專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有由將氧化物半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄
膜晶體管(以下，稱為TFT)構(gòu)成的電路的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。例 如，本發(fā)明涉及將以液晶顯示面板為代表的電光裝置及具有有機(jī)發(fā)光 元件的發(fā)光顯示裝置作為部件而安裝的電子設(shè)備。
另外，在本說明書中的半導(dǎo)體裝置是指通過利用半導(dǎo)體特性而能 夠工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都是半 導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對在配置為矩陣狀的每個(gè)顯示像素中設(shè)置由TFT構(gòu)成的 開關(guān)元件的有源矩陣型顯示裝置(液晶顯示裝置、發(fā)光顯示裝置、電泳 式顯示裝置)正在積極地進(jìn)行研究開發(fā)。由于有源矩陣型顯示裝置在各 個(gè)像素(或每個(gè)點(diǎn))中設(shè)置開關(guān)元件，與單純矩陣方式相比，在增加像 素密度的情況下能夠以低電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而具有優(yōu)勢。
另外，將氧化物半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域來形成薄膜晶體管 (TFT)等，并將其應(yīng)用于電子裝置或光裝置的技術(shù)受到關(guān)注。例如， 可以舉出將氧化鋅(ZnO)用作氧化物半導(dǎo)體膜的TFT、或使用InGa03 (ZnO) 的TFT。在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開有如下技術(shù)將使 用這些氧化物半導(dǎo)體膜的TFT形成在具有透光性的襯底上，并將其應(yīng) 用于圖像顯示裝置的開關(guān)元件等。日本專利申請公開2007-123861號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開2007-96055號(hào)公報(bào) 對將氧化物半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管要求工作速 度快、制造工序相對簡單，并且具有充分的可靠性。
在形成薄膜晶體管時(shí)，作為源電極和漏電極使用低電阻的金屬材
7料。尤其是，在制造進(jìn)行大面積顯示的顯示裝置時(shí)，起因于布線電阻 的信號(hào)遲延問題較為明顯。所以，優(yōu)選使用電阻值低的金屬材料作為 布線或電極的材料。當(dāng)采用由電阻值低的金屬材料構(gòu)成的源電極和漏 電極與氧化物半導(dǎo)體膜直接接觸的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)時(shí)，有可能導(dǎo)致 接觸電阻增大?？梢哉J(rèn)為以下原因是導(dǎo)致接觸電阻增大的要因之一 在源電極和漏電極與氧化物半導(dǎo)體膜的接觸面上形成肖特基結(jié)。
再加上，在源電極和漏電極與氧化物半導(dǎo)體膜直接接觸的部分中 形成電容，并且頻率特性(稱為f特性)降低，有可能妨礙薄膜晶體 管的高速工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一在于提供一種在使用含有銦(In)、 鎵(Ga)、及鋅(Zn)的氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管中，減少了源電 極或漏電極的接觸電阻的薄膜晶體管及其制造方法。
此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一還在于提高使用含有In、 Ga 及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的工作特性或可靠性。
另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一還在于降低使用含有In、 Ga 及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的電特性的不均勻性。尤其是， 在液晶顯示裝置中，各元件間的不均勻性較大的情況下，有可能發(fā)生 起因于該TFT特性的不均勻性的顯示不均勻。
此外，在包括發(fā)光元件的顯示裝置中，當(dāng)以向像素電極流過一定 的電流的方式設(shè)置的TFT(配置在驅(qū)動(dòng)電路的TFT或向像素中的發(fā)光元 件供給電流的TFT)的導(dǎo)通電流(I。n)的不均勻性較大時(shí)，有可能引起 在顯示畫面中的亮度的不均勻。
以上，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的在于解決上述問題的至少一個(gè)。
本發(fā)明的一個(gè)方式的要旨在于作為半導(dǎo)體層使用含有In、 Ga及 Zn的氧化物半導(dǎo)體膜，并且包括在半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層之 間設(shè)置有緩沖層的反交錯(cuò)型(底柵結(jié)構(gòu))的薄膜晶體管。
在本說明書中，將使用含有In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜形成源電極層與IGZO半導(dǎo)體層需要?dú)W姆接觸，并需要盡可能地降低該 接觸電阻。與此相同，漏電極層與IGZO半導(dǎo)體層需要?dú)W姆接觸，并需 要盡可能地降低該接觸電阻。
由此，通過在源電極層和漏電極層與IGZO半導(dǎo)體層之間意圖性地 設(shè)置其載流子濃度高于IGZ0半導(dǎo)體層的緩沖層來形成歐姆接觸。
作為緩沖層，使用具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化層。作為金屬氧化 層，可以使用氧化鈦、氧化鉬、氧化鋅、氧化銦、氧化鎢、氧化鎂、 氧化鈣、氧化錫、氧化鎵等。另外，也可以使用其載流子濃度比用于 激活層的含有銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體層高的含有銦、鎵及鋅的氧 化物半導(dǎo)體層而代替金屬氧化物層。另外，還可以使緩沖層含有賦予n 型或P型的雜質(zhì)元素。至于雜質(zhì)元素，例如可以使用銦、鎵、鋅、鎂、 鋁、鈦、鐵、錫、鈣、鈧、釔、鋯、鉿、硼、鉈、鍺、鉛等。通過將 這些雜質(zhì)元素等包含在緩沖層中，可以防止因成膜后的加熱處理而從 半導(dǎo)體層漏出氧。并且，通過雜質(zhì)添加，可以提高金屬氧化物中的載 流子濃度。
緩沖層用作n+層，還可以稱為漏區(qū)或源區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置具有薄膜晶體管，該薄膜晶 體管包括柵電極層；柵電極層上的柵極絕緣層；柵極絕緣層上的半 導(dǎo)體層；半導(dǎo)體層上的具 有n型導(dǎo)電型的緩沖層；以及緩沖層上的源 電極層和漏電極層，其中半導(dǎo)體層是含有銦、鎵、及鋅的氧化物半導(dǎo) 體層，緩沖層是金屬氧化物層，并且半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層 通過緩沖層電連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置具有薄膜晶體管，該薄膜晶 體管包括柵電極層；柵電極層上的柵極絕緣層；柵極絕緣層上的半 導(dǎo)體層；半導(dǎo)體層上的具有n型導(dǎo)電型的緩沖層；以及緩沖層上的源 電極層和漏電極層，其中半導(dǎo)體層是含有銦、鎵、及鋅的氧化物半導(dǎo) 體層，半導(dǎo)體層在源電極層與漏電極層之間包括膜厚度薄的區(qū)域，緩 沖層是金屬氧化物層，并且半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層通過緩沖層電連接。
在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選使用氧化鈦、氧化鉬、氧化鋅、氧 化銦、氧化鎢、氧化鎂、氧化鈣、氧化錫或氧化鎵作為金屬氧化物層， 特別優(yōu)選的是氧化鈦。
在上述結(jié)構(gòu)中，還可以在半導(dǎo)體層與緩沖層之間設(shè)置載流子濃度
高于半導(dǎo)體層且低于緩沖層的第二緩沖層。第二緩沖層用作rT層。作 為第二緩沖層，可以使用包含In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體層和金屬 氧化物層的混合層。作為包括在第二緩沖層中的金屬氧化物層，可以 使用與能夠用于緩沖層的金屬氧化物層相同材料。
含有In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜(IGZ0膜)具有空穴遷移 率隨著載流子濃度的升高而升高的特性。因此，含有In、 Ga、及Zn 的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子濃度與空穴遷移率的關(guān)系成為如圖27所示 那樣。在本發(fā)明的一個(gè)方式中，適用于半導(dǎo)體層的溝道的IGZO膜的載 流子濃度范圍(溝道用濃度范圍1)優(yōu)選為低于1X10"atoms/cm3 (更 優(yōu)選為1X10"atoms/cm3以上)。另一方面，在將IGZ0膜用作緩沖層的 情況下，IGZ0膜的載流子濃度范圍(緩沖層濃度范圍2)優(yōu)選為IX 10'8atoms/cm3以上(更優(yōu)選為1 X 1022atoms/cm3以下)。上述IGZ0膜的 載流子濃度是在用作半導(dǎo)體層的情況下，在室溫下，并在沒有施加源 極電壓、漏極電壓、以及柵電壓的條件下的值。
當(dāng)用作溝道的工GZO膜的載流子濃度范圍超過上述范圍時(shí)，有可能 使薄膜晶體管變成常開啟。所以，通過將本發(fā)明的一個(gè)方式的載流子 濃度范圍的工GZO膜用作半導(dǎo)體層的溝道，可以形成可靠性更高的薄膜 晶體管。
另外，優(yōu)選使用鈦膜作為源電極層和漏電極層。例如，當(dāng)使用鈦 膜、鋁膜、鈦膜的疊層時(shí)，電阻低且在鋁膜中不容易產(chǎn)生小丘。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟 在襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；在柵極絕緣 層上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成具有n型導(dǎo)電型的緩沖層；在 緩沖層上形成源電極層和漏電極層，其中使用含有銦、鎵、及鋅的氧化物半導(dǎo)體膜形成半導(dǎo)體層，使用金屬氧化物層形成緩沖層，并且通 過緩沖層將半導(dǎo)體層電連接到源電極層和漏電極層。
可以在不暴露于大氣的情況下，連續(xù)地形成柵極絕緣層、半導(dǎo)體
層、具有n型導(dǎo)電型的緩沖層、以及源電極層和漏電極層。通過進(jìn)行 連續(xù)形成，可以減輕因成為碎屑的大氣中的雜質(zhì)混入到界面而引起的 不良。
柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、具有n型導(dǎo)電型的緩沖層、以及源電極 層和漏電極層采用濺射法形成即可。優(yōu)選在氧氣氛下(或氧90%以上、 稀有氣體(氬或氦)10%以下)形成柵極絕緣層和半導(dǎo)體層，并在稀 有氣體(氬或氦)氣氛下形成具有n型導(dǎo)電型的緩沖層。
通過如上所述那樣使用濺射法進(jìn)行連續(xù)的形成，生產(chǎn)率提高并且 薄膜界面的可靠性穩(wěn)定。另外，通過在氧氣氛下形成柵極絕緣層和半 導(dǎo)體層來使其含有多的氧，可以減輕由于劣化而導(dǎo)致的可靠性的降低、 或薄膜晶體管的特性向常開啟 一側(cè)漂移等。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟 在襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；在柵極絕緣 層上形成半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成具有n型導(dǎo)電型的緩沖層；在 緩沖層上形成源電極層和漏電極層，其中使用含有銦、鎵、及鋅的氧 化物半導(dǎo)體層形成半導(dǎo)體層，使用金屬氧化物層形成緩沖層，通過緩 沖層將半導(dǎo)體層電連接到源電極層和漏電極層，并且不暴露于大氣地
連續(xù)形成柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、緩沖層、源電極層、以及漏電極層。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以得到一種光電流少，寄生電容小并 且開關(guān)比高的薄膜晶體管，而可以制造具有良好的動(dòng)態(tài)特性的薄膜晶 體管。所以，可以提供具有高電特性且可靠性好的薄膜晶體管的半導(dǎo) 體裝置。


圖1A和1D是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖2A及2B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖3A至3G是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方 法的圖4A至4D是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方 法的圖5A和5B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖6A和6B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖7A和7B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖9A、 9B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖10A至10D是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造 方法的圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖12是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的多室型的制造裝置的俯視示
意圖13A和13B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的顯示裝置的框圖的
圖14是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的
圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作的時(shí) 序圖16是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作的時(shí) 序圖17是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的移位寄存器的結(jié)構(gòu)的圖； 圖18是說明圖17所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的圖； 圖19A和19B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的有源矩陣型的液晶 顯示裝置的圖20A和20C是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的液晶顯示面板的圖21是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的液晶顯示模塊的圖22A和22B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的有源矩陣型的發(fā)光顯示裝置的圖23是說明圖22A和22B所示的發(fā)光顯示裝置的等效電路的圖； 圖24A至24C是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的
圖25A和25B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的發(fā)光顯示面板的圖； 圖26是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的有源矩陣型的電子紙的圖； 圖27是說明包含In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子濃度 和空穴遷移率的關(guān)系的圖28A和28B是說明電子紙的使用方式的例子的圖29是示出電子書籍的一個(gè)例子的外觀圖30A和30B是示出電視裝置及數(shù)碼相框的例子的外觀圖31A和31B是示出游戲機(jī)的例子的外觀圖32是示出移動(dòng)電話機(jī)的一個(gè)例子的外觀圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本 發(fā)明不局限于以下的說明，所屬技術(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，其方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨 及其范圍的情況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。注意， 在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，不同附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來 表示相同的部分或具有相同功能的部分，而有時(shí)省略其重復(fù)說明。
實(shí)施方式1
在本實(shí)施方式中，使用圖1A至4D對薄膜晶體管及其制造工序進(jìn) 行說明。
在圖1A和圖1B以及圖2A和圖2B中示出本實(shí)施方式的底柵結(jié)構(gòu) 的薄膜晶體管170a、 170b、以及170c。圖1A為平面圖，圖1B是沿著 圖1A中的線Al-A2的截面圖。圖1C為平面圖，圖1D是沿著圖1C中的線Bl-B2的截面圖。圖2A為平面圖，圖2B是沿著圖2A中的線C1-C2 的截面圖。
在圖1A和1D中，設(shè)置有在襯底100上具有柵電極層101、柵 極絕緣層102、半導(dǎo)體層103、具有n型導(dǎo)電型的緩沖層104a、104b、 源電極層或漏電極層105a、 105b的薄膜晶體管170a或170b。
作為半導(dǎo)體層103使用含有In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜， 并通過在源電極層或漏電極層105a、 105b與為IGZO半導(dǎo)體層的半 導(dǎo)體層103之間意圖性地設(shè)置載流子濃度比半導(dǎo)體層103高的緩沖 層104a、 104b，來形成歐姆接觸。為了降低薄膜晶體管的電特性的 不均勻性，包含In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選處于非晶狀 態(tài)。
作為緩沖層104a、 104b，使用具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層。 作為金屬氧化物層，可以使用氧化鈦、氧化鉬、氧化鋅、氧化銦、氧 化鎢、氧化鎂、氧化鈣、氧化錫、氧化鎵等。另外，也可以使用載流 子濃度比半導(dǎo)體層103高的含有銦、鎵、及鋅的氧化物半導(dǎo)體層而代 替金屬氧化物層。另外，還可以使緩沖層含有賦予n型或p型導(dǎo)電型 的雜質(zhì)元素。至于雜質(zhì)元素，例如可以使用銦、鎵、鋅、鎂、鋁、鈦、 鐵、錫、鈣等。通過將這些雜質(zhì)元素等包含在緩沖層中，可以防止因 成膜后的加熱處理而從半導(dǎo)體層漏出氧。并且，通過雜質(zhì)添加，可以 提高金屬氧化物中的載流子濃度。
緩沖層104a、 104b用作n+層，也可以稱為漏區(qū)或源區(qū)。
圖1A、 1B的薄膜晶體管170a是使用不同掩模對緩沖層104a、 104b與源電極層或漏電極層105a、 105b進(jìn)行蝕刻加工的例子，緩 沖層104a、 104b與源電極層或漏電極層105a、 105b的形狀不同。
圖1C、 1D的薄膜晶體管170b是使用相同掩模對緩沖層104a、 104b與源電極層或漏電極層105a、 105b進(jìn)行蝕刻加工的例子，緩 沖層104a、 104b與源電極層或漏電極層105a、 105b的形狀相同。
