專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置、使用該半導(dǎo)體裝置的顯示裝置及它 們的制造方法。
背景技術(shù)：
多樣地存在的金屬氧化物被用于各種各樣的用途。氧化銦是公知材料，被用作在 液晶顯示器等中所必需的具有透光性的電極材料。在金屬氧化物中存在呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物。作為呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬 氧化物，例如有氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等，以這樣的呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物 為溝道形成區(qū)的薄膜晶體管已公知(專利文獻(xiàn)1 4、非專利文獻(xiàn)1)。另外，金屬氧化物不僅有一元氧化物，還已知多元氧化物。例如，已知具有同系相 (homologous phase)的InGaO3 (ZnO) m(m為自然數(shù))是具有In、Ga及Zn的多元氧化物半導(dǎo) 體(非專利文獻(xiàn)2至4)。并且，已確認(rèn)由如上所述的In-Ga-Zn類氧化物構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體可以用作薄 膜晶體管的溝道層(專利文獻(xiàn)5、非專利文獻(xiàn)5和6)。一直以來(lái)，設(shè)置在有源矩陣型液晶顯示器的各像素中的薄膜晶體管(TFT)使用非 晶硅或多晶硅，但是使用如上所述的金屬氧化物半導(dǎo)體代替這些硅材料來(lái)制造薄膜晶體管 的技術(shù)受到關(guān)注。例如，在專利文獻(xiàn)6及專利文獻(xiàn)7中揭示了作為金屬氧化物半導(dǎo)體膜使 用氧化鋅、In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體來(lái)制造薄膜晶體管并用于圖像顯示裝置的開(kāi)關(guān)元件 等的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開(kāi)昭60-198861號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開(kāi)平8-264794號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利特表平11-505377號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本專利特開(kāi)2000-150900號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本專利特開(kāi)2004-103957號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 日本專利特開(kāi)2007-123861號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 日本專利特開(kāi)2007-96055號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 :M. W. Prins, K. 0. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. Μ. Cillessen, J. B. Giesbers, R. P. Weening 和 R. Μ. Wolf,《透明鐵電薄膜晶體管(A ferroelectric transparent thin-film transistor))), Appl. Phys. Lett. , 1996 年 6 月 17 日，第 68 卷 3650-3652 頁(yè)非專利文件2 :M. Nakamura, N. Kimizuka 和 T. Mohri，《In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 體系 在 1350 °C 時(shí)的相的關(guān)系(The Phase Relations inthe In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350°C ))), J. Solid State Chem.，1991，第 93 卷，298-315 頁(yè)非專利文件3 :N. Kimizuka, Μ. Isobe 和 Μ. Nakamura,《In2O3-ZnGa2O4-ZnO 體系 的同系物 In2O3(ZnO)mOn = 3、4 或 5)、InGaO3(ZnO)3 禾口 Ga2O3(ZnO)m(m = 7、8、9 或 16)的合成禾口單晶數(shù)據(jù)(Syntheses and Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3 (ZnO)m (m = 3,4, and 5), InGaO3 (ZnO) 3, and Ga2O3 (ZnO)m (m = 7,8,9, and 16) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnOSystem)》，J. Solid State Chem.，1995，第 116 卷，170-178 頁(yè)非專利文件4 中村真佐樹(shù)、君塚升、毛利尚彥、磯部光正，《同系相、InFeO3(ZnO) m(m為自然數(shù))及其同晶化合物的合成和晶體結(jié)構(gòu)(* π力'7相、InFeO3(ZnO)m(m:自 然數(shù))i O同型化合物O合成杉A &結(jié)晶構(gòu)造)》，固體物理(SOLID STATE PHYSICS), 1993，第 28 卷，第 5 期，317-327 頁(yè)非專禾Ij 文件 5 :K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, Τ. Kamiya, Μ. Hirano 禾口 H. Hosono， 《由單晶透明氧化物半導(dǎo)體制造的薄膜晶體管(Thin-filmtransistor fabricated in single-crystalline transparent oxidesemiconductor)〉〉，〈〈禾斗學(xué)(SCIENCE))), 2003, % 300 卷，1269-1272 頁(yè)非專利文件 6 :K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi，Τ. Kamiya, Μ. Hirano 禾口 H. Hosono， 《室溫下的使用非晶氧化物半導(dǎo)體的透明柔性薄膜晶體管的制造(Room-temperature fabricat ion of transparent flexible thin-filmtransistors using amorphous oxide semiconductors)》，《自然(NATURE)》，2004，第 432 卷 488-492 頁(yè)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種形態(tài)的課題之一在于，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，減 少該薄膜晶體管的閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。另外，本發(fā)明的一種形態(tài)的課題目的還 在于，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，減少斷態(tài)電流，使電特性穩(wěn)定。另外，本發(fā)明 的一種形態(tài)的目的還在于提供具有該使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的顯示裝置。為了解決上述問(wèn)題，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層 上層疊包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層隔 著包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層接觸的方式形成薄膜晶體管。本發(fā)明的一種形態(tài)是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括柵電極層、柵電極層上 的柵極絕緣層、柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、氧化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化物 的氧化物半導(dǎo)體層以及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層上的源電極層及漏電極層，氧 化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層呈非晶結(jié)構(gòu)，包含絕緣性氧化物的 氧化物半導(dǎo)體層與源電極層及漏電極層電連接。本發(fā)明的另一種形態(tài)是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括柵電極層、柵電極層 上的柵極絕緣層、柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、氧化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化 物的氧化物半導(dǎo)體層、包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層上的具有η型導(dǎo)電性的緩沖層 以及緩沖層上的源電極層及漏電極層，氧化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層呈非晶結(jié)構(gòu)，緩沖層的電導(dǎo)率高于氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率，包含絕緣性氧化物的 氧化物半導(dǎo)體層隔著緩沖層與源電極層及漏電極層電連接。還有，絕緣性氧化物優(yōu)選為氧化硅。另外，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層優(yōu) 選通過(guò)使用包含0. 1重量％ 30重量％的SiO2的靶材的濺射法來(lái)形成。另外，氧化物半 導(dǎo)體層及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選包含銦、錫或鋅中的至少一種。另外，緩 沖層優(yōu)選使用由氧化物半導(dǎo)體形成的非單晶膜。
另外，氧化物半導(dǎo)體層可以在源電極層和漏電極層之間具有厚度比與源電極層及 漏電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。另外，可以蝕刻源電極層和漏電極層之間的包含絕緣性氧 化物的氧化物半導(dǎo)體層，從而露出氧化物半導(dǎo)體層。另外，可以在氧化物半導(dǎo)體層上具有由 無(wú)機(jī)材料形成的溝道保護(hù)層。另外，柵電極層的溝道方向的寬度可以大于包含絕緣性氧化 物的氧化物半導(dǎo)體層及氧化物半導(dǎo)體層的溝道方向的寬度。另外，可以在包含絕緣性氧化 物的氧化物半導(dǎo)體層的端部下形成有空洞。另外，氧化物半導(dǎo)體層的端部可以被包含絕緣 性氧化物的氧 化物半導(dǎo)體層覆蓋。本發(fā)明的另一種形態(tài)是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在基板上形成 柵電極層，在柵電極層上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層上通過(guò)濺射法形成第一氧化物半 導(dǎo)體膜，在第一氧化物半導(dǎo)體膜上通過(guò)使用包含SiO2的靶材的濺射法形成包含氧化硅的第 二氧化物半導(dǎo)體膜，對(duì)第一氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻而形成氧化物 半導(dǎo)體層和島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜，在島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電層，對(duì) 島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻而形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層和源電極層及漏電極層，包含SiO2的靶材包含0. 1重量％ 30重量％的SiO2。本發(fā)明的另一種形態(tài)是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在基板上形成 柵電極層，在柵電極層上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層上通過(guò)濺射法形成第一氧化物半 導(dǎo)體膜，對(duì)第一氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻而形成氧化物半導(dǎo)體層，在氧化物半導(dǎo)體層上通 過(guò)使用包含SiO2的靶材的濺射法形成包含氧化硅的第二氧化物半導(dǎo)體膜，對(duì)第二氧化物半 導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻而以覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的方式形成島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜，在島狀 的第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電層，對(duì)島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻而 形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層，包含SiO2的靶材包含 0. 1重量％ 30重量％的Si02。還有，包含SiO2的靶材優(yōu)選包含1重量％ 10重量％的Si02。另外，第一氧化物 半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包含銦、錫或鋅中的至少一種。另外，可以通過(guò)對(duì)第一 氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行濕法蝕刻，從而對(duì)第一氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行側(cè) 面蝕刻，在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層的端部下形成空洞。另外，可以在氧化物半 導(dǎo)體層中的源電極層和漏電極層之間的區(qū)域設(shè)置厚度比與源電極層及漏電極層重疊的區(qū) 域小的區(qū)域。還有，為了便于說(shuō)明而附加了第一、第二等序數(shù)詞，其并不表示工序順序或?qū)盈B順 序。另外，其在本說(shuō)明書(shū)中不作為用來(lái)對(duì)發(fā)明進(jìn)行特定的事項(xiàng)表示固有的名稱。還有，在本說(shuō)明書(shū)中，半導(dǎo)體裝置是指所有能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的裝 置，因此光電裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo) 體層上層疊包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極 層隔著包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層接觸的方式形成薄膜晶體管，從而可以減少該 薄膜晶體管的閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。另外，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)，還可以減少 斷態(tài)電流。通過(guò)將該薄膜晶體管用于顯示裝置的像素部及驅(qū)動(dòng)電路部，可以提供電特性穩(wěn)定 且可靠性高的顯示裝置。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖2是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖4是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖5是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖6是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖8是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖9是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖10是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖11是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖12是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖13是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖14是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的框圖的圖。圖15是說(shuō)明信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是說(shuō)明信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作的時(shí)序圖。圖17是說(shuō)明信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作的時(shí)序圖。圖18是說(shuō)明移位寄存器的結(jié)構(gòu)的圖。圖19是說(shuō)明圖18所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的圖。圖20是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的像素等效電路的圖。圖21是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖22是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖23是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖24是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖25是說(shuō)明電子紙的使用方式的例子的圖。圖26是表示電子書(shū)籍的一例的外觀圖。圖27是表示電視裝置及數(shù)碼相框的例子的外觀圖。圖28是表示游戲機(jī)的例子的外觀圖。圖29是表示移動(dòng)電話機(jī)的一例的外觀圖。圖30是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖31是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖32是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖33是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖34是說(shuō)明本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的圖。圖35是說(shuō)明本發(fā)明的的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖36是說(shuō)明用于模擬的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。圖37是示出通過(guò)模擬求得的薄膜晶體管的閾值電壓的圖。
圖38是示出通過(guò)模擬求得的薄膜晶體管的飽和遷移率的圖。符號(hào)的說(shuō)明100 基板101柵電極層102柵極絕緣層103包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層104溝道保護(hù)層105a源電極層或漏電極層105b源電極層或漏電極層106氧化物半導(dǎo)體層107保護(hù)絕緣層108電容布線110像素電極層111包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層112導(dǎo)電膜
115導(dǎo)電層120連接電極121 端子122 端子123連接電極124 端子I25接觸孔126接觸孔127接觸孔128透明導(dǎo)電膜129透明導(dǎo)電膜131抗蝕掩模132抗蝕掩模143包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層150 端子151 端子152柵極絕緣層153連接電極154保護(hù)絕緣層155透明導(dǎo)電膜156 電極170薄膜晶體管201柵電極層210 空洞
223包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層226氧化物半導(dǎo)體層233a包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233b包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層301a 緩沖層302氧化物半導(dǎo)體膜400 基板401a第一柵電極層401b第二柵電極層402柵極絕緣層403a第一包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403b第二包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層404接觸孔405a 第一布線405b 第二布線405c第三布線406a第一氧化物半導(dǎo)體層406b第二氧化物半導(dǎo)體層430a第一薄膜晶體管430b第二薄膜晶體管580 基板581薄膜晶體管583絕緣層584絕緣層585絕緣層587電極層588電極層589球形粒子590a 黑色區(qū)590b 白色區(qū)594 空腔595 ±真充材料596 基板601柵電極層602柵極絕緣層605a源電極層或漏電極層606氧化物半導(dǎo)體層613包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層
616氧化物半導(dǎo)體層
623包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層626氧化物半導(dǎo)體層1000移動(dòng)電話機(jī)1001 框體1002 顯示部1003操作按鈕1004外部連接端口1005 揚(yáng)聲器1006 麥克風(fēng)2600TFT 基板2601對(duì)置基板2602密封材料2603 像素部2604顯示元件2605 著色層2606 偏振片2607 偏振片2608布線電路部2609柔性布線基板2610冷陰極管2611 反射板2612電路基板26I3 散射板2631 海報(bào)2632車(chē)內(nèi)廣告2700電子書(shū)籍2701 框體2703 框體2705 顯示部2707 顯示部2711 軸部2721 電源2723 操作鍵2725 揚(yáng)聲器4001 基板4002 像素部4003信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4004掃描線驅(qū)動(dòng)電路4005密封材料
4006 基板4008 液晶層4010薄膜晶體管4011薄膜晶體管4013液晶元件4015連接端子電極4016端子電極4018FPC4019各向異性導(dǎo)電膜4020 絕緣層4021 絕緣層4030像素電極層4031對(duì)置電極層4032 絕緣層4501 基板4502 像素部4503a信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4504a掃描線驅(qū)動(dòng)電路4505密封材料4506 基板4507填充材料4509薄膜晶體管4510薄膜晶體管4511發(fā)光元件4512場(chǎng)致發(fā)光層4513 電極層4515連接端子電極4516端子電極4517 電極層4518a FPC4519各向異性導(dǎo)電膜4520 分隔壁5300 基板5301 像素部5302掃描線驅(qū)動(dòng)電路5303信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5400 基板
5401 像素部5402掃描線驅(qū)動(dòng)電路
