專利名稱：用于制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造使用了氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
近年來，用于使用氧化物半導(dǎo)體來形成薄膜晶體管(也稱為TFT)并將薄膜晶體管 應(yīng)用于電子設(shè)備等的技術(shù)備受關(guān)注。例如，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2公開了用于使用氧化 鋅或In-Ga-Zn-0類的氧化物半導(dǎo)體作為氧化物半導(dǎo)體膜來形成圖像顯示裝置等的開關(guān)元 件的技術(shù)。 蝕刻處理是用于加工氧化物半導(dǎo)體的典型技術(shù)(見專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4)，但 是存在問題。例如，濕法蝕刻不適合于元件的小型化，因為濕法蝕刻是各向同性蝕亥IJ。另外， 因為在濕法蝕刻中使用化學(xué)溶液，所以在可控性上存在不足。另一方面，干法蝕刻具有小型 化和可控性的優(yōu)點；然而，其缺點在于蝕刻速率慢，使得要花很多時間進(jìn)行處理。另外，取決 于所用裝置，有可能在要蝕刻的表面中發(fā)生偏差(variation)。
[參考文獻(xiàn)] [專利文獻(xiàn)1]日本特開2007-123861。 [OOOS] [專利文獻(xiàn)2]日本特開2007-96055。
[專利文獻(xiàn)3]日本特開2008-41695。
[專利文獻(xiàn)4]日本特開2008-42067。

發(fā)明內(nèi)容
如此，已經(jīng)存在一些用于加工氧化物半導(dǎo)體的技術(shù)。然而，尚未建立滿足使用氧化 物半導(dǎo)體制造半導(dǎo)體器件所需的條件的加工技術(shù)。 另外，稀有金屬諸如銦被用于氧化物半導(dǎo)體。在包括蝕刻的傳統(tǒng)的加工技術(shù)中，氧 化物半導(dǎo)體層的主要部分——其包括所沉積的這種昂貴金屬——被去除和浪費了。因此， 難以降低通過傳統(tǒng)加工技術(shù)使用氧化物半導(dǎo)體制造半導(dǎo)體器件的成本。另外，需要應(yīng)對資 源節(jié)約問題的措施。 鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于建立一種用于使用氧化物半導(dǎo)體制造半導(dǎo)體器 件的加工技術(shù)。另外，另一個目的在于提供一種對節(jié)約資源有用的用于制造半導(dǎo)體器件的 方法。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，利用使用包括氯氣和氧氣的氣體的干法蝕刻，來加 工起有源層的作用的島狀氧化物半導(dǎo)體層和覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層。例 如，利用干法蝕刻加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，并利用干法蝕刻去除氧化物半導(dǎo)體 層的一部分以在所述島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分。此時，優(yōu)選地，使用包括氧化硅 的材料形成位于島狀氧化物半導(dǎo)體層下方的柵絕緣層。 替代地，利用濕法蝕刻加工位于柵絕緣層上方的氧化物半導(dǎo)體層，以作為島狀氧 化物半導(dǎo)體層。
以下說明其細(xì)節(jié)。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在襯底上方形成柵電極；在柵電極上方形成柵絕緣 層；在柵絕緣層上方形成氧化物半導(dǎo)體層；利用濕法蝕刻來加工氧化物半導(dǎo)體層以形成島 狀氧化物半導(dǎo)體層；形成導(dǎo)電層以覆蓋島狀氧化物半導(dǎo)體層；利用第一干法蝕刻來加工導(dǎo) 電層以形成源電極和漏電極、并利用第二干法蝕刻來去除島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分， 或者利用干法蝕刻來加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極、并利用所述干法蝕刻去除島狀氧 化物半導(dǎo)體層的一部分。 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，在襯底上方形成柵電極；在柵電極上方形成柵絕 緣層；在柵絕緣層上方形成第一氧化物半導(dǎo)體層；在第一氧化物半導(dǎo)體層上方形成導(dǎo)電率 高于第一氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率的第二氧化物半導(dǎo)體層；利用濕法蝕刻來加工第一氧化 物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層以形成第一島狀氧化物半導(dǎo)體層和第二島狀氧化物半 導(dǎo)體層；形成導(dǎo)電層以覆蓋第二島狀氧化物半導(dǎo)體層；利用第一干法蝕刻來加工導(dǎo)電層以 形成源電極和漏電極、并利用第二干法蝕刻來去除第一島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分和第 二島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在第一島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分，或者利用 干法蝕刻來加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極、并且利用該干法蝕刻來去除第一島狀氧化 物半導(dǎo)體層的一部分和第二島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在第一島狀氧化物半導(dǎo)體層 中形成凹陷部分。 在以上說明中，氧化物半導(dǎo)體層(包括第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體 層)可以包括銦、鎵、和鋅。另外，可以使用在干法蝕刻中的蝕刻速率高于氧化物半導(dǎo)體層 (包括第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層)所用材料的蝕刻速率的材料來形成導(dǎo) 電層。 可以使用包括氯的氣體進(jìn)行上述干法蝕刻。在該情況中，包括氧化硅的材料被優(yōu) 選地用于柵絕緣層而所述包括氯的氣體優(yōu)選地包括氧。另外，在所述包括氯的氣體中氧的 含量可以為15體積％或更多。 另外，可以從濕法蝕刻之后獲得的廢棄溶液中收集金屬元素。 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，在襯底上方形成柵電極；在柵電極上方形成柵絕 緣層；在柵絕緣層上方形成島狀氧化物半導(dǎo)體層；形成導(dǎo)電層以覆蓋島狀氧化物半導(dǎo)體 層；利用使用包括氯和氧的氣體的干法蝕刻來加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，并且
(與此同時)利用所述干法蝕刻去除島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在島狀氧化物半導(dǎo)體 層中形成凹陷部分。 在以上說明中，氧化物半導(dǎo)體層可以包括銦、鎵、和鋅。另外，可以使用在干法蝕刻 中的蝕刻速率高于氧化物半導(dǎo)體層所用材料的蝕刻速率的材料來形成導(dǎo)電層。包括氧化硅 的材料被優(yōu)選地用于柵絕緣層。在所述包括氯的氣體中氧的含量可以為15體積％或更多。
注意，"蝕刻速率"是指每單位時間被蝕刻的膜的量(所蝕刻的膜的量)。因此，"蝕 刻速率高的膜"表示易于被蝕刻的膜，而"蝕刻速率低的膜"表示難以被蝕刻的膜。另外， "可以得到在A層和B層之間的蝕刻選擇性"是指當(dāng)A層和B層被蝕刻時，A層的蝕刻速率 和B層的蝕刻速率之間有足夠的差別，例如，使得A層和B層中的一個能夠比另一個更大量 地被蝕刻。 注意，本說明書中所能使用的氧化物半導(dǎo)體的示例包括InMO"ZnO)m(MX))。此處，"M"為選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)和鈷(Co)的金屬元素或多個金屬元素。 例如，當(dāng)M包括Ga時，只包括Ga，或者除了 Ga以外還包括以上金屬元素，例如，M包括Ga和 Na、包括Ga和Fe，等等。另外，在以上氧化物半導(dǎo)體中，除了所包括的作為M的元素外，作為 雜質(zhì)元素，還可以包括過渡金屬元素諸如Fe或Ni、或者過渡金屬元素的氧化物。在本說明 書中，在以上氧化物半導(dǎo)體之中，作為M至少包括鎵的氧化物半導(dǎo)體被稱作In-Ga-Zn-0類 氧化物半導(dǎo)體；在某些情況下，使用所述材料的膜被稱作In-Ga-Zn-O類非單晶膜。
注意，本說明書中的半導(dǎo)體器件是指所有利用半導(dǎo)體特性而發(fā)揮作用的器件。顯 示裝置、半導(dǎo)體電路、和電子器件全部都是半導(dǎo)體器件。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，利用干法蝕刻來加工起有源層作用的島狀氧化物半 導(dǎo)體層和覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層，由此可以將半導(dǎo)體器件小型化并改善半 導(dǎo)體器件的性能。另外，柵絕緣層上方的氧化物半導(dǎo)體層被濕法蝕刻加工成島狀氧化物半 導(dǎo)體，從而能夠改善生產(chǎn)吞吐率。 另外，利用濕法蝕刻執(zhí)行相對不需要控制蝕刻速率的對柵絕緣層上方的氧化物半
導(dǎo)體層的蝕刻，而利用干法蝕刻執(zhí)行需要小型化和控制蝕刻的溝道蝕刻(channel-etch)，
使得能夠在整個制造過程中改善生產(chǎn)吞吐率并且實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的更高性能。 另外，當(dāng)加工氧化物半導(dǎo)體層以具有島狀形狀時采用濕法蝕刻，而氧化物半導(dǎo)體
層中所包括的材料諸如銦被從蝕刻之后的廢棄溶液中收集和再利用，從而可以有效使用資
源并且可以降低成本。


圖1A、1B、1C、1D、和1E表示了實施方式1的半導(dǎo)體器件。圖2A、2B、2C、2D、和2E表示了實施方式2的半導(dǎo)體器件。圖3A、3B、3C、3D、和3E表示了用于制造實施方式2的半導(dǎo)體器件的方法。圖4為表示了蝕刻速率和選擇性在氧氣含量上的相關(guān)性的曲線圖。圖5A、5B、和5C表示了用于制造實施方式3的半導(dǎo)體器件的方法。圖6A、6B、和6C表示了用于制造實施方式3的半導(dǎo)體器件的方法。圖7表示了用于制造實施方式3的半導(dǎo)體器件的方法。圖8表示了用于制造實施方式3的半導(dǎo)體器件的方法。圖9表示了用于制造實施方式3的半導(dǎo)體器件的方法。圖10表示了實施方式3的半導(dǎo)體器件。圖11A1、11A2、11B1、和11B2表示了實施方式3的半導(dǎo)體器件。圖12表示了實施方式3的半導(dǎo)體器件。圖13表示了實施方式4的半導(dǎo)體器件。圖14A和14B為表示半導(dǎo)體器件的框圖。圖15為表示信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖16為表示信號線驅(qū)動電路的操作的時序圖。圖17為表示信號線驅(qū)動電路的操作的時序圖。圖18為表示移位寄存器的結(jié)構(gòu)的圖。圖19為表示圖18中的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的圖。
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圖20為表示實施方式6的半導(dǎo)體器件的像素的等價電路的圖。 圖21A、21B、和21C表示實施方式6的半導(dǎo)體器件。 圖22A1、22A2、和22B表示實施方式5的半導(dǎo)體器件。 圖23表示實施方式6的半導(dǎo)體器件。 圖24A和24B表示實施方式6的半導(dǎo)體器件。 圖25A和25B表示電子紙的使用方式的示例。 圖26為外部視圖，表示了電子書的示例。 圖27A為電視機(jī)的外部視圖，而圖27B為電子相框的外部視圖。 圖28A和28B為外部視圖，表示了游戲機(jī)的示例。 圖29A和29B為外部視圖，表示了移動電話的示例。
具體實施例方式
結(jié)合附圖對實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。注意，本發(fā)明并不限于以下實施方式的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的是，可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下對實施方式和細(xì)節(jié)作出各種改變。不同實施方式的任意結(jié)構(gòu)都可以被適當(dāng)?shù)亟M合來實現(xiàn)。注意，相同的部分或者具有相似功能的部分被相同的附圖標(biāo)記所標(biāo)注，并且省略其重復(fù)說明。
[實施方式1] 在本實施方式中，結(jié)合圖1A到1E說明用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示例。
首先，在具有絕緣表面的襯底200的上方形成柵電極202，然后，在柵電極202的上方形成柵絕緣層204和氧化物半導(dǎo)體層206 (見圖1A)。 作為具有絕緣表面的襯底200，例如，可以使用被用于液晶顯示裝置等的、具有可見光傳播特性的玻璃襯底。玻璃襯底優(yōu)選地為無堿玻璃襯底。作為無堿玻璃襯底，例如，使用玻璃材料諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、或鋇硼硅酸鹽玻璃。另外，作為具有絕緣表面的襯底200，也可以使用如下襯底由絕緣體制成的絕緣襯底，諸如陶瓷襯底、石英襯底、或藍(lán)寶石襯底；由半導(dǎo)體材料諸如硅制成并且表面覆蓋有絕緣材料的半導(dǎo)體襯底；由導(dǎo)體諸如金屬或不銹鋼制成并且表面覆蓋有絕緣材料的導(dǎo)電襯底；等等。
導(dǎo)電襯底被形成于襯底200的整個表面上方，然后利用由光刻法形成的抗蝕劑掩模對導(dǎo)電層進(jìn)行選擇性蝕刻，從而可以形成柵電極202。此時，為了改善稍后形成的柵絕緣層204對柵電極202的覆蓋性并且防止連接斷開，優(yōu)選地以使柵電極202的端部具有錐形形狀的方式蝕刻柵電極202。注意，柵電極202包括使用導(dǎo)電層形成的電極和布線，諸如柵布線。 優(yōu)選使用低電阻導(dǎo)電材料諸如鋁(Al)或銅(Cu)來形成柵電極202。注意，在將鋁用于布線和電極的情況中，當(dāng)只使用鋁時，鋁具有諸如耐熱性低和易于被腐蝕的缺點；因此，鋁優(yōu)選地與耐熱導(dǎo)電材料組合使用。 作為耐熱導(dǎo)電材料，可以使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、和鈧(Sc)的元素，包括以上元素作為其成分的合金，包括這些元素的組合的合金膜，或者包括以上元素作為其成分的氮化物。使用此類耐熱導(dǎo)電材料形成的膜和鋁(或銅)層疊起來，從而可以形成布線和電極。 柵絕緣層204可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等形成。替代地，柵絕緣層204可以使用這些膜的疊層形成?？梢酝ㄟ^濺射法等形成為厚度為50nm到250nm(含50nm和250nm)的膜。例如，作為絕緣層204，可以通過濺射法形成厚度為100nm的氧化硅膜。 注意，在氧化物半導(dǎo)體層206被形成于柵絕緣層204上方之前，柵絕緣層204的表面可以受到等離子體處理?？梢岳玫入x子體處理去除附著在柵絕緣層204的表面的灰
/1、土。 可以如此進(jìn)行等離子體處理，S卩將惰性氣體諸如氬(Ar)氣導(dǎo)入到真空室中，并且對加工對象(此處是其上形成了柵絕緣層204的襯底200)施加偏置電壓，從而發(fā)生等離子態(tài)。在此情況下，在等離子體中存在Ar的陽離子和電子，并且Ar的陽離子在陰極方向上(朝襯底200 —側(cè))被加速。被加速了的Ar的陽離子與柵絕緣層204的表面碰撞，由此利用濺射法蝕刻柵絕緣層204的表面從而被改良。作為氬氣的替代，可以使用氦氣。替代地，等離子體處理可以在添加了氧、氫、氮、和/或其它類似氣體的氬氣氛中進(jìn)行。作為另一個替代，等離子體處理可以在添加了 Cl2、 C^、和/或其它類似氣體的氬氣氛中進(jìn)行。在某些情況下，上述此類等離子體處理也被稱為"反向濺射"。 氧化物半導(dǎo)體層206可以使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成。例如，通過使用包括In、Ga、和Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材(ln203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1)的濺射，形成氧化物半導(dǎo)體層206。例如，對于濺射可以采用下列條件襯底200和耙材之間的距離為30mm到500mm ;壓力為0. 1Pa到2. OPa ;DC電源為0. 25kW到5. OkW(當(dāng)使用直徑為8英寸大小的革巴材時)；以及氣氛為氬氣氛、氧氣氛、或氬和氧的混合氣氛。 注意，優(yōu)選地使用脈沖DC電源，因為可以減少灰塵并且使厚度均勻。另外，在不暴露于空氣中的前提下，執(zhí)行上述等離子體處理然后形成氧化物半導(dǎo)體層206，從而可以防止灰塵或水分附著到柵絕緣層204和氧化物半導(dǎo)體層206之間的界面。氧化物半導(dǎo)體層206的厚度可以為約5nm到200nm。 作為上述濺射法，可以采用使用高頻電源作為濺射電源的RF濺射法、DC濺射法、在脈沖中施加直流偏置的脈沖DC濺射法等方法。 替代地，可以使用具有由彼此不同的材料制成的多個靶材的多靶材濺射裝置。在多靶材濺射裝置中，可以在一個處理室中形成不同膜的疊層，或者可以通過濺射在一個處理室中同時使用多種材料形成一個膜。替代地，也可以采用以下方法使用在處理室內(nèi)配置有磁場產(chǎn)生系統(tǒng)的磁控濺射裝置的方法(磁控管濺射法)、使用由微波產(chǎn)生的等離子體的ECR濺射法、等等。作為又一個替代，可以采用以下方法在成膜時靶材物質(zhì)和濺射氣體成分相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以形成它們的化合物的反應(yīng)濺射法、在成膜時還對襯底施加電壓的偏壓濺射法、等等。 接下來，在氧化物半導(dǎo)體層206的上方形成抗蝕劑掩模208。然后使用抗蝕劑掩模208對氧化物半導(dǎo)體層206進(jìn)行選擇性蝕刻，從而形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210 (見圖1B)。