另外，圖1A、 1B、 1C、 1D的薄膜晶體管170a、 170b是在半導(dǎo) 體層103上，源電極層或漏電極層105a、105b的端部與緩沖層104a、104b的端部不一致，而露出有緩沖層104a、 104b的一部分的例子。
另一方面，圖2A、 2B的薄膜晶體管170c是使用相同掩模對半 導(dǎo)體層103和緩沖層104a、 104b進(jìn)行蝕刻加工的例子，并半導(dǎo)體層 103與緩沖層104a、 104b的端部--致。另外，圖2A、 2B的薄膜晶 體管170c是在半導(dǎo)體層103上，源電極層或漏電極層105a、 105b 的端部與緩沖層104a、 104b的端部也一致的例子。
此外，圖11示出源電極層或漏電極層為疊層結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管 170d。薄膜晶體管171d包括源電極層或漏電極層105al、 105a2、 105a3的疊層、以及源電極層或漏電極層105bl、 105b2、 105b3的 疊層。例如，可以使用鈦膜作為源電極層或漏電極層105al、 105bl， 使用鋁膜作為105a2、 105b2，并使用鈦膜作為105a3、 105b3。
在薄膜晶體管170d中，將源電極層或漏電極層105al、 105bl 用作蝕刻停止層，利用濕蝕刻形成源電極層或漏電極層105a2、 105a3、 105b2、 105b3。使用與上述濕蝕刻相同的掩模，利用干蝕刻 形成源電極層或漏電極層105al、 105bl、緩沖層104a、 104b。
因此，源電極層或漏電極層105al與緩沖層104a的端部、源電 極層或漏電極層105bl與緩沖層104b的端部分別一致，并且與源電 極層105al、 105bl相比，源電極層或漏電極層105a2、 105a3、源 電極層或漏電極層105b2、 105b3的端部縮退。
由此，當(dāng)用于源電極層和漏電極層的導(dǎo)電膜、以及緩沖層和半 導(dǎo)體層在蝕刻工序中選擇比低時(shí)，層疊用作蝕刻停止層的導(dǎo)電膜并 在其他的蝕刻條件下進(jìn)行多次蝕刻工序即可。
使用圖3A至3G說明圖1A、1B的薄膜晶體管170a的制造方法。
在襯底IOO上形成柵電極層101、柵極絕緣層102、以及半導(dǎo)體 膜111 (參照圖3A)。襯底100除了可以使用通過熔化方法或浮法 (float method)制造的無堿玻璃襯底如鋇硼硅酸鹽玻璃、硼硅酸鋁 玻璃、或鋁硅酸鹽玻璃等、及陶瓷襯底之外，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)置絕緣膜的襯底。襯底100的尺寸可以采用320mmx400mm、 370ramx470臓、550咖x650mm、 600mmx720mm、 680mmx880mm 、 730mmx920ram 、 1000,xl200mm 、 1100咖xl250mm 、 1150mmxl300腿1500mmxl800誦、1900mmx2200腿、2160mmx2460腿、 2400mmx2800mm、或2850腿x3050mm等。
另外，還可以在襯底100上形成絕緣膜作為基底膜。至于基底膜， 可以利用CVD法或?yàn)R射法等由氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、或 氮氧化硅膜的單層或疊層來形成即可。
柵電極層101使用鈦、鉬、鉻、鉭、鎢、鋁等的金屬材料或其合 金材料形成。柵電極層101可以通過利用濺射法或真空蒸鍍法在襯底 100上形成導(dǎo)電膜，并在該導(dǎo)電膜上利用光刻技術(shù)或噴墨法形成掩模， 并使用該掩模對導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻而形成。另外，可以利用噴墨法噴射 銀、金、銅等的導(dǎo)電納米膏并進(jìn)行焙燒來形成柵電極層101。另外，作 為用來提高柵電極層101的緊密性以及防止向襯底或基底膜的擴(kuò)散的 阻擋層金屬，可以將上述金屬材料的氮化物膜設(shè)置在襯底100和柵電 極層101之間。另外，柵電極層101可以是單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，例 如可以從襯底100 —側(cè)使用鉬膜和鋁膜的疊層、鉬膜和鋁和釹的合金 膜的疊層、鈦膜和鋁膜的疊層、鈦膜、鋁膜以及鈦膜的疊層等。
注意，因?yàn)樵跂烹姌O層101上形成半導(dǎo)體膜或布線，為了防止斷 裂優(yōu)選對其進(jìn)行加工以使其端部形成為錐形。
柵極絕緣層102以及半導(dǎo)體膜111可以在不暴露于大氣的條件下 連續(xù)地形成。當(dāng)連續(xù)地形成時(shí)，可以在不被大氣成分或懸浮于大氣中 的雜質(zhì)元素污染的狀態(tài)下形成各個(gè)疊層界面。
在有源矩陣型的顯示裝置中，構(gòu)成電路的薄膜晶體管的電特性重 要，該電特性左右顯示裝置的性能。尤其是，在薄膜晶體管的電特性 之中閾值電壓(Vth)重要。即使在場效應(yīng)遷移率高的情況下，當(dāng)閾值 電壓值高、或閾值電壓值為負(fù)時(shí)，作為電路的控制也很困難。在薄膜 晶體管的閾值電壓值高并且閾值電壓的絕對值大的情況下，驅(qū)動(dòng)電壓 低的情況下薄膜晶體管不能起到開關(guān)功能，有可能成為負(fù)載。另外， 當(dāng)閾值電壓值為負(fù)時(shí)，即使在柵極電壓為OV的情況下，在源電極和漏電極之間也有電流產(chǎn)生，容易變成所謂的常開啟狀態(tài)。
在n溝道型的薄膜晶體管的情況下，優(yōu)選的是，只有對柵電壓施 加正的電壓才形成溝道，而產(chǎn)生漏極電流的晶體管。只有提高驅(qū)動(dòng)電 壓才形成溝道的晶體管、或即使在負(fù)的電壓狀態(tài)下也能形成溝道而產(chǎn) 生漏極電流的晶體管不適于用于電路的薄膜晶體管。
所以，優(yōu)選的是，以使用含有In、 Ga、以及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜 的薄膜晶體管的柵極電壓盡可能地近于0V的正的閾值電壓形成溝道。
可以認(rèn)為氧化物半導(dǎo)體層的界面，即氧化物半導(dǎo)體層和柵極絕 緣層的界面對薄膜晶體管的閾值電壓值產(chǎn)生大的影響。
從而，通過在清潔的狀態(tài)下形成這些界面，可以提高薄膜晶體管 的電特性并防止制造工序的復(fù)雜化，而實(shí)現(xiàn)具備量產(chǎn)性和高性能的雙 方的薄膜晶體管。
尤其是，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體層和柵極絕緣層之間的界面中存在有 大氣中的水分時(shí)，這導(dǎo)致薄膜晶體管的電特性的惡化、閾值電壓的不 均勻、容易成為常開啟等的問題。通過連續(xù)形成氧化物半導(dǎo)體層和柵 極絕緣層，可以去除這些氫化合物。
因此，通過在減壓下使用濺射法不暴露于大氣并連續(xù)地形成柵極 絕緣層102和半導(dǎo)體膜111，可以實(shí)現(xiàn)具有良好的界面、漏電流低、并 電流驅(qū)動(dòng)能力高的薄膜晶體管。
另外，優(yōu)選在氧氣氛下(或氧90%以上、稀有氣體(氬)10%以 下)形成柵極絕緣層102和為包含In、 Ga、及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的 的半導(dǎo)體膜lll。
如上所述通過使用濺射法連續(xù)地形成膜，提高生產(chǎn)性并薄膜界面 的可靠性穩(wěn)定。另外，通過在氧氣氛下形成柵極絕緣層和半導(dǎo)體層并 使其包含多的氧，可以減輕因惡化而導(dǎo)致的可靠性的降低且薄膜晶體 管的常開啟。
柵極絕緣層102可以通過CVD法或?yàn)R射法等并使用氧化硅膜、氮 化硅膜、氧氮化硅膜、或者氮氧化硅膜來形成。圖2A、 2B所示的薄膜 晶體管170c是層疊柵極絕緣層102的例子。柵極絕緣層102可以通過依次層疊氮化硅膜或氮氧化硅膜以及氧 化硅膜或氧氮化硅膜來形成。注意，可以不使柵極絕緣層具有兩層結(jié) 構(gòu)，而從襯底一側(cè)依次層疊氮化硅膜或氮氧化硅膜、氧化硅膜或氧氮 化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的三層來形成柵極絕緣層。此外，可 以使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、或者氮氧化硅膜的單層來 形成柵極絕緣層。
此外，也可以通過等離子體CVD法在柵電極層101上形成氮化硅 膜并通過濺射法在氮化硅膜上層疊氧化硅膜作為柵極絕緣層102。也可 以通過等離子體CVD法在柵電極層101上依次層疊氮化硅膜和氧化硅 膜并通過濺射法在氧化硅膜上層疊氧化硅膜。
在此，氧氮化硅膜是指在其組成中氧含量多于氮含量的，并且其 是指在其濃度范圍中包含55原子％至65原子％的氧、1原子％至20 原子％的氮、25原子％至35原子％的Si以及0. 1原子％至10原子％ 的氫。此外，氮氧化硅膜是指在其組成中氮含量多于氧含量的，并且 其是指在其濃度范圍中包含15原子％至30原子％的氧、20原子％至 35原子％的氮、25原子X至35原子X的Si以及15原子％至25原子 %的氫。
此外，作為柵極絕緣層102，也可以使用鋁、釔、鎂或鉿的氧化物、 氮化物、氧氮化物、氮氧化物中的一種或者包含至少其中兩種以上的 化合物的化合物。
此外，也可以使柵極絕緣層102包含氯、氟等鹵素。將柵極絕緣 層102中的鹵素的濃度設(shè)定為在濃度峰值上為1 X lO'^toms/cm3以上且 1 X l(f)atoms/cm3以下即可。
形成包含In、 Ga及Zri的氧化物半導(dǎo)體膜作為半導(dǎo)體膜lll。半導(dǎo) 體膜111的蝕刻后的膜厚薄的區(qū)域的厚度優(yōu)選為2nm以上且200nm以 下(優(yōu)選的是20腦以上且150mn以下)。例如，使用濺射法形成厚度 是50nm的含有In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜作為半導(dǎo)體膜111 。作 為具體條件例，舉出可以使用直徑是8英寸的包含In、 Ga及Zn的 氧化物半導(dǎo)體靶子，將襯底和靶子之間的距離設(shè)定為170mm，將壓力設(shè)定為0.4Pa，將直流(DC)電源設(shè)定為O. 5kW，并且在氬或氧氣氛下形 成膜。另外，當(dāng)使用脈沖直流(DC)時(shí)，可以減少碎屑，并且膜厚分 布也均勻，所以這是優(yōu)選的。
接著，使用掩模113并通過蝕刻來加工半導(dǎo)體膜111，而形成半導(dǎo) 體層103 (參照圖3B)。通過光刻技術(shù)或液滴噴射法形成掩模113，并 且使用該掩模U3對半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻，來可以形成半導(dǎo)體層103。
通過將半導(dǎo)體層103的端部蝕刻為錐形，可以防止因水平差形狀 導(dǎo)致的布線的破裂。
接著，在柵極絕緣層102、半導(dǎo)體層103上形成具有n型導(dǎo)電型的 金屬氧化物膜114(參照圖3C)。在具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114 上形成掩模116。通過光刻技術(shù)或噴墨法形成掩模116。使用掩模116 對具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114進(jìn)行蝕刻來進(jìn)行加工，而形成 具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜115 (參照圖3D)。將具有n型導(dǎo)電型 的金屬氧化物膜115的厚度設(shè)定為2nm以上且lOOnm以下(優(yōu)選的是 20nm以上且50醒以下)即可。具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114 優(yōu)選在稀有氣體(優(yōu)選的是氬)氣氛下形成。在此，作為金屬氧化物 膜114使用氧化鈦膜。作為其蝕刻方法的一例，可以使用被稀釋的氫 氟酸、鹽酸、硫酸或以1:1:5的體積比混合氨水、過氧化氫水和純凈 水的溶液作為蝕刻劑。
作為半導(dǎo)體膜111、具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜115等的除了 濺射法以外的其它成膜方法，可以使用脈沖激光蒸鍍法(PLD法)及電 子束蒸鍍法等的氣相法。在容易控制材料的組成的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使 用氣相法中的PLD法，并且在量產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看，如上所述優(yōu)選使用 濺射法。
在具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜115上形成導(dǎo)電膜117(參照圖犯)。
優(yōu)選使用鋁、銅或者添加有耐熱性提高元素如硅、鈦、釹、鈧、 鉬、或小丘防止元素的鋁合金的單層或者疊層形成導(dǎo)電膜117。另外，
也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)使用鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的氮化物形成接觸于具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜一側(cè)的膜，并且在其上形 成鋁或鋁合金。進(jìn)而，也可以采用使用鈦、鉭、鉬、鴇或這些元素的 氮化物夾住鋁或鋁合金的上面及下面的結(jié)構(gòu)。在此，作為導(dǎo)電膜117， 使用鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層導(dǎo)電膜?？梢砸赃^氧化氫水或加熱鹽酸 為蝕刻劑來對該疊層導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻。
當(dāng)使用鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層時(shí)，電阻低且在鋁膜中不容易產(chǎn) 生小丘。
通過濺射法、真空蒸鍍法形成導(dǎo)電膜117。另外，也可以通過使用 銀、金、銅等的導(dǎo)電納米膏，并利用絲網(wǎng)印刷法、噴墨法等來進(jìn)行噴 射并焙燒來形成導(dǎo)電膜117。
接著，在導(dǎo)電膜117上形成掩模118。通過使用掩模118對導(dǎo)電膜 117進(jìn)行蝕刻和分離，來形成源電極層或漏電極層105a、 105b (參照 圖3F)。因?yàn)楫?dāng)如本實(shí)施方式的圖3F所示對導(dǎo)電膜117進(jìn)行濕蝕刻時(shí)， 導(dǎo)電膜117被各向同性地蝕刻，所以源電極層或漏電極層105a、 105b 的端部與掩模118的端部不一致并更縮退。接著，使用掩模118對具 有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜115進(jìn)行蝕刻，來形成緩沖層104a、 104b (參照圖3G)。注意，雖然也根據(jù)蝕刻條件，但是在具有n型導(dǎo)電型的 金屬氧化物膜115的蝕刻工序中，半導(dǎo)體層103的露出區(qū)域的一部分 也有可能被蝕刻。在此情況下，雖然未圖示，但是緩沖層104a、 104b 之間的半導(dǎo)體層103的溝道區(qū)域成為膜厚薄的區(qū)域。注意，因?yàn)樵诒?實(shí)施方式中分別進(jìn)行緩沖層104a、 104b的形成和源電極層及漏電極層 105a、 105b的形成，所以可以容易控制緩沖層104a、 104b和源電極層 及漏電極層105a、 105b的端部中的不重疊的部分的區(qū)域的長度。
進(jìn)而，也可以對半導(dǎo)體層103進(jìn)行等離子體處理。通過進(jìn)行等離 子體處理，可以恢復(fù)因半導(dǎo)體層103的蝕刻導(dǎo)致的損傷。等離子體處 理優(yōu)選在02、 N,)O、更優(yōu)選的是包含氧的N2、 He、 Ar氣氛下進(jìn)行。另夕卜， 也可以在上述氣氛上加上Cl2、 CFi的氣氛下進(jìn)行處理。注意，等離子 體處理優(yōu)選以無偏壓進(jìn)行。
半導(dǎo)體層103上的源電極層或漏電極層105a、 105b的端部和緩沖層104a、104b的端部不致而離開，在源電極層或漏電極層105a、105b
的端部的外側(cè)形成有緩沖層104a、 104b的端部。
然后，去除掩模118。通過上述工序，可以形成薄膜晶體管170a。 接著，圖4A至4D表示圖1C、 1D所示的薄膜晶體管170b的制造工序。
圖4A表示在圖3B的工序中去除掩模113的狀態(tài)。在半導(dǎo)體層103 上依次層疊具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114和導(dǎo)電膜121 (參照圖 4B)。在此情況下，可以通過濺射法不暴露于大氣并連續(xù)地形成具有n 型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114和導(dǎo)電膜121。
在具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114和導(dǎo)電膜121上形成掩模 122，并且使用掩模122對導(dǎo)電膜121進(jìn)行濕蝕刻而加工，而形成源電 極層或漏電極層105a、 105b (參照圖4C)。
接著，對具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜114進(jìn)行干蝕刻而加工， 來形成緩沖層104a、 104b (參照圖4D)。如圖4A至4D所示，當(dāng)作為 用于形成緩沖層104a、 104b的蝕刻和用于形成源電極層或漏電極層 105a、 105b的蝕刻使用相同掩模時(shí)，可以減少掩模數(shù)目，因此可以實(shí) 現(xiàn)工序的簡略化和低成本化。
也可以在薄膜晶體管170a、 170b上形成絕緣膜作為保護(hù)膜?？梢?與柵極絕緣層同樣地形成保護(hù)膜。注意，因?yàn)楸Ｗo(hù)膜用于防止懸浮在 大氣中的有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質(zhì)的侵入，所以優(yōu)選采 用致密的膜。例如，在薄膜晶體管170a、 170b上形成氧化硅膜和氮化 硅膜的疊層作為保護(hù)膜即可。
另外，優(yōu)選在形成半導(dǎo)體層103之后進(jìn)行加熱處理。加熱處理只 要是成膜之后就可以在任何工序中進(jìn)行，但是可以在剛形成膜之后、 導(dǎo)電膜117的形成之后、保護(hù)膜的形成之后等進(jìn)行。另外，也可以兼 作其他加熱處理進(jìn)行。另外，將加熱溫度設(shè)定為300。C以上且40(TC以 下，優(yōu)選地設(shè)定為35(TC即可。在如圖2所示那樣連續(xù)形成半導(dǎo)體層 103及緩沖層104a、 104b的情況下，也可以在進(jìn)行疊層之后進(jìn)行加熱 處理。加熱處理還可以以與半導(dǎo)體層103和緩沖層104a、 104b不同工
2序進(jìn)行多次。
通過源電極層或漏電極層105a、 105b的端部和緩沖層104a、 104b 的端部不一致而成為離開的形狀，源電極層或漏電極層105a、 105b的 端部離開，而可以防止源電極層或漏電極層105a、 105b之間的漏電流、 短路。因此，可以制造可靠性高且耐壓高的薄膜晶體管。
另外，也可以如圖2A、 2B的薄膜晶體管170c那樣采用使緩沖層 104a、 104b的端部和源電極及漏電極的端部一致的形狀。當(dāng)使用干蝕 刻進(jìn)行用于形成源電極層或漏電極層105a、 105b的蝕刻及用于形成緩 沖層104a、 104b的蝕刻時(shí)，可以形成為如圖2A、 2B的薄膜晶體管171c 那樣的形狀。另外，通過以源電極及漏電極為掩模對具有n型導(dǎo)電型 的金屬氧化物膜114進(jìn)行蝕刻而形成緩沖層104a、 104b，也可以形成 為如圖2A、 2B的薄膜晶體管170c那樣的形狀。
當(dāng)采用不設(shè)置緩沖層(具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層)的柵電 極層、柵絕緣層、半導(dǎo)體層(含有工n、 Ga以及Zn的氧化物半導(dǎo)體層)、 源電極層和漏電極層的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，柵電極層和源電極層或漏電極層 之間的距離變近而導(dǎo)致在其之間產(chǎn)生的寄生電容增加。并且，該寄生 電容的增加隨著半導(dǎo)體層的薄膜化變得更顯著。在本實(shí)施方式中，由 于薄膜晶體管采用設(shè)置具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層那樣的載流子 濃度高的緩沖層的柵電極層、柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、緩沖層、源電 極層和漏電極層的疊層結(jié)構(gòu)，所以即使半導(dǎo)體層的厚度薄也可以抑制 寄生電容。
