專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。另外，在本說明書中半導(dǎo)體裝置是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝 置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，通過利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜(厚度大約為幾nm 至幾百nm左右)來構(gòu)成薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)引人注目。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于電子 設(shè)備如IC或電光裝置，尤其是作為圖像顯示裝置的開關(guān)元件，正在積極地進(jìn)行研究開發(fā)。 此外，作為金屬氧化物的一個(gè)例子的氧化銦被用作在液晶顯示器等中所需要的透明電極材 料。在金屬氧化物中存在有呈現(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。將這些呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物 用作溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管已經(jīng)是眾所周知的(例如，參照專利文獻(xiàn)1至4、非專利文 獻(xiàn)1) ο另外，作為金屬氧化物，不僅已知一元(single componeng)氧化物，而且已知多元 (multi-component)氧化物。例如,包含同系物(homologous series)的 InGaO3(ZnO)m(m 自然數(shù))作為包含IruGa及Zn的多元氧化物半導(dǎo)體(也稱為In-Ga-Zn類氧化物)是眾所 周知的(例如，參照非專利文獻(xiàn)2至4)。此外，已經(jīng)確認(rèn)可以將上述那樣的由In-Ga-Zn類氧化物構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體用 于薄膜晶體管的溝道層(參照專利文獻(xiàn)5、非專利文獻(xiàn)5及6)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)1]日本特開(專利申請公開)昭60-198861號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本特開(專利申請公開)平8-264794號公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本特表(PCT國際申請翻譯)平11-505377號公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本特開(專利申請公開)2000-150900號公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]日本特開(專利申請公開)2004-103957號公報(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, and R. M. Wolf, " Aferroelectric transparent thin-film transistor"(鐵電透明薄膜晶體管)，Appl. Phys. Lett.，17June 1996，Vol. 68p.3650-3652[2]M. Nakamura,N. Kimizuka,and T. Mohri, “ ThePhase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 13500C" (In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 類在 1350°C 時(shí)的相位 關(guān)系)，J. Solid StateChem.，1991，Vol. 93，p. 298-315[非專禾丨J 文獻(xiàn) 3]N. Kimizuka, Μ. Isobe, and Μ. Nakamura, “ Syntheses andSingle-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-ZnO System"(同 系物的合成和單晶數(shù)據(jù)，In2O3-ZnGa2O4-ZnO 類的 In2O3(ZnO)m(m = 3,4, and 5)， InGaO3 (ZnO) 3，and Ga2O3 (ZnO)m (m = 7，8，9，and 16)) ,J. Solid StateChem.，1995，Vol. 116， p.170-178[非專利文獻(xiàn)4]中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彥、磯部光正，“* 口辦^相、 InFeO3 (Ζ η 0)m(m:自然數(shù))i同型化合物 合成fe J K結(jié)晶構(gòu)造〃(同系物相、銦鐵 鋅氧化物(InFeO3(ZnO)m) (m為自然數(shù))及其同型化合物的合成以及晶體結(jié)構(gòu))，固體物理 (SOLID STATE PHYSICS)，1993，Vol. 28，No. 5，p.317—327[非專禾Ij 文 M 5] K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, Τ. Kamiya, Μ. Hirano, and H. Hosono, " Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor"(由單晶透明氧化物半導(dǎo)體制造的薄膜晶體管)，SCIENCE, 2003, Vol. 300，p.1269-1272[ # 專禾Ij 文 ^ 6] K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, Τ. Kamiya, Μ. Hirano, and H. Hosono, " Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors“(使用非晶氧化物半導(dǎo)體在室溫 下制造透明柔性薄膜晶體管)，NATURE, 2004，Vol. 432p. 488-49
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是制造一種具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管的可靠性良好的 半導(dǎo)體裝置。在包括將包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層用作氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的半導(dǎo) 體裝置的制造方法中，進(jìn)行提高氧化物半導(dǎo)體膜的純度，并減少作為雜質(zhì)的水分等的加熱 處理(為了脫水化或脫氫化的加熱處理。)此外，不僅在氧化物半導(dǎo)體膜中，而且還減少存 在于柵極絕緣層內(nèi)的水分等雜質(zhì)，并減少以上下接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的方式設(shè)置的膜和 氧化物半導(dǎo)體膜的界面中存在的水分等雜質(zhì)。為了減少水分等雜質(zhì)，在形成氧化物半導(dǎo)體膜之前，進(jìn)行為了減少存在于柵極絕 緣層內(nèi)的水分等雜質(zhì)的第一加熱處理(為了脫水化或脫氫化的加熱處理)。在第一加熱處 理中，在氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下或在減壓下，進(jìn)行200°C以上且低于襯 底的應(yīng)變點(diǎn)、優(yōu)選為400°C以上且700°C以下的加熱處理，而減少柵極絕緣層的含有水分。在第一加熱處理之后，形成氧化物半導(dǎo)體膜，并進(jìn)行第二加熱處理(為了脫水化 或脫氫化的加熱處理)。在第二加熱處理中，在氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛 下或在減壓下，進(jìn)行200°C以上、優(yōu)選為400°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)的加熱處理，而減 少氧化物半導(dǎo)體膜的含有水分。在第二加熱處理之后，在氧氣氛下或惰性氣氛下緩冷到室 溫以上且低于100°C的范圍內(nèi)。在通過第二加熱處理減少膜中的含有水分之后，使用冷卻了的氧化物半導(dǎo)體膜， 提高薄膜晶體管的電特性，并且實(shí)現(xiàn)兼?zhèn)淞慨a(chǎn)性和高性能的薄膜晶體管。在本說明書中，將氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下或減壓下的加熱處 理稱為為了脫水化或脫氫化的加熱處理。在本說明書中，為方便起見，不僅將通過該加熱處理使H2脫離稱為脫氫化，而且還將通過該加熱處理使H、OH等脫離稱為脫水化或脫氫化。通過在惰性氣體下進(jìn)行加熱處理，減少包含在氧化物半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)(H20、H、 OH等)并提高載流子濃度，然后在氧氣氛下進(jìn)行緩冷。在氧氣氛下進(jìn)行緩冷，然后與氧化物 半導(dǎo)體層接觸地形成氧化物絕緣膜等并降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，從而可以實(shí)現(xiàn) 可靠性的提高。通過進(jìn)行第二加熱處理使氧化物半導(dǎo)體層低電阻化(載流子濃度提高，優(yōu)選為 lX1018/cm3以上)來可以得到低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層。然后，通過與低電阻化了的 氧化物半導(dǎo)體層接觸地形成氧化物絕緣膜，可以使低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層中的至少 與氧化物絕緣膜接觸的區(qū)域高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3)，可以得 到高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域。在半導(dǎo)體裝置的工序中，在惰性氣體氣氛下(或減壓下) 的加熱、在氧氣氛或惰性氣氛下的緩冷以及氧化物絕緣膜的形成等來增減氧化物半導(dǎo)體層 的載流子濃度，這是很重要的。此外，通過對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行為了脫水化或脫氫化的加 熱處理，氧化物半導(dǎo)體層成為氧缺乏型并成為N型化(N_、N+等)，然后通過形成氧化物絕緣 膜，使氧化物半導(dǎo)體層成為氧過剩的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)I型化。由此，可以制造具有電特性良好且 可靠性高的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置而提供。此外，作為與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層接觸地形成的氧化物絕緣膜，使用用 作阻擋水分、氫離子、0!1_等雜質(zhì)的無機(jī)絕緣膜。典型地使用氧化硅膜或氮氧化硅膜。此外， 也可以在氧化物絕緣膜上層疊氮化硅膜。此外，也可以在與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成成為保護(hù)膜的氧化 物絕緣膜之后，進(jìn)行第三次加熱。通過在與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成成為保護(hù)膜的氧 化物絕緣膜之后進(jìn)行第三次加熱，可以降低薄膜晶體管的電特性的不均勻性。氧化物半導(dǎo)體層不僅包含在層內(nèi)包含的氫還會包含各種狀態(tài)的氫如水(H2O)、 M-OH、M-H等，作為絕對量的氫濃度的平均值或高峰值為3X102°cm_3以下，優(yōu)選為 IXlO20Cm-3 以下。可以使用二次離子質(zhì)譜分析法(SIMS :Secondary Ion MassSpectrometry)得到或 根據(jù)SIMS數(shù)據(jù)得到這些濃度范圍。本說明書所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步 驟在具有絕緣表面的襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；使柵極絕緣 層脫水化或脫氫化；在脫水化或脫氫化了的柵極絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；在使氧化 物半導(dǎo)體層脫水化或脫氫化之后緩冷；在脫水化或脫氫化了的氧化物半導(dǎo)體層上形成源電 極層及漏電極層；在柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體層、源電極層及漏電極層上形成與氧化物半 導(dǎo)體層的一部分接觸的氧化物絕緣膜。在上述制造方法的結(jié)構(gòu)中，柵極絕緣層的脫水化或脫氫化利用在氮?dú)夥铡⑾∮袣?體氣氛或減壓下的第一加熱處理來進(jìn)行。此外，氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化利用在 氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或減壓下的第二加熱處理來進(jìn)行。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可解決上述問題中的至少一個(gè)。