此處，利用使用IT007N(由關(guān)東化學(xué)株式會社制造)或者乙酸、硝酸、和磷酸的混合溶液的濕法蝕刻去除氧化物半導(dǎo)體層206的不需要的部分來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210。注意，在上述蝕刻之后，抗蝕劑掩模208被去除。另外，用于濕法蝕刻的蝕刻劑不只限于上述溶液，而是只要能用所述抗蝕劑去除氧化物半導(dǎo)體層206就行。
作為上述蝕刻，優(yōu)選地使用濕法蝕刻。這是因為通過濕法蝕刻可以在短時間內(nèi)均
9勻地加工大的區(qū)域。注意，當(dāng)采用濕法蝕刻時，可以從蝕刻之后的廢棄溶液中收集和再利用諸如銦的材料。另外，考慮到有效使用資源，優(yōu)選地使用濕法蝕刻作為上述蝕刻。另一方面，即使在采用干法蝕刻時，也能夠形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210。因此，上述蝕刻并不應(yīng)排除干法蝕刻。 接下來，在島狀氧化物半導(dǎo)體層210上方形成導(dǎo)電層212(見圖1C)。 導(dǎo)電層212能夠利用濺射法、真空蒸鍍法等方法，使用包括選自鋁(Al)、銅(Cu)、
鈦(Ti)、鉭(Ta)、鴇(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、和鈧(Sc)的元素的金屬、包括任意上述
元素作為其成分的合金、或包括以上元素作為其成分的氮化物等材料來形成。注意，在導(dǎo)電
層212形成之后執(zhí)行熱處理(例如，在約20(TC到60(TC下的熱處理)的情況下，導(dǎo)電層212
優(yōu)選地具有給定的耐熱特性。 例如，可以利用鈦膜的單層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電層212。替代地，可以利用疊層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電層212。例如，可以利用鋁膜和鈦膜的疊層結(jié)構(gòu)來形成導(dǎo)電層212。作為又一個替代，可以采用鈦膜、包含釹的鋁膜(Al-Nd)、和鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。作為又一個替代，可以利用包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)來形成導(dǎo)電層212。 接下來，在導(dǎo)電層212上方形成抗蝕劑掩模214a、214b、和214c。然后，選擇性地蝕刻導(dǎo)電層212以形成導(dǎo)電層216a、216b、218，并去除島狀氧化物半導(dǎo)體層210的一部分(靠近其表面的部分)(溝道蝕刻)，以在島狀氧化物半導(dǎo)體層210中形成凹陷部分220 (見圖1D)。 通過去除島狀氧化物半導(dǎo)體層210的所述一部分所形成的凹陷部分220對應(yīng)于導(dǎo)電層216a和導(dǎo)電層216b之間的區(qū)域。因此，導(dǎo)電層216a起著晶體管的源電極和漏電極中的一個的作用，而導(dǎo)電層216b起著源電極和漏電極中的另一個的作用。如圖1D所示，通過去除島狀氧化物半導(dǎo)體層210的所述一部分形成了凹陷部分220，由此，導(dǎo)電層216a和導(dǎo)電層216b被彼此無誤地電絕緣開。另外，導(dǎo)電層218起著電連接諸如晶體管之類元件的布線的作用。 注意，在上述蝕刻之后，去除抗蝕劑掩模214a、214b、和214c。 作為此時的蝕刻，優(yōu)選地采用干法蝕刻。通過采用干法蝕刻，與使用濕法蝕刻的情況相比，布線結(jié)構(gòu)等可以被小型化。另外，因為采用干法蝕刻的蝕刻可控性高，所以可以以高可控性進(jìn)行所述部分島狀氧化物半導(dǎo)體層210的去除(凹陷部分220的形成)。
作為上述干法蝕刻，具體地，優(yōu)選采用使用包括氯的氣體的干法蝕刻。利用使用包括氯的氣體的蝕刻，與使用無氯的氣體的情況相比，可以減小表面中的蝕刻的偏差。
當(dāng)加入氧時，上述包括氯的氣體是更優(yōu)選的。這是因為，通過使用包括氯和氧的氣體，容易得到柵絕緣層204和島狀氧化物半導(dǎo)體層210之間的蝕刻選擇性并且還能充分減少對柵絕緣層204的損害。注意，在此情況中，優(yōu)選地使用包括諸如氧化硅、氧氮化硅、或氮氧化硅的硅氧化物的材料作為柵絕緣層204。另外，當(dāng)蝕刻氣體中的氧含量被設(shè)為15體積％或更多時，島狀氧化物半導(dǎo)體層210和柵絕緣層204之間的蝕刻選擇性變大，從而可以有效減少對柵絕緣層204的損害。 作為用于干法蝕刻的氣體，可以使用氯基氣體，諸如氯化硼(BC1》、氯化硅(SiCl4)、或四氯化碳(CC14);氟基氣體，諸如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)、或三氟甲烷(CHF3);溴化氫(HBr);氧氣(02);添加了諸如氦(He)、或氬(Ar)的稀有氣體的上述氣體中的任意氣體；或者其它類似氣體。也可以使用氯氣(Cl2)。 另外，作為用于導(dǎo)電層212的材料，優(yōu)選地使用蝕刻速率高于島狀氧化物半導(dǎo)體層210的蝕刻速率的材料。這是因為當(dāng)導(dǎo)電層212和島狀氧化物半導(dǎo)體層210被干法蝕刻同時蝕刻時，讓島狀氧化物半導(dǎo)體層210的蝕刻速率小于導(dǎo)電層212的蝕刻速率，使得島狀氧化物半導(dǎo)體層210可以免于被過分蝕刻。因此，可以防止氧化物半導(dǎo)體層210的消失。
此后，優(yōu)選地在20(TC到60(TC下、典型地在30(rC到50(rC下執(zhí)行熱處理。此處，在35(TC下氮氣氛中進(jìn)行1小時熱處理。通過該熱處理，對島狀氧化物半導(dǎo)體層210中所包括的In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的原子能級進(jìn)行重新配置。該熱處理(包括光退火等)是重要的，因為該熱處理能夠釋放形變，這種形變會打斷島狀氧化物半導(dǎo)體層210中的載流子傳輸。注意，上述熱處理在時機(jī)上沒有特定限制，只要在氧化物半導(dǎo)體層206形成之后執(zhí)行熱處理即可。 另外，島狀氧化物半導(dǎo)體層210的暴露部分的凹陷部分220可以受到氧基團(tuán)處理(oxygen radical treatment)。通過執(zhí)行氧基團(tuán)處理，島狀氧化物半導(dǎo)體層210為溝道形成區(qū)的薄膜晶體管可以是正常關(guān)斷的。另外，通過執(zhí)行基團(tuán)處理，可以修復(fù)由于蝕刻造成的
對島狀氧化物半導(dǎo)體層210的損害。優(yōu)選地在如下氣氛下執(zhí)行基團(tuán)處理02氣氛；^0氣氛；
或包括氧的K、He、或Ar氣氛等。另外，基團(tuán)處理可以在添加了 Cl2和/或CF4的上述氣氛下執(zhí)行。注意，優(yōu)選地以不在襯底100 —側(cè)施加偏置電壓的方式來執(zhí)行基團(tuán)處理。
接下來，形成保護(hù)絕緣層222以覆蓋包括柵電極202、島狀氧化物半導(dǎo)體層210、導(dǎo)電層216a、導(dǎo)電層216b等的薄膜晶體管250(見圖1E)。保護(hù)絕緣層222可以通過濺射法等方法使用包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、或氧化鉭等材料來形成。
此后，形成各種電極和布線，從而完成半導(dǎo)體器件。 如上所述，在本實施方式中，利用干法蝕刻來加工起有源層作用的島狀氧化物半導(dǎo)體層和覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層，由此可以將半導(dǎo)體器件小型化并改善半導(dǎo)體器件的性能。替代地，利用濕法蝕刻將柵絕緣層上方的氧化物半導(dǎo)體層加工成島狀氧化物半導(dǎo)體層，從而可以改善生產(chǎn)吞吐率。換句話說，利用濕法蝕刻執(zhí)行對柵絕緣層上方的氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻，該蝕刻相對地不需要蝕刻可控性；而利用干法蝕刻執(zhí)行溝道蝕刻，該蝕刻需要小型化和蝕刻可控制性，從而能夠在整個制造過程中改善生產(chǎn)吞吐率并實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的更高性能。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層被加工以具有島狀形狀時采用濕法蝕刻，并且氧化物半導(dǎo)體層中所包括的材料諸如銦被從蝕刻之后的廢棄溶液中收集和再利用，使得資源可以被有效使用并且成本可以被降低。 根據(jù)本實施方式，可以以低成本提供具有高特性的半導(dǎo)體器件。注意，本實施方式
可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。[實施方式2] 在本實施方式中，結(jié)合

與上述實施方式的方法不同的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。注意，本實施方式中，用于制造半導(dǎo)體器件的方法的很多步驟與實施方式l中的步驟相同。因此省略對相同步驟的重復(fù)說明，并在下文中對與實施方式l中不同的步驟作出說明。 首先，在具有絕緣表面的襯底200的上方形成柵電極202，然后，在柵電極202上方形成柵絕緣層204。此后，在其上層疊氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207 (見圖2A)。 柵電極202、柵絕緣層204、和氧化物半導(dǎo)體層206的材料和制造方法可以參考實施方式1。 氧化物半導(dǎo)體層207可以使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜形成。例如，可以利用使用包括In、 Ga、和Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材(ln203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1)的濺射法，在氧化物半導(dǎo)體層206上方形成氧化物半導(dǎo)體層207。此時，優(yōu)選地，氧化物半導(dǎo)體層207被連續(xù)形成使得氧化物半導(dǎo)體層206不被暴露于空氣中。 注意，氧化物半導(dǎo)體層207可以使用用于形成氧化物半導(dǎo)體層206的靶材(In203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1)。作為濺射條件，例如，溫度可以為2(TC到IO(TC，壓力可以為0. 1Pa到2.0Pa，功率可以為250W到3kW(在①為8英寸的情況下)。另夕卜，以40sccm的流速導(dǎo)入氬氣。通過適當(dāng)?shù)乜刂瓢胁牡某煞直然蚱渌鼮R射成形條件，可以控制晶粒的有無、密度等。晶粒的直徑可以為約lnm到10nm。氧化物半導(dǎo)體層207的厚度可以約為2nm到20nm。不用說，當(dāng)晶粒被包括在膜中時，晶粒的尺寸不會超過膜的厚度。
此處，優(yōu)選地，氧化物半導(dǎo)體層206的形成條件不同于氧化物半導(dǎo)體層207的形成條件。例如，在氧化物半導(dǎo)體層206的形成條件中的氧氣對氬氣的流速比大于在氧化物半導(dǎo)體層207的形成條件中的氧氣對氬氣的流速比。具體地，對于氧化物半導(dǎo)體層207的形成條件，采用稀有氣體(氬、氦等)氣氛，或者包括10%或更少的氧氣和90%或更多的稀有氣體的氣氛。對于氧化物半導(dǎo)體層206的形成條件，采用氧氣氣氛，或者氧氣對稀有氣體的流速比為l或更大的氣氛。 注意，氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207可以使用不同的材料形成。
接下來，在氧化物半導(dǎo)體層207上方形成抗蝕劑掩模208，并使用抗蝕劑掩模208選擇性地蝕刻氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207，從而形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210和島狀氧化物半導(dǎo)體層211 (見圖2B)。 此處，利用使用IT007N(由關(guān)東化學(xué)株式會社制造)或者乙酸、硝酸、和磷酸的混合溶液的濕法蝕刻來去除氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207的不需要的部分，從而形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210和島狀氧化物半導(dǎo)體層211。注意，在上述蝕刻之后，去除抗蝕劑掩模208。另外，用于濕法蝕刻的蝕刻劑不只限于上述溶液，而是只要能用所述抗蝕劑去除氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207就行。 作為上述蝕刻，優(yōu)選地使用濕法蝕刻。這是因為通過濕法蝕刻可以在短時間內(nèi)均勻地加工大的區(qū)域。注意，當(dāng)采用濕法蝕刻時，材料諸如銦可以被從蝕刻之后的廢棄溶液中收集和再利用。另外，考慮到有效使用資源，濕法蝕刻被優(yōu)選地用作上述蝕刻。另一方面，即使當(dāng)采用干法蝕刻時，也能夠形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210和島狀氧化物半導(dǎo)體層211。因此，上述蝕刻不應(yīng)排除干法蝕刻。 接下來，在島狀氧化物半導(dǎo)體層211上方形成導(dǎo)電層212 (見圖2C)。導(dǎo)電層212的材料和制造方法可以參考實施方式1。 接下來，在導(dǎo)電層212上方形成抗蝕劑掩模214a、214b、和214c。然后，選擇性地蝕刻導(dǎo)電層212以形成導(dǎo)電層216a、216b、和218 ;與此同時，蝕刻島狀氧化物半導(dǎo)體層211以形成高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域215a和215b，并去除島狀氧化物半導(dǎo)體層210的一部分(靠近其表面的部分)(溝道蝕刻)(見圖2D)。
由去除島狀氧化物半導(dǎo)體層210的所述一部分所形成的凹陷部分220對應(yīng)于導(dǎo)電 層216a和導(dǎo)電層216b之間的區(qū)域，該區(qū)域也在高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域21Sa和高導(dǎo)電率的 半導(dǎo)體區(qū)域215b之間。因此，導(dǎo)電層216a起晶體管的源電極和漏電極中的一個的作用，而 導(dǎo)電層216b起源電極和漏電極中的另一個的作用。
注意，在上述蝕刻之后，去除抗蝕劑掩模214a、214b、和214c。 作為此時的蝕刻，優(yōu)選地采用干法蝕刻。通過采用干法蝕刻，與使用濕法蝕刻的情 況相比，布線結(jié)構(gòu)等可以被小型化。另外，因為采用干法蝕刻的蝕刻可控性高，所以可以以 高可控性進(jìn)行島狀氧化物半導(dǎo)體層210的所述一部分的去除(凹陷部分220的形成)。
作為上述干法蝕刻，具體地，優(yōu)選采用使用包括氯的氣體的干法蝕刻。通過使用包 括氯的氣體的蝕刻，與使用無氯的氣體的情況相比，可以減小表面中的蝕刻的偏差。
