nm以上且30nm以 下形成。微晶半導(dǎo)體層105用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)。通過將微晶半導(dǎo)體
層105的厚度設(shè)定為2nm以上且50nm以下，可以取得完全耗盡型薄膜晶體管。 此外，因?yàn)槲⒕О雽?dǎo)體層的成膜速度是比非晶半導(dǎo)體層的成膜速度慢的Vio 至1/100，所以優(yōu)選形成為薄。通過形成為薄，可以提高處理量。此外，因?yàn)?微晶半導(dǎo)體層由微晶構(gòu)成，所以其電阻小于非晶半導(dǎo)體。再者，在使用微晶半 導(dǎo)體的薄膜晶體管中，當(dāng)橫軸為柵電壓且縱軸為源極-漏極電流時(shí)的顯示電流-電壓特性的曲線的上升部分的傾斜成為陡峭。因此，將微晶半導(dǎo)體使用于溝道 形成區(qū)的薄膜晶體管優(yōu)越于作為開關(guān)元件的響應(yīng)性，而可以進(jìn)行高速工作。此 外，通過將微晶半導(dǎo)體使用于薄膜晶體管的溝道形成區(qū)，可以抑制薄膜晶體管 的閾值電壓Vth的變動(dòng)。通過抑制閾值電壓Vth的變動(dòng)，可以制造電特性的不均
勻性少的顯示裝置。
此外，微晶半導(dǎo)體的載流子的遷移率高于非晶半導(dǎo)體。因此，當(dāng)使用其溝 道形成區(qū)由微晶半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管作為顯示裝置的開關(guān)元件時(shí)，可以縮 小溝道形成區(qū)的面積、即薄膜晶體管的面積。因此，可以使保護(hù)電路的面積狹 小，而可以實(shí)現(xiàn)顯示裝置的窄邊框化。
作為緩沖層107，通過使用與微晶半導(dǎo)體層105相同的材料，來形成非晶 半導(dǎo)體層。非晶半導(dǎo)體層可以通過使用SiH4、Si2H6等氫化硅且利用等離子體CVD 法來形成。此外，可以通過利用選自氦、氬、氪及氖中的一種或多種稀有氣體 元素稀釋上述氫化硅而使用，來形成非晶半導(dǎo)體層?？梢酝ㄟ^使用氫化硅的流 量的l倍以上且20倍以下、優(yōu)選為1倍以上且10倍以下、更優(yōu)選為l倍以上 且5倍以下的流量的氫，來形成包括氫的非晶半導(dǎo)體層。此外，可以通過使用 上述氫化硅、氮或氨，來形成包括氮的非晶半導(dǎo)體層。此外，可以通過使用上 述氫化硅、包括氟或氯的氣體(F2、 Cl2、 HF、 HC1等)，來形成包括氟或氯的非 晶半導(dǎo)體層。此外，可以使用SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCl4、 SiR等，而代替氫化硅。 此外，將該非晶半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為100nm以上且500nm以下、優(yōu)選為150nm 以上且400nm以下、更優(yōu)選為200nm以上且300nm以下。
此外，緩沖層107也可以通過利用將非晶半導(dǎo)體用作靶子且在氫或稀有氣 體中進(jìn)行濺射而形成的非晶半導(dǎo)體來形成。此時(shí)，通過將氨、氮或N20包括在 氣氛中，可以形成包括氮的非晶半導(dǎo)體層。另外，通過將包括氟或氯的氣體(F2、 Cl2、 HF、 HC1等)包括在氣氛中；可以形成包括氟或氯的非晶半導(dǎo)體層。
此外，也可以在作為緩沖層107，在微晶半導(dǎo)體層105的表面上利用等離 子體CVD法或?yàn)R射法形成非晶半導(dǎo)體層之后，利用氫等離子體、氮等離子體、
或鹵等離子體對(duì)非晶半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行處理，來使非晶半導(dǎo)體層的表面氫 化、氮化、或鹵化?；蛘?，也可以利用氦等離子體、氖等離子體、氬等離子體、 氪等離子體等對(duì)非晶半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行處理。
雖然緩沖層107由非晶半導(dǎo)體形成，但是非晶半導(dǎo)體層優(yōu)選不包括晶粒。
因此，在利用頻率為幾十MHz至幾百M(fèi)Hz的高頻等離子體CVD法、或微波 等離子體CVD法來形成的情況下，優(yōu)選控制成膜條件以取得不包括晶粒的非 晶半導(dǎo)體層。
緩沖層107的一部分在以后的源區(qū)及漏區(qū)的形成工序中被蝕刻而具有凹 部，但是優(yōu)選以重疊于凹部的緩沖層108的一部分殘存的厚度來形成。通過蝕 刻而殘存的部分(重疊于凹部的部分)的蝕刻后的厚度優(yōu)選為蝕刻前的厚度的一 半左右。此外，如上所述，蝕刻前的厚度為100nm以上且500nm以下、優(yōu)選 為150nm以上且400nm以下、更優(yōu)選為200nm以上且300nm以下。此外，重 疊于雜質(zhì)半導(dǎo)體層109的部分的緩沖層108的厚度在源區(qū)及漏區(qū)的形成工序中 不減少，所以為100nm以上且500nm以下、優(yōu)選為150nm以上且400nm以下、 更優(yōu)選為200nm以上且300nm以下。如上所述，通過使成為緩沖層108的非 晶半導(dǎo)體層十分厚，可以穩(wěn)定性地形成LPSAS層106。如此，緩沖層108用作 防止LPSAS層106被蝕刻的膜。
另外，以不包括賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)諸如磷、硼等的方式形成緩沖層 107。尤其是，為了控制閾值而添加到LPSAS層106的硼、或者包括在雜質(zhì)半 導(dǎo)體層110中的磷優(yōu)選不混入緩沖層108。例如，在緩沖層108包括磷的情況 下，在LPSAS層106和緩沖層108之間形成PN結(jié)。此外，在緩沖層108包括 硼的情況下，在緩沖層108和雜質(zhì)半導(dǎo)體層IIO之間形成PN結(jié)?；蛘?，通過 硼和磷都混入，發(fā)生復(fù)合中心，而成為發(fā)生漏電流的原因。通過緩沖層108不 包括賦予一種導(dǎo)電型的這些雜質(zhì)，可以消除漏電流的發(fā)生區(qū)域，而可以謀求實(shí) 現(xiàn)漏電流的減少。此外，通過在雜質(zhì)半導(dǎo)體層110和LPSAS層106之間具有不 添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)諸如磷、硼等的非晶半導(dǎo)體層的緩沖層108，可 以防止分別包括在成為溝道形成區(qū)的LPSAS層106、成為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半 導(dǎo)體層IIO中的雜質(zhì)的擴(kuò)散。
通過在微晶半導(dǎo)體層105的表面上形成非晶半導(dǎo)體層，并且還形成包括氫、 氮或鹵素的非晶半導(dǎo)體層，可以防止包括在微晶半導(dǎo)體層105中的晶粒表面的 自然氧化。特別是，在非晶半導(dǎo)體和晶粒彼此接觸的區(qū)域中，容易發(fā)生由于晶
格畸變而引起的裂縫。當(dāng)該裂縫與氧接觸時(shí)晶粒氧化，而形成氧化硅。通過在 微晶半導(dǎo)體層105的表面上具有緩沖層107，可以防止晶粒的氧化?；蛘撸?br> 自由基進(jìn)入該裂縫，有可能引起結(jié)晶生長，但是因?yàn)橐詳U(kuò)大結(jié)晶面的方式進(jìn)展 結(jié)晶生長，所以向上方容易針狀地進(jìn)展結(jié)晶生長。此外，通過設(shè)置緩沖層107， 可以防止當(dāng)形成源區(qū)及漏區(qū)時(shí)發(fā)生的蝕刻殘?jiān)烊隠PSAS層106中。因此，可 以降低元件之間的電特性的不均勻性，而可以成品率高地制造可靠性高的薄膜 晶體管。
此外，緩沖層107由非晶半導(dǎo)體或者包括氫、氮、或鹵素的非晶半導(dǎo)體形 成。因此，非晶半導(dǎo)體的能隙比微晶半導(dǎo)體大(非晶半導(dǎo)體的能隙為1.6eV至 1.8eV，而微晶半導(dǎo)體的能隙為l.leV至1.5eV)，并電阻高，且遷移率低(微晶 半導(dǎo)體的1/5至1/10)。由此，在要形成的薄膜晶體管中，形成在雜質(zhì)半導(dǎo)體 層109和微晶半導(dǎo)體層105之間的緩沖層107用作高電阻的區(qū)域，而微晶半導(dǎo) 體層105用作溝道形成區(qū)。從而，緩沖層108不用作溝道形成區(qū)。由此，可以 降低薄膜晶體管的截止電流。在使用這種薄膜晶體管作為液晶顯示裝置的開關(guān) 元件的情況下，可以提高液晶顯示裝置的對(duì)比度。
在形成n型薄膜晶體管的情況下，對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層109典型地添加磷作為 雜質(zhì)元素，對(duì)氫化硅添加包括PH3等的賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣體即可。 此外，在形成p型薄膜晶體管的情況下，添加硼作為典型的雜質(zhì)元素，對(duì)氫化 硅添加B2H6等的雜質(zhì)氣體即可。雜質(zhì)半導(dǎo)體層109可以由微晶半導(dǎo)體或非晶半 導(dǎo)體形成。雜質(zhì)半導(dǎo)體層109以2nra以上且50nm以下的厚度形成。換言之， 優(yōu)選將其具有與LPSAS層106相同程度的厚度。通過將雜質(zhì)半導(dǎo)體層109的厚 度設(shè)定為薄，可以提高處理量。
在本發(fā)明中，如上所述，優(yōu)選連續(xù)形成第一絕緣層104至雜質(zhì)半導(dǎo)體層109。
在此，參照?qǐng)D6將說明微波等離子體CVD法，作為能夠連續(xù)形成這些層的一個(gè)
例子。此外，在本發(fā)明中，除了微波等離子體CVD法以外，還可以應(yīng)用高頻等
離子體CVD法。圖6是表示微波等離子體CVD裝置的俯視截面的示意圖，其包
括在中央所示的公共室210的周圍具備裝載室200、卸載室205、第一反應(yīng)室
201至第四反應(yīng)室204的結(jié)構(gòu)。在公共室210和每個(gè)室之間具備閘閥212至217， LM I* ,卜龍毎個(gè)畝力；共;pf的々卜王田百古日T;H1 》寸g 9 n獎(jiǎng)載存每載蟲？no ^n載蟲
205的盒子218、盒子219，由公共室210的搬送裝置211傳送到第一反應(yīng)室 201至第四反應(yīng)室204。在該裝置中，可以對(duì)于每個(gè)堆積膜種類分配反應(yīng)室，
從而可以連續(xù)形成多個(gè)不同的膜，而不使它們接觸于大氣。
在第一反應(yīng)室201至第四反應(yīng)室204的各個(gè)中，層疊形成第一絕緣層104、 微晶半導(dǎo)體層105、緩沖層107、以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層109。在此情況下，通過轉(zhuǎn) 換原料氣體，可以連續(xù)地層疊多個(gè)不同種類的膜來形成。在此情況下，在形成 第一絕緣層104之后，將硅垸等的氫化硅引入到反應(yīng)室內(nèi)，使殘留氧及氫化硅 起反應(yīng)，并將反應(yīng)物排出到反應(yīng)室的外部，從而可以降低反應(yīng)室內(nèi)的殘留氧濃 度。其結(jié)果，可以降低包括在微晶半導(dǎo)體層105中的氧濃度。此外，可以防止 包括在微晶半導(dǎo)體層105中的晶粒的氧化。
或者，在第一反應(yīng)室201及第三反應(yīng)室203中形成成為第一絕緣層104的 絕緣層、微晶半導(dǎo)體層以及非晶半導(dǎo)體層，而在第二反應(yīng)室202及第四反應(yīng)室 204中形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層109。通過只將雜質(zhì)半導(dǎo)體層109單獨(dú)地形成，可以 防止殘留在反應(yīng)室中的賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素混入到其他層中。
如圖6所示，通過使用連接有多個(gè)反應(yīng)室的微波等離子體CVD裝置，可以 連續(xù)形成第一絕緣層104、微晶半導(dǎo)體層105、緩沖層107、以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層 109，因此可以提高批量生產(chǎn)性(生產(chǎn)率)。此外，即使在某個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行維 護(hù)、清洗，也可以在其他反應(yīng)室中形成膜，從而可以提高成膜節(jié)拍。另外，因 為可以在不被漂浮在大氣中的有可能成為污染源的雜質(zhì)元素污染的狀態(tài)下形 成各個(gè)疊層界面，所以可以減少薄膜晶體管的電特性的不均勻性。
此外，可以在第一反應(yīng)室201中形成第一絕緣層104，在第二反應(yīng)室202 中形成微晶半導(dǎo)體層105及非晶半導(dǎo)體層107，在第三反應(yīng)室203中形成雜質(zhì) 半導(dǎo)體層109。另外，微晶半導(dǎo)體層的成膜速度慢，所以也可以使用多個(gè)反應(yīng) 室來形成微晶半導(dǎo)體層。例如，也可以在第一反應(yīng)室201中形成第一絕緣層104， 在第二反應(yīng)室202及第三反應(yīng)室203中形成微晶半導(dǎo)體層105，在第四反應(yīng)室 204中形成緩沖層107，在第五反應(yīng)室(未圖示)中形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層110。如此， 通過使用多個(gè)反應(yīng)室同時(shí)形成微晶半導(dǎo)體層，可以提高處理量。此時(shí)，優(yōu)選利 用進(jìn)行成膜的種類的層涂上各反應(yīng)室的內(nèi)墻。
由于當(dāng)使用圖6所示的微波等離子體CVD裝置時(shí)，可以在各反應(yīng)室中形成 其組成類似的層或一種層，并且在不暴露于大氣的狀態(tài)下連續(xù)形成上述層，因 此可以在界面不被已形成的層的殘留物及飄浮在大氣中的雜質(zhì)元素污染的狀 態(tài)下形成疊層膜。