另外，本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在具有 絕緣表面的襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；使柵極絕緣層脫水化或 脫氫化；在脫水化或脫氫化了的柵極絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；在惰性氣氛下對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱并提高載流子濃度之后緩冷；在提高了載流子濃度的氧化物半導(dǎo)體層 上形成源電極層及漏電極層；在柵極絕緣層、被加熱的氧化物半導(dǎo)體層、源電極層以及漏電 極層上形成與被加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸的氧化物絕緣膜來降低載流子濃度。在上述制造方法的結(jié)構(gòu)中，惰性氣氛是氮或稀有氣體。此外，通過在惰性氣氛下且 在溫度400°C以上對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱，進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化。此 外，在惰性氣氛下且400°C以上對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱之后，在惰性氣氛下或氧氣氛下 緩冷到室溫以上且低于100°C。此外，本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在具有 絕緣表面的襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；使柵極絕緣層脫水化或 脫氫化；在脫水化或脫氫化了的柵極絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；在減壓下對氧化物半 導(dǎo)體層進(jìn)行加熱并提高載流子濃度之后緩冷；在提高了載流子濃度的氧化物半導(dǎo)體層上形 成源電極層及漏電極層；在柵極絕緣層、被加熱的氧化物半導(dǎo)體層、源電極層以及漏電極層 上形成與被加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸的氧化物絕緣膜來降低載流子濃度。在上述制造方法的結(jié)構(gòu)中，在減壓下且在400°C以上對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱 之后，在惰性氣氛下或氧氣氛下緩冷到室溫以上且低于100°c。在上述制造方法的各結(jié)構(gòu)中，柵極絕緣層的脫水化或脫氫化利用在氮?dú)夥障?、?有氣體氣氛下或減壓下的加熱來進(jìn)行。作為本說明書中所使用的氧化物半導(dǎo)體，例如可以使用由InM03(Zn0)m(m > 0)表 示的薄膜，并制造將該薄膜用作氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。此外，M表示選自Ga、Fe、 Ni,Mn和Co中的一種金屬元素或多種金屬元素。例如，作為M除了有包含Ga的情況之外， 還有包含Ga和Ni或Ga和Fe等Ga以外的上述金屬元素的情況。另外，在上述氧化物半導(dǎo) 體中，除了包含作為M的金屬元素之外，有時(shí)還作為雜質(zhì)元素包含F(xiàn)e、Ni以及其他過渡金屬 或該過渡金屬的氧化物。在本說明書中，在具有由InMO3(ZnO)m(m>0)表示的結(jié)構(gòu)的氧化 物半導(dǎo)體層中，將作為M具有包含Ga的結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體稱為In-Ga-Zn-O類氧化物半 導(dǎo)體，并且將該薄膜還稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。另外，作為用于氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體，除了可以使用上述材料之外，還 可以使用 In-Sn-Zn-O 類、In-Al-Zn-O 類、Sn-Ga-Zn-O 類、Al-Ga-Zn-O 類、Sn-Al-Zn-O 類、 In-Zn-O 類、In-Ga-O 類、Sn-Zn-O 類、Al-Zn-O 類、In-O 類、Sn-O 類、Zn-O 類的氧化物半導(dǎo) 體。此外，也可以在上述氧化物半導(dǎo)體層中包含氧化硅。通過使氧化物半導(dǎo)體層包含阻礙晶 化的氧化硅(SiOx(χ > 0))，當(dāng)在制造工序中在形成氧化物半導(dǎo)體層之后進(jìn)行加熱處理時(shí)， 可以抑制晶化。另外，氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選為非晶狀態(tài)，也可以其一部分晶化。氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選是包含In的氧化物半導(dǎo)體，更優(yōu)選地是包含In及Ga的氧化物 半導(dǎo)體。為了使氧化物半導(dǎo)體層為I (本征)型，經(jīng)過脫水化或脫氫化的工序是有效的。此外，根據(jù)第二加熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體層 的狀態(tài)從非晶變?yōu)槲⒕せ蚨嗑?。即使在氧化物半?dǎo)體層成為微晶膜或多晶膜的情況下 也可以得到作為TFT的開關(guān)特性。另外，由于薄膜晶體管因靜電等容易損壞，所以優(yōu)選設(shè)置在與柵極線或源電極線 同一襯底上用來保護(hù)驅(qū)動電路的保護(hù)電路。保護(hù)電路優(yōu)選使用包括氧化物半導(dǎo)體的非線性 元件形成。
另外，也可以以不接觸到大氣的方式對柵極絕緣層及氧化物半導(dǎo)體膜連續(xù)進(jìn)行處 理(也稱為連續(xù)處理、原位(in-situ)工序、連續(xù)成膜)。由于通過以不接觸到大氣的方式 進(jìn)行連續(xù)處理，在柵極絕緣層和氧化物半導(dǎo)體膜的界面不被水或烴等大氣成分或懸浮于大 氣中的雜質(zhì)污染的狀態(tài)下形成各個(gè)疊層界面，所以可以降低薄膜晶體管特性的不均勻性。在本說明書中，連續(xù)處理是指在從利用PCVD法或?yàn)R射法進(jìn)行的第一處理工序到 利用PCVD法或?yàn)R射法進(jìn)行的第二處理工序的一系列工序中，放置有被處理襯底的氣氛不 接觸到大氣等的污染氣氛而一直控制為真空或惰性氣體氣氛(氮?dú)夥栈蛳∮袣怏w氣氛)。 通過進(jìn)行連續(xù)處理，可以避免水分等再附著于干凈的被處理襯底上而進(jìn)行成膜等處理。在同一處理室內(nèi)進(jìn)行從第一處理工序到第二處理工序的一系列工序的處理包括 在本說明書中的連續(xù)處理的范圍內(nèi)。另外，當(dāng)在不同處理室內(nèi)進(jìn)行從第一處理工序到第二處理工序的一系列工序時(shí)， 在結(jié)束第一處理工序之后，以不接觸到大氣的方式在處理室之間進(jìn)行襯底搬送，然后進(jìn)行 第二處理，這個(gè)處理也包括在本說明書中的連續(xù)處理的范圍內(nèi)。另外，在第一處理工序和第二處理工序之間具有襯底搬送工序、對準(zhǔn)工序、緩冷工 序或者加熱或冷卻襯底以得到第二處理工序所需要的溫度的工序等的處理也包括在本說 明書中的連續(xù)處理的范圍內(nèi)。但是在第一處理工序和第二處理工序之間具有清洗工序、濕蝕刻、抗蝕劑形成等 的使用液體的工序的情況不包括在本說明書中的連續(xù)處理的范圍內(nèi)。本發(fā)明可以制造具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管。此外，可以制造具有電特性良 好且可靠性高的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置。


圖IA至圖IE是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的制造工序的截面圖；圖2A和圖2B是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖3A至圖3E是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖4A和圖4B是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖5A至圖5D是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖6A至圖6C是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖7是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖8A1至圖8B2是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖9A至圖9D是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖10是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖11是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖12A至圖12C是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖13A和圖13B是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖14是說明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖15是示出電爐的截面圖的圖；圖16是示出電爐的截面圖的圖；圖17A和圖17B是說明顯示裝置的框圖的圖；0069]圖18A和圖18B是說明信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的圖
0070]圖19A至圖19C是說明移位寄存器的結(jié)構(gòu)的電路圖
0071]圖20A和圖20B是說明移位寄存器的動作的時(shí)序圖
0072]圖21A1至圖21B是說明半導(dǎo)體裝置的0073]圖22是說明半導(dǎo)體裝置的0074]圖23是說明半導(dǎo)體裝置的0075]圖24是說明半導(dǎo)體裝置的像素等效電路的0076]圖25A至圖25C是說明半導(dǎo)體裝置的0077]圖26A和圖26B是說明半導(dǎo)體裝置的0078]圖27是示出電子書籍的一個(gè)例子的外觀0079]圖28A和圖28B是示出電視裝置及數(shù)碼相框的例子的外觀0080]圖29A和圖29B是示出游戲機(jī)的例子的外觀0081]圖30A和圖30B是示出便攜式計(jì)算機(jī)及移動電話的一個(gè)例子的外觀0082]圖31A和圖31B是說明計(jì)算氧分子和氧化物半導(dǎo)體層表面的相互作用而得到的結(jié) 果的0083]圖32是說明在計(jì)算時(shí)使用的氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)的0084]圖33是說明氧化物半導(dǎo)體層的氧濃度的計(jì)算結(jié)果的0085]圖34A至圖34C是說明氧和氧化物半導(dǎo)體層表面的相互作用的圖。
0086]附圖標(biāo)記說明100襯底
101柵電極層
102柵絕緣層
103氧化物半導(dǎo)體層
105a源電極層或漏電極層
105b源電極層或漏電極層
107保護(hù)絕緣層
108電容布線
109氧化物半導(dǎo)體膜
110像素電極層
121端子
122端子
125接觸孔
126接觸孔
127接觸孔
128透明導(dǎo)電模
129透明導(dǎo)電模
132導(dǎo)電模
133氧化物半導(dǎo)體層
134氧化物半導(dǎo)體層
135氧化物半導(dǎo)體層
400襯底
401柵電極層
402柵絕緣層
403氧化物半導(dǎo)體層
404a源極區(qū)域或漏極區(qū)域
404b源極區(qū)域或漏極區(qū)域
405a源電極層或漏電極層
405b源電極層或漏電極層
430氧化物半導(dǎo)體層
460薄膜晶體管
470薄膜晶體管
601電爐
602處理室
603加熱器
604襯底
605基座
606氣體供應(yīng)單元
607排氣單元
611a氣體供應(yīng)源
611b氣體供應(yīng)源
612a壓力調(diào)節(jié)閥
612b壓力調(diào)節(jié)閥
613a精制器
613b精制器
614a質(zhì)量流量控制器
614b質(zhì)量流量控制器
615a停止閥
615b停止閥
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說 明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可 以被變換為各種各樣的形式。另外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限于以下所示的實(shí)施方式的 記載內(nèi)容。實(shí)施方式1圖2A是半導(dǎo)體裝置所具有的薄膜晶體管470的平面圖，并且圖2B是沿圖2A的 線C1-C2的截面圖。薄膜晶體管470是逆交錯(cuò)型薄膜晶體管，并且在具有絕緣表面的襯底 400上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、氧化物半導(dǎo)體層403、源電極層或漏電極層405a、405b。另外，覆蓋薄膜晶體管470地設(shè)置有接觸于氧化物半導(dǎo)體層403的氧化物絕緣膜407。對氧化物半導(dǎo)體層403至少在形成氧化物半導(dǎo)體膜前后進(jìn)行減少作為雜質(zhì)的水 分等的第一及第二加熱處理(為了脫水化或脫氫化的加熱處理)。通過進(jìn)行形成氧化物半 導(dǎo)體膜之后的第二加熱處理，使得低電阻化(載流子濃度提高，優(yōu)選為IX 1018/cm3以上)之 后，在氧氣氛下進(jìn)行緩冷，與氧化物半導(dǎo)體層403接觸地形成氧化物絕緣膜407，使得高電 阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3)來可以將氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道形成 區(qū)域。在進(jìn)行第二加熱處理并緩冷之后，與氧化物半導(dǎo)體層接觸地進(jìn)行氧化物絕緣膜的 形成等而降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，從而可以提高薄膜晶體管470的可靠性。