上述包括氯的氣體當(dāng)加入氧時是更優(yōu)選的。這是因為，通過使用包括氯和氧的氣 體，容易得到柵絕緣層204和島狀氧化物半導(dǎo)體層210(還有島狀氧化物半導(dǎo)體層211)之 間的蝕刻選擇性并且還能充分減少對柵絕緣層204的損害。注意，在此情況中，包括諸如氧 化硅、氧氮化硅、或氮氧化硅的硅氧化物的材料被優(yōu)選地用作柵絕緣層204。另外，當(dāng)蝕刻氣 體中的氧氣含量被設(shè)為15體積％或更多時，島狀氧化物半導(dǎo)體層210和柵絕緣層204之間 的蝕刻選擇性變大，從而可以有效減少對柵絕緣層204的損害。 作為用于干法蝕刻的氣體，可以使用氯基氣體，諸如氯化硼(BC1》、氯化硅 (SiCl4)、或四氯化碳(CC14);氟基氣體，諸如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)、或 三氟甲烷(CHF3);溴化氫(HBr);氧(02);添加了諸如氦(He)、或氬(Ar)的稀有氣體的上述 氣體中的任意氣體；或者其它類似氣體。也可以使用氯氣(Cl2)。 另外，作為用于導(dǎo)電層212的材料，優(yōu)選地使用蝕刻速率高于島狀氧化物半導(dǎo)體 層210和島狀氧化物半導(dǎo)體層211的蝕刻速率的材料。這是因為當(dāng)導(dǎo)電層212、島狀氧化 物半導(dǎo)體層210、和島狀氧化物半導(dǎo)體層211被干法蝕刻同時蝕刻時，使島狀氧化物半導(dǎo)體 層210的蝕刻速率和島狀氧化物半導(dǎo)體層211的蝕刻速率小于導(dǎo)電層212的蝕刻速率，使 得島狀氧化物半導(dǎo)體層210可以免于被過分蝕刻。具體地，當(dāng)配置了蝕刻速率小于導(dǎo)電層 212的蝕刻速率的島狀氧化物半導(dǎo)體層211時，可以有效地防止島狀氧化物半導(dǎo)體層210被 過分蝕刻。 優(yōu)選地，島狀氧化物半導(dǎo)體層211的蝕刻速率高于島狀氧化物半導(dǎo)體層210的蝕 刻速率，這是因為這有利于高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域215a和高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域215b之 間的分離以及所述部分島狀氧化物半導(dǎo)體層210的去除。 此后，優(yōu)選地，在20(TC到60(TC下、典型在30(TC到50(TC下執(zhí)行熱處理。另外，島 狀氧化物半導(dǎo)體層210的暴露部分的凹陷部分220可以受到氧基處理。其細(xì)節(jié)可以參考實 施方式1。 接下來，形成保護(hù)絕緣層222以覆蓋包括柵電極202、島狀氧化物半導(dǎo)體層210、島 狀氧化物半導(dǎo)體層211、導(dǎo)電層216a、導(dǎo)電層216b等的薄膜晶體管250(見圖2E)。保護(hù)絕 緣層222可以通過濺射法等方法使用包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、或 氧化鉭等的材料形成。 此后，形成各種電極和布線，從而完成半導(dǎo)體器件。 如上所述，在本實施方式中，利用干法蝕刻來加工起有源層作用的島狀氧化物半導(dǎo)體層和覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層，由此可以將半導(dǎo)體器件小型化并改善半 導(dǎo)體器件的性能。替代地，利用濕法蝕刻將柵絕緣層上方的氧化物半導(dǎo)體層加工成島狀氧 化物半導(dǎo)體層，從而可以改善生產(chǎn)吞吐率。換句話說，利用濕法蝕刻執(zhí)行對柵絕緣層上方的 氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻，該蝕刻相對地不需要蝕刻可控性；而利用干法蝕刻執(zhí)行溝道蝕刻， 該蝕刻需要小型化和蝕刻可控制性，從而能夠在整個制造過程中改善生產(chǎn)吞吐率并實現(xiàn)半 導(dǎo)體器件的更高性能。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層被加工以具有島狀形狀時采用濕法蝕刻，并 且氧化物半導(dǎo)體層中所包括的材料諸如銦被從蝕刻之后的廢棄溶液中收集和再利用，使得 資源可以被有效使用并且成本可以被降低。 另外，在本實施方式中，在島狀氧化物半導(dǎo)體層210和導(dǎo)電層216a之間形成了高 導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域215a，并且在島狀氧化物半導(dǎo)體層210和導(dǎo)電層216b之間形成了高導(dǎo) 電率的半導(dǎo)體區(qū)域215b。 注意，本實施方式說明了在氧化物半導(dǎo)體層206上方形成氧化物半導(dǎo)體層207然 后同時加工氧化物半導(dǎo)體層206和氧化物半導(dǎo)體層207的情況；然而，本實施方式并不只限 于該制造順序。例如，可以采用下列工藝形成氧化物半導(dǎo)體層206(見圖3A)然后將其加 工成島狀氧化物半導(dǎo)體層210 (見圖3B);接著，形成氧化物半導(dǎo)體層207和導(dǎo)電層212以覆 蓋島狀氧化物半導(dǎo)體層210 (見圖3C);以及同時加工氧化物半導(dǎo)體層207和導(dǎo)電層212 (見 圖3D和3E)。在該情況中，在蝕刻導(dǎo)電層212時可以減小對柵絕緣層204的所要暴露的部 分的損害。具體地，當(dāng)配置了蝕刻速率小于導(dǎo)電層212的蝕刻速率的氧化物半導(dǎo)體層207 時，可以有效減小對柵絕緣層204的所要暴露的部分的損害。 根據(jù)本實施方式，可以以低成本提供具有高特性的半導(dǎo)體器件。注意，本實施方式
可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。[實施方式3] 在本實施方式中，結(jié)合

用于制造顯示裝置的方法，該顯示裝置是半導(dǎo)體 器件的使用方式的示例。注意，本實施方式中所述的制造方法的很多步驟與實施方式1或 實施方式2中的那些步驟相同。因此省略對相同步驟的重復(fù)說明，并在下文中對與實施方 式1或?qū)嵤┓绞?中不同的步驟進(jìn)行說明。注意，在以下說明中，圖5A到5C和圖6A到6C 為截面視圖，而圖7、圖8、圖9、和圖10為俯視圖。 首先，在具有絕緣表面的襯底200上方形成布線和電極(包括柵電極202、電容布 線108、和第一端子121的柵布線)(見圖5A和圖7)。 電容布線108和第一端子121可以被同時并使用與柵電極202相同的材料形成。 注意，柵電極202的材料和制造方法可以參考實施方式1。 接下來，在柵電極202的上方，隔著柵絕緣層204，形成島狀氧化物半導(dǎo)體層210和 島狀氧化物半導(dǎo)體層211 (見圖5B和圖8)。島狀氧化物半導(dǎo)體層210和島狀氧化物半導(dǎo)體 層211的材料和制造方法可以參考實施方式1和2。 接下來，在柵絕緣層204中形成接觸孔213使得第一端子121被暴露。此后，形 成導(dǎo)電層212形成以覆蓋柵絕緣層204、島狀氧化物半導(dǎo)體層210、和島狀氧化物半導(dǎo)體層 211 (見圖5C)。 導(dǎo)電層212的材料和制造方法可以參考實施方式1 。注意在本實施方式中，導(dǎo)電層 212和第一端子121經(jīng)由接觸孔213相互電連接。
接下來，在導(dǎo)電層212上方形成抗蝕劑掩模214。然后，選擇性地蝕刻導(dǎo)電層212 以形成導(dǎo)電層216a和216b、連接電極120、和第二端子122。與此同時，氧化物半導(dǎo)體層211 被蝕刻以形成高導(dǎo)電率的半導(dǎo)體區(qū)域215a和215b，并且島狀氧化物半導(dǎo)體層210地一部分 (靠近其表面的部分)被去除以在氧化物半導(dǎo)體層210中形成凹陷部分220 (見圖6A和圖 9)。 可以形成第二端子122以電連接到源布線(包括導(dǎo)電層216a或?qū)щ妼?16b的源 布線)。另外，可以形成連接電極120以經(jīng)由形成于柵絕緣層204中的接觸孔213直接連接 到第一端子121。 作為此時的蝕刻，優(yōu)選地采用干法蝕刻。通過采用干法蝕刻，與使用濕法蝕刻的情 況相比，布線結(jié)構(gòu)等可以被小型化。另外，因為采用干法蝕刻的蝕刻可控性高，所以可以以 高可控性進(jìn)行島狀氧化物半導(dǎo)體層210的所述一部分的去除(凹陷部分220的形成)。注 意，用于干法蝕刻的氣體等可以參考上述實施方式。 此后，優(yōu)選地在200。C到60(TC下、典型地在30(rC到50(rC下執(zhí)行熱處理。此處， 在35(TC下在氮氣氛中進(jìn)行1小時熱處理。通過該熱處理，對島狀氧化物半導(dǎo)體層210中所 包括的In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的原子能級進(jìn)行重新排列。該熱處理(包括光退火) 是有效的，因為該熱處理能夠解除形變，這種形變會打斷載流子的傳輸。注意，上述熱處理 在時機(jī)上沒有特定限制，只要在氧化物半導(dǎo)體層211形成之后執(zhí)行熱處理即可。例如，熱處 理可以在形成像素電極之后進(jìn)行。 另外，島狀氧化物半導(dǎo)體層210的暴露部分可以受到氧基團(tuán)處理。通過執(zhí)行氧基 團(tuán)處理，島狀氧化物半導(dǎo)體層210是溝道形成區(qū)的薄膜晶體管可以是正常關(guān)斷的。另外，通 過執(zhí)行基團(tuán)處理，可以修復(fù)由于蝕刻造成的對島狀氧化物半導(dǎo)體層210的損害。優(yōu)選地在 02氣氛或N20氣氛下、或優(yōu)選地在包括氧的N2、 He、或Ar氣氛下執(zhí)行基團(tuán)處理。另外，基團(tuán) 處理可以在添加了 Cl2和/或CF4的上述氣氛下執(zhí)行。 接下來，去除抗蝕劑掩模214，然后，形成保護(hù)絕緣層222以覆蓋薄膜晶體管250。 選擇性地蝕刻保護(hù)絕緣層222，從而形成到達(dá)導(dǎo)電層216b的接觸孔125、到達(dá)連接電極120 的接觸孔126、和到達(dá)第二端子122的接觸孔127 (見圖6B)。 此后，形成電連接到導(dǎo)電層216的透明導(dǎo)電層110、電連接到連接電極120的透明
導(dǎo)電層128、和電連接到第二端子122的透明導(dǎo)電層129(見圖6C和圖10)。 透明導(dǎo)電層IIO起像素電極的作用。透明導(dǎo)電層128和129用作用于與FPC的連
接的電極或布線。具體地，形成于連接電極120上方的透明導(dǎo)電層128可以被用作起柵布
線的輸入端子的作用的連接端子電極。形成于第二端子122上方的透明導(dǎo)電層129可以被
用作起源布線的輸入端子的作用的連接端子電極。 另外，電容布線108、柵絕緣層204、保護(hù)絕緣層222、和透明導(dǎo)電層110可以構(gòu)成存 儲電容。在該情況中，電容布線108和透明導(dǎo)電層110用作電極，而柵絕緣層204和保護(hù)絕 緣層222用作電介質(zhì)。 透明導(dǎo)電層H0、128、和129可以利用濺射法、真空蒸鍍法等方法，使用氧化銦 (ln203)、氧化銦和氧化錫的合金(Iri203-Sn02，在下文中縮寫為ITO)、氧化銦和氧化鋅的合金 (In203-ZnO)等材料形成。例如，形成透明導(dǎo)電膜，然后在透明導(dǎo)電薄膜上方形成抗蝕劑膜。 然后，利用蝕刻來去除不需要的部分，從而可以形成透明導(dǎo)電層110、128和129。
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圖11A1和11A2分別為柵布線的端子部分的截面圖和俯視圖。圖11A1對應(yīng)于沿 圖11A2中Cl-C2線截取的截面圖。在圖11A1中，形成于保護(hù)絕緣層222上方的透明導(dǎo)電 層128為起輸入端子的作用的連接端子電極。另外，在圖11A1中，材料與柵布線的材料相 同的第一端子121、和材料與源布線的材料相同的連接電極120隔著柵絕緣層204彼此重 疊，并在端子部分處彼此直接接觸以導(dǎo)通。另外，連接電極120和透明導(dǎo)電層128經(jīng)由形成 于保護(hù)絕緣層222中的接觸孔彼此直接接觸并導(dǎo)通。 圖11B1和11B2分別為源布線的端子部分的截面圖和俯視圖。圖11B1對應(yīng)于沿 圖11B2中D1-D2線截取的截面圖。在圖11B1中，形成于保護(hù)絕緣層222上方的透明導(dǎo)電層 129為起輸入端子的作用的連接端子電極。另外，圖11Bl表示了將材料與柵布線的材料相 同的電極156設(shè)置于電連接到源布線的第二端子122的下方并且在端子部分處隔著柵絕緣 層204與第二端子122重疊。電極156不被電連接到第二端子122。如果電極156被設(shè)為 電位與第二端子122的電位不同，例如，懸浮、GND、或OV等，那么可以形成有助于對抗噪聲 或靜電的電容。另外，第二端子122被電連接到透明導(dǎo)電層129，其間夾著保護(hù)絕緣層222。
根據(jù)像素密度，配置多個柵布線、源布線、和電容布線。另外，包括具有與柵布線相 同電位的第一端子、具有與源布線相同電位的第二端子、以及具有與電容布線相同電位的 第三端子等的多個端子被配置在端子部分處。端子的相應(yīng)的數(shù)量可以是由實施者適當(dāng)設(shè)置 的給定數(shù)量。 經(jīng)過上述工藝，可以用六個光掩模完成諸如n溝道底柵型薄膜晶體管和存儲電容 的元件。另外，這些元件被排列成矩陣以對應(yīng)于各個像素，由此可以得到用于制造有源矩陣 顯示裝置的襯底。在本說明書中，為了方便，將此類襯底稱為有源矩陣襯底。
為了制造有源矩陣液晶顯示裝置，在有源矩陣襯底和配置有對置電極(counter electrode)的對置襯底(counter substrate)之間形成液晶層，然后，將有源矩陣襯底和 對置襯底固定。注意，電連接到為對置襯底配置的對置電極的公共電極被形成于有源矩陣 襯底的上方。電連接到公共電極的第四端子被形成于端子部分處。該第四端子被用作將公 共電極設(shè)定成具有固定電位、例如GND或0V的端子。 本發(fā)明實施方式所述的結(jié)構(gòu)不限于圖10中的像素結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的另一個示例如圖 12所示。圖12表示了一種結(jié)構(gòu)，其中像素電極和相鄰像素的柵布線用作電極，而保護(hù)絕緣 層和柵絕緣層用作電介質(zhì)，從而形成無電容布線的存儲電容。在該情況中，可以省略電容布 線和連接到電容布線的第三端子。 注意，本實施方式可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。
[實施方式4] 在本實施方式中，將說明在顯示裝置中，驅(qū)動電路的至少一部分和要暴露于像素 部分中的薄膜晶體管被形成在一個襯底的上方的示例。 根據(jù)實施方式3形成要暴露于像素部分中的薄膜晶體管。另外，實施方式3中所 述的薄膜晶體管為n溝道TFT。這樣，驅(qū)動電路中能夠使用n溝道TFT形成的驅(qū)動電路的一 部分被形成于與像素部分的薄膜晶體管相同的襯底上。 圖14A為框圖示例，表示了作為顯示裝置的示例的有源矩陣液晶顯示裝置。圖14A 所示的顯示裝置在襯底5300上方包括像素部分5301，其包括每個都配置有顯示元件的多 個像素；掃描線驅(qū)動電路5302，其選擇像素；和信號線驅(qū)動電路5303，其控制輸入到所選像素的視頻信號。 另外，實施方式3中所述的薄膜晶體管為n溝道TFT，并結(jié)合圖15說明了包括n溝 道TFT的信號線驅(qū)動電路。 圖15中所示的信號線驅(qū)動電路包括驅(qū)動IC 5601、開關(guān)組5602_1到5602—M、第 一布線5611、第二布線5612、第三布線5613、和布線5621_1到5621_M。開關(guān)組5602_1到 5602_M中的每一個都包括第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體 管5603c。 驅(qū)動IC 5601被連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613、和布線 5621_1到5621_M。開關(guān)組5602_1到5602_M中的每一個都被連接到第一布線5611、第二 布線5612、和第三布線5613，并且開關(guān)組5602_1到5602_M分別被連接到布線5621_1到 5621_M。布線5621_1到5621_M中的每一個都通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管 5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到三根信號線(信號線Sm-2、信號線Sm-1、和信號 線Sm(m二3M))。例如，第J列的布線5621_J(布線5621_1到5621_M中的任意一個)通過 開關(guān)組5602_J中所包括的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體 管5603c被連接到信號線Sj-2、信號線Sj-1、和信號線Sj (j = 3J)。
信號被輸入到第一布線5611、第二布線5612、和第三布線5613中的每一個。
注意，驅(qū)動IC 5601優(yōu)選地使用單晶半導(dǎo)體形成。開關(guān)組5602_1到5602_M被優(yōu) 選地形成于與像素部分相同的襯底上。因此，驅(qū)動IC5601和開關(guān)組合5602_1到5602—M被 優(yōu)選地經(jīng)由FPC等連接起來。替代地，驅(qū)動IC 5601可以使用通過諸如焊接法的方法形成 在與像素部分相同的襯底上的單晶半導(dǎo)體形成。 接下來，結(jié)合圖16的時序圖說明圖15所示的信號線驅(qū)動電路的操作。圖16的時 序圖表示了選中第i級的掃描線Gi的情況。第i級的掃描線Gi的選擇周期被劃分成第一 子選擇周期T1、第二子選擇周期T2、和第三子選擇周期T3。另外，即使當(dāng)選中另一級的掃描 線時，圖15中的信號線驅(qū)動電路也如圖16所示那樣操作。 注意，圖16的時序圖表示了第J列中的布線5621J分別通過第一薄膜晶體管 5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c被連接到信號線Sj-2、信號線 Sj-l、和信號線Sj的情況。 圖16的時序圖表示了第i級的掃描線Gi被選中的時序，第一薄膜晶體管5603a 的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5703a、第二薄膜晶體管5603b的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5703b、第三薄膜晶體 管5603c的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5703c、和輸入到第J列的布線5621_J的信號5721_J。
