專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法、以及具有該半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件、包括該半導(dǎo)體器件的顯示器件、以
及上述器件的制造方法。
背景技術(shù)：
針對多種應(yīng)用使用多種金屬氧化物。氧化銦是眾所周知的材料，且用作液晶顯示 器等所必需的透光電極材料。 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。化合物半導(dǎo)體是利用結(jié)合到一起的兩種或多種類型的半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體。 一般而言，金屬氧化物變成絕緣體。然而，已知金屬氧化物根據(jù)金屬氧化物中所包括的元素 的組合而變成半導(dǎo)體。 例如，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。公 開了其中利用這樣的金屬氧化物形成的透明半導(dǎo)體層作為溝道形成區(qū)的一種薄膜晶體管 (專利文獻(xiàn)1到4和非專利文獻(xiàn)1)。 此外，已知作為金屬氧化物的不僅有簡單( 一元)氧化物而且有復(fù)合氧化物。例 如，作為同系化合物的InGa03(Zn0)m(m為自然數(shù))是已知的材料(非專利文獻(xiàn)2到4)。
此夕卜，已經(jīng)確認(rèn)這樣的In-Ga-Zn基氧化物可應(yīng)用于薄膜晶體管(也稱為"TFT") 的溝道層(專利文獻(xiàn)5與非專利文獻(xiàn)5和6)。 在常規(guī)技術(shù)中，已經(jīng)將非晶硅或多晶硅用于為有源矩陣液晶顯示器件的各個(gè)像素 設(shè)置的薄膜晶體管(TFT)。然而，代替這些硅材料，一種用于制造包括上述金屬氧化物半導(dǎo) 體的薄膜晶體管的技術(shù)已經(jīng)引起注意。專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7公開了這些技術(shù)的示例， 其中使用氧化鋅或In-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體作為氧化物半導(dǎo)體膜來制造薄膜晶體管、 以及使用這樣的晶體管作為圖像顯示器件的開關(guān)元件等的技術(shù)。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本公開專利申請No. S60-198861[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請No. H8-264794[專利文獻(xiàn)3]PCT國際申請No. HI 1-505377的日文譯文[專利文獻(xiàn)4]日本公開專利申請No. 2000-150900[專利文獻(xiàn)5]日本公開專利申請No. 2004-103957[專利文獻(xiàn)6]曰本公開專利申請No. 2007-123861[專利文獻(xiàn)7]日本公開專利申請No. 2007-96055[非專利文獻(xiàn)][非專利文獻(xiàn)l]M. W. Prins、 K. 0. Grosse-Holz、 G. Muller、 J. F. M. Cillessen、
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發(fā)明內(nèi)容
溝道形成區(qū)設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層中的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率約為包括非 晶硅的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率的10倍到100倍。通過濺射法等可在30(TC或更低溫 度下形成氧化物半導(dǎo)體膜；因此，其制造工藝比包括多晶硅的薄膜晶體管的制造工藝簡單。 因此，即使在使用了大尺寸襯底的情況下，也能在一個(gè)襯底上形成顯示器件的像素部分和 外圍驅(qū)動(dòng)器電路。 在有源矩陣液晶顯示器件中，因?yàn)樵诙痰臇砰_關(guān)周期中執(zhí)行了對液晶層施加電壓 和對存儲電容器的充電，所以需要流過大量的驅(qū)動(dòng)電流。具體而言，在具有大屏幕的液晶顯 示器件或高清晰度的液晶顯示器件中，更大量的驅(qū)動(dòng)電流是必須的。因此，優(yōu)選用作開關(guān)元 件的薄膜晶體管具有高的場效應(yīng)遷移率。 然而，包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率低于包括多晶硅的薄膜晶 體管的場效應(yīng)遷移率，包括多晶硅的薄膜晶體管已經(jīng)用于常規(guī)的液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)器電 路。 因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)目的是提高包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一目的是，即使提高了薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移 率，也能抑制截止電流的增大。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一 目的是提供具有包括氧化 物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的顯示器件。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，概言之，在形成薄膜晶體管時(shí)，使用了氧化物半導(dǎo)體層，而 且在氧化物半導(dǎo)體層與柵絕緣層之間形成了電導(dǎo)率高于該氧化物半導(dǎo)體層的氧化物簇狀 物(cluster)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括柵電極層；在該柵電極層上的
柵絕緣層；在該柵絕緣層上的多個(gè)氧化物簇狀物；在該柵絕緣層和多個(gè)氧化物簇狀物上的 氧化物半導(dǎo)體層；以及在該氧化物半導(dǎo)體層上的源和漏電極層，其中多個(gè)氧化物簇狀物具
有導(dǎo)電性，氧化物半導(dǎo)體層和源電極層相互電連接，以及氧化物半導(dǎo)體層和漏電極層相互 電連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括柵電極層；在該柵電極層上的
柵絕緣層；在該柵絕緣層上的多個(gè)氧化物簇狀物；在該柵絕緣層和多個(gè)氧化物簇狀物上的
氧化物半導(dǎo)體層；在該氧化物半導(dǎo)體層上的具有n型導(dǎo)電性的緩沖層；在該緩沖層上的源
和漏電極層，其中多個(gè)氧化物簇狀物具有導(dǎo)電性，緩沖層的載流子濃度高于氧化物半導(dǎo)體
層的載流子濃度，該氧化物半導(dǎo)體層與源電極層相互電連接而且它們之間插入了緩沖層，
以及該氧化物半導(dǎo)體層和漏電極層相互電連接而且它們之間插入了緩沖層。 注意，多個(gè)氧化物簇狀物優(yōu)選包括銦、鋅、錫、鉬或鎢。此外，多個(gè)氧化物簇狀物優(yōu)
選包括氧化銦、氧化鋅、氧化錫銦、氧化鋅銦、氧化鉬或氧化鴇中的任一種。而且，多個(gè)氧化
物簇狀物的電導(dǎo)率優(yōu)選高于氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。此外，多個(gè)氧化物簇狀物離與柵絕
緣層接觸的基準(zhǔn)表面的高度優(yōu)選大于或等于3nm且小于或等于5nm。 注意，該氧化物半導(dǎo)體層和緩沖層優(yōu)選包括銦、鎵或鋅中的任一種。此外，該氧化 物半導(dǎo)體層的膜厚優(yōu)選大于或等于30nm且小于或等于100nm。 注意，該氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選具有在源和漏電極層之間的區(qū)域，該區(qū)域的厚度小 于與源和漏電極層交迭的區(qū)域的厚度。此外，可在該氧化物半導(dǎo)體層上形成包括無機(jī)材料 的溝道保護(hù)層。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在襯 底上形成柵電極層；在該柵電極層上形成柵絕緣層；以散布的方式在該柵絕緣層上形成具 有導(dǎo)電性的多個(gè)氧化物簇狀物；通過濺射法在柵絕緣層和多個(gè)氧化物簇狀物上形成氧化物 半導(dǎo)體膜；通過蝕刻該氧化物半導(dǎo)體膜形成島狀第二氧化物半導(dǎo)體膜；在該島狀第二氧化 物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電層；以及通過蝕刻該島狀第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電層形成氧化物 半導(dǎo)體層與源和漏電極層。注意，優(yōu)選使多個(gè)氧化物簇狀物的電導(dǎo)率高于氧化物半導(dǎo)體層 的電導(dǎo)率。 注意在本說明書中，"簇狀物"指的是包括多個(gè)原子或分子且不具有膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 單元，而"氧化物簇狀物"指的是包括具有導(dǎo)電性的氧化物的簇狀物。 注意，本說明書中所使用的諸如"第一"和"第二"之類的序數(shù)是為了方便，而不表 示步驟順序或?qū)盈B層順序。此外，本說明書中的序數(shù)不表示指定本發(fā)明的特定名稱。
注意，本說明書中的半導(dǎo)體器件意味著可使用半導(dǎo)體特性工作的所有器件，以及 光電器件、半導(dǎo)體電路以及電子器件均包括在該半導(dǎo)體器件中。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管中，通過在氧化物半導(dǎo) 體層與柵絕緣層之間形成電導(dǎo)率高于氧化物半導(dǎo)體層的氧化物簇狀物，能提高薄膜晶體管 的場效應(yīng)遷移率。此外，即使提高了薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率，也能抑制截止電流的增 大。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在顯示器件的像素部分或驅(qū)動(dòng)器電路部分中使用薄膜晶體 管能提供具有高電特性和高可靠性的顯示器件。


在附圖中圖1A到1C示出本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖2A到2C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖3A到3C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖8A1和8A2以及圖8B1和8B2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖10示出本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖11A到11C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖13示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖14A和14B分別是示出半導(dǎo)體器件的框圖；圖15示出信號線驅(qū)動(dòng)器電路的配置；圖16是示出信號線驅(qū)動(dòng)器電路的工作的時(shí)序圖；圖17是示出信號線驅(qū)動(dòng)器電路的工作的時(shí)序圖；圖18示出移位寄存器的構(gòu)造；圖19示出圖18中所示的觸發(fā)器的連接配置；圖20示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的像素等效電路；圖21A到21C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖22A1和22A2以及圖22B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖23示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖24A到24B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖25A和25B分別示出電子紙的使用模式的示例；圖26是電子書的示例的外部視圖；圖27A是電視機(jī)的示例的外部視圖，而圖27B是數(shù)碼相框的示例的外部視28A和28B分別示出娛樂機(jī)的示例；圖29A和29B分別示出蜂窩電話的示例；圖30A到30C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；以及
圖31A到31B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
具體實(shí)施例方式
參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不限于以下 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)明的范圍和精神。因此，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為受限于以下給出的實(shí)施例中的描述。 注意在以下描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在所有附圖中通過相同的附圖標(biāo)記表示相同部分或具 有相似功能的部分，而且省略它們的描述。
[實(shí)施例1] 在本實(shí)施例中，將參照圖1A到1C描述薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。 在圖1A到1C中示出了具有本實(shí)施例的底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。圖IA是截面圖， 而圖1B是平面圖。圖1A是沿圖1B的線A1-A2所取的截面圖。此外，圖1C是圖IA的氧化 物半導(dǎo)體層103的放大圖。 在圖1A到1C中所示的薄膜晶體管中，在襯底100上設(shè)置柵電極層IOI，在柵電極 層101上設(shè)置柵絕緣層102，以散布方式在柵絕緣層102上設(shè)置多個(gè)氧化物簇狀物106，在 柵絕緣層102和氧化物簇狀物106上設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層103，以及在氧化物半導(dǎo)體層103 上設(shè)置源和漏電極層105a和105b。這里，氧化物半導(dǎo)體層103和源電極層105a相互電連 接，而氧化物半導(dǎo)體層103和漏電極層105b相互電連接。注意，將氧化物半導(dǎo)體層103的 至少一部分設(shè)置成與柵絕緣層102的上表面接觸。 可使用諸如鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鴇、釹、或鈧之類的金屬材料、或包含這些材料中 的任一種作為其主要組分的合金材料、或包含這些金屬材料中的任一種作為其主要組分的 氮化物來形成具有單層或?qū)盈B結(jié)構(gòu)的柵電極層101。優(yōu)選使用諸如鋁或銅之類的低阻導(dǎo)電 材料形成柵電極層101 ;然而，低阻導(dǎo)電材料具有耐熱性低和易受腐蝕的缺點(diǎn)。因此，優(yōu)選 與耐熱導(dǎo)電材料組合使用低阻導(dǎo)電材料。作為耐熱導(dǎo)電材料，使用了鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、 鈧等。 例如，作為柵電極層101的層疊結(jié)構(gòu)，優(yōu)選鉬層層疊在鋁層之上的兩層結(jié)構(gòu)；鉬層 層疊在銅層之上的兩層結(jié)構(gòu)；氮化鈦層或氮化鉭層層疊在銅層之上的兩層結(jié)構(gòu)；或氮化鈦 層和鉬層層疊的兩層結(jié)構(gòu)。或者，優(yōu)選使用其中層疊了鎢層或氮化鎢層、使用鋁-硅合金層 或鋁_鈦合金層的層、以及氮化鈦層或鈦層的三層結(jié)構(gòu)。 作為形成氧化物半導(dǎo)體層103的氧化物半導(dǎo)體，優(yōu)選使用組合物分子式由 InM03(ZnO)m(m>0)表示的氧化物半導(dǎo)體。具體而言，優(yōu)選使用In-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo) 體。注意，M表示從鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)以及鈷(Co)中選擇的一種或多種金 屬元素。例如，除其中僅包含Ga作為M的情況之外，還存在包含Ga和除Ga之外的上述金 屬元素作為M的情況，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，在組合物分子式由InM03(ZnO)m(m>0)表示的氧化物 半導(dǎo)體中，組合物分子式至少包括Ga作為M的氧化物半導(dǎo)體稱為In-Ga-Zn-0基氧化物半 導(dǎo)體，而In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的薄膜稱為In-Ga-Zn-0基非單晶膜。