5403信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5404掃描線驅(qū)動(dòng)電路5501 布線5502 布線5503 布線5504 布線5505 布線5506 布線5543 節(jié)點(diǎn)5544 節(jié)點(diǎn)5571第一薄膜晶體管5572第二薄膜晶體管5573第三薄膜晶體管5574第四薄膜晶體管5575第五薄膜晶體管5576第六薄膜晶體管5577第七薄膜晶體管5578第八薄膜晶體管5601 驅(qū)動(dòng)器 IC5602 開(kāi)關(guān)組5603a第一薄膜晶體管5603b第二薄膜晶體管5603c第三薄膜晶體管5611 布線5612 布線5613 布線5621 布線5701 觸發(fā)器5703a 時(shí)序5703b 時(shí)序5703c 時(shí)序5711 布線5712 布線5713 布線5714 布線5715 布線5716 布線5717 布線5721 信號(hào)5803a時(shí)序 5803b時(shí)序 5803c時(shí)序 5821信號(hào) 6400像素 6401開(kāi)關(guān)晶體管 6402驅(qū)動(dòng)晶體管 6403電容元件 6404發(fā)光元件 6405信號(hào)線 6406掃描線 6407電源線 6408共用電極 7001TFT 7002發(fā)光元件 7003陰極 7004發(fā)光層 7005陽(yáng)極 7011 驅(qū)動(dòng) TFT 7012發(fā)光元件 7013陰極 7014發(fā)光層 7015陽(yáng)極 7016屏蔽膜 7017導(dǎo)電膜 7021 驅(qū)動(dòng) TFT 7022發(fā)光元件 7023陰極 7024發(fā)光層 7025陽(yáng)極 7027導(dǎo)電膜 9400通信裝置 9401框體 9402操作按鈕 9403外部輸入端子 9404麥克風(fēng) 9405揚(yáng)聲器 9406發(fā)光部 9410顯示裝置
圖1所示的薄膜晶體管中，在基板100上設(shè)置有柵電極層101，在柵電極層101上 設(shè)置有柵極絕緣層102，在柵極絕緣層102上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層106，在氧化物半導(dǎo)體 層106上設(shè)置有包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103，在包含絕緣性氧化物的氧化物 半導(dǎo)體層103上設(shè)置有源電極層或漏電極層105a、105b。柵電極層101使用鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等金屬材料或者以這些金屬材 料為主要成分的合金材料或以這些金屬材料為成分的氮化物，以單層或疊層的結(jié)構(gòu)形成。 柵電極層101理想的是由鋁或銅等低電阻導(dǎo)電性材料形成，但因?yàn)榇嬖谀蜔嵝缘突蛉菀赘?蝕的問(wèn)題，所以優(yōu)選與耐熱性導(dǎo)電性材料組合來(lái)使用。作為耐熱性導(dǎo)電性材料，使用鉬、鈦、 鉻、鉭、鎢、釹、鈧等。例如，作為柵電極層101的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用在鋁層上層疊鉬層的雙層的疊層 結(jié)構(gòu)、在銅層上層疊鉬層的雙層的疊層結(jié)構(gòu)、在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的雙層的 疊層結(jié)構(gòu)或者層疊氮化鈦層和鉬層而得的雙層結(jié)構(gòu)。作為三層的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用層疊 鎢層或氮化鎢層、鋁和硅的合金層或鋁和鈦的合金層、氮化鈦層或鈦層而得的結(jié)構(gòu)。作為氧化物半導(dǎo)體層106，優(yōu)選由In-Ga-Zn-0類、In-Sn_Zn-0類、Ga-Sn-Zn-0類、 In-Zn-0 類、Sn-Zn-0 類、In-Sn-O 類、Ga_Zn_0 類、ln_0 類、Sn_0 類或 Zn_0 類的氧化物半導(dǎo) 體形成的非單晶膜。在本說(shuō)明書(shū)中，In-Ga-Zn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含In、Ga及Zn的氧化物半 導(dǎo)體。另外，In-Sn-Zn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含In、Sn及Zn的氧化物半導(dǎo)體。另 外，Ga-Sn-Zn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含Ga、Sn及Zn的氧化物半導(dǎo)體。另外，In-Zn-0 類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含In及Zn的氧化物半導(dǎo)體。另外，Sn-Zn-0類氧化物半導(dǎo)體 是指至少包含Sn及Zn的氧化物半導(dǎo)體。另外，In-Sn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含In 及Sn的氧化物半導(dǎo)體。另外，Ga-Zn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含Ga及Zn的氧化物半 導(dǎo)體。另外，In-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含In的氧化物半導(dǎo)體。另外，Sn-0類氧化物 半導(dǎo)體是指至少包含Sn的氧化物半導(dǎo)體。另外，Zn-0類氧化物半導(dǎo)體是指至少包含Zn的 氧化物半導(dǎo)體。另外，在上述氧化物半導(dǎo)體中，可以包含選自Fe、Ni、Mn或Co中的一種或多 種金屬元素。另外，氧化物半導(dǎo)體層106并不一定必須是非晶結(jié)構(gòu)，有時(shí)在內(nèi)部包含晶粒(納米 晶體)。晶粒(納米晶體)的直徑為lnm lOnm，具代表性的為2nm 4nm左右。還有，晶 體狀態(tài)通過(guò)X射線衍射(XRD:X-ray diffraction)的分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。氧化物半導(dǎo)體層106的厚度為10nm 300nm，優(yōu)選為20nm 100nm。作為包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103，優(yōu)選使由In-Ga-Zn-0類、 In-Sn-Zn-0 類、Ga-Sn-Zn-O 類、In-Zn-0 類、Sn-Zn-O 類、In-Sn-O 類、Ga-Zn-O 類、ln_0 類、 Sn-0類或Zn-0類的氧化物半導(dǎo)體形成的非單晶膜包含絕緣性氧化物而得的層。在此，作為 絕緣性氧化物，優(yōu)選氧化硅。另外，可以對(duì)絕緣性氧化物添加氮。另外，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103呈非晶結(jié)構(gòu)。還有，與氧化物半導(dǎo) 體層106同樣，晶體狀態(tài)通過(guò)X射線衍射(XRD :X-ray diffraction)的分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103優(yōu)選通過(guò)濺射法形成，作為靶材， 使用包含0. 1重量％ 30重量％、較好是1重量％ 10重量％的Si02的靶材。通過(guò)使包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103包含如氧化硅等絕緣性氧化物，可以抑制包含該絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的晶化，從而使其呈非晶結(jié)構(gòu)。通過(guò) 抑制包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的晶化而使其呈非晶結(jié)構(gòu)，可以減少薄膜晶 體管的特性的偏差，使其穩(wěn)定。另外，即使進(jìn)行300°C 600°C的熱處理，也可以防止包含絕 緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的晶化或微晶粒的生成。包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103呈非晶結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部不含結(jié)晶或晶粒， 因此導(dǎo)電性下降。因而，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體層106與源電極層或漏電極層105a、105b之 間介以呈非晶結(jié)構(gòu)的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103，從而可以減少薄膜晶體管 的閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。另外，也可以減少斷態(tài)電流。包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的厚度為lOnm 300nm，優(yōu)選為20nm lOOnm。另外，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103可以在源電極層或漏電極層105a、 105b之間具有厚度比與源電極層或漏電極層105a、105b重疊的區(qū)域小的區(qū)域。源電極層或漏電極層105a、105b可以使用鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等金屬 材料或者以這些金屬材料為主要成分的合金材料或以這些金屬材料為成分的氮化物。源電 極層或漏電極層105a、105b理想的是由鋁和銅等低電阻導(dǎo)電性材料形成，但因?yàn)榇嬖谀蜔?性較低或容易腐蝕等問(wèn)題，所以優(yōu)選與耐熱性導(dǎo)電性材料組合來(lái)使用。作為耐熱性導(dǎo)電性 材料，使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等。例如，源電極層或漏電極層105a、105b優(yōu)選采用三層結(jié)構(gòu)，其中，第一導(dǎo)電層及第 三導(dǎo)電層使用作為耐熱性導(dǎo)電性材料的鈦，第二導(dǎo)電層使用包含低電阻的釹的鋁合金。通 過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以利用鋁的低電阻性且減少小丘的產(chǎn)生。還有，不局限于該結(jié)構(gòu)，也可 以采用單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)或四層以上的結(jié)構(gòu)。接著，基于計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果，對(duì)在氧化物半導(dǎo)體層106上層疊有包含絕緣性氧 化物的氧化物半導(dǎo)體層103的薄膜晶體管的效果進(jìn)行說(shuō)明。在此，對(duì)在背溝道中產(chǎn)生的載 流子引發(fā)的薄膜晶體管的閾值電壓的變化進(jìn)行研究。還有，在本說(shuō)明書(shū)中，背溝道是指薄膜 晶體管的活性層中的與源電極層或漏電極層不重疊且位于與柵電極及柵極絕緣層相反的 一側(cè)的部分。在圖36A 36C中，示出用作計(jì)算模型的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。各薄膜晶體管由柵 電極層601、設(shè)置在柵電極層601上的柵極絕緣層602、設(shè)置在柵極絕緣層602上且由氧化 物半導(dǎo)體形成的活性層、設(shè)置在活性層上的源電極層或漏電極層605a、605b構(gòu)成。各薄膜 晶體管的溝道長(zhǎng)度為10 u m,溝道寬度為100 u m。柵電極層601假設(shè)為厚度lOOnm的鎢，功 函數(shù)假定為4. 6eV。另外，柵極絕緣層602假設(shè)為厚度lOOnm的氧氮化硅，介電常數(shù)假定為 4. 1。另外，源電極層或漏電極層605a、605b假設(shè)為厚度lOOnm的鈦，功函數(shù)假定為4. 3eV。在此，已知氧化物半導(dǎo)體因氧缺陷或氫的侵入而形成剩余載流子。薄膜晶體管的 背溝道由于蝕刻源電極層或漏電極層605a、605b時(shí)的等離子體損傷而容易產(chǎn)生氧缺陷，容 易產(chǎn)生剩余載流子。另外，由于來(lái)自大氣中或?qū)娱g膜的氫的侵入，也會(huì)在背溝道中產(chǎn)生剩余 載流子。因此，在各薄膜晶體管的背溝道中設(shè)定由于蝕刻和成膜等工序引發(fā)的氧缺陷或氫 的侵入而產(chǎn)生的載流子(電子)。圖36A所示的結(jié)構(gòu)A的薄膜晶體管具有由單層的氧化物半導(dǎo)體層606構(gòu)成的活性 層。氧化物半導(dǎo)體層606假設(shè)為厚度50nm的In-Ga-Zn-0類非單晶膜，假定電子的本征遷 移率為20cm7Vs，帶隙(Eg)為3. 05eV,電子親合能(x )為4. 3eV。
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圖36B示出的結(jié)構(gòu)B的薄膜晶體管具有活性層，該活性層具有氧化物半導(dǎo)體層616 和形成在氧化物半導(dǎo)體層616上的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層613的疊層結(jié)構(gòu)。 包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層613假設(shè)為厚度25nm的包含氧化硅的In-Ga-Zn-0類 非單晶膜，電子的本征遷移率假定為2cm7Vs。通過(guò)包含氧化硅，使In-Ga-Zn-0類非單晶膜 的電子的本征遷移率較低。氧化物半導(dǎo)體層616假設(shè)為厚度25nm的In-Ga-Zn-0類非單晶 膜，電子的本征遷移率假定為20cm7Vs。包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層613及氧化 物半導(dǎo)體層616都假設(shè)帶隙(Eg)為3. 05eV,電子親合能(x )為4. 3eV。圖36C示出的結(jié)構(gòu)C的薄膜晶體管具有活性層，該活性層具有氧化物半導(dǎo)體層626 和形成在氧化物半導(dǎo)體層626上的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層623的疊層結(jié)構(gòu)。 但是，結(jié)構(gòu)C的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層623包含比結(jié)構(gòu)B的包含絕緣性氧化 物的氧化物半導(dǎo)體層613更多的氧化硅。包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層623假設(shè)為 厚度25nm的包含氧化硅的In-Ga-Zn-0類非單晶膜，電子的本征遷移率假定為0. 2cm2/Vs0 通過(guò)包含比結(jié)構(gòu)B更多的氧化硅，使In-Ga-Zn-0類非單晶膜的電子的本征遷移率比結(jié)構(gòu)B 更低。氧化物半導(dǎo)體層626假設(shè)為厚度25nm的In-Ga-Zn-0類非單晶膜，電子的本征遷移 率假定為20cm2/Vs。包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層623及氧化物半導(dǎo)體層626都假 設(shè)帶隙(Eg)為3. 05eV,電子親合能(x )為4. 3eV。在上述的各薄膜晶體管的距背溝道的表面5nm的深度設(shè)定由于蝕刻和成膜等工 序引發(fā)的氧缺陷或氫的侵入而產(chǎn)生的載流子(電子)，且將載流子密度設(shè)定為5X1016cm_3、 IX 1017cnT3、2. 5X 1017cnT3、5X 1017cnT3、lX 1018cnT3，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬算出各載流子密度下的 閾值電壓。還有，在上述模型的計(jì)算中使用矽谷科技有限公司(Silvaco DataSystems Inc.) 制的器件仿真系統(tǒng)“Atlas”。對(duì)于斷態(tài)電流的計(jì)算，使用帶間隧道模型。圖36A 36C所示的各結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的閾值電壓的背溝道的載流子密度依賴 性示于圖37。在圖37中，縱軸表示各結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的閾值電壓(Vth[V])，橫軸表示在 各結(jié)構(gòu)的活性層的背溝道中產(chǎn)生的載流子的密度(cm_3)。在本計(jì)算中，將薄膜晶體管的閾值電壓(Vth[V])定義為以柵極電壓(Vg[V])為橫 軸、漏電流的平方根(Id"2)為縱軸而制得的圖中Id"2的斜率達(dá)到最大的切線與Vg軸的交
點(diǎn)o如圖37所示，結(jié)構(gòu)A的薄膜晶體管中，隨著背溝道的載流子密度的增加，閾值電壓 的絕對(duì)值也增加。對(duì)于5X1016cm_3 lX1018cm_3的背溝道的載流子密度，結(jié)構(gòu)A的閾值電 壓偏移近3V。與結(jié)構(gòu)A相比，在活性層為氧化物半導(dǎo)體層616和包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層613的疊層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)B中，閾值電壓的絕對(duì)值相對(duì)于背溝道的載流子密度的增加 變小。對(duì)于5X 1016cm_3 1 X 1018cm_3的背溝道的載流子密度，結(jié)構(gòu)B的閾值電壓只偏移IV 以下。與結(jié)構(gòu)B相比，在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層623包含更多的氧化硅 的結(jié)構(gòu)C中，閾值電壓的絕對(duì)值相對(duì)于背溝道的載流子密度的增加比結(jié)構(gòu)B更小。對(duì)于 5X 1016cm_3 1 X 1018cm_3的背溝道的載流子密度，結(jié)構(gòu)C的閾值電壓只偏移0. 5V左右。另外，圖36A 36C所示的各結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的飽和遷移率的載流子密度依賴
18性示于圖38?？v軸表示各結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的飽和遷移率(yFE(sat) [cm2/Vs])，橫軸與圖 37相同。由圖38可知，結(jié)構(gòu)B和結(jié)構(gòu)C的薄膜晶體管具有與結(jié)構(gòu)A的晶體管大致相同程度 的飽和遷移率。因此，即使疊層電子的本征遷移率低的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層而減少由背溝道的載流子導(dǎo)致的閾值電壓的變化，也可以維持薄膜晶體管的飽和遷移率 及通態(tài)電流。以上的結(jié)果顯示，通過(guò)對(duì)薄膜晶體管的活性層采用包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層和氧化物半導(dǎo)體層的疊層結(jié)構(gòu)，可以在不降低薄膜晶體管的飽和遷移率的情況下減 少由背溝道的載流子導(dǎo)致的閾值電壓的變化。因此，通過(guò)將具有包含絕緣性氧化物的氧化 物半導(dǎo)體層和氧化物半導(dǎo)體層層疊而得的活性層的薄膜晶體管用于圖像顯示裝置的像素 部，可以減少開(kāi)關(guān)晶體管的閾值電壓的偏差，減少各像素之間的亮度偏差。另外，不局限于圖1A和圖1B所示的反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，如圖12A和圖 12B所示，也可以采用在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103上設(shè)置有溝道保護(hù)層104 的反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。還有，圖12A是沿圖12B中的線A1-A2的截面圖。作為溝 道保護(hù)層104，可以使用通過(guò)等離子體CVD法或熱CVD法等氣相沉積法或者濺射法成膜而得 的無(wú)機(jī)材料(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等)。通過(guò)采用在包含絕緣性氧化物的氧 化物半導(dǎo)體層103上設(shè)置溝道保護(hù)層104的結(jié)構(gòu)，可以防止制造工序中對(duì)于包含絕緣性氧 化物的氧化物半導(dǎo)體層103的溝道形成區(qū)的損傷，如形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo) 體層103時(shí)的蝕刻的等離子體、蝕刻劑導(dǎo)致的膜減少和氧化等。因此，可以提高薄膜晶體管 的可靠性。還有，圖12A及圖12B所示的薄膜晶體管采用除了形成在包含絕緣性氧化物的 氧化物半導(dǎo)體層103上的溝道保護(hù)層104之外與圖1所示的薄膜晶體管相同的結(jié)構(gòu)，附圖 的符號(hào)也使用與圖1所示的薄膜晶體管相同的符號(hào)。另外，在圖1A和圖1B所示的反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中，呈柵電極層101的溝 道方向的寬度大于包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半導(dǎo)體層106的溝道 方向的寬度的結(jié)構(gòu)，但是本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管不局限于此。如圖30A和圖30B所 示，也可以使用溝道方向的寬度小于包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半 導(dǎo)體層106的溝道方向的寬度的柵電極層201。還有，圖30A是沿圖30B中的線A1-A2的截 面圖。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，柵電極層201與源電極層或漏電極層105a、105b的距離變遠(yuǎn)，所 以可以減少?gòu)脑措姌O層或漏電極層105a、105b直接流到氧化物半導(dǎo)體層106的斷態(tài)電流。 因此，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的可靠性的提高。還有，圖30A和圖30B所示的薄膜晶體管除了 柵電極層201之外，對(duì)于與圖1A和圖1B所示的薄膜晶體管對(duì)應(yīng)的部位，附圖的符號(hào)也使用 與圖1A和圖1B所示的薄膜晶體管相同的符號(hào)。另外，在圖1A和圖1B所示的反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中，氧化物半導(dǎo)體層106 與源電極層或漏電極層105a、105b在氧化物半導(dǎo)體層106的端部直接接觸，但本實(shí)施方式 所示的薄膜晶體管不局限于此。如圖31A和圖31B所示那樣，也可以采用如下結(jié)構(gòu)氧化物 半導(dǎo)體106的面積比包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103小，在包含絕緣性氧化物的 氧化物半導(dǎo)體層103的端部下形成有空洞210?？斩?10以被氧化物半導(dǎo)體層106、包含絕 緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103、源電極層或漏電極層105a、105b及柵極絕緣層102圍繞 的方式形成。還有，在氧化物半導(dǎo)體層106上未設(shè)置源電極層或漏電極層105a、105b的部分中，薄膜晶體管上的保護(hù)絕緣層形成空洞210來(lái)代替源電極層或漏電極層105a、105b。空 洞210可以利用包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103對(duì)于濕法蝕刻的蝕刻速度比氧化 物半導(dǎo)體層106慢這一點(diǎn)而容易地形成。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，氧化物半導(dǎo)體層106與源電 極層或漏電極層105a、105b不直接接觸，所以可以減少?gòu)脑措姌O層或漏電極層105a、105b 直接流到氧化物半導(dǎo)體層106的端部的斷態(tài)電流。因此，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的可靠性的 提高。還有，圖31A和圖31B所示的薄膜晶體管采用除了在包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層103的端部下形成有空洞210之外與圖1所示的薄膜晶體管相同的結(jié)構(gòu)，附圖的符 號(hào)也使用與圖1所示的薄膜晶體管相同的符號(hào)。