在第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2、和第三子選擇周期T3中，不同的視頻 信號被輸入到布線5621_1到5621_M。例如，在第一子選擇周期Tl中輸入到布線5621_J的 視頻信號被輸入到信號線Sj-2，在第二子選擇周期T2中輸入到布線5621_J的視頻信號被 輸入到信號線Sj-l，而在第三子選擇周期T3中輸入到布線5621_J的視頻信號被輸入到信 號線Sj。另外，在第一子選擇周期T1、第二子選擇周期T2、和第三子選擇周期T3中，輸入到 布線5621_J的視頻信號被分別用DataJ-2、DataJ-l、和DataJ標(biāo)記。
如圖16所示，在第一子選擇周期T1中，第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，而第二薄膜 晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-2經(jīng)由 第一薄膜晶體管5603a被輸入到信號線Sj-2。在第二子選擇周期T2中，第二薄膜晶體管
175603b導(dǎo)通，而第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線 5621_J的Data_j-1經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b被輸入到信號線Sj-l。在第三子選擇周期 T3中，第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，而第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管5603b關(guān) 斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c被輸入到信號線Sj。
如上所述，在圖15的信號線驅(qū)動電路中，通過將柵選擇周期一分為三，能夠在一 個柵選擇周期中將視頻信號從一根布線5621輸入到三根信號線。因此，在圖15的信號線 驅(qū)動電路中，配置有驅(qū)動IC5601的襯底和配置有像素部分的襯底的連接的數(shù)量可以約為 信號線的數(shù)量的1/3。通過將連接數(shù)量減少到信號線數(shù)量的約1/3，從而可以改善圖15的 信號線驅(qū)動電路的可靠性、成品率等。 注意，在薄膜晶體管的排列、數(shù)量、以及驅(qū)動方法等方面沒有特定限制，只要如圖 15所示那樣將一個柵選擇周期劃分為多個子選擇周期并且視頻信號在各個子選擇周期中 被從一根布線輸入到多根信號線即可。 例如，當(dāng)視頻信號在三個或更多個子選擇周期中的每一個中被從一根布線輸入到 三根或更多信號線中的每一根時，只需要增加薄膜晶體管和用于控制薄膜晶體管的布線。 注意當(dāng)一個柵選擇周期被劃分為四個或更多個子選擇周期時，一個子選擇周期變得更短。 因此， 一個柵選擇周期被優(yōu)選地被劃分為兩個或三個子選擇周期。 又例如，如圖17的時序圖所示，一個選擇周期可以被劃分成預(yù)充電周期Tp、第一 子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2、和第三子選擇周期T3。圖17所示的時序圖表示了第i 級的掃描線Gi被選中的定時、第一薄膜晶體管5603a的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5803a、第二薄膜 晶體管5603b的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5803b、第三薄膜晶體管5603c的導(dǎo)通/關(guān)斷定時5803c、 和輸入到第J列的布線5621J的信號5821J。如圖17所示，第一薄膜晶體管5603a、第二 薄膜晶體管5603b、和第三薄膜晶體管5603c在預(yù)充電周期Tp中導(dǎo)通。此時，輸入到布線 5621—J的預(yù)充電壓Vp分別經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b、和第三薄膜 晶體管5603c被輸入到信號線Sj-2、信號線Sj-1、和信號線Sj。在第一子選擇周期Tl中， 第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，而第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c關(guān)斷。此 時，輸入到布線5621_J的DataJ-2經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a被輸入到信號線Sj-2。在 第二子選擇周期T2中，第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通，而第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜 晶體管5603c關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-l經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b被 輸入到信號線Sj-l。在第三子選擇周期T3中，第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，而第一薄膜晶 體管5603a和第二薄膜晶體管5603b關(guān)斷。此時，輸入到布線5621_J的DataJ經(jīng)由第三 薄膜晶體管5603c被輸入到信號線Sj。 如上所述，在應(yīng)用了圖17的時序圖的如圖15所示的信號線驅(qū)動電路中，可以將視 頻信號高速寫入像素，因為可以通過在子選擇周期之前提供預(yù)充電選擇周期將信號線預(yù)充 電。注意，圖17中與圖16相似的部分用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注，并省略了對相似部分和具有 相似功能的部分的詳細(xì)說明。 下面，說明掃描線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路包括移位寄存器和緩沖器。另 外，在有些情況中，掃描線驅(qū)動電路可以包括電平轉(zhuǎn)換器。在掃描線驅(qū)動電路中，當(dāng)時鐘信 號(CLK)和啟動脈沖信號(SP)被輸入到移位寄存器中時，生成選擇信號。所生成的選擇信 號被緩沖器緩沖和放大，所得的信號被提供給相應(yīng)的掃描線。 一行像素中的晶體管的柵電極被連接到掃描線。另外，因為一行像素中的晶體管的柵電極必須被同時開啟，所以使用可 以提供大電流的緩沖器。 結(jié)合圖18和圖19說明用于掃描線驅(qū)動電路的一部分的移位寄存器的一個模式。
圖18表示了移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)。圖18所示的移位寄存器包括多個觸發(fā)器， 即觸發(fā)器5701_1到5701_n。另外，通過輸入第一時鐘信號、第二時鐘信號、啟動脈沖信號、 和復(fù)位信號來操作移位寄存器。 下面說明圖18所示的移位寄存器的連接關(guān)系。第一級的觸發(fā)器5701_1被連接 到第一布線5711、第二布線5712、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_1、和第七 布線5717_2。第二級的觸發(fā)器5701_2被連接到第三布線5713、第四布線5714、第五布線 5715、第七布線5717_1、5717_2、和第七布線5717_3。 以相似方式，第i級的觸發(fā)器5701」(觸發(fā)器5701_1到觸發(fā)器5701_n中的任意 一個)被連接到第二布線5712和第三布線5713之一、第四布線5714、第五布線5715、第七 布線5717」-1、第七布線5717」、和第七布線5717」+1。此處，當(dāng)"i"為奇數(shù)時，第i級的 觸發(fā)器5701」被連接到第二布線5712 ;當(dāng)"i"為偶數(shù)時，第i級的觸發(fā)器5701」被連接 到第三布線5713。第n級的觸發(fā)器5701_n被連接到第二布線5712和第三布線5713之一、第四布線
5714、第五布線5715、第七布線5717—n-l、第七布線5717—n、和第六布線5716。 注意，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713、和第六布線5716可以分別被
稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、和第四信號線。第四布線5714和第五布線5715
可以分別被稱為第一電源線和第二電源線。 接下來，圖19表示了圖18所示的觸發(fā)器的細(xì)節(jié)。圖19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、和第八薄膜晶體管5578。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、和第八薄膜晶體管5578 中的每一個都是n溝道晶體管并在柵-源電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時導(dǎo)通。
另外，圖19所示的觸發(fā)器包括第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503、第四 布線5504、第五布線5505、和第六布線5506。 注意，雖然此處所有薄膜晶體管都為增強(qiáng)型n溝道晶體管，但是本發(fā)明并不限于 此。例如，驅(qū)動電路可以用耗盡型n溝道晶體管。接下來，下文將說明圖18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(源電極和漏電極中的一個)被連接到第四布 線5504。第一薄膜晶體管5571的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)被連接到第三 布線5503。 第二薄膜晶體管5572的第一電極被連接到第六布線5506而第二薄膜晶體管5572 的第二電極被連接到第三布線5503。 第三薄膜晶體管5573的第一電極和柵電極被連接到第五布線5505而第三薄膜晶 體管5573的第二電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。 第四薄膜晶體管5574的第一電極被連接到第六布線5506，第四薄膜晶體管5574的柵電極被連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極，而第四薄膜晶體管5574的第二電極被 連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。 第五薄膜晶體管5575的第一電極被連接到第五布線5505，第五薄膜晶體管5575 的柵電極被連接到第一布線5501，而第五薄膜晶體管5575的第二電極被連接到第一薄膜 晶體管5571的柵電極。 第六薄膜晶體管5576的第一電極被連接到第六布線5506，第六薄膜晶體管5576 的柵電極被連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極，而第六薄膜晶體管5576的第二電極被 連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。 第七薄膜晶體管5577的第一電極被連接到第六布線5506，第七薄膜晶體管5577 的柵電極被連接到第二布線5502，而第七薄膜晶體管5577的第二電極被連接到第一薄膜 晶體管5571的柵電極。 第八薄膜晶體管5578的第一電極被連接到第六布線5506，第八薄膜晶體管5578 的柵電極被連接到第一布線5501，而第八薄膜晶體管5578的第二電極被連接到第二薄膜 晶體管5572的柵電極。 注意，連接了第一薄膜晶體管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、和第七薄膜晶體管5577 的第二電極的點被稱為節(jié)點5543。連接了第二薄膜晶體管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、和第 八薄膜晶體管5578的第二電極的點被稱為節(jié)點5544。 注意，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503、和第四布線5504可以分別被 稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、和第四信號線。第五信號線5505和第六信號線 5506可以分別被稱為第一電源線和第二電源線。 在第i級的觸發(fā)器5701」中，圖19中的第一布線5501被連接到圖18中的第七 布線5717」-1。圖19中的第二布線5502被連接到圖18中的第七布線5717」+1。圖19 中的第三布線5503被連接到圖18中的第七布線5717」。圖19中的第六布線5506被連接 到第五布線5715。 如果"i "為奇數(shù)，那么圖19中的第四布線5504被連接到圖18中的第二布線5712 ; 如果"i "為偶數(shù)，那么圖19中的第四布線5504被連接到圖18中的第三布線5713。另外， 圖19中的第五布線5505被連接到圖18中的第四布線5714。 注意，在第一級的觸發(fā)器5701_1中，圖19中的第一布線5501被連接到圖18中的 第一布線5711。另外，在第n級的觸發(fā)器570l_n中，圖19中的第二布線5502被連接到圖 18中的第六布線5716。 注意，信號線驅(qū)動電路和掃描線驅(qū)動電路可以只使用實施方式3所述的n溝道TFT 形成。實施方式3中所述的n溝道TFT具有高遷移率，從而可以提高驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率。 另外，在實施方式3所述的n溝道TFT中，由于通過使用In-Ga-Zn-0類非單晶薄膜形成的 源區(qū)和漏區(qū)減小了寄生電容，所以頻率特性(稱為f特性)高。例如，用實施方式3所述的 n溝道TFT形成的掃描線驅(qū)動電路可以高速操作，從而可以提高幀頻率并可以實現(xiàn)黑圖像 (black image)的插入等。 另外，當(dāng)增加掃描線驅(qū)動電路中晶體管的溝道寬度或者配置多個掃描線驅(qū)動電路
20時，可以實現(xiàn)更高的幀頻率。當(dāng)配置多個掃描線驅(qū)動電路時，用于驅(qū)動偶數(shù)掃描線的掃描線 驅(qū)動電路配置于一側(cè)，而用于驅(qū)動奇數(shù)掃描線的掃描線驅(qū)動電路配置于相對置的一側(cè)；因 而，可以實現(xiàn)幀頻率的提高。另外，由多個掃描線驅(qū)動電路向一條掃描線輸出信號具有增大 顯示裝置尺寸的優(yōu)點。 另外，當(dāng)制造作為顯示裝置的示例的有源矩陣發(fā)光顯示裝置時，在至少一個像素 中配置了多個晶體管，因而優(yōu)選地配置多個掃描線驅(qū)動電路。圖14B為表示有源矩陣發(fā)光 顯示裝置的示例的框圖。 圖14B所示的發(fā)光顯示裝置在襯底5400上包括像素部分5401，其包括每個都配 置有顯示元件的多個像素；選擇像素的第一掃描線驅(qū)動電路5402和第二掃描線驅(qū)動電路 5404 ;以及信號線驅(qū)動電路5403，其控制輸入到所選像素的視頻信號。 當(dāng)輸入到圖14B所示顯示裝置的像素的視頻信號為數(shù)字信號時，通過切換晶體管 的導(dǎo)通/關(guān)斷而使像素處于發(fā)光態(tài)或非發(fā)光態(tài)。這樣，可以使用面積比灰度驅(qū)動法(area ratio grayscale method)或時間比灰度馬區(qū)動f去(time ratio grayscale method)來顯示 灰度。面積比灰度驅(qū)動法是指這樣的驅(qū)動方法利用該方法， 一個像素被劃分成多個子像素 并且基于視頻信號單獨驅(qū)動每個子像素從而顯示灰度。此外，時間比灰度驅(qū)動法是指這樣 的驅(qū)動方法利用該方法，控制像素處于發(fā)光態(tài)的期間從而顯示灰度。 因為發(fā)光元件的響應(yīng)速度高于液晶元件等元件，所以發(fā)光元件比液晶元件更適合 于時間比灰度驅(qū)動法。在用時間灰度法顯示的情況中，一個幀周期被劃分成多個子幀周期。 然后，根據(jù)視頻信號，像素中的發(fā)光元件在每個子幀周期中被設(shè)為處于發(fā)光態(tài)或非發(fā)光態(tài)。 通過將一個幀劃分成多個子幀，可以用視頻信號控制一個幀周期中像素發(fā)光的時間總長 度，從而顯示灰度。 在圖14B所示的發(fā)光顯示裝置中，在兩個開關(guān)TFT被設(shè)置于一個像素中的情況下， 第一掃描線驅(qū)動電路5402生成被輸入到起一個開關(guān)TFT的柵布線作用的第一掃描線的信 號，而第二掃描線驅(qū)動電路5404生成被輸入到起另一個開關(guān)TFT的柵布線作用的第二掃描 線的信號；然而，一個掃描線驅(qū)動電路可以生成全部兩個被輸入到第一掃描線的信號和被 輸入到第二掃描線的信號。另外，例如，有可能在每個像素中配置多個用于控制開關(guān)元件的 操作的掃描線，這取決于一個像素中所包括的開關(guān)TFT的數(shù)量。在該情況中，一個掃描線驅(qū) 動電路可以生成所有被輸入到所述多條掃描線的信號，或者多個掃描線驅(qū)動電路可以生成 被輸入到所述多條掃描線的信號。 另外，還是在發(fā)光顯示裝置中，可以在與像素部分的薄膜晶體管相同的襯底之上 形成驅(qū)動電路中的可以包括n溝道TFT的那部分驅(qū)動電路。替代地，信號線驅(qū)動電路和掃 描線驅(qū)動電路可以只使用實施方式3中所述的n溝道TFT形成。 另外，上述驅(qū)動電路可以被用于使用被電連接到開關(guān)元件的元件來驅(qū)動電子墨水 的電子紙，而不只限于應(yīng)用于液晶顯示裝置或發(fā)光顯示裝置。電子紙也被稱為電泳顯示裝 置(電泳顯示器)，其優(yōu)點在于可讀性與普通紙相當(dāng)；與其它顯示裝置具有更低的功耗； 并且可以被制造得更輕更薄。 電泳顯示器可以具有各種模式。例如，電泳顯示器包括分散于溶劑或者溶質(zhì)中的 多個微囊，每個微囊包括帶正電的第一顆粒和帶負(fù)電的第二顆粒。在該情況中，通過對微囊 施加電場，微囊中的顆粒沿相互相反的方向移動并且只有聚集于一側(cè)上的顆粒的色彩可以被呈現(xiàn)出來。注意，第一顆粒和第二顆粒每個都包括色素(pigment)并且在沒有電場時不