此外，雖然在圖6所示的微波等離子體CVD裝置中分別設(shè)置有裝載室及卸 裝室，但是也可以將這些室綜合，而設(shè)置一個(gè)裝載/卸裝室。此外，也可以在 微波等離子體CVD裝置中設(shè)置備用室。由于通過在備用室中對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)熱， 可以在各反應(yīng)室中縮短直到開始成膜的加熱時(shí)間，因此可以提高處理量。
下面，將說明成膜處理。根據(jù)其目的而選擇從氣體供應(yīng)部供應(yīng)的氣體來進(jìn) 行成膜處理。
在此，示出第一絕緣層104由兩層的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的情況。舉出形成氮氧 化硅層作為第一絕緣層104，并在該氮氧化硅層上形成氧氮化硅層的方法作為 一個(gè)例子。
首先，利用氟自由基對(duì)微波等離子體CVD裝置的反應(yīng)室的處理容器內(nèi)部進(jìn)
行清洗。此外，通過將氟化碳、氟化氮、或氟引入到設(shè)置在反應(yīng)室外側(cè)的等離 子體產(chǎn)生器中，進(jìn)行離解，將其引入到反應(yīng)室中，來進(jìn)行氟自由基的引入。通 過引入氟自由基，可以清洗反應(yīng)室。
通過在利用氟自由基進(jìn)行清洗之后，將大量的氫引入到反應(yīng)室的內(nèi)部，來 使反應(yīng)室內(nèi)的殘留氟和氫彼此起反應(yīng)，從而可以降低殘留氟的濃度。由此，可 以減少對(duì)于后面在反應(yīng)室的內(nèi)墻形成的保護(hù)層的氟的混入量，并可以減少保護(hù) 層的厚度。
接著，在反應(yīng)室的處理容器的內(nèi)墻等的表面上堆積氧氮化硅層作為保護(hù)
層。在此，將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為1Pa以上且200Pa以下、優(yōu)選為1Pa以 上且100Pa以下，并且引入氦、氬、氙、氪等的稀有氣體的任何一種以上的氣 體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。再者，除了上述稀有氣體以外，還引入氫。特別 是，優(yōu)選使用氦氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體，更優(yōu)選使用氦和氫的混合氣體。
氦的離子化能量較高，即24. 5eV。但是，由于準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)位于大約20eV， 因此在放電中可以以大約4eV進(jìn)行離子化。由此，放電開始電壓低，且容易維 持放電。從而，可以均勻地維持所產(chǎn)生的等離子體且可以節(jié)省電力。
此外，也可以進(jìn)一步引入氧氣體作為等離子體點(diǎn)燃用氣體。通過將氧氣體 與稀有氣體一起引入到處理容器中，可以容易進(jìn)行等離子體的點(diǎn)燃。
接著，使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通，并且在微波產(chǎn)生裝置的輸出為500W 以上且6000W以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情況下產(chǎn)生等離子體。 接著，將原料氣體經(jīng)過氣體管引入到處理容器內(nèi)。具體而言，通過引入硅烷、 一氧化二氮、以及氨作為原料氣體，在處理容器的內(nèi)墻、氣體管、介質(zhì)板、以 及支撐臺(tái)的表面上形成氮氧化硅層作為保護(hù)層。此外，也可以引入氮作為原料
氣體，而代替氨。將保護(hù)層形成為具有500nm至2000nm的厚度。
接著，在停止原料氣體的供應(yīng)，降低處理容器內(nèi)的壓力，并使微波產(chǎn)生裝
置的電源截止之后，將襯底設(shè)置在處理容器內(nèi)的支撐臺(tái)上。
接著，通過與上述保護(hù)層相同的工序，在襯底上堆積氧氮化硅層作為第一
絕緣層104。
在將氮氧化硅層堆積得成為所希望的厚度之后，停止原料氣體的供應(yīng)，降 低處理容器內(nèi)的壓力，而使微波產(chǎn)生裝置的電源截止。
接著，將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為1Pa以上且200Pa以下、優(yōu)選為1Pa以 上且100Pa以下，并且作為等離子體點(diǎn)燃用氣體，引入氦、氬、氙、氪等的稀 有氣體的任何一種以上、原料氣體的一氧化二氮、稀有氣體以及硅烷。接著， 使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通，并且在微波產(chǎn)生裝置的輸出為500W以上且6000W 以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情況下產(chǎn)生等離子體。接著，將原料 氣體經(jīng)過氣體管引入到處理容器內(nèi)，在襯底的氮氧化硅膜上形成氧氮化硅層。 接著，停止原料氣體的供應(yīng)，降低處理容器內(nèi)的壓力，并使微波產(chǎn)生裝置的電 源截止，來結(jié)束成膜工序。
根據(jù)上述工序，通過以反應(yīng)室的內(nèi)墻的保護(hù)層為氮氧化硅層，并在襯底上 連續(xù)形成氮氧化硅層和氧氮化硅層，可以減少混入到上層一側(cè)的氧氮化硅層中 的雜質(zhì)元素。通過采用利用能夠產(chǎn)生微波的電源裝置的微波等離子體CVD法形 成這些膜，等離子體密度提高而形成細(xì)致的層。由此，可以形成耐壓性性高的 膜。當(dāng)將該層用作薄膜晶體管的柵極絕緣層時(shí)，可以減少該薄膜晶體管的閾值 的不均勻性。此外，可以減少在BT (Bias Temperature;偏壓溫度)試驗(yàn)中發(fā)生 的故障的數(shù)量。另外，靜電耐性提高，從而可以制造即使被施加高電壓也不容 易破壞的晶體管。此外，可以制造隨時(shí)間破壞少的薄膜晶體管。此外，也可以 制造熱載流子損傷少的晶體管。
此外，在作為第一絕緣層104使用微波等離子體CVD法形成的氧氮化硅層 是單層的情況下，采用上述保護(hù)層的形成方法及氧氮化硅層的形成方法。特別 是，當(dāng)將對(duì)于硅烷的一氧化二氮的流量比設(shè)定為100倍以上且300倍以下、優(yōu) 選為150倍以上且250倍以下時(shí)，可以形成耐壓性高的氧氮化硅層。
接著，將說明一種處理方法，該處理方法對(duì)通過微波等離子體CVD法形成 的微晶半導(dǎo)體層和用作緩沖層的非晶半導(dǎo)體層連續(xù)地進(jìn)行成膜。首先，與上述 絕緣層的形成同樣，進(jìn)行反應(yīng)室內(nèi)的清洗。接著，在處理容器內(nèi)堆積硅層作為保護(hù)層。作為硅層，以0.2um以上且0.4nm以下的厚度形成非晶半導(dǎo)體層。 在此，將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為1Pa以上且200Pa以下、優(yōu)選為1Pa以上且 100Pa以下，并且引入氦、氬、氙、氪等的稀有氣體的任何一種以上作為等離 子體點(diǎn)燃用氣體。此外，也可以與稀有氣體一起引入氫。
接著，使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通，并且在微波產(chǎn)生裝置的輸出為500W 以上且6000W以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W以下的情況下產(chǎn)生等離子體。 接著，將原料氣體經(jīng)過氣體管引入到處理容器內(nèi)。具體而言，通過引入氫化硅 氣體、以及氫氣體作為原料氣體，在處理容器的內(nèi)墻、氣體管、介質(zhì)板以及支 撐臺(tái)的表面上形成微晶硅層作為保護(hù)層。此外，可以通過利用選自氦、氬、氪、 氖中的一種或多種稀有氣體元素稀釋氫化硅氣體以及氫氣體，來形成微晶半導(dǎo) 體層。在此，將對(duì)于氫化硅的氫的流量比設(shè)定為5倍以上且200倍以下、優(yōu)選 為50倍以上且150倍以下、更優(yōu)選為100倍。另外，將此時(shí)的保護(hù)層的厚度 設(shè)定為500nm以上且2000nra以下。此外，也可以在使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo) 通之前，對(duì)處理容器內(nèi)，除了上述稀有氣體之外，還可以引入氫化硅氣體以及 氫氣體。
此外，可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素稀釋氫 化硅氣體，來形成用作保護(hù)層的非晶半導(dǎo)體層。
接著，在停止原料氣體的供應(yīng)，降低處理容器內(nèi)的壓力，并使微波產(chǎn)生裝 置的電源截止之后，將襯底設(shè)置在處理容器內(nèi)的支撐臺(tái)上。
接著，對(duì)于形成在襯底上的用作柵極絕緣層的第一絕緣層104的表面進(jìn)行 氫等離子體處理。通過在形成微晶半導(dǎo)體層之前進(jìn)行氫等離子體處理，可以減 少在第一絕緣層104和LPSAS層106之間的界面的晶格畸變，并可以提高第一 絕緣層104和LPSAS層106之間的界面特性，且可以提高要形成的薄膜晶體管 的電特性。
此外，在上述氫等離子體處理中，通過也對(duì)形成在處理容器內(nèi)的用作保護(hù) 層的非晶半導(dǎo)體層或微晶半導(dǎo)體層進(jìn)行氫等離子體處理，保護(hù)層被蝕刻而在第 一絕緣層104的表面上堆積微量的半導(dǎo)體。該微量的半導(dǎo)體成為結(jié)晶生長的核， 而形成微晶半導(dǎo)體層。其結(jié)果，可以減少在第一絕緣層104和LPSAS層106的 界面的晶格畸變，并可以提高第一絕緣層104和LPSAS層106之間的界面特性。 由此，可以提高要形成的薄膜晶體管的電特性。
接著，與上述保護(hù)層同樣，在襯底上堆積微晶半導(dǎo)體。將微晶半導(dǎo)體層的
厚度設(shè)定為2nm以上且50rnn以下、優(yōu)選為10nra以上且30nm以下。此外，作
為微晶半導(dǎo)體使用硅。
此外，對(duì)微晶半導(dǎo)體層來說，從該層的下方向上方進(jìn)行結(jié)晶生長，來形成 針狀結(jié)晶。這是因?yàn)橐詳U(kuò)大結(jié)晶面的方式結(jié)晶生長的緣故。然而，即使在如此 結(jié)晶生長的情況下，微晶半導(dǎo)體層的成膜速度也是非晶半導(dǎo)體層的成膜速度的 1%以上且10%以下左右。
在將微晶半導(dǎo)體層堆積得成為所希望的厚度之后，停止原料氣體的供應(yīng)， 降低處理容器內(nèi)的壓力，并使微波產(chǎn)生裝置的電源截止，來結(jié)束形成微晶半導(dǎo) 體層的工序。
接著，從微晶半導(dǎo)體層的表面一側(cè)對(duì)微晶半導(dǎo)體層照射激光束。下面，對(duì) 此進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的微晶半導(dǎo)體層的形成中，在柵極絕緣層上堆積微晶半導(dǎo)體層之 后，從微晶半導(dǎo)體層的表面一側(cè)照射激光束，即可。激光束以半非晶硅層不熔 化的能量密度照射。換言之，本發(fā)明的LP處理是通過利用輻射加熱且不使半 非晶硅層熔化而進(jìn)行的引起固相結(jié)晶生長的。換言之，它是利用堆積了的半非 晶硅層不成為液相的臨界區(qū)域的，并且在該意思上也可以稱為"臨界生長"。
上述激光束可以作用到半非晶硅層和柵極絕緣層的界面。由此，可以以在 半非晶硅層的表面一側(cè)的結(jié)晶為核，從該表面向柵極絕緣層的界面進(jìn)展固相結(jié) 晶生長，而實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上上柱形的結(jié)晶生長。利用LP處理的固相結(jié)晶生長不是 擴(kuò)大結(jié)晶粒徑的，而是改善層的厚度方向上的結(jié)晶性的。
在上述LP處理中，通過將激光束聚焦為特長矩形(成形為線狀激光束)， 例如可以利用一次激光束掃描處理在730mmX920mm的玻璃襯底上的半非晶硅 層。在此情況下，將使線狀激光束彼此重疊的比例(重疊率)設(shè)定為0%至90%、 優(yōu)選為0%至67%，來進(jìn)行。由此，縮短對(duì)于一個(gè)襯底需要的處理時(shí)間，而可 以提高生產(chǎn)率。但是，激光束的形狀不局限于線狀，當(dāng)采用面狀激光束時(shí)，也 可以同樣地進(jìn)行處理。此外，在本LP處理中對(duì)所述玻璃襯底的尺寸沒有限制， 而可以使用各種尺寸的襯底。通過進(jìn)行LP處理，改善微晶半導(dǎo)體層和柵極絕 緣層的界面區(qū)域的結(jié)晶性，而可以提高具有底柵結(jié)構(gòu)的晶體管的電特性。
根據(jù)這種臨界生長，不形成發(fā)生在現(xiàn)有的低溫多晶硅的表面的凹凸(稱為 鈹紋的凸?fàn)铙w)，而LP處理后的硅表面保持平滑性。
從而，通過使激光束對(duì)成膜后的半非晶硅層直接起作用而得到的根據(jù)本發(fā)明的LPSAS層在其生長機(jī)理及形成的層的膜質(zhì)上顯然不同于現(xiàn)有的只堆積的微 晶硅層、以及在堆積后利用傳導(dǎo)加熱而其性質(zhì)改變了的微晶硅層(參照非專利 文獻(xiàn)1)。
在形成LPSAS層之后，利用等離子體CVD法以300°C以上且400°C以下的 溫度形成非晶半導(dǎo)體層。通過該成膜處理對(duì)LPSAS層供應(yīng)氫，而可以獲得與使 LPSAS層氫化時(shí)同等的效果。換言之，通過在LPSAS層上堆積非晶半導(dǎo)體層， 可以將氫擴(kuò)散到LPSAS層而終結(jié)懸空鍵。