通過X射線衍射(XRD)在In-Ga-Zn-0基非單晶膜中觀測到非晶結(jié)構(gòu)。注意，在通過濺射方法形成膜之后，在20(TC到70(TC下，通常在25(TC到500°C下，對受測樣本的 In-Ga-Zn-0基非單晶膜進(jìn)行熱處理10分鐘到100分鐘。 此外，將In-Ga-Zn-O基非單晶膜用作薄膜晶體管的有源層，藉此能制造在±20V 的柵極電壓下具有諸如109或更高的導(dǎo)通/截止比和10cm7Vs的遷移率之類的特性的薄膜 晶體管。 然而，形成氧化物半導(dǎo)體層103的氧化物半導(dǎo)體不限于組合物分子式由 InM03(ZnO)m(m > 0)表示的氧化物半導(dǎo)體。例如，可使用包括氧化銦(InOx)、氧化鋅(ZnOx)、 氧化錫(SnO》、氧化鋅銦(IZO)、氧化錫銦(ITO)、含氧化硅的氧化錫銦(ITSO)、鎵摻雜的氧 化鋅(GZO)等。 氧化物半導(dǎo)體層103的厚度被設(shè)置為10nm或更厚，優(yōu)選為30nm到100nm。氧化物 半導(dǎo)體層103具有在源和漏電極層105a和105b之間的區(qū)域，該區(qū)域的厚度小于與源和漏 電電極層105a和105b交迭的區(qū)域的厚度。 氧化物半導(dǎo)體層103的載流子濃度的范圍優(yōu)選小于1X10"/cm3(更優(yōu)選為 1X10"/cm3或更高)。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層103的載流子濃度超過上述范圍時(shí)，薄膜晶體管 具有通常導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。 氧化物半導(dǎo)體層103中可包含絕緣雜質(zhì)。作為該雜質(zhì)，應(yīng)用了以氧化硅、氧化鍺、 氧化鋁等為代表的絕緣氧化物等、以氮化硅、氮化鋁等為代表的絕緣氮化物等、或諸如氧氮 化硅或氧氮化鋁之類的絕緣氧氮化物。 以氧化物半導(dǎo)體的電導(dǎo)率不會退化的濃度向該氧化物半導(dǎo)體添加絕緣氧化物或 絕緣氮化物。 氧化物半導(dǎo)體層103中包含絕緣雜質(zhì)，藉此能抑制氧化物半導(dǎo)體層103的結(jié)晶。抑 制了氧化物半導(dǎo)體層103的結(jié)晶，藉此能使薄膜晶體管的特性穩(wěn)定。 此外，使In-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體包含諸如氧化硅之類的雜質(zhì)。因此，即使通
過30(TC到60(TC下的熱處理，也能防止氧化物半導(dǎo)體的結(jié)晶或微晶粒的產(chǎn)生。 在其中In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層是溝道形成區(qū)的薄膜晶體管的制造工藝
中，通過執(zhí)行熱處理能改善S值(亞閾值擺動(dòng)值)或場效應(yīng)遷移率。而且，使In-Ga-Zn-0
基氧化物半導(dǎo)體包含諸如氧化硅之類的雜質(zhì)，藉此能防止薄膜晶體管一直導(dǎo)通。此外，即使
在對該薄膜晶體管施加了熱應(yīng)力或偏置應(yīng)力的情況下，也能防止閾值電壓的變化。 作為應(yīng)用于氧化物半導(dǎo)體層103的氧化物半導(dǎo)體，除上述之外，還可應(yīng)用以下
氧化物半導(dǎo)體中的任一種In-Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、
Sn-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、
In-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、In-0基氧
化物半導(dǎo)體、Sn-0基氧化物半導(dǎo)體以及Zn-0基氧化物半導(dǎo)體。換言之，向這些氧化物半導(dǎo)
體中添加抑制結(jié)晶的雜質(zhì)以保持非晶態(tài)，藉此能使薄膜晶體管的特性穩(wěn)定。氧化物簇狀物106是電導(dǎo)率高于包括具有導(dǎo)電性的氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103
的簇狀物。此外，作為該氧化物，優(yōu)選包括銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鉬(Mo)或鎢(W)中的任
一種。具體而言，優(yōu)選使用氧化銦(InO》、氧化鋅(ZnO》、氧化錫銦(IT0)、氧化鋅銦(IZO)、
氧化鉬或氧化鎢。然而，優(yōu)選將不同于氧化物半導(dǎo)體層103的化合物用于該氧化物簇狀物
106。注意，可使氧化物簇狀物106結(jié)晶。
此外，氧化物簇狀物106的高度R大于Onm且小于或等于10nm，優(yōu)選為3nm到 5nm(含3nm和5nm)。這里，氧化物簇狀物106的高度R優(yōu)選小于或等于氧化物半導(dǎo)體層103 的膜厚的一半。如圖1C所示，這里的高度R是氧化物簇狀物106離基準(zhǔn)表面的高度，柵絕緣 層102的平面和氧化物簇狀物106在該基準(zhǔn)表面中相互接觸。此外，氧化物簇狀物106的 形狀不限于類似于圖1C的氧化物簇狀物106a的半球狀。例如，氧化物簇狀物106可具有 類似于氧化物簇狀物106b的水平方向扁平的半球狀，或可具有類似于氧化物簇狀物106c 的垂直方向扁平的半球狀。此外，雖然氧化物簇狀物106示意性地具有半球狀，但氧化物簇 狀物106的形狀不限于此。例如，氧化物簇狀物106可具有尖針形狀。
在氧化物半導(dǎo)體層103的溝道形成區(qū)中，以散布方式設(shè)置了多個(gè)氧化物半導(dǎo)體簇 狀物106。當(dāng)薄膜晶體管導(dǎo)通時(shí)，漏電流流過具有高電導(dǎo)率的氧化物簇狀物106，藉此能提 高場效應(yīng)遷移率。此外，當(dāng)薄膜晶體管截止時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層103阻止載流子激活，藉此 能抑制截止電流的增大。 源或漏電極層105a具有第一導(dǎo)電層112a、第二導(dǎo)電層113a以及第三導(dǎo)電層114a 的三層結(jié)構(gòu)，而源或漏電極層105b具有第一導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b以及第三導(dǎo)電層 114b的三層結(jié)構(gòu)。可使用諸如鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鴇、釹、或鈧之類的金屬材料、包含這些 金屬材料中的任一種作為其主要組分的合金材料、或包含這些金屬材料中的任一種作為其 主要組分的氮化物形成第一導(dǎo)電層112a和112b、第二導(dǎo)電層113a和113b、以及第三導(dǎo)電 層114a和114b。優(yōu)選使用諸如鋁或銅之類的低阻導(dǎo)電材料形成第一導(dǎo)電層112a和112b、 第二導(dǎo)電層113a和113b、以及第三導(dǎo)電層114a和114b中的一個(gè)；然而，該低阻導(dǎo)電材料 具有低耐熱性和易受腐蝕的缺點(diǎn)。因此，優(yōu)選與耐熱導(dǎo)電材料組合使用低阻導(dǎo)電材料。作 為耐熱導(dǎo)電材料，使用了鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等。 例如，優(yōu)選使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦形成第一導(dǎo)電層112a和112b和第三導(dǎo)電 層114a和114b，而使用包含具有低耐熱性的釹的鋁合金形成第二導(dǎo)電層113a和113b。通 過這樣的結(jié)構(gòu)，利用了鋁的低電阻性質(zhì)并且減少了小丘的產(chǎn)生。注意在本實(shí)施例中，將源或 漏電極層105a形成為具有第一導(dǎo)電層112a、第二導(dǎo)電層113a以及第三導(dǎo)電層114a的三層 結(jié)構(gòu)，而將源或漏電極層105b形成為具有第一導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b以及第三導(dǎo)電 層114b的三層結(jié)構(gòu)；然而，源和漏電極層105a和105b不限于該結(jié)構(gòu)。因此，源和漏電極層 105a和105可具有單層結(jié)構(gòu)、兩層結(jié)構(gòu)、或四層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。 此外，不限于圖1A到1C所示的具有倒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，可采用如圖12所 示的具有其中溝道保護(hù)層104被設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層103之上的倒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體 管。作為溝道保護(hù)層104，可使用通過濺射法或諸如等離子體CVD法或熱CVD法之類的汽相 生長法形成的無機(jī)材料(諸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅)。將溝道保護(hù)層104 設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層103上的結(jié)構(gòu)能防止在制造工藝中對氧化物半導(dǎo)體層103的溝道形 成區(qū)的損傷(例如在形成氧化物半導(dǎo)體層103時(shí)，由于等離子體或蝕刻中的蝕刻劑引起的 氧化或膜厚減少)。因此，能提高薄膜晶體管的可靠性。注意，圖12中所示的薄膜晶體管具 有與圖1A到1C中所示的薄膜晶體管相同的結(jié)構(gòu)，除了在氧化物半導(dǎo)體層103上形成了溝 道保護(hù)層104，而且圖12中的附圖標(biāo)記與用于圖1A到1C中所示的薄膜晶體管的附圖標(biāo)記 相同。 此外，使用上述底柵型薄膜晶體管還能形成反相器電路。
使用反相器電路、電容器、電阻器等形成被配置成驅(qū)動(dòng)像素部分的驅(qū)動(dòng)器電路。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"EEM0S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。 在一個(gè)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)型晶體管對施加給像素電極的電壓的開和關(guān)進(jìn)行切換。在像素部分中設(shè)置的這些增強(qiáng)型
晶體管使用氧化物半導(dǎo)體。因?yàn)樵鰪?qiáng)型晶體管在±20V的柵極電壓下具有諸如109或更大
的導(dǎo)通/截止比之類的電特性，所以漏電流小而且能實(shí)現(xiàn)低功耗驅(qū)動(dòng)。 圖30A示出驅(qū)動(dòng)器電路的反相器電路的截面結(jié)構(gòu)。注意第一薄膜晶體管430a和
第二薄膜晶體管430b是圖1A到1C中所示的倒交錯(cuò)薄膜晶體管。 在圖30A中所示的薄膜晶體管430a中，在襯底400上設(shè)置了第一柵電極層401a， 在第一柵電極層401a上設(shè)置了柵絕緣層402，以散布方式在柵絕緣層402上設(shè)置了多個(gè)氧 化物簇狀物406，在柵絕緣層402和氧化物簇狀物406上設(shè)置了第一氧化物半導(dǎo)體層403a， 以及在第一氧化物半導(dǎo)體層403a上設(shè)置了第一引線405a和第二引線405b。以相似的方 式，在薄膜晶體管430b中，在襯底400上設(shè)置了第二柵電極層401b，在第二柵電極層401b 上設(shè)置了柵絕緣層402，以散布方式在柵絕緣層402上設(shè)置了多個(gè)氧化物簇狀物406，在柵 絕緣層402和氧化物簇狀物406上設(shè)置了第二氧化物半導(dǎo)體層403b，以及在第一氧化物半 導(dǎo)體層403b上設(shè)置了第二引線405a和第三引線405c。這里，第二引線405b通過在柵絕緣 層402中形成的接觸孔404直接連接至第二柵電極層401b。將第一氧化物半導(dǎo)體層403a 和第二氧化物半導(dǎo)體層403b的至少一部分設(shè)置成與柵絕緣層402的上表面接觸。注意，至 于相應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)和材料，所指的是上述薄膜晶體管。 第一引線405a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V^的電源線(負(fù)電源線)。第三引線405c是施加了正電壓V。。的電源 線(正電源線)。 如圖30A所示，電連接至第一氧化物半導(dǎo)體層403a和第二氧化物半導(dǎo)體層403b 的第二引線405b通過在柵絕緣層402中形成的接觸孔404直接連接至第二薄膜晶體管 430b的第二柵電極401b。通過第二引線405b與第二柵電極層401b的直接連接，能獲得 良好的接觸，這能導(dǎo)致接觸電阻減小。與第二柵電極401b和第二引線405b利用另一導(dǎo)電 膜——例如插入它們之間的透明導(dǎo)電膜——相互連接的情況相比，可實(shí)現(xiàn)接觸孔數(shù)量的減 少和由于接觸孔數(shù)量減少從而占據(jù)的面積的減小。 進(jìn)一步，圖30C是驅(qū)動(dòng)器電路的反相器電路的平面圖。在圖30C中，沿點(diǎn)劃線Z1-Z2 所取的截面對應(yīng)于圖30A。 此外，圖30B示出EDMOS電路的等效電路。圖30A和30C中所示的電路連接對應(yīng) 于圖30B中所示的電路連接。示出了其中第一薄膜晶體管430a是增強(qiáng)型n溝道晶體管、而 第二薄膜晶體管430b是耗盡型n溝道晶體管的示例。 為了在一個(gè)襯底上制造增強(qiáng)型n溝道晶體管和耗盡型n溝道晶體管，例如，使用不 同材料或在不同條件下形成第一氧化物半導(dǎo)體層403a和第二半導(dǎo)體層403b?；蛘撸砂凑者@樣的方式形成EDMOS電路在氧化物半導(dǎo)體層上方和下方設(shè)置柵電極，以控制其閾值和
施加給柵電極的電壓，從而當(dāng)TFT中的一個(gè)通常截止時(shí)，另一個(gè)TFT通常導(dǎo)通。 或者，不限于EDMOS電路，可按照第一薄膜晶體管403a和第二薄膜晶體管403b是
增強(qiáng)型n溝道晶體管的方式制造EEMOS電路。在該情況下，代替第二引線405b和第二柵電
極層401b之間的連接，第三引線405c和第二柵電極層401b相互連接。 利用這樣的結(jié)構(gòu)，在氧化物半導(dǎo)體層與柵絕緣層之間形成了電導(dǎo)率高于作為有源
層的氧化物半導(dǎo)體層的氧化物簇狀物；因此，當(dāng)薄膜晶體管導(dǎo)通時(shí)能提高場效應(yīng)遷移率。此
外，即使提高了薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率，也能抑制截止電流的增大。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合。[實(shí)施例2] 在本實(shí)施例中，將參照圖2A到2C、圖3A到3C、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8A1和8A2 與圖8B1和8B2以及圖9描述包括實(shí)施例1中所描述的薄膜晶體管的顯示器件的制造工 藝。圖2A到2C和圖3A到3C是截面圖，而圖4、圖5、圖6以及圖7是平面圖。圖4、圖5、 圖6以及圖7中的每一個(gè)中的線Al-A2和線Bl-B2分別對應(yīng)于圖2A到2C和圖3A到3C中 的每一個(gè)中的線Al-A2和線Bl-B2。 首先，制備襯底100。作為襯底100，可使用以下襯底中的任一個(gè)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?；蛘?，還可使用表面上設(shè) 置有絕緣膜的諸如不銹鋼合金襯底之類的金屬襯底。該襯底100可具有320mmX400mm、 3 70mmX 470mm、550mmX 650mm、600mmX 720mm、680mmX 880mm、730mmX 920mm、 1000mmX 1200mm、 1100mmX 1250mm、 1150mmX 1300mm、 1500mmX 1800mm、 1900mmX 2200mm、 2160mmX2460mm、2400mmX2800mm、2850mmX3050mm等尺寸。 此外，可在襯底100上形成作為基膜的絕緣膜?？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、氧氮化硅膜以及氮氧化硅膜的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。
在將諸如玻璃襯底之類的包含流動(dòng)離子的襯底用作襯底100的情況下，將諸如氮化硅膜或
氮氧化硅膜之類含氮的膜用作基膜，藉此能阻止流動(dòng)離子進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層。 接著，通過濺射法或真空蒸鍍法在襯底100的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電膜，該導(dǎo)電膜
被設(shè)置成形成包括柵電極層101、電容器引線108以及第一端子121的柵引線。接著，執(zhí)行
第一光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，而且通過蝕刻去除不必要的部分以形成引線和電極(包
括柵電極層101的柵引線、電容器引線108以及第一端子121)。那時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行蝕刻以至少
使柵電極層101的端部楔化以防止斷開。圖2A示出了此階段的截面圖。注意，此階段的平
面圖對應(yīng)于圖4。 可使用實(shí)施例1中所描述的導(dǎo)電材料將端子部分中包括柵電極層101、電容器引 線108以及第一端子121的柵引線形成為具有單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。 接著，在柵電極層101的整個(gè)表面上形成柵絕緣層102。通過CVD法、濺射法等將 柵絕緣層102形成為50nm到250nm厚度。 例如，作為柵絕緣層102，通過CVD法或?yàn)R射法形成厚度為100nm的氧化硅膜。不 言而喻，柵絕緣層102不限于這樣的氧化硅膜，且可以是諸如氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜以及氧化鉭膜之類的任一其它類型的絕緣膜的單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。