根據(jù)本實(shí)施方式可以得到光電流少、寄生電容小、開關(guān)比高的薄 膜晶體管，而可以制造具有良好的工作特性的薄膜晶體管。因此，可 以提供具有電特性高并可靠性好的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式2
本實(shí)施方式是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的 例子。從而，除了柵電極層以外可以與實(shí)施方式1同樣，因此省略與 實(shí)施方式1相同的部分、具有與實(shí)施方式1同樣的功能的部分及工序在本實(shí)施方式中，使用圖5A和5B、圖6A和6B、圖7A和7B說明 用于半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管。
圖5A是表示薄膜晶體管171a的平面圖，而圖5B相當(dāng)于沿線El-E2 的薄膜晶體管171a的截面圖。
如圖5A、 5B所示，在襯底150上設(shè)置有包括柵電極層151a、 151b、 半導(dǎo)體層153a、 153b、緩沖層154a、 154b、 154c、源電極層或漏電基 層155a、 155b的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管171a。
半導(dǎo)體層153a、 153b是包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層，而 緩沖層154a、 154b、 154c是具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層。用作源 區(qū)或漏區(qū)(n+層)的緩沖層154a、 154b、 154c的載流子濃度高于半導(dǎo) 體層153a、 153b的載流子濃度。
半導(dǎo)體層153a的一側(cè)和半導(dǎo)體層153b的一側(cè)隔著緩沖層154c而 彼此電連接，并且半導(dǎo)體層153a的另一側(cè)隔著緩沖層154a電連接到 源電極層或漏電極層155a，半導(dǎo)體層153b的另一側(cè)隔著緩沖層154b 電連接到源電極層或漏電極層155b。
圖6A及6B表示另一結(jié)構(gòu)的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管171b。圖6A 是表示薄膜晶體管171b的平面圖，而圖6B相當(dāng)于沿圖6A中的線Fl-F2 的薄膜晶體管171b的截面圖。圖6A及6B的薄膜晶體管171b中，在 緩沖層154c上設(shè)置使用與源電極層或漏電極層155a、 155b相同工序 形成的布線層156，并且半導(dǎo)體層153a和半導(dǎo)體層153b通過緩沖層 154c和布線層156電連接。
圖7A及7B表示另一結(jié)構(gòu)的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管171c。圖7A 是表示薄膜晶體管171c的平面圖，而圖7B相當(dāng)于沿圖7A中的線G1-G2 的薄膜晶體管171c的截面圖。圖7A及7B中的薄膜晶體管171c是形 成半導(dǎo)體層153a和半導(dǎo)體層153b作為連續(xù)的一層半導(dǎo)體層153的例 子。半導(dǎo)體層153設(shè)置得通過柵極絕緣層152跨越柵極層151a、 151b。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中， 既可以連續(xù)地設(shè)置形成在各柵電極層上的半導(dǎo)體層，又可以隔著緩沖層及布線層等并電連接多個(gè)半導(dǎo)體層地設(shè)置此。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的多柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的截止電流少， 因此包括這種薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置可以賦予高電特性及高可靠 性。
雖然在本實(shí)施方式中表示具有兩個(gè)柵電極層的雙柵結(jié)構(gòu)的例子作 為多柵結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明也可以用于具有更多的柵電極層的三柵結(jié)構(gòu)等。
實(shí)施方式3
本實(shí)施方式是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜晶體管中層疊緩沖
層的例子。從而，其他工序可以與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?同樣的進(jìn) 行，因此省略與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?相同的部分、具有同樣的功 能的部分及工序的重復(fù)說明。
在本實(shí)施方式中，使用圖8說明用于半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管
173。
如圖8所示，在襯底100上設(shè)置有包括柵電極層101、半導(dǎo)體層 103、緩沖層106a、 106b、緩沖層104a、 104b、源電極層或漏電極層 105a、 105b的薄膜晶體管173。
在本實(shí)施方式的薄膜晶體管173中，在半導(dǎo)體層103和緩沖層 104a、 104b之間分別設(shè)置有緩沖層106a、 106b作為第二緩沖層。
半導(dǎo)體層103是包含In、Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層，緩沖層104a、 104b是金屬氧化物層，并且緩沖層106a、 106b是包含In、 Ga及Zn 的氧化物半導(dǎo)體層和金屬氧化物層的混合層。通過利用金屬氧化物靶 子和包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶子進(jìn)行的雙濺射，可以形成 緩沖層106a、 106b。作為金屬氧化物層，可以使用氧化鈦、氧化鉬、 氧化鋅、氧化銦、氧化鎢、氧化鎂、氧化鈣、氧化錫、氧化鎵等，特 別優(yōu)選的是氧化鈦。另外，可以使緩沖層104a、 104b、 106a、 106b含 有n型或P型的雜質(zhì)元素。至于雜質(zhì)元素，例如可以舉出銦、鎵、鋅、 鎂、鋁、鈦、鐵、錫、鈣、鈧、釔、鋯、鉿、硼、鉈、鍺、鉛等。通過使用不同種類的金屬，可以提高金屬氧化物中的載流子濃度。
設(shè)置在半導(dǎo)體層103和緩沖層104a、 104b之間的第二緩沖層(緩 沖層106a、 106b)的載流子濃度高于半導(dǎo)體層103的載流子濃度，并 低于緩沖層104a、 104b的載流子濃度。緩沖層104a、 104b用作n+層， 而第二緩沖層(緩沖層106a、 106b)用作n—層。
如上所述，設(shè)置在半導(dǎo)體層和源電極層或漏電極層之間的緩沖層 可以采用疊層結(jié)構(gòu)，而控制其載流子濃度以使其從半導(dǎo)體層向源電極 層或漏電極層上升。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的具有疊層緩沖層的薄膜晶體管的截止電 流少，因此包括這種薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置可以賦予高電特性及高 可靠性。另外，通過使載流子密度從半導(dǎo)體層103向源電極層或漏電 極層上升地形成傾斜，可以降低半導(dǎo)體層103和源電極層或漏電極層 之間的接觸電阻。另外，通過設(shè)置第二緩沖層，更可以緩和集中在源 電極層或漏電極層與半導(dǎo)體層103之間的接合界面中的電場。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合來實(shí)施。
實(shí)施方式4
本實(shí)施方式是與實(shí)施方式1中的薄膜晶體管的形狀及制造方法的 一部分不同的例子。從而，除此以外的結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施方式1同樣， 因此省略與實(shí)施方式1相同的部分、具有與實(shí)施方式1同樣的功能的 部分及工序的重復(fù)說明。
在本實(shí)施方式中，使用圖9A至圖IOD說明用于顯示裝置的薄膜晶 體管174及其制造工序。圖9A相當(dāng)于薄膜晶體管174的平面圖，而圖 9B及圖IOA至10D相當(dāng)于沿圖9A中的線D1-D2的薄膜晶體管及其制造 工序的截面圖。
如圖9A、 9B所示，在襯底IOO上設(shè)置有包括柵電極層101、半導(dǎo) 體層103、緩沖層104a、 104b、源電極層或漏電極層105a、 105b的薄 膜晶體管174。
半導(dǎo)體層103是包含In、Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層，緩沖層104a、104b是具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層。用作源區(qū)或漏區(qū)(n+層)的 緩沖層104a、 104b的載流子濃度比半導(dǎo)體層103高。
半導(dǎo)體層103隔著緩沖層104a電連接到源電極層或漏電極層 105a，并且隔著緩沖層104b電連接到源電極層或漏電極層105b。
使用圖10A至10D說明薄膜晶體管174的制造工序。在襯底100 上形成柵電極層101。接著，在柵電極層101上依次形成柵極絕緣層 102、包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜131、具有n型 導(dǎo)電型的金屬氧化物膜132、導(dǎo)電膜133 (參照圖IOA)。
可以不暴露于大氣并連續(xù)地形成柵極絕緣層102、包含In、 Ga及 Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜131、具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物 膜132、導(dǎo)電膜133。因?yàn)橥ㄟ^不暴露于大氣并連續(xù)地形成膜，可以在 不被大氣成分或懸浮于大氣中的雜質(zhì)元素污染的狀態(tài)下形成各個(gè)疊層 界面，所以可以降低薄膜晶體管的特性不均勻性。
在本實(shí)施方式中，表示使用高級(jí)灰度掩模進(jìn)行曝光以形成掩模135 的例子。形成抗蝕劑以形成掩模135。作為抗蝕劑，可以使用正性抗蝕 劑或負(fù)性抗蝕劑。在此，使用正性抗蝕劑進(jìn)行表示。
接著，作為光掩模使用多級(jí)灰度掩模，并且對抗蝕劑照射光，而 對抗蝕劑進(jìn)行曝光。
多級(jí)灰度掩模指的是以曝光部分、中間曝光部分以及未曝光部分 可以進(jìn)行三級(jí)的曝光的掩模，并且通過一次的曝光及顯影工序，可以 形成具有多個(gè)(典型地具有兩個(gè))厚度區(qū)域的抗蝕劑掩模。因此，通 過使用多級(jí)灰度掩模，可以縮減曝光掩模的數(shù)目。
作為多級(jí)灰度掩模的代表例，具有灰色調(diào)掩模以及半色調(diào)掩模。
灰色調(diào)掩模由透光襯底、形成在其上的遮光部及衍射光柵構(gòu)成。 在遮光部中，光透過率為0%。另一方面，衍射光柵可以通過將狹縫、 點(diǎn)、網(wǎng)眼等的光透過部的間隔設(shè)定為用于曝光的光的分辨率限度以下 的間隔來控制光透過率。注意，可以使用具有周期性的狹縫、點(diǎn)、網(wǎng) 眼以及具有非周期性的狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼的雙方作為衍射光柵。
作為透光襯底，可以使用石英等的透光襯底。遮光部及衍射光柵可以使用絡(luò)或氧化鉻等的吸收光的遮光材料形成。
在對灰色調(diào)掩模照射曝光光線的情況下，在遮光部中，光透過率 為0%，而在沒設(shè)置有遮光部及衍射光柵的區(qū)域中，光透過率為100%。 另外，在衍射光柵中，可以以10%至70%的范圍內(nèi)調(diào)整光透過率。通 過調(diào)整衍射光柵的狹縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼的間隔及柵距，可以調(diào)整衍射光柵 中的光透過率。
半色調(diào)掩模由透光襯底、形成在其上的半透過部以及遮光部構(gòu)成。
作為半透過部，可以使用MoSiN、 MoSi、 MoSiO、 MoSiON、 CrSi等。遮 光部可以使用鉻或氧化鉻等的吸收光的遮光材料形成。
在對半色調(diào)掩模照射曝光光線的情況下，在遮光部中，光透過率 為0%，而在沒設(shè)置有遮光部及半透過部的區(qū)域中，光透過率為100%。 另外，在半透過部中，可以以10%至70%的范圍內(nèi)調(diào)整光透過率。半 透過部中的光透過率可以根據(jù)半透過部的材料調(diào)整。
通過使用多級(jí)灰度掩模來進(jìn)行曝光之后進(jìn)行顯影，如圖10B所示 可以形成具有膜厚不同的區(qū)域的掩模135。
接著，使用掩模135對半導(dǎo)體膜131、金屬氧化物膜132、導(dǎo)電膜 133進(jìn)行蝕刻并進(jìn)行分離。其結(jié)果是，可以形成半導(dǎo)體層103、具有n 型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜137及導(dǎo)電膜138(參照圖10B)。
接著，對掩模135進(jìn)行灰化。其結(jié)果，掩模的面積縮小并且其厚 度減薄。此時(shí)，膜厚薄的區(qū)域的掩模的抗蝕劑(重疊于柵電極層101 的一部分的區(qū)域)被去掉，而可以形成被分離的掩模139(參照圖IOC)。
使用掩模139對導(dǎo)電膜138進(jìn)行蝕刻，而形成源電極層或漏電極 層105a、 105b。因?yàn)楫?dāng)如本實(shí)施方式所示對導(dǎo)電膜138進(jìn)行濕蝕刻， 導(dǎo)電膜138各向同性地被蝕刻，所以掩模139的端部和源電極層或漏 電極層105a、 105b的端部不一致而其進(jìn)一步縮退，而在源電極層或漏 電極層105a、 105b的外側(cè)突出具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜137及 半導(dǎo)體層103。接著，使用掩模139對具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜 137進(jìn)行蝕刻，而形成緩沖層104a、 104b (參照圖IOD)。注意，在相 對于半導(dǎo)體層103的金屬氧化物膜137的蝕刻選擇比小的情況下，當(dāng)金屬氧化物膜137被蝕刻時(shí)半導(dǎo)體層103的露出區(qū)域的一部分被蝕刻，
而具有未圖示的槽部。
然后，去除掩模139。
通過上述工序，可以制造如圖9A、 9B所示的薄膜晶體管174。 如本實(shí)施方式所示，通過利用使用多級(jí)灰度掩模形成的具有多個(gè) (典型的是兩個(gè))厚度的抗蝕劑掩模，可以縮減抗蝕劑掩模數(shù)，因此 可以實(shí)現(xiàn)工序的簡化和低成本化。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合來實(shí)施。
實(shí)施方式5
在此，表示至少不使柵極絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體層的疊層接觸于 大氣地進(jìn)行連續(xù)成膜的反交錯(cuò)型薄膜晶體管的制造例子。在此，表示 直至進(jìn)行連續(xù)成膜的工序的工序，而作為后面的工序根據(jù)實(shí)施方式1 至4中的任一個(gè)制造薄膜晶體管即可。
在本說明書中，連續(xù)成膜是指如下狀態(tài)在從利用濺射法進(jìn)行的 第一成膜工序到利用濺射法進(jìn)行的第二成膜工序的一系列工序中，放 置有被處理襯底的氣氛不接觸于大氣等的污染氣氛而一直控制為真空 或惰性氣體氣氛(氮?dú)夥栈蛳∮袣怏w氣氛)。通過進(jìn)行連續(xù)成膜，可以 避免水分等再附著于清凈化的被處理襯底上而進(jìn)行成膜。
在相同處理室內(nèi)進(jìn)行從第一成膜工序到第二成膜工序的一系列工 序的狀態(tài)包括在本說明書中的連續(xù)成膜的范圍內(nèi)。
另外，當(dāng)在不同處理室內(nèi)進(jìn)行從第一成膜工序到第二成膜工序的 一系列工序時(shí)，在結(jié)束第一成膜工序之后，不接觸于大氣地在處理室 之間進(jìn)行襯底搬運(yùn)，然后進(jìn)行第二成膜，這個(gè)狀態(tài)也包括在本說明書 中的連續(xù)成膜的范圍內(nèi)。
注意，在第一成膜工序和第二成膜工序之間具有襯底搬運(yùn)工序、 對準(zhǔn)工序、緩冷工序或者加熱或冷卻襯底以將其設(shè)定為第二工序所需 要的溫度的工序等的狀態(tài)也包括在本說明書中的連續(xù)成膜的范圍內(nèi)。
但是在第一成膜工序和第二成膜工序之間具有清洗工序、濕蝕刻、抗蝕劑形成等的使用液體的工序的情況不包括在本說明書中的連續(xù)成 膜的范圍內(nèi)。
在不暴露于大氣地進(jìn)行連續(xù)成膜的情況下，優(yōu)選使用如圖12所示 那樣的多室型制造裝置。
在制造裝置的中央部中設(shè)置有具有搬運(yùn)襯底的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)(典型的
是搬運(yùn)機(jī)械81)的搬運(yùn)室80，并且搬運(yùn)室80聯(lián)結(jié)有卡匣(cassette) 室82，該卡匣室82設(shè)置收納有搬入及搬出到搬運(yùn)室80內(nèi)的多個(gè)襯底 的卡匣盒(cassette case)。
另外，搬運(yùn)室80通過閘閥84至88分別連接到多個(gè)處理室。在此， 表示五個(gè)處理室連接到上面形狀是六角形的搬運(yùn)室80的例子。另外， 通過改變搬運(yùn)室的上面形狀，可以改變能夠連接的處理室數(shù)。例如采 用四角形則可以連接三個(gè)處理室，而釆用八角形則可以連接七個(gè)處理 室。
在五個(gè)處理室中，將至少一個(gè)處理室設(shè)定為進(jìn)行濺射的濺射處理 室。至少在濺射處理室的處理室內(nèi)部中，設(shè)置有濺射靶子、用于對靶 子進(jìn)行濺射的電力施加機(jī)構(gòu)、氣體導(dǎo)入單元、將襯底保持在預(yù)定位置 的襯底支架等。另外，在濺射處理室中設(shè)置有控制處理室內(nèi)的壓力的 壓力控制單元以將濺射處理室內(nèi)處于減壓狀態(tài)。
濺射法包括如下方法作為濺射電源使用高頻電源的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，而DC濺射法主要用于形成金屬膜。
另外，也有可以設(shè)置材料不同的多個(gè)靶子的多元濺射裝置。多元 濺射裝置既可以在同一處理室中層疊形成不同的材料膜，又可以在同 一處理室中同時(shí)對多種材料進(jìn)行放電而進(jìn)行成膜。
另外，也有使用磁控管濺射法的濺射裝置和使用ECR濺射法的濺 射裝置在使用磁控管濺射法的濺射裝置中，在處理室內(nèi)部具備磁鐵 機(jī)構(gòu)；而在使用ECR濺射法的濺射裝置中，不使用輝光放電而利用使 用微波產(chǎn)生的等離子體。
作為濺射處理室，適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜龆鄻拥臑R射法。另外，作為成膜方法具有反應(yīng)濺射法、偏壓濺射法在反應(yīng)濺射 法中，當(dāng)進(jìn)行成膜時(shí)使靶子物質(zhì)和濺射氣體成分起化學(xué)反應(yīng)而形成這 些化合物薄膜；而在偏壓濺射法中，當(dāng)進(jìn)行成膜時(shí)對襯底也施加電壓。
另外，將在五個(gè)處理室中的其他處理室之一設(shè)定為在進(jìn)行濺射之 前進(jìn)行襯底的預(yù)熱等的加熱處理室、在進(jìn)行濺射之后冷卻襯底的冷卻 處理室或進(jìn)行等離子體處理的處理室。
接著，說明制造裝置的工作的一例。
將容納有使被成膜面朝向下面的襯底94的襯底卡匣設(shè)置在卡匣室 82，并利用設(shè)置在卡匣室82中的真空排氣單元使卡匣室處于減壓狀態(tài)。 注意，預(yù)先對各處理室及搬運(yùn)室80的內(nèi)部利用設(shè)置在它們中的真空排 氣單元進(jìn)行減壓。通過上述步驟，當(dāng)在各處理室之間搬運(yùn)襯底時(shí)可以 不接觸大氣地維持清潔的狀態(tài)。
注意，在使被成膜面朝向下面的襯底94上預(yù)先至少設(shè)置有柵電極。 例如，在襯底和柵電極之間也可以設(shè)置通過等離子體CVD法可以得到 的氮化硅膜、氮氧化硅膜等的基底絕緣膜。在作為襯底94使用包含堿 金屬的玻璃襯底的情況下，基底絕緣膜具有如下作用抑制因鈉等的 可動(dòng)離子從襯底侵入到其上的半導(dǎo)體區(qū)域中而使TFT的電特性變化。
在此，使用通過等離子體CVD法形成覆蓋柵電極的氮化硅膜，以 形成第一層的柵極絕緣膜的襯底。通過等離子體CVD法形成的氮化硅 膜致密，并通過將它用作第一層的柵極絕緣膜可以抑制針孔等的產(chǎn)生。 注意，雖然在此示出柵極絕緣膜是疊層的例子，但是不局限于此而也 可以采用單層或三層以上的疊層。