另外，如圖32A和圖32B所示，還可以采用氧化物半導(dǎo)體層226的端部被包含絕緣 性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層223覆蓋的結(jié)構(gòu)。還有，圖32A是沿圖32B中的線A1-A2的截面 圖。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，氧化物半導(dǎo)體層226與源電極層或漏電極層105a、105b不直接接 觸，所以可以減少?gòu)脑措姌O層或漏電極層105a、105b直接流到氧化物半導(dǎo)體層226的端部 的斷態(tài)電流。因此，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的可靠性的提高。還有，圖32A和圖32B所示的薄 膜晶體管采用除了氧化物半導(dǎo)體層226的端部被包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層223 覆蓋之外與圖1所示的薄膜晶體管相同的結(jié)構(gòu)，附圖的符號(hào)也使用與圖1所示的薄膜晶體 管相同的符號(hào)。另外，圖IA和圖IB所示的反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中，在源電極層或漏電極層 105a、105b之間形成有包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103，氧化物半導(dǎo)體層106被覆 蓋，但是本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管不局限于此。如圖33A和圖33B所示，也可以采用如 下結(jié)構(gòu)對(duì)源電極層或漏電極層105a、105b之間的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行蝕刻而形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b，從而露出氧化物半導(dǎo)體層 106。還有，圖33A是沿圖33B中的線A1-A2的截面圖。另外，氧化物半導(dǎo)體層106可以在包 含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b之間具有厚度比與包含絕緣性氧化物的氧 化物半導(dǎo)體層233a、233b重疊的區(qū)域小的區(qū)域。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以僅在一般導(dǎo)電性 比包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b高的氧化物半導(dǎo)體層106中形成溝道形 成區(qū)，因此除了通過(guò)包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b減少斷態(tài)電流之外， 還可以實(shí)現(xiàn)S值(亞閾值擺幅)的改善。因此，可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的可靠性的提高。還 有，圖33A和圖33B所示的薄膜晶體管采用除了包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、 233b被分離至源電極側(cè)和漏電極側(cè)之外與圖1所示的薄膜晶體管相同的結(jié)構(gòu)，附圖的符號(hào) 也使用與圖1所示的薄膜晶體管相同的符號(hào)。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，可以在氧化物半導(dǎo)體層上層疊包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層隔著包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層接觸的方式形成薄膜晶體管，減少該薄膜晶體管的閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。另 夕卜，也可以減少斷態(tài)電流。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成適當(dāng)?shù)亟M合使用。 另外，也可以將本實(shí)施方式所示的構(gòu)成相互適當(dāng)?shù)亟M合使用。實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，使用圖2 圖9說(shuō)明包括實(shí)施方式1所示的薄膜晶體管的顯示 裝置的制造工序。圖2和圖3是截面圖，圖4 圖7是平面圖，圖4 圖7、圖9所示的線A1-A2及線B1-B2與圖2和圖3的截面圖中的線A1-A2、線B1-B2對(duì)應(yīng)。首先，準(zhǔn)備基板100。作為基板100，除了鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋁硅酸鹽玻璃等通過(guò)熔融法或浮法制造的無(wú)堿玻璃基板或者陶瓷基板之外，還可以使用具 有可承受本制造工序的處理溫度的耐熱性的塑料基板等。此外，還可以使用在不銹鋼合金 等的金屬基板的表面設(shè)置絕緣膜而得的基板。基板100的尺寸可以采用320mmX400mm、 370mmX 470mm、550mmX 650mm、600mmX 720mm、680mmX 880mm、730mmX 9 20mm、 IOOOmmX1200mm、IlOOmmX1250mm、1150mmX1300mm 1500mmX1800mm、1900mmX2200mm、 2160mmX 2460mm、2400mmX 2800mm 或 2850mmX 3050mm 等。另外，還可以在基板100上形成絕緣膜作為基底膜。作為基底膜，利用CVD法或?yàn)R 射法等以單層或疊層的結(jié)構(gòu)形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜或氮氧化硅膜即可。在作 為基板100使用如玻璃基板等含有可動(dòng)離子的基板的情況下，通過(guò)使用氮化硅膜、氮氧化 硅膜等含氮的膜作為基底膜，可以防止可動(dòng)離子侵入到氧化物半導(dǎo)體層。接著，通過(guò)濺射法或真空蒸鍍法在基板100整面形成用來(lái)形成包括柵電極層101 的柵極布線、電容布線108以及第一端子121的導(dǎo)電膜。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩 模，通過(guò)蝕刻去除不需要的部分來(lái)形成布線及電極(包括柵電極層101的柵極布線、電容布 線108以及第一端子121)。此時(shí)，為了防止斷開(kāi)，優(yōu)選以至少在柵電極層101的端部形成錐 形形狀的方式進(jìn)行蝕刻。這個(gè)階段的截面圖示于圖2A。另外，這個(gè)階段的平面圖示于圖4。包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108、端子部的第一端子121可以使用實(shí) 施方式1所示的導(dǎo)電性材料以單層或疊層的結(jié)構(gòu)形成。在此，可以采用如下方式形成柵電極層101 柵電極層101的溝道方向的寬度小于 后續(xù)工序中所制造的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半導(dǎo)體層106的溝 道方向的寬度。通過(guò)如此形成柵電極層101，可以形成如圖30A和圖30B所示的薄膜晶體 管。如圖30所示的薄膜晶體管中，柵電極層201與源電極層或漏電極層105a、105b的距離 變遠(yuǎn)，所以可以減少?gòu)脑措姌O層或漏電極層105a、105b直接流到氧化物半導(dǎo)體層106的斷 態(tài)電流。接著，在柵電極層101整面上形成柵極絕緣層102。柵極絕緣層102采用CVD法或 濺射法等，厚度設(shè)為50 250nm。例如，作為柵極絕緣層102，通過(guò)CVD法或?yàn)R射法并使用氧化硅膜以IOOnm的厚度 來(lái)形成。當(dāng)然，柵極絕緣層102不局限于這種氧化硅膜，也可以使用氧氮化硅膜、氮氧化硅 膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等其他絕緣膜以由這些材料形成的單層或疊層的結(jié)構(gòu)形 成。此外，作為柵極絕緣層102，也可以通過(guò)使用有機(jī)硅烷氣體的CVD法形成氧化硅 層。作為有機(jī)硅烷氣體，可以使用硅酸乙酯(TE0S:化學(xué)式Si (OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS 化學(xué)式Si (CH3)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(OC2H5)3)、三(二甲氨基)硅烷(SiH (N (CH3) 2)3)等含硅化合 物。此外，作為柵極絕緣層102，也可以使用鋁、釔或鉿的氧化物、氮化物、氧氮化物或 氮氧化物中的一種或者包含至少其中兩種以上的化合物的化合物。還有，在本說(shuō)明書(shū)中，氧氮化物是指在組成方面氧原子的數(shù)量多于氮原子的物質(zhì)，而氮氧化物是指在組成方面氮原子的數(shù)量多于氧原子的物質(zhì)。例如，氧氮化硅膜是指如下的膜在組成方面氧原子的數(shù)量比氮原子多，當(dāng)使用盧瑟福背散射能譜法(RBS Rutherford Backscattering Spectrometry)以及氧正散身寸法(HFS :Hydrogen Forward Scattering)測(cè)定時(shí)，作為濃度范圍，氧的含量在50 70原子％的范圍內(nèi)，氮的含量在 0. 5 15原子％的范圍內(nèi)，硅的含量在25 35原子％的范圍內(nèi)，氫的含量在0. 1 10原 子％的范圍內(nèi)。此外，氮氧化硅膜是指如下的膜在組成方面氮原子的數(shù)量比氧原子多，當(dāng) 使用RBS和HFS測(cè)定時(shí)，作為濃度范圍，氧的含量在5 30原子％的范圍內(nèi)，氮的含量在 20 55原子％的范圍內(nèi)，硅的含量在25 35原子％的范圍內(nèi)，氫的含量10 30原子％ 的范圍內(nèi)。其中，當(dāng)將構(gòu)成氧氮化硅或氮氧化硅的原子總量設(shè)為100原子％時(shí)，氮、氧、硅及 氫的含有比例在上述范圍內(nèi)。還有，在形成用來(lái)形成氧化物半導(dǎo)體層106的氧化物半導(dǎo)體膜之前，優(yōu)選進(jìn)行在 設(shè)置有基板100的處理室內(nèi)引入氬氣來(lái)產(chǎn)生等離子體的反濺射，去除附著于柵極絕緣層表 面的塵埃。另外，通過(guò)進(jìn)行反濺射，也可以提高柵極絕緣層102表面的平坦性。反濺射是指 如下的方法不對(duì)靶材側(cè)施加電壓，而在氬氣氛下使用RF電源對(duì)基板側(cè)施加電壓，在基板 上產(chǎn)生等離子體來(lái)對(duì)表面進(jìn)行改性。另外，也可以使用氮、氦等代替氬氣氛。另外，也可以 在氬氣氛中加入氧、N2O等而得的氣氛下進(jìn)行。另外，還可以在氬氣氛中加入Cl2、CF4等而 得的氣氛下進(jìn)行。在反濺射處理之后，通過(guò)在不暴露于大氣的情況下形成第一氧化物半導(dǎo) 體膜，可以防止塵埃或水分附著于柵極絕緣層102和氧化物半導(dǎo)體層106的界面。接著，在氬等稀有氣體和氧氣的氣氛下通過(guò)濺射法在柵極絕緣層102上形成用來(lái) 形成氧化物半導(dǎo)體層106的第一氧化物半導(dǎo)體膜。此時(shí)，通過(guò)以氬等稀有氣體的流量比例 大于氧氣的流量比例的條件成膜或者不使用氧氣而在僅有氬等稀有氣體的氣氛下成膜，可 以提高氧化物半導(dǎo)體層106的電導(dǎo)率。作為第一氧化物半導(dǎo)體膜，可以使用實(shí)施方式1所 示的氧化物半導(dǎo)體。作為具體的條件例，例如使用直徑為8英寸的包含In、Ga及Zn的氧 化物半導(dǎo)體靶材(In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)，基板和靶材之間的距離為170mm，壓 力為0.4Pa，直流(DC)電源為0. 5kW，成膜氣體滿足Ar O2 = 30 15 (sccm)，將成膜溫度 設(shè)定為室溫來(lái)進(jìn)行濺射成膜。另外，作為靶材，可以在包含In2O3的直徑為8英寸的圓盤(pán)上 配置顆粒狀的Ga2O3和ZnO。此外，如果使用脈沖直流(DC)電源，則可以減少塵埃，膜厚分 布也變得均勻，所以優(yōu)選。另外，第一氧化物半導(dǎo)體膜的厚度設(shè)定為IOnm 300nm，優(yōu)選為 20nm lOOnm。接著，在氬等稀有氣體和氧氣體的氣氛下通過(guò)濺射法于不暴露于大氣的情況下在 第一氧化物半導(dǎo)體膜上形成用于形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的第二氧 化物半導(dǎo)體膜。在此，作為絕緣性氧化物，優(yōu)選氧化硅。此時(shí)，通過(guò)加大氧氣的流量比例來(lái) 成膜，可以降低包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的電導(dǎo)率。作為第二氧化物半導(dǎo) 體膜，可以使用實(shí)施方式1所示的氧化物半導(dǎo)體。當(dāng)形成第二氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，較好是 使用包含0. 1重量％ 30重量％、優(yōu)選為1重量％ 10重量％的SiO2的氧化物半導(dǎo)體靶 材。作為具體的條件例，例如使用以2重量％的比例包含SiO2的直徑為8英寸的包含In、 Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材(In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)，基板和靶材之間的距離 為170mm，壓力為0. 4Pa，直流(DC)電源為0. 5kW，成膜氣體滿足Ar O2 = 30 15 (sccm), 將成膜溫度設(shè)定為室溫來(lái)進(jìn)行濺射成膜。另外，作為靶材，可以在包含In2O3的直徑為8英寸的圓盤(pán)上配置顆粒狀的Si02、Ga203及ZnO。此外，如果使用脈沖直流(DC)電源，則可以減 少塵埃，膜厚分布也變得均勻，所以優(yōu)選。另外，第二氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚設(shè)定為IOnm 300nm，優(yōu)選為 20nm lOOnm。通過(guò)使第二氧化物半導(dǎo)體膜包含如氧化硅等絕緣性氧化物，容易使形成的氧化物 半導(dǎo)體非晶化。另外，在對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理的情況下，可以抑制氧化物半導(dǎo)體的晶化。當(dāng)形成第一氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，可以與之前進(jìn)行的反濺射 使用同一處理室，也可以與之前進(jìn)行的反濺射使用不同的處理室。 在濺射法中，有濺射電源使用高頻電源的RF濺射法和DC濺射法，還有以脈沖方式 施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于絕緣膜的形成，而DC濺射法主要用于金屬 膜的形成。此外，還有可以設(shè)置多種材料不同的靶材的多元濺射裝置。多元濺射裝置既可以 在同一處理室中層疊形成不同材料的膜，又可以在同一處理室中同時(shí)使多種材料放電來(lái)進(jìn) 行成膜。此外，有采用在處理室內(nèi)具備磁石機(jī)構(gòu)的磁控管濺射法的濺射裝置和不使用輝光 放電而利用使用微波來(lái)產(chǎn)生的等離子體的ECR濺射法的濺射裝置。此外，作為使用濺射法的成膜方法，還有在成膜時(shí)使靶材物質(zhì)和濺射氣體成分發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)而形成它們的化合物薄膜的反應(yīng)濺射法以及在成膜時(shí)對(duì)基板也施加電壓的偏 壓濺射法。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩模，對(duì)第一氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半 導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。蝕刻可以使用檸檬酸或草酸等有機(jī)酸作為蝕刻劑。在此，通過(guò)使用 IT0-07N(關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社(関東化學(xué)社)制)的濕法蝕刻去除不需要的部分而使第一氧 化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜呈島狀，從而形成氧化物半導(dǎo)體層106及包含絕緣性 氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111。通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體層106及包含絕緣性氧化物的氧化物 半導(dǎo)體層111的端部蝕刻為錐形，可以防止因臺(tái)階形狀導(dǎo)致的布線的斷裂。這個(gè)階段的截 面圖示于圖2B。還有，這個(gè)階段的平面圖對(duì)應(yīng)于圖5。在此，包含如氧化硅等絕緣性氧化物的第二氧化物半導(dǎo)體膜對(duì)于濕法蝕刻的蝕刻 速度低于第一氧化物半導(dǎo)體膜。如果層疊第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜并進(jìn) 行濕法蝕刻，則與第二氧化物半導(dǎo)體膜相比，第一氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行的側(cè)面蝕刻的幅度 大。因此，與圖31所示的薄膜晶體管同樣，氧化物半導(dǎo)體層106的端部形成比包含絕緣性 氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111的端部更靠?jī)?nèi)的形狀，在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層111的端部下形成空洞210。由此，在后續(xù)工序中，當(dāng)形成源電極層或漏電極層105a、105b 時(shí)，可以使該源電極層或漏電極層105a、105b與氧化物半導(dǎo)體層106的端部不接觸，可以防 止在該源電極層或漏電極層105a、105b與氧化物半導(dǎo)體層106的端部之間直接流過(guò)電流。另外，在本實(shí)施方式中，在層疊形成第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜 之后，通過(guò)光刻工序形成氧化物半導(dǎo)體層106和包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111， 但是本實(shí)施方式不局限于此。也可以形成第一氧化物半導(dǎo)體膜，通過(guò)光刻形成氧化物半導(dǎo) 體層106，然后形成第二氧化物半導(dǎo)體膜，通過(guò)光刻形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層111。此時(shí)，如圖32所示，采用以包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111 (包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層223)覆蓋氧化物半導(dǎo)體層106 (氧化物半導(dǎo)體層226)的結(jié)構(gòu)。由此，在后續(xù)工序中，當(dāng)形成源電極層或漏電極層105a、105b時(shí)，可以使該源電極層或漏電 極層105a、105b與氧化物半導(dǎo)體層226的端部不接觸，可以防止在該源電極層或漏電極層 105a、105b與氧化物半導(dǎo)體層226的端部之間直接流過(guò)電流。此外，此時(shí)的蝕刻不局限于濕法蝕刻，而也可以利用干法蝕刻。作為用于干法 蝕刻的蝕刻裝置，可以使用如下裝置利用反應(yīng)性離子蝕刻法(Reactivelon Etching ； RIE法)的蝕刻裝置、利用ECR(Electron Cyclotron Resonance ；電子回旋共振)或 ICP(Inductively Coupled Plasma ；感應(yīng)耦合等離子體)等高密度等離子體源的干法蝕刻 裝置。另外，作為容易在比ICP蝕刻裝置更大的面積上獲得均勻放電的干法蝕刻裝置，有 ECCP (Enhanced Capacitively CoupledPlasma 增強(qiáng)電容耦合等離子體)模式的蝕刻裝置， 在該ECCP模式的蝕刻裝置中，上部電極接地，下部電極連接到13. 56MHz的高頻電源，并且 下部電極還連接到3. 2MHz的低頻電源。如果是該ECCP模式的蝕刻裝置，則在例如作為基 板使用第10代的邊長(zhǎng)超過(guò)3m的尺寸的基板時(shí)也可以適用。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩模，通過(guò)蝕刻去除柵極絕緣層102的不需要的部 分，形成到達(dá)與柵電極層101相同材料的布線或電極層的接觸孔。該接觸孔為了與后面形 成的導(dǎo)電膜直接連接而設(shè)置。例如，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)電路部中形成如下結(jié)構(gòu)時(shí)形成接觸孔形成有 柵電極層與源電極層或漏電極層直接接觸的二極管連接的薄膜晶體管、與端子部的柵極布 線電連接的端子。接著，通過(guò)濺射法或真空蒸鍍法在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111及柵 極絕緣層102上形成由金屬材料形成的導(dǎo)電膜112。這個(gè)階段的截面圖示于圖2C。作為導(dǎo)電膜112的材料，可以使用實(shí)施方式1所示的導(dǎo)電性材料以單層或疊層的 結(jié)構(gòu)形成。例如，導(dǎo)電膜112可以采用如下構(gòu)成第一導(dǎo)電層及第三導(dǎo)電層由作為耐熱性導(dǎo) 電性材料的鈦形成，第二導(dǎo)電層由包含釹的鋁合金形成。通過(guò)使導(dǎo)電膜112呈這種構(gòu)成，可 以在利用鋁的低電阻性的同時(shí)，減少小丘的產(chǎn)生。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩模131，通過(guò)蝕刻去除不需要的部分，從而形成 源電極層或漏電極層105a、105b、包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及連接電極 120。作為此時(shí)的蝕刻方法，使用濕法蝕刻或干法蝕刻。例如，在作為導(dǎo)電膜112，第一導(dǎo) 電層及第三導(dǎo)電層使用鈦且第二導(dǎo)電層使用包含釹的鋁合金的情況下，可以將過(guò)氧化氫水 溶液或加熱鹽酸或者含氟化銨的硝酸水溶液用作蝕刻劑來(lái)進(jìn)行濕法蝕刻。例如，可以使用 KSMF-240(關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制)一次性對(duì)由第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層及第三導(dǎo)電層構(gòu)成 的導(dǎo)電膜112進(jìn)行蝕刻。在該蝕刻工序中，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111的露 出區(qū)域也被部分蝕刻，從而成為在源電極層或漏電極層105a、105b之間具有厚度比與源電 極層或漏電極層105a、105b重疊的區(qū)域小的區(qū)域的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層 103。因此，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半導(dǎo)體層106的溝道形成區(qū) 與包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的厚度小的區(qū)域重疊。在圖3A中，因?yàn)榭梢砸淮涡詫?duì)導(dǎo)電膜112及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層 111進(jìn)行蝕刻，所以源電極層或漏電極層105a、105b及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層103的端部一致，可以形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。另外，由于使用濕法蝕刻，因此蝕刻各向同性地進(jìn) 行，源電極層或漏電極層105a、105b的端部比抗蝕掩模131更靠?jī)?nèi)。通過(guò)上述工序可以制造將包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半導(dǎo)體層106作為溝道形成區(qū)的薄 膜晶體管170。這個(gè)階段的截面圖示于圖3A。另外，這個(gè)階段的平面圖對(duì)應(yīng)于圖6。此時(shí)，不僅是導(dǎo)電膜112及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111，蝕刻可以進(jìn) 行至氧化物半導(dǎo)體層106。