移動。另外，第一顆粒和第二顆粒的色彩(包括無色或無色素)彼此不同。 這樣，電泳顯示器是這樣的顯示器，它使用由電場等移動顆粒的系統(tǒng)。電泳顯示器
不需要偏振器或?qū)χ靡r底，這在液晶顯示裝置中是必需的，據(jù)此，電泳顯示器的厚度和重量
可以被顯著減小。 通過將上述微囊分散遍布于溶劑中而得到的溶液被稱為電子墨水。該電子墨水可 以被印刷在玻璃、塑料、布、或紙等的表面上。另外，通過使用濾色片(color filter)或具 有色素的顆粒，還能夠進(jìn)行彩色顯示。 當(dāng)在有源矩陣襯底上配置多個微囊并將微囊插在形成于有源矩陣襯底之上的一 個電極和另一電極之間時，就完成了有源矩陣顯示裝置。有源矩陣顯示裝置可以通過將電 場施加到微囊來進(jìn)行顯示。作為有源矩陣襯底，例如，可以使用使用了實施方式3所得到的 薄膜晶體管的有源矩陣襯底。 注意，微囊中的第一顆粒和第二顆?？梢悦總€都由選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo) 體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、或磁泳材料中的單 一材料構(gòu)成，或者由任意這些材料的復(fù)合材料構(gòu)成。 經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。
本實施方式可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。
[實施方式5] 本實施方式中，制造了薄膜晶體管，并且可以使用用于像素部分和驅(qū)動電路的薄 膜晶體管來制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也被稱為顯示裝置)。另外，驅(qū)動電路的一部 分或全部可以使用本發(fā)明實施方式所述的薄膜晶體管而被形成于與像素部分相同的襯底 之上，由此可以得到面板上系統(tǒng)(system-on-panel)。 顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也被稱為液晶顯示 元件)或者發(fā)光元件(也被稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件的類別中包括亮度受電流或電 壓控制的元件，并且具體地，包括無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。另外，可以使用 對比度被電效應(yīng)改變的顯示介質(zhì)，諸如電子墨水。 另外，顯示裝置包括其中密封了顯示元件的面板，在面板上安裝了包括控制器等 IC的模塊。顯示裝置包括與在顯示裝置制造過程中完成顯示元件之前的一個模式對應(yīng)的元 件襯底，且元件襯底配置有用于向多個像素的每一個中的顯示元件供應(yīng)電流的單元。具體 地，元件襯底可以處于以下狀態(tài)只提供了顯示元件的像素電極的狀態(tài)；在形成了要成為 像素電極的導(dǎo)電膜后且在導(dǎo)電膜被蝕刻以形成像素電極之前的狀態(tài)；或者其它任意狀態(tài)。
注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置、或者光源(包括發(fā)光 器件)。另外，顯示裝置在其類別中包括任意下列模塊附著有諸如柔性印刷電路(FPC)、 巻帶自動接合(t即eautomated bonding,TAB)帶、或者帶載封裝(tape carrier package, TCP)的連接器的模塊；具有在端部配置有印刷線路板的TAB帶或者TCP的模塊；和具有利 用玻璃上芯片接合(chip on glass, COG)法直接安裝在顯示元件上的集成電路(IC)的模 塊。 在本實施方式中，以液晶顯示裝置作為半導(dǎo)體器件的示例進(jìn)行說明。結(jié)合圖22A1 到22B說明作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實施方式的液晶顯示面板的外觀和截面。圖
2222A1和22A2為面板的俯視圖，其中用密封劑4005將每個都包括In-Ga-Zn-0類非單晶膜的 高可靠性的薄膜晶體管4010和4011、和液晶元件4013密封于第一襯底4001和第二襯底 4006之間。圖22B為沿圖22A1和22A2的M_N線截取的截面圖。 提供密封劑4005以包圍配置在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動 電路4004。第二襯底4006配置在像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004上方。因此，利 用第一襯底4001 、密封劑4005、和第二襯底4006，將像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004 與液晶4008 —起密封起來。使用單晶半導(dǎo)體膜或者多晶半導(dǎo)體膜形成在單獨制備的襯底 之上的掃描線驅(qū)動電路4003被安裝在第一襯底4001上的由密封劑4005所包圍區(qū)域以外 的區(qū)域中。 注意，單獨形成的驅(qū)動電路的連接方法不受特定限制，可以使用COG法、引線接合 法、或TAB法等。圖22A1表示了利用COG法安裝信號線驅(qū)動電路4003的示例，圖22A2表 示了利用TAB法安裝信號線驅(qū)動電路4003的示例。 配置在第一襯底4001之上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004的每個都包 括多個薄膜晶體管。圖22B表示了像素部分4002中所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū) 動電路4004中所包括的薄膜晶體管4011。絕緣層4020和4021被配置于薄膜晶體管4010 和4011上方。 薄膜晶體管4010和4011每個都對應(yīng)于實施方式3所述的高可靠性的薄膜晶體 管，其中包括In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為半導(dǎo)體層。在本實施方式中，薄膜晶體管4010和 4011為n溝道薄膜晶體管。 液晶元件4013所包括的像素電極層4030被電連接到薄膜晶體管4010。液晶元件 4013的對置電極層4031被形成于第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電極層4031、 和液晶層4008相互重疊的部分對應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對置電極 層4031分別配置有每一個都起取向膜的作用的絕緣層4032和絕緣層4033，由絕緣層4032 和4033夾著插入其間的液晶4008。 注意，第一襯底4001和第二襯底4006可以使用玻璃、金屬(通常為不銹鋼)、陶 瓷、或塑料形成。作為塑料的示例，可以使用纖維玻璃增強(qiáng)塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF) 膜、聚酯膜、或丙烯酸樹脂膜。另外，可以使用具有將鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu) 的薄片。 附圖標(biāo)記4035表示柱狀間隔件，它是通過選擇性地蝕刻絕緣膜而得到的，用于控 制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)。另外，也可以使用球形間 隔件。另外，對置電極層4031被電連接到在與薄膜晶體管4010相同的襯底之上形成的公 共電位線。對置電極層4031和公共電位線由公共連接部分相互電連接，其間夾著配置在該 一對襯底之間的導(dǎo)電顆粒。注意，導(dǎo)電顆粒包括在密封劑4005中。 替代地，可以使用無需取向膜的藍(lán)相液晶。藍(lán)相是液晶相中的一種，它是在膽甾 相液晶的溫度增加時，恰好在膽甾相變成各向同性相之前產(chǎn)生的。因為藍(lán)相只產(chǎn)生于窄溫 度范圍內(nèi)，所以將混合有5wt^或更多的手性劑的液晶合成物用于液晶層4008以改進(jìn)溫 度范圍。包括藍(lán)相液晶和手性劑的液晶合成物具有這樣的特征，即響應(yīng)速度短到10 ii s到
100i!S，所以因液晶合成物具有光學(xué)各向同性而無需取向過程，且視角依賴性小。 注意，本實施方式的液晶顯示裝置為透射型液晶顯示裝置的示例；然而，本實施方式所述的液晶顯示裝置可以被應(yīng)用于反射式液晶顯示裝置和半透射式液晶顯示裝置。
本實施方式中，說明了這樣的液晶顯示裝置的示例，其中將偏振片配置在比襯底 更靠外側(cè)的位置(觀眾一側(cè))，且用于顯示元件的色彩層和電極層配置在比襯底更靠內(nèi)側(cè) 的位置；然而，偏振片可以被配置在比襯底更靠內(nèi)側(cè)的位置。偏振片和色彩層的疊層結(jié)構(gòu)不 限于本實施方式，而可以根據(jù)偏振片和色彩層的材料或制造步驟的條件適當(dāng)設(shè)定。另外，可 以配置起黑底(black matrix)作用的遮光膜。 在本實施方式中，用起保護(hù)層作用的絕緣層和平坦化絕緣膜(絕緣層4020和 4021)覆蓋在實施方式3中得到的薄膜晶體管，從而減小薄膜晶體管表面的不均勻性并提 高薄膜晶體管的可靠性。注意，配置保護(hù)膜以防止諸如有機(jī)物質(zhì)、金屬物質(zhì)、或空氣中所包 括的濕氣等污染物雜質(zhì)的進(jìn)入，且該保護(hù)膜優(yōu)選地為致密膜(dense film)。保護(hù)膜可以利 用濺射法由使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮 化鋁膜、和/或氮氧化鋁膜構(gòu)成的單層或疊層形成。在本實施方式中，保護(hù)膜由濺射法形 成；然而，本實施方式不特定受此限制。保護(hù)膜可以通過各種方法中的任意方法形成。
此處，形成具有疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020作為保護(hù)膜。此處，利用濺射法形成氧化 硅膜作為絕緣層4020的第一層。氧化硅膜被用作保護(hù)膜，其具有防止用于源電極層和漏電 極層的鋁膜的小丘(hillock)的效果。 另外，形成絕緣層作為保護(hù)膜的第二層。此處，作為絕緣層4020的第二層，利用濺 射法形成氮化硅膜。當(dāng)使用氮化硅膜作為保護(hù)膜中的一層時，可以防止鈉等移動離子進(jìn)入 半導(dǎo)體區(qū)，從而可以抑制TFT的電特性上的變化。 另外，在形成保護(hù)膜后，可以將半導(dǎo)體層退火(在30(TC到40(TC下)。
另外，形成絕緣層4021作為起平坦化膜的作用的絕緣膜。耐熱的有機(jī)材料，諸如 聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、或環(huán)氧樹脂，可以被用于絕緣層4021。除了此類 有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG(磷硅酸鹽玻 璃)、或BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)等。注意，可以通過層疊由這些材料形成的多個絕緣膜形 成絕緣層4021。 注意，硅氧烷類樹脂是由作為原材料的硅氧烷類材料形成并具有Si-O-Si鍵的樹 脂。硅氧烷類樹脂可以包括有機(jī)基團(tuán)(例如烷基或芳基)或氟基團(tuán)作為取代基。另外，有 機(jī)基團(tuán)可以包括氟基團(tuán)。 在絕緣層的形成方法方面沒有特定限制，根據(jù)絕緣層4021的材料可以采用任意 下列方法CVD法、濺射法、S0G法、旋涂法、浸漬法、噴涂法、液滴釋放法(例如噴墨法、絲網(wǎng) 印刷法、或膠印法等)、刮刀法、輥式涂敷器(roll coater)、簾式涂敷器(curtain coater)、 以及刮刀式涂敷器(knife coater)等方法。當(dāng)使用材料溶液形成絕緣層4021時，可以在 絕緣層4021的烘焙步驟的同時將半導(dǎo)體層退火(在30(TC到40(TC下)。絕緣層4021的烘 焙步驟也用作半導(dǎo)體層的退火步驟，并且可以有效地制造顯示裝置。 像素電極層4030和對置電極層4031可以使用發(fā)光導(dǎo)電材料諸如含氧化鎢的氧化 銦、含氧化鴇的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱為 IT0)、氧化銦鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫等材料來形成。 另外，可以將包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電合成物用于形成像素 電極層4030和對置電極層4031。由導(dǎo)電合成物形成的像素電極優(yōu)選地具有小于或等于1.0Xl(^Q/方塊的薄層電阻以及在550nm波長處大于或等于70X的透光率。另外，導(dǎo)電
合成物中所包含的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選地小于或等于O. 1Q cm。 作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的電子共軛導(dǎo)電高分子。作為其示例，可以給
出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯(polypyrrole)或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及它們中
的兩種或更多種的共聚物等。 另外，從FPC 4018將各種信號和電位供給到單獨形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004、或者像素部分4002 。 在本實施方式中，使用與液晶元件4013中所包括的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成連接端子電極4015，并使用與薄膜晶體管4010和4011的源電極層和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4016。 連接端子電極4015經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018中所包括的端子。 注意，圖22A1到22B表示了信號線驅(qū)動電路4003被單獨形成和安裝于第一襯底4001上的示例；然而，本實施方式不限于此結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路可以被單獨形成然后安裝，或者只有信號線驅(qū)動電路的一部分或掃描線驅(qū)動電路的一部分可以被單獨形成然后安裝。 圖23表示了 TFT襯底2600被用于對應(yīng)于半導(dǎo)體器件的一種模式的液晶顯示模塊的示例。 圖23表示了液晶顯示模塊的示例，其中TFT襯底2600和對置襯底2601被用密封劑2602相互固定，并且在襯底之間配置包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件2604、色彩層2605、和偏振片2606以形成顯示區(qū)域。需要色彩層2605以進(jìn)行彩色顯示。在RGB系統(tǒng)的情況中，為相應(yīng)的像素提供對應(yīng)于紅、黃、和藍(lán)色的色彩層。偏振片2606和2607以及擴(kuò)散板2613被配置在TFT襯底2600和對置襯底2601的外側(cè)。光源包括冷陰極管2610和反射板2611，而電路襯底2612經(jīng)由柔性線路板2609被連接到TFT襯底2600的布線電路部分2608并且包括外部電路諸如控制電路或者電源電路。偏振片和液晶層可以夾著延遲板(retardation plate)被層疊起來。 對于液晶顯示模塊，可以使用TN(扭曲向列相)模式、IPS(面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS(邊緣場轉(zhuǎn)換)模式、MVA(多疇垂直取向，multi-domain vertical alignment)模式、PVA(圖案化垂直取向，patterned vertical alignment)模式、ASM(軸對稱取向微單元)模式、OCB(光學(xué)補(bǔ)償雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、或AFLC(反鐵電液晶)模式等。
經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。
本實施方式可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。
[實施方式6] 本實施方式中，以電子紙作為半導(dǎo)體器件的示例進(jìn)行說明。 圖13表示了有源矩陣電子紙作為半導(dǎo)體器件的示例。用于半導(dǎo)體器件的薄膜晶