或者，作為柵絕緣層102，可通過CVD法使用有機(jī)硅烷氣體形成氧化硅層。作為有 機(jī)硅烷氣體，可使用諸如四乙氧基硅烷(TEOS:分子式Si(0(^ig》、四甲基硅烷(TMS:化學(xué) 分子式Si(CH》4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮 烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(0C2H5)3)或三二甲基氨基硅烷(SiH(N(CH3)2)3)之類的含硅 化合物。 再或者，可使用鋁、釔或鉿的氧化物、氮化物、氧氮化物或氮氧化物中的一種或包 括上述化合物中的至少兩種或更多種的化合物形成柵絕緣層102。 注意，在本說明書中，氧氮化物指的是包含的氧原子多于氮原子的物質(zhì)，而氮氧化 物指的是包含的氮原子多于氧原子的物質(zhì)。例如，"氧氮化硅膜"表示含氧原子多于氮原子 的膜，且在通過RBS(盧瑟福背散射質(zhì)譜測量)和HFS(氫前繞射)測量時(shí)包含濃度范圍分 別為50%到70%原子百分比、0. 5%到15%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。進(jìn)一步，"氮氧化硅膜"表示含氮原子多于含氧原子 的膜，且在通過RBS和HFS測量時(shí)包含濃度范圍分別為5%到30%原子百分比、20%到55% 原子百分比、25%到35%原子百分比以及10%到30%原子百分比的氧、氮、硅以及氫。注意 氮、氧、硅以及氫的百分比落在以上給出的范圍中，其中氧氮化硅或氮氧化硅中包含的總原 子數(shù)量被定義為100%原子百分?jǐn)?shù)。 注意，在形成用于形成氧化物半導(dǎo)體層103和氧化物簇狀物106的氧化物半導(dǎo)體 膜之前，優(yōu)選執(zhí)行通過在設(shè)置了襯底100的腔室中引入氬氣而產(chǎn)生等離子的反濺射，藉此 去除附連至柵絕緣層的表面的灰塵。通過反濺射，能改善柵絕緣層102的表面的平坦性。反 濺射指的是在不對靶側(cè)施加電壓的情況下，使用RF電源在氬氣氣氛下對襯底側(cè)施加電壓 從而產(chǎn)生等離子體以使表面改性的一種方法。注意可使用氮?dú)鈿夥?、氦氣氣氛等代替氬?氣氛?；蛘?，可使用其中添加了氧氣、^0等的氬氣氣氛。再或者，可使用其中添加了Cly CF4等的氬氣氣氛。在反濺射之后，在不暴露給空氣的情況下形成第一氧化物半導(dǎo)體膜，藉 此能防止灰塵或水分附著到氧化物半導(dǎo)體層103與氧化物簇狀物106之間的界面。
接著，以散布方式在柵絕緣層102上形成多個(gè)氧化物簇狀物106。作為用于氧化物 簇狀物106的具有導(dǎo)電性的該氧化物，包括銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鉬(Mo)或鴇(W)中的 任一種。優(yōu)選使用氧化銦(In0》、氧化鋅(Zn0》、氧化錫銦(IT0)、氧化鋅銦(IZ0)、氧化鉬 或氧化鎢。然而，可使氧化物簇狀物106的電導(dǎo)率高于氧化物半導(dǎo)體層103的電導(dǎo)率?？赏?過濺射法、蒸鍍法、溶膠-凝膠法等形成具有導(dǎo)電性的這些氧化物。形成氧化物簇狀物106 以使其高度R大于0nm且小于或等于10nm，優(yōu)選為3nm到5nm(含3nm和5nm)。這里，氧化 物簇狀物106的高度R優(yōu)選小于氧化物半導(dǎo)體層103的膜厚度的一半。按照與實(shí)施例1相 似的方式，這里的高度R是氧化物簇狀物106離基準(zhǔn)表面的高度，柵絕緣層102的平面和氧 化物簇狀物106在該基準(zhǔn)表面中相互接觸。 接著，在不暴露給空氣的情況下在諸如氬氣和氧氣之類的稀有氣體的氣氛中通過 濺射法形成用于形成氧化物半導(dǎo)體層103的氧化物半導(dǎo)體膜。作為氧化物半導(dǎo)體膜，可使 用實(shí)施例1中所描述的氧化物半導(dǎo)體，而且優(yōu)選使用In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體。作為 具體條件，使用了直徑為8英寸的包含In、 Ga以及Zn(Iri203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1) 的氧化物半導(dǎo)體靶，襯底與靶之間的距離被設(shè)置為170mm，形成膜的氣體為Ar : 02 =50 : 5 (sccm)，而且通過在0. 4Pa的壓力下利用0. 5kW的直流(DC)電源在室溫下的濺射 來執(zhí)行成膜。此外，作為該靶，可在包含ln203的直徑為8英寸的盤上設(shè)置處于小球狀態(tài)的 Ga^和ZnO。注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，因?yàn)槟軠p少灰塵從而使厚度分布均勻。 In-Ga-Zn-0基非單晶膜的厚度被設(shè)置為10nm或更厚，優(yōu)選為30nm到100nm(含30nm和 100nm)。 在通過濺射法形成In-Ga-Zn-0基非單晶膜的情況下，可使含In、 Ga以及Zn的氧 化物半導(dǎo)體靶包含絕緣雜質(zhì)。該雜質(zhì)是以氧化硅、氧化鍺、氧化鋁等為代表的絕緣氧化物 等、以氮化硅、氮化鋁等為代表的絕緣氮化物等、或諸如氧氮化硅或氧氮化鋁之類的絕緣氧 氮化物等。例如，優(yōu)選使該氧化物半導(dǎo)體靶包含比例為0. 1%重量百分比到10%重量百分 比(含O. 1%和10% )的Si02，更優(yōu)選包含1%重量百分比到6%重量百分比(含1%和 6% )的Si02。 使該氧化物半導(dǎo)體包含絕緣雜質(zhì)，藉此容易使要形成的氧化物半導(dǎo)體成為非晶。
此外，在氧化物半導(dǎo)體膜經(jīng)受熱處理的情況下，能阻止氧化物半導(dǎo)體膜結(jié)晶。 除In-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體之外，按照使以下氧化物半導(dǎo)體包含絕緣雜質(zhì)
的方式能獲得相似的效果In-Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、
Sn-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、
In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Al-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體、In-O基氧
化物半導(dǎo)體、Sn-0基氧化物半導(dǎo)體以及Zn-0基氧化物半導(dǎo)體。 例如，在通過濺射法形成添加了氧化硅的In-Sn-Zn-0基氧化物半導(dǎo)體膜的情況 下，使用了以預(yù)定比例燒結(jié)的ln203、 Sn02、 ZnO以及Si02的靶。此外，在添加了氧化硅的 In-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的情況下，使用其中以預(yù)定比例燒結(jié)In203、Al203、ZnO以及Si02 的靶形成膜。 用于形成該In-Ga-Zn-0基非單晶膜的腔室可以與執(zhí)行反濺射的腔室相同或不 同。 濺射法的示例包括其中將高頻功率源用作濺射功率源的RF濺射法、直流濺射法 以及以脈沖方式施加偏壓的脈沖直流濺射法。在形成絕緣膜的情況下主要使用射頻濺射方 法，而在形成金屬膜的情況下主要使用直流濺射方法。 此外，還存在可設(shè)置不同材料的多個(gè)靶的多源濺射裝置。利用該多源濺射裝置，不 同材料的膜可形成為在同一腔室中層疊，或者多種材料的膜可在同一腔室中通過放電同時(shí) 形成。 此外，存在腔室中設(shè)置有磁鐵系統(tǒng)且用于磁控管濺射方法的濺射裝置，且在不使
用輝光放電的情況下使用微波產(chǎn)生等離子體的用于ECR濺射方法的濺射裝置。 此外，作為通過濺射方法的成膜方法，存在靶物質(zhì)和濺射氣體組分在成膜期間相
互化學(xué)反應(yīng)以形成它們的化合物薄膜的反應(yīng)濺射方法，以及在成膜期間也對襯底施加電壓
的偏壓濺射方法。 接著，執(zhí)行第二光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并蝕刻該In-Ga-Zn-0基非單晶膜。 在蝕刻該In-Ga-Zn-0基非單晶膜時(shí)，可將諸如檸檬酸或草酸之類的有機(jī)酸用作蝕刻劑。這 里，通過使用IT0-07N(Kanto Chemical公司制造)的濕法蝕刻來蝕刻In-Ga-Zn-0基非單晶 膜以去除不必要的部分。因此，將該In-Ga-Zn-0基非單晶膜加工成島狀形狀，藉此形成作為In-Ga-Zn-O基非單晶膜的氧化物半導(dǎo)體膜111。同時(shí)，蝕刻在不與氧化物半導(dǎo)體膜111 交迭的位置中形成的氧化物簇狀物106。將氧化物半導(dǎo)體膜111的末端部分蝕刻成楔狀，藉 此能防止由于階梯形狀引起的引線斷開。然而，在將氧化鉬或氧化鎢用于氧化物簇狀物106 的情況下，在某些情況下，通過同時(shí)對In-Ga-Zn-0基非單晶膜執(zhí)行蝕刻不能完全去除氧化 物簇狀物106。在該情況下，再次執(zhí)行蝕刻以去除剩余的氧化物簇狀物106。
注意，此處的蝕刻不限于濕法蝕刻，而可以是干法蝕刻。作為用于干法蝕刻的蝕 刻裝置，可使用利用反應(yīng)離子蝕刻法(RIE法)的蝕刻裝置、使用諸如ECR(電子回旋共振) 或ICP(感應(yīng)耦合等離子體)之類的高密度等離子體源的干法蝕刻裝置。作為相比于ICP 蝕刻裝置可在更大面積上獲得均勻放電的干法蝕刻裝置，存在ECCP(增強(qiáng)電容性耦合等 離子體)模式裝置，在該裝置中，上電極接地、13. 56MHz的高頻功率源連接至下電極、而且 3. 2MHz的低頻功率源連接至下電極。例如，即使使用了第十代的超過3m大小的襯底作為該 襯底，也能應(yīng)用此ECCP模式蝕刻裝置。圖2B示出了此階段的截面圖。注意，此階段的平面 圖對應(yīng)于圖5。 接著，執(zhí)行第三光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不必要部分，藉此形 成到達(dá)由與柵電極層IOI相同的材料組成的引線或電極層的接觸孔。該接觸孔被設(shè)置成與 稍后形成的導(dǎo)電膜直接接觸。例如，在驅(qū)動(dòng)電路部分中，當(dāng)形成與柵電極層和源或漏電極層 直接接觸的薄膜晶體管時(shí)，或當(dāng)形成電連接至端子部分的柵極引線的端子時(shí)，形成接觸孔。
接著，在氧化物半導(dǎo)體膜111和柵絕緣層102上，通過濺射法或真空蒸鍍法形成由 金屬材料形成的第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114。圖2C是此階段的 截面圖。 作為第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114的材料，可使用實(shí)施例 1中所描述的導(dǎo)電材料。在本實(shí)施例中，使用作為耐熱導(dǎo)電材料的鈦形成第一導(dǎo)電層112和 第三導(dǎo)電層114，而且使用含釹的鋁合金形成第二導(dǎo)電層113。利用這樣的結(jié)構(gòu)，利用了鋁 的低電阻性質(zhì)并且減少了小丘的產(chǎn)生。注意，在本實(shí)施 例中，采用了第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo) 電層113以及第三導(dǎo)電層114的三層結(jié)構(gòu)；然而，不限于該三層結(jié)構(gòu)，還可采用單層結(jié)構(gòu)、兩 層結(jié)構(gòu)或四層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)。 接著，執(zhí)行第四光刻步驟以形成抗蝕劑掩模131，并通過蝕刻去除不必要部分，藉 此形成源和漏電極層105a和105b、氧化物半導(dǎo)體層103以及連接電極120。這時(shí)使用濕法 蝕刻或干法蝕刻作為蝕刻方法。例如，當(dāng)使用鈦形成第一和第三導(dǎo)電層112和114、并使用 含釹的鋁合金形成第二導(dǎo)電層113時(shí)，可使用過氧化氫溶液、加熱鹽酸或含氟化銨的硝酸 溶液作為蝕刻劑以執(zhí)行濕法蝕刻。例如，可利用KSMF-240(Kanto Chemical公司制造)共 同蝕刻第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114。在該蝕刻步驟中，要暴露在 氧化物半導(dǎo)體膜111中的區(qū)域也被部分蝕刻；因此，氧化物半導(dǎo)體層103具有在源和漏電極 層105a和105b之間的區(qū)域，該區(qū)域的厚度小于與源和漏電極層105a和105b交迭的區(qū)域 的厚度。因此，氧化物半導(dǎo)體層103的溝道形成區(qū)和氧化物簇狀物106與氧化物半導(dǎo)體層 103的小厚度區(qū)交迭。 在圖3A中，可通過其中使用過氧化氫溶液、加熱鹽酸、或含氟化銨的硝酸水溶液 作為蝕刻劑的蝕刻在一個(gè)步驟中蝕刻第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113、第三導(dǎo)電層114以 及氧化物半導(dǎo)體膜111 ;因此，源和漏電極層105a和105b以及氧化物半導(dǎo)體層103的端部相互對齊，而且能形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。此外，濕法蝕刻允許這些層被各向同性地蝕刻，從而使源 或漏電極層105a和105b的端部從抗蝕劑掩模131處凹陷。通過上述步驟，可制造包括作 為溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層103和氧化物簇狀物106的薄膜晶體管170。圖3A示出了 此階段的截面圖。注意，此階段的平面圖對應(yīng)于圖6。 在第四光刻步驟中，由與源或漏電極層105a和105b相同的材料制成的第二端子 122也被保留在端子部分中。注意，第二端子122電連接至源引線(包括源和漏電極層105a 和105b的源引線)。 此外，在端子部分中，連接電極120通過在柵絕緣層102中形成的接觸孔直接連接 至端子部分的第一端子121。注意，雖然未在此處示出，驅(qū)動(dòng)器電路的薄膜晶體管的源或漏 弓I線通過與上述步驟相同的步驟直接連接至柵電極。 在上述第四光刻步驟中，在將第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層 114蝕刻成島狀的步驟與形成源和漏電極層105a和105b的步驟中需要兩個(gè)掩模。然而，通 過使用利用多色調(diào)(高色調(diào))掩模形成的具有多種厚度(通常兩種不同厚度)的區(qū)域的抗 蝕劑掩模，能減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，從而導(dǎo)致工藝簡化和成本更低。參照圖31A和31B描 述使用多色調(diào)掩模的光刻步驟。 首先，從圖2A的狀態(tài)，通過上述方法形成柵絕緣層102、氧化物簇狀物106、氧化物 半導(dǎo)體膜111、第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114。然后，通過使用多色 調(diào)(高色調(diào))掩?！ㄟ^該掩模的透射光具有多種強(qiáng)度——的曝光，在第三導(dǎo)電層114 上形成具有如圖31A中所示的多種厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模132?？刮g劑掩模132在與柵 電極層101部分交迭的區(qū)域中具有薄的膜厚。接著，使用抗蝕劑掩模132蝕刻氧化物半導(dǎo) 體膜111、第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114并將它們加工成島狀，以形 成氧化物半導(dǎo)體層140、導(dǎo)電層115以及第二端子124。此狀態(tài)下的截面圖對應(yīng)于圖31A。
接著，使抗蝕劑掩模132經(jīng)受灰化以形成抗蝕劑掩模131。如圖31B所示，通過灰 化使抗蝕劑掩模131的面積和厚度減小，并去除具有較薄厚度的區(qū)域。
最后，使用抗蝕劑掩模131蝕刻氧化物半導(dǎo)體層140、導(dǎo)電層115以及第二端子 124，以形成氧化物半導(dǎo)體層103、源和漏電極層105a和105b以及第二端子122。使抗蝕劑 掩模131的面積和厚度減小，藉此也蝕刻氧化物半導(dǎo)體層103、源和漏電極層105a和105b、 以及第二端子122的端部。此狀態(tài)下的截面圖對應(yīng)于圖31B。注意，在隨后的步驟中形成保 護(hù)絕緣層107之后，蝕刻柵絕緣層102和保護(hù)絕緣層107以形成接觸孔，藉此形成透明導(dǎo)電 膜以使第一端子121和FPC相互連接。按照上述方式，能使用多色調(diào)掩模制造薄膜晶體管 170。 接著，在去除抗蝕劑掩模131之后，優(yōu)選在20(TC到70(TC、通常在25(TC到500°C 下執(zhí)行熱處理。這里，在爐中在35(TC下在氮?dú)鈿夥罩袌?zhí)行熱處理1小時(shí)。通過此熱處理， 在In-Ga-Zn-O基非單晶膜中發(fā)生原子級重排。因?yàn)闊崽幚磲尫帕俗柚馆d流子傳輸?shù)膽?yīng)變， 所以熱處理(包括光退火)是很重要的。要注意的是，對熱處理的定時(shí)不存在特殊限制，只 要在In-Ga-Zn-0基非單晶膜形成之后進(jìn)行即可，而且例如，可在像素電極形成之后執(zhí)行熱 處理?；蛘?，可通過上述熱處理使氧化物簇狀物106結(jié)晶而提高氧化物簇狀物106的電導(dǎo) 率。 此外，可使氧化物半導(dǎo)體層103的暴露溝道形成區(qū)經(jīng)受氧自由基處理。執(zhí)行氧自由基處理，藉此可使薄膜晶體管通常截止。此外，自由基處理能修復(fù)由蝕刻引起的氧化物半 導(dǎo)體層103中的損傷。優(yōu)選地在02或N^的氣氛中、且優(yōu)選在分別包括氧的K、He、或Ar的 氣氛下執(zhí)行自由基處理。或者，可在向上述氣氛中添加了 Cl2或CF4的氣氛中執(zhí)行該自由基 處理。注意優(yōu)選地在未施加偏壓的情況下執(zhí)行該自由基處理。 接著，形成保護(hù)絕緣層107以覆蓋薄膜晶體管170。作為保護(hù)絕緣層107，可使用
通過濺射方法等獲得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。 接著，執(zhí)行第五光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并蝕刻保護(hù)絕緣層107以形成到達(dá)
漏電極層105b的接觸孔125。此外，通過這里的蝕刻，還形成到達(dá)第二端子122的接觸孔
127和到達(dá)連接電極120的接觸孔126。圖3B示出了此階段的截面圖。 然后，在去除該抗蝕劑掩模之后，形成透明導(dǎo)電膜。通過濺射方法、真空蒸鍍方法