如此，如圖33A和圖33B所示，可以形成源電極層或漏電極層 105a、105b及包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層223a、223b。在該蝕刻工序中，氧化物 半導(dǎo)體層106的露出區(qū)域也被部分蝕刻，從而成為在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層 233a、233b之間具有厚度比與包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b重疊的區(qū)域 小的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層106。因此，氧化物半導(dǎo)體層106的溝道形成區(qū)與氧化物半導(dǎo) 體層106的厚度小的區(qū)域重疊。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以僅在一般導(dǎo)電性比包含絕緣性氧 化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b高的氧化物半導(dǎo)體層106中形成溝道形成區(qū)，因此除了 通過(guò)包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層233a、233b減少斷態(tài)電流之外，還可以實(shí)現(xiàn)S值 (亞閾值擺幅)的改善。另外，在該光刻工序中，在端子部中殘留材料與源電極層或漏電極層105a、105b 相同的第二端子122。還有，第二端子122與源極布線(包括源電極層或漏電極層105a、105 的源極布線)電連接。另外，在端子部中，連接電極120通過(guò)形成在柵極絕緣層102的接觸孔與端子部的 第一端子121直接連接。還有，雖然在此未圖示，但是經(jīng)過(guò)與上述工序相同的工序，驅(qū)動(dòng)電 路的薄膜晶體管的源極布線或漏極布線柵電極直接連接。在上述光刻工序中，需要在將導(dǎo)電膜112蝕刻為島狀的工序和在形成源電極層或 漏電極層105a、105b的工序中使用兩塊掩模。但是，如果使用由多灰階(高灰階)掩模形 成的具有多種(代表性的為兩種)厚度的區(qū)域的抗蝕掩模，則可以縮減抗蝕掩模數(shù)量，所以 可以實(shí)現(xiàn)工序簡(jiǎn)化和低成本化。使用圖35說(shuō)明利用多灰階掩模的光刻工序。首先，從圖2A的狀態(tài)開(kāi)始，通過(guò)上述方法形成柵極絕緣層102、第一氧化物半導(dǎo)體 膜、第二氧化物半導(dǎo)體膜及導(dǎo)電膜112，通過(guò)使用透過(guò)的光呈多種強(qiáng)度的多灰階(高灰階) 掩模的曝光，在導(dǎo)電膜112上形成如圖35A所示的具有多種不同厚度的區(qū)域的抗蝕掩模 132?？刮g掩模132在與柵電極層101的一部分重疊的區(qū)域具有厚度小的區(qū)域。接著，使用 抗蝕掩模132，對(duì)第一氧化物半導(dǎo)體膜、第二氧化物半導(dǎo)體膜及導(dǎo)電層112進(jìn)行蝕刻來(lái)將其 加工為島狀，形成氧化物半導(dǎo)體層106、包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層143、導(dǎo)電層 115及第二端子124。這個(gè)階段的截面圖對(duì)應(yīng)于圖35A。然后，對(duì)抗蝕掩模132進(jìn)行灰化，形成抗蝕掩模131。如圖35B所示，抗蝕掩模131 由于灰化而面積縮小，厚度減小，厚度小的區(qū)域的抗蝕劑被去除。最后，使用抗蝕掩模131，對(duì)包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層143、導(dǎo)電層115 及第二端子124進(jìn)行蝕刻，形成包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103、源電極層或漏電 極層105a、105b及第二端子122。由于抗蝕掩模131被縮小，包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層103、源電極層或漏電極層105a、105b及第二端子122的端部也被蝕刻。這個(gè)階段的 截面圖對(duì)應(yīng)于圖35B。還有，對(duì)于第一端子121，在后面的工序中形成保護(hù)絕緣層107之后， 對(duì)柵極絕緣層102及保護(hù)絕緣層107進(jìn)行蝕刻形成接觸孔，形成透明導(dǎo)電膜并與FPC連接。 如上所述，可以利用多灰階掩模制造薄膜晶體管170。接著，在去除抗蝕掩模131之后，優(yōu)選進(jìn)行200°C 600°C、代表性的為250°C 500°C的熱處理(也包括光退火)。在此將其放置在爐中，在大氣氣氛下進(jìn)行350°C、1小時(shí) 的熱處理。通過(guò)該熱處理，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103及氧化物半導(dǎo)體層106 發(fā)生原子水平的重新排列。另外，包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103因?yàn)榘缪?化硅等絕緣性氧化物，所以可以避免因該熱處理而晶化，可以維持非晶結(jié)構(gòu)。另外，進(jìn)行熱 處理的時(shí)機(jī)只要在形成包含絕絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103之后即可，沒(méi)有特別的 限制，例如可以在形成像素電極之后進(jìn)行。另外，可以對(duì)露出的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的溝道形成區(qū)域進(jìn) 行氧自由基處理。通過(guò)進(jìn)行氧自由基處理，可以使薄膜晶體管呈常閉狀態(tài)。另外，通過(guò)進(jìn)行 自由基處理，可以修復(fù)包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的由蝕刻導(dǎo)致的損傷。自 由基處理優(yōu)選在02、N20氣氛下，較好是在N2、He、Ar中的任一種中包含氧的氣氛下進(jìn)行。另 夕卜，還可以在上述氣氛中添加有C12、CF4的氣氛下進(jìn)行自由基處理。還有，自由基處理優(yōu)選 以無(wú)偏壓(bias)的方式進(jìn)行。接著，形成覆蓋薄膜晶體管170的保護(hù)絕緣層107。保護(hù)絕緣層107可以使用利用 濺射法等而得到的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩模，通過(guò)對(duì)保護(hù)絕緣層107的蝕刻來(lái)形成到達(dá)源 電極層或漏電極層105b的接觸孔125。此外，通過(guò)該蝕刻，還形成到達(dá)第二端子122的接觸 孔127、到達(dá)連接電極120的接觸孔126。這個(gè)階段中的截面圖示于圖3B。接著，在去除抗蝕掩模之后，形成透明導(dǎo)電膜。作為透明導(dǎo)電膜的材料，通過(guò)濺射 法及真空蒸鍍法等形成氧化銦(In2O3)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2,簡(jiǎn)略記作ΙΤ0)等。 這些材料的蝕刻處理使用鹽酸類的溶液進(jìn)行。然而，特別是ITO的蝕刻容易產(chǎn)生殘?jiān)虼?可以使用氧化銦_氧化鋅合金(In2O3-ZnO)，以便改善蝕刻加工性。接著，進(jìn)行光刻工序，形成抗蝕掩模，通過(guò)蝕刻去除不需要的部分，從而形成像素 電極層110。此外，在該光刻工序中，以電容部中的柵極絕緣層102及保護(hù)絕緣層107為電介 質(zhì)，以電容布線108和像素電極層110形成存儲(chǔ)電容(storagecapacitor)。另外，在該光刻工序中，使用抗蝕掩模覆蓋第一端子121及第二端子122上，殘留 形成在端子部的透明導(dǎo)電膜128、129。透明導(dǎo)電膜128、129成為用來(lái)與FPC連接的電極或 布線。形成在與第一端子121直接連接的連接電極120上的透明導(dǎo)電膜128成為起到柵極 布線的輸入端子的作用的連接用端子電極。形成在第二端子122上的透明導(dǎo)電膜129是起 到源極布線的輸入端子的作用的連接用端子電極。接著，去除抗蝕掩模。這個(gè)階段的截面圖示于圖3C。另外，這個(gè)階段的平面圖對(duì)應(yīng) 于圖7。此外，圖8A1和圖8A2分別示出這個(gè)階段的柵極布線端子部的截面圖及平面圖。圖 8A1對(duì)應(yīng)于沿圖8A2中的線C1-C2的截面圖。在圖8A1中，形成在保護(hù)絕緣層154上的透明 導(dǎo)電膜155是起到輸入端子的作用的連接用端子電極。另外，在圖8A1中，在端子部，由與柵 極布線相同的材料形成的第一端子151和由與源極布線相同的材料形成的連接電極153隔 著柵極絕緣層152重疊，并且直接接觸而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。另外，連接電極153與透明導(dǎo)電膜155 通過(guò)設(shè)置在保護(hù)絕緣層154中的接觸孔直接接觸而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。另外，圖8B1及圖8B2分別示出源極布線端子部的截面圖及平面圖。此外，圖8B1對(duì)應(yīng)于沿圖8B2中的線D1-D2的截面圖。在圖8B1中，形成在保護(hù)絕緣層154上的透明導(dǎo)電膜155是起到輸入端子的作用的連接用端子電極。另外，在圖8B1中，在端子部，由與柵 極布線相同的材料形成的電極156隔著柵極絕緣層152重疊于與源極布線電連接的第二端 子150的下方。電極156不與第二端子150電連接，如果將電極156設(shè)定為與第二端子150 不同的電位，例如浮動(dòng)狀態(tài)、GND、0V等，可以形成用于應(yīng)對(duì)噪聲的電容或用于應(yīng)對(duì)靜電的電 容。此外，第二端子150通過(guò)保護(hù)絕緣層154中的接觸孔與透明導(dǎo)電膜155電連接。柵極布線、源極布線及電容布線根據(jù)像素密度設(shè)置多條。此外，在端子部中，排列 配置有多個(gè)與柵極布線相同電位的第一端子、與源極布線相同電位的第二端子、與電容布 線相同電位的第三端子等。各端子的數(shù)量都可以是任意的，實(shí)施者適當(dāng)?shù)貨Q定即可。由此，可以完成包括作為底柵型的η溝道型薄膜晶體管的薄膜晶體管170的像素 部、存儲(chǔ)電容。而且，通過(guò)將它們對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素呈矩陣狀配置而構(gòu)成像素部，可以制成用 來(lái)制造有源矩陣型顯示裝置的一方的基板。在本說(shuō)明書(shū)中，為了便于說(shuō)明，將這種基板稱為 有源矩陣基板。當(dāng)制造有源矩陣型液晶顯示裝置時(shí)，在有源矩陣基板和設(shè)置有對(duì)置電極的對(duì)置基 板之間設(shè)置液晶層，固定有源矩陣基板和對(duì)置基板。另外，在有源矩陣基板上設(shè)置與設(shè)置在 對(duì)置基板上的對(duì)置電極電連接的共用電極，在端子部設(shè)置與共用電極電連接的第四端子。 該第四端子是用來(lái)將共用電極設(shè)定為例如GND、0V等固定電位的端子。此外，本實(shí)施方式不局限于圖7的像素結(jié)構(gòu)，與圖7不同的平面圖的例子示于圖 9。圖9是不設(shè)置電容布線而隔著保護(hù)絕緣層及柵極絕緣層重疊像素電極層與相鄰的像素 的柵極布線來(lái)形成存儲(chǔ)電容的例子，該情況下可以省略電容布線及與電容布線連接的第三 端子。另外，在圖9中，與圖7相同的部分使用相同的符號(hào)說(shuō)明。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)呈矩陣狀配置的像素電極，在畫(huà)面上形 成顯示圖案。詳細(xì)地說(shuō)，通過(guò)在被選擇的像素電極和對(duì)應(yīng)于該像素電極的對(duì)置電極之間施 加電壓，進(jìn)行配置在像素電極和對(duì)置電極之間的液晶層的光學(xué)調(diào)制，該光學(xué)調(diào)制作為顯示 圖案被觀察者識(shí)別。當(dāng)液晶顯示裝置顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，由于液晶分子本身的響應(yīng)慢，所以有產(chǎn)生殘影 或動(dòng)態(tài)圖像模糊的問(wèn)題。為了改善液晶顯示裝置的動(dòng)態(tài)圖像特性，有一種每隔一幀進(jìn)行整 個(gè)畫(huà)面的黑色顯示的被稱為插黑的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。此外，還有通過(guò)將垂直同步頻率設(shè)定為通常的1. 5倍以上、優(yōu)選2倍以上來(lái)改善動(dòng) 態(tài)圖像特性的被稱為倍速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。另外，為了改善液晶顯示裝置的動(dòng)態(tài)圖像特性，還有如下的驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為背光 源，使用多個(gè)LED (發(fā)光二極管)光源或多個(gè)EL光源等構(gòu)成面光源，使構(gòu)成面光源的各光源 獨(dú)立地在1幀的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行間歇點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)。作為面光源，可以使用三種以上的LED或白色 發(fā)光的LED。由于可以獨(dú)立地控制多個(gè)LED，因此也可以使LED的發(fā)光時(shí)序與液晶層的光學(xué) 調(diào)制的切換時(shí)序同步。這種驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于可以部分地關(guān)閉LED，所以尤其是黑色顯示區(qū)在一 個(gè)畫(huà)面中所占的比例高的圖像顯示的情況下，可以得到減少耗電量的效果。通過(guò)組合這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以改善液晶顯示裝置的動(dòng)態(tài)圖像特性等顯示特性，使 其比現(xiàn)在更佳。根據(jù)本實(shí)施方式而得到的η溝道型晶體管由于將氧化物半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)，具有良好的動(dòng)態(tài)特性，因此可以組合這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)。此外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況下，因?yàn)閷⒂袡C(jī)發(fā)光元件的一方的電極(也稱 為陰極)設(shè)定為例如GND、0V等低電源電位，所以在端子部設(shè)置用來(lái)將陰極設(shè)定為例如GND、 OV等低電源電位的第四端子。此外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況下，除了源極布線及柵極布 線之外，還設(shè)置電源供給線。因此，在端子部設(shè)置與電源供給線電連接的第五端子。如上所述，在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體層上層 疊包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層隔著包 含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層接觸的方式形成薄膜晶體管，可以減少該薄膜晶體管的 閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。另外，也可以減少斷態(tài)電流。通過(guò)將該薄膜晶體管用于顯示裝置的像素部及驅(qū)動(dòng)電路部，可以提供電特性高且 可靠性優(yōu)異的顯示裝置。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng) 地組合使用。實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，使用圖10說(shuō)明與實(shí)施方式1所示的薄膜晶體管不同的形狀的薄
膜晶體管。本實(shí)施方式的底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管示于圖10。在圖10所示的薄膜晶體管中， 在基板100上設(shè)置有柵電極層101，在柵電極層101上設(shè)置有柵極絕緣層102，在柵極絕緣 層102上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層106，在氧化物半導(dǎo)體層106上設(shè)置有包含絕緣性氧化物 的氧化物半導(dǎo)體層103，在包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103上設(shè)置有緩沖層301a、 301b，在緩沖層301a、301b上設(shè)置有源電極層或漏電極層105a、105b。即，圖10所示的薄膜 晶體管是在實(shí)施方式1中的圖1所示的薄膜晶體管的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層 103與源電極層或漏電極層105a、105b之間設(shè)置有緩沖層301a、301b的薄膜晶體管。作為起到源極區(qū)域或漏極區(qū)域的作用的緩沖層301a、301b，與氧化物半導(dǎo)體層 106 同樣，優(yōu)選使用由 In-Ga-Zn-O 類、In-Sn-Zn-O 類、Ga-Sn-Zn-O 類、In-Zn-O 類、Sn-Zn-O 類、In-Sn-O類、Ga-Zn-O類、In-O類、Sn-O類或Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體形成的非單晶膜形 成。另外，作為起到源極區(qū)域或漏極區(qū)域的作用的緩沖層301a、301b，優(yōu)選使用由包含氮的 In-Ga-Zn-O類、包含氮的Ga-Zn-O類、包含氮的Zn-O-N類或包含氮的Sn-Zn-O-N類的氧化 物半導(dǎo)體形成的非單晶膜。在本實(shí)施方式中，作為緩沖層301a、301b，使用由In-Ga-Zn-O類 氧化物半導(dǎo)體形成的非單晶膜。其中，緩沖層301a、301b具有η型導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率設(shè)定為 高于包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103的電導(dǎo)率的值。另外，緩沖層301a、301b至 少具有非晶成分，有時(shí)在非晶結(jié)構(gòu)中包含晶粒(納米晶體)。晶粒(納米晶體)的直徑為 Inm 10nm，具代表性的為2nm 4nm左右。接著，用于緩沖層301a、301b的氧化物半導(dǎo)體膜在氬等稀有氣體和氧氣的氣氛下 通過(guò)濺射法形成。此時(shí)，通過(guò)以氬等稀有氣體的流量的比例大于氧氣的流量的比例成膜或 者不使用氧氣而在僅有氬等稀有氣體的氣氛下成膜，可以提高氧化物半導(dǎo)體層106的電 導(dǎo)率。作為具體的條件例，使用直徑為8英寸的包含In、Ga以及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材 (In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)，基板和靶材之間的距離為170mm，壓力為0. 4Pa，直流 (DC)電源為0. 5kW，成膜氣體滿足Ar O2 = 50 1 (sccm)，將成膜溫度設(shè)定為室溫來(lái)進(jìn)行濺射成膜。用于緩沖層301a、301b的氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚為5nm 20nm。當(dāng)然，在膜中包 含晶粒的情況下，所包含的晶粒的尺寸不得超過(guò)膜厚。通過(guò)如上所述設(shè)置緩沖層301a、301b，在氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層 105a、105b之間，可以使熱穩(wěn)定性比肖特基結(jié)更高，可以使薄膜晶體管的工作特性穩(wěn)定。另 夕卜，因?yàn)閷?dǎo)電性優(yōu)異，所以即使施加有高漏極電壓也可以保持良好的遷移率。還有，關(guān)于本實(shí)施方式的薄膜晶體管的緩沖層301a、301b以外的結(jié)構(gòu)和材料參照 實(shí)施方式1。本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序與實(shí)施方式2所示的薄膜晶體管的制造工 序大致相同。首先，通過(guò)實(shí)施方式2所示的方法成膜至用來(lái)形成包含絕緣性氧化物的氧化 物半導(dǎo)體層103的氧化物半導(dǎo)體膜，連續(xù)地通過(guò)上述方法濺射形成用來(lái)形成緩沖層301a、 301b的氧化物半導(dǎo)體膜。接著，通過(guò)光刻工序，與包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層111 及氧化物半導(dǎo)體層106同樣，將用來(lái)形成緩沖層301a、301b的氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻為島狀， 從而形成氧化物半導(dǎo)體膜302(參照?qǐng)D11A)。接著，通過(guò)實(shí)施方式2所示的方法進(jìn)行至導(dǎo) 電膜112的成膜(參照?qǐng)D11B)。接著，通過(guò)光刻工序，與源電極層或漏電極層105a、105b、 包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層103同樣，蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜302，從而形成緩沖層 301a、301b(參照?qǐng)D11C)。其后的工序與實(shí)施方式2同樣。
