專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體器件及其制造方法。例如，本發(fā)明涉及在溝道形成區(qū)中包
括氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管或半導(dǎo)體器件。而且，本發(fā)明涉及例如以包括薄膜晶體管 的液晶顯示面板為代表的電光器件，或包括薄膜晶體管和有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件。 此外，本發(fā)明涉及其中將上述電光器件或發(fā)光顯示器件引入作為部件的電子設(shè)備。 本說明書中的半導(dǎo)體器件指的是能通過利用半導(dǎo)體特性起作用的所有器件；半導(dǎo) 體元件、電光器件、半導(dǎo)體電路以及包括半導(dǎo)體元件的電子設(shè)備都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)積極開發(fā)了其中對(duì)排列成矩陣的顯示像素的每一個(gè)設(shè)置包括薄膜晶 體管(以下稱為TFT)的開關(guān)元件的有源矩陣顯示器件(諸如液晶顯示器件、發(fā)光顯示器件 或電泳顯示器件)。在這些有源矩陣顯示器件中，對(duì)每個(gè)像素(或每個(gè)點(diǎn))設(shè)置了開關(guān)元 件，因此，在像素密度增加的情況下，存在能使用比無源矩陣顯示器件更低的電壓來驅(qū)動(dòng)有 源矩陣顯示器件的優(yōu)點(diǎn)。 同時(shí)，存在為多種用途而設(shè)計(jì)的多種類型的金屬氧化物。氧化銦是眾所周知的材 料，且用作液晶顯示器等所必需的透明電極材料。 此外，某些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性。具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物是一種類 型的化合物半導(dǎo)體?；衔锇雽?dǎo)體是通過結(jié)合到一起的兩種或多種類型的原子形成的半導(dǎo) 體。 一般而言，金屬氧化物是絕緣體；然而，已知金屬氧化物根據(jù)其中所包括的元素的組合 而成為半導(dǎo)體。 例如，在金屬氧化物中，已知氧化鴇、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等是具有半導(dǎo)體特性 的金屬氧化物。以上的金屬氧化物用于薄膜晶體管中起溝道形成區(qū)作用的透明半導(dǎo)體層 (如專利文獻(xiàn)1到4和非專利文獻(xiàn)1所公開的那樣)。 金屬氧化物的示例不僅包括單金屬元素的氧化物，還包括多種金屬元素的氧化 物。例如，作為同系化合物的InGaO"ZnO)m(m為自然數(shù))是已知的材料(非專利文獻(xiàn)2到 4)。 然后，已經(jīng)確認(rèn)上述的這樣的In-Ga-Zn基氧化物可應(yīng)用于薄膜晶體管的溝道層 (專利文獻(xiàn)5與非專利文獻(xiàn)5和6)。 專利文獻(xiàn)6和7等公開了應(yīng)用于圖像顯示器件的開關(guān)元件等的技術(shù)，其中在透光 襯底上形成了包括這樣的氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。此外，專利文獻(xiàn)8和9公開了通過 將透光導(dǎo)電膜用于柵電極、源電極以及漏電極中的每一個(gè)來制造透光薄膜晶體管的嘗試。 專利文獻(xiàn)10公開了其中在氧氣氣氛中處理柵絕緣膜以提高與氧化物半導(dǎo)體膜的界面的特 性的技術(shù)。[參考文獻(xiàn)]
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[專利文獻(xiàn)9]日本公開專利申請(qǐng)No. 2007-81362
[專利文獻(xiàn)10]日本公開專利申請(qǐng)No. 2006-165531
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8，9，禾口16)的合成禾口單晶數(shù)據(jù)(Syntheses and Single—Crystal Data of Homologous Compounds, In203 (Zn0)m(m = 3，4， and 5)， InGa03(ZnO)3， and Ga203(ZnO)m(m = 7，8，9， and 16)in the In203-ZnGa204_Zn0 System) "， J. Solid State Chem. ， 1995，第116巻第170-178 頁 [非專利文獻(xiàn)4]M. Nakamura、 N. Kimizuka、 T. Mohri以及M. Isobe， "InFe03(Zn0) m(m:自然數(shù))及其同構(gòu)化合物的同系系列、合成以及晶體結(jié)構(gòu)(Homologous Series, Synthesis and Crystal Structure of InFe03(Zn0)m(m :natural 皿mber)and its Isostructural Compound) "， KOTAI BUTSURI固態(tài)物理(SOLID STATE PHYSICS) ， 1993，第28 巻，No. 5，第317-327頁 [非專利文獻(xiàn)5]K. Nomura、 0hta、 K. Ueda、 T. Kamiya、 M. Hirano以及H. Hosono， "在單晶透明氧化物半導(dǎo)體中制造的薄膜晶體管(Thin-filmtransistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor) ，，， SCIENCE, 2003年，第300巻， 第1269-1272頁 [非專利文獻(xiàn)6]K. Nomura、 H. Ohta、 A. Takagi、 T. Kamiya、 M. Hirano以及 H. Hosono，"使用非晶氧化物半導(dǎo)體的透明柔性薄膜晶體管的室溫制造(Room-temperature fabrication of transparent flexible thin_film transistorsusing amorphous oxide semiconductors) "， NATURE, 2004年，第432巻，第488-492頁

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于其中使用半導(dǎo)體膜形成溝道形成區(qū)的薄膜晶體管而言，需要高速工作、相對(duì)
5簡(jiǎn)單的制造工藝以及充分的可靠性。 在形成薄膜晶體管時(shí)，將具有低電阻的金屬材料用于源電極層和漏電極層。具體 而言，當(dāng)制造具有大面積顯示的顯示器件時(shí)，由于引線的電阻引起的信號(hào)延遲問題變得突 出。因此，優(yōu)選將具有低電阻值的金屬材料用于引線和電極的材料。 而且，在包括有機(jī)發(fā)光元件的液晶顯示器件或顯示器件中，例如，在半導(dǎo)體器件的 晶體管特性具有大差異的情況下，存在由于該差異引起的顯示不均勻的風(fēng)險(xiǎn)。具體而言，在 包括發(fā)光元件的顯示器件中，在排列成使像素電極層中的電流恒定的TFT(向驅(qū)動(dòng)器電路 或在像素中排列的發(fā)光元件提供電流的TFT)的導(dǎo)通電流(I，皿)存在大變化的情況下，存 在在顯示屏上產(chǎn)生亮度變化的風(fēng)險(xiǎn)。 在包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層與源和漏電極層之間的界面處的接觸電阻高的情 況下，按照類似于引線電阻的情況的方式會(huì)引起信號(hào)延遲問題。此外，接觸電阻的變化導(dǎo)致 晶體管特性的變化，這會(huì)引起顯示不均勻。 有多種因素會(huì)增大接觸電阻。例如，存在由于用于源和漏電極層的金屬材料的表 面的灰塵或雜質(zhì)污染而形成的具有高電阻的膜的現(xiàn)象。 本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，在該半導(dǎo)體器件 中，作為源和漏電極層的第一電極層和第二電極層經(jīng)由在第一電極層和第二電極層上形成 的包括第二半導(dǎo)體的保護(hù)層與其中形成了溝道的包括第一半導(dǎo)體的層接觸。以下，包括第 一半導(dǎo)體的層也稱為第一半導(dǎo)體層，而包括第二半導(dǎo)體的層也稱為第二半導(dǎo)體層。
在本說明書中使用的第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體的示例包括含有以Si、 Ge或SiC 為代表的14族元素的半導(dǎo)體；諸如GaAs、 InP、 ZnSe、 CdS或CuA10S之類的化合物半導(dǎo)體； 諸如GaN、 A1N或InN之類的氮化物半導(dǎo)體；以及諸如Zn0或CuA102之類的氧化物半導(dǎo)體。 此外，第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體中的每一種可以是非晶、微晶、多晶或單晶。
第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體中的每一個(gè)的示例是包括銦、鎵、鋅以及錫中的任一種 的氧化物半導(dǎo)體；例如，可使用通過InM03(Zn0)m(mX))表示的氧化物半導(dǎo)體的薄膜作為用 于制造薄膜晶體管的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層中的每一個(gè)。注意M代表從Ga、Fe、Ni、 Mn或Co中選擇的一種或多種金屬元素。例如，在某些情況下，M僅代表Ga，或可代表除Ga 之外的上述金屬元素中的任一種，例如Ga和Ni或Ga和Fe。而且，在該氧化物半導(dǎo)體中，在 某些情況下，除包含金屬元素作為M之外，還包含諸如Fe或Ni之類的過渡金屬元素或過渡 金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。在本說明書中，該薄膜也稱為包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo) 體膜或In-Ga-Zn-O基非單晶膜。注意，該In-Ga-Zn-0基非單晶膜中包括的鈉(Na)被設(shè)置 成5 X 1018/cm3或更低，優(yōu)選1 X 1018/cm3或更低。 在作為第一電極層和第二電極層的導(dǎo)電膜上形成的包括第二半導(dǎo)體的保護(hù)層防 止引起接觸電阻增大的膜在導(dǎo)電膜上形成，并使導(dǎo)電膜的表面均勻。因此，無變化地抑制了 半導(dǎo)體器件的源區(qū)和漏區(qū)的寄生電阻，從而提供了具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率的薄膜晶體管。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括柵電極層；在該柵 電極層上的柵絕緣膜；在該柵絕緣膜上的第一和第二電極層，它們的末端與柵電極層交迭； 分別設(shè)置在第一或第二電極層上的保護(hù)層；以及與柵電極層交迭且與柵絕緣膜、第一和第 二電極層的側(cè)面部分以及保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸的第一半導(dǎo)體層，其中該保護(hù) 層的電導(dǎo)率低于或等于第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
6
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，其中使用包括與第一半導(dǎo)體層相同的元 素的組合物形成保護(hù)層。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是其中使用氧化物半導(dǎo)體形成第一半導(dǎo)體層的一種半導(dǎo)體 器件。 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是其中使用包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體形成第一半導(dǎo) 體層的一種半導(dǎo)體器件。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中，在第一和第二電極 層上形成了電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層且厚度小于第一半導(dǎo)體層的第二半導(dǎo)體層。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括第一和第二電極層； 分別設(shè)置在第一或第二電極層上的保護(hù)層；與第一和第二電極層的側(cè)面部分以及保護(hù)層的 側(cè)面部分和頂面部分接觸的第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層上的柵絕緣膜；以及經(jīng)由柵絕 緣膜與第一和第二電極層的端部交迭的柵電極層，其中保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于第一半 導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，其中使用包括與第一半導(dǎo)體層相同的元 素的組合物形成保護(hù)層。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是其中使用氧化物半導(dǎo)體形成第一半導(dǎo)體層的一種半導(dǎo)體 器件。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是其中使用包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體形成第一半導(dǎo) 體層的一種半導(dǎo)體器件。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中，在第一和第二電極 層上形成了電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層且厚度小于第一半導(dǎo)體層的第二半導(dǎo)體層。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 形成柵電極層；在該柵電極層上形成柵絕緣膜；在該柵絕緣膜上形成第一和第二電極層； 形成分別設(shè)置在第一或第二電極層上的保護(hù)層；以及形成與柵電極層交迭且與柵絕緣膜、 第一和第二電極層的側(cè)面部分以及保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸的第一半導(dǎo)體層，其 中該保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 形成第一和第二電極層；形成分別設(shè)置在第一或第二電極層上的保護(hù)層；形成與第一和第 二電極層的側(cè)面部分以及保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸的第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo) 體層上形成柵絕緣膜；以及形成經(jīng)由柵絕緣膜與第一和第二電極層的端部交迭的柵電極 層，其中保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。 本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法還包括以下步驟通 過形成導(dǎo)電膜然后在不使該導(dǎo)電膜暴露給空氣的情況下在該導(dǎo)電膜上連續(xù)形成第二半導(dǎo) 體層來形成膜的疊層，其中通過使用膜的該疊層形成分別包括保護(hù)層的第一和第二電極 層。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，能提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，在該半導(dǎo)體器 件中，作為源和漏電極層的第一電極層和第二電極層經(jīng)由各自在第一電極層或第二電極層 上形成的包括第二半導(dǎo)體的保護(hù)層與其中形成了溝道的包括第一半導(dǎo)體的層接觸。


圖1A和圖1B分別是用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖和截面圖。 圖2A到2C是用于描述制造本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的步驟的截面圖。 圖3A到3C是用于描述制造本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的步驟的截面圖。 圖4A是電路圖，圖4B是平面圖，以及圖4C是截面圖，它們用于描述本發(fā)明的實(shí)施 例的半導(dǎo)體器件。 圖5A到5C是用于描述制造本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的步驟的截面圖。 圖6A和圖6B分別是用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖和截面圖。 圖7是本發(fā)明的實(shí)施例的電子紙的截面圖。 圖8A和8B均是描述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的框圖。 圖9示出信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的結(jié)構(gòu)。 圖10是用于描述信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的操作的時(shí)序圖。 圖11是用于描述信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的操作的時(shí)序圖。 圖12示出移位寄存器的構(gòu)造。 圖13示出圖11中所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。 圖14A1和14A2是俯視圖，而圖14B是截面圖，它們都用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的 半導(dǎo)體器件。 圖15是用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。 圖16示出本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的像素等效電路。 圖17A到17C分別示出本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。 圖18A和圖18B分別是用于描述本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的俯視圖和截面 圖。 圖19A和19B分別示出電子紙的使用模式的示例。 圖20是示出電子書的示例的外部視圖。 圖21A是電視機(jī)的示例的外部視圖，而圖21B是數(shù)碼相框的示例的外部視圖。 圖22A和22B是娛樂機(jī)的示例的外部視圖。 圖23是蜂窩電話的示例的外部視圖。 圖24是實(shí)施例1的薄膜晶體管的截面圖。 圖25示出實(shí)施例1的薄膜晶體管的電特性。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例和示例。然而，本發(fā)明不限于以下給出 的描述，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，可按照多種方式修改本文中公開的模式和細(xì)節(jié)，而 不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于對(duì)以下實(shí)施例和示例的 描述。注意，在以下描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，不同附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同部分或具 有相似功能的部分，而且將不再重復(fù)其說明。