等使用氧化銦(111203)、氧化銦-氧化錫的合金(I化OfSn(^，簡稱為ITO)等形成該透明導(dǎo)電
膜。使用鹽酸基溶液對這樣的材料執(zhí)行蝕刻處理。替代地，因?yàn)樵谖g刻ITO時(shí)尤其往往會
產(chǎn)生殘留物，所以可使用氧化銦和氧化鋅合金(In203-ZnO)以提高蝕刻可加工性。 接著，執(zhí)行第六光刻步驟以形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不必要部分，藉此形
成像素電極層110。 此外，在此第六光刻步驟中，利用電容器部分中的柵絕緣層102和保護(hù)絕緣層107
作為電介質(zhì)，電容器引線108和像素電極層110 —起形成存儲電容器。 此外，在第六光刻步驟中，第一端子和第二端子被抗蝕劑掩模覆蓋，從而透明導(dǎo)電
膜128和129保留在端子部分中。透明導(dǎo)電膜128和129用作用于與FPC連接的電極或引
線。在連接電極120上形成的直接連接至第一端子121的透明導(dǎo)電膜128用作作為柵引線
的輸入端子的用于連接的端子電極。在第二端子122上形成的透明導(dǎo)電膜129用作起源引
線的輸入端子作用的用于連接的端子電極。 然后去除抗蝕劑掩模，而圖3C是此階段的截面圖。注意，此階段的平面圖對應(yīng)于 圖7。 此外，圖8A1和8A2分別是此階段的柵引線端子部分的截面圖和平面圖。圖8A1 是沿圖8A2的線Cl-C2所取的截面圖。在圖8A1中，在保護(hù)絕緣膜154上形成的透明導(dǎo)電 膜155是起輸入端子作用的用于連接的端子電極。此外，在圖8A1中，在端子部分中，由與 柵引線相同的材料形成的第一端子151和由與源引線相同的材料形成的連接電極153通過 設(shè)置在柵絕緣層152中的接觸孔彼此交迭，以使第一端子151與連接電極153相互直接接 觸以在它們之間形成傳導(dǎo)。此外，連接電極153和透明導(dǎo)電膜155通過設(shè)置在保護(hù)絕緣膜 154接觸孔彼此直接接觸，以在連接電極153與透明導(dǎo)電膜155之間形成傳導(dǎo)。
此外，圖8B1和8B2分別是此階段的柵引線端子部分的截面圖和平面圖。此外，圖 8B1對應(yīng)于沿圖8B2的線Dl-D2所取的截面圖。在圖8B1中，在保護(hù)絕緣膜154上形成的 透明導(dǎo)電膜155是起輸入端子作用的用于連接的端子電極。此外，在圖8B1中，在端子部分 中，由與柵引線相同材料形成的電極156位于電連接至源引線的第二端子150下方且與該 第二端子150交迭，在電極156與該第二端子150之間插入了柵絕緣層152。電極156未電 連接至第二端子150。當(dāng)電極156被設(shè)置成，例如，浮置、GND或0V，以使電極156的電位不 同于第二端子150的電位時(shí)，可形成用于防止噪聲或靜電的電容器。此外，第二端子150電 連接至透明導(dǎo)電膜155，其中保護(hù)絕緣膜154插入于它們之間。
根據(jù)像素密度設(shè)置多條柵引線、源引線以及電容器引線。在端子部分中，還分別安 排了多個(gè)與柵引線相同電位的第一端子、與源引線相同電位的第二端子、與電容器引線相 同電位的第三端子等。對各種端子的數(shù)量并無特殊限制，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員可酌情確定 端子的數(shù)量。 通過這六個(gè)光刻步驟，可使用六個(gè)光刻掩模完成存儲電容器和包括作為底柵n溝 道薄膜晶體管的薄膜晶體管170的像素薄膜晶體管部分。像素薄膜晶體管部分和存儲電容 器被排列成對應(yīng)于它們各自像素的矩陣，從而形成像素部分，藉此可獲得用于制造有源矩 陣顯示器件的襯底之一。為簡便起見，在本說明書中將這樣的襯底稱為有源矩陣襯底。
當(dāng)制造有源矩陣液晶顯示器件時(shí)，有源矩陣襯底和設(shè)置有對電極的對襯底被相互 固定，液晶層插入在它們之間。注意，在有源矩陣襯底上設(shè)置有電連接至對襯底上的對電極 的公共電極，而且在端子部分中設(shè)置有電連接至公共電極的第四端子。此第四端子被設(shè)置 成使公共電極被固定至諸如GND或0V之類的預(yù)定電位。 此外，本實(shí)施例不限于圖7中的像素結(jié)構(gòu)，而在圖9中示出了不同于圖7的平面圖 的示例。圖9示出一示例，其中未設(shè)置電容器引線，而且用彼此交迭的像素電極層IIO和毗 鄰像素的柵引線形成存儲電容器，并在該像素電極層110與毗鄰像素的柵引線之間插入了 保護(hù)絕緣膜和柵絕緣層。在該情況下，可省略電容器引線和連接至該電容器引線的第三端 子。注意，在圖9中，由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注與圖7中相似的部分。 在有源矩陣液晶顯示器件中，驅(qū)動(dòng)排列成矩陣的像素電極，藉此在屏幕上形成顯 示圖案。具體而言，在選定的像素電極與對應(yīng)于該像素電極的對電極之間施加電壓，藉此使 在該像素電極與該對電極之間設(shè)置的液晶層受光調(diào)制，而此光調(diào)制被觀看者識別為顯示圖案。 在顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，液晶顯示器件存在問題，因?yàn)橐壕Х肿颖旧淼拈L響應(yīng)時(shí)間引 起運(yùn)動(dòng)圖像的拖影或模糊。為改善液晶顯示器件的運(yùn)動(dòng)圖像特性，采用了稱為黑色插入的 驅(qū)動(dòng)方法，其中每隔一個(gè)幀周期在整個(gè)屏幕上顯示黑色。 或者，可采用稱為雙幀率驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方法，其中垂直同步頻率是通常垂直同步頻 率的1. 5或更高、優(yōu)選2倍或更高，藉此改善運(yùn)動(dòng)圖像特性。 進(jìn)一步替代地，為改善液晶顯示器件的運(yùn)動(dòng)圖像特性，可采用一種驅(qū)動(dòng)方法，其中 使用多個(gè)LED (發(fā)光二極管)或多個(gè)EL光源來形成作為背光的表面光源、而且在一個(gè)幀周 期中以脈沖方式獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)該表面光源的各個(gè)光源。作為該表面光源，可使用三種或更多 種類型的LED，或可使用發(fā)射白光的LED。因?yàn)槟塥?dú)立地控制多個(gè)LED，所以可使LED的發(fā)光 時(shí)序與光調(diào)制的液晶層的時(shí)序同步。根據(jù)此驅(qū)動(dòng)方法，可使部分LED截止；從而，可獲得降 低功耗的效果，尤其是顯示具有大部分為黑色的圖像的情況下。 組合這些驅(qū)動(dòng)方法，相比于常規(guī)液晶顯示器件的顯示特性，藉此可改善液晶顯示 器件的諸如運(yùn)動(dòng)圖像特性之類的顯示特性。 在本實(shí)施例中獲得的n溝道晶體管包括溝道形成區(qū)中的In-Ga-Zn-0基非單晶膜 且具有良好的動(dòng)態(tài)特性。因此，可對本實(shí)施例的n溝道晶體管組合應(yīng)用這些驅(qū)動(dòng)方法。
當(dāng)制造發(fā)光顯示器件時(shí)，將有機(jī)發(fā)光元件的一個(gè)電極(也稱為陰極)設(shè)置為諸如 GND或OV之類的低電源電位；因此，端子部分設(shè)置有用于將該陰極設(shè)置為諸如GND或0V之 類的低電源電位的第四端子。此外，當(dāng)制造發(fā)光顯示器件時(shí)，除源引線和柵引線之外，還設(shè)置了電源線。因此，端子部分設(shè)置有電連接至該電源線的第五端子。 利用這樣的結(jié)構(gòu)，在包括氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層與 柵絕緣層之間形成了電導(dǎo)率高于作為有源層的氧化物半導(dǎo)體層的氧化物簇狀物；因此，當(dāng) 薄膜晶體管導(dǎo)通時(shí)能提高場效應(yīng)遷移率。此外，即使提高了薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率，也 能抑制截止電流的增大。 通過在顯示器件的像素部分或驅(qū)動(dòng)器電路部分中使用薄膜晶體管，能提供具有高 電特性和高可靠性的顯示器件。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。[實(shí)施例3] 在本實(shí)施例中，參照圖IO描述了具有與實(shí)施例1中所描述的薄膜晶體管形狀不同 的薄膜晶體管。 在圖10中示出了具有本實(shí)施例的底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。在圖10中所示的薄膜 晶體管中，在襯底100上設(shè)置柵電極層101，在柵電極層101上設(shè)置柵絕緣層102，以散布方 式在柵絕緣層102上設(shè)置多個(gè)氧化物簇狀物106，在柵絕緣層102和多個(gè)氧化物簇狀物106 上設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層103，在氧化物半導(dǎo)體層103上設(shè)置緩沖層301a和301b，以及在緩 沖層301a和301b上設(shè)置源和漏電極層105a和105b。這里，氧化物半導(dǎo)體層103和源電 極層105a相互電連接而且在它們之間插入緩沖層301a，而氧化物半導(dǎo)體層103和漏電極 層105b相互電連接而且在它們之間插入緩沖層301b。源或漏電極層105a具有第一導(dǎo)電層 112a、第二導(dǎo)電層113a以及第三導(dǎo)電層114a的三層結(jié)構(gòu)，而源或漏電極層105b具有第一 導(dǎo)電層112b、第二導(dǎo)電層113b以及第三導(dǎo)電層114b的三層結(jié)構(gòu)。S卩，圖10中所示的薄膜 晶體管具有一種結(jié)構(gòu)，其中在實(shí)施例1中的圖1A到1C中所示的薄膜晶體管中的氧化物半 導(dǎo)體層103與源和漏電極層105a和105b之間設(shè)置緩沖層301a和301b。
以與形成氧化物半導(dǎo)體層103相似的方式，優(yōu)選使用作為包含In、Ga以及Zn的氧 化物半導(dǎo)體膜的In-Ga-Zn-0基非單晶膜形成起源和漏區(qū)作用的緩沖層301a和301b。在 本實(shí)施例中，將作為包含In、 Ga以及Zn的氧化物半導(dǎo)體膜的In-Ga-Zn-0基非單晶膜用于 該氧化物半導(dǎo)體層103。注意，緩沖層301a和30lb具有n型導(dǎo)電性，且具有比氧化物半導(dǎo) 體層103更高的電導(dǎo)。此外，緩沖層301a和301b是In-Ga-Zn-0基非單晶膜，而且包括至 少非晶組分。在某些情況下，緩沖層301a和301b包括在非晶結(jié)構(gòu)中的晶粒(納米晶體)。 晶粒(納米晶體)分別具有l(wèi)nm到10nm的直徑，通常約為2nm到4nm的直徑。
通過濺射法形成用于緩沖層301和301b的In-Ga-Zn-O基非單晶膜。作為具體 條件，使用了直徑為8英寸的包含In、Ga以及Zn(Iri203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1)的 氧化物半導(dǎo)體靶，襯底與靶之間的距離被設(shè)置為170mm，成膜氣體的流速比為Ar : 02 = 50 : 1 (sccm)，而且在壓力為0. 4Pa、直流功率為0. 5kW以及室溫下通過濺射執(zhí)行成膜。
注意，形成用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-0基非單晶膜的條件不同于形成 用于氧化物半導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-0基非單晶膜的條件。例如，使形成用于緩沖層301a和 301b的In-Ga-Zn-0基非單晶膜的成膜氣體中的氧氣的流速的比例低于形成用于氧化物半 導(dǎo)體層的In-Ga-Zn-0基非單晶膜的氧氣的流速。此外，可在諸如氬氣之類的稀有氣體的不 包含氧氣的氣氛中形成用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-0基非單晶膜。
將用于緩沖層301a和301b的In-Ga-Zn-O基非單晶膜的厚度設(shè)置為5nm到20nm。 不言而喻，當(dāng)膜包括晶粒時(shí)，晶粒的大小不會超過膜的厚度。在本實(shí)施例中，將用于緩沖層 301a和301b的In-Ga-Zn-O基非單晶膜的厚度設(shè)置為5nm。 緩沖層301a和301b可包含賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。作為雜質(zhì)元素的示例，例 如，有可能使用鎂、鋁、鈦、鐵、錫、鈣、鍺、鈧、釔、鋯、鉿、硼、鉈、或鉛。在緩沖層中包含鎂、鋁、 鈦等的情況下，存在阻擋氧的效果，所以在成膜之后，通過熱處理等能將氧化物半導(dǎo)體層的 氧濃度保持在最優(yōu)范圍內(nèi)。 緩沖層的載流子濃度優(yōu)選為lXl(^/cm3或更高(或lX1027cm3更低)。 利用這樣的結(jié)構(gòu)，在氧化物半導(dǎo)體層與源和漏電極層105a和105b之間設(shè)置緩沖
層301a和301b能使熱穩(wěn)定性比形成肖特基結(jié)提高更多，藉此能使薄膜晶體管的工作特性
穩(wěn)定。此外，因?yàn)楦邔?dǎo)電性，即使施加了高漏電壓，也能保持良好的遷移率。 注意，作為除緩沖層301a和301b之外的用于本實(shí)施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)和材
料，可參照實(shí)施例1。 本實(shí)施例的薄膜晶體管的制造工藝與實(shí)施例2中所描述的薄膜晶體管的制造工 藝幾乎相同。首先，通過實(shí)施例2中所描述的方法，執(zhí)行直至形成氧化物半導(dǎo)體膜的步驟， 該氧化物半導(dǎo)體膜用于形成氧化物半導(dǎo)體層103。按照以上步驟，利用上述方法通過濺射形 成用于形成緩沖層301a和301b的氧化物半導(dǎo)體膜。接著，通過第二光刻步驟，按照類似于 形成氧化物半導(dǎo)體膜111的方式，將用于形成緩沖層301a和301b的氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻 成島狀，藉此形成氧化物半導(dǎo)體膜302(參見圖IIA)。然后，通過實(shí)施例2中描述的方法， 執(zhí)行直至形成第一導(dǎo)電層112、第二導(dǎo)電層113以及第三導(dǎo)電層114的步驟(參見圖11B)。 接著，通過第四光刻步驟，按照與形成源和漏電極層105a和105b以及氧化物半導(dǎo)體層103 相似的方式，蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜302以形成緩沖層301a和301b(參見圖IIC)。隨后的步 驟類似于實(shí)施例2中的步驟。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。[實(shí)施例4] 在本實(shí)施例中，以下將描述在作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的顯示器件中的同一襯
底上制造排列在像素部分中的驅(qū)動(dòng)器電路和薄膜晶體管的至少一部分的示例。 根據(jù)實(shí)施例1到3中的任一個(gè)形成像素部分中的薄膜晶體管。實(shí)施例1到3中所
描述的該薄膜晶體管是n溝道TFT;因此，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14A示出作為半導(dǎo)體器件的示例的有源矩陣液晶顯示器件的框圖的示例。圖 14A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 ;以及控制輸入選定像素的視頻信號的 信號線驅(qū)動(dòng)器電路5303。 像素部分5301利用從信號線驅(qū)動(dòng)器電路5303沿列向延伸的多條信號線Sl到 Sm (未示出)連接至信號線驅(qū)動(dòng)器電路5303，且利用從掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5302沿行向延伸 的多條掃描線G1到Gn(未示出)連接至掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5302。像素部分5301包括排列 成矩陣以便對應(yīng)于信號線Sl到Sm和掃描線Gl到Gn的多個(gè)像素(未示出)。此外，各個(gè)像素連接至信號線Sj (信號線SI到Sm中的任一個(gè))和掃描線Gi (掃描線Gl到Gn中的任一 個(gè))。 實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的薄膜晶體管是n溝道TFT，并參照圖15描述包 括n溝道TFT的信號線驅(qū)動(dòng)器電路。 圖15中所示的信號線驅(qū)動(dòng)器電路包括驅(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分別對應(yīng)于開關(guān)組5602_1到5602_M。 引線5621_1到5621_M中的每一個(gè)通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及 第三薄膜晶體管5603c連接至三個(gè)信號線(信號線Sm-2、信號線Sm_l以及信號線Sm(m = 3M))。例如，第J列的引線5621_J(引線5621_1到5621_M中的任一個(gè))分別通過開關(guān)組 5602_J中的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管5603c連 接至信號線Sj-2、信號線Sj-1以及信號線Sj (j = 3J)。 注意，信號被輸入第一引線5611、第二引線5612以及第三引線5613中的每一條引 線。 注意，優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體形成驅(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?；蛘?，可通過諸如接合之類的方法在與像素部分相同的襯底上設(shè)置單 晶半導(dǎo)體層以形成驅(qū)動(dòng)器IC 5601。 接著，參照圖16的時(shí)序圖描述圖15中所示的信號線驅(qū)動(dòng)器電路的工作。圖16示 出其中選擇了第i行中的掃描線Gi的時(shí)序圖。此外，第i行中的掃描線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，即使當(dāng)選擇了 另一行的掃描線時(shí)，圖15中的信號線驅(qū)動(dòng)器電路也與圖16中的信號線驅(qū)動(dòng)器電路相似地 工作。 注意，圖16的時(shí)序圖示出第J列中的引線5621_J通過第一薄膜晶體管5603a、第 二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管5603c連接至信號線Sj-2、信號線Sj-l以及信號 線Sj的情況。 圖16的時(shí)序圖示出當(dāng)選擇了第i行中的掃描線Gi時(shí)的時(shí)序、第一薄膜晶體管 5603a導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703a、第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703b、第三薄膜 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5721_J。