體管581可以按與實施方式1到3中任意所述的薄膜晶體管相似的方式制造。 圖13中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)(twisting ball displaysystem)的顯
示裝置的示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)是指這樣的方法，其中每個都著色成黑色和白色的球形顆
粒被排列在顯示元件的第一電極層和第二電極層之間，并在第一電極層和第二電極層之間產(chǎn)生電位差以控制球形顆粒的取向，從而進(jìn)行顯示。 形成于襯底580之上的薄膜晶體管581為具有底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，源電極層或漏電極層經(jīng)由形成于絕緣層5S3、584、和585中的接觸孔而被電連接到第一電極層587。在第一電極層587和第二電極層588之間，配置每個都具有黑色區(qū)域590a和白色區(qū)域590b的球形顆粒589，該球形顆粒589被填充了液體的空腔594包圍。圍繞球形顆粒589的空間被用填充物595諸如樹脂所填充(見圖13)。在圖13中，第一電極層587對應(yīng)于像素電極，第二電極層588對應(yīng)于公共電極。第二電極層588被電連接到配置于與薄膜晶體管581相同的襯底之上的公共電位線。為襯底596配置的第二電極層588和公共電位電極可以使用以上實施方式中所述的公共連接部分相互電連接，在該一對襯底之間插入有導(dǎo)電顆粒。
另外，作為扭轉(zhuǎn)球的替代，也可以使用電泳元件。在該情況中，使用直徑為大約10iim到200iim的微囊，其中密封了透明液體、帶正電的白色微粒、和帶負(fù)電的黑色微粒。在配置于第一電極層和第二電極層之間的微囊中，當(dāng)利用第一電極層和第二電極層施加電場時，白色微粒和黑色微粒朝相互相反的一側(cè)移動，從而顯示白色或黑色。使用該原理的顯示元件為電泳顯示元件并且通常被稱為電子紙。電泳顯示元件的反射率高于液晶顯示裝置，因而，不需要輔助光，功耗低，并且在暗處可以識別顯示部分。另外，即使在不向顯示部分供電時，圖像一旦已經(jīng)被顯示就能被保持。因此，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(其可以被簡稱為顯示裝置或配置有顯示裝置的半導(dǎo)體器件)遠(yuǎn)離電波源，所顯示的圖像也可以被存儲。 經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的顯示裝置作為半導(dǎo)體器件。
本實施方式可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。
[實施方式7] 本實施方式中，作為半導(dǎo)體器件的示例說明了發(fā)光顯示裝置。作為顯示裝置中所包括的顯示元件，此處說明利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件分類。通常，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，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴被分別從一對電極注入到包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，從而使電流流動。載流子(電子和空穴)復(fù)合，從而激發(fā)發(fā)光有機(jī)化合物。發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，由此發(fā)光。由于這種機(jī)制，該發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。 無機(jī)EL元件根據(jù)它們的元件結(jié)構(gòu)被劃分成分散型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī)EL元件。分散型無機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的顆粒被分散在粘合劑中，并且它的發(fā)光機(jī)制為利用施主能級和受主能級的施主_受主復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有這樣的結(jié)構(gòu)在電介質(zhì)層之間夾著發(fā)光層，其被進(jìn)一步夾在電極之間；并且它的發(fā)光機(jī)制為利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的局部型(localizedtype)發(fā)光。注意，此處使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn)行說明。 圖20表示了可以采用數(shù)字時間灰度驅(qū)動(digital time grayscaledriving)的像素結(jié)構(gòu)的示例，作為半導(dǎo)體器件的示例。 下面說明可以采用數(shù)字時間灰度驅(qū)動的像素的結(jié)構(gòu)和操作。在本示例中，一個像素包括每個都包括氧化物半導(dǎo)體層(In-Ga-Zn-O類非單晶膜)作為溝道形成區(qū)的兩個n溝
26道晶體管。 像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動晶體管6402、發(fā)光元件6404、和電容6403。開關(guān)晶體管6401的柵極被連接到掃描線6406，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極和漏電極中的一個)被連接到信號線6405，而開關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)被連接到驅(qū)動晶體管6402的柵極。驅(qū)動晶體管6402的柵極經(jīng)由電容6403被連接到電源線6407，驅(qū)動晶體管6402的第一電極被連接到電源線6407，而驅(qū)動晶體管6402的第二電極被連接到發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件6404的第二電極對應(yīng)于公共電極6408。公共電極6408被電連接到形成于相同襯底之上的公共電位線。其中公共電極6408和公用電位線被相互連接的公共連接部分可以具有如圖1A、圖2A、或圖3A所示的結(jié)構(gòu)。 發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)為低電源電位。注意，所述低電源電位為關(guān)于對電源線6407所設(shè)的高電源電位滿足低電源電位〈高電源電位的電位。作為低電源電位，例如，可以采用GND、或OV等。高電源電位和低電源電位之間的電位差被施加到發(fā)光元件6404并且電流被供給到發(fā)光元件6404，使得發(fā)光元件6404發(fā)光。此處，為了讓發(fā)光元件6404發(fā)光，每個電位都被設(shè)定為使得高電源電位和低電源電位之間的電位差為正向閾值電壓或更高。 注意，驅(qū)動晶體管6402的柵電容可以被用于代替電容6403，從而可以省略電容6403。驅(qū)動晶體管6402的柵電容可以被形成于溝道區(qū)和柵電極之間。
在電壓輸入電壓驅(qū)動法的情況中，視頻信號被輸入到驅(qū)動晶體管6402的柵極使得驅(qū)動晶體管6402處于充分地導(dǎo)通和關(guān)斷這兩個狀態(tài)中的某一個狀態(tài)。S卩，驅(qū)動晶體管6402工作在線性區(qū)。因為驅(qū)動晶體管6402工作在線性區(qū)，所以比電源線6407的電壓更高的電壓被施加到驅(qū)動晶體管6402的柵極。注意，比(電源線+驅(qū)動晶體管6402的Vth的電壓)更高或相等的電壓被施加到信號線6405。 在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動而非數(shù)字時間灰度驅(qū)動的情況中，通過改變信號輸入可以使用如圖20所示那樣的相同像素結(jié)構(gòu)。 在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動的情況中，比(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動晶體管的Vth)更高或相等的電壓被施加到驅(qū)動晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓表示要獲得所需亮度時的電壓，并且至少包括正向閾值電壓。輸入使驅(qū)動晶體管6402工作在飽和區(qū)的視頻信號，使得電流可以被供給到發(fā)光元件6404。為了讓驅(qū)動晶體管6402工作在飽和區(qū)，電源線6407的電位被設(shè)得高于驅(qū)動晶體管6402的柵電位。當(dāng)使用模擬視頻信號時，可以將符合視頻信號的電流供給到發(fā)光元件6404并進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動。
注意，像素結(jié)構(gòu)并不限于圖20中所示。例如，可以對圖20所示的像素添加開關(guān)、電阻、電容、晶體管、或邏輯電路等。 接下來，結(jié)合圖21A到21C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。用n溝道TFT作為示例說明像素的截面結(jié)構(gòu)。用于圖21A到21C所示的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動TFT 7001、7011、和7021可以按與實施方式3所述的薄膜晶體管相似的方式制造，并且是每個都包括In-Ga-Zn-0類非單晶膜作為半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。 為了提取從發(fā)光元件發(fā)出的光，陽極和陰極中的至少一個需要透光。薄膜晶體管和發(fā)光元件被形成于襯底上方。發(fā)光元件可以具有頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)由與襯底相對置
27的表面提取發(fā)光；底部發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)由襯底一側(cè)上的表面提取發(fā)光；或者雙發(fā)光結(jié)構(gòu)， 其中經(jīng)由與襯底相對置的表面和襯底一側(cè)上的表面提取發(fā)光。本發(fā)明實施方式的像素結(jié)構(gòu) 可以被應(yīng)用于具有任意這些發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
結(jié)合圖21A說明具有頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 圖21A為像素的截面圖，其中驅(qū)動TFT 7001為n溝道TFT并且光從發(fā)光元件7002 發(fā)射到陽極7005—側(cè)。在圖21A中，發(fā)光元件7002的陰極7003被電連接到驅(qū)動TFT 7001， 且發(fā)光層7004和陽極7005被按此順序?qū)盈B于陰極7003之上。陰極7003可以被使用各 種導(dǎo)電材料形成，只要它們具有低功函數(shù)并且反射光即可。例如，優(yōu)選地使用Ca、 Al、 CaF、 MgAg、或AlLi等。發(fā)光層7004可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。當(dāng)使用多層形成發(fā)光層 7004時，通過將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、和空穴注入層按此順序?qū)盈B 于陰極7003之上來形成發(fā)光層7004。不需要形成所有這些層。陽極7005使用發(fā)光導(dǎo)電 材料諸如含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦 錫、氧化銦錫(以下稱為ITO)、氧化銦鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫的膜來形成。
發(fā)光元件7002對應(yīng)于在陰極7003和陽極7005之間夾著發(fā)光層7004的區(qū)域。在 圖21A所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7002發(fā)射到陽極7005 —側(cè)。
接下來，結(jié)合圖21B說明具有底部發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21B為像素的截面圖， 是驅(qū)動TFT 7011為n溝道TFT并且光從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013 —側(cè)的情況。在 圖21B中，發(fā)光元件7012的陰極7013被形成在電連接到驅(qū)動TFT 7011的發(fā)光導(dǎo)電膜7017 上方，而發(fā)光層7014和陽極7015按此順序?qū)盈B于陰極7013上方。當(dāng)陽極7015具有透光 特性時，可以形成用于反射或阻擋光的遮光膜7016以覆蓋陽極7015。對于陰極7013，如圖 21A的情況那樣可以使用各種材料，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料即可。陰極7013 被形成為可以透光的厚度(優(yōu)選地，為約5nm到30nm)。例如，可以將厚度為20nm的鋁膜用 作陰極7013。與圖21A的情況相似，發(fā)光層7014可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。陽 極7015不需要透光，但可以使用如圖21A的情況那樣的透光導(dǎo)電材料來形成。作為遮光膜 7016，例如可以使用反射光的金屬等；然而，并不限于金屬膜。例如，也可以使用添加了黑色 素的樹脂等。 發(fā)光元件7012對應(yīng)于發(fā)光層7014被夾在陰極7013和陽極7015之間的區(qū)域。在 圖21B所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7012發(fā)射到陰極7013 —側(cè)。
接下來，結(jié)合圖21C說明具有雙發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21C中，發(fā)光元件7022 的陰極7023被形成于電連接到驅(qū)動TFT 7021的透光導(dǎo)電薄膜7027上方，而發(fā)光層7024和 陽極7025被按此順序?qū)盈B于陰極7023上方。如圖21A的情況那樣，陰極7023可以使用各 種材料來形成，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料即可。陰極7023被形成為可以透光的 厚度。例如，可以將厚度為20nm的鋁膜用作陰極7023。與圖21A的情況相似，發(fā)光層7024 可以使用單層或?qū)盈B的多層來形成。陽極7025可以使用如圖21A的情況那樣的透光導(dǎo)電 材料來形成。 發(fā)光元件7022對應(yīng)于陰極7023、發(fā)光層7024、和陽極7025相互重疊的區(qū)域。在 圖21C所示像素的情況中，光如箭頭所示那樣從發(fā)光元件7022發(fā)射到陽極7025 —側(cè)和陰 極7023 —側(cè)。 注意，雖然此處以有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn)行了說明，但是也可以設(shè)置無機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。 在本實施方式中，說明了控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)被電連接 到發(fā)光元件的示例；然而，可以采用用于電流控制的TFT連接在驅(qū)動TFT和發(fā)光元件之間的 結(jié)構(gòu)。 本實施方式所述的半導(dǎo)體器件不限于圖21A到21C中所示的結(jié)構(gòu)，而可以基于根 據(jù)本發(fā)明所述技術(shù)的精神作出各種方式的修改。 下面，結(jié)合圖24A到24B說明作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實施方式的發(fā)光顯 示面板(也被稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖24A為面板的俯視圖，其中用密封劑4505 將形成在實施方式3所述的第一襯底4051上方且每個都包括In-Ga-Zn-0類非單晶膜作 為半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管4509和4510、以及和發(fā)光元件4511密封于第一襯底 4501和第二襯底4506之間。圖24B為沿圖24A的H-I線截取的截面圖。
提供密封劑4505以包圍配置于第一襯底4501上方的像素部分4502、信號線驅(qū)動 電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b。另外，第二襯底4506被配置于 像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b上方。 因此，利用第一襯底4501、密封劑4505、和第二襯底4506，將像素部分4502、信號線驅(qū)動電 路4503a和4503b、和掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b與填充物4507 —起密封起來。優(yōu)選 地，用具有高氣密性和低脫氣性的保護(hù)膜(諸如層壓膜(laminate film)或紫外線固化樹 脂膜)或者覆蓋材料來封裝(密封)面板，如上所述，使得面板不被暴露于外部空氣。