接著，幵啟閘閥83并利用搬運(yùn)機(jī)械81從卡匣抽出第一個(gè)襯底94， 開啟閘閥84并將第一個(gè)襯底94搬運(yùn)到第一處理室89中，并且關(guān)閉閘 閥84。在第一處理室89中，利用加熱器或燈加熱對襯底進(jìn)行加熱來去 除附著在襯底94上的水分等。特別是，因?yàn)楫?dāng)柵極絕緣膜包含水分時(shí)， 有TFT的電特性變化的憂慮，所以進(jìn)行濺射成膜之前的加熱是有效的。 注意，當(dāng)在卡匣室82中設(shè)置襯底的階段中充分地去除水分時(shí)，不需要 進(jìn)行該加熱處理。此外，也可以在第--處理室89中設(shè)置等離子體處理單元，并對第一層的柵極絕緣膜的表面進(jìn)行等離子體處理。另外，還可以在卡匣室
82中設(shè)置加熱單元并在卡匣室82中進(jìn)行加熱以去除水分。
接著，開啟閘閥84并利用搬運(yùn)機(jī)械81將襯底搬運(yùn)到搬運(yùn)室80，開啟閘閥85將襯底搬運(yùn)到第二處理室90中，并且關(guān)閉閘閥85。
在此，作為第二處理室90，采用使用RF磁控濺射法的濺射處理室。在第二處理室90中，形成用作第二層的柵極絕緣膜的氧化硅膜(SiOx膜)。作為第二層的柵極絕緣膜，除了氧化硅膜之外，還可以使用氧化鋁膜(Al必,膜)、氧化鎂膜(MgOx膜)、氮化鋁膜(AlNx膜)、氧化釔膜(YOx膜)等。
此外，也可以對第二層的柵極絕緣膜中添加少量的例如氟、氯等的卣素來將鈉等的可動(dòng)離子固定化。作為其方法，在處理室中引入包含鹵素的氣體進(jìn)行濺射。但是，在引入包含鹵素元素的氣體的情況下，處理室的排氣單元需要設(shè)置有除害裝置。優(yōu)選將使柵極絕緣膜包含的卣素元素的濃度設(shè)定為如下濃度通過使用SIMS (二次離子質(zhì)譜分析計(jì))的分析而可以得到的濃度峰值在1X10'5cm—3以上且1乂102°011一3以下的范圍內(nèi)。
在得到SiOx膜的情況下，可以采用如下方法作為靶子使用人工
石英并使用稀有氣體，典型地使用氬的濺射法；或作為靶子使用單晶硅并與氧氣體起化學(xué)反應(yīng)而得到SiOx膜的反應(yīng)濺射法。在此，為了使SiOx膜包含極多的氧，作為靶子使用人工石英，在只有氧的氣氛下，或在氧為90%以上且Ar為10%以下的氣氛下進(jìn)行濺射，來形成具有過量的氧的SiOx膜。
在形成SiOx膜之后，以不接觸大氣的方式開啟閘閥85并利用搬運(yùn)機(jī)械81將襯底搬運(yùn)到搬運(yùn)室80，幵啟閘閥86并將襯底搬運(yùn)到第三處理室91中，并且關(guān)閉閘閥86。
在此，作為第三處理室91，采用使用DC磁控濺射法的濺射處理室。在第三處理室91中，形成包含工n、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜(IGZO膜)作為半導(dǎo)體層?？梢栽谙∮袣夥障禄蜓鯕夥?使用包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶子進(jìn)行成膜。在此，為了使IGZO膜包含極多的氧，在只有氧的氣氛下，或在氧為90%以上且Ar為10%以下的氣氛下作為靶子使用包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體，并進(jìn)行采用脈沖DC濺射法的濺射，來形成具有過量的氧的IGZO膜。
如上所述，通過以不接觸大氣的方式連續(xù)形成具有過量的氧的Si0x膜和具有過量的氧的IGZ0膜，因?yàn)槠浔舜耸蔷哂羞^量的氧的膜所以可以使其界面狀態(tài)穩(wěn)定，并提高TFT的可靠性。當(dāng)在形成IGZO膜之前襯底接觸于大氣時(shí)，水分等附著在襯底上并對界面狀態(tài)造成壞影響，因此有引起閾值的不均勻性、電特性退化、成為常開啟狀態(tài)的TFT等的憂慮。水分是氫化合物，而通過以不接觸于大氣的方式進(jìn)行連續(xù)成膜，可以防止氫化合物存在于界面中。從而，通過進(jìn)行連續(xù)成膜，可以減少閾值的不均勻性，防止電特性的退化，并且減少TFT移動(dòng)到常開啟一側(cè)的狀態(tài)，優(yōu)選避免該移動(dòng)。
此外，也可以通過在第二處理室90的濺射處理室中設(shè)置人工石英的耙子和包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶子的雙方，并使用擋板按順序?qū)盈B而進(jìn)行連續(xù)形成，在相同的處理室中進(jìn)行層疊。在靶子和襯底之間設(shè)置擋板，打開進(jìn)行成膜的靶子的擋板，而關(guān)閉不進(jìn)行成膜的靶子的擋板。在相同的處理室中進(jìn)行層疊的優(yōu)點(diǎn)是可減少所使用的處理室數(shù)并可以防止當(dāng)在不同的處理室之間搬運(yùn)襯底時(shí)微粒等附著在襯底上。
接著，不使接觸于大氣地開啟閘閥86并使用搬運(yùn)機(jī)械81將襯底搬運(yùn)到搬運(yùn)室80。
在不使用灰色調(diào)掩模的工序中，在此通過卡匣室從制造裝置搬出襯底并使用光刻技術(shù)對具有過量的氧的IGZO膜進(jìn)行構(gòu)圖。但是在使用灰色調(diào)掩模的工序中，繼續(xù)進(jìn)行以下所示的連續(xù)成膜。
接著，不接觸于大氣地開啟閘閥87，將襯底搬運(yùn)到第四處理室92內(nèi)，并且關(guān)閉閘閥87。
在此，作為第四處理室92，采用使用DC磁控濺射法的濺射處理室。在第四處理室92中，形成緩沖層。在此，表示形成氧化鈦膜(TiOx膜)作為用于緩沖層的顯示n型導(dǎo)電型的金屬氧化物膜的例子。在第四處理室92的濺射處理室導(dǎo)入氧氣體，并使用鈦的靶子進(jìn)行反應(yīng)濺射法，而形成Ti0x膜。也可以使用對鈦靶子添加In、 Ga或Zn的靶子。另外，也可以使用對鈦靶子添加Mg或Al的靶子。該TiOx膜用作源區(qū)或漏區(qū)。
另外，也可以在包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜和緩沖層之間通過連續(xù)成膜形成載流子濃度比半導(dǎo)體層高并載流子濃度比緩沖層低的第二緩沖層(rT層)。在作為第二緩沖層使用包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層和緩沖層的混合層的情況下，在同一處理室內(nèi)設(shè)置包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶子和鈦靶子的雙方，使用擋板依次層疊進(jìn)行連續(xù)成膜。首先，關(guān)閉鈦靶子的擋板，形成包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜。接著，開啟鈦靶子的擋板，同時(shí)形成包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜和Ti0x。接著，通過關(guān)閉包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體的靶子的擋板，并形成Ti0x膜，可以在半導(dǎo)體層上依次形成n—層、n+層。
接著，不接觸大氣地開啟閘閥87并利用搬運(yùn)機(jī)械81將襯底搬運(yùn)到搬運(yùn)室80，開啟閘閥88將襯底搬運(yùn)到第五處理室93中，并且關(guān)閉閘閥88。
在此，作為第五處理室93，采用使用DC磁控濺射法的濺射處理室。在第五處理室93中，形成成為源電極或漏電極的金屬多層膜。在第五處理室93的濺射處理室中設(shè)置鈦靶子和鋁靶子的雙方，并使用擋板按順序?qū)盈B進(jìn)行連續(xù)成膜來在同一個(gè)處理室中進(jìn)行層疊。在此，在鈦膜上層疊鋁膜，而且在鋁膜上層疊鈦膜。
如上所述，在使用灰色調(diào)掩模的情況下，可以不接觸于大氣地連續(xù)形成具有過量的氧的SiOx膜、具有過量的氧的IGZO膜、金屬氧化物膜和金屬多層膜。特別是，可以將具有過量的氧的IGZO膜的界面狀態(tài)更穩(wěn)定化，提高TFT的可靠性。在IGZO膜的形成前后襯底接觸于大氣的情況下，水分等附著在襯底上，對界面狀態(tài)造成壞影響，并且有引起閾值的不均勻，電特性的退化，成為常開啟的TFT的狀態(tài)等的憂慮。因?yàn)樗质菤浠衔铮酝ㄟ^不接觸于大氣地連續(xù)形成，可以 防止氫化合物存在于IGZO膜的界面。從而，通過連續(xù)形成四個(gè)膜，可
以減少閾值的不均勻性，防止電特性的退化，并且減少TFT移動(dòng)到常 開啟一側(cè)的狀態(tài)，優(yōu)選避免該移動(dòng)。
另外，通過不接觸于大氣地連續(xù)形成金屬氧化物膜和金屬多層膜， 在金屬氧化物膜和金屬多層膜之間可以實(shí)現(xiàn)良好的界面狀態(tài)，而可以 降低接觸電阻。
另外，也可以不使用第四處理室92而在第五處理室93中連續(xù)形 成TiOx膜和金屬多層膜。在此情況下，通過使用擋板依次層疊而連續(xù) 形成，在同一處理室內(nèi)進(jìn)行層疊。在此，使用擋板遮擋鋁靶子，并導(dǎo) 入氧氣體進(jìn)行反應(yīng)濺射，而形成氧化鈦膜(Ti0x膜)。接著，從第五處 理室93排出氧氣體而導(dǎo)入氬氣體，進(jìn)行濺射，以形成鈦膜。接著，使 用擋板遮擋鈦靶子，在鈦膜上層疊鋁膜，然后使用擋板遮擋鋁靶子， 在鋁膜上層疊鈦膜。在相同的處理室中進(jìn)行層疊的優(yōu)點(diǎn)是可以減少所 使用的處理室數(shù)并可以防止當(dāng)在不同的處理室之間搬運(yùn)襯底時(shí)微粒等 附著在襯底上。
在反復(fù)進(jìn)行上述工序?qū)ㄏ缓袃?nèi)的襯底進(jìn)行成膜處理，而結(jié)束多 個(gè)襯底的處理之后，將真空狀態(tài)的卡匣室暴露于大氣并取出襯底及卡 匣。
另外，在第一處理室89中可以進(jìn)行具有過量的氧的IGZO膜的形 成之后的加熱處理，具體而言可以進(jìn)行300。C至40(TC的加熱處理，優(yōu) 選的是35(TC以上的加熱處理。通過進(jìn)行該加熱處理，可以提高反交錯(cuò) 型薄膜晶體管的電特性。該加熱處理只要在具有過量的氧的IGZO膜的 成膜之后進(jìn)行，則沒有特別的限制，例如可以在剛形成具有過量的氧 的IGZO膜之后或在剛形成金屬多層膜之后進(jìn)行該加熱處理。
接著，使用灰色調(diào)掩模對各疊層膜進(jìn)行構(gòu)圖。即可以使用干蝕刻、 濕蝕刻進(jìn)行形成，又可以在多次蝕刻中分別選擇性地進(jìn)行蝕刻。
在以下的工序中，根據(jù)上述實(shí)施方式4可以制造反交錯(cuò)型薄膜晶 體管。雖然在此以多室方式的制造裝置為例子進(jìn)行說明，但是也可以 使用串聯(lián)聯(lián)結(jié)濺射處理室的串列方式的制造裝置來不接觸于大氣地 進(jìn)行連續(xù)成膜。
此外，圖12所示的裝置中采用將被成膜面朝向下面，即采用所 謂的朝下方式的處理室，但是也可以采用將襯底豎為垂直的縱向安 裝方式的處理室?？v向安裝方式的處理室具有其占地面積比朝下方 式的處理室小的優(yōu)點(diǎn)，并且當(dāng)使用因襯底的自重而會(huì)彎曲的大面積 的襯底時(shí)是有效。
實(shí)施方式6
在實(shí)施方式中，以下說明在同一襯底上至少制造驅(qū)動(dòng)電路的一 部分和配置在像素部中的薄膜晶體管的例子。
根據(jù)實(shí)施方式1至4形成配置在像素部中的薄膜晶體管。此外， 因?yàn)閷?shí)施方式1至實(shí)施方式4所示的薄膜晶體管是n溝道型TFT， 所以將可以由n溝道型TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路的一部分形成在與像素 部的薄膜晶體管相同的襯底上。
圖13A示出有源矩陣型液晶顯示裝置的框圖的一例。圖13A所 示的顯示裝置在襯底5300上包括具有多個(gè)具備顯示元件的像素的 像素部5301;選擇各像素的掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302;以及控制對被選 擇了的像素的視頻信號(hào)輸入的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303。像素部5301 通過從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303在行方向上延伸地配置的多個(gè)信號(hào)線 Sl-Sm (未圖示)與信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303連接，并且通過從掃描線 驅(qū)動(dòng)電路5302在列方向上延伸地配置的多個(gè)掃描線G1-Gn (不進(jìn)行 圖示)與掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302連接，并具有對應(yīng)于信號(hào)線Sl-Sm 以及掃描線G1-Gn配置為矩陣形的多個(gè)像素(未圖示)。并且，各個(gè) 像素與信號(hào)線Sj (信號(hào)線S1-Sm中任一)、掃描線Gi (掃描線Gl-Gn 中任一)連接。
此外，實(shí)施方式l至4所示的薄膜晶體管是n溝道型TFT，參 照圖14說明由n溝道型TFT構(gòu)成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。圖14所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)器IC5601;開關(guān)群
5602—1至5602一M;第一布線5611;第二布線5612;第三布線5613; 以及布線5621—1至5621—M。開關(guān)群5602—1至5602—M分別包括第 一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管 5603c。
驅(qū)動(dòng)器IC5601連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布 線5613及布線5621_1至5621—M。而且，開關(guān)群5602—1至5602—M 分別連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613及分別 對應(yīng)于開關(guān)群5602—1至5602—M的布線5621—1至5621—M。而且， 布線5621一1至5621—M分別通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜 晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到三個(gè)信號(hào)線。例如， 第J行的布線5621—J (布線5621—1至5621—M中任一個(gè))分別通過 開關(guān)群5602一J所具有的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管 5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到信號(hào)線Sj-1、信號(hào)線Sj、信 號(hào)線Sj + l。
注意，對第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613分別 輸入信號(hào)。
注意，驅(qū)動(dòng)器IC5601優(yōu)選形成在單晶襯底上。再者，幵關(guān)群 5602—1至5602一M優(yōu)選形成在與實(shí)施方式1至4所示的像素部相同 的襯底上。因此，優(yōu)選通過FPC等連接驅(qū)動(dòng)器IC5601和開關(guān)群 5602—1至5602—M。
接著，參照圖15的時(shí)序圖說明圖14所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的 工作。注意，圖15的時(shí)序圖示出選擇第i列掃描線Gi時(shí)的時(shí)序圖。 再者，第i列掃描線Gi的選擇期間被分割為第一子選擇期間Tl、 第二子選擇期間T2及第三子選擇期間T3。而且，圖14的信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)電路在其他列的掃描線被選擇的情況下也進(jìn)行與圖15相同的工 作。
注意，圖15的時(shí)序圖示出第J行布線5621一J分別通過第一薄 膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到信號(hào)線Sj-1、信號(hào)線Sj、信號(hào)線Sj + l的情況。
注意，圖15的時(shí)序圖示出第i列掃描線Gi被選擇的時(shí)序、第
一薄膜晶體管5603a的導(dǎo)通.截止的時(shí)序5703a、第二薄膜晶體管 5603b的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703b、第三薄膜晶體管5603c的導(dǎo)通-截止的時(shí)序5703c及輸入到第J行布線5621—J的信號(hào)5721—J。
注意，在第一子選擇期間Tl、第二子選擇期間T2及第三子選 擇期間T3中，對布線5621一1至布線5621—M分別輸入不同的視頻信 號(hào)。例如，在第一子選擇期間Tl中輸入到布線5621JT的視頻信號(hào) 輸入到信號(hào)線Sj-1，在第二子選擇期間T2中輸入到布線5621—J的 視頻信號(hào)輸入到信號(hào)線Sj，在第三子選擇期間T3中輸入到布線 5621—J的視頻信號(hào)輸入到信號(hào)線Sj + 1。再者，在第一子選擇期間 Tl、第二子選擇期間T2及第三子選擇期間T3中輸入到布線5621—J 的視頻信號(hào)分別為Data—j-1、 Data—j、 Data—j + l。
如圖15所示，在第一子選擇期間Tl中，第一薄膜晶體管5603a 導(dǎo)通，第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c截止。此時(shí)， 輸入到布線5621J的Data—j-1通過第一薄膜晶體管5603a輸入到 信號(hào)線Sj-l。在第二子選擇期間T2中，第二薄膜晶體管5603b導(dǎo) 通，而第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體管5603c截止。此時(shí)， 輸入到布線5621—J的DataJ通過第二薄膜晶體管5603b輸入到信 號(hào)線Sj。第三子選擇期間T3中，第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，而 第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b截止。此時(shí)，輸入 到布線5621—J的Data—j + l通過第三薄膜晶體管5603c輸入到信號(hào) 線Sj+1。
據(jù)此，圖14的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路通過將一個(gè)柵極選擇期間分割為 三個(gè)來可以在一個(gè)柵極選擇期間中將視頻信號(hào)從--個(gè)布線5621輸 入到三個(gè)信號(hào)線。因此，圖14的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路可以將形成驅(qū)動(dòng)器 IC5601的襯底和形成有像素部的襯底的連接數(shù)設(shè)定為信號(hào)線數(shù)的 大約1/3。通過將連接數(shù)設(shè)定為大約1/3，圖14的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路 可以提高可靠性、成品率等。注意，只要能夠如圖14所示，將一個(gè)柵極選擇期間分割為多個(gè) 子選擇期間，并在各子選擇期間中從某一個(gè)布線向多個(gè)信號(hào)線分別 輸入視頻信號(hào)，就對于薄膜晶體管的配置、數(shù)量及驅(qū)動(dòng)方法等沒有 限制。
例如，當(dāng)在三個(gè)以上的子選擇期間的每一個(gè)期間中從一個(gè)布線 將視頻信號(hào)分別輸入到三個(gè)以上的信號(hào)線時(shí)，追加薄膜晶體管及用 于控制薄膜晶體管的布線，即可。但是，當(dāng)將一個(gè)柵極選擇期間分 割為四個(gè)以上的子選擇期間時(shí)， 一個(gè)子選擇期間變短。因此， 一個(gè) 柵極選擇期間優(yōu)選分割為兩個(gè)或三個(gè)子選擇期間。
作為另一個(gè)例子，也可以如圖16的時(shí)序圖所示，將一個(gè)選擇期