此外，不僅減少氧化物半導(dǎo)體層403內(nèi)的水分等雜質(zhì)，而且減少存在于柵極絕緣 層402內(nèi)、以接觸于氧化物半導(dǎo)體層403的上下的方式設(shè)置的膜與氧化物半導(dǎo)體層403的 界面，具體而言柵極絕緣層402與氧化物半導(dǎo)體層403的界面以及氧化物絕緣膜407與氧 化物半導(dǎo)體層403的界面的水分等雜質(zhì)。另外，作為與氧化物半導(dǎo)體層403接觸的源電極層或漏電極層405a、405b使用選 自鈦、鋁、錳、鎂、鋯、鈹中的任一種或多種的材料。此外，也可以層疊組合上述元素的合金膜寸。作為包含溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層403，使用具有半導(dǎo)體特性的氧化物材 料即可，典型地使用In-Ga-Zn-O類非單晶。圖IA至圖IE示出在圖2A和圖2B中示出的薄膜晶體管470的制造工序的截面圖。首先，在具有絕緣表面的襯底即襯底400上設(shè)置柵電極層401。對能夠使用的玻璃襯底沒有特別的限制，但是需要至少具有耐受后面的加熱處理 程度的耐熱性。作為具有透光性的襯底400，可以使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等 玻璃襯底。另外，作為具有透光性的襯底400，在后面的加熱處理的溫度較高時(shí)，使用應(yīng)變點(diǎn) 為730°C以上的襯底即可。此外，作為玻璃襯底400，例如使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻 璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等玻璃材料。通過包含多于硼酸的氧化鋇(BaO)，可以獲得更實(shí)用的耐 熱玻璃。因此，優(yōu)選使用與B2O3相比包含BaO更多的的玻璃襯底。另外，也可以使用陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等由絕緣體構(gòu)成的襯底代替上 述玻璃襯底400。此外，也可以使用晶化玻璃等。也可以在襯底400與柵電極層401之間設(shè)置用作基底膜的絕緣膜。該基底膜有防 止雜質(zhì)元素從襯底400擴(kuò)散的功能，而且可以使用選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜以 及氧氮化硅膜中的一種或多種膜的疊層結(jié)構(gòu)來形成?？梢允褂弥T如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、 銅、釹、鈧等的金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料以單層或疊層形成柵電 極層401。但是，柵電極層401的材料需要至少具有能夠耐受后面的加熱處理程度的耐熱 性。接著，在柵電極層401上形成柵極絕緣層402。通過利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等將氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮氧 化硅層形成為單層或?qū)⑵鋵盈B而能夠形成柵極絕緣層402。例如，作為成膜氣體，使用SiH4、 氧以及氮并利用等離子體CVD法形成氧氮化硅層即可。此外，作為柵極絕緣層402，也可以通過使用有機(jī)硅烷氣體的CVD法形成氧化硅層。作為有機(jī)硅烷氣體，可以使用含有硅的化 合物，如正硅酸乙酯(TE0S 化學(xué)式為Si (OC2H5) 4)、四甲基硅烷(TMS 化學(xué)式為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(化學(xué)式為SiH(OC2H5)3)、三(二甲氨基)硅烷(化學(xué)式為SiH(N(CH3)2)3)等。接著，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行第一加熱處理(參照 圖1A)。將第一加熱處理的溫度設(shè)定為200°C以上且700°C以下，優(yōu)選設(shè)定為400°C以上。通 過進(jìn)行第一加熱處理，可以獲得去除了包含在層內(nèi)的氫及水等雜質(zhì)的柵極絕緣層402。此外，在第一加熱處理中，優(yōu)選在氮或氦、氖、氬等稀有氣體中不包含水、氫 等?；蛘撸瑑?yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為 6N(99. 9999%)以上，優(yōu)選設(shè)定為7N(99. 99999% )以上(即雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為 0. Ippm 以下)。此外，作為第一加熱處理，可以采用使用電爐的加熱方法、使用被加熱的氣體的 GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal 氣體快速熱退火)法或利用燈光的LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal 燈快速熱退火)法等瞬間加熱方法等。接著，在柵極絕緣層402上形成氧化物半導(dǎo)體膜。此外，優(yōu)選在利用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜之前，進(jìn)行引入氬氣并產(chǎn)生等離子 體的反濺射(reverse sputtering)，去除附著在柵極絕緣層402的表面上的灰塵。反濺射 是指如下的方法，其中不對靶一側(cè)施加電壓而在氬氣氛下對襯底一側(cè)使用RF電源施加電 壓來在襯底附近形成等離子體，從而進(jìn)行表面改性。另外，也可以使用氮、氦等代替氬氣氛。 此外，也可以使用在對氬氣氣氛添加氧氣、N20等的氣氛。另外，也可以使用在對氬氣氛添加 Cl2、CF4等的氣氛。使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體靶并通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜。此外，在 稀有氣體(典型地是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體(典型地是氬)及氧氣氛下通過濺 射法形成氧化物半導(dǎo)體膜。也可以以不接觸到大氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣層402及氧化物半導(dǎo)體膜。通過 以不接觸到大氣的方式形成，可以在不被水或烴等大氣成分或懸浮于大氣中的雜質(zhì)元素污 染的狀態(tài)下形成各個(gè)疊層界面，因此可以降低薄膜晶體管特性的不均勻性。通過光刻工序?qū)⒀趸锇雽?dǎo)體膜加工為作為島狀的氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半 導(dǎo)體層(第一氧化物半導(dǎo)體層)430 (參照圖1B)。在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下對氧化物半導(dǎo)體層430進(jìn)行第二 加熱處理而形成氧化物半導(dǎo)體層(第二氧化物半導(dǎo)體層)431 (參照圖1C)。通過在上述氣 氛下對氧化物半導(dǎo)體層430進(jìn)行加熱處理，可以去除包含在氧化物半導(dǎo)體層430中的氫及 水等雜質(zhì)。根據(jù)第二加熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體層晶化 而成為微晶膜或多晶膜。此外，在第二加熱處理中，優(yōu)選在氮或氦、氖、氬等稀有氣體中不包含水、氫等?；?者，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為6N以上，優(yōu)選 設(shè)定為7N以上(即雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為0. Ippm以下)。此外，作為第二加熱處理，可以采用使用電爐的加熱方法、使用被加熱的氣體的 GRTA法或利用燈光的LRTA法等瞬間加熱方法等。
在此，作為氧化物半導(dǎo)體層430的第二加熱處理的一個(gè)方式，參照圖15說明使用 電爐601的加熱方法。圖15是電爐601的示意圖。在處理室602的外側(cè)設(shè)置有加熱器603，對處理室602 進(jìn)行加熱。此外，在處理室602內(nèi)設(shè)置有搭載襯底604的基座605，將襯底604搬入處理室 602內(nèi)或從處理室602搬出襯底604。此外，在處理室602中設(shè)置有氣體供應(yīng)單元606及 排氣單元607。使用氣體供應(yīng)單元606將氣體引入到處理室602內(nèi)。此外，使用排氣單元 607對處理室602進(jìn)行排氣或?qū)μ幚硎?02進(jìn)行減壓。另外，電爐601的升溫特性優(yōu)選為 0. I0C /min(分鐘)以上且20°C /min以下。此外，電爐601的降溫特性優(yōu)選為0. 1°C /min 以上且15°C /min以下。氣體供應(yīng)單元606具有氣體供應(yīng)源611a、氣體供應(yīng)源611b、壓力調(diào)節(jié)閥612a、壓力 調(diào)節(jié)閥612b、精制器613a、精制器613b、質(zhì)量流量控制器614a、質(zhì)量流量控制器614b、停止 閥615a、停止閥615b。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選在氣體供應(yīng)源611a、氣體供應(yīng)源611b和處理 室602之間設(shè)置精制器613a、精制器613b。通過設(shè)置精制器613a、精制器613b，使用該精 制器613a、精制器613b去除從氣體供應(yīng)源611a、氣體供應(yīng)源611b引入到處理室602內(nèi)的 氣體中的水、氫等雜質(zhì)，從而可以減少向處理室602內(nèi)的水、氫等的侵入。在本實(shí)施方式中，從氣體供應(yīng)源611a、氣體供應(yīng)源611b將氮或稀有氣體引入到處 理室602內(nèi)，使處理室內(nèi)的氣氛成為氮或稀有氣體氣氛，在加熱到200°C以上且低于襯底的 應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選加熱到400°C以上的處理室602中，對形成在襯底604上的氧化物半導(dǎo)體層 430進(jìn)行加熱，從而可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層430的脫水化或脫氫化?；蛘?，在使用排氣單元607在減壓下加熱到200°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選 加熱到400°C以上的處理室602中，對形成在襯底604上的氧化物半導(dǎo)體層430進(jìn)行加熱， 從而可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層430的脫水化或脫氫化。接著，在停止從氣體供應(yīng)源611a將氮或稀有氣體引入到處理室602內(nèi)，并且使加 熱器成為關(guān)斷(OFF)狀態(tài)。然后，從氣體供應(yīng)源611b將氧引入到處理室602內(nèi)，使加熱裝置 的處理室602逐漸冷卻。即，使處理室602內(nèi)的氣氛成為氧氣氛，并使襯底604逐漸冷卻。 在此，優(yōu)選在從氣體供應(yīng)源611b引入到處理室602內(nèi)的氧中不包含水、氫等雜質(zhì)。或者，優(yōu) 選將從氣體供應(yīng)源611b引入到處理室602內(nèi)的氧的純度設(shè)定為6N以下，更優(yōu)選為7N以下 (即，氧中的雜質(zhì)濃度為lppm，優(yōu)選為0. Ippm)。其結(jié)果，可以提高后面形成的薄膜晶體管的可靠性。另外，在減壓下進(jìn)行第二加熱處理時(shí)，在第二加熱處理之后在處理室602內(nèi)流過 氧并且使壓力回到大氣壓而冷卻即可。另外，也可以在從氣體供應(yīng)源611b將氧引入到處理室602內(nèi)，并且將氦、氖、氬等 稀有氣體和氮中的一方或雙方引入到處理室602內(nèi)。另外，也可以將加熱裝置的處理室602內(nèi)的襯底604冷卻到300°C之后，將襯底 604移動到室溫的氣氛。其結(jié)果，可以縮短襯底604的冷卻時(shí)間。另外，在加熱裝置是多室型時(shí)，可以在不同處理室中進(jìn)行第二加熱處理和冷卻處 理。典型地在充滿氮或稀有氣體且加熱到200°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)、優(yōu)選加熱到 400°C以上的第一處理室中，對襯底上的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。接著，經(jīng)過引入氮或稀 有氣體的傳送室，向充滿有氧且100°C以下、優(yōu)選為室溫的第二處理室移動上述被加熱處理的襯底，并進(jìn)行冷卻處理。通過上述工序，可以提高吞吐量。此外，惰性氣體氣氛或減壓下的氧化物半導(dǎo)體層的第二加熱處理也可以對加工為 島狀氧化物半導(dǎo)體層之前的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行。在此情況下，在第二加熱處理后在氧氣 氛下緩冷到室溫以上且低于100°C，從加熱裝置取出襯底，而進(jìn)行光刻工序。另外，優(yōu)選在惰性氣體氣氛或減壓下的第二加熱處理后的氧化物半導(dǎo)體層430的 狀態(tài)優(yōu)選是非晶狀態(tài)，但也可以使其一部分晶化。接著，在柵極絕緣層402及氧化物半導(dǎo)體層431上形成導(dǎo)電膜。作為導(dǎo)電膜的材料，可以舉出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素、以上述元素為成 分的合金、組合上述元素的合金等。另外，在形成導(dǎo)電膜后進(jìn)行第三加熱處理時(shí)，優(yōu)選使導(dǎo)電膜具有耐受第三加熱處 理的耐熱性。當(dāng)僅采用Al單一物質(zhì)時(shí)有耐熱性低并容易腐蝕等問題，所以將Al與耐熱導(dǎo) 電材料組合來形成。作為與Al組合的耐熱導(dǎo)電材料，使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬 (Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金 膜或者以上述元素為成分的氮化物。