接著，降低處理容器內(nèi)的壓力并調(diào)整原料氣體的流量。具體而言，將氫氣 體的流量比微晶半導(dǎo)體層的成膜條件大幅度地降低。典型地，引入氫化硅的流 量的l倍以上且20倍以下、優(yōu)選為1倍以上且10倍以下、更優(yōu)選為l倍以上 且5倍以下的流量的氫氣體。或者，也可以不將氫氣體引入到處理容器內(nèi)而引 入氫化硅氣體。這樣，通過減少對(duì)于氫化硅的氫的流量，可以提高作為緩沖層 形成的非晶半導(dǎo)體層的成膜速度。或者，利用選自氦、氬、氪、氖中的一種或 多種稀有氣體元素稀釋氫化硅氣體。接著，通過使微波產(chǎn)生裝置的電源導(dǎo)通并 在微波產(chǎn)生裝置的輸出為500W以上且6000W以下、優(yōu)選為4000W以上且6000W 以下來產(chǎn)生等離子體，從而可以形成非晶半導(dǎo)體層。由于非晶半導(dǎo)體的成膜速 度比微晶半導(dǎo)體高，因此可以將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定得低。將此時(shí)的非晶半 導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為100nm以上且400nm以下。
在將非晶半導(dǎo)體層堆積為所希望的厚度之后，停止原料氣體的供應(yīng)，降低 處理容器內(nèi)的壓力，并使微波產(chǎn)生裝置的電源截止，來結(jié)束形成非晶半導(dǎo)體層 的工序。
此外，也可以在點(diǎn)燃等離子體的狀態(tài)下形成微晶半導(dǎo)體層105和成為緩沖 層107的非晶半導(dǎo)體層。具體而言，逐漸減少對(duì)于氫化硅的氫的流量比而層疊 形成微晶半導(dǎo)體層105以及成為緩沖層107的非晶半導(dǎo)體層。通過這種方法， 可以不使雜質(zhì)堆積在微晶半導(dǎo)體層105和緩沖層107的界面，而形成畸變少的 界面，并且可以提高后面形成的薄膜晶體管的電特性。
在使用頻率為lGHz以上的微波等離子體CVD裝置產(chǎn)生的等離子體中，電 子密度高，且由原料氣體產(chǎn)生多個(gè)自由基而供應(yīng)給襯底220，所以襯底的表面 上的自由基反應(yīng)被促進(jìn)，而可以提高微晶半導(dǎo)體的成膜速度。再者，由多個(gè)微 波產(chǎn)生裝置、以及多個(gè)介質(zhì)板構(gòu)成的微波等離子體CVD裝置可以穩(wěn)定性地產(chǎn)生 大面積等離子體。由此，也可以在大面積襯底上形成對(duì)于膜質(zhì)具有高均勻性的
層，同時(shí)可以提高批量生產(chǎn)性(生產(chǎn)率)。
此外，通過在相同的處理容器內(nèi)連續(xù)形成微晶半導(dǎo)體層以及非晶半導(dǎo)體 層，可以形成畸變少的界面，此外，可以降低有可能進(jìn)入界面的大氣成分，所 以是優(yōu)選的。
此外，在這些絕緣層及半導(dǎo)體層的各個(gè)制造工序中，當(dāng)在反應(yīng)室的內(nèi)墻形 成有500nm以上且2000nm以下的保護(hù)層時(shí)，可以省略上述清洗處理及保護(hù)層 形成處理。
接著，形成抗蝕劑掩模140(參照?qǐng)D4A)?？刮g劑掩模140是具有厚度不同 的多個(gè)區(qū)域的掩模。通過利用多級(jí)灰度掩模的光刻技術(shù)或噴墨法形成。
接著，通過利用抗蝕劑掩模140且在形成有微晶半導(dǎo)體層、非晶半導(dǎo)體層、 雜質(zhì)半導(dǎo)體層以及導(dǎo)電層的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻。通過該處理，將微晶半導(dǎo)體層 105、緩沖層107、雜質(zhì)半導(dǎo)體層109、導(dǎo)電層lll根據(jù)每個(gè)元件分離(參照?qǐng)D 4B)。
另外，在該蝕刻處理中，進(jìn)行蝕刻，以便使層疊有微晶半導(dǎo)體層、非晶半 導(dǎo)體層以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層的層的端部具有錐形形狀。將錐形角設(shè)定為30°以上 且90°以下、優(yōu)選為40°以上且8(T以下。通過進(jìn)行蝕刻以使端部具有錐形 形狀，不但可以防止雜質(zhì)半導(dǎo)體層109和微晶半導(dǎo)體層105直接接觸，而且可 以十分確保在端部的這些層的距離，而可以減少在端部的漏電流。
另外，通過使端部具有錐形形狀，可以提高在后面的工序中形成在這些上 的層的覆蓋性。從而，可以防止在具有臺(tái)階形狀的地方發(fā)生的布線破裂。
另外，錐形角是指圖7所示的角度6 。在圖7中，在襯底190上形成有端 部具有錐形形狀的層191。層191的錐形角是e 。
接著，在導(dǎo)電層111上形成抗蝕劑掩模142(參照?qǐng)D4C)。抗蝕劑掩模142 可以通過對(duì)抗蝕劑掩模140進(jìn)行利用氧等離子體等的灰化處理來形成。
導(dǎo)電層lll通過利用鋁、銅、或者添加有硅、鈦、釹、鈧、鉬、鉻、鉭或 鴇等提高耐熱性的元素或者防止小丘發(fā)生的元素的鋁合金(可以用于第一導(dǎo)電 層102的Al-Nd合金等)以單層或疊層形成。也可以使用添加有賦予一種導(dǎo)電 型的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅。也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)利用鈦、鉭、鉬、鉤或這 些元素的氮化物形成與添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層接觸一 側(cè)的層，并且在其上形成鋁或鋁合金。再者，也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)利用 鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的氮化物夾住鋁或鋁合金的上面以及下面。例如，
作為導(dǎo)電層，優(yōu)選采用利甩鉬層夾住鋁層的三層結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)電層lll通過濺射法或真空沉積法等形成。此外，導(dǎo)電層lll也可以通 過絲網(wǎng)印刷法或噴墨法等噴出銀、金或銅等導(dǎo)電納米膏且進(jìn)行焙燒來形成。
抗蝕劑掩模142可以通過對(duì)抗蝕劑掩模140進(jìn)行利用氧等離子體等的灰化 處理來形成。
接著，通過利用抗蝕劑掩模142蝕刻導(dǎo)電層111，構(gòu)圖形成導(dǎo)電層lll。
接著，通過利用抗蝕劑掩模142蝕刻添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)的雜質(zhì)半導(dǎo) 體層109以及緩沖層107，來形成構(gòu)成源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110以及緩 沖層108(參照?qǐng)D5A)。此外，緩沖層108是只其一部分被蝕刻的，且覆蓋LPSAS 層106的表面。此外，從圖5A中明顯看出，由雜質(zhì)半導(dǎo)體層IIO形成的源區(qū) 及漏區(qū)的端部與構(gòu)圖形成了的導(dǎo)電層111的端部實(shí)質(zhì)上上一致。
接著，在留下抗蝕劑掩模142的情況下，進(jìn)一步蝕刻導(dǎo)電層111的一部分， 而形成第二導(dǎo)電層112。第二導(dǎo)電層112用作源電極或漏電極。在此，利用掩 模對(duì)導(dǎo)電層111進(jìn)行濕蝕刻。通過濕蝕刻，這些導(dǎo)電層111的端部被選擇性地 蝕刻。其結(jié)果，由于各向同性地蝕刻導(dǎo)電層，所以可以形成其面積小于抗蝕劑 掩模142的第二導(dǎo)電層112。第二導(dǎo)電層112的端部與雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的端 部不一致，在第二導(dǎo)電層112的端部的外側(cè)形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的端部(參 照?qǐng)D5B)。此后，去掉抗蝕劑掩模142。此外，用作源電極及漏電極的第二導(dǎo) 電層112也用作信號(hào)線。
通過使第二導(dǎo)電層112的端部與雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的端部不一致，第二導(dǎo) 電層112的端部之間的距離變大，且源電極及漏電極的一方與源電極及漏電極 的另一方之間的距離十分變大，可以減少漏電流，而可以防止短路。再者，通 過具有高電阻區(qū)域的緩沖層108，使第一導(dǎo)電層102和第二導(dǎo)電層112之間的
距離十分變大。由此，可以抑制寄生電容的發(fā)生，可以使漏電流小，而可以制 造可靠性高、截止電流小、耐壓性性高的薄膜晶體管。
通過上述工序，可以形成本發(fā)明的溝道蝕刻型薄膜晶體管。 在本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管中，在用作柵電極的第一導(dǎo)電層102上層 疊形成有用作柵極絕緣層的第一絕緣層104、用作溝道形成區(qū)的LPSAS層106、 緩沖層108、成為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110、用作源電極及漏電極的第 二導(dǎo)電層112。用作溝道形成區(qū)的LPSAS層106的表面由緩沖層108覆蓋。
在用作溝道形成區(qū)的LPSAS層106和添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的
雜質(zhì)半導(dǎo)體層110之間具有緩沖層108，并且LPSAS層106的表面由緩沖層108 覆蓋。由非晶半導(dǎo)體層等形成的緩沖層108由比微晶半導(dǎo)體層電阻高的非晶半 導(dǎo)體層等形成。此外，緩沖層108形成在LPSAS層106和第二導(dǎo)電層112之間。 因此，不但可以降低發(fā)生在薄膜晶體管的漏電流，而且可以防止由于施加高電 壓而發(fā)生的薄膜晶體管的退化。此外，緩沖層108通過利用其表面由氫終結(jié)的 非晶半導(dǎo)體層覆蓋LPSAS層106的表面。由此，可以防止LPSAS層106的氧化。 再者，可以防止當(dāng)形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層110時(shí)發(fā)生的蝕刻殘?jiān)烊隠PSAS層106。 由此，使用于本發(fā)明的薄膜晶體管的電特性高，并且優(yōu)越于耐壓性性。
此外，在緩沖層108的一部分中具有凹部(溝槽)，該凹部以外的區(qū)域由成 為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110覆蓋。就是說，由于形成在緩沖層108的凹 部，源區(qū)及漏區(qū)之間的泄漏路徑(leak path)成為足夠的距離。因此，可以減 少源區(qū)和漏區(qū)之間的漏電流。此外，通過進(jìn)行蝕刻以使緩沖層108的一部分具 有凹部，可以容易去除在成為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的形成工序中發(fā) 生的蝕刻殘?jiān)亩?，可以使由于蝕刻殘?jiān)锌赡馨l(fā)生在源區(qū)及漏區(qū)中的漏 電流小。此外，緩沖層108的凹部是在成為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的 形成工序中形成的。因此，源區(qū)及漏區(qū)的側(cè)面在與緩沖層108的凹部的側(cè)面實(shí) 質(zhì)上相同面上存在地設(shè)置。
當(dāng)使LPSAS層106氧化時(shí)，該薄膜晶體管的遷移率降低，且亞閾值增大， 所以薄膜晶體管的電特性退化。因?yàn)樵诰彌_層108混入有氫及氟，所以可以防 止氧經(jīng)過緩沖層108，而可以防止LPSAS層106的氧化。
此外，通過設(shè)置緩沖層108,可以防止寄生溝道的發(fā)生。
此外，通過使源電極及漏電極的端部與源區(qū)及漏區(qū)的端部不一致，源電極 及漏電極的一方的端部以及源電極及漏電極的另一方的端部之間具有充分的 距離，從而使源電極及漏電極的一方以及源電極及漏電極的另一方之間的漏電 流小，而可以防止短路。
另外，雖然在上述圖5A及5B中示出了在形成其一部分具有凹部(溝槽)的 緩沖層108之后，進(jìn)行蝕刻以使源電極的端部和漏電極的端部的距離成為充分 大的例子，但是本發(fā)明不局限于此。例如，也可以采用如下工序順序例如， 在蝕刻成為第二導(dǎo)電層112的導(dǎo)電層來實(shí)現(xiàn)分離，并使雜質(zhì)半導(dǎo)體層110露出 之后，進(jìn)行蝕刻以使源電極及漏電極的一方的端部和源電極及漏電極的另一方 的端部之間的距離變大。然后，利用掩模蝕刻半導(dǎo)體層來分離源區(qū)及漏區(qū)，并
且在緩沖層108的一部分中形成凹部(溝槽)。此外，也可以在進(jìn)行蝕刻以使源 電極及漏電極的一方的端部和源電極及漏電極的另一方的端部之間的距離變 大之后，去除掩模，并且使用第二導(dǎo)電層112作為掩模來進(jìn)行蝕刻。
另外，成為源區(qū)及漏區(qū)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層110的端部，與形成在緩沖層108 的凹部的端部一致(參照?qǐng)D1)。這是因?yàn)槿缦戮壒试摪疾渴钱?dāng)蝕刻雜質(zhì)半導(dǎo) 體層110時(shí)以相同工序形成的。
接著，如圖5C所示，在第二導(dǎo)電層112、雜質(zhì)半導(dǎo)體層110、 LPSAS層106 以及第一絕緣層104等上形成第二絕緣層114。第二絕緣層114可以與第一絕 緣層104同樣地形成。另外，第二絕緣層114用來防止飄浮在大氣中的有機(jī)物、 金屬物以及水蒸氣等的有可能成為污染源的雜質(zhì)的侵入，從而優(yōu)選形成為致 密。此外，優(yōu)選將緩沖層108中的碳、氮、氧的濃度設(shè)定為1Xl(Tcm—3以下， 更優(yōu)選將它設(shè)定為5X10l8cm—:'以下。