間分割為預(yù)充電期間Tp、第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2、 第三子選擇期間T3。再者，圖16的時(shí)序圖示出選擇第i列掃描線 Gi的時(shí)序、第一薄膜晶體管5603a的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803a、第二 薄膜晶體管5603b的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803b、第三薄膜晶體管5603c 的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803c以及輸入到第J行布線5621_J的信號(hào) 5821一J。如圖16所示，在預(yù)充電期間Tp中，第一薄膜晶體管5603a、 第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通。此時(shí)，輸入 到布線5621一J的預(yù)充電電壓Vp通過第一薄膜晶體管5603a、第二 薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c分別輸入到信號(hào)線 Sj-l、信號(hào)線Sj、信號(hào)線Sj + l。在第一子選擇期間T1中，第一薄 膜晶體管5603a導(dǎo)通，第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管 5603c截止。此時(shí)，輸入到布線5621—J的Data—j-1通過第一薄膜 晶體管5603a輸入到信號(hào)線Sj-1。在第二子選擇期間T2中，第二 薄膜晶體管5603b導(dǎo)通、第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體管 5603c截止。此時(shí)，輸入到布線5621—J的Data—j通過第二薄膜晶 體管5603b輸入到信號(hào)線Sj。在第三子選擇期間T3中，第三薄膜 晶體管5603c導(dǎo)通，第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b 截止。此時(shí)，輸入到布線5621一J的Data_J + l通過第三薄膜晶體管 5603c輸入到信號(hào)線Sj + l。據(jù)此，因?yàn)閼?yīng)用圖16的時(shí)序圖的圖14的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路可以 通過在子選擇期間之前提供預(yù)充電選擇期間來對信號(hào)線進(jìn)行預(yù)充
電，所以可以高速地進(jìn)行對像素的視頻信號(hào)的寫入。注意，在圖16 中，使用相同的附圖標(biāo)記來表示與圖15相同的部分，而省略相同的部
分或具有相同的功能的部分的詳細(xì)說明。
此外，說明掃描線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄 存器、緩沖器。此外，根據(jù)情況，還可以包括電平轉(zhuǎn)移器。在掃描線
驅(qū)動(dòng)電路中，通過對移位寄存器輸入時(shí)鐘信號(hào)(CLK)及起始脈沖信號(hào) (SP)，生成選擇信號(hào)。所生成的選擇信號(hào)在緩沖器中被緩沖放大，并 供給到對應(yīng)的掃描線。掃描線連接到一條線用的像素的晶體管的柵電 極。而且，由于需要將一條線用的像素的晶體管一齊導(dǎo)通，因此使用 能夠產(chǎn)生大電流的緩沖器。
參照圖17和圖18說明用于掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分的移位寄存 器的一個(gè)方式。
圖17示出移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)。圖17所示的移位寄存器由多 個(gè)觸發(fā)器(觸發(fā)器5701—1至5701—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)、復(fù)位信號(hào)來進(jìn)行工作。
說明圖17的移位寄存器的連接關(guān)系。在圖17的移位寄存器的第i 級(jí)觸發(fā)器5701—i (觸發(fā)器5701—1至5701—n中任一個(gè))中，圖18所示 的第一布線5501連接到第七布線5717—i-1，圖18所示的第二布線5502 連接到第七布線5717一i+l，圖18所示的第三布線5503連接到第七布 線5717—i，并且圖18所示的第六布線5506連接到第五布線5715。
此外，在奇數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中圖18所示的第四布線5504連接到第 二布線5712，在偶數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中其連接到第三布線5713，并且圖18 所示的第五布線5505連接到第四布線5714。
但是，第一級(jí)觸發(fā)器5701—1的圖18所示的第一布線5501連接到 第一布線5711，而第n級(jí)觸發(fā)器5701—n的圖18所示的第二布線5502 連接到第六布線5716。
注意，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713、第六布線5716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5714、第五布線5715也可以分別稱為第一電源 線、第二電源線。
接著，圖18示出圖17所示的觸發(fā)器的詳細(xì)。圖18所示的觸發(fā) 器包括第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體 管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜 晶體管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八薄膜晶體管5578。注 意，第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管 5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體 管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八薄膜晶體管5578是n溝道 型晶體管，并且當(dāng)柵極-源極間電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時(shí) 它們成為導(dǎo)通狀態(tài)。
接著，下面示出圖17所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。
第一薄膜晶體管5571的第一電極(源電極及漏電極中的一方) 連接到第四布線5504，并且第一薄膜晶體管5571的第二電極(源 電極及漏電極中的另一方)連接到第三布線5503。
第二薄膜晶體管5572的第一電極連接到第六布線5506，并且 第二薄膜晶體管5572的第二電極連接到第三布線5503。
第三薄膜晶體管5573的第一電極連接到第五布線5505，第三 薄膜晶體管5573的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極， 并且第三薄膜晶體管5573的柵電極連接到第五布線5505。
第四薄膜晶體管5574的第一電極連接到第六布線5506，第四 薄膜晶體管5574的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極， 并且第四薄膜晶體管5574的柵電極連接到第一薄膜晶體管5571的 柵電極。
第五薄膜晶體管5575的第一電極連接到第五布線5505，第五 薄膜晶體管5575的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極， 并且第五薄膜晶體管5575的柵電極連接到第一布線5501。
第六薄膜晶體管5576的第 一電極連接到第六布線5506，第六薄膜晶體管5576的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極， 并且第六薄膜晶體管5576的柵電極連接到第二薄膜晶體管5572的 柵電極。
第七薄膜晶體管5577的第一電極連接到第六布線5506，第七 薄膜晶體管5577的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極， 并且第七薄膜晶體管5577的柵電極連接到第二布線5502。第八薄 膜晶體管5578的第一電極連接到第六布線5506，第八薄膜晶體管 5578的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極，并且第八 薄膜晶體管5578的柵電極連接到第一布線5501。
注意，以第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574 的柵電極、第五薄膜晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576 的第二電極以及第七薄膜晶體管5577的第二電極的連接部分為節(jié) 點(diǎn)5543。再者，以第二薄膜晶體管5572的柵電極、第三薄膜晶體 管5573的第二電極、第四薄膜晶體管5574的第二電極、第六薄膜 晶體管5576的柵電極及第八薄膜晶體管5578的第二電極的連接部 分為節(jié)點(diǎn)5544。
注意，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503以及第 四布線5504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5505、第六布線5506也可以分別稱
為第一電源線、第二電源線。
此外，也可以僅使用實(shí)施方式1至4所示的n溝道型TFT制造 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路。因?yàn)閷?shí)施方式1至4所示的n 溝道型TFT的晶體管遷移率大，所以可以提高驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率。 另外，由于實(shí)施方式l至4所示的n溝道型TFT利用由金屬氧化物 層構(gòu)成的緩沖層減少寄生電容，因此頻率特性(稱為f特性)高。 例如，由于可以使使用實(shí)施方式1至4所示的n溝道型TFT的掃描 線驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行高速工作，因此可以提高幀頻率或?qū)崿F(xiàn)黑屏插入等。
再者，通過增大掃描線驅(qū)動(dòng)電路的晶體管的溝道寬度，或配置 多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路等，可以實(shí)現(xiàn)更高的幀頻率。在配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路的情況下，通過將用于驅(qū)動(dòng)偶數(shù)列的掃描線的掃描線驅(qū) 動(dòng)電路配置在一側(cè)，并將用于驅(qū)動(dòng)奇數(shù)列的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電 路配置在其相反一側(cè)，可以實(shí)現(xiàn)幀頻率的提高。
此外，在制造有源矩陣型發(fā)光顯示裝置的情況下，因?yàn)橹辽僭?一個(gè)像素中配置多個(gè)薄膜晶體管，因此優(yōu)選配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電 路。圖13B示出有源矩陣型發(fā)光顯示裝置的框圖的一例。
圖13B所示的顯示裝置在襯底5400上包括具有多個(gè)具備顯示 元件的像素的像素部5401;選擇各像素的第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402 及第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5404;以及控制對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5403。
在輸入到圖13B所示的顯示裝置的像素的視頻信號(hào)為數(shù)字方式 的情況下，通過切換晶體管的導(dǎo)通和截止，像素處于發(fā)光或非發(fā)光 狀態(tài)。因此，可以采用區(qū)域灰度法或時(shí)間灰度法進(jìn)行灰度級(jí)顯示。 面積灰度法是一種驅(qū)動(dòng)法，其中通過將一個(gè)像素分割為多個(gè)子像素 并根據(jù)視頻信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)各子像素，來進(jìn)行灰度級(jí)顯示。此外，時(shí) 間灰度法是一種驅(qū)動(dòng)法，其中通過控制像素發(fā)光的期間，來進(jìn)行灰 度顯示。
因?yàn)榘l(fā)光元件的響應(yīng)速度比液晶元件等高，所以與液晶元件相 比適合于時(shí)間灰度法。在具體地采用時(shí)間灰度法進(jìn)行顯示的情況下， 將一個(gè)幀期間分割為多個(gè)子幀期間。然后，根據(jù)視頻信號(hào)，在各子 幀期間中使像素的發(fā)光元件處于發(fā)光或非發(fā)光狀態(tài)。通過將一個(gè)幀 期間分割為多個(gè)子幀期間，可以利用視頻信號(hào)控制在一個(gè)幀期間中 像素實(shí)際上發(fā)光的期間的總長度，并可以顯示灰度級(jí)。
注意，在圖13B所示的發(fā)光裝置中示出一種例子，其中當(dāng)在一 個(gè)像素中配置兩個(gè)TFT，即開關(guān)TFT和電流控制TFT時(shí)，使用第一 掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402生成輸入到開關(guān)TFT的柵極布線的第一掃描線 的信號(hào)，而使用第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5404生成輸入到電流控制TFT 的柵極布線的第二掃描線的信號(hào)。但是，也可以使用一個(gè)掃描線驅(qū) 動(dòng)電路生成輸入到第一掃描線的信號(hào)和輸入到第二掃描線的信號(hào)。此外，例如根據(jù)開關(guān)元件所具有的各晶體管的數(shù)量，可能會(huì)在各像 素中設(shè)置多個(gè)用來控制開關(guān)元件的工作的第一掃描線。在此情況下， 既可以使用一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路生成輸入到多個(gè)第一掃描線的所有 信號(hào)，又可以使用多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路生成輸入到多個(gè)第一掃描線 的所有信號(hào)。
此外，在發(fā)光裝置中也可以將能夠由n溝道型TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng) 電路的一部分形成在與像素部的薄膜晶體管相同的襯底上。另外， 也可以僅使用實(shí)施方式1至4所示的n溝道型TFT制造信號(hào)線驅(qū)動(dòng) 電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路。
此外，上述驅(qū)動(dòng)電路除了液晶顯示裝置及發(fā)光裝置以外還可以 用于利用與開關(guān)元件電連接的元件來驅(qū)動(dòng)電子墨水的電子紙。電子 紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙相同 的易讀性、耗電量比其他的顯示裝置小、可形成為薄且輕的形狀。
作為電泳顯示器可考慮各種方式。電泳顯示器是如下器件，即 在溶劑或溶質(zhì)中分散有多個(gè)包含具有正電荷的第一粒子和具有負(fù)電 荷的第二粒子的微囊，并且通過對微囊施加電場使微囊中的粒子互相 向相反方向移動(dòng)，以僅顯示集合在--方的粒子的顏色。注意，第一粒 子或第二粒子包含染料，且在沒有電場時(shí)不移動(dòng)。此外，第一粒子和 第二粒子的顏色不同(包含無色)。
像這樣，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應(yīng)的顯示器。在該 介電電泳效應(yīng)中，介電常數(shù)高的物質(zhì)移動(dòng)到高電場區(qū)。電泳顯示器不 需要液晶顯示裝置所需的偏振片和對置襯底，從而可以使其厚度和重 量減少一半。
將在其中分散有上述微囊的溶劑稱作電子墨水，該電子墨水可以 印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用彩色 濾光片或具有色素的粒子來進(jìn)行彩色顯示。
此外，通過在有源矩陣襯底上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置多個(gè)上述微囊以使微 囊夾在兩個(gè)電極之間，而完成源矩陣型顯示裝置，并且當(dāng)對微囊施 加電場時(shí)可以進(jìn)行顯示。此外，作為微囊中的第一粒子及第二粒子，采用選自導(dǎo)電體材料、 絕緣體材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致 發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種或這些材料的組合材料 即可。
實(shí)施方式7
通過制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜晶體管并將該薄膜晶體管 用于像素部及驅(qū)動(dòng)電路，來可以制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也 稱為顯示裝置)。此外，可以將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜晶體管的 驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整體一體形成在與像素部相同的襯底上，來形成
系統(tǒng)型面板(system-on-p謹(jǐn)l)。
顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也 稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。在發(fā)光元件 的范圍內(nèi)包括利用電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括無機(jī) EL (Electro Luminescence;電致發(fā)光)、有機(jī)EL等。此外，也可以
應(yīng)用電子墨水等的對比度因電作用而變化的顯示介質(zhì)。
此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有 包括控制器的IC等的模塊。再者，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種元件襯 底，該元件襯底相當(dāng)于制造該顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前 的一個(gè)方式，并且它在多個(gè)各像素中分別具備用于將電流供給到顯示 元件的單元。具體而言，元件襯底既可以是只形成有顯示元件的像素 電極的狀態(tài)，又可以是形成成為像素電極的導(dǎo)電膜之后且通過蝕刻形 成像素電極之前的狀態(tài)，而可以采用各種方式。
注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置、或 光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC
(Flexible Printed Circuit;柔性印刷電路)、TAB (Tape Automated Bonding;載帶自動(dòng)鍵合)帶或TCP (T即e Carrier Package;載帶封 裝)的模塊；將印刷線路板固定到TAB帶或TCP端部的模塊；通過COG
(Chip On Glass;玻璃上芯片)方式將IC (集成電路)直接安裝到顯示元件上的模塊。
在本實(shí)施方式中，示出液晶顯示裝置的例子作為根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置。
圖19A和19B示出應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)方式的有源矩陣型液晶顯示
裝置。圖19A是液晶顯示裝置的平面圖，而圖19B是沿著圖19A中的 V-X的截面圖。用于半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管201可以與實(shí)施方式2 所示的薄膜晶體管同樣地制造，并且它是包括IGZO半導(dǎo)體層及具有n 型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以應(yīng) 用實(shí)施方式1、實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶體管作為本 實(shí)施方式的薄膜晶體管201。