還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng) 地組合使用。實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中，使用圖34說(shuō)明使用2個(gè)實(shí)施方式1所示的底柵型薄膜晶體管的 反相器電路。用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素部的驅(qū)動(dòng)電路使用反相器電路、電容、電阻等構(gòu)成。在組合2個(gè)η溝 道型TFT形成反相器電路的情況下，有組合增強(qiáng)型晶體管和耗盡型晶體管形成反相器電路 的情況(以下稱為EDMOS電路)以及使用2個(gè)增強(qiáng)型TFT形成反相器電路的情況(以下稱 為EEMOS電路)。還有，η溝道型TFT的閾值電壓是正值的情況下，定義為增強(qiáng)型晶體管；η 溝道型TFT的閾值電壓是負(fù)值的情況下，定義為耗盡型晶體管。在本說(shuō)明書(shū)中都按照上述 定義進(jìn)行描述。像素部和驅(qū)動(dòng)電路形成在同一基板上，在像素部中，使用呈矩陣狀配置的增強(qiáng)型 晶體管來(lái)切換對(duì)像素電極的電壓施加的導(dǎo)通截止。該配置于像素部中的增強(qiáng)型晶體管使用 氧化物半導(dǎo)體。驅(qū)動(dòng)電路的反相器電路的截面結(jié)構(gòu)示于圖34Α。還有，在圖34Α中，作為第一薄膜 晶體管430a及第二薄膜晶體管430b，使用圖30所示的結(jié)構(gòu)的反交錯(cuò)型薄膜晶體管。但是， 可用于本實(shí)施方式所示的反相器電路的薄膜晶體管不局限于該結(jié)構(gòu)。圖34A所示的第一薄膜晶體管430a中，在基板400上設(shè)置有第一柵電極層401a， 在第一柵電極層401a上設(shè)置有柵極絕緣層402，在柵極絕緣層402上設(shè)置有第一氧化物半 導(dǎo)體層406a，在第一氧化物半導(dǎo)體層406a上設(shè)置有第一包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo) 體層403a，在第一包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403a上設(shè)置有第一布線405a及第 二布線405b。同樣地，在第二薄膜晶體管430b中，在基板400上設(shè)置有第二柵電極層401b，在第二柵電極層401b上設(shè)置有柵極絕緣層402，在柵極絕緣層402上設(shè)置有第二氧化物半導(dǎo)體層406b，在第二氧化物半導(dǎo)體層406b上設(shè)置有第二包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo) 體層403b，在第二包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403b上設(shè)置有第二布線405b及第 三布線405c。在此，第二布線405b通過(guò)形成在柵極絕緣層402的接觸孔404與第二柵電極 層401b直接連接。還有，各部分的結(jié)構(gòu)和材料參照前述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管。第一布線405a是接地電位的電源線(接地電源線)。該接地電位的電源線也可以 是被施加負(fù)電壓VDL的電源線(負(fù)電源線)。第三布線405c是被施加正電壓VDD的電源線 (正電源線)。如圖34A所示，與第一包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403a和第二包含絕緣 性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403b這兩者電連接的第二布線405b通過(guò)形成在柵極絕緣層 402的接觸孔404與第二薄膜晶體管430b的第二柵電極層401b直接連接。通過(guò)直接連接， 可以獲得良好的接觸，減少接觸電阻。與隔著例如透明導(dǎo)電膜等其他導(dǎo)電膜連接第二柵電 極層401b和第二布線405b的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)接觸孔數(shù)的減少、基于接觸孔數(shù)減少的驅(qū) 動(dòng)電路占用面積的縮小。此外，驅(qū)動(dòng)電路的反相器電路的俯視圖示于圖34C。在圖34C中，沿虛線Z1-Z2截 斷的截面對(duì)應(yīng)于圖34A。另外，EDMOS電路的等效電路示于圖34B。圖34A及圖34C所示的電路連接對(duì)應(yīng)于 圖34B，是第一薄膜晶體管430a采用增強(qiáng)型η溝道型晶體管且第二薄膜晶體管430b采用耗 盡型η溝道型晶體管的例子。作為在同一基板上制造增強(qiáng)型η溝道型晶體管和耗盡型η溝道型晶體管的方法， 例如使用不同的材料及不同的成膜條件制造第一包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層 403a及第一氧化物半導(dǎo)體層406a與第二包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層403b及第 二氧化物半導(dǎo)體層406b。此外，也可以在氧化物半導(dǎo)體層的上下設(shè)置柵電極控制閾值，對(duì) 柵電極施加電壓而使一方的TFT成為常開(kāi)狀態(tài)，并使另一方的TFT成為常閉狀態(tài)，從而構(gòu)成 EDMOS電路。另外，不僅是EDMOS電路，通過(guò)采用增強(qiáng)型η溝道型晶體管作為第一薄膜晶體管 430a及第二薄膜晶體管430b，還可以制造EEMOS電路。在此情況下，將第三布線405c和第 二柵電極層401b連接，代替第二布線405b和第二柵電極層401b的連接。在本實(shí)施方式中使用的薄膜晶體管中，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體層上層疊包含絕緣性 氧化物的氧化物半導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層隔著包含絕緣性氧化 物的氧化物半導(dǎo)體層接觸的方式形成薄膜晶體管，可以減少該薄膜晶體管的閾值電壓的偏 差，使電特性穩(wěn)定。另外，也可以減少斷態(tài)電流。因此，可以提高本實(shí)施方式所示的反相器 電路的電路特性。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng)?shù)亟M合 使用。實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，以下說(shuō)明作為半導(dǎo)體裝置的一例的顯示裝置中在同一基板上至 少制造驅(qū)動(dòng)電路的一部分和配置于像素部的薄膜晶體管的例子。配置于像素部的薄膜晶體管根據(jù)實(shí)施方式2形成。此外，因?yàn)閷?shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，所以將驅(qū)動(dòng)電路中可以由η溝道型TFT構(gòu)成的一 部分驅(qū)動(dòng)電路與像素部的薄膜晶體管形成在同一基板上。作為半導(dǎo)體裝置的一例的有源矩陣型液晶顯示裝置的框圖的一例示于圖14Α。圖 14Α所示的顯示裝置在基板5300上包括具有多個(gè)具備顯示元件的像素的像素部5301、選 擇各像素的掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302、控制對(duì)被選擇的像素的視頻信號(hào)輸入的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路 5303。像素部5301通過(guò)沿列方向從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303延伸配置的多條信號(hào)線 Sl-Sm(未圖示)與信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303連接，通過(guò)沿行方向從掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302延伸 配置的多條掃描線Gl-Gn (未圖示)與掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302連接，具有對(duì)應(yīng)于信號(hào)線Sl-Sm 以及掃描線Gl-Gn呈矩陣狀配置的多個(gè)像素(未圖示)。并且，各像素與信號(hào)線Sj (信號(hào)線 Sl-Sm中的任一條)、掃描線Gi (掃描線Gl-Gn中的任一條)連接。此外，實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，使用圖15說(shuō)明 由η溝道型TFT構(gòu)成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。圖15所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)器IC5601、開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_Μ、第一 布線5611、第二布線5612、第三布線5613以及布線5621_1 5621_Μ。開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_Μ分別具有第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管 5603c。驅(qū)動(dòng)器IC5601與第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613及布線5621_1 5621_M連接。而且，開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_M分別與第一布線5611、第二布線5612、第三布 線5613及分別與開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_M的對(duì)應(yīng)的布線5621_1 5621_M連接。而且，布 線5621_1 5621_M分別通過(guò)第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶 體管5603c與三條信號(hào)線(信號(hào)線Sm-2、信號(hào)線Sm-1、信號(hào)線Sm(m=3M))連接。例如，第 J列的布線5621_J (布線5621_1 布線5621_M中的任一條)通過(guò)開(kāi)關(guān)組5602_J所具有的 第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c與信號(hào)線SjUf 號(hào)線Sj-Ι、信號(hào)線Sj(j = 3J)連接。還有，對(duì)第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613分別輸入信號(hào)。還有，驅(qū)動(dòng)器IC5601優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體形成。另外，開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_M 優(yōu)選與像素部形成在同一基板上。因此，驅(qū)動(dòng)器IC5601和開(kāi)關(guān)組5602_1 5602_M優(yōu)選通 過(guò)FPC等連接?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)與像素部貼合在同一基板上等，設(shè)置單晶半導(dǎo)體層，從而 形成驅(qū)動(dòng)器IC5601。接著，參照?qǐng)D16的時(shí)序圖說(shuō)明圖15所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作。還有，圖16 的時(shí)序圖示出選擇第i行掃描線Gi時(shí)的時(shí)序圖。另外，第i行掃描線Gi的選擇時(shí)間被分 割為第一子選擇時(shí)間Tl、第二子選擇時(shí)間T2及第三子選擇時(shí)間T3。而且，圖15的信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路在其他行的掃描線被選擇的情況下也進(jìn)行與圖16相同的工作。還有，圖16的時(shí)序圖示出第J列的布線5621_J通過(guò)第一薄膜晶體管5603a、第二 薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c與信號(hào)線Sj_2、信號(hào)線Sj-Ι、信號(hào)線Sj連接的 情況。還有，圖16的時(shí)序圖示出第i行掃描線Gi被選擇的時(shí)序、第一薄膜晶體管5603a 的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703a、第二薄膜晶體管5603b的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703b、第三薄膜晶體管5603c的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5703c及輸入到第J列布線5621_J的信號(hào)5721_J。還有，在第一子選擇時(shí)間Tl、第二子選擇時(shí)間T2及第三子選擇時(shí)間T3中，分別對(duì) 布線5621_1至布線5621_11輸入不同的視頻信號(hào)。例如，在第一子選擇時(shí)間Tl中輸入到布 線5621_J的視頻信號(hào)輸入到信號(hào)線Sj-2，在第二子選擇時(shí)間T2中輸入到布線5621_J的視 頻信號(hào)輸入到信號(hào)線Sj-Ι，在第三子選擇時(shí)間T3中輸入到布線5621_J的視頻信號(hào)輸入到 信號(hào)線Sj。另外，在第一子選擇時(shí)間Tl、第二子選擇時(shí)間T2及第三子選擇時(shí)間T3中輸入 到布線5621_J的視頻信號(hào)依次分別記作Data_j-2、DataJ-I、DataJ。如圖16所示，在第一子選擇時(shí)間Tl中，第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，第二薄膜晶 體管5603b及第三薄膜晶體管5603c截止。此時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ-2通過(guò)第 一薄膜晶體管5603a輸入到信號(hào)線Sj-2。在第二子選擇時(shí)間T2中，第二薄膜晶體管5603b 導(dǎo)通，第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體管5603c截止。此時(shí)，輸入到布線5621_J的 DataJ-I通過(guò)第二薄膜晶體管5603b輸入到信號(hào)線Sj-L在第三子選擇時(shí)間T3中，第三 薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b截止。此時(shí)，輸入 到布線5621_J的DataJ通過(guò)第三薄膜晶體管5603c輸入到信號(hào)線Sj。據(jù)此，圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)將1段柵極選擇時(shí)間分割為3部分，可以在1 段柵極選擇時(shí)間中從1條布線5621將視頻信號(hào)輸入到3條信號(hào)線。因此，圖15的信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路可以將形成有驅(qū)動(dòng)器IC5601的基板和形成有像素部的基板的連接數(shù)設(shè)定為信號(hào) 線數(shù)的約1/3。由于連接數(shù)變?yōu)榧s1/3，可以提高圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的可靠性、成品率 寸。還有，只要能夠如圖15所示將1段柵極選擇時(shí)間分割為多段子選擇時(shí)間并在各子 選擇時(shí)間中從某1條布線向多條信號(hào)線分別輸入視頻信號(hào)即可，對(duì)于薄膜晶體管的配置、 數(shù)量及驅(qū)動(dòng)方法等沒(méi)有限制。例如，當(dāng)在3段以上的子選擇時(shí)間中分別從1條布線將視頻信號(hào)分別輸入到3條 以上的信號(hào)線時(shí)，追加薄膜晶體管及用來(lái)控制薄膜晶體管的布線即可。但是，如果將1段柵 極選擇時(shí)間分割為3段以上的子選擇時(shí)間，則每段子選擇時(shí)間變短。因此，優(yōu)選將1段柵極 選擇時(shí)間分割為2段或3段子選擇時(shí)間。作為另一例，也可以如圖17的時(shí)序圖所示，將1段選擇時(shí)間分割為預(yù)充電時(shí)間Tp、 第一子選擇時(shí)間Tl、第二子選擇時(shí)間Τ2、第三子選擇時(shí)間Τ3。另外，圖17的時(shí)序圖示出第 i行掃描線Gi被選擇的時(shí)序、第一薄膜晶體管5603a的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803a、第二薄 膜晶體管5603b的導(dǎo)通/截止的時(shí)序5803b、第三薄膜晶體管5603c的導(dǎo)通/截止的時(shí)序 5803c以及輸入到第J列布線5621_J的信號(hào)5821_J。如圖17所示，在預(yù)充電時(shí)間Tp中， 第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通。此時(shí)，輸入 到布線5621_J的預(yù)充電電壓Vp通過(guò)第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三 薄膜晶體管5603c分別輸入到信號(hào)線Sj-2、信號(hào)線Sj-Ι、信號(hào)線Sj。在第一子選擇時(shí)間Tl 中，第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c截止。此 時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ-2通過(guò)第一薄膜晶體管5603a輸入到信號(hào)線Sj-2。在第 二子選擇時(shí)間T2中，第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通，第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體 管5603c截止。此時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ-I通過(guò)第二薄膜晶體管5603b輸入到信 號(hào)線Sj-L·在第三子選擇時(shí)間T3中，第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b截止。此時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ通過(guò)第三薄膜晶體管 5603c輸入到信號(hào)線Sj。據(jù)此，應(yīng)用圖17的時(shí)序圖的圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)在子選擇時(shí)間之前設(shè)置 預(yù)充電選擇時(shí)間，可以對(duì)信號(hào)線進(jìn)行預(yù)充電，所以可以高速地進(jìn)行對(duì)像素的視頻信號(hào)的寫(xiě) 入。還有，在圖17中，對(duì)與圖16相同的部分使用共通的符號(hào)表示，省略對(duì)于同一部分或具 有相同的功能的部分的詳細(xì)說(shuō)明。此外，說(shuō)明掃描線驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成。掃描線驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器、緩沖器。此 夕卜，根據(jù)情況，還可以包括電平位移器。在掃描線驅(qū)動(dòng)電路中，通過(guò)對(duì)移位寄存器輸入時(shí)鐘 信號(hào)(CLK)及起始脈沖信號(hào)(SP)，生成選擇信號(hào)。所生成的選擇信號(hào)在緩沖器中被緩沖放 大，并供給到對(duì)應(yīng)的掃描線。掃描線與1行的像素的晶體管的柵電極連接。而且，由于必須 將1行的像素的晶體管同時(shí)導(dǎo)通，因此使用能夠通過(guò)大電流的緩沖器。使用圖18和圖19說(shuō)明用于掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分的移位寄存器的一種 形態(tài)。圖18示出移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)。圖18所示的移位寄存器由觸發(fā)器5701_1 5701_n這多個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成。此外，輸入第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)、起始脈沖信號(hào)、復(fù)位信 號(hào)來(lái)進(jìn)行工作。說(shuō)明圖18的移位寄存器的連接關(guān)系。第一級(jí)觸發(fā)器5701_1與第一布線5711、第二 布線5712、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_1及第七布線5717_2連接。另外， 第二級(jí)觸發(fā)器5701_2與第三布線5713、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_1、 第七布線5717_2及第七布線5717_3連接。同樣地，第i級(jí)觸發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1 5701_n中的任一個(gè))與第二布 線5712或第三布線5713的一方、第四布線5714、第五布線5715、第七布線5717_i_l、第七 布線5717」及第七布線5717」+1連接。在此，在i為奇數(shù)的情況下，第i級(jí)觸發(fā)器5701」 與第二布線5712連接，在i為偶數(shù)的情況下，第i級(jí)觸發(fā)器5701」與第三布線5713連接。另外，第η級(jí)觸發(fā)器5701_η與第二布線5712或第三布線5713的一方、第四布線 5714、第五布線5715、第七布線5717_η_1、第七布線5717_η及第六布線5716連接。還有，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713、第六布線5716也可以依次分 別稱為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線、第四信號(hào)線。另外，第四布線5714、第五布線 5715也可以依次分別稱為第一電源線、第二電源線。接著，使用圖19說(shuō)明圖18所示的觸發(fā)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖19所示的觸發(fā)器包括第 一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、 第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八薄膜晶體管 5578。還有，第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜 晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八 薄膜晶體管5578是η溝道型晶體管，當(dāng)柵源間電壓(Vgs)高于閾值電壓(Vth)時(shí)呈導(dǎo)通狀 態(tài)。另外，圖19所示的觸發(fā)器具有第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503、第四 布線5504、第五布線5505及第六布線5506。在此示出所有薄膜晶體管采用增強(qiáng)型η溝道型晶體管的例子，但是沒(méi)有特別的限 制，例如即使使用耗盡型η溝道型晶體管也可以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路。
接著，下面示出圖19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(源電極或漏電極中的一方)與第四布線5504 連接，第一薄膜晶體管5571的第二電極(源電極或漏電極中的另一方)與第三布線5503 連接。第二薄膜晶體管5572的第一電極與第六布線5506連接，第二薄膜晶體管5572的 第二電極與第三布線5503連接。第三薄膜晶體管5573的第一電極與第五布線5505連接，第三薄膜晶體管5573的 第二電極與第二薄膜晶體管5572的柵電極連接，第三薄膜晶體管5573的柵電極與第五布 線5505連接。第四薄膜晶體管5574的第一電極與第六布線5506連接，第四薄膜晶體管5574的 第二電極與第二薄膜晶體管5572的柵電極連接，第四薄膜晶體管5574的柵電極與第一薄 膜晶體管5571的柵電極連接。第五薄膜晶體管5575的第一電極與第五布線5505連接，第五薄膜晶體管5575的 第二電極與第一薄膜晶體管5571的柵電極連接，第五薄膜晶體管5575的柵電極與第一布 線5501連接。第六薄膜晶體管5576的第一電極與第六布線5506連接，第六薄膜晶體管5576的 第二電極與第一薄膜晶體管5571的柵電極連接，第六薄膜晶體管5576的柵電極與第二薄 膜晶體管5572的柵電極連接。第七薄膜晶體管5577的第一電極與第六布線5506連接，第七薄膜晶體管5577的 第二電極與第一薄膜晶體管5571的柵電極連接，第七薄膜晶體管5577的柵電極與第二布 線5502連接。第八薄膜晶體管5578的第一電極與第六布線5506連接，第八薄膜晶體管5578的 第二電極與第二薄膜晶體管5572的柵電極連接，第八薄膜晶體管5578的柵電極與第一布 線5501連接。還有，將第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574的柵電極、第五薄 膜晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576的第二電極以及第七薄膜晶體管5577的 第二電極的連接處記作節(jié)點(diǎn)5543。另外，將第二薄膜晶體管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的第二電極的連接處記作節(jié)點(diǎn)5544。還有，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503以及第四布線5504也可以依 次分別稱為第一信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線、第四信號(hào)線。另外，第五布線5505也可 以稱為第一電源線，第六布線5506也可以稱為第二電源線。在第i級(jí)觸發(fā)器5701」中，圖19中的第一布線5501和圖18中的第七布線5717_ i-Ι連接。另外，圖19中的第二布線5502和圖18中的第七布線5717」+1連接。另外，圖 19中的第三布線5503和第七布線5717」連接。而且，圖19中的第六布線5506和第五布 線5715連接。在i為奇數(shù)的情況下，圖19中的第四布線5504與圖18中的第二布線5712連接， 在i為偶數(shù)的情況下，圖19中的第四布線5504與圖18中的第三布線5713連接。另外，圖 19中的第五布線5505和圖18中的第四布線5714連接。