接著，在第二絕緣層114形成第一開口部118以及第二開口部120，并且 形成第三導(dǎo)電層116。第三導(dǎo)電層116在第一開口部118中與第二導(dǎo)電層112 連接，并且在第二開口部120中與第一導(dǎo)電層102連接。第三導(dǎo)電層116，與 第二導(dǎo)電層112等同樣，在整個(gè)表面上形成之后利用抗蝕劑掩模等構(gòu)圖形成， 即可。此外，第三導(dǎo)電層U6優(yōu)選與設(shè)置在像素部的像素電極同時(shí)形成，以下 說明第三導(dǎo)電層116由與像素電極相同的層形成的情況。
作為第三導(dǎo)電層116，可以使用具有透光性的導(dǎo)電材料諸如包含氧化鎢的 銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的 銦錫氧化物、銦錫氧化物(下面寫為ITO)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫 氧化物等。
此外，也可以通過使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合體)的導(dǎo)電組成物 形成第三導(dǎo)電層116。通過使用導(dǎo)電組成物而形成的第三導(dǎo)電層116優(yōu)選具有 如下條件薄層電阻為10000 Q/口以下，當(dāng)波長為550nm時(shí)的透光率為70%以 上。薄膜電阻優(yōu)選為更低。另外，包含在導(dǎo)電組成物中的導(dǎo)電高分子的電阻率 優(yōu)選為0. 1Q cm以下。
另外，作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的"電子共軛類導(dǎo)電高分子。例如， 可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由 上述物質(zhì)中的兩種以上構(gòu)成的共聚物等。
以上，說明了第三導(dǎo)電層116由與像素電極相同的層形成的情況，但是本發(fā)明不局限于此。第三導(dǎo)電層116也可以通過使用與第一導(dǎo)電層102以及第二 導(dǎo)電層112同樣的材料且利用同樣的形成方法來制造。然而，使用于本發(fā)明的
保護(hù)電路的薄膜晶體管在與使用于像素電路的薄膜晶體管相同的襯底上以相 同的工序形成。因此，通過與利用上述材料且連接到使用于像素電路的薄膜晶
體管的所謂的像素電極同時(shí)形成第三導(dǎo)電層116，可以減少制造工序數(shù)量，而
可以提高成品率。
此外，如圖1所示，通過利用第三導(dǎo)電層116使第一導(dǎo)電層102與第二導(dǎo) 電層112 二極管連接，可以形成使用于本發(fā)明的保護(hù)電路的二極管連接的薄膜 晶體管(保護(hù)二極管)。
另外，雖然在上述說明中說明了柵電極和掃描線以相同的工序形成，并且 源電極或漏電極和信號(hào)線以相同的工序形成的情況，但是本發(fā)明不局限于此。 也可以以不同工序分別形成電極、連接到該電極的布線。
此外，雖然在本實(shí)施方式中說明了設(shè)置LPSAS層106的方式，但是也可以
在本發(fā)明的薄膜晶體管中具有能夠不進(jìn)行激光照射而得到的微晶半導(dǎo)體層而 代替LPSAS層。
通過上述工序，可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管。該溝道蝕刻型薄膜晶體 管的制造工序數(shù)少，從而可以縮減成本。此外，通過使用微晶半導(dǎo)體層構(gòu)成溝 道形成區(qū)，可以獲得lcm7V sec至20cm7V sec的電場效應(yīng)遷移率。因此， 可以將該薄膜晶體管用作像素部的像素的開關(guān)元件，還用作形成掃描線(柵極 線)一側(cè)的驅(qū)動(dòng)電路的元件。
如本實(shí)施方式所說明，可以制造電特性良好且可靠性高的薄膜晶體管。通 過使用這種薄膜晶體管在顯示裝置中設(shè)置保護(hù)電路，可以降低在層間絕緣層等 帶電的電荷的放電、以及與信號(hào)或電源電壓一起輸入到布線的雜音，而可以防 止半導(dǎo)體元件的退化或破壞。再者，可以實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有耐壓性高且寄生電容小的 保護(hù)電路。因此，即使在當(dāng)使用現(xiàn)有的保護(hù)電路時(shí)流過保護(hù)電路本身被破壞程 度的大電流的情況或者高電壓被施加的情況下，也通過設(shè)置本實(shí)施方式所說明 的保護(hù)電路，可以有效地防止半導(dǎo)體元件的破壞，而可以制造可靠性更高的顯 示裝置。
此外，雖然在本實(shí)施方式中當(dāng)形成掩模時(shí)使用了多級(jí)灰度掩模，但是當(dāng)然 也可以形成薄膜晶體管而不使用多級(jí)灰度。實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，將說明具有使用實(shí)施方式1所示的薄膜晶體管的保護(hù)電 路的液晶顯示裝置。
首先，將說明VA(垂直定向)方式的液晶顯示裝置。VA方式是當(dāng)不施加電 壓時(shí)液晶分子相對(duì)于面板表面朝向垂直方向的方式。在本實(shí)施方式中，尤其設(shè) 法將像素分割為幾個(gè)區(qū)域(亞像素)，使分子分別放倒向不同的方向。這種方法
稱為多疇(multi-domain)化或多疇設(shè)計(jì)。在下面的說明中，將說明以多疇設(shè)計(jì) 的液晶顯示裝置。
圖9是形成像素電極的襯底一側(cè)的平面圖，而圖8示出對(duì)應(yīng)于圖9中的切 斷線A-B的截面結(jié)構(gòu)。此外，圖IO是形成對(duì)置襯底的襯底一側(cè)的平面圖。在 下面的說明中，參照這些附圖進(jìn)行說明。
圖8示出將襯底300和對(duì)置襯底的襯底301相對(duì)，且注入液晶的情況。在 襯底300上具有薄膜晶體管328、連接到薄膜晶體管328的像素電極324以及 保持電容部330。在襯底301上具有對(duì)置電極340。
在襯底301中的隔離物342被形成的位置具有遮光層332、第一著色層334、 第二著色層336、第三著色層338、對(duì)置電極340。通過采用上述結(jié)構(gòu)，使用來 控制液晶的定向的突起344的高度和隔離物342的高度不同。在像素電極324 上具有定向?qū)?48，在對(duì)置電極340上具有定向?qū)?46。液晶層350設(shè)置在定 向?qū)?46以及定向?qū)?48之間。
在圖8中，作為隔離物342，使用支柱間隔物(柱狀間隔物)，但是本發(fā)明 不局限于此。作為隔離物，也可以散布珠狀隔離物(球狀間隔物)。此外，間隔 物342也可以設(shè)置在襯底300具有的像素電極324上。
在襯底300上具有薄膜晶體管328、連接到薄膜晶體管328的像素電極324 以及保持電容部330。像素電極324和布線318在貫穿絕緣層320以及絕緣層 322的開口部323中連接。絕緣層320覆蓋薄膜晶體管328、布線318以及保 持電容部330地設(shè)置。絕緣層322覆蓋絕緣層320地設(shè)置。作為薄膜晶體管328， 可以適當(dāng)?shù)厥褂迷趯?shí)施方式1中說明的用作保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的薄 膜晶體管。此外，保持電容部330通過如下工序而構(gòu)成利用以與薄膜晶體管 328的柵電極及掃描線相同的工序同樣地形成的導(dǎo)電層和以與薄膜晶體管328 的源電極及信號(hào)線相同的工序同樣地形成的導(dǎo)電層夾住薄膜晶體管328的柵極 絕緣層。
通過使具有定向?qū)?48的像素電極324、液晶層350、具有定向?qū)?46的 對(duì)置電極340彼此重疊，設(shè)置液晶元件。
圖9表示襯底300 —側(cè)的平面圖。像素電極324通過使用與實(shí)施方式1中 的第三導(dǎo)電層116同樣的材料來形成。在像素電極324中設(shè)置槽縫325。槽縫 325用于液晶的定向的控制。
圖9所示的薄膜晶體管329、連接到薄膜晶體管329的像素電極326以及 保持電容部331分別可以與薄膜晶體管328、像素電極324及保持電容部330 同樣地形成。薄膜晶體管328和薄膜晶體管329都與布線316連接。該液晶面 板的一個(gè)像素由像素電極324的區(qū)域和像素電極326的區(qū)域構(gòu)成。像素電極324 的區(qū)域和像素電極326的區(qū)域是亞像素。
圖IO表示襯底301—側(cè)的平面圖。在遮光層332上形成有對(duì)置電極340。 對(duì)置電極340優(yōu)選通過使用與像素電極324同樣的材料形成。在對(duì)置電極340 上具有控制液晶的定向的突起344。此外，根據(jù)遮光層332的位置形成有隔離 物342。此外，在圖10中，只對(duì)遮光層332、間隔物342以及突起344進(jìn)行陰 線處理。
圖11示出前面說明了的像素結(jié)構(gòu)的等效電路。薄膜晶體管328和薄膜晶 體管329都連接到用作掃描線的布線302、布線316。在圖11中，通過使用作 電容線的布線304的電位和同樣地用作電容線的布線305的電位不同，可以使 液晶元件351和液晶元件352的工作不同。就是說，通過分別控制布線304和 布線305的電位，可以精密地控制液晶的定向來實(shí)現(xiàn)廣視野角。
當(dāng)對(duì)設(shè)置有槽縫325的像素電極324施加電壓時(shí)，在槽縫325的近旁產(chǎn)生 電場應(yīng)變(傾斜電場)。通過將該槽縫325和襯底301 —側(cè)的突起344配置為彼 此咬合，可以有效地產(chǎn)生傾斜電場，且控制液晶的定向。因此，根據(jù)地方使液 晶定向的方向不同。就是說，進(jìn)行多疇化來擴(kuò)大液晶面板的視野角。
接著，對(duì)于與上述不同的VA方式液晶顯示裝置，參照?qǐng)D12至圖15進(jìn)行說明。
圖13是形成像素電極的襯底一側(cè)的平面圖，而圖12示出對(duì)應(yīng)于沿著圖13 所示的切斷線C-D的截面結(jié)構(gòu)。此外，圖14是形成對(duì)置電極的襯底一側(cè)的平 面圖。在下面的說明中，參照這些附圖進(jìn)行說明。
在圖12至15所示的液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)中， 一個(gè)像素包括多個(gè)像素 電極，并且每個(gè)像素電極與薄膜晶體管連接。就是說，是以多疇設(shè)計(jì)的像素。
各薄膜晶體管包括以不同的柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。就是說，可以獨(dú)立控制施加 到各個(gè)像素電極的信號(hào)(參照?qǐng)D15)。
像素電極424在開口部423中通過布線418連接到薄膜晶體管428。此外， 像素電極426在開口部427中通過布線419連接到薄膜晶體管429。連接到薄 膜晶體管428的柵電極的用作掃描線的布線402和連接到薄膜晶體管429的柵 電極的用作掃描線的布線403彼此分離，以可以將不同的柵極信號(hào)提供到它們。 另一方面，薄膜晶體管428和薄膜晶體管429共同使用用作信號(hào)線的布線416。 薄膜晶體管428和薄膜晶體管429可以適當(dāng)?shù)厥褂门c實(shí)施方式1所說明的用作 保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的薄膜晶體管。
此外，薄膜晶體管428連接有保持電容部430。薄膜晶體管429連接有保 持電容部431。
像素電極424和像素電極426的形狀不同，并且由槽縫425分離。以圍繞 以V字型擴(kuò)展的像素電極424的外側(cè)地設(shè)置有像素電極426。通過在薄膜晶體 管428及薄膜晶體管429中使施加到像素電極424和像素電極426的電壓的時(shí) 序不同，控制液晶的定向。圖15示出該像素結(jié)構(gòu)的等效電路。薄膜晶體管428 與用作掃描線的布線402連接，而薄膜晶體管429與用作掃描線的布線403連 接。通過將不同的柵極信號(hào)提供到布線402和布線403，可以使薄膜晶體管428 和薄膜晶體管429的工作時(shí)序不同。
在對(duì)置襯底的襯底401上形成有遮光層432、著色層436、對(duì)置電極440。 此外，在著色層436和對(duì)置電極440之間形成平坦化層437，以防止液晶的定 向無序。圖14示出對(duì)置襯底一側(cè)的平面圖。對(duì)置電極440是在不同的像素之 間共同使用的，并且它具有槽縫441。通過將該槽縫441和像素電極424及像 素電極426 —側(cè)的槽縫425配置為彼此咬合，可以有效地產(chǎn)生傾斜電場，且控
制液晶的定向。因此，根據(jù)地方使液晶定向的方向不同，來實(shí)現(xiàn)廣視野角。
通過使具有定向?qū)?48的像素電極424、液晶層450、以及具有定向?qū)?46 的對(duì)置電極440，設(shè)置第一液晶元件451。此外，通過使具有定向?qū)?48的像 素電極426、液晶層450、以及具有定向?qū)?46的對(duì)置電極440重疊，設(shè)置第 二液晶元件452。從而，在圖12至15所示的像素結(jié)構(gòu)中，采用在一個(gè)像素中 設(shè)置有第一液晶元件451和第二液晶元件452的多疇結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于水平電場方式的液晶顯示裝置。水平電場方式是通過 對(duì)于單元內(nèi)的液晶分子在水平方向上施加電場驅(qū)動(dòng)液晶來表現(xiàn)灰度的方式。通
過水平電場方式，可以將視野角擴(kuò)大為大約180° 。以下，參照?qǐng)D16及圖17 說明應(yīng)用本發(fā)明的水平電場方式的液晶顯示裝置。
圖16示出使形成有第一像素電極507、薄膜晶體管528和與該薄膜晶體管 528連接的第二像素電極524的襯底500和襯底501對(duì)置并注入液晶的狀態(tài)。 襯底501包括遮光層532、著色層536以及平坦化層537。襯底500包括像素 電極，而襯底501不包括像素電極。在襯底500和襯底501之間設(shè)置有液晶層 550。