在第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2以及第三子選擇周期T3中，將不同的視 頻信號輸入引線5621_1到5621_M。例如，在第一子選擇周期Tl中將輸入引線5621_J的 視頻信號輸入信號線Sj-2，在第二子選擇周期T2中將輸入引線5621_J的視頻信號輸入信 號線Sj-l，以及在第三子選擇周期T3中將輸入引線5621_J的視頻信號輸入信號線Sj。通 過數(shù)據(jù)J-2、數(shù)據(jù)J-1以及數(shù)據(jù)J分別表示在第一子選擇周期T1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。
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截止。此時(shí)，將輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)_j_2通過 第一薄膜晶體管5603a輸入信號線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截止。此時(shí)，將輸入引線5621_J 的數(shù)據(jù)通過第二薄膜晶體管5603b輸入信號線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截止。此時(shí)，將 輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)_j通過第三薄膜晶體管5603c輸入信號線Sj。
如上所述，在圖15的信號線驅(qū)動(dòng)器電路中，將一個(gè)門選周期分成三個(gè)；因此，可在 一個(gè)門選周期中將視頻信號通過一條引線5621輸入到三個(gè)信號線中。因此，在圖15的信 號線驅(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)量可減少至信號線數(shù)量的約1/3。當(dāng)將連接數(shù)量減少到信號線數(shù)量的約1/3時(shí)，能提高 圖15的信號線驅(qū)動(dòng)器電路的可靠性、生產(chǎn)率等。 注意，對薄膜晶體管的排列、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15所示地在多個(gè)子選擇周期中的每一個(gè)中將視頻信號從 一條引線輸入多條信號線即可。 例如，當(dāng)在三個(gè)或更多個(gè)子選擇周期中將視頻信號從一條引線輸入到三條或更多 條信號線時(shí)，可添加薄膜晶體管和被配置成用于控制該薄膜晶體管的引線。注意，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)子選擇周期變得更短。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，如圖17的時(shí)序圖所示，可將一個(gè)選擇周期分成預(yù)充電周期Tp、第 一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2以及第三子選擇周期T3。此外，圖17的時(shí)序圖示出 在選擇了第i行中的掃描線Gi時(shí)的時(shí)序、第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803a、 第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803b、第三薄膜晶體管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5821J。如圖17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)， 通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管5603c將輸入引線 5621—J的預(yù)充電電壓Vp輸入信號線Sj-2、信號線Sj-l以及信號線Sj中的每一條信號線。 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)，將輸入引線5621J的數(shù)據(jù)J-2通過第一薄膜晶體管5603a輸 入信號線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截止。此時(shí)，將輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)J-1通過第二薄膜 晶體管5603b輸入信號線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截止。此時(shí)，將輸入引線5621_J的數(shù)據(jù)_ j通過第三薄膜晶體管5603c輸入信號線Sj。 如上所述，在應(yīng)用了圖17的時(shí)序圖的圖15的信號線驅(qū)動(dòng)器電路中，可通過在子選 擇周期之前提供預(yù)充電周期對信號線預(yù)充電。因此，可將視頻信號高速寫入像素。注意，通 過相同的附圖標(biāo)記表示圖17中與圖16相似的部分，而且省略相同部分和具有相似功能的 部分的詳細(xì)描述。 此外，描述掃描線驅(qū)動(dòng)器電路的配置。該掃描線驅(qū)動(dòng)器電路包括移位寄存器和緩沖器。此外，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 (CLK)和起動(dòng)脈沖信號(SP)輸入移位寄存器時(shí)，產(chǎn)生選擇信號。所產(chǎn)生的選擇信號被緩沖 器緩存和放大，而所得的信號被提供給相應(yīng)的掃描線。 一條線的像素中的晶體管的柵電極 連接至掃描線。此外，因?yàn)橐粭l線的像素中的晶體管必須同時(shí)立即導(dǎo)通，所以使用了能饋送 大電流量的緩沖器。 參照圖18和圖19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18示出該移位寄存器的電路配置。圖18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，通過輸入第一時(shí)鐘信號、第二時(shí)鐘信號、起動(dòng)脈沖信號 以及復(fù)位信號操作該移位寄存器。 描述了圖18中所示的移位寄存器的連接關(guān)系。第一級的觸發(fā)器5701_1連接至第 一引線5711、第二引線5712、第四引線5714、第五引線5715、第七引線5717—1以及第七引 線5717_2。第二級的觸發(fā)器5701—2連接至第三引線5713、第四引線5714、第五引線5715、 第七引線5717_1、第七引線5717_2以及第七引線5717_3。 以相似的方式，第i級的觸發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1到5701_n中的任一個(gè)) 連接至第二引線5712和第三引線5713中的一個(gè)、第四引線5714、第五引線5715、第七引線 5717j-l、第七引線5717j以及第七引線5717j+l。這里，當(dāng)"i "為奇數(shù)時(shí)，第i級的觸發(fā) 器5701」連接至第二引線5712 ;當(dāng)"i"為偶數(shù)時(shí)，第i級的觸發(fā)器5701」連接至第三引 線5713。 第n級的觸發(fā)器5701_n連接至第二引線5712和第三引線5713中的一個(gè)、第四引 線5714、第五引線5715、第七引線5717—n-l、第七引線5717_n以及第六引線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 為第一信號線、第二信號線、第三信號線以及第四信號線。此外，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19示出圖18中的觸發(fā)器的細(xì)節(jié)。圖19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。
此外，圖19中所示的觸發(fā)器包括第一引線5501、第二引線5502、第三引線5503、第 四引線5504、第五引線5505以及第六引線5506。 雖然這里描述了其中所有薄膜晶體管都是n溝道增強(qiáng)型晶體管的示例，但并不限 于此示例。例如，甚至可使用n溝道耗盡型晶體管驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器電路。
接著，以下描述圖18中所示的觸發(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(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，而第三薄膜晶體管5573 的第二電極連接至第二薄膜晶體管5572的柵電極。第三薄膜晶體管5573的柵電極連接至 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。第四薄膜晶體管5574的柵電極連接至第 一薄膜晶體管5571的柵電極。 第五薄膜晶體管5575的第一電極連接至第五引線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。第五薄膜晶體管5575的柵電極連接至第 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。第六薄膜晶體管5576的柵電極連接至第 二薄膜晶體管5572的柵電極。 第七薄膜晶體管5577的第一電極連接至第六引線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。第七薄膜晶體管5577的柵電極連接至第 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。第八薄膜晶體管5578的柵電極連接至第 一引線5501。 注意，第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574的柵電極、第五薄膜 晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576的第二電極以及第七薄膜晶體管5577的第 二電極所連接的點(diǎn)均被稱為節(jié)點(diǎn)5543。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的柵電極以及第 八薄膜晶體管5578的第二電極所連接的點(diǎn)均被稱為節(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 為第一信號線、第二信號線、第三信號線以及第四信號線。此外，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。 在第i級的觸發(fā)器5701」中，圖19中的第一引線5501連接至圖18中的第七引 線5717」-1。圖19中的第二引線5502連接至圖18中的第七引線5717」+1。圖19中的 第三引線5503連接至第七引線5717」。圖19中的第六引線5506連接至第五引線5715。
如果"i"是奇數(shù)，則圖19中的第四引線5504連接至圖18中的第二引線5712 ;如 果"i"是偶數(shù)，則圖19中的第四引線5504連接至圖18中的第三引線5713。此外，圖19中 的第五引線5505連接至圖18中的第四引線5714。 注意，在第一級的觸發(fā)器5701_1中，圖19中的第一引線5501連接至圖18中的第 一引線5711。此外，在第n級的觸發(fā)器5701—n中，圖19中的第二引線5502連接至圖18中 的第六引線5716。 或者，可僅使用實(shí)施例1到3中描述的n溝道TFT形成信號線驅(qū)動(dòng)器電路和掃描 線驅(qū)動(dòng)器電路。實(shí)施例1到3中所描述的n溝道TFT具有高遷移率，從而可提高驅(qū)動(dòng)器電 路的驅(qū)動(dòng)頻率。此外，因?yàn)槭褂肐n-Ga-Zn-O基非單晶膜形成源和漏區(qū)，所以降低了實(shí)施例1到3中所描述的n溝道TFT的寄生電容；因此，該n溝道TFT的頻率特性(稱為f特性) 高。例如，實(shí)施例1到3中描述的包括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)提高掃描線驅(qū)動(dòng)器電路中的晶體管信道帶寬或設(shè)置多個(gè)掃描線驅(qū) 動(dòng)器電路時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更高的幀頻率。當(dāng)設(shè)置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路時(shí)，被配置成用于驅(qū)動(dòng)偶 數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)器電路被設(shè)置在一側(cè)，而用于驅(qū)動(dòng)奇數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū) 動(dòng)器電路被設(shè)置在另一側(cè)，藉此能實(shí)現(xiàn)幀頻率的提高。此外，使用多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路以 向同一掃描線輸出信號對于增大顯示器件的大小是有利的。 此外，在制造作為半導(dǎo)體器件的示例的有源矩陣發(fā)光顯示器件的情況下，因?yàn)樵?至少一個(gè)像素中設(shè)置了多個(gè)薄膜晶體管，所以優(yōu)選設(shè)置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路。圖14B示 出有源矩陣發(fā)光顯示器件的框圖的示例。 圖14B中所示的發(fā)光顯示器件在襯底5400上包括包括分別設(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的信號線驅(qū)動(dòng)器電路5403。
當(dāng)輸入圖14B中所示的發(fā)光顯示器件的像素的視頻信號是數(shù)字信號時(shí)，通過切換 晶體管的導(dǎo)通/截止而將像素置于發(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 號獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)各個(gè)子像素從而顯示灰度的驅(qū)動(dòng)方法。此外，時(shí)間灰度法指的是通過控制像 素發(fā)射光的周期從而顯示灰度的驅(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)光元件比液晶元件 更適合于時(shí)間比灰度法。具體而言，在利用時(shí)間灰度方法顯示的情況下，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，在各個(gè)子幀周期中將像素中的發(fā)光元件置為發(fā)光狀態(tài) 或不發(fā)光狀態(tài)。將一個(gè)幀周期分成多個(gè)子幀周期，藉此利用視頻信號控制像素在一個(gè)幀周 期中實(shí)際發(fā)光的總時(shí)間長度，從而顯示灰度。 注意，在圖14B中所示的發(fā)光顯示器件的示例中，當(dāng)在一個(gè)像素中設(shè)置兩個(gè)開關(guān) TFT時(shí)，第一掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5402產(chǎn)生輸入作為兩個(gè)開關(guān)TFT之一的柵引線的第一掃描 線的信號，而第二掃描線驅(qū)動(dòng)器電路5404產(chǎn)生輸入作為兩個(gè)開關(guān)TFT中的另一個(gè)的柵引線 的第二掃描線的信號。然而，一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路既可產(chǎn)生輸入第一掃描線的信號又可 產(chǎn)生輸入第二掃描線的信號。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。在該情況下，一個(gè)掃描線 驅(qū)動(dòng)器電路可產(chǎn)生輸入多條掃描線的所有信號，或多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)器電路可產(chǎn)生輸入多條 掃描線的信號。 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 括驅(qū)動(dòng)器電路中的n溝道TFT的驅(qū)動(dòng)器電路的一部分?；蛘撸蓛H使用實(shí)施例1到3中描 述的n溝道TFT形成信號線驅(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，而不限于向液晶顯示器件或發(fā)光顯示器件的應(yīng)用。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，它具有比其它 顯示器件更低的功耗，而且它可被制造得薄和輕。