[實(shí)施例1] 實(shí)施例1描述作為半導(dǎo)體器件的示例的薄膜晶體管及其制造方法。具體而言，描 述了用于制造包括薄膜晶體管的顯示器件的像素部分的工藝。
圖1A和1B示出實(shí)施例1的薄膜晶體管。圖1A是平面圖，而圖1B是沿圖1A中的 線Al-A2和Bl-B2所取的截面圖。 在圖1A和1B中所示的薄膜晶體管151中，在襯底100上形成了柵電極層lll，在 柵電極層111上形成了柵絕緣膜102，以及在柵絕緣膜102上形成了作為源電極層和漏電極 層的第一電極層115a和第二電極層115b，以使第一電極層115a和第二電極層115b的端部 與柵電極層111交迭。第一氧化物半導(dǎo)體層113被設(shè)置成與柵電極層111交迭，并且與柵 絕緣膜102、第一電極層115a和第二電極層115b的側(cè)面部分、以及第一保護(hù)層114a和第二 保護(hù)層114b的側(cè)面部分和頂面部分接觸。 換言之，柵絕緣膜102存在于包括薄膜晶體管151的整個(gè)區(qū)域中，在柵絕緣膜102 與襯底100之間設(shè)置了柵電極層111，在柵絕緣膜102上除作為源電極層和漏電極層的第一 電極層115a和第二電極層115b之外還設(shè)置了引線，在第一 電極層115a和第二電極層115b 上設(shè)置了第一氧化物半導(dǎo)體層113，在第一氧化物半導(dǎo)體層113與第一電極層115a之間設(shè) 置了第一保護(hù)層114a，在第一氧化物半導(dǎo)體層113與第二電極層115b之間設(shè)置了第二保護(hù) 層114b，以及引線延伸超過第一氧化物半導(dǎo)體層113的外邊界。 使用In-Ga-Zn-O基非單晶膜形成實(shí)施例1的第一氧化物半導(dǎo)體層113。 In-Ga-Zn-O基非單晶膜的組分比取決于沉積條件。在沉積條件的示例中，使用了包括氧化 銦(InA)、氧化鎵(Ga203)以及氧化鋅(ZnO)被設(shè)為1 : 1 : l( = ln203 : Ga203 : ZnO) 的靶(In : Ga : Zn=l : 1 : 0.5)，而且將濺射法中的氬氣流速設(shè)置為40sccm。該沉積 條件被定義為條件1。在沉積條件的另一示例中，使用了相同的靶，而將濺射法中的氬氣流 速和氧氣流速分別設(shè)置為10sccm和5sccm。后一種沉積條件被定義為條件2。
通過感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜測(cè)量(ICP-MS)測(cè)得的氧化物半導(dǎo)體膜的典型組分比在 條件1下沉積的情況下為InGa。.95Zn。.4103.33，而在條件2下沉積的情況下為InGa。.94Zn。.4。03.31。
通過盧瑟福背散射質(zhì)譜測(cè)量(RBS)測(cè)得的氧化物半導(dǎo)體膜的典型組分比在條件1 下沉積的情況下為InGa。.93Zn。.4403.49，而在條件2下沉積的情況下為InGa。.92Zn。.4503.86。
根據(jù)通過X射線衍射(XRD)的分析中的觀測(cè)，In-Ga-Zn-0基非單晶膜的晶體結(jié)構(gòu) 為非晶。注意，以這樣的方式形成作為待測(cè)樣本的In-Ga-Zn-O基非單晶膜在通過濺射法 沉積之后，在20(TC到50(TC下、通常在30(TC到40(TC下執(zhí)行熱處理10分鐘到100分鐘。
該氧化物半導(dǎo)體的上述測(cè)量值僅僅是示例，而且可將作為InM03 (ZnO)m(m > 0)的 氧化物半導(dǎo)體用于第一氧化物半導(dǎo)體層113。注意M代表從Ga、 Fe、 Ni、 Mn或Co中選擇的 一種或多種金屬元素。 第一保護(hù)層114a被設(shè)置在第一氧化物半導(dǎo)體層113與第一電極層115a之間并與 它們接觸，而第二保護(hù)層114b被設(shè)置在第一氧化物半導(dǎo)體層113與第二電極層115b之間 并與它們接觸。而且，第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b分別包括電導(dǎo)率小于或等于第 一氧化物半導(dǎo)體層113的半導(dǎo)體。在實(shí)施例1中，形成了包含與第一氧化物半導(dǎo)體層113 相同組分的銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體膜作為第二氧化物半導(dǎo)體膜，并將其用作保護(hù)層。
在形成作為第一電極層115a和第二電極層115b的導(dǎo)電膜之后，在不暴露給空氣 的情況下在導(dǎo)電膜上連續(xù)形成作為保護(hù)層的第二半導(dǎo)體層，藉此形成膜的疊層。因此，未在 導(dǎo)電膜與第二氧化物半導(dǎo)體層之間的界面處形成使接觸電阻增大的受灰塵和雜質(zhì)污染的 膜。
以此方式，第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b防止在第一電極層115a和第二電 極層115b的表面上形成引起接觸電阻增大的膜；因此，無變化地抑制了薄膜晶體管151的 源區(qū)和漏區(qū)的寄生電阻。因此，能提供具有諸如優(yōu)秀的導(dǎo)通/截止比、減小的變化以及高可 靠性之類的高電特性的薄膜晶體管。 注意，導(dǎo)通/截止比指的是當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)在源電極與漏電極之間流動(dòng)的導(dǎo)通電 流(I，a)與當(dāng)晶體管截止時(shí)在源電極與漏電極之間流動(dòng)的截止電流之比(I，a/I ±)?？?以認(rèn)為，導(dǎo)通/截止比越高開關(guān)特性越好，而且高導(dǎo)通/截止比有助于例如顯示對(duì)比度的提高。 接著，參照?qǐng)D2A到2C以及圖3A到3C描述了用于制造圖1A和1B中的薄膜晶體 管151的方法。 在圖2A中，可使用以下襯底中的任一種作為襯底100 :通過熔融法或浮動(dòng)法使用 鋇硼硅玻璃、鋁硼硅玻璃、鋁硅玻璃等形成的無堿玻璃襯底；陶瓷襯底；具有足以承受該制 造工藝的處理溫度的耐熱性的塑料襯底；等等。例如，優(yōu)選包括氧化鋇(Ba0)組分比氧化硼 (B203)更多、而且應(yīng)變點(diǎn)為73(TC或更高的玻璃襯底。這是因?yàn)?，即使在約70(TC的高溫下 熱處理氧化物半導(dǎo)體層，該玻璃襯底也不會(huì)應(yīng)變。 或者，可使用表面設(shè)置有絕緣膜的諸如不銹鋼合金襯底之類的金屬襯底。當(dāng)襯 底100是樣品玻璃時(shí)，該襯底可具有以下尺寸中的任一種第一代(320mmX400mm)、第二 代(400mmX500mm)第三代(550mmX650mm)、第四代(680mmX880mm，或730mmX920mm)、 第五代(1000mmX1200mm，或1100mmX 1250mm)、第六代(1500mmX 1800mm)、第七 代(1900mmX2200mm)、第八代(2160mmX 2460mm)、第九代(2400mmX 2800mm，或 2450mmX3050mm)、第十代(2950mmX3400mm)等。 此外，可在襯底100上設(shè)置絕緣膜作為基膜?？赏ㄟ^CVD方法、濺射方法等將該 基膜形成為具有氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、和/或氮氧化硅膜的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié) 構(gòu)。 接著，形成包括柵電極層111的作為柵極引線的導(dǎo)電膜、電容器引線以及端子部 分。可使用鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鉬(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)等 形成該導(dǎo)電膜。首先，優(yōu)選諸如鋁(Al)或銅(Cu)之類的低阻導(dǎo)電材料；然而，因?yàn)殇X本身 具有諸如低耐熱性和易受腐蝕之類的缺點(diǎn)，所以將鋁與具有耐熱性和導(dǎo)電性的材料組合使 用以形成該導(dǎo)電膜。 當(dāng)該導(dǎo)電膜包括鋁作為第一組分時(shí)，優(yōu)選使用諸如鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬 (Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、碳(C) 或硅之類的元素、包括這些元素中的任一種作為其主要組分的合金材料；或添加了化合物 的鋁合金。 或者，可使用其中在低阻導(dǎo)電膜上形成了包括耐熱導(dǎo)電材料的導(dǎo)電膜的疊層。作 為該耐熱導(dǎo)電材料，可使用以下材料中的任一種從鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻 (Cr)、釹(Nd)以及鈧(Sc)中選擇的元素、包括這些元素中的任一種作為組分的合金、包括 這些元素的任一種的組合的合金、以及包括這些元素中的任一種作為組分的氮化物。
此外，該導(dǎo)電膜可以是透明導(dǎo)電膜，而且作為其材料，可使用氧化錫銦 (I化OfSn(^，簡(jiǎn)稱為ITO)、包括硅或氧化硅的氧化錫銦、氧化鋅銦、氧化鋅等等。
通過濺射法或真空蒸鍍法將作為柵電極層111的導(dǎo)電膜形成為具有50nm或更大 以及300nm或更小的厚度。通過將柵電極層111形成為300nm或更小的厚度，能防止半導(dǎo) 體膜與稍后要形成的引線的斷開。此外，通過將柵電極層111形成為50nm或更大的厚度， 能減小柵電極層111的電阻，從而可增大襯底的尺寸。 在實(shí)施例1中，通過濺射法在襯底100的整個(gè)表面上堆疊包括鋁作為第一組分的 膜和鈦膜以形成為導(dǎo)電膜。 接著，使用利用實(shí)施例1中的第一光掩模形成的抗蝕劑掩模并蝕刻在襯底100上 形成的導(dǎo)電膜的不必要部分，藉此形成包括柵電極層111的柵極引線、電容器引線以及端 子。在該情況下，執(zhí)行蝕刻以使柵電極層111的至少端部楔化。 接著，在柵電極層111上形成柵絕緣膜102。作為可用作柵絕緣膜102的絕緣膜的 示例，有氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧化鎂膜、氧 化釔膜、氧化鉿膜以及氧化鉭膜。 注意這里氧氮化硅膜表示含氧多于氮的膜，且包括濃度范圍分別為55%到65% 原子百分比、1 %到20 %原子百分比、25 %到35 %原子百分比以及0. 1 %到10 %原子百分比 的氧、氮、硅以及氫。而且，氮氧化硅膜表示含氮多于含氧的膜，且包括濃度范圍分別為15% 到30 %原子百分比、20 %到35 %原子百分比、25 %到35 %原子百分比以及15 %到25 %原子 百分比的氧、氮、硅以及氫。 柵絕緣膜102可以是單層或兩層或三層絕緣膜的疊層。例如，當(dāng)使用氮化硅膜或 氮氧化硅膜形成與襯底接觸的柵絕緣膜102時(shí)，增強(qiáng)了襯底100與柵絕緣膜102之間的粘 附。在將玻璃襯底用作襯底100的情況下，能防止襯底100中的雜質(zhì)擴(kuò)散到第一氧化物半 導(dǎo)體層113中，而且能防止柵電極層111被氧化。也就是說，能防止膜脫落，從而能提高稍 后完成的薄膜晶體管的電特性。 將柵絕緣膜102形成為具有50nm到250nm的厚度。柵絕緣膜102的厚度優(yōu)選為 50nm或更大，因?yàn)檫@樣能減小柵電極層111的不平整性。 在實(shí)施例1中，通過等離子體CVD法或?yàn)R射法形成厚度為100nm的氧化硅膜作為 柵絕緣膜102。 在形成導(dǎo)電膜105之前，可使柵絕緣膜102經(jīng)受等離子體處理。在實(shí)施例1中，通 過利用在引入氧氣和氬氣之后產(chǎn)生的等離子體對(duì)柵絕緣膜102的表面執(zhí)行反濺射，并用氧 自由基或氧氣照射暴露的柵絕緣膜102。以此方式，去除了表面上的灰塵等。
接著，通過濺射方法或真空蒸鍍方法在柵絕緣膜102上形成導(dǎo)電膜105?？墒褂妙?似于柵電極的導(dǎo)電材料形成用于引線和電極的導(dǎo)電膜105。用于源電極層和漏電極層的導(dǎo) 電膜的厚度優(yōu)選為50nm或更厚以及500nm或更薄。500nm或更薄的厚度能有效防止半導(dǎo)體 膜與稍后形成的引線之間的斷開。在實(shí)施例1中，導(dǎo)電膜105具有其中鈦膜、包含釹的鋁膜 (Al-Nd膜)以及鈦膜按此順序堆疊的三層結(jié)構(gòu)。 接著，形成作為保護(hù)層的第二半導(dǎo)體膜104。期望在不使導(dǎo)電膜105暴露給空氣的 情況下連續(xù)沉積第二半導(dǎo)體膜104。通過該連續(xù)沉積步驟，能防止導(dǎo)電膜與用作保護(hù)層的第 二半導(dǎo)體膜104之間的界面被空氣污染。 在實(shí)施例1中，在以下條件下形成第二半導(dǎo)體膜104，以使其具有與在稍后步驟中 形成的第一氧化物半導(dǎo)體層113 —樣高的電阻氧化物半導(dǎo)體靶是包括In、Ga和Zn(在組分比上1化03 : Ga2o3 : zno=i : i : i)的直徑為8英寸的氧化物半導(dǎo)體靶，襯底與靶之
間的距離是170mm，壓力是0.4Pa，直流(DC)功率源是0. 5kW，以及氣氛是氬氣或氧氣。注 意，優(yōu)選地使用脈沖直流(DC)功率源，這樣可減少灰塵并使厚度分布均勻。第二半導(dǎo)體膜 104的厚度被設(shè)置在lnm到10nm的范圍內(nèi)。在實(shí)施例1中，第二半導(dǎo)體膜104具有5nm的 厚度。圖2A是在此步驟完成時(shí)的截面圖。 此外，在不暴露給空氣的情況下不能在導(dǎo)電膜105之后連續(xù)形成第二半導(dǎo)體膜 104的情況下，可通過反濺射清洗暴露給空氣的導(dǎo)電膜105的表面，然后形成第二半導(dǎo)體膜 104。 接著，通過使用實(shí)施例1中的第二光掩模，在作為保護(hù)層的第二半導(dǎo)體膜104上形 成抗蝕劑掩模131。在使用抗蝕劑掩模131的情況下，通過選擇性蝕刻去除第二半導(dǎo)體膜 104的不必要部分，藉此形成第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b。這時(shí)使用濕法蝕刻或干 法蝕刻作為蝕刻方法。在實(shí)施例1中，通過使用IT0-07N(KANT0 CHEMICAL公司)的濕法蝕 刻形成第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b。 接著，使用用于形成第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b的同一抗蝕劑掩模131 來去除導(dǎo)電膜105的不必要部分；從而形成第一電極層115a和第二電極層115b。在實(shí)施例 1中，利用SiCl4、Cl2以及BCls的混合氣體作為反應(yīng)氣體執(zhí)行干法蝕刻，以蝕刻其中鈦膜、鋁 膜以及鈦膜以此順序堆疊的導(dǎo)電膜，從而形成第一電極層115a和第二電極層115b。注意， 該蝕刻不限于干法蝕刻，而可替代地采用濕法蝕刻。圖2B是在此步驟完成時(shí)的截面圖。
接著，通過與形成第二半導(dǎo)體膜104的方法相似的方法形成包括銦、鎵以及鋅的 氧化物半導(dǎo)體膜作為用作第一氧化物半導(dǎo)體層113的第一半導(dǎo)體膜103。第一半導(dǎo)體膜103 的厚度被設(shè)置為5nm到200nm。實(shí)施例1中的第一半導(dǎo)體膜103的厚度為50nm。圖2C是 在此步驟完成時(shí)的截面圖。注意，因?yàn)槭褂孟嗤M分形成了第一半導(dǎo)體膜103和第一保護(hù) 層114a以及第二保護(hù)層114b，所以用虛線表示它們之間的界面。 注意，在形成第一半導(dǎo)體膜103之前，可使第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b以 及柵絕緣膜102的暴露表面經(jīng)受等離子體處理。引入了氧氣和氬氣而且執(zhí)行了反濺射，并 用氧自由基或氧氣執(zhí)行了照射；因此，能去除表面上的灰塵。 在不使經(jīng)過等離子處理的襯底暴露給空氣的情況下連續(xù)沉積第一半導(dǎo)體膜103 提供了防止灰塵和水分粘在第一保護(hù)層114a與第一半導(dǎo)體膜103之間的界面上、第二保護(hù) 層114b與第一半導(dǎo)體膜103之間的界面上、以及柵絕緣膜102與第一半導(dǎo)體膜103之間的 界面上的有益效果?？稍谥皥?zhí)行反濺射的同一腔室中形成第一半導(dǎo)體膜103，或可在與之 前執(zhí)行反濺射不同的腔室中形成第一半導(dǎo)體膜103，只要能在不暴露給空氣的情況下執(zhí)行 該沉積。 接著，使用利用第三光掩模形成的抗蝕劑掩模132來通過蝕刻去除第一半導(dǎo)體 膜103和第一保護(hù)層114a以及第二保護(hù)層114b的不必要部分。在實(shí)施例1中，通過使用 ITO-07N(KANTO CHEMICAL公司)的濕法蝕刻去除這些不必要部分。注意，該蝕刻不限于濕 法蝕刻，而可替代地采用干法蝕刻。圖3A是在此步驟完成時(shí)的截面圖。
接著，去除抗蝕劑掩模132。在去除抗蝕劑掩模132之后，可使第一氧化物半導(dǎo)體 層113經(jīng)受等離子體處理。通過該等離子體處理，能修復(fù)由于蝕刻引起的第一氧化物半導(dǎo) 體層113的損傷。優(yōu)選地在02或N20的氣氛下、或優(yōu)選在包含氧氣的K、包含氧氣的He、或包含氧氣的Ar的氣氛下執(zhí)行等離子體處理?；蛘?，可在向上述氣氛中添加了 Cl2或C^的 氣氛中執(zhí)行該等離子體處理。注意，優(yōu)選地在未施加偏置的情況下執(zhí)行該等離子體處理。