襯底500具有第一像素電極507、連接到第一像素電極507的用作電容線 的布線504以及薄膜晶體管528。薄膜晶體管528可以適當(dāng)?shù)厥褂门c實(shí)施方式 1所說明的用作保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的薄膜晶體管。第一像素電極507 可以使用與實(shí)施方式1所示的第三導(dǎo)電層同樣的材料。此外，第一像素電極507 具有以實(shí)質(zhì)上區(qū)劃為像素形狀的形狀。此外，在第一像素電極507及布線504 上具有柵極絕緣層506。
在柵極絕緣層506上形成薄膜晶體管的源電極及漏電極、與它們連接的布 線516以及布線518。布線516是在液晶顯示裝置中輸入視頻信號(hào)的信號(hào)線。 布線516是在一個(gè)方向上延伸的布線，同時(shí)連接到源區(qū)510，并且連接到源電 極及漏電極的一方。布線518連接到源電極及漏電極的另一方，并且連接到第 二像素電極524。
在布線516及布線518上設(shè)置第二絕緣層520。此外，在第二絕緣層520 上形成第二像素電極524，該第二像素電極524在設(shè)置在第二絕緣層520中的 開口部523中連接到布線518。第二像素電極524通過使用與實(shí)施方式1所說 明的第三導(dǎo)電層同樣的材料來形成。
如上所述，在襯底500上設(shè)置薄膜晶體管528、連接到薄膜晶體管528的 第二像素電極524。此外，保持電容形成在第一像素電極507和第二像素電極 524之間。
圖17是表示像素電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。在第二像素電極524中設(shè)置有槽 縫525。槽縫525是用來控制液晶定向的。在此情況下，電場在第一像素電極 507和第二像素電極524之間發(fā)生。在第一像素電極507和第二像素電極524 之間具有柵極絕緣層506，并且該柵極絕緣層506的厚度大約為50nm以上且 200nm以下，十分薄于其厚度大約為2 u m以上且10 y m以下的液晶層，所以實(shí) 際上在與襯底500平行的方向上(水平方向)發(fā)生電場。通過該電場來控制液晶
定向。通過利用該在與襯底實(shí)質(zhì)上平行的方向上的電場，來使液晶分子水平旋 轉(zhuǎn)。在此情況下，因?yàn)橐壕Х肿釉谀膫€(gè)狀態(tài)下也水平，所以幾乎沒有根據(jù)看到 的角度而引起的對(duì)比度等的變化。就是說，可以實(shí)現(xiàn)廣視野角。此外，因?yàn)榈?br> 一像素電極507及第二像素電極524都是具有透光性的電極，所以可以實(shí)現(xiàn)高
開口率。
接著，參照?qǐng)D18及19說明具有與上述不同的方式的水平電場方式的液晶 顯示裝置。
圖18和圖19表示IPS型液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)。圖19是平面圖，而 圖18示出對(duì)應(yīng)于沿著圖19所示的切斷線G-H的截面結(jié)構(gòu)。在下面的說明中， 參照?qǐng)D18及圖19進(jìn)行說明。
圖18示出使具有薄膜晶體管628及與該薄膜晶體管628連接的第二像素 電極624的襯底600和襯底601對(duì)置并注入液晶的狀態(tài)。在襯底601上形成有 遮光層632、著色層636以及平坦化層637等。襯底600包括像素電極，而襯 底601不包括像素電極。在襯底600和襯底601之間設(shè)置有液晶層650。
襯底600包括成為共同電位線的布線609及薄膜晶體管628。布線609可 以與薄膜晶體管628的掃描線602同時(shí)以相同的工序形成。此外，第一像素電 極也以與掃描線602相同的工序形成，并且它具有實(shí)質(zhì)上區(qū)劃為像素形狀的形 狀。
在柵極絕緣層606上形成連接到薄膜晶體管628的源電極及漏電極的一方 的布線616、布線618。布線616是在液晶顯示裝置中輸入視頻信號(hào)的信號(hào)線。 布線616是在一個(gè)方向上延伸的布線，同時(shí)連接到源區(qū)610，并且連接到源電 極及漏電極的一方。布線618連接到源電極及漏電極的另一方，并且連接到第 二像素電極624。此外，薄膜晶體管628可以使用與實(shí)施方式l所說明的用作
保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的薄膜晶體管。
在布線616及布線618上設(shè)置第二絕緣層620。此外，在第二絕緣層620
上形成第二像素電極624，該第二像素電極624在形成在第二絕緣層620中的 開口部623中連接到布線618。第二像素電極624通過使用與實(shí)施方式1所說 明的第三導(dǎo)電層同樣的材料來形成。另外，如圖19所示，設(shè)置第二像素電極 624，以使水平電場發(fā)生在與梳子形電極(第一像素電極)之間，該梳子形電極 與布線609同時(shí)形成。此外，設(shè)置第二像素電極624，以使其梳子狀部分和與 布線609同時(shí)形成的梳子形電極(第一像素電極)彼此咬合。
當(dāng)電場發(fā)生在施加到第二像素電極624的電位和布線609的電位之間時(shí)， 通過該電場來控制液晶定向。通過利用該在與襯底實(shí)質(zhì)上平行的方向上的電 場，來使液晶分子水平旋轉(zhuǎn)。在此情況下，因?yàn)橐壕Х肿釉谀膫€(gè)狀態(tài)下也水平， 所以幾乎沒有根據(jù)看到的角度而引起的對(duì)比度等的變化。因此，可以實(shí)現(xiàn)廣視 野角。
如上所述，在襯底600上設(shè)置薄膜晶體管628以及與該薄膜晶體管628連 接的第二像素電極624。保持電容通過在布線609和與布線616同時(shí)形成的電 容電極615之間設(shè)置柵極絕緣層606而形成。電容電極615和第二像素電極624 在開口部623彼此連接。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于TN方式的液晶顯示裝置。因此，以下說明應(yīng)用本發(fā) 明的TN型的液晶顯示裝置的方式。
圖20和圖21示出TN型液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)。圖21是平面圖，而圖 20示出對(duì)應(yīng)于沿著圖21所示的切斷線I-J的截面結(jié)構(gòu)。在下面的說明中，參 照?qǐng)D20及圖21進(jìn)行說明。
像素電極724在開口部723中，利用布線718與薄膜晶體管728連接。用 作數(shù)據(jù)線的布線716，與薄膜晶體管728連接。作為薄膜晶體管728，可以適 當(dāng)?shù)厥褂门c實(shí)施方式1所說明的用作保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的薄膜晶體 管。
像素電極724通過使用與實(shí)施方式1所說明的第三導(dǎo)電層同樣的材料來形成。
對(duì)置襯底的襯底701具有遮光層732、著色層736以及對(duì)置電極740。此 外，在著色層736和對(duì)置電極740之間具有平坦化層737，以防止液晶的定向 無序。液晶層750設(shè)置在像素電極724和對(duì)置電極740之間。
通過使像素電極724、液晶層750以及對(duì)置電極740重疊，來形成液晶元件。
此外，也可以在襯底700上設(shè)置成為顏色濾光片的著色層、或者屏蔽層(黑 矩陣)。此外，將偏振片貼到襯底700的與設(shè)置有薄膜晶體管等的表面相反的 表面(背面)，而將偏振片貼到襯底701的與設(shè)置有對(duì)置電極740等的表面相反 的表面(背面)。
對(duì)置電極740可以適當(dāng)?shù)厥褂门c像素電極724同樣的材料。通過使像素電 極724、液晶層750以及對(duì)置電極740重疊，來形成液晶元件。
此外，在當(dāng)前面說明時(shí)參照了的附圖中，柵電極和掃描線以相同的層形成。 同樣地，源電極或漏電極和信號(hào)線以相同的層形成。
通過上述工序，可以制造液晶顯示裝置。作為本實(shí)施方式的液晶顯示裝置 包括的薄膜晶體管，使用與實(shí)施方式1所說明的用作保護(hù)二極管的薄膜晶體管 同樣的。因此，薄膜晶體管的截止電流少且電特性的可靠性高。所以，可以使 本實(shí)施方式所說明的液晶顯示裝置的對(duì)比度和可見度高。
實(shí)施方式3
本發(fā)明不但可以應(yīng)用于液晶顯示裝置，而且可以應(yīng)用于發(fā)光裝置。在本實(shí)
施方式中，參照?qǐng)D22A至圖23C來說明發(fā)光裝置的制造工序等。作為發(fā)光裝置，
使用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)其發(fā)光材料是有
機(jī)化合物還是無機(jī)化合物來進(jìn)行區(qū)別， 一般來說，前者被稱為有機(jī)EL元件， 而后者被稱為無機(jī)EL元件。
在有機(jī)EL元件中，通過對(duì)發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴從一對(duì)電極分 別注入到包括發(fā)光性的有機(jī)化合物的層中，而流過電流。而且，通過使這些載 流子(電子及空穴)重新組合，發(fā)光性的有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，并且該激發(fā)態(tài) 回到基底態(tài)時(shí)發(fā)光。這種發(fā)光元件根據(jù)其機(jī)理而被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)，將無機(jī)EL元件分類為分散型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī) EL元件。分散型無機(jī)EL元件具有將發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中的發(fā)光層， 并且其發(fā)光機(jī)理是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主復(fù)合發(fā)光。薄膜型無 機(jī)EL元件具有由電介質(zhì)層夾住發(fā)光層并且由電極夾住其而成的結(jié)構(gòu)，并且其 發(fā)光機(jī)理是利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的局部發(fā)光。此外，在此，使用有機(jī) EL元件作為發(fā)光元件來說明。此外，使用具有與實(shí)施方式l所說明的用作保護(hù) 二極管的薄膜晶體管同樣的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管作為控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄 膜晶體管來進(jìn)行說明。
如實(shí)施方式l所說明，經(jīng)過圖4A至圖5C的工序，如圖22A所示地在襯底 800上形成薄膜晶體管。在圖22A中，在薄膜晶體管801及802上具有用作保 護(hù)層的絕緣層803，并且在絕緣層803上具有絕緣層804。絕緣層804是為了 使上表面平坦化而設(shè)置的。絕緣層804優(yōu)選通過利用丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺 等有機(jī)樹脂；或者硅氧垸來形成。
在絕緣層804上具有導(dǎo)電層805。導(dǎo)電層805用作像素電極。當(dāng)像素的薄
膜晶體管是n型時(shí)，優(yōu)選形成陰極作為像素電極，然而當(dāng)p型時(shí)，優(yōu)選形成陽 極。當(dāng)形成陰極時(shí)，使用功函率小的已知材料例如Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi 等，即可。
接著，如圖22B所示，在導(dǎo)電層805的端部及絕緣層804上形成分隔壁806。 分隔壁806具有開口部，并且在該開口部中，導(dǎo)電層805露出。分隔壁806通 過使用有機(jī)樹脂、無機(jī)絕緣材料或有機(jī)聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是，以如 下條件形成分隔壁806:使用感光性的材料，并在導(dǎo)電層805上形成開口部，
且使該開口部的側(cè)壁成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。
接著，形成發(fā)光層807，以使其在分隔壁806的開口部中與導(dǎo)電層805接 觸。發(fā)光層807即可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu)成。
接著，覆蓋發(fā)光層807地形成導(dǎo)電層808。導(dǎo)電層808被稱為共同電極。 導(dǎo)電層808可以通過利用使用在實(shí)施方式1中作為第三導(dǎo)電層116列舉了的具 有透光性的導(dǎo)電材料的透光導(dǎo)電層來形成。作為導(dǎo)電層808，也可以使用氮化 鈦層或者鈦層。在圖22B中，使用ITO作為導(dǎo)電層808。通過在分隔壁806的 開口部中使導(dǎo)電層805、發(fā)光層807和導(dǎo)電層808重疊，來形成發(fā)光元件809。 此后，優(yōu)選在導(dǎo)電層808以及分隔壁806上形成保護(hù)層810，以防止氧、氫、 水分、二氧化氮等侵入發(fā)光元件809。作為保護(hù)層810，可以使用氮化硅層、 氮氧化硅層以及DLC層等。
實(shí)際上，優(yōu)選在完成到圖22B之后，利用氣密性高且漏氣少的保護(hù)薄膜(層 壓薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)或者覆蓋材料進(jìn)一步進(jìn)行封裝(封入)，以防 止暴露于空氣。