通過蝕刻工序?qū)ρ趸锇雽?dǎo)體層431、導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻，形成氧化物半導(dǎo)體層432 以及源電極層或漏電極層405a、405b(參照圖1D)。此外，對于氧化物半導(dǎo)體層432僅對一 部分進(jìn)行蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體層432。形成與氧化物半導(dǎo)體層432接觸的氧化物絕緣膜407。氧化物絕緣膜407至少具 有Inm以上的厚度，可以適當(dāng)?shù)厥褂肅VD法、濺射法等不在氧化物絕緣膜407中混入水、氫 等雜質(zhì)的方法而形成。在此，使用濺射法形成氧化物絕緣膜407。與低電阻化了的氧化物半 導(dǎo)體層接觸地形成的氧化物絕緣膜407不包含水分、氫離子、OH—等雜質(zhì)，使用防止這些雜質(zhì) 從外部侵入的無機(jī)絕緣膜，典型地使用氧化硅膜或氮氧化硅膜。此外，也可以層疊接觸于氧 化物絕緣膜407上的氮化硅膜。氮化硅膜不包含水分、氫離子、0H—等雜質(zhì)，防止來自外部的 這些雜質(zhì)的侵入。另外，通過在第二加熱處理后在氧氣氛下緩冷到室溫以上且低于100°C，可以在氧 化物半導(dǎo)體層的表面附近形成包含氧濃度高的區(qū)域，而在使氧化物半導(dǎo)體層充分高電阻化 時(shí)，也可以形成氮化硅膜代替氧化物絕緣膜407。在本實(shí)施方式中，作為氧化物絕緣膜407形成300nm膜厚的氧化硅膜。將成膜時(shí) 的襯底溫度設(shè)定為室溫以上且300°C以下即可，在本實(shí)施方式中設(shè)定為100°C。使用濺射法 的氧化硅膜的形成可以在稀有氣體(典型地是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體(典型地 是氬)及氧氣氛下進(jìn)行。此外，作為靶可以使用氧化硅靶或硅靶。例如可以使用硅靶在氧 及氮?dú)夥障率褂脼R射法形成氧化硅。通過使用濺射法或PCVD法等與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層432接觸地形成氧 化物絕緣膜407，可以使低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層432中的至少與氧化物絕緣膜407接 觸的區(qū)域高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3)，而可以得到高電阻化氧化 物半導(dǎo)體區(qū)域。在半導(dǎo)體裝置的制造工序中，通過惰性氣體氣氛下(或減壓下)的加熱、氧 氣氛下的緩冷以及氧化物絕緣膜的形成等來增減氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度是重要的。 氧化物半導(dǎo)體層432成為具有高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層403 (第三氧 化物半導(dǎo)體層)，可以制造薄膜晶體管470(參照圖1E)。
通過進(jìn)行上述第一及第二加熱處理，減少包含在柵極絕緣層及氧化物半導(dǎo)體層中 的雜質(zhì)(H20、H、OH等)，并且使氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度提高之后，在氧氣氛下進(jìn)行緩 冷。在緩冷之后，進(jìn)行與氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜的形成等并且使氧化物半導(dǎo) 體層的載流子濃度降低，從而可以提高薄膜晶體管470的可靠性。另外，也可以在形成氧化物絕緣膜407之后，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障?大氣中) 進(jìn)行薄膜晶體管470的第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )。例如，在氮?dú)夥?下進(jìn)行250°C且1小時(shí)的第三加熱處理。通過進(jìn)行第三加熱處理，氧化物半導(dǎo)體層432在與 氧化物絕緣膜407接觸的狀態(tài)下被加熱，可以降低薄膜晶體管470的電特性的不均勻性。實(shí)施方式2參照圖3A至圖4B說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。與實(shí)施方式1同一 部分或具有相同的功能的部分及工序可以與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行，而省略重復(fù)說明。圖4A是半導(dǎo)體裝置所具有的薄膜晶體管460的平面圖，并且圖4B是沿圖4A的線 D1-D2的截面圖。薄膜晶體管460是底柵型薄膜晶體管，并且在具有絕緣表面的襯底即襯 底450上包括柵電極層451、柵極絕緣層452、源電極層或漏電極層455a、455b以及氧化物 半導(dǎo)體層453。另外，覆蓋薄膜晶體管460地設(shè)置有接觸于氧化物半導(dǎo)體層453的氧化物絕 緣膜457。氧化物半導(dǎo)體層453使用In-Ga-Zn-O類非單晶。在薄膜晶體管460中，在含有薄膜晶體管460的所有區(qū)域中存在柵極絕緣層452， 并且在柵極絕緣層452與具有絕緣表面的襯底450之間設(shè)置有柵電極層451。在柵極絕緣 層452上設(shè)置有源電極層或漏電極層455a、455b。在柵極絕緣層452以及源電極層或漏電 極層455a、455b上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層453。另外，雖然未圖示，但是在柵極絕緣層452 上除了源電極層或漏電極層455a、455b以外還有布線層，該布線層延伸到氧化物半導(dǎo)體層 453的外周部的外側(cè)。對氧化物半導(dǎo)體層403至少在形成氧化物半導(dǎo)體膜前后進(jìn)行減少作為雜質(zhì)的水 分等的第一及第二加熱處理(為了脫水化或脫氫化的加熱處理)。通過進(jìn)行形成氧化物 半導(dǎo)體膜之后的第二加熱處理，使氧化物半導(dǎo)體膜低電阻化(載流子濃度提高，優(yōu)選為 IXlO1Vcm3以上)之后，與氧化物半導(dǎo)體層453接觸地形成氧化物絕緣膜457，使電阻提高 (載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3)來可以將氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道形成區(qū)域。在進(jìn)行第二加熱處理并緩冷之后，與氧化物半導(dǎo)體層接觸地進(jìn)行氧化物絕緣膜的 形成等而降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，從而可以提高薄膜晶體管60的可靠性。此外，不僅減少氧化物半導(dǎo)體層453內(nèi)的水分等雜質(zhì)，而且減少存在于柵極絕緣 層452內(nèi)、以接觸于氧化物半導(dǎo)體層453的上下的方式設(shè)置的膜與氧化物半導(dǎo)體層453的 界面，具體而言柵極絕緣層452與氧化物半導(dǎo)體層453的界面以及氧化物絕緣膜457與氧 化物半導(dǎo)體層453的界面的水分等雜質(zhì)。另外，作為與氧化物半導(dǎo)體層453接觸的源電極層或漏電極層455a、455b使用選 自鈦、鋁、錳、鎂、鋯、鈹中的任一種或多種的材料。圖3A至圖3E示出在圖4A和圖4B中示出的薄膜晶體管460的制造工序的截面圖。在具有絕緣表面的襯底450上設(shè)置柵電極層451。此外，也可以在襯底450和柵電 極層451之間設(shè)置成為基底膜的絕緣膜。作為柵電極層451的材料，可以與實(shí)施方式1所 示的柵電極層401同樣地形成。
在柵電極層451上形成柵極絕緣層452。在形成柵極絕緣層452之后，在惰性氣體 氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行第一加熱處理(參照圖3A)。柵極絕緣層452可 以與實(shí)施方式1所示的柵極絕緣層402同樣地形成。在柵極絕緣層452上形成導(dǎo)電膜，通過光刻工序?qū)⒃搶?dǎo)電膜加工為島狀的源電極 層或漏電極層455a、455b(參照圖3B)。源電極層或漏電極層455a、455b可以與實(shí)施方式1 所示的源電極層或漏電極層405a、405b同樣地形成。另外，雖然在本實(shí)施方式中示出在形成導(dǎo)電膜之前進(jìn)行第一熱處理的例子，但是 也可以在形成導(dǎo)電膜之后進(jìn)行。此外，也可以在通過光刻工序?qū)?dǎo)電膜加工為島狀的源電 極層或漏電極層455a、455b之后進(jìn)行第一熱處理。但是，當(dāng)在形成導(dǎo)電膜之后或?qū)?dǎo)電膜 加工為島狀的源電極層或漏電極層455a、455b之后進(jìn)行第一熱處理時(shí)，導(dǎo)電膜的材料優(yōu)選 使用能夠耐受第一熱處理的材料。接著，在柵極絕緣層452及源電極層或漏電極層455a、455b上形成氧化物半導(dǎo)體 膜，通過光刻工序?qū)⒃撗趸锇雽?dǎo)體膜加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體層483(第一氧化物半 導(dǎo)體層)(參照圖3C)。由于氧化物半導(dǎo)體層483成為溝道形成區(qū)域，所以與實(shí)施方式1的氧化物半導(dǎo)體 膜同樣地形成。另外，優(yōu)選在使用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層483之前，進(jìn)行引入氬氣體并產(chǎn)生 等離子體的反濺射，而去除附著在柵極絕緣層452的表面上的灰塵。對氧化物半導(dǎo)體層483進(jìn)行為了脫水化或脫氫化的第二加熱處理之后在惰性氣 氛下進(jìn)行緩冷。作為第二加熱處理，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行 2000C以上且低于玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)、優(yōu)選為400°C以上的加熱處理。氧化物半導(dǎo)體層483 通過上述氣氛下的加熱處理及惰性氣氛下的緩冷，可以成為低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層 484 (第二氧化物半導(dǎo)體層)(參照圖3D)。在為了脫水化或脫氫化的加熱處理中，優(yōu)選在氮或氦、氖、氬等稀有氣體中不包含 水、氫等?；蛘?，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為6N 以上，優(yōu)選設(shè)定為7N以上(即雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為0. Ippm以下)。此外，作為加熱處理，可以采用使用電爐的加熱方法、使用被加熱的氣體的 GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal 氣體快速熱退火)法或利用燈光的LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal 燈快速熱退火)法等瞬間加熱方法等。在此，作為氧化物半導(dǎo)體層484的加熱處理的一個(gè)方式，參照圖16說明使用電爐 1601的加熱方法。圖16是電爐1601的示意圖。在處理室1602的外側(cè)設(shè)置有加熱器1603，對處理室 1602進(jìn)行加熱。此外，在處理室1602內(nèi)設(shè)置有搭載襯底1604的基座1605，將襯底1604搬 入處理室1602內(nèi)或從處理室1602搬出襯底1604。此外，在處理室1602設(shè)置有氣體供應(yīng)單 元1606及排氣單元1607。使用氣體供應(yīng)單元1606將氣體引入到處理室1602內(nèi)。此外， 使用排氣單元1607對處理室1602進(jìn)行排氣或?qū)μ幚硎?602進(jìn)行減壓。另外，電爐1601 的升溫特性優(yōu)選為0. I0C /min以上且20°C /min以下。此外，電爐1601的降溫特性優(yōu)選為 0. rc /min 以上且 15°C /min 以下。氣體供應(yīng)單元1606具有氣體供應(yīng)源1611、壓力調(diào)節(jié)閥1612、精制器1613、質(zhì)量流量控制器1614、停止閥1615。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選在氣體供應(yīng)源1611和處理室1602之間 設(shè)置精制器1613。通過設(shè)置精制器1613，可以使用該精制器1613去除從氣體供應(yīng)源1611 引入到處理室1602內(nèi)的氣體的水、氫等雜質(zhì)，從而可以減少向處理室1602的水、氫等的侵 入。在本實(shí)施方式中，從氣體供應(yīng)源1611將氮或稀有氣體引入到處理室1602內(nèi)，使處 理室內(nèi)的氣氛成為氮或稀有氣體氣氛，在加熱到200°C以上且低于玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選 加熱到400°C以上的處理室1602中，對形成在襯底1604上的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱，從 而可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化?；蛘?，在使用排氣單元1607在減壓下加熱到200°C以上且低于玻璃襯底的應(yīng)變 點(diǎn)、優(yōu)選加熱到400°C以上的處理室1602中，對形成在襯底1604上的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行 加熱，從而可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化。接著，使加熱器關(guān)斷，并且使加熱裝置的處理室1602逐漸冷卻。其結(jié)果，可以提高后面形成的薄膜晶體管的可靠性。另外，在減壓下進(jìn)行加熱處理時(shí)，在加熱之后流過惰性氣體并且壓力回到大氣壓 而冷卻即可。另外，也可以將加熱裝置的處理室1602內(nèi)的襯底1604冷卻到300°C之后，將襯底 1604移動到室溫的氣氛。其結(jié)果，可以縮短襯底1604的冷卻時(shí)間。