然后，優(yōu)選地在20(TC到60(TC下、通常在30(TC到50(TC下執(zhí)行熱處理。例如，在 氮?dú)鈿夥栈蚩諝鈿夥罩性?5(TC下執(zhí)行熱處理一小時(shí)。通過此熱處理，在氧化物半導(dǎo)體膜 中包括的In-Ga-Zn-O基非單晶膜中發(fā)生原子級(jí)重排。因?yàn)樵摕崽幚磲尫帕俗柚馆d流子運(yùn) 動(dòng)的應(yīng)變，所以這里的熱處理(包括光退火)是重要的。對(duì)何時(shí)執(zhí)行該熱處理并無特定限 制，只要在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后執(zhí)行該熱處理既可；例如，優(yōu)選在稍后執(zhí)行的形成像素 電極層128之后執(zhí)行該熱處理。 通過上述工藝，完成了其中第一氧化物半導(dǎo)體層113作為溝道形成區(qū)的薄膜晶體 管151。 接著，形成覆蓋薄膜晶體管151的層間絕緣膜109?？赏ㄟ^濺射方法等使用氮化硅 膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉭膜等形成層間絕緣膜109 。
接著，使用利用實(shí)施例1中的第四光掩模形成的抗蝕劑掩模來蝕刻層間絕緣膜 109，藉此形成達(dá)到引線和第二電極層115b的接觸孔(124和125)。為減少掩模數(shù)量，優(yōu)選 進(jìn)一步使用同一抗蝕劑掩模來蝕刻?hào)沤^緣膜102，以形成達(dá)到引線118的接觸孔126。圖3B 是在此步驟完成時(shí)的截面圖。 接著，在去除該抗蝕劑掩模之后，除柵電極層111和第一電極層115a以及第二電
極層115b之外，還形成作為像素電極層128的透明導(dǎo)電膜。通過濺射方法、真空蒸鍍方法
等使用氧化銦(ln203)、氧化銦-氧化錫合金(I化03-Sn02，簡(jiǎn)稱為ITO)等形成該透明導(dǎo)電膜。
使用鹽酸基溶液對(duì)這樣的材料執(zhí)行蝕刻處理。替代地，因?yàn)樵谖g刻ITO時(shí)尤其傾向于產(chǎn)生
殘留物，所以可使用氧化銦和氧化鋅的合金(In203-ZnO)以提高蝕刻可加工性。 接著，使用利用第五光掩模形成的抗蝕劑掩模來蝕刻該透明導(dǎo)電膜，從而去除其
不必要部分。因此，形成了像素電極層128。而且，利用柵絕緣膜102和層間絕緣膜109作
為電介質(zhì)，通過電容器引線123和像素電極層128可形成存儲(chǔ)電容器部分。通過使用端子
部分中剩下的透明導(dǎo)電膜，形成了用于與FPC連接的電極或引線、和用于起源極引線的輸
入端子作用的用于連接的端子電極。圖3C是在此步驟完成時(shí)的截面圖。 以此方式，通過形成薄膜晶體管的像素電極，能完成包括n溝道TFT的顯示器件的
像素部分。 根據(jù)用于制造實(shí)施例1中所描述的半導(dǎo)體器件的方法，沒有在用作源電極層和漏 電極層的導(dǎo)電膜的表面上形成增大接觸電阻的膜。因此，無變化地抑制了薄膜晶體管的源 區(qū)和漏區(qū)的寄生電阻；因此，能提供具有諸如優(yōu)秀的導(dǎo)通/截止比、減小的變化以及高可靠 性之類的高電特性的薄膜晶體管。此外，通過將實(shí)施例1中所描述的薄膜晶體管用于顯示 器件，能制造具有更高性能和更穩(wěn)定工作的有源矩陣顯示器件板。
[實(shí)施例2] 在實(shí)施例2中，以下基于其中利用兩個(gè)n溝道薄膜晶體管形成反相器電路的示例 描述了本發(fā)明的實(shí)施例。 用于驅(qū)動(dòng)有源矩陣顯示器件板的像素部分的驅(qū)動(dòng)器電路是使用反相器電路、電容 器、電阻器等形成的。當(dāng)組合兩個(gè)n溝道TFT以形成反相器電路時(shí)，存在兩種類型的組合 增強(qiáng)型晶體管和耗盡型晶體管的組合(下文將通過這種組合形成的電路稱為"E匿OS"電路)以及增強(qiáng)型TFT的組合(下文將通過這種組合形成的電路稱為"EEMOS電路")。注意 當(dāng)n溝道TFT的閾值電壓為正時(shí)，該n溝道TFT被定義為增強(qiáng)型晶體管，而當(dāng)n溝道TFT的 閾值電壓為負(fù)時(shí)，該n溝道TFT被定義為耗盡型晶體管，而且此說明書遵循上述定義。
在同一襯底上形成像素部分和驅(qū)動(dòng)器電路。在像素部分中，使用排列成矩陣的增 強(qiáng)型晶體管切換施加給像素電極的電壓的導(dǎo)通/截止。將包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo) 體用于設(shè)置在像素部分中的這些增強(qiáng)型晶體管。至于增強(qiáng)型晶體管的電特性，導(dǎo)通/截止 比在±20V的柵極電壓下大于或等于108 ;因此能減小漏電流而且能實(shí)現(xiàn)低功耗驅(qū)動(dòng)。
在實(shí)施例2中，利用EEMOS電路形成了用于驅(qū)動(dòng)像素部分的反相器電路。圖4A示 出了 EEMOS電路的等效電路。而且，圖4B是其中第一薄膜晶體管152和第二薄膜晶體管 153為增強(qiáng)型n溝道晶體管的EEMOS電路的平面圖，而圖4C是沿圖4B的點(diǎn)劃線Zl-Z2所取 的截面圖。 實(shí)施例2中所描述的EEMOS電路具有圖4C中所示的截面結(jié)構(gòu)。在襯底100上形成 了第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2，而且在第一柵電極層111_1和第二柵電極層 111_2上形成了柵絕緣膜102。在柵絕緣膜102上形成了作為源電極層和漏電極層的第一 電極層115a、第二電極層115b以及第三電極層115c。第一電極層115a和第二電極層115b 的端部與柵電極層111_1交迭，而第二電極層115b和第三電極層115c的端部與柵電極層 111_2交迭。而且，第三電極層115c經(jīng)由接觸孔124直接連接至第二柵電極層111_2。在第 一電極層115a上形成了第一保護(hù)層114a，在第二電極層115b上形成了第二保護(hù)層114b， 以及在第三電極層115c上形成了第三保護(hù)層114c。第一半導(dǎo)體層113_1與第一柵電極層 111_1交迭，而第一半導(dǎo)體層113_2與第二柵電極層111_2交迭。第一半導(dǎo)體層113_1被 設(shè)置成與柵絕緣膜102、第一電極層115a和第二電極層115b的側(cè)面部分、以及第一保護(hù)層 114a和第二保護(hù)層114b的側(cè)面部分和頂面部分接觸。第一半導(dǎo)體層113_2被設(shè)置成與柵 絕緣膜102、第二電極層115b和第三電極層115c的側(cè)面部分、以及第二保護(hù)層114b和第三 保護(hù)層114c的側(cè)面部分和頂面部分接觸。 換言之，柵絕緣膜102存在于包括第一薄膜晶體管152和第二薄膜晶體管153的 整個(gè)區(qū)域中，而第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2被設(shè)置在柵絕緣膜102與襯底 100之間。第一電極層115a、第二電極層115b以及第三電極層115c被設(shè)置成在柵絕緣膜 102的未設(shè)置有柵電極層111_1和第二柵電極層111_2的那一面上與柵絕緣膜102接觸。 而且，在第一電極層115a上和第二電極層115b上設(shè)置了第一半導(dǎo)體層113_1，并在第一電 極層115a與第一半導(dǎo)體層113_1之間插入了第一保護(hù)層114a，且在第二電極層115b與第 一半導(dǎo)體層113_1之間插入了第二保護(hù)層114b。而且，在第二電極層115b上和第三電極 層115c上設(shè)置了第二半導(dǎo)體層113_2，并在第二電極層115b與第二半導(dǎo)體層113_2之間插 入了第二保護(hù)層114b，且在第三電極層115c與第二半導(dǎo)體層113_2之間插入了第三保護(hù) 層114c。在柵絕緣膜102上設(shè)置了用作源電極層和漏電極層的第一電極層115a、第二電極 層115b和第三電極層115c以及引線，而且第三電極層115c和柵電極層111_2通過接觸孔 124相互直接連接。 接著，參照?qǐng)D5A到5C描述了用于制造圖4A到4C中的EEM0S電路中的薄膜晶體 管的方法。 作為實(shí)施例2中使用的襯底100，可使用類似于實(shí)施例1的襯底。而且，可形成絕
14緣膜作為基膜。 通過類似于實(shí)施例1的方法形成第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2。在 實(shí)施例2中，作為第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2，使用了通過濺射法堆疊包括 鋁作為第一組分的膜與鈦膜而形成的導(dǎo)電膜。接著，使用利用實(shí)施例2中的第一光掩模形 成的抗蝕劑掩模來蝕刻襯底100上形成的導(dǎo)電膜的不必要部分，藉此形成引線和電極(包 括第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2的端子、電容器弓I線以及柵引線)。在此情況 下，執(zhí)行蝕刻以使至少第一柵電極層111_1和第二柵電極層111_2的端部楔化。
通過與實(shí)施例1相似的方法形成實(shí)施例2的柵絕緣膜102。例如，通過等離子體 CVD法或?yàn)R射法形成厚度為lOOnm的氧化硅膜作為柵絕緣膜102。 接著，使用實(shí)施例2中利用第二光掩模形成的抗蝕劑掩模在柵絕緣膜102中形成 達(dá)到第二柵電極層111_2的接觸孔124。 利用與實(shí)施例1中的導(dǎo)電材料相似的導(dǎo)電材料形成用于引線和電極的導(dǎo)電膜 105。作為源電極層和漏電極層的導(dǎo)電膜的厚度優(yōu)選為50nm或更厚以及500nm或更薄。 500nm或更薄的厚度能有效防止半導(dǎo)體膜與稍后形成的引線之間的斷開。此外，通過濺射 法或真空蒸鍍法形成導(dǎo)電膜105。在實(shí)施例l中，使用Ti膜作為導(dǎo)電膜105。注意，導(dǎo)電膜 105通過接觸孔124直接連接至第二柵電極層111_2。 接著，以與實(shí)施例l相似的方式，在所形成的導(dǎo)電膜105不暴露給空氣的情況下連 續(xù)形成作為保護(hù)層的第二半導(dǎo)體膜104。注意，使用包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體形成 第二半導(dǎo)體膜104。在實(shí)施例2中，第二半導(dǎo)體膜104具有10nm的厚度。圖5A是在此步驟 完成時(shí)的截面圖。 接著，使用實(shí)施例2中的第三光掩模在作為保護(hù)層的第二半導(dǎo)體膜104上形成抗 蝕劑掩模131。以與實(shí)施例1相似的方式，使用抗蝕劑掩模131去除第二半導(dǎo)體膜104的不 必要部分，藉此形成第一保護(hù)層114a、第二保護(hù)層114b以及第三保護(hù)層114c。而且，使用 相同的抗蝕劑掩模131去除導(dǎo)電膜105的不必要部分，藉此形成第一電極層115a、第二電極 層115b以及第三電極層115c。圖5B是在此步驟完成時(shí)的截面圖。 接著，在形成作為第一半導(dǎo)體層113_1和第一半導(dǎo)體層113_2的第一半導(dǎo)體膜 103(未示出)之前，可對(duì)第一保護(hù)層114a、第二保護(hù)層114b、第三保護(hù)層114c以及柵絕緣 膜102的暴露表面執(zhí)行等離子體處理。向?yàn)R射裝置引入氧氣和氬氣而且執(zhí)行反濺射，并用 氧自由基或氧氣執(zhí)行照射；因此，能去除這些表面上的灰塵和雜質(zhì)。注意，柵絕緣膜102、第 一保護(hù)層114a、第二保護(hù)層114b以及第三保護(hù)層114c的端部被輕微減薄或磨圓，因?yàn)樵?反濺射過程中刮削了它們的表面。當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)層114a、第二保護(hù)層114b以及第三保護(hù)層 114c的端部被刮削以具有小斜角時(shí)，將被堆疊在它們上面的第一半導(dǎo)體膜103能容易地覆 蓋這些傾斜部分，藉此不容易引起斷開。 接著，當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)層114a、第二保護(hù)層114b、第三保護(hù)層114c以及暴露的柵絕緣 膜102未暴露給空氣時(shí)，在等離子體處理之后連續(xù)沉積包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體 膜作為第一半導(dǎo)體膜103。連續(xù)沉積提供防止灰塵和水分附著到第一保護(hù)層114a和第一半 導(dǎo)體膜103之間的界面上、第二保護(hù)層114b和第一半導(dǎo)體膜103之間的界面上、第三保護(hù) 層114c與第一半導(dǎo)體膜103之間的界面上、以及柵絕緣膜102與第一半導(dǎo)體膜103之間的 界面上的有益效果?？稍谥皥?zhí)行反濺射的同一腔室中形成第一半導(dǎo)體膜103，或可在與之前執(zhí)行反濺射不同的腔室中形成第一半導(dǎo)體膜103，只要能在不暴露給空氣的情況下執(zhí)行 該沉積。 在實(shí)施例2中，通過與實(shí)施例1類似的方法形成包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體 膜作為第一半導(dǎo)體膜103。第一半導(dǎo)體膜103的厚度被設(shè)置為5nm到200nm。實(shí)施例2中 的第一半導(dǎo)體膜103的厚度為100nm。 接著，使用實(shí)施例2中的第四光掩模在第一半導(dǎo)體膜103上形成抗蝕劑掩模132。 以與實(shí)施例1相似的方式，通過使用抗蝕劑掩模132的蝕刻去除第一半導(dǎo)體膜103和第二 半導(dǎo)體膜104的不必要部分，藉此形成第一半導(dǎo)體層113_1和113_2。圖5C是在此步驟完 成時(shí)的截面圖。 第一薄膜晶體管152包括第一柵電極層111_1和與第一柵電極層111_1交迭的第 一半導(dǎo)體層113_1，其中在第一半導(dǎo)體層113_1與第一柵電極層111_1之間插入了柵絕緣 膜102，而且第一電極層115a是處于地電位的電源線(接地電源線)。處于地電位的該電 源線可以是施加了負(fù)電壓VDL的電源線(負(fù)電源線)。 此外，第二薄膜晶體管153包括第二柵電極層111_2和與第二柵電極層111_2交 迭的第一半導(dǎo)體層113_2，其中在第一半導(dǎo)體層113_2與第二柵電極層111_2之間插入了柵 絕緣膜102，而且第三電極層115c是施加了正電壓VDD的電源線(正電源線)。
如圖4C所示，第二電極層115b使第一薄膜晶體管152和第二薄膜晶體管153相 互電連接。第三電極層115c通過柵絕緣膜102中形成的接觸孔124直接連接至第二薄膜 晶體管153的第二柵電極層111_2。通過第二電極層115b與第二柵電極層111_2的直接連 接，能實(shí)現(xiàn)良好的接觸，并能減小接觸電阻。與第二電極層115b和第二柵電極層111_2利 用另一導(dǎo)電膜——例如插入它們之間的透明導(dǎo)電膜——彼此連接的情況相比，可實(shí)現(xiàn)接觸 孔數(shù)量的減少和由于接觸孔數(shù)量減少引起的占據(jù)面積減小。 實(shí)施例2中所描述的反相器電路包括設(shè)置有保護(hù)層的薄膜晶體管，該保護(hù)層防止 在源電極層和漏電極層與其中形成溝道的第一半導(dǎo)體層之間形成使接觸電阻增大的膜；因 此，差異小且可靠性高。而且，因?yàn)橥ㄟ^減少接觸孔的數(shù)量減小了接觸電阻，所以該反相器 電路具有優(yōu)秀的工作特性。此外，因?yàn)闇p少了接觸孔的數(shù)量，所以能減小該電路占據(jù)的面 積。[實(shí)施例3] 實(shí)施例3描述了半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管。具體而言，描述了包括頂柵型薄膜晶 體管的顯示器件的像素部分。 圖6A和6B示出實(shí)施例3的薄膜晶體管。圖6A是平面圖，而圖6B是沿圖6A中的 線Al-A2和Bl-B2所取的截面圖。 在圖6A和6B中所示的薄膜晶體管154中，在襯底100上形成了作為源電極層和 漏電極層的第一電極層115a和第二電極層115b，在第一電極層115a上形成了第一保護(hù)層 114a，以及在第二電極層115b上形成了第二保護(hù)層114b。形成了第一半導(dǎo)體層113以使 其與第一電極層115a和第二電極層115b的側(cè)面部分、以及第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層 114b的側(cè)面部分和頂面部分接觸。在第一半導(dǎo)體層113上形成了柵絕緣膜102，并形成了 柵電極層111以與第一電極層115a和第二電極層115b的端部交迭，且在柵電極層111與 第一電極層115a和第二電極層115b之間插入了柵絕緣膜102。
第一保護(hù)層114a被設(shè)置在第一半導(dǎo)體層113與第一電極層115a之間并與它們 接觸，而第二保護(hù)層114b被設(shè)置在第一半導(dǎo)體層113與第二電極層115b之間并與它們接 觸。注意，第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b的電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層113的電 導(dǎo)率。而且，將包括與第一半導(dǎo)體層113不同的組分的第二半導(dǎo)體層用于第一保護(hù)層114a 和第二保護(hù)層114b。而且，根據(jù)第一半導(dǎo)體層113的蝕刻條件，在某些情況下，第一保護(hù)層 114a和第二保護(hù)層114b被保留在第一電極層115a和第二電極層115b上，如圖6A和6B所 示。 在導(dǎo)電膜形成之后，在不暴露給空氣的情況下在用作第一電極層115a和第二電 極層115b的導(dǎo)電膜上連續(xù)形成作為第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b的第二半導(dǎo)體膜。 因此，沒有在導(dǎo)電膜的表面上形成受灰塵或雜質(zhì)污染的膜。 在實(shí)施例3所描述的薄膜晶體管中，第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b防止在 第一電極層115a和第二電極層115b上形成增大接觸電阻的膜；因此，能無變化地抑制薄膜 晶體管154的源區(qū)和漏區(qū)的寄生電阻。因此，薄膜晶體管154呈現(xiàn)出差異小和場(chǎng)效應(yīng)遷移 率高的晶體管特性。