電泳顯示器可具有多種模式。電泳顯示器包括散布在溶劑或溶質(zhì)中的多個(gè)微膠 囊，各個(gè)微膠囊包含帶正電的第一粒子和帶負(fù)電的第二粒子。通過對這些微膠囊施加電場， 微膠囊中的粒子按彼此相反方向運(yùn)動(dòng)，從而僅顯示聚集在一側(cè)上的粒子的顏色。注意第一 粒子或第二粒子包含色素，而且在無電場的情況下不移動(dòng)。而且，第一離子的顏色不同于第 二離子的顏色(這些離子也可以是無色的)。 因此，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應(yīng)的顯示器，其中具有高介電常數(shù)的 物質(zhì)通過該效應(yīng)移動(dòng)至高電場區(qū)。 在溶劑中散布的上述微膠囊所處于的溶液被稱為電子墨水?？蓪⒋穗娮幽∷?在玻璃、塑料、布料、紙張等的表面上。此外，通過使用具有著色物質(zhì)的濾色器或粒子，還能 實(shí)現(xiàn)彩色顯示。 此外，如果將多個(gè)上述微膠囊適當(dāng)?shù)匕才旁谟性淳仃囈r底以插入兩個(gè)電極之間， 則能完成有源矩陣顯示器件，而且能通過對這些微膠囊施加電場來執(zhí)行顯示。例如，可使用 通過實(shí)施例2中所描述的薄膜晶體管獲得的有源矩陣襯底。 注意，微膠囊中的第一粒子和第二粒子可分別由導(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、以及磁泳材料中的一種 材料組成，或由這些材料的復(fù)合材料組成。 通過上述步驟，能制造作為半導(dǎo)體器件的高可靠的發(fā)光顯示器件。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合。[實(shí)施例5] 能制造實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中所描述的薄膜晶體管，而且可將該薄膜晶體管 用于像素部分并進(jìn)一步用于驅(qū)動(dòng)器電路，從而能制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也稱為 顯示器件)。而且，可將實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的薄膜晶體管用于在與像素部分相 同的襯底上形成的驅(qū)動(dòng)器電路的一部分或整個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路，從而能形成板上系統(tǒng)。
該顯示器件包括顯示元件?？蓪⒁壕г?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)用作該顯示元件。發(fā)光元件在其范圍中包括亮度受電流或電壓控 制的元件，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 之類的對比度受電效應(yīng)改變的顯示介質(zhì)。 此外，該顯示器件包括封裝了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。關(guān)于在顯示器件的制造工藝中在完成顯示元件之前的元件襯底的一種模 式，該元件襯底在多個(gè)像素中的每一個(gè)中設(shè)置有被配置成向顯示元件提供電流的裝置(引 線、開關(guān)等)。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)。 本說明書中的顯示器件指的是圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括發(fā)光器件)。 此外，該液晶顯示器件在其類別中還可包括以下模塊包括諸如柔性印刷電路(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。
在本實(shí)施例中將參照圖22A1、22A2以及圖22B描述作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)模式的 液晶顯示面板的外觀和截面。圖22A1和22A2是面板的平面圖，在圖22A1和22A2中，通過 密封劑4005將包括實(shí)施例1到3中的任一個(gè)所描述的In-Ga-Zn-O基非單晶膜的氧化物半 導(dǎo)體層的高可靠薄膜晶體管4010和4011與在第一襯底4001上形成液晶元件4013密封在 第一襯底4001與第二襯底4006之間。圖22B是沿線M-N所取的圖22A1和22A2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上設(shè)置了第二襯底4006。因 此，通過密封劑4005將像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4004以及液晶層4008密封在 第一襯底4001與第二襯底4006之間。將使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜在單獨(dú)制備的 襯底上形成的信號線驅(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，而可使用COG法、引線 接合法、TAB法等。圖22A1示出通過COG法安裝信號線驅(qū)動(dòng)器電路4003的示例，而圖22A2 示出通過TAB法安裝信號線驅(qū)動(dòng)器電路4003的示例。 在第一襯底4001上設(shè)置的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4004中的每一個(gè) 包括多個(gè)薄膜晶體管。圖22B示出像素部分4002中包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動(dòng) 器電路4004中包括的薄膜晶體管4011。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)，可使用如實(shí)施例1到3中的每一個(gè)所 描述的分別包括In-Ga-Zn-O基非單晶膜作為氧化物半導(dǎo)體層的高可靠薄膜晶體管。在本 實(shí)施例中，薄膜晶體管4010和4011均是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的對電極層4031。像素電極層4030、對電極層4031以及液 晶層4008相互交迭的部分對應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對電極層4031 分別設(shè)置有作為取向膜的絕緣層4032和絕緣層4033，而且在絕緣層4032和4033之間插入 了液晶層4008。 注意，第一襯底4001和第二襯底4006可由玻璃、金屬(通常是不銹鋼)、陶瓷或塑 料形成。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。或者，可使用具有鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的薄板。
附圖標(biāo)記4035表示通過對絕緣膜的選擇性蝕刻而獲得的柱狀隔離件，該柱狀隔 離件被設(shè)置成控制像素電極層4030與對電極層4031之間的距離(單元間隙)。或者，可使 用球形隔離件。此外，對電極層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。對電極層4031和公共電位線通過設(shè)置在使用公共連接部分的一對襯底之間 的導(dǎo)電粒子相互電連接。注意，這些導(dǎo)電粒子包含在密封劑4005中。 或者，可使用無取向膜的藍(lán)相液晶。藍(lán)相是一種類型的液晶相，在膽甾相液晶溫度 升高時(shí)，藍(lán)相剛好在膽甾相液晶變成各向同性相之前出現(xiàn)。藍(lán)相只在窄的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)； 因此，使用其中混合了 5%重量百分比的手性劑的液晶組合物形成液晶層4008以展寬該溫 度范圍。包括藍(lán)相液晶和手性劑的液晶組合物具有10i! s到100 ii s的短響應(yīng)時(shí) ，而且是 光學(xué)各向同性的；因此，不需要取向處理，而且視角依賴性很小。
注意，在本實(shí)施例中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。 雖然本實(shí)施例的液晶顯示器件具有設(shè)置在襯底外(觀看者側(cè))的偏振器和設(shè)置在
襯底內(nèi)側(cè)的用于顯示元件的按順序的著色層和電極層，但該偏振器可在襯底內(nèi)側(cè)。該偏振
器和著色層的層疊結(jié)構(gòu)不限于在此實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)，而可根據(jù)偏振器和著色層的材料
或制造工藝的條件來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。此外，可設(shè)置起黑色基質(zhì)作用的擋光膜。 在本實(shí)施例中，為了減少薄膜晶體管的表面的不平整并提高薄膜晶體管的可靠
性，用起偏振絕緣膜作用的保護(hù)膜或絕緣層(絕緣層4020和4021)覆蓋在實(shí)施例1到3中
的任一個(gè)中獲得的薄膜晶體管。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)或水分之類的雜質(zhì)進(jìn)入，而且優(yōu)選致密膜?？墒褂醚趸枘?、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/或氮氧化鋁膜的單層或疊層來
形成該保護(hù)膜。雖然在本實(shí)施例中通過濺射法形成該保護(hù)膜，但本方法不受特別限制，而且
可從多種方法中選擇。 這里，形成具有層疊結(jié)構(gòu)的絕緣層4020作為該保護(hù)膜。這里，通過濺射方法形成 氧化硅膜作為絕緣層4020的第一層。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。 此外，形成絕緣層作為保護(hù)膜的第二層。這里，作為絕緣層4020的第二層，通過濺 射方法形成氮化硅膜。當(dāng)使用氮化硅膜作為保護(hù)膜時(shí)，有可能防止諸如鈉之類的可流動(dòng)離 子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)而改變TFT的電特性。 此外，在形成保護(hù)膜之后，可對該氧化物半導(dǎo)體層退火(在30(TC到40(TC下)。
接著，形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。絕緣層4021可由諸如聚酰亞胺、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。作為這些有機(jī) 材料的替代物，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。注意，可通過層疊由這些材料組成的多層絕緣膜來形成絕緣 層4021。 注意，硅氧烷基樹脂是由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有機(jī)基(例如烷基或芳香基)或氟基作為取代基。或者，該有機(jī) 基可包括氟基。 用于形成絕緣層4021的方法不是特別受限的，而且可根據(jù)絕緣層4021的材料使 用以下方法中的任一種濺射法、SOG法、旋涂法、浸涂法、噴涂法、液滴排出法(例如噴墨 法、絲網(wǎng)印刷法或膠版印刷法)、刮片法、輥涂法、幕涂法、刀涂法等。在使用材料解決方案形 成絕緣層4021的情況下，可在烘焙步驟同時(shí)對該氧化物半導(dǎo)體層退火(在30(TC到400°C 下)。當(dāng)同時(shí)執(zhí)行絕緣層4021的烘焙和氧化物半導(dǎo)體層的退火時(shí)，能高效地制造半導(dǎo)體器 件。 像素電極層4030和對電極層4031可由諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的 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IT0)、氧化 鋅銦或添加了氧化硅的氧化錫銦之類的透光導(dǎo)電材料形成。 包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組合物可用于像素電極層4030和 對電極層4031。使用該導(dǎo)電組合物形成的像素電極優(yōu)選地具有10000歐姆/ 口或更低的薄膜電阻和在550nm波長下的70X或更高的透射率。此外，導(dǎo)電組合物中包含的導(dǎo)電大分子 的電阻率優(yōu)選地為0. 1 Q cm或更低。 作為該導(dǎo)電大分子，可使用所謂的Ji電子共軛導(dǎo)電大分子。作為該導(dǎo)電大分子的 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)形成的信號線驅(qū)動(dòng)器電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4004 或像素部分4002提供多個(gè)信號和電壓。 在本實(shí)施例中，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。使用與薄膜晶體管4010和4011中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的端子。
雖然圖22A1、22A2以及22B示出了單獨(dú)形成信號線驅(qū)動(dòng)器電路4003且將其安裝 在第一襯底4001上的示例，但本實(shí)施例不限于該結(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)形成然后安裝信號線驅(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。
圖23示出其中利用通過應(yīng)用實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的TFT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23示出液晶顯示模塊的示例，其中TFT襯底2600和對襯底2601通過密封劑 2602相互接合，而在這些襯底之間設(shè)置包括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。電路板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或電源電路之類的外部電路?？蓪盈B偏振板和液晶層，而且在它 們之間插入阻滯膜。 對于該液晶顯示模塊而言，可使用TN(扭曲向列)模式、IPS(共面切換)模式、 FFS(邊緣場切換)模式、MVA(多疇垂直取向)模式、PVA(圖像垂直調(diào)整)模式、ASM(軸對 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，可制造作為半導(dǎo)體器器件的高可靠的液晶顯示面板。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合。[實(shí)施例6] 在本實(shí)施例中，示出了作為其中應(yīng)用了實(shí)施例1到3中的任一種描述的薄膜晶體 管的半導(dǎo)體器件的電子紙的示例。 圖13示出作為半導(dǎo)體器件的示例的有源矩陣電子紙。作為用于半導(dǎo)體器件的薄 膜晶體管581，可應(yīng)用實(shí)施例1到3中所描述的薄膜晶體管。 圖13中的電子紙是采用扭轉(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)著色為黑色和白色的球狀粒子被安排在作為用于顯示元件的電極 層的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取向從而實(shí)現(xiàn)顯示。 密封在襯底580與襯底596之間的薄膜晶體管581具有底柵結(jié)構(gòu)，其中源和漏 電極層通過在絕緣層583、絕緣層584以及絕緣層585中形成的開口電連接至第一 電極層 587。在第一電極層57與第二電極層588之間，設(shè)置了球狀粒子589。各個(gè)球狀粒子589包 括黑區(qū)590a和白區(qū)590b、以及由包圍黑區(qū)590a和白區(qū)590b的液體填充的腔594。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13)。在本實(shí)施例中，第一電 極層587對應(yīng)于像素電極，而第二電極層588對應(yīng)于公共電極。第二電極層588電連接至 設(shè)置在與薄膜晶體管581相同的襯底580上的公共電位線。使用實(shí)施例1到3中的任一個(gè) 中描述的公共連接部分通過設(shè)置在一對襯底之間的導(dǎo)電粒子使第二電極層588和公共電 位線電連接。 此外，代替扭轉(zhuǎn)球，還可使用電泳元件。使用了具有約10 ii m到200 y m直徑、且其 中填充了透明液體、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。該電泳顯示元件具有比液晶顯示元件更高的反射率，從而不需 要輔助光。此外，功耗低，而且即使在暗處中也能識別顯示部分。此外，即使不對顯示部分 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)離電波源，也能保存已顯示的圖像。