形成于第一襯底4501上方的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、和 掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b的每個都包括多個薄膜晶體管，且像素部分4502所包括的 薄膜晶體管4510和信號線驅(qū)動電路4503a所包括的薄膜晶體管4509如圖24B的示例所示。
作為每個薄膜晶體管4509和4510，可以使用實施方式3所述的高可靠性的薄膜晶 體管，其中包括In-Ga-Zn-0類非單晶膜作為半導(dǎo)體層。在本實施方式中，薄膜晶體管4509 和4510為n溝道薄膜晶體管。 另外，附圖標(biāo)記4511表示發(fā)光元件。作為發(fā)光元件4511所包括的像素電極的第 一電極層4517被電連接到薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層。注意，發(fā)光元件4511 的結(jié)構(gòu)為第一電極層4517、電致發(fā)光層4512、和第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明 不限于本實施方式所述。發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)從發(fā)光元件4511提取光的方向等 來適當(dāng)改變。 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(partition wal1)4520。特別優(yōu)選的是，分隔壁4520使用感光材料形成并且以使開口的側(cè)壁形成為具 有連續(xù)曲率的傾斜表面的方式在第一電極層4517的上方形成開口。
電致發(fā)光層4512可以被形成為具有單層或?qū)盈B的多層。 保護(hù)膜可以被形成于第二電極層4513和分隔壁4520上方以防止氧、氫、濕氣、或
二氧化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511。作為保護(hù)膜，可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、或DLC薄膜等。 另外，將各種信號和電位從FPC 4018a和4518b供給到信號線驅(qū)動電路4503a和 4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b、或者像素部分4502。 在本實施方式中，使用與發(fā)光元件4511所包括的第一電極層4517相同的導(dǎo)電膜形成連接端子電極4515，而使用與薄膜晶體管4509和4510所包括的源電極層和漏電極層 相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4516。 連接端子電極4515經(jīng)由各向異性導(dǎo)電膜4519電連接到FPC4518a所包括的端子。
位于從發(fā)光元件4511中提取光的方向上的第二襯底需要具有透光特性。在該情 況中，使用透光材料，諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜、或丙烯酸膜。 作為填充物4507，除了惰性氣體諸如氮或氬之外，還可以使用紫外線固化樹脂或 熱固性樹脂。例如，可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、 PVB (聚乙烯醇縮丁醛)、或者EVA (乙烯-醋酸乙烯)。本實施方式中，氮被用于填充物4507 。
另外，如果需要的話，可以適當(dāng)?shù)卦诎l(fā)光元件的發(fā)光表面上配置光學(xué)膜，諸如偏振 片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、延遲板(四分之一波板或半波板)、或者濾色片。另外， 偏振片或者圓偏振片可以被配置有抗反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，據(jù)此可以使反射 光被表面上的凸起和凹陷所散射，以減少眩光。 信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b可以被配置 作為使用單晶半導(dǎo)體膜或者多晶半導(dǎo)體膜形成在單獨制備的襯底上方的驅(qū)動電路。另外， 只有信號線驅(qū)動電路或者其一部分、或者掃描線驅(qū)動電路或者其部分可以被單獨形成和安 裝。本實施方式不限于圖24A和24B中所示的結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過上述工藝，可以制造高可靠性的發(fā)光顯示裝置(顯示面板)作為半導(dǎo)體器件。
本實施方式可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合任意其它實施方式來實施。
[實施方式8] 本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件可以被應(yīng)用于電子紙。電子紙可以用于各個領(lǐng)域的電 子設(shè)備，只要它們能顯示數(shù)據(jù)即可。例如，根據(jù)本發(fā)明所述的電子紙可以被應(yīng)用于電子書 (e-book)閱讀器、海報、諸如火車等交通工具中的廣告、諸如信用卡的各種卡的顯示器等 等。電子設(shè)備的示例如圖25A和25B以及圖26所示。 圖25A表示了使用電子紙形成的海報2631。在廣告媒介為印刷紙制品的情況中，
廣告由人工來更換；但是，通過使用電子紙，廣告的顯示可以在短時間內(nèi)改變。另外，圖像可
以被穩(wěn)定顯示而不會失真。注意，海報可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 圖25B表示了諸如火車的交通工具中的廣告2632。在廣告媒介為印刷品的情況
中，廣告由人力替換；然而，通過使用電子紙，廣告顯示可以在短時間內(nèi)改變而不用大量人
力。另外，圖像可以被穩(wěn)定顯示而不會失真。注意，交通工具中的廣告可以被構(gòu)造成無線發(fā)
送和接收數(shù)據(jù)。 圖26表示了電子書閱讀器2700的示例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個框架， 框架2701和框架2703。框架2701和框架2703被用鉸鏈2711組合起來，從而可以以鉸鏈 2711為軸打開和關(guān)閉電子書閱讀器2700。用這樣的結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700可以像紙質(zhì) 書那樣操作。 顯示部分2705和顯示部分2707分別被包含在框架2701和框架2703中。顯示部 分2705和顯示部分2707可以被構(gòu)造為顯示一幅圖像或不同的圖像。在顯示部分2705和顯 示部分2707顯示不同的圖像的情況中，例如，右側(cè)的顯示部分(圖26中的顯示部分2705) 可以顯示文本而左側(cè)的顯示部分(圖26中的顯示部分2707)可以顯示圖像。
圖26表示了框架2701配置有操作部分等的示例。例如，框架2701配置有電源開關(guān)2721、操作鍵2723、以及揚(yáng)聲器2725等?？梢岳貌僮麈I2723來換頁。注意，在配置了 顯示部分的框架的表面上，可以配置鍵盤、或定點設(shè)備等。另外，外部連接端子(諸如耳機(jī) 端子、USB端子、或可以連接到諸如AC適配器和USB電纜等各種電纜的端子)、或記錄介質(zhì) 插入部分等可以被配置于框架的背面或側(cè)面。另外，電子書閱讀器2700可以具有電子詞典 的功能。 電子書閱讀器2700可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎脧碾娮訒?br> 務(wù)器上無線地購買和下載所需書籍?dāng)?shù)據(jù)等的結(jié)構(gòu)。[實施方式9] 本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件可以被應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。電子設(shè)備 的示例包括電視機(jī)(也被稱為電視或電視接收機(jī))、計算機(jī)的顯示器等、諸如數(shù)字相機(jī)或數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)的相機(jī)、數(shù)字相框、移動電話手機(jī)(也被稱為移動電話或移動電話設(shè)備)、便攜式 游戲機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置(audio r印roducing device)、和大型游戲機(jī)諸如 彈子機(jī)(pachinko machine)等。 圖27A表示了電視機(jī)9600的示例。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603被包含在框
架9601中。顯示部分9603可以顯示圖像。另外，框架9601被機(jī)座9605支撐。 電視機(jī)9600可以用框架9601的或遙控器9610的操作開關(guān)操作。頻道和音量可
以用遙控器9610的操作鍵9609控制，從而可以控制顯示部分9603上顯示的圖像。另外，
遙控器9610可以配置有顯示部分9607，用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)。 注意，電視機(jī)9600配置有接收器、以及調(diào)制解調(diào)器等?？梢岳媒邮掌鱽斫邮胀?br> 常的電視廣播。另外，當(dāng)通過調(diào)制解調(diào)器將電視機(jī)9600有線或無線地連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，
可以進(jìn)行單向的(從發(fā)射器到接收器)或者雙向的(發(fā)射器和接收器之間或接收器之間)
數(shù)據(jù)通信。 圖27B表示了數(shù)字相框9700的示例。例如，在數(shù)字相框9700中，顯示部分9703 被包含在框架9701中。顯示部分9703可以顯示各種圖像。例如，顯示部分9703可以顯示 由數(shù)字相機(jī)等捕獲的圖像數(shù)據(jù)，其功能就像普通相框那樣。 注意，數(shù)字相框9700配置有操作部分、外部連接部分(USB端子、可以連接到諸如 USB電纜等電纜的端子)、或記錄介質(zhì)插入部分等。盡管這些部件可以被配置于配置有顯示 部分的表面上，但是從數(shù)字相框9700的設(shè)計上考慮，優(yōu)選地將它們配置側(cè)面或背面。例如， 存儲由數(shù)字相機(jī)捕獲的圖像數(shù)據(jù)的存儲器被插入到數(shù)字相框的記錄介質(zhì)插入部分中，由此 可以傳輸圖像數(shù)據(jù)然后顯示在顯示部分9703上。 數(shù)字相框9700可以被構(gòu)造成無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎脽o線地傳輸所需 的圖像數(shù)據(jù)以進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。 圖28A為便攜式游戲機(jī)并且包括兩個框架，即接合部分9893連接起來的框架9881 和框架9891，使得便攜式游戲機(jī)可以被打開或折疊。顯示部分9882被包含在框架9881中， 而顯示部分9883被包含在框架9891中。另外，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)配置有揚(yáng)聲器 部分9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、 LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、 以及傳感器9888(其具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液體、 磁力、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射線、流速、濕度、傾斜 度、震動、氣味、或紅外線的功能)、和麥克風(fēng)9889)等。不用說，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不限于以上所述結(jié)構(gòu)。便攜式游戲機(jī)可以具有適當(dāng)?shù)嘏渲昧祟~外的附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)，只要至少配 置了本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件即可。圖28A所示的便攜式游戲機(jī)具有閱讀存儲于存儲介質(zhì) 中的程序或數(shù)據(jù)以將其顯示在顯示部分上的功能、和通過無線通信與另一個便攜式游戲機(jī) 共享信息的功能。注意，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)的功能不限于以上所述的那些功能，并 且便攜式游戲機(jī)可以具有各種功能。 圖28B表示了作為大型游戲機(jī)的投幣機(jī)9900的示例。在投幣機(jī)9900中，顯示部 分9903被包含在框架9901中。另外，投幣機(jī)9900配置有操作構(gòu)件諸如啟動桿和停止開關(guān)、 投幣口、揚(yáng)聲器等。不用說，投幣機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不限于以上所述結(jié)構(gòu)。投幣機(jī)可以具有適 當(dāng)?shù)嘏渲昧祟~外的附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)，只要至少配置了本發(fā)明所述的半導(dǎo)體器件即可。
圖29A表示了移動電話手機(jī)1000的示例。移動電話手機(jī)1000配置有包含在框架
1001中的顯示部分1002、操作鍵1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、以及麥克風(fēng)1006等。 當(dāng)圖29A所示的移動電話手機(jī)1000的顯示部分1002被手指等觸摸時，數(shù)據(jù)可以 被輸入到移動電話手機(jī)1000中。另外，可以通過用手指等觸摸顯示部分1002執(zhí)行諸如打 電話和發(fā)送文字信息的操作。 顯示部分1002主要有三個屏幕模式。第一模式為顯示模式，其主要用于顯示圖 像。第二模式為輸入模式，其主要用于輸入數(shù)據(jù)例如文本。第三模式為顯示并輸入模式，其 為兩種模式的組合，即，顯示模式和輸入模式的組合。 例如，在打電話或發(fā)送文字信息的情況中，為顯示部分1002選擇主要用于輸入文 本的文本輸入模式，從而可以輸入屏幕上顯示的字符。在該情況中，優(yōu)選地在顯示部分1002 的整個屏幕區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字鍵。 當(dāng)在移動電話手機(jī)1000中配置包括諸如陀螺儀或者加速度傳感器的用于檢測傾 斜度的傳感器的檢測裝置時，顯示部分1002的屏幕上的顯示可以通過判斷移動電話手機(jī) 1000的方向(移動電話手機(jī)1000是否為了風(fēng)景模式或人像模式而被水平放置或垂直放 置)被自動改變。 通過觸碰顯示部分1002或使用框架1001的操作鍵1003改變屏幕模式。替代地， 可以根據(jù)顯示部分1002上顯示的圖像類型改變屏幕模式。例如，當(dāng)顯示部分顯示的圖像信 號為運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)時，屏幕模式被改變到顯示模式。當(dāng)信號為一種文本數(shù)據(jù)時，屏幕模式被 改變到輸入模式。 另外，在輸入模式中，當(dāng)有一段時間沒有執(zhí)行通過觸摸顯示部分1002的輸入，并 檢測到由顯示部分1002中的光學(xué)傳感器檢測的信號時，屏幕模式可以被控制以從輸入模 式改變到顯示模式。 顯示部分1002可以用作圖像傳感器。例如，當(dāng)用手掌或指紋觸摸顯示部分1002
時，掌紋、或指紋等的圖像數(shù)據(jù)被獲取，由此可以進(jìn)行身份識別。另外，通過在顯示部分中提
供背光或發(fā)出近紅外光的感光源，可以獲取指靜脈、或掌靜脈等的圖像數(shù)據(jù)。 圖29B也表示了移動電話手機(jī)的示例。圖29B中的移動電話手機(jī)包括顯示裝置
9410和通信裝置9400。顯示裝置9410具有包括顯示部分9412和操作鍵9413的框架9411 。
通信裝置9400具有包括操作鍵9402、外部輸入端子9403、麥克風(fēng)9404、揚(yáng)聲器9405、和當(dāng)
收到來電時發(fā)光的發(fā)光部分9406的框架9401。具有顯示功能的顯示裝置9410可以在箭
32頭所示的兩個方向上從通信裝置9400上分離。因此，顯示裝置9410和具有電話功能的通 信裝置9400可以沿其短軸或長軸彼此附著。當(dāng)只需要顯示功能時，可以單獨使用顯示裝置 9410而將通信裝置9400從顯示裝置9410上分離。通信裝置9400和顯示裝置9410的每個 都能通過無線通信或有線通信發(fā)射和接收圖像或輸入信息，并且每個都具有可充電電池。