[實(shí)施例4] 在實(shí)施例4中，描述了作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的電子紙的示例。 圖7示出作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示器件的示例的有源矩陣型電子紙。
能按照與實(shí)施例1相似的方式制造用于該顯示器件的薄膜晶體管581，而且用第二半導(dǎo)體
層保護(hù)了源電極層和漏電極層的表面；因此，未形成受灰塵或雜質(zhì)污染的膜。因此，薄膜晶
體管581是其寄生電阻被無變化地抑制，而且其工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管。 圖7的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示器件的示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是
一種方法，其中各個(gè)被著色為黑色和白色的球狀粒子被排列在第一電極層與第二電極層之
間，而且在第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差以控制球狀粒子的取向，從而實(shí)現(xiàn)顯示。 在襯底580上形成的薄膜晶體管581包括柵絕緣層583和絕緣層584，而且薄膜 晶體管581的源電極層或漏電極層通過在絕緣層584和絕緣層585中形成的開口電連接至 第一電極層587。在第一電極層587與第二電極層588之間設(shè)置了各具有黑區(qū)590a、白區(qū) 590b以及被液體填充的圍繞這些區(qū)的空穴594的球狀粒子589。球狀粒子589周圍的空間 被諸如樹脂之類的填充物595填充(參見圖7)。 作為扭轉(zhuǎn)球的替代物，可使用電泳元件。使用了具有約10iim到200iim直徑、且
其中封裝了透明液體和帶正電的白色微粒以及帶負(fù)電的黑色微粒的微膠囊。在設(shè)置在第一 電極層與第二電極層之間的微膠囊中，當(dāng)通過第一電極層和第二電極層施加電場(chǎng)時(shí)，白微 粒和黑微粒移動(dòng)到彼此相反側(cè)，從而可顯示白色或黑色。使用此原理的顯示元件是電泳顯 示元件，而且一般稱為電子紙。電泳顯示元件比液晶顯示元件具有更高的反射率，因此不需 要輔助光、功耗低、甚至可在暗處識(shí)別其顯示部分。此外，即使不對(duì)顯示部分供電，也能保持 曾顯示過的圖像。因此，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(可簡(jiǎn)單稱為顯示器件或設(shè)置有 顯示器件的半導(dǎo)體器件)遠(yuǎn)離作為電源的電波源，也能存儲(chǔ)已顯示的圖像。
通過上述步驟，能制造包括寄生電阻受到無變化地抑制而且工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄 膜晶體管的電子紙。因?yàn)閷?shí)施例4中所描述的電子紙包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管，
17所以其可靠性高。 可與本說明書中的實(shí)施例的任一結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)現(xiàn)實(shí)施例4。
[實(shí)施例5] 實(shí)施例5參照?qǐng)D8A和8B、圖9、圖10、圖11、圖12以及圖13描述在作為本發(fā)明的
半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的顯示器件中的一個(gè)襯底上制造像素部分的驅(qū)動(dòng)器電路的至少一部 分和薄膜晶體管的示例。 例如，按照與實(shí)施例1到3相似的方式形成了設(shè)置在一個(gè)襯底上的薄膜晶體管。該 薄膜晶體管被形成為n溝道TFT ;因此，在驅(qū)動(dòng)器電路中，在與像素部分中的薄膜晶體管相 同的襯底上形成可使用n溝道TFT形成的驅(qū)動(dòng)器電路的一部分。 圖8A示出作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的有源矩陣液晶顯示器件的框圖的 示例。圖8A中所示的顯示器件在襯底5300上包括像素部分5301，其包括分別設(shè)置有顯 示元件的多個(gè)像素；選擇各個(gè)像素的掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5302 ;以及控制對(duì)選定像素的視頻 信號(hào)輸入的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路5303。 像素部分5301通過從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路5303沿列向延伸的多條信號(hào)線Sl到 Sm (未示出)連接至信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路5303，且通過從掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5302沿行向延伸 的多條掃描線Gl到Gn(未示出)連接至掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5302。各個(gè)像素連接至信號(hào)線 Sj (信號(hào)線Sl到Sm之一 )和掃描線Gi (掃描線Gl到Gn之一 )。 可通過與實(shí)施例1到3相似的方法將薄膜晶體管形成為n溝道TFT，而且參照?qǐng)D9 描述包括n溝道TFT的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路。 圖9中所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的示例包括驅(qū)動(dòng)器IC 5601、開關(guān)組5602_1到 5602—M、第一引線5611、第二引線5612、第三引線5613以及引線5621_1到5621_M。開關(guān)組 5602_1到5602_M中的每一個(gè)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IC 5601連接至第一引線5611、第二引線5612、第三引線5613以及引線 5621_1到5621_M。開關(guān)組5602_1到5602_M中的每一個(gè)連接至第一引線5611、第二引線 5612以及第三引線5613，而引線5621_1到5621_M分別對(duì)應(yīng)于開關(guān)組5602_1到5602_M。 引線5621_1到5621_M中的每一條經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以 及第三薄膜晶體管5603c連接至三條信號(hào)線。例如，第J列的引線5621_J(引線5621_1到 5621_M中的一條)經(jīng)由開關(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以及第三薄膜晶體管5603c連接至信號(hào)線Sj-1、信號(hào)線Sj以及信號(hào)線Sj+1。
信號(hào)被輸入第一引線5611、第二引線5612以及第三引線5613中的每一條。
注意，優(yōu)選在單晶襯底上形成驅(qū)動(dòng)器IC 5601。此外，優(yōu)選在與像素部分相同的襯 底上形成開關(guān)組5602_1到5602_M。因此，優(yōu)選通過FPC等將驅(qū)動(dòng)器IC 5601連接至開關(guān)組 5602—1到5602_M。 接著，參照?qǐng)D10中的時(shí)序圖描述圖9中所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的操作。圖10 是選擇了第i行中的掃描線Gi時(shí)的時(shí)序圖。第i行的掃描線Gi的選擇周期被分成第一子 選擇周期T1、第二子選擇周期T2以及第三子選擇周期T3。此外，即使選擇了另一行的掃描 線，圖9中的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路也以與圖10的時(shí)序圖相似的方式工作。
注意，圖10的時(shí)序圖示出第J列中的引線5621_J經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管5603c連接至信號(hào)線Sj-l、信號(hào)線Sj以及信號(hào)線 Sj+1的情況。 圖10的時(shí)序圖示出選擇了第i行中的掃描線Gi的時(shí)序、當(dāng)?shù)谝槐∧ぞw管5603a 導(dǎo)通/截止時(shí)的時(shí)序5703a、當(dāng)?shù)诙∧ぞw管5603b導(dǎo)通/截止時(shí)的時(shí)序5703b、當(dāng)?shù)谌?薄膜晶體管5603c導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703c以及輸入第J列中的引線5621_J的信號(hào)5721_ J。 在第一子選擇周期Tl中輸入引線5621_1到5621_M的視頻信號(hào)、在第二子選擇 周期T2中輸入引線5621_1到5621_M的視頻信號(hào)以及在第三子選擇周期T3中輸入引線 5621_1到5621—M的視頻信號(hào)彼此不同。例如，在第一子選擇周期Tl中輸入引線5621J的 視頻信號(hào)被輸入信號(hào)線Sj-l，在第二子選擇周期T2中輸入引線5621_J的視頻信號(hào)被輸入 信號(hào)線Sj，以及在第三子選擇周期T3中輸入引線5621_J的視頻信號(hào)被輸入信號(hào)線Sj+1。 在第一子選擇周期Tl中、第二子選擇周期T2中以及第三子選擇周期T3中輸入引線5621_ J的視頻信號(hào)分別用數(shù)據(jù)J-l、數(shù)據(jù)_j以及數(shù)據(jù)_j+l表示。 如圖IO所示，在第一子選擇周期TI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截止。此時(shí)，輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)經(jīng)由第 一薄膜晶體管5603a被輸入信號(hào)線Sj-l。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截止。此時(shí)，輸入引線5621_J的 數(shù)據(jù)_j經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b被輸入信號(hào)線Sj。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截止。此時(shí)，輸入引 線5621_J的數(shù)據(jù)_j+l經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c被輸入信號(hào)線Sj+1。
如上所述，在圖9中的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路中，通過將一個(gè)門選周期分成三個(gè)，可在 一個(gè)門選周期中將視頻信號(hào)從一條引線5621輸入到三條信號(hào)線中。因此，在圖9的信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)器電路中，在設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器IC 5601的襯底與設(shè)置有像素部分的襯底之間的連接的數(shù) 量可以是信號(hào)線數(shù)量的約1/3。連接的數(shù)量被減少到信號(hào)線數(shù)量的約1/3，因此可提高圖9 中的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的可靠性、生產(chǎn)率等。 要注意的是，對(duì)薄膜晶體管的排列、數(shù)量、驅(qū)動(dòng)方法等并無特殊限制，只要將一個(gè) 門選周期分成多個(gè)子選擇周期，并如圖9所示地在多個(gè)子選擇周期中的每一個(gè)中將視頻信 號(hào)從一條引線輸入多條信號(hào)線即可。 例如，當(dāng)在三個(gè)或更多個(gè)子選擇周期中將視頻信號(hào)從一條引線輸入到三條或更多 條信號(hào)線時(shí)，只需要添加一個(gè)薄膜晶體管和用于控制該薄膜晶體管的一條引線。要注意的 是，當(dāng)一個(gè)門選擇周期被分成四個(gè)或多個(gè)子選擇周期時(shí)，一個(gè)子選擇周期變短。因此，優(yōu)選 地將一個(gè)門選擇周期分成兩個(gè)或三個(gè)子選擇周期。 作為另一示例，可將一個(gè)選擇周期分成如圖11的時(shí)序圖所示的預(yù)充電周期Tp、第 一子選擇周期T1、第二子選擇周期T2以及第三子選擇周期T3。圖11的時(shí)序圖示出選擇第 i行中的掃描線Gi時(shí)的時(shí)序、當(dāng)?shù)谝槐∧ぞw管5603a導(dǎo)通/截止時(shí)的時(shí)序5803a、當(dāng)?shù)诙?薄膜晶體管5603b導(dǎo)通/截止時(shí)的時(shí)序5803b、當(dāng)?shù)谌∧ぞw管5603c導(dǎo)通/截止的時(shí) 序5803c以及輸入第J列中的引線5621J的信號(hào)5821J。如圖ll所示，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在預(yù)充電周期Tp中導(dǎo)通。此時(shí)， 輸入引線5621_J的預(yù)充電電壓Vp分別經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管5603c被輸入信號(hào)線Sj-l、信號(hào)線Sj以及信號(hào)線Sj+l。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 截止。此時(shí)，輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)J-1經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a被輸入信號(hào)線Sj-l。 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截止。此時(shí)，輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)_j經(jīng)由第二薄膜晶體管5603b被輸入 信號(hào)線Sj 。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截止。此時(shí)，輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)_j+l經(jīng)由第三薄膜晶體管 5603c被輸入信號(hào)線Sj+1。 如上所述，在應(yīng)用了圖11的時(shí)序圖的圖9的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路中，可將視頻信號(hào) 高速寫入像素中，因?yàn)榭赏ㄟ^在子選擇周期之前提供預(yù)充電選擇周期對(duì)信號(hào)線預(yù)充電。注 意，通過共同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)圖11中類似于圖10的部分，而且省略對(duì)相同部分或具有相似 功能的部分的詳細(xì)描述。 此外，描述了掃描線驅(qū)動(dòng)器電路的示例。該掃描線驅(qū)動(dòng)器電路包括移位寄存器和 緩沖器。在某些情況下可包括電平移動(dòng)器。在該掃描線驅(qū)動(dòng)器電路中，當(dāng)將時(shí)鐘信號(hào)(CLK) 和起動(dòng)脈沖信號(hào)(SP)輸入移位寄存器時(shí)，產(chǎn)生選擇信號(hào)。所產(chǎn)生的選擇信號(hào)被緩沖器緩存 和放大，而所得的信號(hào)被提供給相應(yīng)的掃描線。 一條線的像素中的晶體管的柵電極層被連 接至掃描線。因?yàn)橐粭l線的像素中的晶體管必須同時(shí)立即導(dǎo)通，所以使用了能提供大電流 的緩沖器。 參照?qǐng)D12和圖13描述用于掃描線驅(qū)動(dòng)器電路的一部分的移位寄存器的一種模 式。 圖12示出該移位寄存器的電路構(gòu)造。圖12中所示的移位寄存器包括多個(gè)觸發(fā) 器觸發(fā)器5701_1到5701_n。此外，通過第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)、起動(dòng)脈沖信號(hào)以及 復(fù)位信號(hào)的輸入來操作該移位寄存器。 描述了圖12中的移位寄存器的連接關(guān)系。在圖12的移位寄存器中的第i級(jí)的觸 發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1到5701_n中的一個(gè))中，圖13中所示的第一引線5501連接 至第七引線5717」-1，圖13中所示的第二引線5502連接至第七引線5717」+1，圖13中所 示的第三引線5503連接至第七引線5717」，以及圖13中所示的第六引線5506連接至第五 引線5715。 此外，圖13中所示的第四引線5504連接至奇數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中的第二引線5712，且 連接至偶數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中的第三引線5713。圖13中所示的第五引線5505連接至第四引線 5714。 注意，圖13中所示的第一級(jí)的觸發(fā)器5701_1的第一引線5501連接至第一引線 5711，而圖13中所示的第n級(jí)的觸發(fā)器5701_n的第二引線5502連接至第六引線5716。
注意，第一引線5711、第二引線5712、第三引線5713以及第六引線5716可分別稱 為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線以及第四信號(hào)線。第四引線5714和第五引線5715 可分別稱為第一電源線和第二電源線。 接著，圖13示出圖12中所示觸發(fā)器的細(xì)節(jié)。圖13中所示的觸發(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。第一
20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 中的每一個(gè)均為n溝道晶體管，而且在柵-源電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時(shí)導(dǎo)通。