接著，參照?qǐng)D23A至23C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，舉出驅(qū)動(dòng)晶體管是 n型的情況作為實(shí)例，將說明像素的截面結(jié)構(gòu)。
對(duì)發(fā)光元件來說，為了取出發(fā)光，其陽極及陰極中的至少一方是透明即可。 并且，在襯底上形成薄膜晶體管以及發(fā)光元件。例如有如下發(fā)光元件從與襯 底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)從襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底 部發(fā)射結(jié)構(gòu)；以及從襯底一側(cè)及與襯底相反一側(cè)的表面雙方取出發(fā)光的雙面發(fā) 射結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，可以應(yīng)用于上述發(fā)射結(jié)構(gòu)中的哪一個(gè)。
圖23A示出頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖23A是在驅(qū)動(dòng)晶體管821是n型 且從發(fā)光元件822發(fā)射的光穿過陽極825 —側(cè)的情況下的像素的剖視圖。在圖 23A中，發(fā)光元件822的陰極823和驅(qū)動(dòng)晶體管821電連接，并且在陰極823
上依次層疊有發(fā)光層824以及陽極825。陰極823只要是功函率小且反射光的 導(dǎo)電層就可以，并且可以使用已知材料。例如，優(yōu)選使用鈣、鋁、氟化鈣、銀 鎂合金、鋰鋁合金等。并且，發(fā)光層824既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的 疊層構(gòu)成。在由多層構(gòu)成的情況下，在陰極823上依次層疊電子注入層、電子 傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。此外，無需都設(shè)置這些層。陽極 825由透過光的具有透光性的導(dǎo)電材料形成，例如也可以使用包含氧化鉤的銦 氧化物、包含氧化鉤的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦 錫氧化物、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物或者添加有氧化硅的銦錫氧化物等 具有透光性的導(dǎo)電層。
由陰極823和陽極825夾住發(fā)光層824的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件822。在圖 23A所示的像素的情況下，從發(fā)光元件822發(fā)射的光如空心箭頭所示發(fā)射到陽 極825 —側(cè)。
圖23B表示底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖23B是在驅(qū)動(dòng)晶體管831是n型 且從發(fā)光元件832發(fā)射的光發(fā)射到陰極833 —側(cè)的情況下的像素的剖視圖。在 圖23B中，在電連接到驅(qū)動(dòng)晶體管831且具有透光性的導(dǎo)電層837上形成有發(fā) 光元件832的陰極833，并且在陰極833上依次層疊有發(fā)光層834及陽極835。 此外，在陽極835具有透光性的情況下，也可以覆蓋陽極上地形成有用來反射 或遮蔽光的遮蔽層836。陰極833與圖23A的情況同樣只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電 層就可以，并且可以使用已知材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過光的程度(優(yōu) 選為5nm以上且30nm以下左右)。例如，可以使用具有20nm的厚度的鋁作為 陰極833。并且，發(fā)光層834與圖23A同樣既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層 的疊層構(gòu)成。陽極835無需透過光，但是也可以與圖23A同樣地利用具有透光 性的導(dǎo)電材料來形成。并且，作為遮蔽層836，例如可以使用反射光的金屬層 等，但是不局限于此。例如，也可以使用添加有黑色顏料的樹脂等。
由陰極833和陽極835夾住發(fā)光層834的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件832。在圖 23B所示的像素的情況下，從發(fā)光元件832發(fā)射的光如空心箭頭所示發(fā)射到陰 極833 —側(cè)。
圖23C表示雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖23C中，在電連接到驅(qū)動(dòng)晶體 管841且具有透光性的導(dǎo)電層847上形成有發(fā)光元件842的陰極843，并且在 陰極843上依次層疊有發(fā)光層844及陽極845。陰極843與圖23A的情況同樣 只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電層就可以，并且可以使用已知材料。但是，將其厚度設(shè)
定為透過光的程度。例如，可以使用具有20mn的厚度的鋁作為陰極843。并且， 發(fā)光層844與圖23A同樣既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu)成。陽極 845可以與圖23A同樣地利用具有透光性的導(dǎo)電材料來形成。
陰極843、發(fā)光層844和陽極845彼此重疊的部分相當(dāng)于發(fā)光元件842。 在圖23C所示的像素的情況下，從發(fā)光元件842發(fā)射的光如空心箭頭所示發(fā)射 到陽極845 —側(cè)和陰極843 —側(cè)的雙方。
此外，雖然在此說明了使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件的情況，但是也可 以使用無機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。
此外，雖然在本實(shí)施方式中示出了控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū) 動(dòng)晶體管)和發(fā)光元件直接連接的實(shí)例，但是也可以在驅(qū)動(dòng)晶體管和發(fā)光元件
之間連接有電流控制晶體管。
此外，本實(shí)施方式所示的發(fā)光裝置不局限于圖23A至23C所示的結(jié)構(gòu)，而 可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行各種變形。例如，雖然在圖22A至23C中第一 絕緣層以及第二導(dǎo)電層具有疊層結(jié)構(gòu)，但是也可以具有單層結(jié)構(gòu)。
通過上述工序，可以制造發(fā)光裝置。作為本實(shí)施方式的發(fā)光裝置包括的薄 膜晶體管，使用與實(shí)施方式1所說明的用作保護(hù)二極管的薄膜晶體管同樣的。 因此，薄膜晶體管的截止電流少且電特性的可靠性高。所以，可以提高本實(shí)施 方式所說明的發(fā)光裝置的對(duì)比度和可見度。
實(shí)施方式4
接著，參照附圖來說明安裝到實(shí)施方式2所說明的顯示裝置或者實(shí)施方式 3所說明的發(fā)光裝置的顯示面板或者發(fā)光面板的一個(gè)方式。
在本發(fā)明的顯示裝置或發(fā)光裝置中，如圖2所示，優(yōu)選將連接到像素部的 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在另外的襯底(例如，半導(dǎo)體襯底或者 SOI襯底等)上且連接。然而，也可以不另行設(shè)置而在與像素電路相同的襯底上 形成。
此外，在本實(shí)施方式中，將液晶顯示裝置和發(fā)光裝置總稱為顯示裝置。 此外，對(duì)于另行形成的襯底的連接方法沒有特別的限制，可以使用己知的 COG方法、引線鍵合方法、或TAB方法等。此外，若是可以實(shí)現(xiàn)電連接，對(duì) 于連接位置沒有特別的限制。另外，也可以另行形成控制器、CPU、存儲(chǔ)器等 而連接到像素電路。
圖24示出本發(fā)明的顯示裝置的框圖。圖24所示的顯示裝置包括具有多個(gè) 具備顯示元件的像素的像素部850、選擇各個(gè)像素的掃描線驅(qū)動(dòng)電路852、控 制對(duì)被選擇的像素的視頻信號(hào)的輸入的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路853。
圖24所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路853包括移位寄存器854以及模擬開關(guān)855。 在移位寄存器854中輸入有時(shí)鐘信號(hào)(CLK)和起始脈沖信號(hào)(SP)。當(dāng)輸入時(shí)鐘信 號(hào)(CLK)和起始脈沖信號(hào)(SP)時(shí)，在移位寄存器854中產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)，而輸入到 模擬開關(guān)855。
此外，本發(fā)明的顯示裝置不局限于圖24所示的方式。換言之，在本發(fā)明 中使用的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路不局限于只具有移位寄存器和模擬開關(guān)的方式。除了 移位寄存器和模擬開關(guān)以外，還可以具有緩沖器、電平轉(zhuǎn)移器、源極跟隨器等 其他電路。此外，不一定要設(shè)置移位寄存器及模擬開關(guān)，例如既可以使用如譯 碼電路的能夠選擇信號(hào)線的其他電路而代替移位寄存器，又可以使用鎖存器等 而代替模擬開關(guān)。
此外，對(duì)模擬開關(guān)855供應(yīng)視頻信號(hào)(video signal)。模擬開關(guān)855根據(jù)被 輸入的時(shí)序信號(hào)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行取樣，然后供應(yīng)給后級(jí)的信號(hào)線。
圖24所示的掃描線驅(qū)動(dòng)電路852包括移位寄存器856以及緩沖器857。此 外，也可以根據(jù)情況包括電平轉(zhuǎn)移器。在掃描線驅(qū)動(dòng)電路852中，對(duì)移位寄存 器856輸入時(shí)鐘信號(hào)(CLK)及起始脈沖信號(hào)(SP)，而產(chǎn)生選擇信號(hào)。產(chǎn)生了的選 擇信號(hào)在緩沖器857中被緩沖放大，并被供應(yīng)給對(duì)應(yīng)的掃描線。在一線中的所 有像素晶體管的柵極連接到一個(gè)掃描線。并且，由于當(dāng)工作時(shí)需要使一線的像
素的晶體管同時(shí)導(dǎo)通，因此使用能夠流過大電流的緩沖器857。
在全彩色的顯示裝置中，在對(duì)對(duì)應(yīng)于R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的視頻信號(hào)按 順序進(jìn)行取樣而供應(yīng)給對(duì)應(yīng)的信號(hào)線的情況下，用來連接移位寄存器854和模 擬開關(guān)855的端子數(shù)相當(dāng)于用來連接模擬開關(guān)855和像素部850的信號(hào)線的端 子數(shù)的l/3左右。因此，通過將模擬開關(guān)855形成在與像素部850相同的襯底 上，與將模擬開關(guān)855形成在與像素部850不同的襯底上的情況相比，可以抑
制用來連接另行形成的襯底的端子數(shù)，并且抑制連接缺陷的發(fā)生幾率，以可以 提高成品率。
此外，雖然圖24的掃描線驅(qū)動(dòng)電路852包括移位寄存器856以及緩沖器 857，但是本發(fā)明不局限于此，也可以只利用移位寄存器856構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng) 電路852。
此外，圖24所示的結(jié)構(gòu)只表示本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)方式，信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)電路和掃描線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)不局限于此。
接著，參照?qǐng)D25及圖26說明包括使用極性都相同的微晶半導(dǎo)體層的薄 膜晶體管的移位寄存器的一個(gè)方式。圖25示出本實(shí)施方式的移位寄存器的結(jié) 構(gòu)。圖25所示的移位寄存器由多個(gè)觸發(fā)器851一iOl至n)構(gòu)成。此外，輸入 第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)、起始脈沖信號(hào)以及復(fù)位信號(hào)而工作。
將說明圖25的移位寄存器的連接關(guān)系。在圖25的移位寄存器的第i級(jí)的 觸發(fā)器851一i (i=l至n)中，圖26所示的第一布線881連接到第七布線867—i-1 ， 圖26所示的第二布線882連接到第七布線867一i+l，圖26所示的第三布線S83 連接到第七布線867—i，圖26所示的第六布線886連接到第五布線865。
此外，圖26所示的第四布線884在第奇數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中連接到第二布線 862，在第偶數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中連接到第三布線863，圖26所示的第五布線885 連接到第四布線864。