圖19A所示的本實(shí)施方式的液晶顯示裝置包括源極布線層202、多 柵極結(jié)構(gòu)的反交錯(cuò)薄膜晶體管201、柵極布線層203、電容布線層204。
另外，在圖19B中，在本實(shí)施方式的液晶顯示裝置中具有液晶顯 示元件260，并且襯底200和襯底266中間夾著液晶層262彼此對置。 該襯底200設(shè)置有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管201、用作保護(hù)膜的絕緣層 211、用作保護(hù)膜的絕緣層212、用作平坦化膜的絕緣層213、用于顯 示元件的電極層255、用作取向膜的絕緣層261、偏振片268。并且該 襯底266設(shè)置有用作取向膜的絕緣層263、用于顯示元件的電極層265、 用作彩色濾光片的著色層264、偏振片267。
在此，使用用作保護(hù)膜的絕緣層211、 212或用作平坦化膜的絕緣 層213覆蓋通過實(shí)施方式2可得到的薄膜晶體管，以降低薄膜晶體管 201的表面凹凸并提高薄膜晶體管201的可靠性。注意，因?yàn)楸Ｗo(hù)膜用 于防止懸浮在大氣中的有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質(zhì)的侵入， 所以優(yōu)選采用致密的膜。使用CVD法等并利用氧化硅膜、氮化硅膜、 氧氮化硅膜或氮氧化硅膜的單層或疊層而形成保護(hù)膜，即可。另外， 也可以使用有機(jī)硅垸氣體和氧作為工藝氣體并利用等離子體CVD法而 形成氧化硅膜作為保護(hù)膜。
有機(jī)硅烷是如下化合物硅酸乙酯(TEOS:化學(xué)式Si (OC2H5) 4)、 四甲基硅垸(TMS:化學(xué)式Si (CH.,)丄四甲基環(huán)四硅氧垸(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮垸(HMDS)、三乙氧基硅烷 (SiH (OC晶):,)、三二甲氨基硅烷(SiH (N (CH:,) 2) :i)等。
形成絕緣層211作為保護(hù)膜的第一層。絕緣層211起到防止鋁膜 的小丘的作用。在此，使用等離子體CVD法形成氧化硅膜作為絕緣層 211。作為氧化硅膜的成膜用工藝氣體，使用TE0S及02，并且將其流 量比設(shè)定為TE0S/U二15 (sccm) /750 (sccm)。成膜工序的襯底溫度 是300。C。
另外，形成絕緣層212作為保護(hù)膜的第二層。在此，使用等離子 體CVD法形成氮化硅膜作為絕緣層212。作為氮化硅膜的成膜用工藝氣 體，使用S迅、N2、 NH:,及l(fā)當(dāng)使用氮化硅膜作為保護(hù)膜的一個(gè)層時(shí)， 可以抑制鈉等的可動(dòng)離子侵入到半導(dǎo)體區(qū)域中而使TFT的電特性變化。
另外，也可以在形成保護(hù)膜之后進(jìn)行對IGZ0半導(dǎo)體層的退火(300 。C至400。C)。
另外，形成絕緣層213作為用作平坦化膜的絕緣膜。作為絕緣層 213，可以使用具有耐熱性的有機(jī)材料如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán) 丁烯、聚酰胺、環(huán)氧等。另外，除了上述有機(jī)材料之外，還可以使 用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷基樹脂、PSG(磷硅玻璃)、
BPSG (硼磷硅玻璃)等。硅氧垸基樹脂除了氫之外還可以具有氟、 垸基或芳基中的至少一種作為取代基。另外，也可以通過層疊多個(gè) 由這些材料形成的絕緣膜，來形成絕緣層213。
另外，硅氧烷基樹脂相當(dāng)于以硅氧烷基材料為起始材料而形成 的包含Si-0-Si鍵的樹脂。硅氧烷基樹脂除了氫以外，還可以具有 氟、烷基或芳香烴中的至少一種作為取代基。
絕緣層213可以根據(jù)其材料利用CVD法、濺射法、S0G法、旋轉(zhuǎn)
涂敷、浸漬、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、 刮片、輥涂、幕涂、刮刀涂布等來形成。在使用材料液形成絕緣層 213的情況下，也可以在進(jìn)行焙燒的工序中同時(shí)進(jìn)行對IGZO半導(dǎo)體 層的退火(30(TC至4CKTC)。通過兼作絕緣層213的焙燒工序和對IGZO 半導(dǎo)體層的退火，可以有效地制造顯示裝置。注意，雖然圖19A及19B表示透過型液晶顯示裝置，但是本發(fā)明的 一個(gè)方式也可以應(yīng)用于反射型液晶顯示裝置或半透過型液晶顯示裝 置。
此外，圖19A和19B的液晶顯示裝置示出在襯底266的外側(cè)(可見 一側(cè))設(shè)置偏振片267，而在襯底266的內(nèi)側(cè)按順序設(shè)置著色層264、 用于顯示元件的電極層265的例子，但是也可以在襯底266的內(nèi)側(cè)設(shè) 置偏振片267。另外，偏光片和著色層的疊層結(jié)構(gòu)也不局限于圖19A 和19B，而根據(jù)偏振片及著色層的材料和制造工序條件適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，即 可。此外，還可以設(shè)置用作黑矩陣的遮光膜。
作為用作像素電極層的電極層255、 265，可以使用具有透光性的 導(dǎo)電材料諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧 化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面表示為IT0)、 氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等。
此外，可以使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組成 物形成電極層255、 265。使用導(dǎo)電組成物形成的像素電極的薄層電阻 優(yōu)選為10000Q/口以下，并且其波長為550nm時(shí)的透光率優(yōu)選為70% 以上。另外，導(dǎo)電組成物所包含的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選為0. 1 Q-cm 以下。
作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的n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、 或者上述材料中的兩種以上的共聚物等。
作為液晶層262的液晶材料，使用溶致液晶、熱致液晶、低分子液 晶、高分子液晶、盤狀液晶、鐵電性液晶、反鐵電性液晶等。另外， 上述液晶材料料根據(jù)條件呈現(xiàn)出向列相、膽甾相、膽甾藍(lán)相、近晶相、 近晶藍(lán)相、立方相、近晶D、手性向列相、各向同性相等。膽甾藍(lán)相及 近晶藍(lán)相呈現(xiàn)于具有螺距是500nm以下的較短的膽甾相或近晶相的液 晶材料中。液晶材料的取向具有雙扭結(jié)構(gòu)(double twist structure)。 因?yàn)橐壕Р牧暇哂泄鈱W(xué)波長以下的序列，所以其是透明，通過電壓的 施加而其取向序列變化，來產(chǎn)生光學(xué)調(diào)制作用。因?yàn)樗{(lán)相在光學(xué)上具有各向同性，所以沒有視角依賴性，不需要形成取向膜，因此可以實(shí) 現(xiàn)顯示圖像質(zhì)量的提高及成本的縮減。
通過上述工序，可以制造可靠性高的液晶顯示裝置作為半導(dǎo)體裝置。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。 實(shí)施方式8
在本實(shí)施方式中，作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置示出電 子紙的例子。
在圖26中，作為應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的例子示出 有源矩陣型電子紙?？梢耘c實(shí)施方式2所示的薄膜晶體管同樣地制造 用于半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管581，并且該薄膜晶體管581是包括IGZ0 半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的可靠性高的薄膜晶體管。 此外，也可以應(yīng)用實(shí)施方式l、實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶 體管作為本實(shí)施方式的薄膜晶體管581。
圖26的電子紙是釆用扭轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置的例子。扭轉(zhuǎn)球 顯示方式是指一種方法，其中將分別著色為白色和黑色的球形粒子配 置在用于顯示元件的電極層的第一電極層及第二電極層之間，并在第 一電極層及第二電極層之間產(chǎn)生電位差來控制球形粒子的方向，以執(zhí) 行顯示。
襯底580上的薄膜晶體管581是多柵極結(jié)構(gòu)的反交錯(cuò)型薄膜晶體 管，并且在形成于絕緣層585、層583及層584中的開口中通過源電極 層或漏電極層接觸于第--電極層587并與它電連接。在第一電極層587 和設(shè)置于襯底596的第二電極層588之間設(shè)置有球形粒子589，該球形 粒子589具有黑色區(qū)590a和白色區(qū)590b，其周圍包括充滿了液體的空 洞594，并且球形粒子589的周圍充滿有樹脂等的填充材料595 (參照 圖26)。
此外，還可以使用電泳元件代替扭轉(zhuǎn)球。使用直徑為10um至20 Pm左右的微囊，該微囊中封入有透明液體和帶正電的白色微粒和帶負(fù)電的黑色微粒。對于設(shè)置在第一電極層和第二電極層之間的微囊，當(dāng) 由第一電極層和第二電極層施加電場時(shí)，白色微粒和黑色微粒移動(dòng)到 相反方向，從而可以顯示白色或黑色。應(yīng)用這種原理的顯示元件就是 電泳顯示元件， 一般地稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元 件高的反射率，因而不需要輔助燈。此外，耗電量低，并且在昏暗的 地方也能夠辨別顯示部。另外，即使不向顯示部供應(yīng)電源，也能夠保 持顯示過一次的圖像，因此，即使從電波發(fā)射源離開具有顯示功能的 半導(dǎo)體裝置(簡單地稱為顯示裝置，或稱為具備顯示裝置的半導(dǎo)體裝 置)，也能夠儲(chǔ)存顯示過的圖像。
通過上述工序，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的電子紙。 本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。
實(shí)施方式9
在本實(shí)施方式中，示出發(fā)光顯示裝置的例子作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方式的半導(dǎo)體裝置。在此，示出利用電致發(fā)光的發(fā)光元件作為顯示裝 置所具有的顯示元件。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，前者稱為有機(jī)EL元 件，而后者稱為無機(jī)EL元件。
在有機(jī)EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對 電極分別注入到包含發(fā)光有機(jī)化合物的層，以產(chǎn)生電流。然后，由于 這些載流子(電子和空穴)重新結(jié)合，發(fā)光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)， 并且當(dāng)該激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時(shí)，得到發(fā)光。根據(jù)這種^1理，該發(fā)光元 件稱為電流激勵(lì)型發(fā)光元件。
根據(jù)其元件的結(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元件包括在粘合劑中分散有發(fā)光材 料的粒子的發(fā)光層，且其發(fā)光機(jī)理是利用供體能級(jí)和受體能級(jí)的供體-受體重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有利用電介質(zhì)層夾住發(fā)光 層并還利用電極夾住該發(fā)光層的結(jié)構(gòu)，且其發(fā)光機(jī)理是利用金屬離子 的內(nèi)層電子躍遷的定域型發(fā)光。注意，在此使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件而進(jìn)行說明。
在圖22A和22B中，示出有源矩陣型發(fā)光顯示裝置作為應(yīng)用本發(fā)明 的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的例子。圖22A是發(fā)光顯示裝置的平面圖， 而圖22B是沿著圖22A中的線Y-Z的截面圖。注意，圖23示出圖22A 和22B所示的發(fā)光顯示裝置的等效電路。
可以與實(shí)施方式1及實(shí)施方式2所示的薄膜晶體管同樣地制造用于 半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管301、 302，并且該薄膜晶體管301、 302是包 括IGZO半導(dǎo)體層及由金屬氧化物層構(gòu)成的具有n型導(dǎo)電型的緩沖層的 可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以應(yīng)用實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞? 所示的薄膜晶體管作為本實(shí)施方式的薄膜晶體管301、 302。
圖22A及圖23所示的本實(shí)施方式的發(fā)光顯示裝置包括多柵極結(jié)構(gòu) 的薄膜晶體管301、薄膜晶體管302、發(fā)光元件303、電容元件304、 源極布線層305、柵極布線層306、電源線308。薄膜晶體管301、 302 是n溝道型薄膜晶體管。
此外，在圖22B中，本實(shí)施方式的發(fā)光顯示裝置包括襯底300、薄 膜晶體管302、絕緣層311、絕緣層312、絕緣層313、分隔壁321以 及用于發(fā)光元件303的第--電極層320、電場發(fā)光層322、第二電極層 323。
優(yōu)選使用丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺等的有機(jī)樹脂、或硅氧垸形成絕 緣層313。
在本實(shí)施方式中，因?yàn)橄袼氐谋∧ぞw管302是n型，所以優(yōu)選使 用陰極作為像素電極層的第一電極層320。具體而言，作為陰極，可以 使用功函數(shù)小的材料例如Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi等。
使用有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷形成分隔壁321。特 別優(yōu)選的是，使用感光材料，在第一電極層320上形成開口部，并將 其開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)的曲率而成的傾斜面。
電場發(fā)光層322既可以由單層構(gòu)成，又可以由多個(gè)層的疊層構(gòu)成。
覆蓋電場發(fā)光層322地形成用作陽極的第二電極層323。利用在實(shí) 施方式7中作為像素電極層列舉的使用具有透光性的導(dǎo)電材料的透光導(dǎo)電膜，而可以形成第二電極層323。除了上述透光導(dǎo)電膜之外，還可 以使用氮化鈦膜或鈦膜。通過重疊第一電極層320、電場發(fā)光層322 和第二電極層323，形成有發(fā)光元件303。然后，也可以在第二電極層 323及分隔壁321上形成保護(hù)膜，以防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵 入到發(fā)光元件303中。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、 DLC膜等。
再者，在實(shí)際上，優(yōu)選當(dāng)完成圖22B的狀態(tài)之后，使用氣密性高且 漏氣少的保護(hù)薄膜(貼合薄膜、紫外線固性樹脂薄膜等)及覆蓋材料 進(jìn)行封裝(密封)以進(jìn)一步防止發(fā)光元件暴露于空氣中。
接著，參照圖24A至24C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，以驅(qū)動(dòng)TFT 是n型的情況為例子來說明像素的截面結(jié)構(gòu)。與實(shí)施方式1所示的薄 膜晶體管同樣地制造用于圖24A、 24B和24C的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng) TFHOOl、 7011、 7021，并且這些TFT是包括IGZO半導(dǎo)體層及具有n 型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以應(yīng) 用實(shí)施方式2、實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶體管用作驅(qū)動(dòng) TFT7001、 7011、 7021。
發(fā)光元件的陽極及陰極中之至少一方是透明以向外部發(fā)光，即可。 而且，有如下結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，即在襯底上形成薄膜晶體管及發(fā)光元 件，并從與襯底相反的面向外部發(fā)光的頂部發(fā)射、從襯底一側(cè)向外部 發(fā)光的底部發(fā)射、以及從襯底一側(cè)及與襯底相反的面向外部發(fā)光的雙 面發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于任何發(fā)射結(jié)構(gòu) 的發(fā)光元件。
參照圖24A說明頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
在圖24A中示出當(dāng)驅(qū)動(dòng)TFT7001是n型，且從發(fā)光元件7002發(fā)射 的光穿過陽極7005 —側(cè)時(shí)的像素的截面圖。在圖24A中，發(fā)光元件7002 的陰極7003和驅(qū)動(dòng)TFT7001電連接，在陰極7003上按順序?qū)盈B有發(fā) 光層7004、陽極7005。作為陰極7003，只要是功函數(shù)小且反射光的導(dǎo) 電膜，就可以使用各種材料。例如，優(yōu)選采用Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi 等。而且，發(fā)光層7004可以由單層或多層的疊層構(gòu)成。在由多層構(gòu)成時(shí)，在陰極7003上按順序?qū)盈B電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空 穴傳輸層、空穴注入層。注意，不需要設(shè)置上述的所有層。使用透過
光的具有透光性的導(dǎo)電材料形成陽極7005，也可以使用具有透光性的 導(dǎo)電膜例如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化 鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面，表示為ITO)、 氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等。
使用陰極7003及陽極7005夾住發(fā)光層7004的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元 件7002。在圖24A所示的像素中，從發(fā)光元件7002發(fā)射的光如箭頭所 示那樣發(fā)射到陽極7005 —側(cè)。
接著，參照圖24B說明底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖24B示出在驅(qū) 動(dòng)TFT7011是n型，且從發(fā)光元件7012發(fā)射的光發(fā)射到陰極7013 — 側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖24B中，在與驅(qū)動(dòng)TFT7011電連接 的具有透光性的導(dǎo)電膜7017上形成有發(fā)光元件7012的陰極7013，在 陰極7013上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7014、陽極7015。注意，在陽極7015 具有透光性的情況下，也可以覆蓋陽極上地形成有用于反射光或進(jìn)行 遮光的屏蔽膜7016。與圖24A的情況同樣地，陰極7013只要是功函數(shù) 小的導(dǎo)電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過光 的程度(優(yōu)選為5nm至30nm左右)。例如，也可以將膜厚度為20nm的 鋁膜用作陰極7013。而且，與圖24A同樣地，發(fā)光層7014可以由單層 或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。陽極7015不需要透過光，但是可以與圖24A同 樣地使用具有透光性的導(dǎo)電材料形成。并且，雖然屏蔽膜7016例如可 以使用反射光的金屬等，但是不局限于金屬膜。例如，也可以使用添 加有黑色的顏料的樹脂等。