但是，在第一級(jí)觸發(fā)器5701_1中，圖19中的第一布線5501與圖18中的第一布線5711連接。另外，在第η級(jí)觸發(fā)器5701_n中，圖19中的第二布線5502與圖18中的第六布 線5716連接。此外，也可以僅使用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的η溝道型TFT來(lái)制造信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路。因?yàn)閷?shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的η溝道型TFT的晶體 管遷移率大，所以可以提高驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率。另外，實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的η 溝道型TFT通過(guò)使用以In-Ga-Zn-O類非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體層，寄生電容得到降 低，因此頻率特性(被稱為f特性)優(yōu)良。例如，由于使用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所例示 的η溝道型TFT的掃描線驅(qū)動(dòng)電路可以進(jìn)行高速工作，因此可以實(shí)現(xiàn)幀頻的提高或黑屏插 入等。另外，通過(guò)增大掃描線驅(qū)動(dòng)電路的晶體管的溝道寬度或配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路 等，可以實(shí)現(xiàn)更高的幀頻。在配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路的情況下，通過(guò)將用來(lái)驅(qū)動(dòng)偶數(shù)行的 掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路配置在一側(cè)，將用來(lái)驅(qū)動(dòng)奇數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路配置 在其相反側(cè)，可以實(shí)現(xiàn)幀頻的提高。此外，如果通過(guò)多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路對(duì)同一掃描線輸出 信號(hào)，有利于顯示裝置的大型化。此外，在制造作為半導(dǎo)體裝置的一例的有源矩陣型發(fā)光顯示裝置的情況下，因?yàn)?至少在一個(gè)像素中配置多個(gè)薄膜晶體管，因此優(yōu)選配置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路。有源矩陣型 發(fā)光顯示裝置的框圖的一例示于圖14Β。圖14Β所示的發(fā)光顯示裝置在基板5400上包括具有多個(gè)具備顯示元件的像素的 像素部5401、選擇各像素的第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402及第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5404、控制對(duì) 被選擇的像素的視頻信號(hào)輸入的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5403。在輸入到圖14Β所示的發(fā)光顯示裝置的像素的視頻信號(hào)為數(shù)字方式的情況下，通 過(guò)切換晶體管的導(dǎo)通和截止，像素呈現(xiàn)發(fā)光或非發(fā)光的狀態(tài)。因此，可以采用面積灰度法或 時(shí)間灰度法進(jìn)行灰度的顯示。面積灰度法是通過(guò)將1個(gè)像素分割為多個(gè)子像素并根據(jù)視頻 信號(hào)獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)各子像素來(lái)進(jìn)行灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。此外，時(shí)間灰度法是通過(guò)控制像素 發(fā)光的時(shí)間來(lái)進(jìn)行灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。發(fā)光元件因?yàn)轫憫?yīng)速度比液晶元件等快，所以比液晶元件更適合時(shí)間灰度法。具 體而言，在采用時(shí)間灰度法進(jìn)行顯示的情況下，將1幀時(shí)間分割為多段子幀時(shí)間。然后，根 據(jù)視頻信號(hào)，在各子幀時(shí)間中使像素的發(fā)光元件呈發(fā)光或非發(fā)光的狀態(tài)。通過(guò)分割為多段 子幀時(shí)間，可以通過(guò)視頻信號(hào)控制在1幀時(shí)間中像素實(shí)際上發(fā)光的時(shí)間的總長(zhǎng)度，可進(jìn)行 灰度顯示。還有，在圖14Β所示的發(fā)光顯示裝置中示出如下的例子當(dāng)在一個(gè)像素中配置兩 個(gè)開(kāi)關(guān)TFT時(shí)，使用第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402生成輸入到一方的開(kāi)關(guān)TFT的作為柵極布線 的第一掃描線的信號(hào)，使用第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5404生成輸入到另一方的開(kāi)關(guān)TFT的作為 柵極布線的第二掃描線的信號(hào)；但是，也可以使用一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路生成輸入到第一掃 描線的信號(hào)和輸入到第二掃描線的信號(hào)。此外，例如根據(jù)1個(gè)像素所具有的開(kāi)關(guān)TFT的數(shù) 量，也可在各像素中設(shè)置多條用來(lái)控制開(kāi)關(guān)元件的工作的掃描線。在此情況下，既可以使用 一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路生成輸入到多條掃描線的所有信號(hào)，也可以使用多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路 生成輸入到多條掃描線的信號(hào)。
此外，在發(fā)光顯示裝置中，也可以將驅(qū)動(dòng)電路中能夠由η溝道型TFT構(gòu)成的一部分 驅(qū)動(dòng)電路與像素部的薄膜晶體管形成在同一基板上。另外，也可以僅使用實(shí)施方式1 實(shí) 施方式3所示的η溝道型TFT來(lái)制造信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路。此外，上述驅(qū)動(dòng)電路并不局限于液晶顯示裝置及發(fā)光顯示裝置，還可以用于利用 與開(kāi)關(guān)元件電連接的元件來(lái)驅(qū)動(dòng)電子墨水的電子紙。電子紙也被稱為電泳顯示裝置(電泳 顯示器)，具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙相同的易讀性、比其他顯示裝置低的耗電量、可形成為輕薄 的形狀。電泳顯示器可考慮各種形態(tài)，在溶劑或溶質(zhì)中分散有多個(gè)包含具有正電荷的第一 粒子和具有負(fù)電荷的第二粒子的多個(gè)微膠囊，通過(guò)對(duì)微膠囊施加電場(chǎng)，使微膠囊中的粒子 各自向相反的方向移動(dòng)，從而僅顯示集中在一側(cè)的 粒子的顏色。還有，第一粒子或第二粒子 包含染料，在沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)不移動(dòng)。此外，第一粒子和第二粒子的顏色不同(包括無(wú)色)。如上所述，電泳顯示器是利用介電常數(shù)高的物質(zhì)向高電場(chǎng)區(qū)域移動(dòng)的所謂介電泳 效應(yīng)的顯示器。電泳顯示器不需要液晶顯示裝置所需的偏振片和對(duì)置基板，厚度和重量減 半。上述在溶劑中分散微膠囊而得的材料被稱作電子墨水，該電子墨水可以印刷到玻 璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過(guò)使用彩色濾光片或具有染料的粒子來(lái)進(jìn)行彩 色顯示。此外，通過(guò)在有源矩陣基板上適當(dāng)?shù)匾詩(shī)A于兩個(gè)電極之間的方式設(shè)置多個(gè)上述微 膠囊，就完成了有源矩陣型顯示裝置，若對(duì)微膠囊施加電場(chǎng)，可以進(jìn)行顯示。例如，可以使用 利用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3的薄膜晶體管得到的有源矩陣基板。此外，作為微膠囊中的第一粒子及第二粒子采用選自導(dǎo)電體材料、絕緣體材料、半 導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、場(chǎng)致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料的一 種或它們的復(fù)合材料即可。通過(guò)上述構(gòu)成，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的顯示裝置。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng) 地組合使用。實(shí)施方式6通過(guò)制造實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管并將該薄膜晶體管用于像素 部及驅(qū)動(dòng)電路，從而可以制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，可以 將使用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或全部一體地與像 素部形成在同一基板上，從而形成系統(tǒng)整合面板(system-on-panel)。顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元 件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。在發(fā)光元件的范疇內(nèi)包括利用電流或電壓控制亮 度的元件，具體包括無(wú)機(jī)EL (Electro Luminescence，場(chǎng)致發(fā)光)元件、有機(jī)EL元件等。此 夕卜，也可以應(yīng)用電子墨水等對(duì)比度根據(jù)電作用而變化的顯示介質(zhì)。此外，顯示裝置包括呈密封有顯示元件的狀態(tài)的面板和呈在該面板中安裝有包括 控制器的IC等的狀態(tài)的模塊。另外，涉及相當(dāng)于制造該顯示裝置的過(guò)程中的顯示元件完成 之前的一種形態(tài)的元件基板，該元件基板在多個(gè)像素中分別具備用于將電流供給到顯示元 件的單元。具體而言，元件基板既可以是只形成有顯示元件的像素電極的狀態(tài)，也可以是形成成為像素電極的導(dǎo)電膜之后且蝕刻而形成像素電極之前的狀態(tài)，可以采用任意形態(tài)。還有，本說(shuō)明書(shū)中的顯示裝置是指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括照明裝 置)。另外，以下的裝置也都屬于顯示裝置安裝有例如FPC(Flexible Printed Circuit ； 柔性印刷電路)、TAB (Tape AutomatedBonding ；帶式自動(dòng)焊)帶或 TCP (Tape Carrier Package ；載帶封裝)等連接器的模塊，在TAB帶或TCP的前端設(shè)有印刷電路板的模塊，顯示 元件上通過(guò)C0G(Chip On Glass;玻璃覆晶)方式直接安裝有IC (集成電路)的模塊。在本實(shí)施方式中，使用圖22說(shuō)明相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置的一種形態(tài)的液晶顯示面板 的外觀及截面。圖22A1、A2是面板的俯視圖，其中形成于第一基板4001上的實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的使用以In-Ga-Zn-O類非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的 薄膜晶體管4010、4011及液晶元件4013通過(guò)密封材料4005密封在第一基板4001和第二 基板4006之間；圖22B相當(dāng)于沿圖22A1、A2的線M-N的截面圖。以包圍設(shè)置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的方式設(shè) 置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置有第二基板4006。 因此，像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004與液晶層4008 —起通過(guò)第一基板4001、密封材 料4005和第二基板4006被密封。此外，在第一基板4001上的除被密封材料4005包圍的 區(qū)域以外的區(qū)域中，安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的基板上的 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。還有，對(duì)于另行形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒(méi)有特別的限制，可以采用COG方法、 引線鍵合方法或TAB方法等。圖22A1是通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子， 而圖22A2是通過(guò)TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。此外，設(shè)置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004包括多個(gè) 薄膜晶體管，在圖22B中例示了像素部4002所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動(dòng)電路 4004所包括的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010、4011上設(shè)置有絕緣層4020、4021。作為薄膜晶體管4010、4011可以采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的使用以 In-Ga-Zn-O類非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管。在本實(shí)施方式 中，薄膜晶體管4010、4011是η溝道型薄膜晶體管。此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。而 且，液晶元件4013的對(duì)置電極層4031形成在第二基板4006上。像素電極層4030、對(duì)置電 極層4031和液晶層4008重疊的部分相當(dāng)于液晶元件4013。還有，像素電極層4030、對(duì)置 電極層4031分別設(shè)置有起到取向膜的作用的絕緣層4032、4033，隔著絕緣層4032、4033夾 著液晶層4008。還有，作為第一基板4001、第二基板4006，可以使用玻璃、金屬(代表性的是不銹 鋼)、陶瓷、塑料。作為塑料，可以使用FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics ；玻璃纖維增 強(qiáng)塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、聚酯膜或丙烯酸樹(shù)脂膜。此外，還可以使用具有將鋁箔夾 在PVF膜之間或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的片。此外，4035是通過(guò)對(duì)絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻而得到的柱狀間隔物，是為控制像 素電極層4030和對(duì)置電極層4031之間的距離(盒間隙)而設(shè)置。還有，還可以使用球狀 間隔物。另外，對(duì)置電極層4031與設(shè)置在與薄膜晶體管4010同一基板上的共用電位線電 連接?？梢允褂霉灿眠B接部，通過(guò)配置在一對(duì)基板之間的導(dǎo)電性粒子將對(duì)置電極層4031和共用電位線電連接。此外，使密封材料4005中包含導(dǎo)電性粒子。另外，可以采用不使用取向膜的顯示藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相的一種，是指當(dāng)使膽甾相液晶的溫度上升時(shí)即將從膽留相轉(zhuǎn)變到均質(zhì)相之前出現(xiàn)的相。由于藍(lán)相只出現(xiàn)在較 窄的溫度范圍內(nèi)，所以為了改善溫度范圍，將混合有5重量％以上的手性劑的液晶組成物 用于液晶層4008。顯示藍(lán)相的包含液晶和手性劑的液晶組成物由于響應(yīng)速度短至10μ s IOOys且呈光學(xué)各向同性，因此而不需要取向處理，視角依賴小。另外，雖然本實(shí)施方式是透射型液晶顯示裝置的例子，但是也可以適用于反射型 液晶顯示裝置或半透射型液晶顯示裝置。另外，雖然在本實(shí)施方式的液晶顯示裝置中示出在基板的外側(cè)(觀察側(cè))設(shè)置偏 振片并在內(nèi)側(cè)依次設(shè)置著色層、用于顯示元件的電極層的例子，但是偏振片也可以設(shè)置在 基板的內(nèi)側(cè)。另外，偏振片和著色層的疊層結(jié)構(gòu)也不局限于本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，只要根據(jù)偏 振片和著色層的材料或制造工序條件適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。另外，還可以設(shè)置起到黑色矩陣的 作用的遮光膜。另外，在本實(shí)施方式中，為了降低薄膜晶體管的表面凹凸和提高薄膜晶體管的可 靠性，呈以起到保護(hù)膜或平坦化絕緣膜的作用的絕緣層(絕緣層4020、絕緣層4021)覆蓋通 過(guò)實(shí)施方式1 實(shí)施方式3獲得的薄膜晶體管的構(gòu)成。另外，因?yàn)楸Ｗo(hù)膜用來(lái)防止懸浮在 大氣中的有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等污染雜質(zhì)的侵入，所以優(yōu)選采用致密的膜。保護(hù)膜利用 濺射法以氧化硅膜、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 或氮氧化鋁膜的單層或疊層的結(jié)構(gòu)形成即可。雖然在本實(shí)施方式中示出利用濺射法形成保 護(hù)膜的例子，但是并不局限于此，可以使用各種方法形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜，形成疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020。在此，作為絕緣層4020的第一層，利用 濺射法形成氧化硅膜。如果使用氧化硅膜作為保護(hù)膜，則對(duì)防止用作源電極層及漏電極層 的鋁膜的小丘有效。另外，作為絕緣層4020的第二層，利用濺射法形成氮化硅膜。如果使用氮化硅膜 作為保護(hù)膜，則可以抑制鈉等可動(dòng)離子侵入到半導(dǎo)體區(qū)域中而使TFT的電特性變化的現(xiàn)象。另外，可以在形成保護(hù)膜之后進(jìn)行對(duì)氧化物半導(dǎo)體層的退火(300°C 400°C )。另外，作為平坦化絕緣膜，形成絕緣層4021。作為絕緣層4021，可以使用聚酰亞 胺、丙烯酸樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂等具有耐熱性的有機(jī)材料。另外，除了上述 有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷類樹(shù)脂、PSG(磷硅玻璃)、 BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過(guò)層疊多層由這些材料形成的絕緣膜來(lái)形成絕緣層 4021。另外，硅氧烷類樹(shù)脂是指以硅氧烷類材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵的 樹(shù)脂。硅氧烷類樹(shù)脂除了氫之外，還可以具有氟、烷基或芳基中的至少1種作為取代基。對(duì)絕緣層4021的形成方法沒(méi)有特別的限制，可以根據(jù)其材料采用濺射法、SOG法、 旋涂、浸漬、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮片、輥涂機(jī)、幕涂機(jī)、刮 刀涂布機(jī)等。在使用材料液形成絕緣層4021的情況下，可以在進(jìn)行焙燒的工序中同時(shí)進(jìn)行 對(duì)氧化物半導(dǎo)體層的退火(300°C 400°C )。通過(guò)同時(shí)實(shí)施絕緣層4021的焙燒工序和對(duì)氧 化物半導(dǎo)體層的退火，可以高效地制造半導(dǎo)體裝置。
像素電極層4030、對(duì)置電極層4031可以使用包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢 的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(以下表示 為ΙΤ0)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等具有透光性的導(dǎo)電性材料。此外，作為像素電極層4030、對(duì)置電極層4031，可以使用包含導(dǎo)電性高分子(也稱 為導(dǎo)電性聚合物)的導(dǎo)電性組成物形成。使用導(dǎo)電性組成物形成的像素電極優(yōu)選薄層電阻 為10000 Ω/ □以下，波長(zhǎng)550nm時(shí)的透光率為70%以上。另外，導(dǎo)電性組成物所包含的導(dǎo) 電性高分子的電阻率優(yōu)選為0. 1 Ω · cm以下。作為導(dǎo)電性高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導(dǎo)電性高分子。例如，可以例舉聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物或者上述材料的2種以上的 共聚物等。另外，給予另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004或像素部4002 的各種信號(hào)及電位由FPC4018提供。在本實(shí)施方式中，連接端子電極4015由與液晶元件4013所具有的像素電極層 4030相同的導(dǎo)電膜形成，端子電極4016由與薄膜晶體管4010、4011的源電極層及漏電極層 相同的導(dǎo)電膜形成。連接端子電極4015通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4019與FPC4018所具有的端子電連接。此外，雖然在圖22中示出另行形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003并將它安裝在第一基板 4001上的例子，但是本實(shí)施方式不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成并安裝掃描線驅(qū)動(dòng)電路， 也可以僅另行形成并安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分。圖23示出使用采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的TFT制造的TFT基板2600來(lái) 構(gòu)成作為半導(dǎo)體裝置的液晶顯示模塊的一例。圖23是液晶顯示模塊的一例，TFT基板2600和對(duì)置基板2601被以密封材料2602 固定，在其間設(shè)置包括TFT等的像素部2603、包括液晶層的顯示元件2604、著色層2605而 形成顯示區(qū)域。在進(jìn)行彩色顯示時(shí)需要著色層2605，當(dāng)采用RGB方式時(shí)，對(duì)應(yīng)于各像素設(shè)置 有分別對(duì)應(yīng)紅色、綠色、藍(lán)色的著色層。在TFT基板2600和對(duì)置基板2601的外側(cè)配置有偏 振片2606、偏振片2607、散射板2613。光源由冷陰極管2610和反射板2611構(gòu)成，電路基 板2612通過(guò)柔性布線基板2609與TFT基板2600的布線電路部2608連接，并且組合有控 制電路及電源電路等外部電路。此外，也可以以在偏振片和液晶層之間具有相位差板的狀 態(tài)層疊。液晶顯示模塊可以采用TN(扭曲向列；Twisted Nematic)模式、IPS(平面內(nèi) 轉(zhuǎn)換；In-Plane-Switching)模式、FFS(邊緣場(chǎng)轉(zhuǎn)換；Fringe Field Switching)模式、 MVA(多疇垂直取向；Multi-domain Vertical Alignment)模式、PVA(垂直取向構(gòu)型； Patterned Vertical Alignment)ASM(；Axially Symmetric aligned Micro—cell)模式、OCB(光補(bǔ)償雙折身寸；Optically Compensated Birefringence) 模式、FLC(鐵電液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC(反鐵電液晶； AntiFerroelectric Liquid Crystal)模式等。通過(guò)上述構(gòu)成，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的液晶顯示面板。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng) 地組合使用。