接著，以下描述圖13中所示的觸發(fā)器的連接。 第一薄膜晶體管5571的第一電極(源電極和漏電極中的一個(gè))連接至第四引線 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(gè))連接至第三引線 5503。 第二薄膜晶體管5572的第一電極連接至第六引線5506。第二薄膜晶體管5572的 第二電極連接至第三引線5503。 第三薄膜晶體管5573的第一電極連接至第五引線5505。第三薄膜晶體管5573的 第二電極連接至第二薄膜晶體管5572的柵電極層。第三薄膜晶體管5573的柵電極層連接 至第五引線5505。 第四薄膜晶體管5574的第一電極連接至第六引線5506。第四薄膜晶體管5574的 第二電極連接至第二薄膜晶體管5572的柵電極層。第四薄膜晶體管5574的柵電極層連接 至第一薄膜晶體管5571的柵電極層。 第五薄膜晶體管5575的第一電極連接至第五引線5505。第五薄膜晶體管5575的 第二電極連接至第一薄膜晶體管5571的柵電極層。第五薄膜晶體管5575的柵電極層連接 至第一引線5501。 第六薄膜晶體管5576的第一電極連接至第六引線5506。第六薄膜晶體管5576的 第二電極連接至第一薄膜晶體管5571的柵電極層。第六薄膜晶體管5576的柵電極層連接 至第二薄膜晶體管5572的柵電極層。 第七薄膜晶體管5577的第一電極連接至第六引線5506。第七薄膜晶體管5577的 第二電極連接至第一薄膜晶體管5571的柵電極層。第七薄膜晶體管5577的柵電極層連接 至第二引線5502。第八薄膜晶體管5578的第一電極連接至第六引線5506。第八薄膜晶體 管5578的第二電極連接至第二薄膜晶體管5572的柵電極層。第八薄膜晶體管5578的柵 電極層連接至第一引線5501。 注意，第一薄膜晶體管5571的柵電極層、第四薄膜晶體管5574的柵電極層、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 的第二電極彼此連接的點(diǎn)被稱為節(jié)點(diǎn)5543。第二薄膜晶體管5572的柵電極層、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 層以及第八薄膜晶體管5578的第二電極彼此連接的點(diǎn)被稱為節(jié)點(diǎn)5544。
注意，第一引線5501、第二引線5502、第三引線5503以及第四引線5504可分別稱 為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線以及第四信號(hào)線。第五引線5505和第六引線5506 可分別稱為第一電源線和第二電源線。 或者，可僅使用通過與實(shí)施例1到3相似的方法制造的n溝道TFT制造信號(hào)線驅(qū) 動(dòng)器電路和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路。因?yàn)榭赏ㄟ^與實(shí)施例1到3相似的方法形成的n溝道TFT 具有高遷移率，所以能提高驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。例如，可通過與實(shí)施例1到3相似的方 法形成的包括n溝道TFT的掃描線驅(qū)動(dòng)器電路能高速地工作；因此，例如，有可能提高幀頻 率或?qū)崿F(xiàn)黑屏插入。
此外，例如，當(dāng)提高了掃描線驅(qū)動(dòng)器電路中的晶體管溝道寬度或設(shè)置了多個(gè)掃描 線驅(qū)動(dòng)器電路時(shí)，能實(shí)現(xiàn)高得多的幀頻率。當(dāng)設(shè)置了多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)偶 數(shù)行掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)器電路被設(shè)置在一側(cè)，而用于驅(qū)動(dòng)奇數(shù)行掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)器 電路被設(shè)置在另一側(cè)；因此可實(shí)現(xiàn)幀頻率的提高。此外，使用多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路來向同 一掃描線輸出信號(hào)對(duì)于增大顯示器件的大小是有利的。 在制造作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示例的有源矩陣型發(fā)光顯
示器件的情況下，因?yàn)樵谥辽僖粋€(gè)像素中排列有多個(gè)薄膜晶體管，所以優(yōu)選排列多個(gè)掃描
線驅(qū)動(dòng)器電路。圖8B中示出了有源矩陣發(fā)光顯示器件的框圖的示例。 圖8B中所示的發(fā)光顯示器件在襯底5400上包括具有分別設(shè)置有顯示元件的多
個(gè)像素的像素部分5401 ;選擇像素的第一掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5402和第二掃描線驅(qū)動(dòng)器電
路5404 ;以及控制輸入選定像素的視頻信號(hào)的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路5403。 在向圖8B的發(fā)光顯示器件的像素輸入數(shù)字視頻信號(hào)的情況下，通過開/關(guān)晶體管
將像素置于發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。因此，可使用面積比灰度法或時(shí)間比灰度法顯示灰度。
面積比灰度法指的是通過將一個(gè)像素分成多個(gè)子像素并基于視頻信號(hào)獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)相應(yīng)子
像素從而執(zhí)行灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。此外，時(shí)間比灰度法指的是通過控制像素處于發(fā)射光
狀態(tài)的周期來執(zhí)行灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。 因?yàn)榘l(fā)光元件的響應(yīng)時(shí)間比液晶元件等的響應(yīng)時(shí)間快，所以發(fā)光元件適合于時(shí)間 比灰度法。具體而言，在利用時(shí)間比灰度法執(zhí)行顯示的情況下，將一個(gè)幀周期分成多個(gè)子幀 周期。接著，根據(jù)視頻信號(hào)，在各個(gè)子幀周期中將像素中的發(fā)光元件置于發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光 狀態(tài)。通過將一個(gè)幀周期分成多個(gè)子幀周期，可通過視頻信號(hào)控制像素在一個(gè)幀周期中實(shí) 際發(fā)光的總時(shí)間長(zhǎng)度，從而執(zhí)行灰度顯示。 注意，在圖8B中所示的發(fā)光顯示器件的示例中，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)TFT被排列在一個(gè)像 素中時(shí)，第一掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5402產(chǎn)生被輸入到用作兩個(gè)開關(guān)TFT之一的柵極引線的第 一掃描線的信號(hào)，而第二掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5404產(chǎn)生被輸入到用作兩個(gè)開關(guān)TFT中的另一 個(gè)的柵極引線的第二掃描線的信號(hào)；不過，一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路既可產(chǎn)生被輸入到第一 掃描線的信號(hào)又可產(chǎn)生被輸入到第二掃描線的信號(hào)。此外，例如，有可能在每個(gè)像素中設(shè)置 用于控制開關(guān)元件的操作的多條掃描線，這取決于一個(gè)像素中所包括的開關(guān)TFT的數(shù)量。 在此情況下， 一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路可產(chǎn)生被輸入到多條掃描線的所有信號(hào)，或多個(gè)掃描 線驅(qū)動(dòng)器電路可產(chǎn)生被輸入到多條掃描線的信號(hào)。 而且，在該發(fā)光顯示器件中，可在與像素部分的薄膜晶體管相同的襯底上形成可 包括n溝道TFT的驅(qū)動(dòng)器電路的一部分。此外，可僅使用通過與實(shí)施例1到3相似的方法 形成的n溝道TFT制造信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路。 而且，上述驅(qū)動(dòng)器電路可用于使用電連接至開關(guān)元件的元件來驅(qū)動(dòng)電子墨水的電 子紙，而不限于液晶顯示器件或發(fā)光顯示器件的應(yīng)用。該電子紙也被稱為電泳顯示器件 (電泳顯示器)，而且其有利之處在于，它具有與普通紙張一樣的可閱讀性，而且它具有比 其它顯示器件更低的功耗和更小的厚度和重量。 可考慮電泳顯示器的多種模式。在電泳顯示器中，各自包括具有正電荷的第一粒 子和具有負(fù)電荷的第二粒子的多個(gè)微膠囊散布在溶劑或溶液中，而且將電場(chǎng)施加給這些微 膠囊，從而微膠囊中的粒子以彼此相反的方向移動(dòng)，從而僅顯示聚集在一側(cè)上的粒子的顏色。注意第一粒子或第二粒子包括染色劑，而且當(dāng)沒有電場(chǎng)時(shí)它們不移動(dòng)。此外，第一粒子 的顏色不同于第二粒子的顏色(這些粒子也可以是無色的)。 因此，電泳顯示器利用了所謂的介電電泳效應(yīng)，其中具有高介電常數(shù)的物質(zhì)向具 有高電場(chǎng)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。電泳顯示器不需要液晶顯示器所必需的偏振板和對(duì)襯底，因此它的 厚度和重量約為液晶顯示器的一半。 微膠囊散布在溶劑中的器件稱為電子墨水，而且可將該電子墨水印刷在玻璃、塑 料、纖維、紙張等的表面上。利用濾色器或包括著色物質(zhì)的微粒有可能實(shí)現(xiàn)彩色顯示。
此外，當(dāng)將多個(gè)上述微膠囊適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在有源矩陣襯底上以插入兩個(gè)電極之間 時(shí)，可完成有源矩陣顯示器件，而且可通過對(duì)這些微膠囊施加電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)顯示。例如，能使 用利用可通過與實(shí)施例1到3相似的方法形成的薄膜晶體管所獲得的有源矩陣襯底。
注意，可使用從導(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、以及磁泳材料中選擇的單種材料、或使用這些材料中的任一 種的復(fù)合材料分別形成微膠囊中的第一粒子和第二粒子。 因?yàn)閷?shí)施例5中描述的顯示器件的驅(qū)動(dòng)器電路包括其中源電極層和漏電極層受 第二半導(dǎo)體層保護(hù)的薄膜晶體管，所以能無變化地抑制源區(qū)和漏區(qū)的寄生電阻。因此，能完 成性能增強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)工作穩(wěn)定性的有源矩陣顯示器件板。 可與本說明書中的實(shí)施例的任一結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)現(xiàn)實(shí)施例5。
[實(shí)施例6] 在實(shí)施例6中，可將以與實(shí)施例1到3類似的方式形成的薄膜晶體管用于制造像 素部分，或進(jìn)一步用于制造驅(qū)動(dòng)器電路，以提供具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也稱為顯示 器件)。此外，可利用以與實(shí)施例1到3相似的方式在與像素部分相同的襯底上形成驅(qū)動(dòng)器 電路的部分或全部，藉此能獲得板上系統(tǒng)。 顯示器件包括顯示元件。作為該顯示元件，可使用液晶元件(也稱為液晶顯示元 件)或發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件在其類別中包括照度受電流或電壓控 制的元件，在其類別中具體包括無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。此外，可使用諸 如電子墨水之類的對(duì)比度被電效應(yīng)改變的顯示介質(zhì)。 此外，該顯示器件包括封裝有顯示元件的面板和其中包括控制器的IC等安裝在 面板上的模塊。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及在用于制造顯示器件的工藝中完成顯示元件之前 的元件襯底的一種模式，而且該元件襯底設(shè)置有用于向顯示元件提供電流的器件。具體而 言，該元件襯底可以處于僅設(shè)置有顯示元件的一個(gè)像素電極的狀態(tài)、在形成將成為像素電 極的導(dǎo)電膜之后且在蝕刻該導(dǎo)電膜以形成像素電極之前的狀態(tài)、或任何其它狀態(tài)。
此說明書中的顯示器件表示圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括發(fā)光器件)。此 外，顯示器件的類別包括設(shè)置有諸如柔性印刷電路(FPC)、帶式自動(dòng)接合(TAB)帶或帶式 載體封裝(TCP)之類的連接器的模塊；在TAB帶或TCP端部處設(shè)置有印刷線路板的模塊；以 及具有通過玻璃上芯片(COG)方法直接安裝在顯示元件上的集成電路(IC)的模塊。
在實(shí)施例6中，參照?qǐng)D14A1、14A2以及14B描述了作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一 個(gè)實(shí)施例的液晶顯示面板的外觀和截面。圖14Al和14A2均為面板的俯視圖，在該面板中， 用密封劑4005將以與實(shí)施例1相似的方式形成的薄膜晶體管4010和4011與液晶元件4013 密封在第一襯底4001與第二襯底4006之間。圖14B是沿圖14A1和圖14A2的線M-N所取
23的截面圖。 密封劑4005被設(shè)置成包圍設(shè)置在第一襯底4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū) 動(dòng)器電路4004。在像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4004之上設(shè)置了第二襯底4006。因 此，通過第一襯底4001、密封劑4005以及第二襯底4006將像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)器 電路4004以及液晶層4008密封到一起。將使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)器電路4003安裝在第一襯底4001上與被密封劑4005包圍的區(qū)域不同的區(qū)域中。
注意，對(duì)于單獨(dú)形成的驅(qū)動(dòng)器電路的連接方法無特殊限制，而且可使用COG方法、 引線接合方法、TAB方法等。圖14A1示出通過COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4003的示 例，而圖14A2示出通過TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4003的示例。
第一襯底4001上形成的各自包括多個(gè)薄膜晶體管的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng) 器電路4004，以及像素部分4002中所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4004中 所包括的薄膜晶體管4011在圖14B中作為示例示出。在薄膜晶體管4010和4011上設(shè)置 了絕緣層4020和4021。 作為薄膜晶體管4010和4011中的每一個(gè)，例如，可使用實(shí)施例1中描述的薄膜晶 體管。在實(shí)施例6中，薄膜晶體管4010和4011是n溝道薄膜晶體管。
液晶元件4013中包括的像素電極層4030電連接至薄膜晶體管4010。在第二襯底 4006上形成了液晶元件4013的對(duì)電極層4031。像素電極層4030、對(duì)電極層4031以及液 晶層4008相互交迭的部分對(duì)應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對(duì)電極層4031 分別設(shè)置有起取向膜作用的絕緣層4032和絕緣層4033。液晶層4008被夾在像素電極層 4030與對(duì)電極層4031之間，其中還插入有絕緣層4032和4033。 注意，可通過使用玻璃、金屬(通常是不銹鋼)、陶瓷或塑料分別形成第一襯底 4001和第二襯底4006。作為塑料，能使用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF) 膜、聚酯膜、或丙烯酸樹脂膜。此外，還能使用PVF膜或聚酯膜之間夾有鋁箔的薄板。
通過絕緣膜的選擇性蝕刻而獲得由附圖標(biāo)記4035表示的柱狀隔離件，而且被設(shè) 置成控制像素電極層4030與對(duì)電極層4031之間的距離(單元間隙)。注意，可使用球狀隔 離件。對(duì)電極層4031電連接至設(shè)置在與薄膜晶體管4010相同的襯底上的公共電位線。注 意，這些導(dǎo)電粒子包含在密封劑4005中。 或者，可使用不需要取向膜的表現(xiàn)出藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相之一，當(dāng)膽甾相液 晶的溫度升高時(shí)，藍(lán)相剛好在膽甾相變成各向同性相之前產(chǎn)生。因?yàn)閮H在窄溫度范圍中產(chǎn) 生藍(lán)相，所以將包含5%或更多重量百分比的手性劑的液晶組分用于液晶層4008以改善該 溫度范圍。包括表現(xiàn)出藍(lán)相的液晶和手性劑的液晶組合物具有10 y s到100 ii s的短響應(yīng) 時(shí)間、具有不需要取向工藝的光學(xué)各向同性、且具有小的視角依賴性。 注意，實(shí)施例6描述了透射型液晶顯示器件的示例；然而，可將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例應(yīng)用于反射型液晶顯示器件或半透射型液晶顯示器件。 在實(shí)施例6中，描述了偏振板被設(shè)置在襯底的外側(cè)(觀看者側(cè))上、而用于顯示元 件的著色層和電極層以此順序被設(shè)置在襯底的內(nèi)側(cè)上的液晶顯示器件的示例；然而，還可 將偏振板設(shè)置在襯底的內(nèi)側(cè)上。偏振板和著色層的層疊結(jié)構(gòu)不限于實(shí)施例7中描述的結(jié) 構(gòu)，而可根據(jù)偏振板和著色層的材料或制造步驟的條件來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。此外，可設(shè)置用作黑 色基質(zhì)的擋光膜。