[實例l] 在本實施例中，說明了通過使用氯氣和氧氣，對氧化物半導(dǎo)體層和絕緣膜進(jìn)行干 法蝕刻所得的結(jié)果。 下面說明本實例中所用的樣品。作為第一氧化物半導(dǎo)體層，利用濺射法在玻璃襯 底上方形成厚度為150nm的In-Ga-Zn-0類非單晶膜。形成條件如下壓力為0. 4Pa，功率 為500W，形成溫度為25t:，氬氣的流速為10sccm，氧氣的流速為5sccm，且襯底和靶材之 間的距離為170mm。使用以l : 1 : 1的比例包含ln203、 Ga203jP ZnO(In : Ga : Zn =
i : i : 0.5)的靶材。由這些形成條件所得到的第一氧化物半導(dǎo)體層的組分通過電感耦合
等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)來測量。測量結(jié)果為InGa。.94Zn。.4。03.31。 接下來，利用濺射法在玻璃襯底上方形成厚度為150nm的In-Ga-Zn-0類非單晶 膜，作為導(dǎo)電率高于第一氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率的第二氧化物半導(dǎo)體層。形成條件如 下壓力為0.4Pa，功率為500W，形成溫度為25t:，氬氣的流速為40sccm，并且襯底和靶材 之間的距離為170mm。使用以l : 1 : 1的比例包含In203、Ga203^P ZnO(In : Ga : Zn =
i : i : 0.5)的靶材。由這些形成條件所得到的第二氧化物半導(dǎo)體層的組分通過電感耦合
等離子體質(zhì)譜法來測量。測量結(jié)果為InGa。.95Zn。.4103.33。 接下來，作為絕緣膜，利用CVD法在玻璃襯底上方形成厚度為200nm的氧氮化硅 膜。形成條件如下壓力為39. 99Pa，形成溫度為40(TC，硅烷的流速為4Sccm，N20的流速為 800sccm， RF功率為150W，并且電極之間的距離為28mm。 然后，測量第一氧化物半導(dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體層、和絕緣膜的各自的蝕 刻速率。使用諸如光致抗蝕劑的掩模，以留下每種膜的(半蝕刻)方式，來蝕刻已經(jīng)形 成的第一氧化物半導(dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體層、和絕緣膜。此后，利用臺階高度測量 (st印-heightmeasurement)裝置來測量第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻量、第二氧化物半導(dǎo)體 層的蝕刻量、和絕緣薄膜的蝕刻量，然后，根據(jù)膜蝕刻量和蝕刻所需時間之間的關(guān)系計算出 它們各自的蝕刻速率(nm/min)。 利用在ICP功率為1500W(電極尺寸370mmX470mm) 、 RF偏置為200W、壓力 為1.5Pa、且襯底溫度為-l(TC的條件下的ICP蝕刻法進(jìn)行蝕刻。在本蝕刻中，采用了 在作為蝕刻氣體的氯氣和氧氣的不同流速下的四種不同條件(氯氣流速氧氣流速= 100sccm : 0sccm、85sccm : 15sccm、70sccm : 30sccm、禾卩55sccm : 45sccm)。計算所述條
件的相應(yīng)的蝕刻速率。 蝕刻速率計算結(jié)果如圖4所示。在圖4中，橫軸表示蝕刻氣體(氯氣和氧氣的總 和)中氧氣的含量(體積％)，左側(cè)的縱軸表示蝕刻速率(nm/min)，而右側(cè)的縱軸表示選擇 性。另外，在圖4中，圓圈表示第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率，三角表示第二氧化物半導(dǎo) 體層的蝕刻速率，方塊表示絕緣膜的蝕刻速率，而十字表示選擇性。注意，圖4所示的選擇 性為第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率相對于絕緣膜的蝕刻速率。 根據(jù)圖4所示的結(jié)果，即使增大蝕刻氣體中氧氣的含量(體積％ )，在第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層之間的蝕刻速率上也未發(fā)現(xiàn)顯著差別。另一方面，結(jié)果表 明，當(dāng)增大蝕刻氣體中氧氣的含量(體積％)時，絕緣膜的蝕刻速率下降。具體地，結(jié)果表 明，當(dāng)蝕刻氣體中氧氣的含量為15體積％或更多時，絕緣膜的蝕刻速率下降。
另外，可以理解的是，確定了第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率相對于絕緣膜的蝕 刻速率的選擇性(第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率相對于絕緣膜的蝕刻速率之比)，其表 明，向蝕刻氣體中加入氧氣時選擇性最大增加到4. 2，而不向蝕刻氣體加入氧氣時選擇性小 于1，如圖4所示。另外，在第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層之間的蝕刻速率上 未發(fā)現(xiàn)顯著差別。因此，關(guān)于第二氧化物半導(dǎo)體層相對于絕緣膜的蝕刻速率的選擇性，其結(jié) 果類似于第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率相對于絕緣膜的蝕刻速率的選擇性所得的相關(guān) 結(jié)果。 如上所述，可以理解的是，當(dāng)增大蝕刻氣體中所加入的氧氣比例時，絕緣膜的蝕刻 速率可以小于第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率。另外，可以理解，當(dāng) 蝕刻氣體中氧氣的含量為15體積％或更多時，能夠提高第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化 物半導(dǎo)體相對于絕緣膜的選擇性。這樣，通過在蝕刻氣體中包含氧氣，可以提高氧化物半導(dǎo) 體層相對于絕緣膜的選擇性。因此，當(dāng)去除形成于絕緣膜上方的氧化物半導(dǎo)體層的一部分 (靠近氧化物半導(dǎo)體層表面的部分)(溝道蝕刻)時，可以抑制對絕緣膜的暴露的部分的損 害。 本說明書基于2008年10月22日向日本專利局提交的第2008-271598號日本專 利申請，其整體內(nèi)容都通過引用被并入本文中。
3權(quán)利要求
一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包含以下步驟在襯底的上方形成柵電極；在所述柵電極的上方形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層的上方形成氧化物半導(dǎo)體層；通過濕法蝕刻加工所述氧化物半導(dǎo)體層以形成島狀氧化物半導(dǎo)體層；在所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層；通過第一干法蝕刻加工所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，以及通過第二干法蝕刻去除所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在所述島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包括 銦、鎵、和鋅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用在所述干法蝕刻中的 蝕刻速率高于所述氧化物半導(dǎo)體層所用的材料的蝕刻速率的材料來形成所述導(dǎo)電層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中用包括氯的氣體進(jìn)行所述 干法蝕刻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 使用包括氧化硅的材料形成所述柵絕緣層，并且 所述包括氯的氣體包括氧。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述包括氯的氣體中氧的含量 為15體積％或更多。
7. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包含以下步驟 在襯底的上方形成柵電極； 在所述柵電極的上方形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層的上方形成氧化物半導(dǎo)體層；通過濕法蝕刻加工所述氧化物半導(dǎo)體層以形成島狀氧化物半導(dǎo)體層； 在所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層； 通過干法蝕刻加工所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，以及通過所述干法蝕刻去除所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在所述島狀氧化物半導(dǎo) 體層中形成凹陷部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包括 銦、鎵、和鋅。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用在所述干法蝕刻中的 蝕刻速率高于所述氧化物半導(dǎo)體層所用的材料的蝕刻速率的材料來形成所述導(dǎo)電層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中用包括氯的氣體進(jìn)行所 述干法蝕刻。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用包括氧化硅的材料形成所述柵絕緣層，并且 所述包括氯的氣體包括氧。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述包括氯的氣體中氧的含量為15體積％或更多。
13. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包含以下步驟 在襯底的上方形成柵電極； 在所述柵電極的上方形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層的上方形成第一氧化物半導(dǎo)體層；在所述第一氧化物半導(dǎo)體層的上方形成第二氧化物半導(dǎo)體層，其中所述第二氧化物半 導(dǎo)體層的導(dǎo)電率高于所述第一氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；通過濕法蝕刻加工所述第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層以形成第一 島狀氧化物半導(dǎo)體層和第二島狀氧化物半導(dǎo)體層；在所述第二島狀氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層；通過第一干法蝕刻加工所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極；并且通過第二干法蝕刻去除所述第一島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分和所述第二島狀氧化 物半導(dǎo)體層的一部分以在所述第一島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述第一氧化物半導(dǎo)體 層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層每個都包括銦、鎵、和鋅。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用在所述干法蝕刻中 的蝕刻速率高于所述第二氧化物半導(dǎo)體層所用的材料的蝕刻速率的材料來形成所述導(dǎo)電 層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中用包括氯的氣體進(jìn)行所 述干法蝕刻。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 使用包括氧化硅的材料形成所述柵絕緣層，并且 所述包括氯的氣體包括氧。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述包括氯的氣體中的氧的 含量為15體積％或更多。
19. 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包含以下步驟 在襯底的上方形成柵電極； 在所述柵電極的上方形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層的上方形成第一氧化物半導(dǎo)體層；在所述第一氧化物半導(dǎo)體層的上方形成第二氧化物半導(dǎo)體層，其中所述第二氧化物半 導(dǎo)體層的導(dǎo)電率高于所述第一氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率；通過濕法蝕刻加工所述第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層以形成第一 島狀氧化物半導(dǎo)體層和第二島狀氧化物半導(dǎo)體層；在所述第二島狀氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層；通過干法蝕刻加工所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極；并且通過所述干法蝕刻去除所述第一島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分和所述第二島狀氧化 物半導(dǎo)體層的一部分以在所述第一島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述第一氧化物半導(dǎo)體 層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層的每個都包括銦、鎵、和鋅。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用在所述干法蝕刻中 的蝕刻速率高于所述第二氧化物半導(dǎo)體層所用材料的蝕刻速率的材料形成所述導(dǎo)電層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中用包括氯的氣體進(jìn)行所 述干法蝕刻。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中 使用包括氧化硅的材料形成所述柵絕緣層，并且 所述包括氯的氣體包括氧。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述包括氯的氣體中的氧的 含量為15體積％或更多。
25. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包含以下步驟 在襯底的上方形成柵電極； 在所述柵電極的上方形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層的上方形成島狀氧化物半導(dǎo)體層； 在所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的上方形成導(dǎo)電層；通過使用包括氧和氯的氣體的干法蝕刻來加工所述導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，以及通過所述干法蝕刻去除所述島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在所述島狀氧化物半導(dǎo) 體層中形成凹陷部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述島狀氧化物半導(dǎo)體 層包括銦、鎵、和鋅。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用在所述干法蝕刻中 的蝕刻速率高于所述島狀氧化物半導(dǎo)體層所用的材料的蝕刻速率的材料來形成所述導(dǎo)電層。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述包括氯和氧的氣體中的 氧的含量為15體積％或更多。
全文摘要
本發(fā)明的目的是建立用于制造使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的加工技術(shù)。在襯底上方形成柵電極，在柵電極上方形成柵絕緣層，在柵絕緣層上方形成氧化物半導(dǎo)體層，通過濕法蝕刻加工氧化物半導(dǎo)體層以形成島狀氧化物半導(dǎo)體層，形成導(dǎo)電層以覆蓋島狀氧化物半導(dǎo)體層，通過第一干法蝕刻加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，并且通過第二干法蝕刻去除島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分、或者通過干法蝕刻加工導(dǎo)電層以形成源電極和漏電極，并且通過所述干法蝕刻去除島狀氧化物半導(dǎo)體層的一部分以在島狀氧化物半導(dǎo)體層中形成凹陷部分。
文檔編號H01L21/34GK101728275SQ20091020658
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者村岡大河, 笹川慎也, 須澤英臣 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所