但是，第一級(jí)的觸發(fā)器851—1中的圖26所示的第一布線881連接到第一 布線861，第n級(jí)的觸發(fā)器851—n中的圖26所示的第二布線882連接到第六布 線866。
此外，第一布線861、第二布線862、第三布線863、第六布線866也可以 分別稱為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線、第四信號(hào)線。再者，第四布 線864、第五布線865也可以分別稱為第一電源線、第二電源線。
接著，圖26示出圖25所示的觸發(fā)器的詳細(xì)。圖26所示的觸發(fā)器包括第 一晶體管871、第二晶體管872、第三晶體管873、第四晶體管874、第五晶體 管875、第六晶體管876、第七晶體管877以及第八晶體管878。在本實(shí)施方式 中，將第一晶體管871、第二晶體管872、第三晶體管873、第四晶體管874、 第五晶體管875、第六晶體管876、第七晶體管877以及第八晶體管878設(shè)定 為n溝道型晶體管，它們當(dāng)柵極-漏極之間的電壓(Vgs)大于閾值電壓(Vth)時(shí)成 為導(dǎo)通狀態(tài)。將說明圖25所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。此外，在下面的說明中， 第一電極是指源電極及漏電極中的一方，而第二電極是指源電極及漏電極中的 另一方。
第一晶體管871的第一電極連接到第四布線884，第一晶體管871的第二 電極連接到第三布線883。
第二晶體管S72的第一電極連接到第六布線886，第二晶體管872的第二
電極連接到第三布線883。
第三晶體管873的第一電極連接到第五布線885，第三晶體管873的第二 電極連接到第二晶體管872的柵電極，第三晶體管873的柵電極連接到第五布 線885。
第四晶體管874的第一電極連接到第六布線886，第四晶體管874的第二 電極連接到第二晶體管872的柵電極，第四晶體管874的柵電極連接到第一晶 體管871的柵電極。
第五晶體管875的第一電極連接到第五布線885，第五晶體管875的第二 電極連接到第一晶體管871的柵電極，第五晶體管875的柵電極連接到第一布 線881。
第六晶體管876的第一電極連接到第六布線886，第六晶體管876的第二 電極連接到第一晶體管871的柵電極，第六晶體管876的柵電極連接到第二晶 體管872的柵電極。
第七晶體管877的第一電極連接到第六布線886，第七晶體管877的第二 電極連接到第一晶體管871的柵電極，第七晶體管877的柵電極連接到第二布 線882。第八晶體管878的第一電極連接到第六布線886，第八晶體管878的 第二電極連接到第二晶體管872的柵電極，第八晶體管878的柵電極連接到第 一布線S81。
此外，第一布線881、第二布線882、第三布線883以及第四布線884也 可以分別稱為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線、第四信號(hào)線。再者，第 五布線885、第六布線886也可以分別稱為第一電源線、第二電源線。
通過利用使用微晶半導(dǎo)體層的晶體管構(gòu)成圖24至圖26所示的電路，可以 使電路高速工作。例如，當(dāng)比較將非晶半導(dǎo)體層使用于驅(qū)動(dòng)電路的情況和將微 晶半導(dǎo)體層使用于驅(qū)動(dòng)電路的情況時(shí)，在使用微晶半導(dǎo)體層的情況下，晶體管 的遷移率更大，所以可以提高驅(qū)動(dòng)電路(例如，掃描線驅(qū)動(dòng)電路852的移位寄存 器856)的驅(qū)動(dòng)頻率。此外，由于可以使掃描線驅(qū)動(dòng)電路852高速工作，所以可 以提高幀頻率，或者實(shí)現(xiàn)黑色畫面的插入等。
當(dāng)提高幀頻率時(shí)，優(yōu)選根據(jù)圖像的動(dòng)作方向產(chǎn)生畫面的數(shù)據(jù)。就是說，優(yōu) 選進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來內(nèi)插數(shù)據(jù)。這樣，通過提高幀頻率并內(nèi)插圖像數(shù)據(jù)，改善動(dòng) 畫的顯示特性，從而可以進(jìn)行流利的顯示。例如，通過將幀頻率例如設(shè)定為兩 倍(例如，120赫茲、IOO赫茲)以上，更優(yōu)選為四倍(例如，240赫茲、200赫
茲)以上，可以減少動(dòng)畫中的模糊圖像、余像。在此情況下，也通過使掃描線 驅(qū)動(dòng)電路852的驅(qū)動(dòng)頻率提高而工作，可以提高幀頻率。
在進(jìn)行黑色畫面的插入的情況下，可以釆用將圖像數(shù)據(jù)或成為黑色顯示的
數(shù)據(jù)供應(yīng)給像素部850中的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，成為類似于脈沖驅(qū)動(dòng)的方式，而可 以減少余像。在此情況下，也通過使掃描線驅(qū)動(dòng)電路852的驅(qū)動(dòng)頻率提高而工 作，可以進(jìn)行黑色畫面的插入。
再者，通過擴(kuò)大掃描線驅(qū)動(dòng)電路852的晶體管的溝道寬度或配置多個(gè)掃描 線驅(qū)動(dòng)電路，可以實(shí)現(xiàn)更高的幀頻率。例如，可以實(shí)現(xiàn)八倍(例如，480赫茲、 400赫茲)以上的幀頻率。在配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路的情況下，通過將用來驅(qū) 動(dòng)偶數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路配置在一側(cè)，并將用來驅(qū)動(dòng)奇數(shù)行的掃描 線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路配置在另一側(cè)，可以提高幀頻率。
此外，通過由使用微晶半導(dǎo)體的晶體管構(gòu)成圖24至圖26所示的電路，可 以縮小布局面積。因此，可以縮小顯示裝置的邊框。例如，當(dāng)比較使用非晶半 導(dǎo)體層的情況和使用微晶半導(dǎo)體層的情況時(shí)，在使用微晶半導(dǎo)體層的情況下， 晶體管的遷移率更大，因此可以縮小晶體管的溝道寬度。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)顯 示裝置的窄邊框化。
此外，在圖26的第二晶體管872中，對(duì)第三布線883輸出低電平的信號(hào) 的期間長。其間，第二晶體管872 —直處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，對(duì)第二晶體管872 施加很強(qiáng)的壓力，而晶體管特性容易退化。當(dāng)晶體管特性退化時(shí)，閾值電壓逐 漸增大。其結(jié)果，電流值逐漸縮小。于是，第二晶體管872的溝道寬度優(yōu)選大，
以便即使晶體管退化也可以供應(yīng)充分的電流。或者，優(yōu)選進(jìn)行補(bǔ)償以便防止在 晶體管的退化時(shí)產(chǎn)生的電路工作的故障。例如，優(yōu)選通過與第二晶體管872并 列地配置晶體管，并使它與第二晶體管872交替成為導(dǎo)通狀態(tài)，不容易受到退 化的影響。
然而，當(dāng)比較使用非晶半導(dǎo)體層的情況和使用微晶半導(dǎo)體層的情況時(shí)，在 使用微晶半導(dǎo)體層的情況下，不容易退化。從而，在使用微晶半導(dǎo)體層的情況 下，可以縮小晶體管的溝道寬度?；蛘?，通過使用與實(shí)施方式1所示的同樣的 薄膜晶體管，可以大幅度地減少退化，并且即使不配置對(duì)于退化的補(bǔ)償用電路 也可以進(jìn)行正常工作。由此，可以縮小布局面積。
接著，參照?qǐng)D27A至圖28B說明相當(dāng)于本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個(gè)方式 的液晶顯示面板以及發(fā)光面板的外觀及截面。圖27A是面板的俯視圖，其中在 與第二襯底906之間使用密封材料905密封形成在第一襯底901上的包括微晶 半導(dǎo)體層的晶體管910及液晶元件913。圖27B相當(dāng)于沿著圖27A的M-N的剖 視圖。圖28A和28B表示發(fā)光裝置的情況。此外，在圖28A和28B中，只對(duì)與 圖27A和27B不同的部分附上附圖標(biāo)記。
以圍繞形成在第一襯底901上的像素部902和掃描線驅(qū)動(dòng)電路904的方式 設(shè)置有密封材料905。此外，在像素部902和掃描線驅(qū)動(dòng)電路904上設(shè)置有第 二襯底906。因此，使用第一襯底901、密封材料905以及第二襯底906將像 素部902和掃描線驅(qū)動(dòng)電路904與液晶908或填充材料931 —起密封。另外， 在與第一襯底901上的由密封材料905圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用多 晶半導(dǎo)體層形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路903。此外，雖然在本 實(shí)施方式中說明將具有使用多晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路貼 到第一襯底901的實(shí)例，但是也可以采用使用單晶半導(dǎo)體的晶體管形成信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路并貼合。圖27A和27B例示包括在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路903中的由多晶半 導(dǎo)體層形成的晶體管909。
此外，設(shè)置在第一襯底901上的像素部902和掃描線驅(qū)動(dòng)電路904包括多 個(gè)晶體管，圖27B例示包括在像素部902中的晶體管910。此外，雖然在本實(shí) 施方式中，假設(shè)晶體管910是驅(qū)動(dòng)晶體管，但是在發(fā)光裝置中，晶體管910既 可以是電流控制晶體管，又可以是擦除晶體管。晶體管910相當(dāng)于使用微晶半 導(dǎo)體層的晶體管。
此外，液晶元件913所具有的像素電極912電連接到晶體管910的布線918。 再者，布線918電連接到引導(dǎo)布線914。而且，液晶元件913的對(duì)置電極917 形成在第二襯底906上。像素電極912、對(duì)置電極917以及液晶908重疊的部 分相當(dāng)于液晶元件913。
此外，發(fā)光元件930所具有的像素電極通過布線電連接到晶體管910的源 電極或漏電極。而且，在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件930的共同電極和具有透光 性的導(dǎo)電材料層電連接。此外，發(fā)光元件930的結(jié)構(gòu)不局限于本實(shí)施方式所示 的結(jié)構(gòu)。可以根據(jù)從發(fā)光元件930取出的光的方向、晶體管910的極性等，適 當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件930的結(jié)構(gòu)。
此外，作為第一襯底901以及第二襯底906的材料，可以使用玻璃、金屬 (典型地是不銹鋼)、陶瓷或者塑料等。作為塑料，可以使用FRP(纖維增強(qiáng)塑料) 板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯樹脂薄膜。此外，也可以使用具有
使用PVF薄膜、聚酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。
另外，隔離物911是珠狀隔離物，為控制像素電極912和對(duì)置電極917之
間的距離(單元間隙)而設(shè)置。此外，也可以使用通過選擇性地蝕刻絕緣膜來獲 得的隔離物。就是說，也可以使用支柱間隔物。
此外，供應(yīng)到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路903、掃描線驅(qū)動(dòng)電路904或像 素部902的各種信號(hào)及電位從FPC907通過引導(dǎo)布線914供給。
在本實(shí)施方式中，連接端子916由與液晶元件913所具有的像素電極912 相同的導(dǎo)電層形成。此外，引導(dǎo)布線914由與布線918相同的導(dǎo)電層形成。
連接端子916通過各向異性導(dǎo)電層919電連接到FPC907所具有的端子。
此外，雖然未圖示，但是本實(shí)施方式所示的液晶顯示裝置具有定向?qū)右约?偏振片，還可以具有顏色濾光片、屏蔽層。
此外，雖然在圖27B所示的剖視圖中未圖示供應(yīng)到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng) 電路903、掃描線驅(qū)動(dòng)電路904或像素部902的各種信號(hào)及電位，但是從FPC907 通過引導(dǎo)布線914、 915供給。
在本實(shí)施方式中，連接端子916由與像素電極912相同的導(dǎo)電層形成。此 外，引導(dǎo)布線915由與布線918相同的導(dǎo)電層形成。
位于在從發(fā)光元件930的光的取出方向上的襯底的第二襯底應(yīng)該是透明。 在此情況下，使用由玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯薄膜等具有透光性的材 料構(gòu)成的襯底。