在實(shí)施例6中，為減少薄膜晶體管的表面粗糙度和提高薄膜晶體管的可靠性，使
用分別作為保護(hù)膜或平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020和絕緣層4021)覆蓋通過實(shí)施
例1獲得的薄膜晶體管。注意，設(shè)置該保護(hù)膜是為了防止漂浮在空氣中的諸如有機(jī)物質(zhì)、金
屬物質(zhì)或水汽之類的雜質(zhì)進(jìn)入，而且優(yōu)選地該保護(hù)膜是致密膜?？赏ㄟ^濺射法將該保護(hù)膜
形成為包括氧化硅膜、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
膜以及氮氧化鋁膜中的任一種的單層膜或?qū)盈B膜。雖然在實(shí)施例6中描述了通過濺射方法
形成保護(hù)膜的示例，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于此方法，而且可采用多種方法。 作為具有層疊結(jié)構(gòu)的用作保護(hù)膜的絕緣層4020的第一層，在實(shí)施例6中通過濺射
法形成氧化硅膜。使用氧化硅膜作為保護(hù)膜具有防止用于源和漏電極層的鋁膜的小丘的有
益效果。 而且，作為絕緣層4020的第二層，通過濺射方法形成氮化硅膜。將氮化硅膜用作 保護(hù)膜能防止諸如鈉離子之類的移動(dòng)離子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)，從而抑制TFT的電特性變化。
此外，在形成保護(hù)膜之后，可對(duì)包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體層退火(在 300。C到40(TC下)。 形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜?？墒褂弥T如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、 聚酰胺或環(huán)氧樹脂之類的具有耐熱性的有機(jī)材料形成絕緣層4021。除這些有機(jī)材料之外， 還有可能使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅 玻璃)等。硅氧烷基樹脂可包括氟、烷基和芳香基以及氫中的至少一種作為取代基。注意， 可通過堆疊使用這些材料形成的多層絕緣膜來形成絕緣層4021。 注意，硅氧烷基樹脂是使用硅氧烷基材料作為起始材料形成且具有Si-O-Si鍵的 樹脂。硅氧烷基樹脂可包括氟、烷基和芳香基以及氫中的至少一種作為取代基。
對(duì)于形成絕緣層4021的方法沒有特定限制，而且根據(jù)材料，可通過濺射法、SOG 法、旋涂法、浸漬法、噴涂法、液滴放電法(例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮片法、輥 涂法、幕涂法、刀涂法等形成絕緣層4021。在使用材料溶液形成絕緣層4021的情況下，可 在烘焙步驟同時(shí)對(duì)包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體層退火(在30(TC到40(TC下)。絕緣 層4021的烘焙步驟也用作包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體層的退火步驟，藉此能高效地 制造半導(dǎo)體器件。 可使用諸如包含氧化鴇的氧化銦、包含氧化鴇的氧化鋅銦、包含氧化鈦的氧化銦、 包含氧化鈦的氧化錫銦、氧化錫銦(下文稱為ITO)、氧化鋅銦或添加了氧化硅的氧化錫銦 之類的透光導(dǎo)電材料分別形成像素電極層4030和對(duì)電極層4031。 或者，可將包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組合物用于像素電極層 4030和對(duì)電極層4031。使用該導(dǎo)電組合物形成的像素電極層優(yōu)選具有10000歐姆/ 口或 更低的薄膜電阻和在550nm波長(zhǎng)下的70%或更高的透射率。此外，導(dǎo)電組合物中包含的導(dǎo) 電高分子的電阻率優(yōu)選小于或等于0. 1 Q cm。 作為該導(dǎo)電高分子，可使用所謂的"Ji電子共軛導(dǎo)電高分子"。作為該導(dǎo)電高分子 的示例，可給出聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、或這些材料中 的兩種或多種的共聚物等。 此外，從FPC 4018向單獨(dú)形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4003以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路 4004或像素部分4002提供多個(gè)信號(hào)和電位。
在實(shí)施例6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，而使用與薄膜晶體管4010和4011的源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通過各向異性導(dǎo)電膜4019電連接至FPC 4018中包括的端子。
注意，圖14A1、14A2以及14B示出了單獨(dú)形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4003且將其安裝 在第一襯底4001上的示例；不過，實(shí)施例6不限于此結(jié)構(gòu)?？蓡为?dú)形成然后安裝掃描線驅(qū) 動(dòng)器電路，或僅單獨(dú)形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)器電路的一部分然后安 裝。 圖15示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造的TFT襯底2600形成作為半導(dǎo)體器 件的液晶顯示模塊的示例。 圖15示出液晶顯示模塊的示例，其中TFT襯底2600和對(duì)襯底2601通過密封劑 2602相互接合，而包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件2604以及著色層 2605設(shè)置在這些襯底之間以形成顯示區(qū)。著色層2605是實(shí)現(xiàn)彩色顯示所必需的。在RGB 系統(tǒng)的情況下，為相應(yīng)像素設(shè)置了對(duì)應(yīng)于紅色、綠色以及藍(lán)色的相應(yīng)著色層。在TFT襯底 2600和對(duì)襯底2601外設(shè)置了偏振板2606和2607以及漫射板2613。光源包括冷陰極管 2610和反射板2611，而且電路襯底2612通過柔性線路板2609連接至TFT襯底2600的引 線電路部分2608，且包括諸如控制電路和電源電路之類的外部電路。可堆疊偏振板和液晶 層，而且在它們之間插入阻滯膜。 該液晶顯示模塊可使用TN(扭曲向列)模式、IPS(共面切換)模式、FFS(邊緣場(chǎng) 切換)模式、MVA(多疇垂直取向)模式、PVA(圖像垂直調(diào)整)模式、ASM(軸對(duì)稱排列微單
元)模式、OCB(光學(xué)補(bǔ)償雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(反鐵電液晶)模式等。 通過上述步驟，能制造包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管的顯示器件。因?yàn)閷?shí)施 例6的液晶顯示器件包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管，所以液晶顯示器件的可靠性高。
可與本說明書中的實(shí)施例的任一結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)現(xiàn)實(shí)施例6。
[實(shí)施例7] 在實(shí)施例7中，描述了作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的發(fā)光顯示器件。作為 顯示器件中包括的顯示元件，這里描述了利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光 元件是根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物來分類的。 一般而言，前者被稱為有機(jī) EL元件，而后者被稱為無機(jī)EL元件。 在有機(jī)EL元件中，通過對(duì)發(fā)光元件施加電壓，將電子和空穴分別從一對(duì)電極注入 包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，從而電流流動(dòng)。然后，這些載流子(電子和空穴)的復(fù)合使發(fā) 光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，且當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這種機(jī)制，這樣的發(fā)光 元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。 無機(jī)EL元件被分類為散射型無機(jī)EL元件和薄膜無機(jī)EL元件。散射型無機(jī)EL元 件包括發(fā)光材料的粒子散布在粘合劑中的發(fā)光層，而且其發(fā)光機(jī)制是利用施主能級(jí)和受主 能級(jí)的施主_受主復(fù)合發(fā)光。在薄膜無機(jī)EL元件中，發(fā)光層被夾在介電層之間，而介電層 被夾在電極之間。薄膜無機(jī)EL元件的發(fā)光機(jī)制是其中利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的 局部發(fā)光。這里，在描述中將有機(jī)EL元件用作發(fā)光元件。
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圖16示出可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器 件的示例的像素結(jié)構(gòu)的示例。 描述了可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)和操作。這里，示出了其中像素包 括兩個(gè)n溝道晶體管的示例，在這兩個(gè)n溝道晶體管的每一個(gè)中，使用實(shí)施例3中描述的包 括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體層形成溝道形成區(qū)。 像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動(dòng)晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容器 6403。開關(guān)晶體管6401的柵極連接至掃描線6406，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極 和漏電極中的一個(gè))連接至信號(hào)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(gè))連接至驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極通過電容器6403 連接至電源線6407，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第一電極連接至電源線6407，以及驅(qū)動(dòng)晶體管6402 的第二電極連接至發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極層)。發(fā)光元件6404的第二電極 對(duì)應(yīng)于公共電極6408。公共電極6408電連接至在同一襯底上形成的公共電位線。
發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)置為低電源電位。該低電源電 位是滿足低電源電位小于高電源電位的電位，其中該高電源電位被設(shè)置到作為基準(zhǔn)的電源 線6407。例如，GND、OV等可設(shè)置為低電源電位。這里，為了通過向發(fā)光元件6404施加高電 源電位與低電源電位之間的電位差以向發(fā)光元件提供電流從而使發(fā)光元件6404發(fā)光，要 將各個(gè)電位設(shè)置成使高電源電位與低電源電位之間的電位差是發(fā)光元件6404的正向閾值 電壓或更高電壓。 驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容可用作電容器6403的替代物，因此可省去電容器 6403?？稍跍系绤^(qū)與柵電極層之間形成驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵電容。 在電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)方法的情況下，視頻信號(hào)被輸入到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極， 從而使驅(qū)動(dòng)晶體管6402處于充分導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)中的任一種狀態(tài)。S卩，驅(qū)動(dòng)晶體管 6402在線性區(qū)中工作。因?yàn)轵?qū)動(dòng)晶體管6402在線性區(qū)中工作，所以高于電源線6407電壓 的電壓被施加給驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極。注意，大于或等于電源線電壓加上驅(qū)動(dòng)晶體管 6402的Vth的電壓被施加給信號(hào)線6405。 在執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)法代替數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)法的情況下，通過改變信號(hào)輸入可 使用與圖16中一樣的像素結(jié)構(gòu)。 在執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)的情況下，大于或等于發(fā)光元件6404的正向電壓加上驅(qū)動(dòng) 晶體管6402的Vth的電壓被施加給驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓指 的是獲得期望照度的電壓，且包括至少正向閾值電壓。通過輸入視頻信號(hào)以使驅(qū)動(dòng)晶體管 6402能在飽和區(qū)中工作，可向發(fā)光元件6404提供電流。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402能工作于 飽和區(qū)，電源線6407的電位被設(shè)置成高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。因?yàn)橐曨l信號(hào)是 模擬信號(hào)，所以可將與該視頻信號(hào)一致的電流饋送至發(fā)光元件6404，從而可執(zhí)行模擬灰度 驅(qū)動(dòng)。 注意，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)不限于圖16中所示的像素結(jié)構(gòu)。例如，可向圖16中所示 的像素添加開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等。 接著，參照?qǐng)D17A到17C描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。通過以n溝道驅(qū)動(dòng)TFT為例描述 像素的截面結(jié)構(gòu)。可按照與實(shí)施例3中描述的薄膜晶體管類似的方式制造作為用于圖17A 到17C中的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001、7011以及7021中的每一個(gè)。
為從發(fā)光元件提取光，發(fā)光元件的陽極和陰極中的至少一個(gè)需要是透明的。在襯 底上形成了薄膜晶體管和發(fā)光元件。發(fā)光元件可具有通過與襯底相對(duì)的表面提取光的頂發(fā) 光結(jié)構(gòu)、通過襯底側(cè)上的表面提取光的底發(fā)光結(jié)構(gòu)、或通過與襯底相對(duì)的表面和襯底側(cè)上 的表面提取光的雙發(fā)光結(jié)構(gòu)?？蓪⒏鶕?jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的該像素結(jié)構(gòu)應(yīng)用于具有這些 發(fā)光結(jié)構(gòu)中的任一種的發(fā)光元件。 參考圖17A描述了具有頂發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 圖17A是作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001是n溝道TFT而且光從發(fā)光元件7002發(fā)射至 陽極7005側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖17A中，發(fā)光元件7002的陰極7003電連接至 作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001，而發(fā)光層7004和陽極7005以此順序堆疊在陰極7003上。陰 極7003可由多種導(dǎo)電材料形成，只要它們具有低功函數(shù)并反射光。例如，優(yōu)選使用Ca、Al、 CaF、MgAg、AlLi等?？墒褂脝螌踊蚨询B的多個(gè)層形成發(fā)光層7004。如果使用多個(gè)層形成發(fā) 光層7004，則通過按照以下順序在陰極7003上堆疊電子注入層、電子輸運(yùn)層、發(fā)光層、空穴 輸運(yùn)層以及空穴注入層形成發(fā)光層7004。不一定要形成所有這些層。使用諸如包含氧化 鎢的氧化銦膜、包含氧化鎢的氧化鋅銦膜、包含氧化鈦的氧化銦膜、包含氧化鈦的氧化錫銦 膜、氧化錫銦膜(下文稱為ITO)、氧化鋅銦或其中添加了氧化硅的氧化錫銦膜之類的透光 導(dǎo)電膜形成陽極7005。 發(fā)光層7004夾在陰極7003與陽極7005之間的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件7002。在圖 17A中所示像素的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7002發(fā)射至陽極7005。