另外，在加熱裝置是多室型時(shí)，可以在不同處理室中進(jìn)行加熱處理和冷卻處理。典 型地在充滿有氮或稀有氣體且加熱到200°C以上且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)、優(yōu)選加熱到400°C 以上的第一處理室中，對襯底上的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。接著，經(jīng)過引入氮或稀有氣體 的傳送室，向充滿有氮或稀有氣體且100°C以下、優(yōu)選為室溫的第二處理室移動上述被加熱 處理的襯底，并進(jìn)行冷卻處理。通過上述工序，可以提高吞吐量。此外，也可以對加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體層之前的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行第二加 熱處理。在此情況下，在氧化物半導(dǎo)體膜的第二加熱處理后緩冷到室溫以上且低于100°c， 從加熱裝置取出襯底，并進(jìn)行光刻工序而形成氧化物半導(dǎo)體層483。另外，惰性氣體氣氛或減壓下的加熱處理后的氧化物半導(dǎo)體層484的狀態(tài)優(yōu)選是 非晶狀態(tài)，但是也可以使其一部分晶化。接著，使用濺射法或PCVD法與氧化物半導(dǎo)體層484接觸地形成氧化物絕緣膜457。 在本實(shí)施方式中，作為氧化物絕緣膜457形成300nm膜厚的氧化硅膜。將成膜時(shí)的襯底溫 度設(shè)定為室溫以上且300°C以下即可，在本實(shí)施方式中設(shè)定為100°C。通過使用濺射法與低 電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層484接觸地形成氧化硅膜即氧化物絕緣膜457，而可以使低電 阻化了的氧化物半導(dǎo)體層484中的至少與氧化硅膜即氧化物絕緣膜457接觸的區(qū)域高電阻 化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3)，可以得到高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域。在 半導(dǎo)體裝置的制造工序中，通過第一及第二加熱處理、惰性氣氛下的緩冷以及氧化物絕緣 膜的形成等來增減氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度是重要的。氧化物半導(dǎo)體層484成為具有 高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層453(第三氧化物半導(dǎo)體層)，可以制造薄膜 晶體管460(參照圖3E)。通過進(jìn)行上述第一及第二加熱處理，減少包含在柵極絕緣層及氧化物半導(dǎo)體層中 的雜質(zhì)(h2o、h、oh等)，并且使氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度提高之后，在惰性氣氛下緩冷。在緩冷之后，進(jìn)行與氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜的形成等并且使氧化物半導(dǎo)體層 的載流子濃度降低，從而可以提高薄膜晶體管460的可靠性。另外，也可以在形成氧化物絕緣膜457之后，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障?大氣中) 對薄膜晶體管460進(jìn)行第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )。例如，在氮?dú)夥?下進(jìn)行250°C且1小時(shí)的第三加熱處理。通過進(jìn)行第三加熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層453與 氧化物絕緣膜457接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱，可以降低薄膜晶體管460的電特性的不均勻性。另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由地組合。實(shí)施方式3參照圖5A至圖5D、圖6A至圖6C、圖7以及圖8A1、圖8A2、圖8B1、圖8B2說明包括
薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造工序。在圖5A中，作為具有透光性的襯底100，可以使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻 璃等玻璃襯底。接著，在襯底100的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層之后，進(jìn)行第一光刻工序，形成抗蝕劑 掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，而形成布線及電極(包括柵電極層101的柵極布線、電 容布線108及第一端子121)。此時(shí)，進(jìn)行蝕刻以至少使柵電極層101的端部成為錐形。包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108以及端子部的第一端子121可以適 當(dāng)?shù)厥褂糜糜趯?shí)施方式1所示的柵電極層401的材料。此外，在柵電極層101使用耐熱導(dǎo) 電材料形成時(shí)，使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元 素、以上述元素為成分的合金、組合了上述元素的合金膜或以上述元素為成分的氮化物形 成。接著，在柵電極層101的整個(gè)表面上形成柵極絕緣層102。通過濺射法、PCVD法等 形成膜厚為50nm至250nm的柵極絕緣層102。此外，作為柵極絕緣層102，也可以通過使用 有機(jī)硅烷氣體的CVD法形成氧化硅層。例如，通過濺射法并使用氧化硅膜形成厚度為IOOnm的柵極絕緣層102。不言而 喻，柵極絕緣層102不限于這樣的氧化硅膜，而也可以使用諸如氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧 化鋁膜以及氧化鉭膜等其它絕緣膜來形成為由這些材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。接著，進(jìn)行為了減少存在于柵極絕緣層內(nèi)的水分等雜質(zhì)的第一加熱處理(為了脫 水化或脫氫化的加熱處理)。在第一加熱處理中，在氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體 氣氛下或在減壓下，進(jìn)行200°C以上，優(yōu)選為400°C以上且低于玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)的加熱處 理，而減少柵極絕緣層的含有水分。接著，在柵極絕緣層102上形成氧化物半導(dǎo)體膜(Ιη-Ga-Zn-O類非單晶膜)。在 等離子體處理之后不暴露于大氣地形成In-Ga-Zn-O類非單晶膜在將灰塵、水分不附著 到柵極絕緣層與半導(dǎo)體膜的界面的方面是有效的。在此，在以下條件下進(jìn)行成膜使用 直徑為8英寸的包含In、Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶(In-Ga-Zn-Ο類氧化物半導(dǎo)體靶 (In2O3 Ga2O3 ZnO=I 1 1))；襯底與靶之間的距離是170mm ；壓力是0. 4Pa ；直流 (DC)電源是0.5kW;并且在只有氧、只有氬或氧和氬的氣氛。另外，優(yōu)選使用脈沖直流(DC) 電源，因?yàn)榭梢詼p少灰塵，而且膜厚分布也變得均勻。In-Ga-Zn-O類非單晶膜的膜厚為5nm 至200nm。作為氧化物半導(dǎo)體膜，使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體靶并通過濺射法形成膜 厚為50nm的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。
在濺射法中，有作為濺射電源使用高頻電源的RF濺射法、和DC濺射法，并且還有 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)置多個(gè)不同材料的靶的多元濺射裝置。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，也可以在同一處理室中使多種材料同時(shí)放電而進(jìn)行 成膜。此外，有利用如下濺射法的濺射裝置即在處理室內(nèi)部具備磁鐵機(jī)構(gòu)的磁控管濺 射法；以及不使用輝光放電而利用使用微波來產(chǎn)生的等離子體的ECR濺射法。此外，作為使用濺射法的成膜方法，還有在成膜時(shí)使靶物質(zhì)與濺射氣體成分產(chǎn)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)還對襯底施加電壓的偏壓 濺射法。接著，進(jìn)行第二光刻工序，形成抗蝕劑掩模，對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。例如，通 過使用混合了磷酸、醋酸以及硝酸的溶液的濕蝕刻，去除不需要的部分，從而形成氧化物半 導(dǎo)體層133(參照圖5A)。此外，在此的蝕刻不限于濕蝕刻，而也可以利用干蝕刻。作為用于干蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選采用含有氯的氣體(氯類氣體，例如氯(Cl2)、氯 化硼(BCl3)、氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等)。另外，作為用于干蝕刻的蝕刻氣體，還可以使用含有氟的氣體(氟類氣體，例如四 氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、三氟甲烷(CHF3)等)、溴化氫(HBr)、氧(O2) 或?qū)ι鲜鰵怏w添加了氦(He)或氬(Ar)等稀有氣體的氣體等。作為干蝕刻法，可以使用平行平板型RIE (Reactive Ion Etching 反應(yīng)性離子蝕 刻)法或ICP(Inductively Coupled Plasma 感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻法等。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié) 蝕刻條件(施加到線圈型電極的功率量、施加到襯底一側(cè)的電極的功率量、襯底一側(cè)的電 極溫度等)，以便蝕刻為所期望的加工形狀。作為用于濕蝕刻的蝕刻液，可以使用將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液等。此外， 還可以使用ΙΤ007Ν(日本關(guān)東化學(xué)株式會社制造)。通過清洗去除濕蝕刻后的蝕刻液以及被蝕刻掉的材料。也可以提純包括該被去除 了的材料的蝕刻液的廢液，來重新使用所含的材料。通過從該蝕刻后的廢液回收包含在氧 化物半導(dǎo)體層中的銦等的材料并將它重新使用，可以高效地使用資源并實(shí)現(xiàn)低成本化。另外，根據(jù)材料適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(蝕刻液、蝕刻時(shí)間以及溫度等)，以便可以 蝕刻為所期望的加工形狀。接著，對氧化物半導(dǎo)體層133進(jìn)行為了脫水化或脫氫化的第二加熱處理。在惰性 氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下對氧化物半導(dǎo)體層133進(jìn)行加熱處理之后，在氧 氣氛下進(jìn)行緩冷。優(yōu)選以200°C以上的溫度進(jìn)行第二加熱處理。例如，在氮?dú)夥障逻M(jìn)行450°C且1小 時(shí)的加熱處理。通過在氮?dú)夥障逻M(jìn)行加熱處理之后在氧氣氛下緩冷，將氧化物半導(dǎo)體層133 低電阻化，而導(dǎo)電率提高。如此形成低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層134(參照圖5B)。氧化 物半導(dǎo)體層134的導(dǎo)電率優(yōu)選為lXli^S/cm以上且lX102S/cm以下。接著，通過濺射法或真空蒸鍍法在氧化物半導(dǎo)體層134上形成由金屬材料構(gòu)成的 導(dǎo)電膜132 (參照圖5C)。