實(shí)施方式7在本實(shí)施方式中，作為采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的半導(dǎo)體 裝置，示出電子紙的例子。圖13示出作為半導(dǎo)體裝置的例子的有源矩陣型電子紙。作為用于半導(dǎo)體裝置的 薄膜晶體管581，可以采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管。圖13的電子紙是采用扭轉(zhuǎn)球顯示方式(twist ball type)的顯示裝置的例子。扭 轉(zhuǎn)球顯示方式是指如下的方法將分別涂成白色和黑色的球形粒子配置在作為用于顯示元 件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差 來(lái)控制球形粒子的朝向，從而進(jìn)行顯示。密封在基板580和基板596之間的薄膜晶體管581是底柵型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管， 通過(guò)源電極層或漏電極層與第一電極層587在形成于絕緣層583、584、585中的開(kāi)口接觸并 電連接。在第一電極層587和第二電極層588之間設(shè)置有球形粒子589，該球形粒子589包 括具有黑色區(qū)590a、白色區(qū)590b且在周?chē)錆M了液體的空腔594，球形粒子589的周?chē)?充有樹(shù)脂等填充材料595 (參照?qǐng)D13)。在本實(shí)施方式中，第一電極層587相當(dāng)于像素電極， 第二電極層588相當(dāng)于共用電極。第二電極層588與設(shè)置在與薄膜晶體管581同一基板上 的共用電位線電連接?？梢允褂脤?shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的任一共用連接部，通過(guò)配 置在一對(duì)基板之間的導(dǎo)電性粒子將第二電極層588與共用電位線電連接。此外，還可以使用電泳元件代替扭轉(zhuǎn)球。使用直徑為10 μ m 200 μ m左右的微膠 囊，該微膠囊中封入有透明液體、帶正電的白色微粒和帶負(fù)電的黑色微粒。如果通過(guò)第一電 極層和第二電極層施加電場(chǎng)，則在設(shè)置于第一電極層和第二電極層之間的微膠囊中，白色 微粒和黑色微粒向相反方向移動(dòng)，從而可以顯示白色或黑色。應(yīng)用這種原理的顯示元件就 是電泳顯示元件，一般被稱為電子紙。電泳顯示元件由于反射率高于液晶顯示元件，因而不 需要輔助光源，且耗電量低，在昏暗的地方也能夠辨識(shí)顯示部。另外，即使不向顯示部供應(yīng) 電源，也能夠保持已顯示的圖像，因此即使帶顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也簡(jiǎn)稱顯示裝置或 具備顯示裝置的半導(dǎo)體裝置)遠(yuǎn)離電波發(fā)射源的情況下，也能夠保存已顯示的圖像。通過(guò)上述構(gòu)成，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的電子紙。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng)?shù)亟M合 使用。實(shí)施方式8在本實(shí)施方式中，作為采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的半導(dǎo)體 裝置，示出發(fā)光顯示裝置的例子。在此，作為顯示裝置所具有的顯示元件，以利用場(chǎng)致發(fā)光 的發(fā)光元件來(lái)示例。場(chǎng)致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物來(lái)區(qū) 分，一般前者被稱為有機(jī)EL元件，后者被稱為無(wú)機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過(guò)對(duì)發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對(duì)電極分別注入到 包含發(fā)光性的有機(jī)化合物的層，從而電流流通。然后，由于這些載流子(電子和空穴)的復(fù) 合，發(fā)光性的有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，當(dāng)該激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時(shí)發(fā)光。根據(jù)這種機(jī)理，該發(fā) 光元件被稱為電流激勵(lì)型發(fā)光元件。無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)被分為分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。分 散型無(wú)機(jī)EL元件包括在粘合劑中分散發(fā)光材料的粒子而得的發(fā)光層，發(fā)光機(jī)理是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有利用電介質(zhì)層夾住 發(fā)光層并再以電極夾住電解質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，發(fā)光機(jī)理是利用金屬離子的內(nèi)殼電子躍遷的局部 型發(fā)光。還有，在此作為發(fā)光元件使用有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。圖20是作為采用本發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的例子，示出能夠應(yīng)用數(shù)字時(shí) 間灰度驅(qū)動(dòng)(digital time grayscale driving)的像素結(jié)構(gòu)的一例的圖。以下，對(duì)能夠應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)及像素的工作進(jìn)行說(shuō)明。在此， 示出在1個(gè)像素中使用2個(gè)實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的將以In-Ga-Zn-O類非單晶膜 為代表的氧化物半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)的η溝道型晶體管的例子。像素6400包括開(kāi)關(guān)晶體管6401、驅(qū)動(dòng)晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容元件 6403。在開(kāi)關(guān)晶體管6401中，柵極與掃描線6406連接，第一電極(源電極及漏電極中的一 方)與信號(hào)線6405連接，第二電極(源電極及漏電極中的另一方)與驅(qū)動(dòng)晶體管6402的 柵極連接。在驅(qū)動(dòng)晶體管6402中，柵極通過(guò)電容元件6403與電源線6407連接，第一電極 與電源線6407連接，第二電極與發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)連接。發(fā)光元件 6404的第二電極相當(dāng)于共用電極6408。共用電極6408與形成在同一基板上的共用電位線 電連接。此外，發(fā)光元件6404的第二電極(共用電極6408)設(shè)置為低電源電位。另外，低 電源電位是指以電源線6407所設(shè)定的高電源電位為基準(zhǔn)滿足低電源電位<高電源電位的 電位，作為低電源電位，例如可以設(shè)定為GND、0V等。為了將該高電源電位與低電源電位的 電位差施加到發(fā)光元件6404上，使電流流過(guò)發(fā)光元件6404而使發(fā)光元件6404發(fā)光，以高 電源電位與低電源電位的電位差達(dá)到發(fā)光元件6404的正向閾值電壓以上的條件設(shè)定各個(gè) 電位。另外，還可以使用驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容代替電容元件6403而省略電容元 件6403。至于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容，可以在溝道形成區(qū)與柵電極之間形成電容。這里，在采用電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)方式的情況下，對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極輸入能 夠使驅(qū)動(dòng)晶體管6402充分導(dǎo)通或截止的兩種狀態(tài)的視頻信號(hào)。即，使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在 線形區(qū)域進(jìn)行工作。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在線形區(qū)域進(jìn)行工作，對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管6402的 柵極施加比電源線6407的電壓高的電壓。另外，對(duì)信號(hào)線6405施加(電源線電壓+驅(qū)動(dòng) 晶體管6402的Vth)以上的電壓。另外，當(dāng)進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)來(lái)代替數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)使信號(hào)的輸入不同， 可以使用與圖20相同的像素結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極施加(發(fā)光元件6404的正向 電壓+驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)以上的電壓。發(fā)光元件6404的正向電壓是指得到所希望 的亮度時(shí)的電壓，大于正向閾值電壓。此外，通過(guò)輸入驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)域中進(jìn)行 工作的視頻信號(hào)，可以使電流流過(guò)發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)域中進(jìn) 行工作，使電源線6407的電位高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。通過(guò)使視頻信號(hào)為模擬 信號(hào)，可以使對(duì)應(yīng)于視頻信號(hào)的電流流過(guò)發(fā)光元件6404，從而進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)。此外，圖20所示的像素結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，也可以對(duì)圖20所示的像素另外添 加開(kāi)關(guān)、電阻元件、電容元件、晶體管或邏輯電路等。接著，使用圖21說(shuō)明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，以驅(qū)動(dòng)TFT是η型的情況為例來(lái)說(shuō)明像素的截面結(jié)構(gòu)。作為用于圖21A、21B和21C的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001、7011、 7021可以與實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管同樣地制造，是使用以In-Ga-Zn-O 類非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管。發(fā)光元件只要至少陽(yáng)極或陰極中的一方透明而可獲取發(fā)射光即可。而且，有如下 結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件在基板上形成薄膜晶體管及發(fā)光元件，從與基板相反的一側(cè)的面獲取發(fā) 射光的頂部發(fā)射，或者從基板側(cè)的面獲取發(fā)射光的底部發(fā)射，或者從基板側(cè)及與基板相反 的一側(cè)的面獲取發(fā)射光的雙面發(fā)射；本發(fā)明的一種形態(tài)的像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于任一發(fā)射結(jié) 構(gòu)的發(fā)光元件。使用圖21A說(shuō)明頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21A中示出作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001是η型且從發(fā)光元件7002發(fā)射的光從 陽(yáng)極7005側(cè)透射時(shí)的像素的截面圖。在圖21Α中，發(fā)光元件7002的陰極7003和作為驅(qū)動(dòng) TFT的TFT7001電連接，在陰極7003上依次層疊有發(fā)光層7004、陽(yáng)極7005。作為陰極7003， 只要是功函數(shù)小且反射光的導(dǎo)電膜，可以使用各種材料。例如，優(yōu)選采用Ca、Al、MgAg、AlLi 等。而且，發(fā)光層7004可以由單層構(gòu)成，也可以層疊多層而構(gòu)成。在由多層構(gòu)成時(shí)，在陰極 7003上依次層疊電子注入層、電子輸送層、發(fā)光層、空穴輸送層、空穴注入層。還有，不需要 設(shè)置所有上述的層。陽(yáng)極7005使用具有透射光的透光性的導(dǎo)電性材料形成，可以使用例如 包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的 銦錫氧化物、銦錫氧化物(下面表示為ΙΤ0)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等的 具有透光性的導(dǎo)電膜。使用陰極7003及陽(yáng)極7005夾住發(fā)光層7004的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7002。在圖 21A所示的像素中，從發(fā)光元件7002發(fā)射的光如箭頭所示射出到陽(yáng)極7005側(cè)。接著，使用圖21B說(shuō)明底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21B示出作為驅(qū)動(dòng)TFT的 TFT7011是η型且從發(fā)光元件7012發(fā)射的光射出到陰極7013側(cè)時(shí)的像素的截面圖。在圖 21Β中，在與驅(qū)動(dòng)TFT7011電連接的具有透光性的導(dǎo)電膜7017上形成有發(fā)光元件7012的陰 極7013，在陰極7013上依次層疊有發(fā)光層7014、陽(yáng)極7015。還有，在陽(yáng)極7015具有透光性 的情況下，可以形成用于反射或屏蔽光的屏蔽膜7016以覆蓋陽(yáng)極上表面。作為陰極7013， 與圖21Α的情況同樣，只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電性材料，可以使用各種材料。但是，其厚度設(shè) 定為透射光的程度，優(yōu)選為5nm 30nm左右。例如，可以使用膜厚為20nm的鋁膜作為陰極 7013。而且，與圖21A同樣，發(fā)光層7014可以由單層構(gòu)成，也可以層疊多層而構(gòu)成。陽(yáng)極 7015不需要透射光，但是可以與圖21A同樣，使用具有透光性的導(dǎo)電性材料形成。并且，雖 然屏蔽膜7016例如可以使用反射光的金屬等，但是不局限于金屬膜。例如，也可以使用添 加有黑色顏料的樹(shù)脂等。由陰極7013及陽(yáng)極7015夾住發(fā)光層7014的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7012。在圖21B 所示的像素中，從發(fā)光元件7012發(fā)射的光如箭頭所示射出到陰極7013側(cè)。接著，使用圖21C說(shuō)明雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21C中，在與作為驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7021電連接的具有透光性的導(dǎo)電膜7027上形成有發(fā)光元件7022的陰極7023，在陰 極7023上依次層疊有發(fā)光層7024、陽(yáng)極7025。作為陰極7023，與圖21A的情況同樣，只要 是功函數(shù)小的導(dǎo)電性材料，可以使用各種材料。但是，其厚度設(shè)定為透射光的程度。例如， 可以使用膜厚為20nm的Al作為陰極7023。而且，與圖21A同樣，發(fā)光層7024可以由單層構(gòu)成，也可以層疊多層而構(gòu)成。陽(yáng)極7025可以與圖21A同樣使用具有透射光的透光性的導(dǎo) 電性材料形成。陰極7023、發(fā)光層7024和陽(yáng)極7025重疊的部分相當(dāng)于發(fā)光元件7022。在圖21C 所示的像素中，從發(fā)光元件7022發(fā)射的光如箭頭所示同時(shí)射出到陽(yáng)極7025側(cè)和陰極7023 側(cè)。還有，雖然在此作為發(fā)光元件描述了有機(jī)EL元件，但是也可以設(shè)置無(wú)機(jī)EL元件作 為發(fā)光元件。還有，雖然在本實(shí)施方式中示出了控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū)動(dòng)TFT) 和發(fā)光元件電連接的例子，但是也可以采用在驅(qū)動(dòng)TFT和發(fā)光元件之間連接有電流控制 TFT的結(jié)構(gòu)。還有，本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置不局限于圖21所示的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)思想進(jìn)行各種變形。接著，使用圖24說(shuō)明相當(dāng)于采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的半 導(dǎo)體裝置的一種形態(tài)的發(fā)光顯示面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀及截面。圖24A是通過(guò)密 封材料將形成在第一基板上的薄膜晶體管及發(fā)光元件密封在與第二基板之間的面板的俯 視圖，圖24B相當(dāng)于沿圖24A的H-I的截面圖。以包圍設(shè)置在第一基板4501上的像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b的方式設(shè)置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng) 電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b的上方設(shè)置有第二基板4506。因此，像 素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b與填充材料4507 一起通過(guò)第一基板4501、密封材料4505和第二基板4506被密封。優(yōu)選如上所述使用氣密 性高且漏氣少的保護(hù)膜(貼合膜、紫外線固化樹(shù)脂膜等)或覆蓋材料進(jìn)行封裝(密封)，使 其不暴露于空氣。此外，設(shè)置在第一基板4501上的像素部4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b包括多個(gè)薄膜晶體管，在圖24B中例示了像素部4502中所包括 的薄膜晶體管4510和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a中所包括的薄膜晶體管4509。作為薄膜晶體管4509、4510可以采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的使用以 In-Ga-Zn-O類非單晶膜為代表的氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管。在本實(shí)施方式 中，薄膜晶體管4509、4510是η溝道型薄膜晶體管。此外，4511對(duì)應(yīng)于發(fā)光元件，發(fā)光元件4511所具有的作為像素電極的第一電極層 4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。還有，雖然發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu) 是第一電極層4517、場(chǎng)致發(fā)光層4512、第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu)，但是不局限于本實(shí)施 方式所示的結(jié)構(gòu)?？梢愿鶕?jù)從發(fā)光元件4511獲取的光的方向等適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件4511 的結(jié)構(gòu)。分隔壁4520使用有機(jī)樹(shù)脂膜、無(wú)機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷形成。特別優(yōu)選的是， 使用感光性的材料，在第一電極層4517上形成開(kāi)口部，使該開(kāi)口部的側(cè)壁呈具有連續(xù)的曲 率的傾斜面。場(chǎng)致發(fā)光層4512既可以由單層構(gòu)成，也可以層疊多層而構(gòu)成?？梢栽诘诙姌O層4513及分隔壁4520上形成保護(hù)膜，以防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4511中。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。另外，給予信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、4503b、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b或像素部 4502的各種信號(hào)及電位是從FPC4518a、4518b供給。在本實(shí)施方式中，連接端子電極4515由與發(fā)光元件4511所具有的第一電極層4517相同的導(dǎo)電膜形成，端子電極4516由與薄膜晶體管4509、4510所具有的源電極層及漏 電極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端子電極4515通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4519與FPC4518a所具有的端子電連接。位于從發(fā)光元件4511獲取光的方向上的第二基板4506必須具有透光性。在此情 況下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸樹(shù)脂膜等具有透光性的材料。此外，作為填充材料4507，除了氮及氬等惰性的氣體之外，還可以使用紫外線固化 樹(shù)脂或熱固化樹(shù)脂，可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù) 脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或EVA (乙烯-乙酸乙烯酯)。本實(shí)施方式使用氮作為填充材料 4507。另外，若有需要，也可以在發(fā)光元件的射出面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏振片、圓偏振片(包 括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、彩色濾光片等光學(xué)膜。另外，可以在偏振片 或圓偏振片上設(shè)置防反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理可以利用表面的凹凸來(lái)散 射反射光，從而減少眩光。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a、4504b可以通過(guò)在另外準(zhǔn) 備的基板上由單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動(dòng)電路的形式安裝。此外，可以僅另 行形成并安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路或其一部分或者掃描線驅(qū)動(dòng)電路或其一部分，本實(shí)施方式不 局限于圖24的結(jié)構(gòu)。通過(guò)上述構(gòu)成，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的發(fā)光顯示裝置(顯示面 板)。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng)?shù)亟M合 使用。