此外，作為填充材料931，除了氮、氬等惰性氣體以外，還可以使用紫外 線固化樹脂或熱固化樹脂等，而可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯、聚酰亞胺、 環(huán)氧樹脂、硅樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、或者EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。 在本實(shí)施方式中，作為填充材料，使用氮既可。
此外，根據(jù)必要，也可以在發(fā)光元件的發(fā)射表面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏振片、圓 偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板U/4板、A/2板)或者顏色濾光片等光 學(xué)薄膜。此外，也可以在偏振片或圓偏振片設(shè)置反射防止層。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)組合而實(shí)施。
實(shí)施方式5
根據(jù)本發(fā)明而獲得的液晶顯示裝置可以使用于有源矩陣型液晶模塊。就是 說，可以將本發(fā)明應(yīng)用于將它們安裝到顯示部中的所有電子設(shè)備。作為電子設(shè)
備，可以舉出影像拍攝裝置諸如攝像機(jī)、數(shù)字相機(jī)等；頭盔顯示器(護(hù)目鏡 型顯示器)；汽車導(dǎo)航系統(tǒng)；投影機(jī)；汽車立體聲；個(gè)人計(jì)算機(jī)；便攜式信息 終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、或電子書籍等)；等等。圖29A至29C示出它們 的一個(gè)例子。
圖29A示出電視裝置。如圖29A所示，可以將顯示模塊嵌入框體中來完成 電視裝置。將安裝有FPC的顯示面板稱為顯示模塊。由顯示模塊形成主畫面953， 并且作為其他附屬設(shè)備具備揚(yáng)聲器部959、操作開關(guān)等。這樣，可以完成電視 裝置。
如圖29A所示，將利用顯示元件的顯示用面板952嵌入框體951中，可以 由接收器955接收普通的電視廣播。而且，也可以通過調(diào)制解調(diào)器954連接到 采用有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行單方向(從發(fā)送者到接收者)或雙方向 (在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間)的信息通信。可以使用嵌入框體中的 開關(guān)或另行形成的遙控操作機(jī)956來操作電視裝置。并且，也可以在該遙控操 作機(jī)956中設(shè)置有顯示輸出信息的顯示部957。
另外，也可以在電視裝置中，除了主畫面953之外，還使用第二顯示用面 板形成子畫面958，而附加顯示頻道、音量等的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，也可以作 為主畫面953和子畫面958中的一方利用液晶顯示面板，而作為另一方利用發(fā) 光顯示面板。另外，為了優(yōu)先低耗電量化，更優(yōu)選使用發(fā)光顯示面板。當(dāng)利用 液晶顯示面板形成子畫面958時(shí)，例如使子畫面958具有能夠一亮一滅的結(jié)構(gòu)， 即可。
圖30示出表示電視裝置的主要結(jié)構(gòu)的框圖。在顯示面板中形成有像素部 971。如其他實(shí)施方式所說明地使信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路972和掃描線電路973連接 即可。
作為其他外部電路的結(jié)構(gòu)，在圖像信號(hào)的輸入一側(cè)包括圖像信號(hào)放大電路 975、圖像信號(hào)處理電路976、以及控制電路977等。該圖像信號(hào)放大電路975 放大由調(diào)諧器974接收的信號(hào)中的圖像信號(hào)，并圖像信號(hào)處理電路976將從其 輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為與紅、綠、藍(lán)各種顏色對(duì)應(yīng)的色信號(hào)，且控制電路977將該 圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)器IC的輸入規(guī)格?？刂齐娐?77將信號(hào)分別輸出到掃描 線一側(cè)和信號(hào)線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以具有如下結(jié)構(gòu)，即在 信號(hào)線一側(cè)設(shè)置信號(hào)分割電路978，并且將輸入數(shù)字信號(hào)分割成m個(gè)來供應(yīng)。
由調(diào)諧器974接收的信號(hào)中的音頻信號(hào)被傳送到音頻信號(hào)放大電路979，
并且其輸出經(jīng)過音頻信號(hào)處理電路980供應(yīng)到揚(yáng)聲器983?？刂齐娐?81從輸 入部982接收接收站(接收頻率)、音量的控制信息，并且將信號(hào)傳送到調(diào)諧器 974、音頻信號(hào)處理電路980。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電視裝置，并且可以應(yīng)用于各種各樣的用途，諸如 個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器；大面積的顯示媒體如火車站、機(jī)場等的信息顯示板或者 街頭上的廣告顯示板等。
圖29B示出移動(dòng)電話961的一個(gè)例子。該移動(dòng)電話961包括顯示部962、 操作部963等而構(gòu)成。在顯示部962中，通過應(yīng)用上述實(shí)施方式所說明的液晶 顯示裝置，可以提高批量生產(chǎn)性。
此外，圖29C所示的便攜式計(jì)算機(jī)包括主體966、顯示部967等。通過將 上述實(shí)施方式所示的液晶顯示裝置應(yīng)用于顯示部967，可以提高批量生產(chǎn)性。
本說明書根據(jù)2007年7月26日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)?zhí)?2007-195252而制作，所述申請(qǐng)的全部內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括輸入端子；像素部；以及在所述輸入端子和所述像素部之間的至少具有薄膜晶體管的保護(hù)電路，其特征在于，所述薄膜晶體管包括柵電極；覆蓋所述柵電極的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的微晶半導(dǎo)體層；所述微晶半導(dǎo)體層上的緩沖層；所述緩沖層上的源區(qū)及漏區(qū)；接觸于所述源區(qū)的源電極；以及接觸于所述漏區(qū)的漏電極，其中重疊于所述源區(qū)及所述漏區(qū)的所述緩沖層的區(qū)域，厚于重疊于溝道形成區(qū)的緩沖層的區(qū)域，在所述源電極及所述漏電極上設(shè)置包括第一開口部和第二開口部的保護(hù)絕緣層，所述第一開口部設(shè)置為到達(dá)所述源電極和所述漏電極中的一個(gè)，所述第二開口部設(shè)置為到達(dá)所述柵電極，在所述保護(hù)絕緣層上設(shè)置使所述第一開口部和所述第二開口部連接的電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于， 所述緩沖層是非晶半導(dǎo)體層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氮。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氟、氯、以及碘中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于， 所述源區(qū)和所述漏區(qū)的端部與所述緩沖層的凹部實(shí)質(zhì)上上一致。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于， 所述顯示裝置是包括液晶元件的液晶顯示裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于， 所述顯示裝置是包括發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
9. 一種顯示裝置，包括 輸入端子；像素部；以及在所述輸入端子和所述像素部之間的至少具有薄膜晶體管的保護(hù)電路，其 特征在于，所述薄膜晶體管包括 第一導(dǎo)電層；覆蓋所述第一導(dǎo)電層的第一絕緣層； 所述第一絕緣層上的微晶半導(dǎo)體層； 所述微晶半導(dǎo)體層上的非晶半導(dǎo)體層；所述微晶半導(dǎo)體層上的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層； 接觸于所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層的第二導(dǎo)電層；以及 接觸于所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層的第三導(dǎo)電層，其中重疊于所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的所述非晶半導(dǎo)體層 的區(qū)域，厚于重疊于溝道形成區(qū)的所述非晶半導(dǎo)體層的區(qū)域，在所述第二導(dǎo)電層及所述第三導(dǎo)電層上設(shè)置包括第一開口部和第二開口 部的第二絕緣層，所述第一開口部設(shè)置為到達(dá)所述第二導(dǎo)電層，所述第二開口部設(shè)置為到達(dá)所述第一導(dǎo)電層及所述第三導(dǎo)電層， 在所述第二絕緣層上設(shè)置使所述第一開口部和所述第二開口部連接的第 四導(dǎo)電層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氮。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氫。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氟、氯以及碘中的至少一種。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的端部與所述非晶半導(dǎo)體層 的凹部實(shí)質(zhì)上上一致。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置是包括液晶元件的液晶顯示裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于， 所述顯示裝置是包括發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
16. —種顯示裝置，包括 輸入端子；像素部；以及在所述輸入端子和所述像素部之間的至少具有薄膜晶體管的保護(hù)電路，其 特征在于，所述薄膜晶體管包括-柵電極；覆蓋所述柵電極的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的微晶硅層； 所述微晶硅層上的緩沖層； 所述緩沖層上的源區(qū)及漏區(qū)； 接觸于所述源區(qū)的源電極；以及 接觸于所述漏區(qū)的漏電極，其中重疊于所述源區(qū)及所述漏區(qū)的所述緩沖層的區(qū)域，厚于重疊于溝道形成區(qū) 的緩沖層的區(qū)域，在所述源電極及所述漏電極上設(shè)置包括第一開口部和第二開口部的保護(hù) 絕緣層，所述第一開口部設(shè)置為到達(dá)所述源電極和所述漏電極中的一個(gè)， 所述第二開口部設(shè)置為到達(dá)所述柵電極，在所述保護(hù)絕緣層上設(shè)置使所述第一開口部和所述第二開口部連接的電極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，所述緩沖層是非晶半導(dǎo)體層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氮。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于，所述非晶半導(dǎo)體層包括氫。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層包括氟、氯、以及碘中的至少一種。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置，其特征在于， 所述源區(qū)和所述漏區(qū)的端部與所述緩沖層的凹部實(shí)質(zhì)上上一致。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置，其特征在于， 所述顯示裝置是包括液晶元件的液晶顯示裝置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置，其特征在于， 所述顯示裝置是包括發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種包括由其尺寸小且耐壓性高的薄膜晶體管構(gòu)成的保護(hù)電路的顯示裝置。在顯示裝置的保護(hù)電路中，使用重疊有非晶半導(dǎo)體層、微晶半導(dǎo)體層、接觸于該微晶半導(dǎo)體層的柵極絕緣層、以及柵電極層的薄膜晶體管。因?yàn)槲⒕О雽?dǎo)體層的電流驅(qū)動(dòng)能力高，所以可以縮小晶體管的尺寸。此外，通過具有非晶半導(dǎo)體層，可以提高耐壓性。在此，顯示裝置是指液晶顯示裝置或者發(fā)光裝置。
文檔編號(hào)H01L27/04GK101355089SQ20081014423
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者池田隆之, 黑川義元 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所