作為導(dǎo)電膜132的材料，可以適當(dāng)?shù)厥褂门c上述實(shí)施方式1所示的源電極層或漏 電極層405a、405b同樣的材料。在形成導(dǎo)電膜132后進(jìn)行第二加熱處理的情況下，優(yōu)選使導(dǎo)電膜具有耐受該加熱 處理的耐熱性。接著，進(jìn)行第三光刻工序，形成抗蝕劑掩模，通過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及第二端子122(參照圖5D)。作為此時(shí)的蝕刻方法，使 用濕蝕刻或干蝕刻。例如，在作為導(dǎo)電膜132使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可以進(jìn)行使用 將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液的濕蝕刻。另外，也可以通過使用過氧化氫氨水(過氧化 氫氨水=5 2 2)的濕蝕刻，對導(dǎo)電膜132進(jìn)行蝕刻，以形成源電極層或漏電極層 105a、105b。在該蝕刻工序中，氧化物半導(dǎo)體層134的露出區(qū)域也被部分地蝕刻，以成為氧 化物半導(dǎo)體層135。因此，源電極層或漏電極層105a、105b之間的氧化物半導(dǎo)體層135成為 膜厚度薄的區(qū)域。膜厚度薄的區(qū)域的厚度大約為30nm，還成為不容易晶化的膜厚度，因此在 需要使成為溝道的部分保持為非晶狀態(tài)時(shí)，這是有用的。在圖5D中，因?yàn)橥ㄟ^干蝕刻對源 電極層或漏電極層105a、105b、氧化物半導(dǎo)體層135 —同進(jìn)行蝕刻，所以源電極層或漏電極 層105a、105b及氧化物半導(dǎo)體層135的端部一致，成為連續(xù)的結(jié)構(gòu)。另外，在該第三光刻工序中，使與源電極層或漏電極層105a、105b相同的材料的 第二端子122殘留在端子部中。另外，第二端子122與源極布線(包括源電極層或漏電極 層105a、105b的源極布線)電連接。另外，由于通過使用利用多段式掩模(Multi-tone Mask)形成的具有多種(典型 的是兩種)厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模數(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)工序的簡化 以及低成本化。接著，去除蝕刻劑掩模，形成覆蓋柵極絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層135、源電極層 或漏電極層105a、105b的保護(hù)絕緣層107。保護(hù)絕緣層107使用通過PCVD法形成的氧氮化 硅膜。通過在源電極層或漏電極層105a、105b之間的氧化物半導(dǎo)體層135的露出區(qū)域與作 為保護(hù)絕緣層107的氧氮化硅膜被設(shè)置成相互接觸，接觸于保護(hù)絕緣層107的氧化物半導(dǎo) 體層135的區(qū)域被高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選低于lX1018/cm3)，以可以形成具有高 電阻化了的溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層103(參照圖6A)。接著，也可以在形成保護(hù)絕緣層107之后進(jìn)行第三加熱處理。第三加熱處理在大 氣氣氛下或氮?dú)夥障乱?50°C以上且低于350°C進(jìn)行即可。通過進(jìn)行該加熱處理，在氧化物 半導(dǎo)體層103與保護(hù)絕緣層107接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱，使氧化物半導(dǎo)體層103進(jìn)一步高 電阻化，可以提高晶體管的電特性并降低電特性的不均勻性。第三加熱處理(優(yōu)選為150°C 以上且低于350°C )只要是在形成保護(hù)絕緣層107之后就沒有特別的限制，而通過兼作進(jìn)行 其他工序例如樹脂膜形成時(shí)的加熱處理、為了使透明導(dǎo)電膜低電阻化的加熱處理，可以不 增加工序數(shù)量地進(jìn)行。通過上述工序可以制造薄膜晶體管170。接著，進(jìn)行第四光刻工序，形成抗蝕劑掩模，通過對保護(hù)絕緣層107以及柵極絕緣 層102的蝕刻形成到達(dá)漏電極層105b的接觸孔125。另外，通過在此的蝕刻還形成到達(dá)第 二端子122的接觸孔127以及到達(dá)第一端子121的接觸孔126。圖6B示出該階段的截面 圖。
接著，在去除抗蝕劑掩模之后形成透明導(dǎo)電膜。作為透明導(dǎo)電膜的材料，通過濺射 法或真空蒸鍍法等形成氧化銦(In2O3)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2、縮寫為ΙΤ0)等。 使用鹽酸類的溶液對這些材料進(jìn)行蝕刻處理。然而，由于在對ITO的蝕刻中特別容易產(chǎn)生 殘?jiān)虼艘部梢允褂醚趸?氧化鋅合金(In2O3-ZnO),以便改善蝕刻加工性。此外，在進(jìn) 行為了使透明導(dǎo)電膜低電阻化的加熱處理的情況下，使氧化物半導(dǎo)體層103高電阻化，從 而可以兼作用來提高晶體管的電特性以及降低電特性的不均勻性的熱處理。接著，進(jìn)行第五光刻工序，形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，以形成 像素電極層110。此外，在該第五光刻工序中，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)并使用電容布線108和像素電極層110形成保持電容器(storage capacitor)。另外，在該第五光刻工序中，使用抗蝕劑掩模覆蓋第一端子121及第二端子122并 使形成在端子部中的透明導(dǎo)電膜128、129殘留。透明導(dǎo)電膜128、129成為用來與FPC連接 的電極或布線。形成在第一端子121上的透明導(dǎo)電膜128成為用作柵極布線的輸入端子的 用來連接的端子電極。形成在第二端子122上的透明導(dǎo)電膜129是用作源極布線的輸入端 子的用來連接的端子電極。接著，去除抗蝕劑掩模，并且圖6C示出該階段的截面圖。另外，該階段的平面圖相 當(dāng)于圖7。此外，圖8A1和圖8A2分別示出該階段的柵極布線端子部的截面圖及平面圖。圖 8A1相當(dāng)于沿著圖8A2中的線E1-E2的截面圖。在圖8A1中，形成在保護(hù)絕緣膜154上的透 明導(dǎo)電膜155是用作輸入端子的用來連接的端子電極。另外，在圖8A1中，在端子部中，使 用與柵極布線相同的材料形成的第一端子151和使用與源極布線相同的材料形成的連接 電極層153隔著柵極絕緣層152互相重疊，并通過透明導(dǎo)電膜155實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。另外，圖6C 所示的透明導(dǎo)電膜128與第一端子121接觸的部分對應(yīng)于圖8A1的透明導(dǎo)電膜155與第一 端子151接觸的部分。另外，圖8B1及圖8B2分別示出與圖6C所示的源極布線端子部不同的源極布線端 子部的截面圖及平面圖。此外，圖8B1相當(dāng)于沿著圖8B2中的線F1-F2的截面圖。在圖8B1 中，形成在保護(hù)絕緣膜154上的透明導(dǎo)電膜155是用作輸入端子的用來連接的端子電極。另 外，在圖8B1中，在端子部中，使用與柵極布線相同的材料形成的電極層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。電極層156不與第二端子150電 連接，通過將電極層156設(shè)定為與第二端子150不同的電位，例如浮動狀態(tài)、GND、0V等，可 以形成用于對噪聲的措施的電容器或用于對靜電的措施的電容器。此外，第二端子150隔 著保護(hù)絕緣膜154與透明導(dǎo)電膜155電連接。根據(jù)像素密度設(shè)置多個(gè)柵極布線、多個(gè)源極布線及多個(gè)電容布線。此外，在端子部 排列地配置多個(gè)具有與柵極布線相同的電位的第一端子、多個(gè)具有與源極布線相同的電位 的第二端子、多個(gè)具有與電容布線相同的電位的第三端子等。各端子的數(shù)量可以設(shè)定為任 意的數(shù)量，實(shí)施者適當(dāng)?shù)貨Q定各端子的數(shù)量即可。這樣，通過五次光刻工序，使用五個(gè)光掩模，可以完成包括底柵型的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的薄 膜晶體管即薄膜晶體管170的像素薄膜晶體管部、保持電容器。而且，通過對應(yīng)于每個(gè)像素 將該像素薄膜晶體管部、保持電容器配置為矩陣狀來構(gòu)成像素部，可以將其用作用來制造有源矩陣型顯示裝置的一個(gè)襯底。在本說明書中，為方便起見將這種襯底稱為有源矩陣襯底。當(dāng)制造有源矩陣型液晶顯示裝置時(shí)，在有源矩陣襯底和設(shè)置有對置電極的對置襯 底之間設(shè)置液晶層，以固定有源矩陣襯底和對置襯底。另外，在有源矩陣襯底上設(shè)置與設(shè)置 在對置襯底上的對置電極電連接的公共電極，并且在端子部中設(shè)置與公共電極電連接的第 四端子。該第四端子是用來將公共電極設(shè)定為固定電位、例如GND、0V等的端子。此外，也可以不設(shè)置電容布線，而隔著保護(hù)絕緣膜及柵極絕緣層重疊像素電極與 相鄰的像素的柵極布線來形成保持電容器。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，通過驅(qū)動配置為矩陣狀的像素電極，在畫面上形 成顯示圖案。詳細(xì)地說，通過在被選擇的像素電極和對應(yīng)于該像素電極的對置電極之間施 加電壓，進(jìn)行配置在像素電極和對置電極之間的液晶層的光學(xué)調(diào)制，該光學(xué)調(diào)制被觀察者 識別為顯示圖案。當(dāng)液晶顯示裝置顯示動態(tài)圖像時(shí)，由于液晶分子本身的響應(yīng)慢，所以有產(chǎn)生余象 或動態(tài)圖像的模糊的問題。有一種所謂的被稱為黑插入的驅(qū)動技術(shù)，在該驅(qū)動技術(shù)中為了 改善液晶顯示裝置的動態(tài)圖像特性，而每隔一幀地進(jìn)行整個(gè)畫面的黑顯示。此外，還有所謂的被稱為倍速驅(qū)動的驅(qū)動技術(shù)，其中通過將通常的垂直同步頻率 設(shè)定為1. 5倍或2倍以上來改善動態(tài)圖像特性。另外，還有如下驅(qū)動技術(shù)為了改善液晶顯示裝置的動態(tài)圖像特性，作為背光燈使 用多個(gè)LED (發(fā)光二極管)光源或多個(gè)EL光源等來構(gòu)成面光源，并使構(gòu)成面光源的各光源 獨(dú)立地在一個(gè)幀期間內(nèi)進(jìn)行間歇點(diǎn)亮驅(qū)動。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，因此也可以按照液晶層的光學(xué)調(diào)制的切換定時(shí) 使LED的發(fā)光定時(shí)同步。因?yàn)樵谠擈?qū)動技術(shù)中可以部分地關(guān)斷LED，所以尤其是在進(jìn)行一個(gè) 畫面中的黑色顯示區(qū)域所占的比率高的圖像顯示的情況下，可以得到耗電量減少的效果。通過組合這些驅(qū)動技術(shù)，與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比，可以進(jìn)一步改善液晶顯示 裝置的動態(tài)圖像特性等的顯示特性。由于在本說明書所公開的η溝道型晶體管中將氧化物半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū) 域并具有良好的動態(tài)特性，因此可以組合這些驅(qū)動技術(shù)。此外，當(dāng)制造發(fā)光顯示裝置時(shí)，因?yàn)閷⒂袡C(jī)發(fā)光元件的一方電極(也稱為陰極)設(shè) 定為低電源電位，例如GND、0V等，所以在端子部中設(shè)置用來將陰極設(shè)定為低電源電位，例 如GND、0V等的第四端子。此外，當(dāng)制造發(fā)光顯示裝置時(shí)，除了源極布線及柵極布線之外還 設(shè)置電源供給線。由此，在端子部中設(shè)置與電源供給線電連接的第五端子。另外，在制造發(fā)光顯示裝置時(shí)，有時(shí)在各有機(jī)發(fā)光元件之間設(shè)置使用有機(jī)樹脂層 的隔壁。此時(shí)，由于對有機(jī)樹脂層進(jìn)行加熱處理，所以可以兼作用來使氧化物半導(dǎo)體層103 高電阻化而提高晶體管的電特性并降低電特性的不均勻性的熱處理。通過利用使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管來形成，可以降低制造成本。尤其是由 于通過進(jìn)行第一及第二加熱處理，可以減少作為雜質(zhì)的水分等并提高氧化物半導(dǎo)體膜的純 度，所以即使不使用降低成膜處理室內(nèi)的露點(diǎn)的特殊的濺射裝置或超高純度的氧化物半導(dǎo) 體靶，也可以制造包括電特性良好且可靠性高的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置。因?yàn)闇系佬纬蓞^(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層為高電阻區(qū)域，所以薄膜晶體管的電特性穩(wěn)
23定化，而可以防止截止(OFF)電流的增加等。因此，可以制造包括電特性良好且可靠性高的 薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式4本實(shí)施方式示出其一部分工序與實(shí)施方式1的工序不同的一個(gè)例子。在本實(shí)施方 式中，圖9A至圖9D示出在形成源電極層或漏電極層405a、405b之后進(jìn)行為了脫水化或脫 氫化的第二加熱處理的例子。注意，與圖IA至圖IE同一部分使用相同的符號而說明。與實(shí)施方式1同樣地，在具有絕緣表面的襯底400上形成柵電極層401、柵極絕 緣層。在形成柵極絕緣層之后，進(jìn)行為了脫水化或脫氫化的第一加熱處理而形成柵極絕緣 層402。第一加熱處理在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下且以200°C以上且 700°C以下、優(yōu)選為400°C以上進(jìn)行。接著，在柵極絕緣層402上形成氧化物半導(dǎo)體層430 (參 照圖9A)。在氧化物半導(dǎo)體層430上形成源電極層或漏電極層405a、405b，對氧化物半導(dǎo)體 層430的一部分進(jìn)行蝕刻而形成氧化物半導(dǎo)體層441 (參照圖9B)。接著，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下對氧化物半導(dǎo)體層441以 及源電極層或漏電極層405a、405b進(jìn)行第二加熱處理之后，在惰性氣體氣氛下或氧氣分下 進(jìn)行緩冷。通過該加熱處理，使氧化物半導(dǎo)體層441脫水化或脫氫化并低電阻化，可以形成 低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層432 (參照圖9C)。此外，作為源電極層或漏電極層405a、405b 的材料，優(yōu)選使用耐受此時(shí)的加熱處理的材料，例如鎢、鉬等。接著，在上述加熱處理及緩冷后以不接觸到大氣的方式通過濺射法或PCVD法與 氧化物半導(dǎo)體層432接觸地形成氧化物絕緣膜407。通過濺射法或PCVD法與低電阻化了的 氧化物半導(dǎo)體層432接觸地形成氧化物絕緣膜407，在低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層432中 的至少與氧化物絕緣膜407接觸的區(qū)域高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于IXlO18/ cm3)，可以得到高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域。因此，氧化物半導(dǎo)體層432成為具有高電阻 化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層403(第三氧化物半導(dǎo)體層)，可以制造薄膜晶體管 470 (參照圖9D)。