實(shí)施方式9采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置可以用作電子紙。 電子紙可以用于顯示信息的所有領(lǐng)域的電子設(shè)備。例如，可以將電子紙應(yīng)用于電子書(shū)籍 (電子書(shū))、海報(bào)、電車(chē)等交通工具的車(chē)內(nèi)廣告、信用卡等各種卡片中的顯示等。電子設(shè)備的 一例示于圖25和圖26。圖25A示出使用電子紙制造的海報(bào)2631。在廣告介質(zhì)是紙的印刷物的情況下，人 工進(jìn)行廣告的更換，但是如果使用電子紙，則可以在短時(shí)間內(nèi)改變廣告的顯示內(nèi)容。此外， 顯示不會(huì)走樣，可以獲得穩(wěn)定的圖像。還有，海報(bào)也可以采用能以無(wú)線方式收發(fā)信息的結(jié) 構(gòu)。此外，圖25B示出電車(chē)等交通工具的車(chē)內(nèi)廣告2632。在廣告介質(zhì)是紙的印刷物的 情況下，人工進(jìn)行廣告的更換，但是如果使用電子紙，則不需要許多人手就可以在短時(shí)間內(nèi) 改變廣告的顯示內(nèi)容。此外，顯示不會(huì)走樣，可以得到穩(wěn)定的圖像。還有，車(chē)內(nèi)廣告也可以 采用能以無(wú)線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。另外，圖26示出電子書(shū)籍2700的一例。例如，電子書(shū)籍2700由兩個(gè)框體、即框體2701及框體2703構(gòu)成?？蝮w2701及框體2703通過(guò)軸部2711形成為一體，且可以以該軸 部2711為軸進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行像紙制書(shū)籍那樣的動(dòng)作?？蝮w2701中組裝有顯示部2705，框體2703中組裝有顯示部2707。顯示部2705及 顯示部2707既可以采用顯示連續(xù)畫(huà)面的結(jié)構(gòu)，也可以采用顯示不同畫(huà)面的結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用 顯示不同的畫(huà)面的結(jié)構(gòu)，例如可以在右側(cè)的顯示部(圖26中的顯示部2705)中顯示文章， 而在左側(cè)的顯示部(圖26中的顯示部2707)中顯示圖像。此外，在圖26中示出框體2701中具備操作部等的例子。例如，在框體2701中具 備電源2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。通過(guò)操作鍵2723，可以翻頁(yè)。還有，也可以采用 與框體的顯示部在同一面具備鍵盤(pán)或指示器件等的結(jié)構(gòu)。另外，也可以采用在框體的背面 或側(cè)面具備外部連接用端子(耳機(jī)端子、USB端子或可與AC適配器及USB電纜等各種電纜 連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。另外，電子書(shū)籍2700也可以采用具有作為電子 詞典的功能的結(jié)構(gòu)。此外，電子書(shū)籍2700也可以采用能以無(wú)線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用以無(wú) 線方式從電子書(shū)籍服務(wù)器購(gòu)買(mǎi)所期望的書(shū)籍?dāng)?shù)據(jù)等并下載的構(gòu)成。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成和方法適當(dāng)?shù)亟M合 使用。實(shí)施方式10采用實(shí)施方式1 實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電 子設(shè)備(包括游藝機(jī))。作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收 機(jī))、用于計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為移動(dòng) 電話、移動(dòng)電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、移動(dòng)信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈子機(jī)等大型游戲機(jī)寸。圖27A示出電視裝置9600的一例。在電視裝置9600中，框體9601中組裝有顯示 部9603。通過(guò)顯示部9603，可以顯示影像。此外，在此示出通過(guò)支架9605支撐框體9601 的結(jié)構(gòu)。電視裝置9600的操作可以通過(guò)框體9601所具備的操作開(kāi)關(guān)或另行提供的遙控操 作機(jī)9610進(jìn)行。通過(guò)遙控操作機(jī)9610所具備的操作鍵9609，可以進(jìn)行頻道及音量的操作， 并可以對(duì)在顯示部9603上顯示的影像進(jìn)行操作。此外，也可以采用在遙控操作機(jī)9610中 設(shè)置顯示從該遙控操作機(jī)9610輸出的信息的顯示部9607的結(jié)構(gòu)。還有，電視裝置9600采用具備接收機(jī)或調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)接收機(jī)接 收一般的電視廣播，還可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器以有線或無(wú)線的方式連接通信網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行 單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的信息通
fn °圖27B示出數(shù)碼相框9700的一例。例如，在數(shù)碼相框9700中，框體9701中組裝 有顯示部9703。顯示部9703可以顯示各種圖像，例如通過(guò)顯示使用數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像 數(shù)據(jù)，可以發(fā)揮與一般的相框同樣的功能。還有，數(shù)碼相框9700采用具備操作部、外部連接用端子(USB端子、可以與USB電 纜等各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)也可以與顯示部組裝于 同一面，但是如果設(shè)置在側(cè)面或背面，則設(shè)計(jì)性提高，所以是優(yōu)選的。例如，可以在數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部插入儲(chǔ)存有由數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器并提取圖像數(shù)據(jù)，使所 提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部9703。 此外，數(shù)碼相框9700也可以采用能以無(wú)線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用以無(wú) 線方式提取所期望的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。圖28A是一種便攜式游戲機(jī)，由框體9881和框體9891這2個(gè)框體構(gòu)成，且通過(guò)連 接部9893以可開(kāi)閉的方式連接?？蝮w9881中組裝有顯示部9882，框體9891中組裝有顯示 部9883。另外，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)還具備揚(yáng)聲器部9884、記錄介質(zhì)插入部9886、 LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (具有測(cè)定力、位移、位 置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)速、距離、光、液體、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時(shí)間、硬度、電場(chǎng)、 電流、電壓、電力、放射線、流量、濕度、傾斜度、振動(dòng)、氣味或紅外線的功能的傳感器)、麥克 風(fēng)9889)等。當(dāng)然，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，只要是至少具備本發(fā)明的一種 形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可，可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其他附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖28A所示 的便攜式游戲機(jī)具有如下功能讀取儲(chǔ)存在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)并顯示在顯示部、通 過(guò)與其他便攜式游戲機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信而共享信息。還有，圖28A所示的便攜式游戲機(jī)所具 有的功能不局限于此，可以具有各種各樣的功能。圖28B示出作為大型游藝機(jī)的投幣游藝機(jī)9900的一例。在投幣游藝機(jī)9900中， 框體9901中組裝有顯示部9903。另外，投幣游藝機(jī)9900還具備起動(dòng)手柄或停止開(kāi)關(guān)等操 作單元、投幣口、揚(yáng)聲器等。當(dāng)然，投幣游藝機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不局限于此，只要是至少具備本 發(fā)明的一種形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可，可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其他附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖29A示出移動(dòng)電話機(jī)1000的一例。移動(dòng)電話機(jī)1000除了組裝在框體1001中 的顯示部1002之外，還具備操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、麥克風(fēng)1006寸。圖29A所示的移動(dòng)電話機(jī)1000可以通過(guò)用手指等接觸顯示部1002來(lái)輸入信息。 此外，打電話或輸入電子郵件等操作可以通過(guò)用手指等借觸顯示部1002來(lái)進(jìn)行。顯示部1002的畫(huà)面主要有3種模式。第1種是以圖像的顯示為主的顯示模式，第 2種是以文字等信息的輸入為主的輸入模式。第3種是顯示模式和輸入模式這2種模式混 合的顯示+輸入模式。例如，在打電話或編寫(xiě)電子郵件的情況下，將顯示部1002設(shè)定為以文字輸入為主 的文字輸入模式來(lái)進(jìn)行在畫(huà)面上顯示的文字的輸入操作即可。在此情況下，優(yōu)選的是在幾 乎所有的顯示部1002的畫(huà)面中顯示鍵盤(pán)或號(hào)碼按鈕。此外，通過(guò)在移動(dòng)電話機(jī)1000的內(nèi)部設(shè)置具有陀螺儀、加速度傳感器等檢測(cè)傾斜 度的傳感器的檢測(cè)裝置，可以使其判斷移動(dòng)電話機(jī)1000的朝向(縱向或橫向)并自動(dòng)地切 換顯示部1002的畫(huà)面顯示。畫(huà)面模式的切換通過(guò)接觸顯示部1002或?qū)蝮w1001的操作按鈕1003的操作來(lái) 進(jìn)行。此外，還可以使其根據(jù)顯示在顯示部1002上的圖像種類切換畫(huà)面模式。例如，如果 顯示在顯示部上的圖像信號(hào)為動(dòng)態(tài)圖像的數(shù)據(jù)，則切換成顯示模式，如果顯示在顯示部上 的圖像信號(hào)為文本數(shù)據(jù)，則切換成輸入模式。另外，在輸入模式中可以進(jìn)行如下的控制；通過(guò)檢測(cè)出顯示部1002的光傳感器所 檢測(cè)的信號(hào)，在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有通過(guò)顯示部1002的觸摸操作的輸入時(shí)，以將畫(huà)面模式從輸入模式切換成顯示模式。顯示部1002還可以用作圖像傳感器。例如，通過(guò)用手掌或手指觸摸顯示部1002 來(lái)拍攝掌紋、指紋等，可以進(jìn)行身份識(shí)別。此外，如果在顯示部中使用發(fā)射近紅外光的背光 源或發(fā)射近紅外光的感測(cè)用光源，則還可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。圖29B也是移動(dòng)電話機(jī)的一例。圖29B中的移動(dòng)電話機(jī)具有顯示裝置9410和通 信裝置9400，顯示裝置9410在框體9411中包括顯示部9412和操作按鈕9413，通信裝置 9400在框體9401中包括操作按鈕9402、外部輸入端子9403、麥克風(fēng)9404、揚(yáng)聲器9405和 收到來(lái)電時(shí)發(fā)光的發(fā)光部9406。具有顯示功能的顯示裝置9410可以在箭頭所示的2個(gè)方 向上與具有電話功能的通信裝置9400進(jìn)行安裝和脫卸。因此，顯示裝置9410和通信裝置 9400可以沿短軸或長(zhǎng)軸相互安裝。當(dāng)只需要顯示功能時(shí)，可以將顯示裝置9410從通信裝置 9400上取下，單獨(dú)使用顯示裝置9410。通信裝置9400和顯示裝置9410可以通過(guò)無(wú)線通信 或有線通信發(fā)射和接收?qǐng)D像或輸入信息，分別具有可充電電池。還有，本實(shí)施方式所示的構(gòu)成可以與其他實(shí)施方式所示的構(gòu)成適當(dāng)?shù)亟M合使用。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置，包括柵電極層、所述柵電極層上的柵極絕緣層、所述柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、所述氧化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層、以及所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層上的源電極層及漏電極層，其中，所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)，且所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層與所述源電極層及所述漏電極層電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述絕緣性氧化物為氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體 層通過(guò)使用包含0. 1重量％ 30重量％的SiO2的靶材的濺射法形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層及所述包含絕緣性 氧化物的氧化物半導(dǎo)體層分別包含銦、錫和鋅中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層在所述源電極層和 所述漏電極層之間具有厚度比與所述源電極層或所述漏電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述源電極層和所述漏電極層之間的所 述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層的一部分受到蝕刻，從而露出所述氧化物半導(dǎo)體 層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置有使用無(wú)機(jī) 材料形成的溝道保護(hù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述柵電極層的溝道方向的寬度大于所 述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層或所述氧化物半導(dǎo)體層的溝道方向的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo) 體層的端部下形成有空洞。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層的端部被所述包含 絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層覆蓋。
11.一種半導(dǎo)體裝置，包括 柵電極層、所述柵電極層上的柵極絕緣層、 所述柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層、所述氧化物半導(dǎo)體層上的包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層、 所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層上的具有η型導(dǎo)電性的緩沖層、以及 所述緩沖層上的源電極層及漏電極層， 其中，所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)， 所述緩沖層的電導(dǎo)率高于所述氧化物半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率，且所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層隔著所述緩沖層與所述源電極層及所述 漏電極層中的一方電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述緩沖層使用由氧化物半導(dǎo)體形成 的非單晶膜形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述絕緣性氧化物為氧化硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo) 體層通過(guò)使用包含0. 1重量％ 30重量％的SiO2的靶材的濺射法形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層及所述包含絕緣 性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層分別包含銦、錫和鋅中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層在所述源電極層 和所述漏電極層之間具有厚度比與所述源電極層及所述漏電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述源電極層和所述漏電極層之間的 所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層的一部分受到蝕刻，從而露出所述氧化物半導(dǎo)體 層。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置有使用無(wú) 機(jī)材料形成的溝道保護(hù)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述柵電極層的溝道方向的寬度大于 所述包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層或所述氧化物半導(dǎo)體層的溝道方向的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述包含絕緣性氧化物的氧化物半 導(dǎo)體層的端部下形成有空洞。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層的端部被所述包 含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層覆蓋。
22.—種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在基板上形成柵電極層、在所述柵電極層上形成柵極絕緣層、在所述柵極絕緣層上通過(guò)濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜、在所述第一氧化物半導(dǎo)體膜上通過(guò)使用包含SiO2的靶材的濺射法形成包含氧化硅的 第二氧化物半導(dǎo)體膜、對(duì)所述第一氧化物半導(dǎo)體膜及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻來(lái)形成氧化物半導(dǎo) 體層和包含SiO2的氧化物半導(dǎo)體層、在所述包含SiO2的氧化物半導(dǎo)體層上形成導(dǎo)電層、以及對(duì)所述導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻來(lái)形成源電極層及漏電極層，其中，所述包含SiO2的靶材包含0. 1重量％ 30重量％的SiO2。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜 及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜受到濕法蝕刻，從而所述第一氧化物半導(dǎo)體膜受到側(cè)面蝕刻， 且在所述包含SiO2的氧化物半導(dǎo)體層的端部下形成空洞。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述包含SiO2的靶材包含 1重量％ 10重量％的Si02。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜 及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜分別包含銦、錫和鋅中的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述包含SiO2的氧化物 半導(dǎo)體層中設(shè)置位于所述源電極層和所述漏電極層之間且厚度比與所述源電極層或所述 漏電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
27.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在基板上形成柵電極層、在所述柵電極層上形成柵極絕緣層、 在所述柵極絕緣層上通過(guò)濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜、 對(duì)所述第一氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻來(lái)形成氧化物半導(dǎo)體層、 在所述氧化物半導(dǎo)體層上通過(guò)使用包含Si02的靶材的濺射法形成包含氧化硅的第二 氧化物半導(dǎo)體膜、對(duì)所述第二氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻來(lái)形成覆蓋所述氧化物半導(dǎo)體層的包含Si02的 氧化物半導(dǎo)體層、在所述包含Si02的氧化物半導(dǎo)體層上形成導(dǎo)電層、 對(duì)所述導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻來(lái)形成源電極層及漏電極層， 其中，所述包含Si02的靶材包含0. 1重量％ 30重量％的Si02。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述包含Si02的靶材包含 1重量％ 10重量％的Si02。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜 及所述第二氧化物半導(dǎo)體膜分別包含銦、錫和鋅中的至少一種。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述包含Si02的氧化物 半導(dǎo)體層中設(shè)置位于所述源電極層和所述漏電極層之間且厚度比與所述源電極層或所述 漏電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，減少閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定。本發(fā)明的課題還在于減少斷態(tài)電流。通過(guò)在使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體層上層疊包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層，以氧化物半導(dǎo)體層與源電極層或漏電極層隔著包含絕緣性氧化物的氧化物半導(dǎo)體層接觸的方式形成薄膜晶體管，可以減少薄膜晶體管的閾值電壓的偏差，使電特性穩(wěn)定，還可以減少斷態(tài)電流。
文檔編號(hào)H01L21/34GK101826559SQ20101013517
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者山崎舜平, 秋元健吾, 郷戶宏充 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所