通過上述步驟，可制造作為半導(dǎo)體器件的高可靠的電子紙。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。[實(shí)施例7] 在本實(shí)施例中，將示出作為其中應(yīng)用了實(shí)施例1到3中的任一個(gè)描述的薄膜晶體 管的半導(dǎo)體器件的發(fā)光顯示器件的示例。作為該顯示器件的顯示元件的示例，這里使用了 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，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴分別從一對電極注入包 含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，從而電流流動(dòng)。然后那些載流子(電子和空穴)復(fù)合，從而激發(fā) 發(fā)光有機(jī)化合物。當(dāng)發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，光發(fā)射。由于這種機(jī)制，此發(fā)光 元件被稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。 根據(jù)無機(jī)EL元件的元件結(jié)構(gòu)將它們分類為散射型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī)EL 元件。散射型無機(jī)EL元件具有發(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 是利用施主能級和受主能級的施主一受主復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有發(fā)光層被 夾在介電層之間、而介電層又進(jìn)一步夾在電極之間的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光機(jī)制是利用金屬離子的 內(nèi)層電子躍遷的局部型發(fā)光。注意，這里使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件作出該描述。
圖20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)模式的半導(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。在本示例中，一個(gè)像素包 括實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中所描述的n溝道晶體管，在該晶體管中，溝道形成區(qū)包括氧化物半導(dǎo)體層(In-Ga-Zn-0基非單晶膜)。 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)。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電連接至在一個(gè)襯底上形成的公共電位線，而且可采用 圖1A、圖2A或圖3A中所示的使用作為公共連接部分的連接部分的結(jié)構(gòu)。
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。當(dāng)被設(shè)置到 電源線6407的高電源電位是基準(zhǔn)時(shí)，該低電源電位是滿足低電源電位小于高電源電位的 電位。作為低電源電位，例如，可采用GND、OV等。將高電源電位與低電源電位之間的電位 差施加給發(fā)光元件6404，從而向發(fā)光元件6404提供電流，從而使發(fā)光元件6404發(fā)光。這 里，為了使發(fā)光元件6404發(fā)光，設(shè)置各個(gè)電位以使高電源電位與低電源電位之間的電位差 大于或等于發(fā)光元件6404的正向閾值電壓。 注意，可將驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容器用作電容器6403的替代物，因此可省去 電容器6403。可在溝道區(qū)與柵電極之間形成驅(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，將視頻信號輸入驅(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。即，使驅(qū)動(dòng)晶體管6402 在線性區(qū)中工作。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作于線性區(qū)，將高于電源線6407電壓的電壓 施加給驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極。注意，將高于或等于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的電源線電壓與Vth 的總電壓的電壓施加給信號線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，通過改變信號輸入可 使用如圖20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，將大于或等于發(fā)光元件元件6404的正向電壓與 驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth之和的電壓施加給驅(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亮度的電壓，且包括至少正向閾值電壓。輸入了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工 作于飽和區(qū)的視頻信號，從而可將電流提供給發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402工作 于飽和區(qū)，將電源線6407的電位設(shè)置成高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。當(dāng)使用了模擬 視頻信號時(shí)，有可能根據(jù)視頻信號向發(fā)光元件6404提供電流，并執(zhí)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)。
注意，圖20中所示的像素結(jié)構(gòu)不限于此。例如，可向圖20中的像素添加開關(guān)、電 阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等。 接著，參照圖21A到21C描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。這里以n溝道驅(qū)動(dòng)TFT為例描述 像素的截面結(jié)構(gòu)。按照與實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中所描述的薄膜晶體管的方式相似的方 式可制造圖21A、21B以及21C中示出的作為用于半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001、7011 以及7021。 TFT 7001、7011以及7021是高可靠的薄膜晶體管，它們均包括In-Ga-Zn-0基 非單晶膜作為氧化物半導(dǎo)體層。 為提取從發(fā)光元件發(fā)出的光，陽極或陰極中的至少一個(gè)可為透明的。在襯底上形 成薄膜晶體管和發(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。 參照圖21A描述了具有頂發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 圖21A是作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001是n溝道TFT而且發(fā)光元件7002中產(chǎn)生的光 通過陽極7005發(fā)射的情況下的像素的截面圖。在圖21A中，發(fā)光元件7002的陰極7003電 連接至自作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001，而發(fā)光層7004和陽極7005以此順序?qū)盈B在陰極7003 上。陰極7003可由多種導(dǎo)電材料中的任一種形成，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?qū)盈B多層形成發(fā)光層7004。當(dāng)通 過層疊多層形成發(fā)光層7004時(shí)，通過按照以下順序在陰極7003上層疊電子注入層、電子傳 輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層以及空穴注入層而形成發(fā)光層7004。不一定要形成所有這些層。 使用透光導(dǎo)電材料形成陽極7005，例如，可使用諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧 化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化錫銦(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)電膜。 發(fā)光元件7002對應(yīng)于陰極7003與陽極7005夾著發(fā)光層7004的區(qū)域。在圖21A 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側(cè)。
接著，參照圖21B描述具有底發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21B是驅(qū)動(dòng)TFT7011是n溝 道TFT、而且發(fā)光元件7012中產(chǎn)生的光發(fā)射至陰極7013側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖 21B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， 而將發(fā)光層7014和陽極7015以此順序?qū)盈B在陰極7013上。當(dāng)陽極7015具有透光性質(zhì) 時(shí)，可形成用于反射或阻擋光的擋光膜7016以覆蓋陽極7015。像圖21A的情況一樣，可使 用多種導(dǎo)電材料形成陰極7013，只要它們具有低功函數(shù)。注意，可將陰極7013形成為具有 能透光的厚度(優(yōu)選約5nm到30nm)。例如，可將具有20nm厚度的鋁膜用作陰極7013。與 圖21A的情況一樣，可使用單層或通過層疊多個(gè)層來形成發(fā)光層7014。與圖21A的情況一 樣，不需要陽極7015透光，但可使用透光導(dǎo)電材料來形成陽極7015。作為擋光膜7016，例 如，可使用反射光的金屬等；不過，擋光膜7016不限于金屬膜。例如，可使用添加了黑色素 的樹脂等。 發(fā)光元件7012對應(yīng)于陰極7013與陽極7015夾著發(fā)光層7014的區(qū)域。在圖21B 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，參照圖21C描述具有雙發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21C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，而將發(fā)光層7024和陽極 7025以此順序?qū)盈B在陰極7023上。像圖21A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)。注意，將陰極7023形成為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21A的情況一樣，可使用單層或通過層疊多 個(gè)層來形成發(fā)光層7024。與圖21A的情況一樣，可使用透光導(dǎo)電材料形成陽極7025。
發(fā)光元件7022對應(yīng)于陰極7023、發(fā)光層7024以及陽極7025彼此交迭的區(qū)域。在 圖21C所示的像素中，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)。
雖然這里描述了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但還可設(shè)置無機(jī)EL元件作為發(fā)光元 件。
注意，在本實(shí)施例中，示出了控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū)動(dòng)TFT)電連 接至發(fā)光元件的示例；不過，可采用電流控制TFT連接在驅(qū)動(dòng)TFT與發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例中描述的半導(dǎo)體器件不限于圖21A到21C中所示的結(jié)構(gòu)，而且可基于本 發(fā)明的技術(shù)的精神以多種方式修改。 接著，參照圖24A和24B描述對應(yīng)于應(yīng)用了實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的薄膜 晶體管的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光顯示面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖 24A是使用密封劑將形成在第一襯底上的薄膜晶體管和發(fā)光元件密封在第一襯底與第二襯 底之間的面板的俯視圖，而圖24B是沿圖24A的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。以此方式，優(yōu)選用保護(hù)膜(諸如附加膜或紫外可固化樹脂膜)或具有高氣密性和低 除氣的覆蓋材料封裝(密封)像素部分4502、信號線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b以及掃描 線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b，從而使像素部分4502、信號線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b、以 及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b不暴露給外部空氣。 設(shè)置在第一襯底4501上的像素部分4502、信號線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b以及 掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b各自包括多個(gè)薄膜晶體管，而在圖24B中示出了在像素 部分4502中所包括的薄膜晶體管4510和信號線驅(qū)動(dòng)器電路4503a中所包括的薄膜晶體管 4509作為示例。 作為薄膜晶體管4509和4510，可使用如實(shí)施例1到3中的任一個(gè)所描述的包括 In-Ga-Zn-O基非單晶膜作為氧化物半導(dǎo)體層的高可靠薄膜晶體管。在本實(shí)施例中，薄膜晶 體管4509和4510是n溝道薄膜晶體管。 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)不限于本實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)。例如，可根據(jù)從發(fā)光元件4511提取光的方 向適當(dāng)?shù)馗淖儼l(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)聚硅氧烷形成隔離件4520。尤其優(yōu)選使用光 敏材料形成隔離件4520，且使其在第一電極層4517上具有開口，以使該開口的側(cè)壁被形成 為具有連續(xù)彎曲的斜面。 可使用單個(gè)層或通過層疊多個(gè)層形成電致發(fā)光層4512。 為阻止氧氣、氫氣、水分、二氧化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511，可在第二電極層4513和 隔離件4520上形成保護(hù)膜。作為該保護(hù)膜，可形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。
此外，從FPC 4518a和4518b將多個(gè)信號和電壓提供給信號線驅(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。 在本實(shí)施例中，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。使用與薄膜晶體管4509和4510中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通過各向異性導(dǎo)電膜4519電連接至FPC 4518a中所包括的端 子。 位于從發(fā)光元件4511提取光的方向的第二襯底4506需要具有透光性質(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透光材料。 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?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)。在本實(shí)施例中，使用氮?dú)庾鳛樘畛湮?507。
此外，在需要時(shí)，可在發(fā)光元件的發(fā)光表面上適當(dāng)?shù)卦O(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)以及濾色器之類的光學(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，通過該處理能使反射光在 表面的凹陷/凸起中漫射從而減少眩光。 作為信號線驅(qū)動(dòng)器電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)器電路4504a和4504b，可 在單獨(dú)制備的襯底上安裝利用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動(dòng)器電路。此外，可 單獨(dú)形成然后安裝信號線驅(qū)動(dòng)器電路或僅其部分或掃描線驅(qū)動(dòng)器電路或僅其部分。本實(shí)施 例不限于圖24A和24B中所示的結(jié)構(gòu)。 通過上述步驟，能制造作為半導(dǎo)體器件的高可靠的發(fā)光顯示器件(顯示面板)。
注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。[實(shí)施例8] 可將應(yīng)用了實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件應(yīng)用作為 電子紙。電子紙可用于各種領(lǐng)域的電子設(shè)備以顯示信息。例如，電子紙可用于電子書(電 子書)、招貼、諸如火車之類的車輛中的廣告、諸如信用卡等多種卡中的顯示器。圖25A和 25B以及圖26中示出了這樣的電子設(shè)備的示例。 圖25A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，可在無顯示退