通過進(jìn)行上述為了脫水處理或脫氫處理的第一及第二加熱處理，減少包含在氧化 物半導(dǎo)體層及柵極絕緣層中的雜質(zhì)(H20、H、OH等)，并且使載流子濃度提高后，在惰性氣氛 或氧氣氛下進(jìn)行緩冷。在緩冷之后，與氧化物半導(dǎo)體層接觸地進(jìn)行氧化物絕緣膜的形成等 并且使氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度降低，從而可以提高薄膜晶體管470的可靠性。另外，也可以在形成氧化物絕緣膜407之后，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障?大氣中) 進(jìn)行薄膜晶體管470的第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )。例如，在氮?dú)夥?下進(jìn)行250°C且1小時(shí)的第三加熱處理。通過進(jìn)行第三加熱處理，氧化物半導(dǎo)體層432在與 氧化物絕緣膜407接觸的狀態(tài)下被加熱，可以降低薄膜晶體管470的電特性的不均勻性。另外，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由地組合。實(shí)施方式5參照圖10說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。與實(shí)施方式1同一部分或 具有相同的功能的部分及工序可以與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行，而省略重復(fù)說明。圖10所示的薄膜晶體管471是與柵極電極層401及氧化物半導(dǎo)體層403的溝道區(qū)域重疊地隔著絕緣膜設(shè)置導(dǎo)電層409的例子。圖10是半導(dǎo)體裝置所具有的薄膜晶體管471的截面圖。薄膜晶體管471是底柵 型薄膜晶體管，在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、氧化物半 導(dǎo)體層403、源電極層或漏電極層405a、405b、氧化物絕緣膜407以及導(dǎo)電層409。在氧化物 絕緣膜407上與柵電極層401重疊地設(shè)置導(dǎo)電層409。導(dǎo)電層409也可以使用與柵電極層401、源電極層或漏電極層405a、405b同樣的材 料、方法而形成。在設(shè)置像素電極層的情況下，也可以使用與像素電極層同樣的材料、方法 而形成。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電層409，使用鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層。導(dǎo)電層409的電位既可以與柵電極層401的電位相同也可以不同，也可以用作第 二柵電極層。另外，導(dǎo)電層409的狀態(tài)也可以為浮動狀態(tài)。通過在與氧化物半導(dǎo)體層403重疊的位置設(shè)置導(dǎo)電層409，在用來調(diào)查薄膜晶體 管的可靠性的偏壓-熱應(yīng)力測試(bias-temperaturestress test)(以下稱為BT測試)中， 可以減小BT測試前后的薄膜晶體管471的閾值電壓的變化量。尤其是在將襯底溫度上升 到150°C之后對柵極施加的電壓為-20V的-(負(fù)(minUS))BT測試中，可以抑制閾值電壓的變動。本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由地組合。實(shí)施方式6參照圖11說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。與實(shí)施方式1同一部分或 具有相同的功能的部分及工序可以與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行，而省略重復(fù)說明。圖11所示的薄膜晶體管472是與柵極電極層401及氧化物半導(dǎo)體層403的溝道 區(qū)域重疊地隔著氧化物絕緣膜407及絕緣層410設(shè)置導(dǎo)電層419的方式。圖11是半導(dǎo)體裝置所具有的薄膜晶體管472的截面圖。薄膜晶體管472是底柵 型薄膜晶體管，在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、氧化物半 導(dǎo)體層403、源區(qū)或漏區(qū)404a、404b、源電極層或漏電極層405a、405b、氧化物絕緣膜407、絕 緣層410以及導(dǎo)電層419。在絕緣層410上與柵電極層401重疊地形成導(dǎo)電層419。
0296]在本實(shí)施方式中，與實(shí)施方式1同樣地，在形成柵極絕緣層之后，進(jìn)行為了脫水化 或脫氫化的第一加熱處理而形成柵極絕緣層402。第一加熱處理在惰性氣體氣氛(氮或氦、 氖、氬等)下或減壓下且以200°C以上且700°C以下、優(yōu)選為400°C以上進(jìn)行。接著，在柵極 絕緣層402上形成氧化物半導(dǎo)體層。在氧化物半導(dǎo)體層上形成源區(qū)及漏區(qū)404a、404b。在 形成源區(qū)及漏區(qū)404a、404b之前或之后，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下 進(jìn)行第二加熱處理之后，在惰性氣氛下或氧氣氛下進(jìn)行緩冷。在本實(shí)施方式中，源區(qū)及漏區(qū)404a、404b是Zn-O類多晶膜或Zn類微晶膜，采用與 氧化物半導(dǎo)體層403的成膜條件不同的成膜條件形成，是電阻更低的膜。此外，在本實(shí)施方 式中，源區(qū)及漏區(qū)404a、404b的狀態(tài)是多晶狀態(tài)或微晶狀態(tài)，并且氧化物半導(dǎo)體層403的狀 態(tài)也是多晶狀態(tài)或微晶狀態(tài)。氧化物半導(dǎo)體層403可以通過進(jìn)行第二加熱處理晶化而成為 多晶狀態(tài)或微晶狀態(tài)。在本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管中，在氧化物絕緣膜407上層疊用作平坦化膜的 絕緣層410，形成在氧化物絕緣膜407及絕緣層410中的到達(dá)源電極層或漏電極層405b的 開口中形成導(dǎo)電膜，蝕刻為所期望的形狀而形成導(dǎo) 層419及像素電極層411。像這樣，可以在形成像素電極層411的工序中形成導(dǎo)電層419。在本實(shí)施方式中，作為像素電極層411、 導(dǎo)電層419，使用包含氧化硅的氧化銦氧化錫合金(包含氧化硅的In-Sn-O類氧化物)。另外，也可以使用與柵電極層401、源電極層或漏電極層405a、405b同樣的材料及 制造方法形成導(dǎo)電層419。導(dǎo)電層419的電位也可以與柵電極層401的電位相同或不同。導(dǎo)電層419也可以 用作第二柵電極層。此外，導(dǎo)電層419的狀態(tài)也可以為浮動狀態(tài)。通過在與氧化物半導(dǎo)體層403重疊的位置設(shè)置導(dǎo)電層419，可以控制薄膜晶體管 472的閾值電壓。本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由地組合。實(shí)施方式7在本實(shí)施方式中，參照圖12A、圖12B及圖12C說明溝道停止型薄膜晶體管1430的 一個(gè)例子。此外，圖12C是薄膜晶體管的俯視圖的一個(gè)例子，并且沿圖中的虛線Z1-Z2切斷 的截面圖相當(dāng)于圖12B。此外，示出將不包含鎵的氧化物半導(dǎo)體材料用于薄膜晶體管1430 的氧化物半導(dǎo)體層的方式。在圖12A中，在襯底1400上形成柵電極層1401。接著，形成覆蓋柵電極層1401的 柵極絕緣層。在形成柵極絕緣層之后，進(jìn)行為了脫水化或脫氫化的第一加熱處理形成柵極 絕緣層1402。第一加熱處理在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下且以200°C以 上且700°C以下、優(yōu)選為400°C以上進(jìn)行。接著，在柵極絕緣層1402上形成氧化物半導(dǎo)體層。在本實(shí)施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體層1403，使用利用濺射法而得到的Sn-Zn-O 類氧化物半導(dǎo)體。通過不將鎵用于氧化物半導(dǎo)體層，可以不使用價(jià)格較高的靶而形成氧化 物半導(dǎo)體層，從而可以降低成本。剛形成氧化物半導(dǎo)體膜后或?qū)ρ趸锇雽?dǎo)體膜進(jìn)行圖案化后進(jìn)行脫水化或脫氫 化。為了進(jìn)行脫水化或脫氫化，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行 第二加熱處理后，在惰性氣氛下或氧氣氛下進(jìn)行緩冷。將加熱處理的溫度設(shè)定為200°C以上 且低于玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選設(shè)定為400°C以上。氧化物半導(dǎo)體層通過惰性氣體氣氛下或 減壓下的加熱處理及惰性氣體氣氛下或氧氣氛下的緩冷，可以成為低電阻化了的氧化物半 導(dǎo)體層1403(參照圖12A)。在本實(shí)施方式中，氧化物半導(dǎo)體層1403的狀態(tài)是微晶狀態(tài)或多 晶狀態(tài)。接著，與氧化物半導(dǎo)體層1403接觸地形成溝道保護(hù)層1418。通過在氧化物半導(dǎo)體 層1403上形成溝道保護(hù)層1418，可以防止后面的源區(qū)1406a及漏區(qū)1406b的形成工序時(shí)的 損傷(蝕刻時(shí)的等離子體或蝕刻劑所導(dǎo)致的膜減少等)。從而，可以提高薄膜晶體管1430 的可靠性。另外，也可以在進(jìn)行第二加熱處理后，以不接觸到大氣的方式連續(xù)形成溝道保護(hù) 層1418。通過以不接觸到大氣的方式連續(xù)進(jìn)行處理，可以在界面不被水或烴等大氣成分或 懸浮于大氣中的雜質(zhì)元素污染的狀態(tài)下形成各個(gè)疊層界面，因此可以降低薄膜晶體管特性 的不均勻性。另外，通過使用濺射法或PCVD法等與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層1403接觸地 形成作為氧化物絕緣膜的溝道保護(hù)層1418，可以使低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層1403中
26的至少與溝道保護(hù)層1418接觸的區(qū)域高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于IXlO18/ cm3，更優(yōu)選為IXlO1Vcm3以下)，可以形成高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域。在半導(dǎo)體裝置的 制造工序中，在惰性氣體氣氛下(或減壓下)的加熱、在惰性氣體氣氛下或氧氣氛下的緩冷 以及氧化物絕緣膜的形成等來增減氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，這是很重要的。作為溝道保護(hù)層1418，可以使用包含氧的無機(jī)材料(氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅 等)。作為制造方法，可以使用等離子體CVD法或熱CVD法等氣相生長法或?yàn)R射法。對于溝 道保護(hù)層1418，在成膜后通過進(jìn)行蝕刻來加工其形狀。在此，通過濺射法形成氧化硅膜，使 用利用光刻形成的掩模對它進(jìn)行蝕刻加工而形成溝道保護(hù)層1418。接著，在溝道保護(hù)層1418及氧化物半導(dǎo)體層1403上形成源區(qū)1406a及漏區(qū) 1406b。在本實(shí)施方式中，源區(qū)1406a及漏區(qū)1406b是Zn-O類微晶膜或Zn-O類多晶膜，采 用與氧化物半導(dǎo)體層1403的成膜條件不同的成膜條件形成，是電阻更低的膜。接著，在源區(qū)1406a上形成源電極層1405a，并且在漏區(qū)1406b上形成漏電極層 1405b，而制造薄膜晶體管1430 (參照圖12B)。源電極層1405a及漏電極層1405b可以與實(shí) 施方式1所示的源電極層405a及漏電極層405b同樣地形成。通過在氧化物半導(dǎo)體層1403和源電極層1405a及漏電極層1405b之間設(shè)置源區(qū) 1406a及漏區(qū)1406b，可以在作為金屬層的源電極層1405a或漏電極層1405b和氧化物半導(dǎo) 體層1403之間形成良好的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)與肖特基(Schottky)結(jié)相比在熱方面也穩(wěn)定的工 作。另外，通過低電阻化，即使在高漏電壓下也能保持高遷移率。此外，不限于上述具有源區(qū)1406a及漏區(qū)1406b的結(jié)構(gòu)，例如也可以采用不設(shè)置源 區(qū)及漏區(qū)的結(jié)構(gòu)。另外，也可以在形成溝道保護(hù)層1418之后，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障?大氣中) 進(jìn)行薄膜晶體管1430的第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )。例如，在氮?dú)?氛下進(jìn)行250°C且1小時(shí)的加熱處理。通過進(jìn)行第三加熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層1403與 溝道保護(hù)層1418接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱，可以降低薄膜晶體管1430的電特性的不均勻性。 第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )只要是在形成溝道保護(hù)層1418之后就沒 有特別的限制，通過兼作進(jìn)行其他工序例如當(dāng)形成用作平坦化膜的絕緣層時(shí)的加熱處理、 為了使透明導(dǎo)電膜低電阻化的加熱處理，可以不增加工序數(shù)量地進(jìn)行。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式8參照圖13A及圖13B說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。