接著，參照?qǐng)D17B描述具有底發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖17B是驅(qū)動(dòng)TFT7011是n型 TFT、而且發(fā)光元件7012中產(chǎn)生的光發(fā)射通過陰極7013側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖 17B中，在電連接至驅(qū)動(dòng)TFT 7011的透光導(dǎo)電膜7017上形成發(fā)光元件7012的陰極7013，而 發(fā)光層7014和陽極7015以此順序堆疊在陰極7013上。當(dāng)陽極7015具有透光性質(zhì)時(shí)，可形 成用于反射和阻擋光的擋光膜7016來覆蓋陽極7015。對(duì)于陰極7013，與圖17A的情況一 樣可使用多種材料，只要它們是具有低功函數(shù)的導(dǎo)電材料。陰極7013具有能透射光的厚度 (優(yōu)選約5nm到30nm)。例如，可將具有20nm厚度的鋁膜用作陰極7013。以類似于圖17A 的情況的方式，可使用單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)層的層疊結(jié)構(gòu)形成發(fā)光層7014。不需要陽極7015透 光，但可使用如圖17A的情況一樣的透光導(dǎo)電材料形成陽極7015。作為擋光膜7016，可使 用反射光的金屬等；不過它不限于金屬膜。例如，可使用添加了黑色素的樹脂等。
發(fā)光層7014夾在陰極7013與陽極7015之間的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件7012。在圖 17B中所示像素的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7012發(fā)射至陰極7013側(cè)。
接著，參考圖17C描述具有雙發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖17C中，在電連接至驅(qū)動(dòng) TFT 7021的透光導(dǎo)電膜7027上形成發(fā)光元件7022的陰極7023，而發(fā)光層7024和陽極7025 以此順序堆疊在陰極7023上。與圖17A的情況一樣，可使用多種導(dǎo)電材料形成陰極7023， 只要它們具有低功函數(shù)。陰極7023具有能透射光的厚度。例如，可將具有20nm厚度的Al 膜可用作陰極7023。與圖17A中一樣，可使用單層或多個(gè)層的疊層形成發(fā)光層7024?？墒?用與圖17A的情況中一樣的透光導(dǎo)電材料形成陽極7025。 陰極7023、發(fā)光層7024以及陽極7025彼此交迭的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件7022。在 圖17C中所示像素的情況下，如箭頭所示，光從發(fā)光元件7022發(fā)射至陽極7025側(cè)和陰極 7023側(cè)。
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雖然這里描述了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但也可能提供無機(jī)EL元件作為發(fā)光 元件。 實(shí)施例7描述了用于控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū)動(dòng)TFT)電連接至發(fā) 光元件的示例。然而，可在驅(qū)動(dòng)TFT與發(fā)光元件之間形成電流控制TFT以與它們相連。
實(shí)施例7中描述的半導(dǎo)體器件不限于圖17A到17C中所示的結(jié)構(gòu)，而且可基于根 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的精神以多種方式修改。 接著，參照?qǐng)D18A和18B描述對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)模式的發(fā)光 顯示面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖18A是其中利用密封劑將薄膜晶體管和發(fā) 光元件密封在第一襯底與第二襯底之間的面板的平面圖，其中該薄膜晶體管包括包含銦、 鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體層且以類似于實(shí)施例3的方式形成。圖18B是沿圖18A的線H-I 所取的截面圖。 將密封劑4505設(shè)置成包圍設(shè)置在第一襯底4501上的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)
器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b。此外，將第二襯底4506設(shè)置
在像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b
上。因此，通過第一襯底4501、密封劑4505以及第二襯底4506將像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)
動(dòng)器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b連同填充物4507密封到
一起。優(yōu)選顯示器件被保護(hù)膜(諸如粘接膜或紫外可固化樹脂膜)或具有高氣密性和幾乎
無除氣的覆蓋材料封裝(密封)，從而該顯示器件不被暴露在外部空氣中。 形成在第一襯底4501上的各自包括多個(gè)薄膜晶體管的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)
動(dòng)器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b、以及包括在像素部分4502
中的薄膜晶體管4510和包括在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4503a中的薄膜晶體管4509在圖18B中
作為示例示出。 薄膜晶體管4509和4510是n溝道薄膜晶體管，而且可將實(shí)施例3中所描述的薄 膜晶體管用作它們中的每一個(gè)。 此外，附圖標(biāo)記4511表示發(fā)光元件。發(fā)光元件4511中包括的作為像素電極層的 第一電極層4517電連接至薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層。注意，雖然發(fā)光元件 4511具有包括第一電極層4517、電致發(fā)光層4512以及第二電極層4513的層疊結(jié)構(gòu)，但發(fā) 光元件4511的結(jié)構(gòu)不限于實(shí)施例9中描述的該層疊結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)從發(fā)光元件4511提取光 的方向等適當(dāng)改變發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)。 使用有機(jī)樹脂膜、無機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷形成隔離壁4520。尤其優(yōu)選使用光 敏材料制成隔離壁4520，以在第一電極層4517上具有開口，且使該開口具有帶有連續(xù)彎曲 的斜面的側(cè)壁。 可將電致發(fā)光層4512形成為單層或堆疊的多層。 可在第二電極層4513和隔離壁4520上形成保護(hù)膜，以阻止氧氣、氫氣、水汽、二氧 化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511。作為保護(hù)膜，可形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。
從FPC 4518a和4518b將多個(gè)信號(hào)和電壓提供給信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和 4503b、掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b或像素部分4502。 在實(shí)施例7中，使用與發(fā)光元件4511中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中所包括的源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通過各向異性導(dǎo)電膜4519電連接至FPC 4518a的端子。 位于從發(fā)光元件4511提取光的方向的第二襯底4506應(yīng)當(dāng)具有透光性質(zhì)。在該情
況下，使用諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜之類的具有透光性質(zhì)的材料。 作為填充物4507，可使用紫外可固化樹脂或熱固性樹脂以及諸如氮?dú)饣驓鍤庵?br> 的惰性氣體。例如，可使用聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、聚乙烯
醇縮丁醛(PVB)或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。在實(shí)施例7中，使用氮?dú)庾鳛樘畛湮?507。 在需要時(shí)，可對(duì)發(fā)光元件的發(fā)光表面適當(dāng)設(shè)置諸如偏振板、圓偏振板(包括橢圓
偏振板)、阻滯板(四分之一波板或半波板)或?yàn)V色器之類的光學(xué)膜。此外，偏振板或圓偏
振板可設(shè)置有抗反射膜。例如，可執(zhí)行抗眩光處理，通過該處理能通過表面上的凸起和凹陷
漫射反射光以減少眩光。 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b與掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b可作為使 用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動(dòng)器電路被安裝在單獨(dú)制備的襯底上。此外，可
單獨(dú)形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)器電路及其部分或掃描線驅(qū)動(dòng)器電路及其部分以備安裝。實(shí)施例7不 限于圖18A和18B中所示的結(jié)構(gòu)。 通過上述步驟，能制造包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管的顯示器件。因?yàn)閷?shí)施 例7的液晶顯示器件(顯示面板)包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管，所以液晶顯示器件 的可靠性高。 可與本說明書中的實(shí)施例的任一結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)現(xiàn)實(shí)施例7。
[實(shí)施例8] 可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示器件作為電子紙。電子紙可用于多種領(lǐng)域 的電子設(shè)備，只要它們能顯示數(shù)據(jù)。例如，電子紙可應(yīng)用于電子書設(shè)備(電子書)、招貼、諸 如火車之類的車輛中的廣告、或諸如信用卡之類的多種卡的顯示器。圖19A和19B以及圖 20示出半導(dǎo)體器件的示例。 圖19A示出使用電子紙形成的招貼2631。如果廣告媒質(zhì)是打印紙，則該廣告通過 人力更換；然而，當(dāng)使用了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電子紙時(shí)，可在很短的時(shí)間內(nèi)改變廣 告顯示。此外，可在無顯示缺陷的情況下獲得穩(wěn)定的圖像。注意，該招貼可具有能無線發(fā)送 和接收數(shù)據(jù)的配置。 圖19B示出諸如火車之類的車輛中的廣告2632。如果廣告媒質(zhì)是打印紙，則該廣 告通過人力更換；然而，當(dāng)使用了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電子紙時(shí)，可在不需要很多人 力的情況下在很短的時(shí)間內(nèi)改變廣告顯示。此外，可在無顯示缺陷的情況下獲得穩(wěn)定的圖 像。注意，車輛中的廣告可具有能無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。 圖20示出電子書設(shè)備2700的示例。例如，電子書設(shè)備2700包括兩個(gè)外殼——外 殼2701和外殼2703。外殼2701和2703通過軸部分2711相互結(jié)合，電子書設(shè)備2700沿軸 部分2711打開和閉合。利用這樣的結(jié)構(gòu)，電子書設(shè)備2700可類似于紙書一樣起作用。
顯示部分2705和顯示部分2707分別被包括在外殼2701和外殼2703中。顯示部 分2705和顯示部分2707可顯示一幅圖像或不同圖像。例如，在顯示部分2705和顯示部分 2707顯示不同圖像的情況下，可在右邊的顯示部分(圖20中的顯示部分2705)上顯示文 字，而在左邊的顯示部分(圖20中的顯示部分2707)上顯示圖像。
圖20示出外殼2701設(shè)置有操作部分等的示例。例如，外殼2701設(shè)置有電源開關(guān) 2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可翻頁。注意，可在外殼的顯示部分 的同一表面上設(shè)置鍵盤、定點(diǎn)設(shè)備等。此外，外殼的后面或側(cè)面可設(shè)置有外部連接端子(耳 機(jī)端子、USB端子、可與諸如AC適配器或USB電纜之類的多種電纜連接的端子等)、存儲(chǔ)介 質(zhì)插入部等。而且，電子書設(shè)備2700可具有電子詞典功能。 電子書設(shè)備2700可具有能無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。通過無線通信，可從電子 書服務(wù)器購買和下載想要的圖書數(shù)據(jù)等。 通過上述步驟，能制造包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管的顯示器件。包括工作
穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件具有高可靠性。 [O306][實(shí)施例9] 可將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于多種電子設(shè)備(包括游戲
機(jī))。電子設(shè)備的示例包括電視機(jī)(也稱為電視或電視接收機(jī))、計(jì)算機(jī)監(jiān)示器等、諸如數(shù)碼
相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)之類的相機(jī)、數(shù)碼相框、蜂窩電話(也稱為移動(dòng)電話或移動(dòng)電話機(jī))、便
攜式游戲控制臺(tái)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)設(shè)備、諸如彈球盤機(jī)之類的大尺寸游戲機(jī)等。 圖21A示出電視機(jī)9600的示例。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603被包括在外殼
9601中?？稍陲@示部分9603上顯示圖像。這里，外殼9601由支架9605支承。 可利用外殼9601的操作開關(guān)或獨(dú)立的遙控器9610操作電視機(jī)9600?？衫眠b控
器9610的操作鍵9609控制頻道和音量，從而控制顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遙
控器9610可設(shè)置有用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。 注意，電視機(jī)9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。利用該接收器，可接收一般的電
視廣播。此外，當(dāng)電視機(jī)9600經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器通過有線或無線連接連接至通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可
執(zhí)行單向(從發(fā)射器到接收器)或雙向(發(fā)射器與接收器之間、接收器之間等)數(shù)據(jù)通信。 圖21B示出數(shù)碼相框9700的示例。例如，在數(shù)碼相框9700中，顯示部分9703被
包括在外殼9701中?？稍陲@示部分9703上顯示多幅圖像。例如，顯示部分9703能顯示數(shù)