化的情況下獲得穩(wěn)定的圖像。注意，該招貼可無線地發(fā)送和接收信息。 圖25B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)使用了電子紙時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)無需太多人力的情況下改變廣告
顯示。此外，可在無顯示退化的情況下獲得穩(wěn)定的圖像。注意，車輛中的廣告可無線地發(fā)送
和接收信息。 圖26示出電子書2700的示例。例如，電子書2700包括兩個(gè)框架框架2701和框 架2703?？蚣?701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)，實(shí)現(xiàn)了與紙書一樣的操作。 顯示部分2705被包括在框架2701中，而顯示部分2707被包含在框架2703中。顯 示部分2705和2707可顯示一系列圖像，或可顯示不同的圖像。利用其中在不同顯示部分 中顯示不同圖像的結(jié)構(gòu)，例如，右側(cè)上的顯示部分(圖26中的顯示部分2705)可顯示文本， 而左側(cè)上的顯示部分(圖26中的顯示部分2707)可顯示圖像。 圖26示出框架2701設(shè)置有操作部分等的示例。例如，框架2701設(shè)置有電源2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可翻頁。注意，可在與框架的顯示部分相同 的平面上設(shè)置鍵盤、定點(diǎn)設(shè)備等。此外，框架的后面或側(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電纜等多種電纜連接的端子等)、存儲介質(zhì)插入部 等。而且，電子書2700還可具有電子詞典功能。 此外，電子書2700可無線地發(fā)送和接收信息。可從電子書服務(wù)器無線地購買和下 載想要的圖書數(shù)據(jù)等。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。[實(shí)施例9] 可將包括實(shí)施例1到3中的任一個(gè)中描述的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件應(yīng)用于多種 電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。作為上述電子設(shè)備，有電視機(jī)(也稱為TV或電視接收機(jī))、計(jì)算 機(jī)的監(jiān)視器等、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相框、蜂窩電話(也稱為移動(dòng)電話或便攜式電 話機(jī))、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、音頻回放設(shè)備、諸如彈球盤機(jī)之類的大游戲機(jī)等。
圖27A示出電視機(jī)9600的示例。電視設(shè)備9600的框架9601中包括顯示部分 9603。顯示部分9603能顯示圖像。這里，框架9601由支架9605支承。
可通過框架9601的操作開關(guān)或獨(dú)立的遙控器9610操作電視設(shè)備9600?？衫眠b 控器9610的操作鍵9609控制頻道和音量，并可控制顯示部分9603上顯示的圖像。而且， 遙控器9610可具有顯示部分9607，可在該顯示部分上顯示從遙控器9610發(fā)出的信息。
注意，電視設(shè)備9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過利用該接收器，可接收一 般的電視廣播。此外，當(dāng)顯示設(shè)備經(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)， 可實(shí)現(xiàn)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27B示出數(shù)碼相框9700的示例。例如，數(shù)碼相框9700的框架9701中包括顯示 部分9703。顯示部分9703能顯示多個(gè)圖像。例如，顯示數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像數(shù)據(jù)，從而 該數(shù)碼相框能以與一般相框相似的方式起作用。 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、可連接至包括USB 電纜之類的多種電纜的端子等)、存儲介質(zhì)插入部分等。可在與顯示部分相同的平面上包含 這些結(jié)構(gòu)；然而，優(yōu)選在顯示部分的側(cè)面或后面上設(shè)置它們，因?yàn)檫@樣改善了設(shè)計(jì)。例如，將 包括數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲器插入數(shù)碼相框的存儲介質(zhì)插入部分中，并導(dǎo)入圖像 數(shù)據(jù)。然后，可在顯示部分9703中顯示導(dǎo)入的圖像數(shù)據(jù)。 數(shù)碼相框9700可無線地發(fā)送和接收信息。在該情況下，可將期望的圖像數(shù)據(jù)無線 地導(dǎo)入數(shù)碼相框9700中，并在其中顯示。 圖28A示出包括框架9881和外殼9891的便攜式游戲機(jī)，其中框 9881和框架 9891通過連接器9893接合到一起以能打開和閉合。顯示部分9882被包括在框架9881中， 而顯示部分9883被包含在框架9891中。圖28A中所示的便攜式游戲機(jī)還包括揚(yáng)聲器部分 9884、存儲介質(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、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，該便攜式游戲機(jī)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)置了根據(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28A中所示的便攜式游戲機(jī)具有讀出存儲在記錄介質(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機(jī)共享信息的功 能。圖28A中所示的便攜式游戲機(jī)的功能不限于這些，而且該便攜式游戲機(jī)能具有多種功 能。 圖28B示出作為大尺寸游戲機(jī)的自動(dòng)售貨機(jī)9900的示例。自動(dòng)售貨機(jī)9900的框 架9901中包括顯示部分9903。自動(dòng)售貨機(jī)9900還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)置了根據(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29A示出蜂窩電話1000的示例。蜂窩電話1000包括含有顯示部分1002的框 架1001，且包括操作按鈕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29A中所示的蜂窩電話1000。 而且，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文本信息之類的操作。
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。第三種模式是其中組合 了顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯示_輸入模式。 例如，在打電話或編輯文本信息的情況下，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)選地在顯示 部分1002的幾乎整個(gè)屏幕上顯示鍵盤或數(shù)字按鈕。 當(dāng)將諸如陀螺儀或加速度傳感器之類的包括檢測傾斜的傳感器的檢測設(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。
此外，通過觸摸顯示部分1002或操作框架1001的操作按鈕1003可切換屏幕模 式?；蛘撸筛鶕?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)在指定時(shí)間內(nèi)未進(jìn)行通過觸摸顯示部分1002的輸入、同 時(shí)顯示部分1002中的光傳感器檢測到信號時(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，當(dāng)在顯示部分中設(shè)置發(fā)射近紅外光 的背光或感測光源時(shí)，可拍攝指紋、掌紋等。 圖29B也示出蜂窩電話的示例。圖29B中的蜂窩電話包括在框架9411中的顯示 設(shè)備9410，其具有顯示部分9412和操作按鈕9413 ;在框架9401中的的通信設(shè)備9400，其 具有操作按鈕9402、外部輸入端子9403、話筒9404、揚(yáng)聲器9405以及在接收到電話時(shí)發(fā)光 的發(fā)光部分9406。具有顯示功能的顯示器件9410可按照箭頭表示的兩個(gè)方向脫離或附連 至具有電話功能的通信設(shè)備9400。因此，顯示設(shè)備9410和通信設(shè)備9400可沿它們的短邊 或長邊彼此附連?；蛘?，在僅需要顯示功能的情況下，可將顯示設(shè)備9410從通信設(shè)備9400脫離，從而單獨(dú)使用顯示設(shè)備9410?？赏ㄟ^無線或有線通信在分別包括可充電電池的通信 設(shè)備9400和顯示設(shè)備9410之間發(fā)送或接收圖像或輸入信息。 注意，可將本實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)與其它實(shí)施例中描述的任一種結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M 合。 本申請基于2008年12月26日向日本專利局提交的日本專利申請S/ N. 2008-333581，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，包括柵電極層；在所述柵電極層上的柵絕緣層；在所述柵絕緣層上的多個(gè)氧化物簇狀物；在所述柵絕緣層和所述多個(gè)氧化物簇狀物上的氧化物半導(dǎo)體層；以及在所述氧化物半導(dǎo)體層上的源和漏電極層，其中所述多個(gè)氧化物簇狀物具有導(dǎo)電性，其中所述氧化物半導(dǎo)體層和所述源電極層相互電連接，以及其中所述氧化物半導(dǎo)體層和所述漏電極層相互電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層包括銦、鎵以及 鋅中的至少一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物包括銦、鋅、 錫、鉬以及鎢中的至少一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物包括氧化銦、 氧化鋅、氧化錫銦、氧化鋅銦、氧化鉬以及氧化鴇中的至少一種。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物的電導(dǎo)率高 于所述氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層的膜厚等于或 大于30nm且等于或小于100nm。
7. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物離與所述柵 絕緣層接觸的基準(zhǔn)表面的高度優(yōu)選大于或等于3nm且小于或等于5nm。
8. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層具有在所述源 和漏電極層之間的區(qū)域，而且所述區(qū)域的厚度小于所述氧化物半導(dǎo)體層與所述源和漏電極 層交迭的區(qū)域的厚度。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成了包 括無機(jī)材料的溝道保護(hù)層。
10. —種半導(dǎo)體器件，包括 柵電極層；在所述柵電極層上的柵絕緣層； 在所述柵絕緣層上的多個(gè)氧化物簇狀物；在所述柵絕緣層和所述多個(gè)氧化物簇狀物上的氧化物半導(dǎo)體層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上的具有n型導(dǎo)電性的緩沖層；以及 在所述緩沖層上的源和漏電極層， 其中所述多個(gè)氧化物簇狀物具有導(dǎo)電性，其中所述緩沖層的載流子濃度高于所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度， 其中所述氧化物半導(dǎo)體層和所述源電極層相互電連接而且它們之間插入了所述緩沖 層，以及其中所述氧化物半導(dǎo)體層和所述漏電極層相互電連接而且它們之間插入了所述緩沖層。
11. 如權(quán)利要求io所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層和所述緩沖層包括銦、鎵以及鋅中的至少一種。
12. 如權(quán)利要求IO所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物包括銦、 鋅、錫、鉬以及鴇中的至少一種。
13. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物包括氧化 銦、氧化鋅、氧化錫銦、氧化鋅銦、氧化鉬以及氧化鎢中的至少 一種。
14. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物的電導(dǎo)率 高于所述氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
15. 如權(quán)利要求IO所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層的膜厚大于 或等于30nm且小于或等于100nm。
16. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述多個(gè)氧化物簇狀物離與所述 柵絕緣層接觸的基準(zhǔn)表面的高度優(yōu)選大于或等于3nm且小于或等于5nm。
17. 如權(quán)利要求IO所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層具有在所述 源和漏電極層之間的區(qū)域，而且所述區(qū)域的厚度小于所述氧化物半導(dǎo)體層與所述源和漏電 極層交迭的區(qū)域的厚度。
18. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成了 包括無機(jī)材料的溝道保護(hù)層。
19. 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 在襯底上形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵絕緣層；以散布方式在所述柵絕緣層上形成具有導(dǎo)電性的多個(gè)氧化物簇狀物； 通過濺射法在所述柵絕緣層和所述多個(gè)氧化物簇狀物上形成氧化物半導(dǎo)體膜； 利用對所述氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻方法形成島狀第二氧化物半導(dǎo)體膜； 在所述島狀第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電層；以及利用對所述島狀第二氧化物半導(dǎo)體膜和所述導(dǎo)電層的蝕刻方法形成氧化物半導(dǎo)體層 以及源和漏電極層。
20. 如權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo) 體膜包括銦、鎵以及鋅中的至少一種。
21. 如權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述多個(gè)氧化物 簇狀物包括銦、鋅、錫、鉬以及鎢中的至少一種。
22. 如權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，使所述多個(gè)氧化 物簇狀物的電導(dǎo)率高于所述氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。
23. 如權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，通過濺射法形成 所述多個(gè)氧化物簇狀物，以使所述多個(gè)氧化物簇狀物離與所述柵絕緣層接觸的基準(zhǔn)表面的 高度大于或等于3nm且小于或等于5nm。
24. 如權(quán)利要求19所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo) 體層具有在所述源和漏電極層之間的區(qū)域，而且所述區(qū)域的厚度小于所述氧化物半導(dǎo)體層 與所述源和漏電電極層交迭的區(qū)域的厚度。
25. —種具有如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
26. —種具有如權(quán)利要求IO所述的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
全文摘要
在包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層與柵絕緣層之間形成了電導(dǎo)率高于氧化物半導(dǎo)體層的氧化物簇狀物，藉此能提高薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率，且能抑制截止電流的增大。
文檔編號H01L21/336GK101783368SQ200910262558
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者坂田淳一郎, 山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所