由陰極7013及陽極7015夾有發(fā)光層7014的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件 7012。在圖24B所示的像素中，從發(fā)光元件7012發(fā)射的光如箭頭所示 那樣發(fā)射到陰極7013—側(cè)。
接著，參照圖24C說明雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖24C中，在 與驅(qū)動(dòng)TFT7021電連接的具有透光性的導(dǎo)電膜7027上形成有發(fā)光元件 7022的陰極7023，而在陰極7023上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7024、陽極7025。與圖24A的情況同樣地，作為陰極7023，只要是功函數(shù)小的導(dǎo) 電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過光的程度。 例如，可以將膜厚度為20nm的Al用作陰極7023。而且，與圖24A同 樣地，發(fā)光層7024可以由單層或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。陽極7025可以 與圖24A同樣地使用具有透過光的透光性的導(dǎo)電材料形成。
陰極7023、發(fā)光層7024和陽極7025重疊的部分相當(dāng)于發(fā)光元件 7022。在圖24C所示的像素中，從發(fā)光元件7022發(fā)射的光如箭頭所示 那樣發(fā)射到陽極7025 —側(cè)和陰極7023 —側(cè)。
注意，雖然在此描述了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以設(shè) 置無機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。
注意，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)TFT)和發(fā)光元件電連接的例子，但是也可以采用在驅(qū)動(dòng)TFT 和發(fā)光元件之間連接有電流控制TFT的結(jié)構(gòu)。
注意，本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置不局限于圖24A至24C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。
通過上述工序，可以制造可靠性高的發(fā)光顯示裝置作為半導(dǎo)體裝置。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。 實(shí)施方式10
接著，下面示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的顯示面板的結(jié) 構(gòu)。在本實(shí)施方式中，說明具有液晶元件作為顯示元件的液晶顯示裝 置的一個(gè)方式的液晶顯示面板(也稱為液晶面板)、包括發(fā)光元件作為 顯示元件的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的發(fā)光顯示面板(也稱為發(fā)光面 板)。
參照圖25A和25B說明相當(dāng)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的發(fā) 光顯示面板的外觀及截面。圖25A是一種面板的俯視圖，其中利用密 封材料在第一襯底與第二襯底之間密封形成于第一襯底上的包含IGZO 半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的可靠性高的薄膜晶體管及發(fā)光元件。圖25B相當(dāng)于沿著圖25A的H-1的截面圖。
以圍繞設(shè)置在第一襯底4501上的像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b的方式設(shè)置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b上設(shè)置有第二襯底4506。因此，像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b與填料4507 —起由第一襯底4501、密封材料4505和第二襯底4506密封。
此外，設(shè)置在第-襯底4501上的像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b包括多個(gè)薄膜晶體管。在圖25B中，例示包括在像素部4502中的薄膜晶體管4510和包括在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a中的薄膜晶體管4509。
薄膜晶體管4509、4510相當(dāng)于包括IGZO半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的薄膜晶體管，并可以應(yīng)用實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶體管。在本實(shí)施方式中，薄膜晶體管4509、 4510是n溝道型薄膜晶體管。
此外，附圖標(biāo)記4511相當(dāng)于發(fā)光元件，發(fā)光元件4511所具有的作為像素電極的第一電極層4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。注意，發(fā)光元件4511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4511發(fā)光的方向等適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)。
另外，供給到信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b、或像素部4502的各種信號(hào)及電位是從FPC4518a、 4518b供給的。
在本實(shí)施方式中，連接端子4515由與第二電極層4512相同的導(dǎo)電膜形成，并且布線4516由與發(fā)光元件4511所具有的第一電極層4517相同導(dǎo)電膜形成。
連接端子4515通過各向異性導(dǎo)電膜4519與FPC4518a所具有的端
子電連接。位于從發(fā)光元件4511取出光的方向的第二襯底需要具有透光性。
在此情況下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯薄膜等的具有透光性的材料。
此外，作為填料4507，除了氮及氬等的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固性樹脂或熱固性樹脂?？梢允褂肞VC (聚氯乙烯)、丙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)、或EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。在本實(shí)施方式中，作為填料4507使用氮。
另外，若有需要，也可以在發(fā)光元件的射出面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板a/4片、人/2片)、彩色濾光片等的光學(xué)薄膜。另外，也可以在偏振片或圓偏振片上設(shè)置抗反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴(kuò)散反射光并降低眩光的處理。
信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、 4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、 4504b
也可以作為在另行準(zhǔn)備的襯底上由單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動(dòng)電路安裝。此外，也可以另行僅形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路或其一部分、或者掃描線驅(qū)動(dòng)電路或其一部分而安裝。本實(shí)施方式不局限于圖25A及25B的結(jié)構(gòu)。
接著，參照圖20A至20C說明相當(dāng)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的液晶顯示面板的外觀及截面。圖20A、 20B是一種面板的俯視圖，其中利用密封材料4005將形成在第一襯底4001上的包括IGZO半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的可靠性高的薄膜晶體管4010、4011及液晶元件4013密封在與第二襯底4006之間。圖20C相當(dāng)于沿著圖20A、 20B的M-N的截面圖。
以圍繞設(shè)置在第 一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的方式設(shè)置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。因此，像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004與液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封材料4005和第二襯底4006密封。此外，在與第一襯底4001上的由密封材料4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003，該信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上。注意，對于另行形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒有特別的限制，而可
以采用COG方法、引線鍵合方法或TAB方法等。圖20A是通過C0G方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子，而圖20B是通過TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。
此外，設(shè)置在第-襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004包括多個(gè)薄膜晶體管。在圖20C中例示像素部4002所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004所包括的薄膜晶體管4011。
薄膜晶體管4010、4011相當(dāng)于包括IGZO半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的薄膜晶體管，并可以應(yīng)用實(shí)施方式1至4所示的薄膜晶體管。在本實(shí)施方式中，薄膜晶體管4010、 4011是n溝道型薄膜晶體管。
此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。而且，液晶元件4013的對置電極層4031形成在第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電極層4031和液晶層4008重疊的部分相當(dāng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030、對置電極層4031分別設(shè)置有用作取向膜的絕緣層4032、 4033，且隔著絕緣層4032、 4033夾有液晶層4008。
注意，作為第一襯底4001、第二襯底4006，可以使用玻璃、金屬(典型的是不銹鋼)、陶瓷、塑料。作為塑料，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics;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，還可以使用具有將鋁箔夾在PVF薄膜及聚酯薄膜之間的結(jié)構(gòu)的薄膜。
此外，附圖標(biāo)記4035表示通過對絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻而得到的柱狀間隔物，并且它是為控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)而設(shè)置的。注意，還可以使用球狀間隔物。
另外，供給到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004或像素部4002的各種信號(hào)及電位是從FPC4018供給的。
在本實(shí)施方式中，連接端子4015由與液晶元件4013所具有的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成，并且布線4016由與薄膜晶體管4010、 4011的柵電極層相同的導(dǎo)電膜形成。
連接端子4015通過各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018所具有 的端子。
此外，雖然在圖20A至20C中示出另行形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003 并將它安裝在第一襯底4001上的例子，但是本實(shí)施方式不局限于該結(jié) 構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路而安裝，又可以另行僅形成信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分而安裝。
圖21示出使用應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)方式制造的TFT襯底2600來構(gòu)成
液晶顯示模塊作為半導(dǎo)體裝置的 一例。
圖21是液晶顯示模塊的一例，利用密封材料2602固定TFT襯底 2600和對置襯底2601，并在其間設(shè)置包括TFT等的像素部2603、包括 液晶層的顯示元件2604、著色層2605來形成顯示區(qū)。在進(jìn)行彩色顯示 時(shí)需要著色層2605，并且當(dāng)采用RGB方式時(shí)，對應(yīng)于各像素設(shè)置有分 別對應(yīng)于紅色、綠色、藍(lán)色的著色層。在TFT襯底2600和對置襯底2601 的外側(cè)配置有偏振片2606、偏振片2607、擴(kuò)散板2613。光源由冷陰極 管2610和反射板2611構(gòu)成，電路襯底2612利用柔性線路板2609與 TFT襯底2600的布線電路部2608連接，且其中組裝有控制電路及電源 電路等的外部電路。此外，可以以在偏振片和液晶層之間具有相位差 板的狀態(tài)層疊。
作為液晶顯示模塊可以采用TN (扭曲向列；Twisted Nematic)模 式、IPS (平面內(nèi)轉(zhuǎn)換;In-Plane-Switching)模式、FFS (邊緣電場 轉(zhuǎn)換；Fringe Field Switching)模式、MVA (多疇垂直取向； Multi-domain Vertical Alignment)模式、PVA (垂直取向構(gòu)型; Patterned Vertical Alignment)模式、ASM(軸對稱排列微胞；Axially Symmetric aligned Micro-cell)模式、OCB (光學(xué)補(bǔ)償彎曲;Optical Compensated Birefringence)模式、FIX (鐵電性液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC (反鐵電性液晶;AntiFerroelectric Liquid Crystal)模式等。通過上述工序，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的顯示面板。 本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。
實(shí)施方式11
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于電子紙。電子紙可 以用于顯示信息的所有領(lǐng)域的電子設(shè)備。例如，可以將電子紙應(yīng)用于 電子書籍(電子書)、招貼、火車等的交通工具的車廂廣告、信用卡等
的各種卡片中的顯示等。圖28A和28B以及圖29示出電子設(shè)備的一例。
圖28A示出使用電子紙制造的招貼2631。在廣告介質(zhì)是紙印刷物 的情況下用手進(jìn)行廣告的交換，但是如果使用應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方式的半導(dǎo)體裝置的電子紙，則在短時(shí)間內(nèi)能夠改變廣告的顯示內(nèi)容。 此外，顯示不會(huì)打亂而可以獲得穩(wěn)定的圖像。注意，招貼也可以采用 以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。
此外，圖28B示出火車等的交通工具的車廂廣告2632。在廣告介 質(zhì)是紙印刷物的情況下用手進(jìn)行廣告的交換，但是如果使用應(yīng)用根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的電子紙，則在短時(shí)間內(nèi)不需要許多 人手地改變廣告的顯示內(nèi)容。此外，顯示不會(huì)打亂而可以得到穩(wěn)定的 圖像。注意，車廂廣告也可以釆用以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。
另外，圖29示出電子書籍2700的一例。例如，電子書籍2700由 兩個(gè)框體，即框體2701及框體2703構(gòu)成。框體2701及框體2703由 軸部2711形成為一體，且可以以該軸部2711為軸進(jìn)行開閉工作。通 過這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行如紙的書籍那樣的工作。
框體2701組裝有顯示部2705，而框體2703組裝有顯示部2707。 顯示部2705及顯示部2707的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連續(xù)的畫面的結(jié)構(gòu)， 又可以是顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)。通過采用顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)， 例如在右邊的顯示部(圖29中的顯示部2705)中可以顯示文章，而在 左邊的顯示部(圖29中的顯示部2707)中可以顯示圖像。
此外，在圖29中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框 體2701中，具備電源2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。注意，也可以采用在與框體的顯示部相同的面具備
鍵盤及定位裝置等的結(jié)構(gòu)。另外，也可以采用在框體的背面及側(cè)面具
備外部連接用端子(耳機(jī)端子、USB端子或可與AC適配器及USB電纜 等的各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。再者，電子 書籍2700也可以具有電子詞典的功能。
此外，電子書籍2700也可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。 還可以采用以無線的方式從電子書籍服務(wù)器購買所希望的書籍?dāng)?shù)據(jù) 等，然后下載的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方式12
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包 括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備，可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接 收機(jī))、用于計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)等的相機(jī)、數(shù) 碼相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為移動(dòng)電話、移動(dòng)電話裝置)、便攜式游戲 機(jī)、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈珠機(jī)等的大型游戲機(jī)等。