碼相機(jī)等拍攝的圖像數(shù)據(jù)而起普通相框的作用。 注意，數(shù)碼相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接部分(USB端子、可連接至諸如USB 電纜之類的多種電纜的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等。雖然可將這些部分設(shè)置在與顯示 部分相同的表面上，但優(yōu)選為了改進(jìn)數(shù)碼相框9700的設(shè)計(jì)而將它們?cè)O(shè)置在側(cè)面或后面。例 如，存儲(chǔ)了由數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器被插入數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部分中， 藉此可導(dǎo)入圖像數(shù)據(jù)并將其顯示在顯示部分9703上。 數(shù)碼相框9700可無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。通過無線通信，可導(dǎo)入期望的圖像數(shù)據(jù) 以供顯示。 圖22A示出包括兩個(gè)外殼——外殼9881和外殼9891——的便攜式游戲控制臺(tái)。 外殼9881和9891利用連接部分9893相互連接以便打開和閉合。顯示部分9882和顯示部 分9883分別被包括在外殼9881和外殼9891中。圖22A中所示的便攜式游戲控制臺(tái)還包 括揚(yáng)聲器部分9884、存儲(chǔ)介質(zhì)插入部分9886、 LED燈9890、輸入裝置(操作鍵9885 、連接端 子9887、傳感器9888(包括測(cè)量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉(zhuǎn)次數(shù)、距離、光、 液體、磁性、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時(shí)間、硬度、電場(chǎng)、電流、電壓、電功率、射線、流速、濕度、 傾角、振動(dòng)、氣味或紅外線的功能)以及話筒9889)等。不言而喻，該便攜式游戲控制臺(tái)的
31結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，而且可以是任何結(jié)構(gòu)，只要設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo) 體器件。而且，可適當(dāng)設(shè)置另一附件。圖22A中所示的便攜式游戲控制臺(tái)具有讀出存儲(chǔ)在 記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)以將其顯示在顯示部分上的功能，以及通過無線通信與另一便攜 式游戲控制臺(tái)共享信息的功能。注意，圖22A中所示的便攜式游戲控制臺(tái)的功能不限于上 述功能，而且能提供多種功能。 圖22B示出作為大尺寸游戲機(jī)的自動(dòng)售貨機(jī)9900的示例。在自動(dòng)售貨機(jī)9900中， 顯示部分9903被包括在外殼9901中。此外，自動(dòng)售貨機(jī)9900包括諸如起始桿或停止開關(guān) 之類的操作裝置、硬幣槽、揚(yáng)聲器等。不言而喻，該售貨機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，而 且可以是任何結(jié)構(gòu)，只要設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的至少一個(gè)半導(dǎo)體器件。而且，可 適當(dāng)設(shè)置另一附件。 圖23示出蜂窩電話1000的示例。蜂窩電話1000設(shè)置有包括在外殼1001中的顯
示部分1002、操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、話筒1006等。 通過用手指等觸摸顯示部分1002可將信息輸入圖23中所示的蜂窩電話1000。此
外，可通過用手指等觸摸顯示部分1002來執(zhí)行諸如打電話和編輯郵件之類的操作。 顯示部分1002主要有三種屏幕模式。第一種模式是主要用于顯示圖像的顯示模
式。第二種模式是主要用于輸入諸如文字之類的信息的輸入模式。第三種模式是其中混合
了顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯示_輸入模式。 例如，在打電話或?qū)戨娮余]件的情況下，顯示部分1002被設(shè)置成主要用于執(zhí)行文 字輸入的文字輸入模式，而且可在屏幕上執(zhí)行文字輸入操作。在該情況下，優(yōu)選在顯示部分 1002的屏幕的幾乎全部區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字按鈕。 當(dāng)諸如陀螺儀或加速度傳感器之類的包括用于檢測(cè)傾斜的傳感器的檢測(cè)設(shè)備設(shè) 置在蜂窩電話1000內(nèi)部時(shí)，可通過確定蜂窩電話1000的方向(無論蜂窩電話1000被放置 成水平還是垂直以用于景色模式或肖像模式)自動(dòng)切換顯示部分1002的屏幕上的顯示內(nèi) 容。 通過觸摸顯示部分1002或操作外殼1001的操作按鈕1003可切換屏幕模式。或 者，可根據(jù)顯示部分1002上顯示的圖像類型切換屏幕模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部分上的 圖像信號(hào)是移動(dòng)圖像數(shù)據(jù)時(shí)，將屏幕模式切換成顯示模式。當(dāng)該信號(hào)是文字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，將屏幕 模式切換成輸入模式。 此外，在輸入模式中，當(dāng)未進(jìn)行通過觸摸顯示部分1002的輸入達(dá)指定時(shí)間段、同 時(shí)顯示部分1002中的光傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，可控制屏幕模式從輸入模式切換至顯示模 式。 顯示部分1002還能起圖像傳感器的作用。例如，通過用手掌或手指觸摸顯示部分 1002采集掌紋、指紋等圖像，藉此執(zhí)行個(gè)人認(rèn)證。此外，利用為顯示部分設(shè)置的發(fā)射近紅外 光的背光或感測(cè)光源，也能采集指紋、掌紋等圖像。 通過上述步驟，能制造包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管的電子電器。因?yàn)樵撾?br> 子電器包括工作穩(wěn)定性優(yōu)秀的薄膜晶體管，所以電子電器的穩(wěn)定性高。 示例1 在示例1中，描述了用于制造薄膜晶體管的工藝和該薄膜晶體管的特性。 圖24示出示例1的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。在示例1的薄膜晶體管155中，在襯底
32100上形成了柵電極層lll，在柵電極層111上形成了柵絕緣膜102，以及在柵絕緣膜102上 形成了作為源電極層和漏電極層的第一電極層115a和第二電極層115b，以使第一電極層 115a和第二電極層115b的端部與柵電極層111交迭。設(shè)置第一半導(dǎo)體層113，以使其與柵 電極層111交迭，而且與柵絕緣膜102、第一電極層115a和第二電極層115b的側(cè)面部分、以 及第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b的側(cè)面部分和頂面部分接觸。 在示例1中，將厚度為0. 7mm的無堿玻璃襯底(康寧公司制造的EAGLE 2000)用 作襯底IOO。接著，通過濺射法形成作為柵電極的厚度為100nm的鎢膜。然后，通過使用利 用光掩模形成的抗蝕劑掩模的蝕刻去除鎢膜的不必要部分，藉此形成引線和柵電極層。這 里，執(zhí)行蝕刻以使柵電極層的至少端部楔化從而防止斷開。 接著，通過等離子體CVD法在襯底100和柵電極層111上形成厚度為lOOnm的氧 化硅膜作為柵絕緣膜102。 然后，通過濺射法形成厚度為lOOnm的鈦膜作為用作源電極層和漏電極層的導(dǎo)電 膜。 在形成作為源電極層和漏電極層的鈦膜之后，在不使鈦膜暴露給空氣的情況下連 續(xù)形成第二半導(dǎo)體層。在示例1中，使用了其中多個(gè)腔室連接至轉(zhuǎn)移腔室的多腔室型濺射 裝置，而且在不使鈦膜暴露給空氣的情況下，將襯底轉(zhuǎn)移至形成第二半導(dǎo)體層的腔室中。
在示例1中，通過濺射法在鈦膜上形成包括銦、鎵以及鋅的氧化物半導(dǎo)體膜作為 第二半導(dǎo)體層。使用通過燒結(jié)組分比為l : 1 : l(=ln203 : Ga203 : ZnO)的氧化銦、氧 化鎵以及氧化鋅形成直徑為12英寸的靶(In : Ga : Zn = 1 : 1 : 0.5)形成第二半導(dǎo)體 層。襯底與靶之間的距離被設(shè)置為60mm。在壓力為0.4Pa、直流(DC)電源為0. 5kW以及氣
氛為氬氣和氧氣的混合物(氬氣氧氣=io : 5)的條件下執(zhí)行濺射法。注意，第二半導(dǎo)
體層的厚度為5nm。 接著，通過使用利用光掩模形成的抗蝕劑掩模的蝕刻去除第二半導(dǎo)體層的不必要 部分，藉此形成第一保護(hù)層114a和第二保護(hù)層114b。接著，將同一抗蝕劑掩模用于蝕刻鈦 膜的不必要部分，藉此形成引線和作為源電極層和漏電極層的第一電極層115a和第二電 極層115b。 在形成第一半導(dǎo)體層113之前，引入氧氣和氬氣，并對(duì)第一保護(hù)層114a、第二保護(hù) 層114b以及柵絕緣膜102的暴露表面執(zhí)行反濺射，而且執(zhí)行利用氧自由基或氧氣的照射； 因此，去除了表面上的灰塵和雜質(zhì)。在某些情況下，由于反濺射，柵絕緣膜102、第一保護(hù)層 114a以及第二保護(hù)層114b的端部被輕微減薄或磨圓，因?yàn)楸砻媸艿焦蜗?。?dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)層 114a、第二保護(hù)層114b的端部被刮削以具有小斜角時(shí)，將被堆疊在它們上面的第一半導(dǎo)體 層113能容易地覆蓋這些傾斜部分；因此，不容易出現(xiàn)斷開。 接著，通過濺射法形成作為第一半導(dǎo)體層113的厚度為100nm的包括銦、鎵以及鋅 的氧化物半導(dǎo)體膜。因?yàn)樵谑纠?的相同條件下形成了第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，所 以第二半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。接著，通過使用利用光掩模 形成的抗蝕劑掩模的蝕刻去除第一半導(dǎo)體層113的不必要部分，藉此形成薄膜晶體管155。
接著，使其上形成了薄膜晶體管155的襯底在爐中在35(TC下在氮?dú)鈿夥罩薪?jīng)受 熱處理一小時(shí)。通過該熱處理，氧化物半導(dǎo)體膜中包括的In-Ga-Zn-O基非單晶膜中發(fā)生原 子級(jí)重排。因?yàn)闊崽幚磲尫帕俗柚馆d流子運(yùn)動(dòng)的應(yīng)變能，所以熱處理(也包括光退火)是很重要的。 測(cè)量了在示例1的一個(gè)襯底上制造的15個(gè)薄膜晶體管的電特性，這15個(gè)薄膜晶 體管均具有10iim的溝道長(zhǎng)度和100iim的溝道寬度。圖25中示出了這些結(jié)果。按照這 種方式，在一個(gè)襯底上制造了具有差異被抑制的15個(gè)薄膜晶體管。注意，在10V的柵極電 壓、和10V的漏極電壓Vd下，導(dǎo)通電流(I，通)高。而且，最小截止電流(1截止—最小)低，為 IX 10—"A，所以能觀測(cè)到108或更高的導(dǎo)通/截止比。此外，觀測(cè)到了超過13cm7Vs的高電 場(chǎng)效應(yīng)遷移率。示例1中制造的薄膜晶體管不僅具有受抑制的差異且具有高導(dǎo)通/截止比。 而且，實(shí)現(xiàn)了高電場(chǎng)效應(yīng)遷移率。 本申請(qǐng)基于2008年12月25向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)S/ N. 2008-330611 ，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過弓|用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，包括柵電極層；在所述柵電極層上設(shè)置的柵絕緣膜；在所述柵絕緣膜上設(shè)置的第一電極層和第二電極層，所述第一和第二電極層的端部與所述柵電極層交迭；在所述第一電極層上設(shè)置的第一保護(hù)層；在所述第二電極層上設(shè)置的第二保護(hù)層；以及第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層被設(shè)置成與所述柵電極層交迭，而且與所述柵絕緣膜、所述第一電極層和所述第二電極層的側(cè)面部分、以及所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸，其中所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，使用包括與所述第一半導(dǎo)體層相同的元素的組合物形成所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層包括氧化物半導(dǎo)體。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層包括包含銦、鎵以及鋅的半導(dǎo)體。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述第一電極層和所述第二電極層上設(shè)置了第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層而且厚度小于所述第一半導(dǎo)體層。
6. —種半導(dǎo)體器件，包括第一電極層和第二電極層；在所述第一電極層上設(shè)置的第一保護(hù)層；在所述第二電極層上設(shè)置的第二保護(hù)層；第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層被設(shè)置成與所述第一電極層和所述第二電極層的側(cè)面部分、以及所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸；在所述第一半導(dǎo)體層上設(shè)置的柵絕緣膜；以及柵電極層，所述柵電極層被設(shè)置成經(jīng)由所述柵絕緣膜與所述第一電極層和所述第二電極層的端部交迭，其中所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，使用包括與所述第一半導(dǎo)體層相同的元素的組合物形成所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層。
8. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層包括氧化物半導(dǎo)體。
9. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層包括包含銦、鎵以及鋅的半導(dǎo)體。
10. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述第一電極層和所述第二電極層上形成第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率而且厚度小于所述第一半導(dǎo)體層。
11. 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟形成柵電極層；在所述柵電極層上形成柵絕緣膜；在所述柵絕緣膜上形成第一電極層和第二電極層；形成在所述第一電極層上設(shè)置的第一保護(hù)層；形成在所述第二電極層上設(shè)置的第二保護(hù)層；以及形成第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層被設(shè)置成與所述柵電極層交迭，而且與所述柵絕緣膜、所述第一電極層和所述第二電極層的側(cè)面部分、以及所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的側(cè)面部分和頂面部分接觸，其中所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
12. 如權(quán)利要求11所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，還包括通過形成導(dǎo)電膜然后在不使所述導(dǎo)電膜暴露給空氣的情況下在所述導(dǎo)電膜上連續(xù)形成第二半導(dǎo)體膜來形成膜的疊層的步驟，其中使用所述膜的疊層形成各自包括所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的所述第一電極層和所述第二電極層。
13. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟形成第一電極層和第二電極層；形成在所述第一電極層上設(shè)置的第一保護(hù)層；形成在所述第二電極層上設(shè)置的第二保護(hù)層；形成第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層被設(shè)置成與所述第一電極層和所述第二電極層的側(cè)面部分、以及所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的頂面部分和側(cè)面部分接觸；形成在所述第一半導(dǎo)體層上設(shè)置的柵絕緣膜；以及形成柵電極層，所述柵電極層被設(shè)置成經(jīng)由所述柵絕緣膜與所述第一電極層和所述第二電極層的端部交迭，其中所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的電導(dǎo)率小于或等于所述第一半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
14. 如權(quán)利要求13所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，還包括通過形成導(dǎo)電膜然后在不使所述導(dǎo)電膜暴露給空氣的情況下在所述導(dǎo)電膜上連續(xù)形成第二半導(dǎo)體膜來形成膜的疊層的步驟，其中使用所述膜的疊層形成各自包括所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層的所述第一電極層和所述第二電極層。
全文摘要
使其中形成了溝道的第一半導(dǎo)體層與源和漏電極層之間的界面處的接觸電阻增大的因素之一是由作為源和漏電極層的金屬材料的表面的灰塵或雜質(zhì)污染形成的具有高電阻的膜。作為解決方案，在不暴露給空氣的情況下在源和漏電極層上連續(xù)堆疊包括電導(dǎo)率小于或等于第一半導(dǎo)體層的第二半導(dǎo)體的第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，這些膜的疊層用于源和漏電極層。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101794818SQ20091026255
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者津吹將志, 秋元健吾 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所