圖30A示出電視裝置9600的一例。在電視裝置9600中，框體9601 組裝有顯示部9603。利用顯示部9603可以顯示圖像。此外，在此示出 利用支架9605支撐框體9601的結(jié)構(gòu)。
可以通過利用框體9601所具備的操作幵關(guān)、另行提供的遙控操作 機(jī)9610進(jìn)行電視裝置9600的操作。通過利用遙控操作機(jī)9610所具備 的操作鍵9609，可以進(jìn)行頻道及音量的操作，并可以對在顯示部9603 上顯示的圖像進(jìn)行操作。此外，也可以采用在遙控操作機(jī)9610中設(shè)置 顯示從該遙控操作機(jī)9610輸出的信息的顯示部9607的結(jié)構(gòu)。
注意，電視裝置9600采用具備接收機(jī)及調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)?？?以通過利用接收機(jī)接收一般的電視廣播。再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接 到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者) 或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的信息通信。
圖30B示出數(shù)碼相框9700的一例。例如，在數(shù)碼相框9700中，框 體9701組裝有顯示部9703。顯示部9703可以顯示各種圖像，例如通過顯示使用數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像數(shù)據(jù)，可以發(fā)揮與一般的相框同樣 的功能。
注意，數(shù)碼相框9700采用具備操作部、外部連接用端子(USB端 子、可以與USB電纜等的各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等 的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)也可以組裝到與顯示部相同的面，但是通過將它設(shè) 置在側(cè)面或背面上來提高設(shè)計(jì)性，所以是優(yōu)選的。例如，可以對數(shù)碼 相框的記錄介質(zhì)插入部插入儲(chǔ)存有由數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 器并提取圖像數(shù)據(jù)，然后可以將所提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部9703。
此外，數(shù)碼相框9700既可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)， 又可以以無線的方式提取所希望的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。
圖31A示出一種便攜式游戲機(jī)，其由框體9881和框體9891的兩個(gè) 框體構(gòu)成，并且通過連接部9893可以開閉地連接。框體9881安裝有 顯示部9882，并且框體9891安裝有顯示部9883。另外，圖31A所示 的便攜式游戲機(jī)還具備揚(yáng)聲器部9884、記錄媒體插入部9886、 LED燈 9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (即，具 有測定如下因素的功能的器件力量、位移、位置、速度、加速度、 角速度、轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時(shí)間、 硬度、電場、電流、電壓、電力、射線、流量、濕度、傾斜度、振動(dòng)、 氣味或紅外線)、以及麥克風(fēng)9889)等。當(dāng)然，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不 局限于上述結(jié)構(gòu)，只要采用如下結(jié)構(gòu)即可至少具備根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)方式的包括包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層及具有n型導(dǎo)電型 的金屬氧化物層的薄膜晶體管。因此，可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其它附 屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖31A所示的便攜式游戲機(jī)具有如下功能讀出存儲(chǔ) 在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)并將它顯示在顯示部上；以及通過與其他 便攜式游戲機(jī)進(jìn)行無線通信而共享信息。注意，圖31A所示的便攜式 游戲機(jī)所具有的功能不局限于此，而可以具有各種各樣的功能。
圖31B示出大型游戲機(jī)的一種的自動(dòng)賭博機(jī)9900的一例。在自動(dòng) 賭博機(jī)9900的框體9901中安裝有顯示部9903。另外，自動(dòng)賭博機(jī)9900 還具備如起動(dòng)手柄或停止開關(guān)等的操作單元、投幣孔、揚(yáng)聲器等。當(dāng)然，自動(dòng)賭博機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不局限于此，只要采用如下結(jié)構(gòu)即可至
少具備根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的包括包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo) 體層及具有n型導(dǎo)電型的金屬氧化物層的薄膜晶體管。因此，可以采 用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖32示出移動(dòng)電話機(jī)1000的一例。移動(dòng)電話機(jī)1000除了安裝在 框體1001的顯示部1002之外還具備操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、麥克風(fēng)1006等。
圖32所示的移動(dòng)電話機(jī)1000可以用手指等觸摸顯示部1002來輸 入信息。此外，可以用手指等觸摸顯示部1002來進(jìn)行打電話或電子郵 件的輸入的操作。
顯示部1002的屏幕主要有三個(gè)模式。第一是以圖像的顯示為主的 顯示模式，第二是以文字等的信息的輸入為主的輸入模式，第三是顯 示模式和輸入模式的兩個(gè)模式混合的顯示與輸入模式。
例如，在打電話或制作電子郵件的情況下，將顯示部1002設(shè)定為 以文字輸入為主的文字輸入模式，并進(jìn)行在屏幕上顯示的文字的輸入 操作，即可。在此情況下，優(yōu)選的是，在顯示部1002的屏幕的大多部 分中顯示鍵盤或號(hào)碼按鈕。
此外，通過在移動(dòng)電話機(jī)1000的內(nèi)部設(shè)置具有陀螺儀和加速度傳 感器等檢測傾斜度的傳感器的檢測裝置，判斷移動(dòng)電話機(jī)1000的方向 (移動(dòng)電話機(jī)1000處于垂直或水平的狀態(tài)時(shí)變?yōu)樨Q向方式或橫向方 式)，而可以對顯示部1002的屏幕顯示進(jìn)行自動(dòng)切換。
通過觸摸顯示部1002或?qū)蝮w1001的操作按鈕1003進(jìn)行操作， 切換屏幕模式。此外，還可以根據(jù)顯示在顯示部1002上的圖像種類切 換屏幕模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部上的圖像信號(hào)為動(dòng)態(tài)圖像的數(shù)據(jù) 時(shí)，將屏幕模式切換成顯示模式，而當(dāng)顯示在顯示部上的圖像信號(hào)為 文字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，將屏幕模式切換成輸入模式。
另外，當(dāng)在輸入模式中通過檢測出顯示部1002的光傳感器所檢測 的信號(hào)得知在一定期間中沒有顯示部1002的觸摸操作輸入時(shí)，也可以 以將屏幕模式從輸入模式切換成顯示模式的方式進(jìn)行控制。還可以將顯示部1002用作圖像傳感器。例如，通過用手掌或手指 觸摸顯示部1002，來拍攝掌紋、指紋等，而可以進(jìn)行個(gè)人識(shí)別。此外， 通過在顯示部中使用發(fā)射近紅外光的背光燈或發(fā)射近紅外光的感測用 光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
本申請基于2008年7月31日在日本專利局受理的日本專利申 請序列號(hào)2008-197145而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括薄膜晶體管，包括柵電極層；所述柵電極層上的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層；所述半導(dǎo)體層上的第一緩沖層；所述半導(dǎo)體層上的第二緩沖層；所述第一緩沖層上的源電極層；以及所述第二緩沖層上的漏電極層，其中，所述半導(dǎo)體層是含有銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體層，并且，所述第一緩沖層和所述第二緩沖層分別包括金屬氧化物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和所 述第二緩沖層分別具有n型導(dǎo)電型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和所 述第二緩沖層分別包含賦予n型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述半導(dǎo)體層和所 述第一緩沖層之間的第三緩沖層，其中，所述第三緩沖層的載流子濃度高于所述半導(dǎo)體層的載流子 濃度并低于所述第一緩沖層的載流子濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第三緩沖層包括 包含銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體層和金屬氧化物層的混合層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極層和所述 漏電極層分別包含鈦。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述薄膜晶體管上 的絕緣膜，其中，所述絕緣膜接觸所述源電極層、所述漏電極層和所述源電 極層和所述漏電極層之間的所述半導(dǎo)體層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一緩沖層的端部在所述源電極層的端部的外側(cè)， 并且，所述第二緩沖層的端部在所述漏電極層的端部的外側(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極層的一部分和所述漏電極層的一部分接觸所述柵極絕緣層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和所 述第二緩沖層分別具有錐形的側(cè)表面。
11. 一種半導(dǎo)體裝置，包括 薄膜晶體管，包括-柵電極層；所述柵電極層上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層； 所述半導(dǎo)體層上的第 -緩沖層； 所述半導(dǎo)體層上的第二緩沖層； 所述第一緩沖層上的源電極層；以及 所述第二緩沖層上的漏電極層，其中，所述半導(dǎo)體層是含有銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體層， 所述第一緩沖層和所述第二緩沖層之間的所述半導(dǎo)體層的區(qū)域薄于所述第一緩沖層下的所述半導(dǎo)體層的區(qū)域和所述第二緩沖層下的所述半導(dǎo)體層的區(qū)域，并且，所述第一緩沖層和所述第二緩沖層分別包括金屬氧化物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和 所述第二緩沖層分別具有n型導(dǎo)電型。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和 所述第二緩沖層分別包含賦予n型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述半導(dǎo)體層和 所述第一緩沖層之間的第三緩沖層，其中，所述第三緩沖層的載流子濃度高于所述半導(dǎo)體層的載流子 濃度并低于所述第一緩沖層的載流子濃度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第三緩沖層包 括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體層和金屬氧化物層的混合層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極層和所述漏電極層分別包含鈦。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述薄膜晶體管 上的絕緣膜，其中，所述絕緣膜接觸所述源電極層、所述漏電極層和所述源電 極層和所述漏電極層之間的所述半導(dǎo)體層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一緩沖層的端部在所述源電極層的端部的外側(cè)， 并且，所述第二緩沖層的端部在所述漏電極層的端部的外側(cè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極層的一 部分和所述漏電極層的一部分接觸所述柵極絕緣層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一緩沖層和 所述第二緩沖層分別具有錐形的側(cè)表面。
21. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成金屬氧化物膜； 在所述金屬氧化物膜上形成導(dǎo)電膜； 對所述導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻形成源電極層和漏電極層；以及 對所述金屬氧化物膜進(jìn)行蝕刻來在所述半導(dǎo)體層上形成第一緩沖層和第二緩沖層，其中，所述半導(dǎo)體層包括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中通過濺射法形成所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層、所述金屬氧化物膜及所述導(dǎo)電膜。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氧氣氛下形成所述柵極絕緣層和所述半導(dǎo)體層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)?氛或稀有氣體氣氛下形成所述金屬氧化物膜。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中形成所 述金屬氧化物膜，以使其包含鎂、鋁或鈦。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述源電極層和所述漏電極層分別包含鈦。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中對半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻形成所述半導(dǎo)體層。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中當(dāng)所述半導(dǎo)體膜受到蝕刻時(shí)，所述金屬氧化物膜和所述導(dǎo)電膜受到蝕刻。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，使用掩模對所述導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻形成所述源電極層和所述 漏電極層，并且，使用掩模對所述金屬氧化物膜進(jìn)行蝕刻形成所述第一緩沖 層和所述第二緩沖層。
30. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵極絕緣層,-在所述柵極絕緣層上形成半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成金屬氧化物膜； 在所述金屬氧化物膜上形成導(dǎo)電膜； 對所述導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻形成源電極層和漏電極層；以及 對所述金屬氧化物膜進(jìn)行蝕刻來在所述半導(dǎo)體層上形成第一緩沖層和第二緩沖層，其中，所述半導(dǎo)體層包括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體， 并且，不暴露于大氣并連續(xù)形成所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層、所述金屬氧化物膜、所述導(dǎo)電膜。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中使用濺射法形成所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層、所述金屬氧化物膜、所述 導(dǎo)電膜。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氧氣 氛下形成所述柵極絕緣層和所述半導(dǎo)體層。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)夥栈蛳∮袣怏w氣氛下形成所述金屬氧化物膜。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中形成所 述金屬氧化物膜，以使其包含鎂、鋁或鈦。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述源 電極層和所述漏電極層分別包含鈦。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中對半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻形成所述半導(dǎo)體層。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中當(dāng)所述半導(dǎo)體膜受到蝕刻時(shí)，所述金屬氧化物膜和所述導(dǎo)電膜受到蝕刻。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，使用掩模對所述導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻形成所述源電極層和所述 漏電極層，并且，使用掩模對所述金屬氧化物膜進(jìn)行蝕刻形成所述第一緩沖 層和所述第二緩沖層。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供具有電特性及可靠性高的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置及量產(chǎn)性高地制造該半導(dǎo)體裝置的方法。本發(fā)明的要旨在于包括作為半導(dǎo)體層使用含有銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物半導(dǎo)體膜，并且在半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層之間設(shè)置有由金屬氧化物層構(gòu)成的緩沖層的反交錯(cuò)型(底柵結(jié)構(gòu))的薄膜晶體管。通過在源電極層和漏電極層與半導(dǎo)體層之間意圖性地設(shè)置金屬氧化物層作為緩沖層來形成歐姆接觸。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101640219SQ20091016055
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者宮入秀和, 山崎舜平, 白石康次郎, 秋元健吾 申請人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所