與實(shí)施方式7同 一部分或具有相同的功能的部分及工序可以與實(shí)施方式7同樣地進(jìn)行，而省略重復(fù)說明。圖13A所示的薄膜晶體管1431是與柵極電極層1401及氧化物半導(dǎo)體層1403的 溝道區(qū)域重疊地隔著溝道保護(hù)層1418及絕緣層1407設(shè)置導(dǎo)電層1409的例子。圖13A是半導(dǎo)體裝置所具有的薄膜晶體管1431的截面圖。薄膜晶體管1431是底 柵型薄膜晶體管，在具有絕緣表面的襯底1400上包括柵電極層1401、柵極絕緣層1402、氧 化物半導(dǎo)體層1403、源區(qū)1406a或漏區(qū)1406b、源電極層1405a或漏電極層1405b、絕緣層 1407以及導(dǎo)電層1409。在絕緣層1407上與柵電極層1401重疊地形成導(dǎo)電層1409。與實(shí)施方式7同樣地，在形成柵極絕緣層之后進(jìn)行第一加熱處理而形成脫水化或 脫氫化了的柵極絕緣層1402。然后，在柵極絕緣層1402上形成氧化物半導(dǎo)體層之后進(jìn)行第二加熱處理而形成脫水化或脫氫化了的氧化物半導(dǎo)體層及柵極絕緣層。在本實(shí)施方式中，形成在氧化物半導(dǎo)體層上的源區(qū)1406a及漏區(qū)1406b是Zn-O類 微晶膜或Zn-O類多晶膜，采用與氧化物半導(dǎo)體層1403的成膜條件不同的成膜條件形成，是 電阻更低的氧化物半導(dǎo)體層。此外，氧化物半導(dǎo)體層1403的狀態(tài)是非晶狀態(tài)。導(dǎo)電層1409可以使用與柵電極層1401、源電極層1405a或漏電極層1405b同樣的 材料、方法而形成。在設(shè)置像素電極層的情況下，也可以使用與像素電極層同樣的材料、方 法而形成。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電層1409，使用鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層。對于導(dǎo)電層1409，其電位既可以與柵電極層1401的電位相同也可以不同，也可以 用作第二柵電極層。另外，導(dǎo)電層1409的狀態(tài)也可以為浮動狀態(tài)。通過在與氧化物半導(dǎo)體層1403重疊的位置設(shè)置導(dǎo)電層1409，在用來調(diào)查薄膜晶 體管的可靠性的偏壓_熱應(yīng)力測試(以下稱為BT測試)中，可以減小BT測試前后的薄膜 晶體管1431的閾值電壓的變化量。另外，圖13B示出其一部分與圖13A不同的例子。與圖13A同一部分或具有相同 的功能的部分及工序可以與圖13A同樣地進(jìn)行，而省略重復(fù)說明。圖13B所示的薄膜晶體管1432是與柵電極層1401及氧化物半導(dǎo)體層1403的溝 道區(qū)域重疊地隔著溝道保護(hù)層1418、絕緣層1407以及絕緣層1408設(shè)置導(dǎo)電層1409的例子。在薄膜晶體管1432中，與實(shí)施方式1同樣地，在形成柵極絕緣層之后，進(jìn)行為了脫 水化或脫氫化的第一加熱處理形成柵極絕緣層1402。第一加熱處理在惰性氣體氣氛(氮 或氦、氖、氬等)下或減壓下且以200°C以上且700°C以下，優(yōu)選為400°C以上進(jìn)行。接著， 在柵極絕緣層1402上形成氧化物半導(dǎo)體層。在形成氧化物半導(dǎo)體層之后，在惰性氣體氣氛 (氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行第二加熱處理之后，在惰性氣氛下或氧氣氛下進(jìn)行緩 冷。然后，形成至少與氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸的絕緣層1407。在圖13B中，在絕緣層1407上層疊用作平坦化膜的絕緣層1408。此外，在圖13B中，不設(shè)置源區(qū)及漏區(qū)，采用氧化物半導(dǎo)體層1403與源電極層 1405a或漏電極層1405b直接接觸的結(jié)構(gòu)。在圖13B的結(jié)構(gòu)中，通過在與氧化物半導(dǎo)體層1403重疊的位置設(shè)置導(dǎo)電層1409， 在用來調(diào)查薄膜晶體管的可靠性的BT測試中，可以減小BT測試前后的薄膜晶體管1432的 閾值電壓的變化量。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式9在本實(shí)施方式中，圖14示出其一部分的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)不同的例子。與 實(shí)施方式1同一部分或具有相同的功能的部分及工序可以與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行，而省 略重復(fù)說明。在本實(shí)施方式中，與實(shí)施方式1同樣地，在形成柵極絕緣層之后，進(jìn)行為了脫水化 或脫氫化的第一加熱處理形成柵極絕緣層。第一加熱處理在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬 等)下或減壓下且以200°C以上且700°C以下，優(yōu)選為400°C以上進(jìn)行。在對第一氧化物半 導(dǎo)體層進(jìn)行圖案化之后，在惰性氣體氣氛(氮或氦、氖、氬等)下或減壓下進(jìn)行第二加熱處 理，然后在惰性氣氛下或氧氣氛下進(jìn)行緩冷。通過在上述氣氛下對第一氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱處理，可以去除包含在氧化物半導(dǎo)體層403中的氫及水等雜質(zhì)。接著，在第一氧化物半導(dǎo)體層上形成用作薄膜晶體管的源區(qū)及漏區(qū)(也稱為η+ 層、緩沖層)的第二氧化物半導(dǎo)體膜之后，形成導(dǎo)電膜。接著，按照蝕刻工序?qū)Φ谝谎趸锇雽?dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體膜及導(dǎo)電膜選擇 性地進(jìn)行蝕刻，形成氧化物半導(dǎo)體層403、源區(qū)或漏區(qū)404a、404b以及源電極層或漏電極層 405a、405b。此外，僅對氧化物半導(dǎo)體層403的一部分進(jìn)行蝕刻，使其具有槽部(凹部)。接著，通過濺射法或PCVD法與氧化物半導(dǎo)體層403接觸地形成氧化硅膜作為氧化 物絕緣膜407。與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層接觸地形成的氧化物絕緣膜407不包含水 分、氫離子、OH—等雜質(zhì)，使用防止來自外部的這些雜質(zhì)的侵入的無機(jī)絕緣膜，具體而言使用 氧化硅膜或氮氧化硅膜。此外，也可以在氧化物絕緣膜407上層疊氮化硅膜。通過使用濺射法或PCVD法等與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層403接觸地形成氧 化物絕緣膜407，可以使低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層403中的至少與氧化物絕緣膜407 接觸的區(qū)域高電阻化(載流子濃度降低，優(yōu)選為低于lX1018/cm3，更優(yōu)選為IXlO1Vcm3以 下)，可以形成高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域。通過與氧化物絕緣膜407接觸地形成，成為具 有高電阻化氧化物半導(dǎo)體區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層403，而可以制造薄膜晶體管473 (參照圖 14)。在圖14的結(jié)構(gòu)中，作為源區(qū)或漏區(qū)404a、404b使用In-Ga-Zn-O類非單晶。此夕卜， 作為源區(qū)及漏區(qū)404a、404b可以使用Al-Zn-O類非晶膜。另外，作為源區(qū)及漏區(qū)404a、404b， 也可以使用包含氮的Al-Zn-O類非晶膜，即Al-Zn-O-N類非晶膜(也稱為AZON膜)。另外，在氧化物半導(dǎo)體層403和源電極層之間具有源區(qū)，并且在氧化物半導(dǎo)體層 和漏電極層之間具有漏區(qū)。另外，用作薄膜晶體管473的源區(qū)或漏區(qū)404a、404b的第二氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選 比用作溝道形成區(qū)的第一氧化物半導(dǎo)體層403更薄，而且優(yōu)選具有更高的導(dǎo)電率(電導(dǎo) 率)。此外，有時(shí)用作溝道形成區(qū)的第一氧化物半導(dǎo)體層403具有非晶結(jié)構(gòu)，并且用作 源區(qū)及漏區(qū)的第二氧化物半導(dǎo)體層在非晶結(jié)構(gòu)中包含晶粒(納米晶體)。該用作源區(qū)及漏 區(qū)的第二氧化物半導(dǎo)體層中的晶粒(納米晶體)的直徑為Inm至lOnm，典型地大約為2nm 至 4nm。另外，也可以在形成氧化物絕緣膜407之后，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障?大氣中) 進(jìn)行薄膜晶體管473的第三加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C )。例如，在氮?dú)夥?下進(jìn)行250°C且1小時(shí)的加熱處理。通過進(jìn)行第三加熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層403與氧化 物絕緣膜407接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱，可以降低薄膜晶體管473的電特性的不均勻性。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式10在本實(shí)施方式中，下面說明在同一襯底上至少制造驅(qū)動電路的一部分和配置在像 素部的薄膜晶體管的例子。根據(jù)實(shí)施方式1至實(shí)施方式9形成配置在像素部的薄膜晶體管。此外，因?yàn)閷?shí)施 方式1至實(shí)施方式9所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，所以將驅(qū)動電路中的可以由η溝道 型TFT構(gòu)成的驅(qū)動電路的一部分形成在與像素部的薄膜晶體管相同的襯底上。
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圖17A示出有源矩陣型顯示裝置的框圖的一個(gè)例子。在顯示裝置的襯底5300上 包括像素部5301 ；第一掃描線驅(qū)動電路5302 ；第二掃描線驅(qū)動電路5303 ；信號線驅(qū)動電 路5304。在像素部5301中從信號線驅(qū)動電路5304延伸設(shè)置多個(gè)信號線，并且從第一掃描 線驅(qū)動電路5302及第二掃描線驅(qū)動電路5303延伸設(shè)置多個(gè)掃描線。此外，在掃描線與信 號線的交叉區(qū)中，具有顯示元件的像素被設(shè)置為矩陣形狀。另外，顯示裝置的襯底5300通 過FPC (柔性印刷電路)等連接部連接于時(shí)序控制電路5305 (也稱為控制器、控制IC)。在圖17A中，在與像素部5301相同的襯底5300上形成第一掃描線驅(qū)動電路5302、 第二掃描線驅(qū)動電路5303、信號線驅(qū)動電路5304。由此，減少在外部設(shè)置的驅(qū)動電路等的 構(gòu)件的數(shù)量，所以可以實(shí)現(xiàn)成本的降低。另外，可以減少因?qū)⒃谝r底5300外部設(shè)置驅(qū)動電 路時(shí)的布線延伸而發(fā)生的連接部中的連接數(shù)量，因此可以提高可靠性或成品率。另外，作為一個(gè)例子，時(shí)序控制電路5305對第一掃描線驅(qū)動電路5302供應(yīng)第一掃 描線驅(qū)動電路用啟動信號(GSPl)、掃描線驅(qū)動電路用時(shí)鐘信號(GCLKl)。此外，作為一個(gè)例 子，時(shí)序控制電路5305對第二掃描線驅(qū)動電路5303供應(yīng)第二掃描線驅(qū)動電路用啟動信號 (GSP2)(也稱為啟動脈沖)、掃描線驅(qū)動電路用時(shí)鐘信號(GCLK2)。對信號線驅(qū)動電路5304 供應(yīng)信號線驅(qū)動電路用啟動信號(SSP)、信號線驅(qū)動電路用時(shí)鐘信號(SCLK)、視頻信號用 數(shù)據(jù)(DATA)(也簡單地稱為視頻信號)及鎖存信號(LAT)。另外，可以省略第一掃描線驅(qū)動 電路5302和第二掃描線驅(qū)動電路5303中的一方。圖17B示出在與像素部5301相同的襯底5300上形成驅(qū)動頻率低的電路(例如， 第一掃描線驅(qū)動電路5302、第二掃描線驅(qū)動電路5303)，在與像素部5301不同的襯底上形 成信號線驅(qū)動電路5304的結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，與使用單晶半導(dǎo)體的晶體管相比，可以由場 效應(yīng)遷移率小的薄膜晶體管構(gòu)成形成在襯底5300上的驅(qū)動電路。從而，可以實(shí)現(xiàn)顯示裝置 的大型化、工序數(shù)量的減少、成本的降低或成品率的提高等。另外，實(shí)施方式1至實(shí)施方式9所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT。圖18Α和圖 18Β示出由η溝道型TFT構(gòu)成的信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)、工作的一個(gè)例子而進(jìn)行說明。信號線驅(qū)動電路具有移位寄存器5601及開關(guān)電路部5602。開關(guān)電路部5602具 有開關(guān)電路5602_1至5602_Ν(Ν是自然數(shù))的多個(gè)電路。開關(guān)電路5602_1至5602_Ν分別 具有薄膜晶體管5603_1至5603_k(k是自然數(shù))的多個(gè)晶體管。對薄膜晶體管5603_1至 5603_k是N溝道型TFT的例子進(jìn)行說明。以開關(guān)電路5602_1為例子對信號線驅(qū)動電路的連接關(guān)系進(jìn)行說明。薄膜晶體管 5603_1至5603_k的第一端子分別連接到布線5604_1至5604_k。薄膜晶體管5603_1至 5603_k的第二端子分別連接到信號線Sl至Sk。薄膜晶體管5603_1至5603_k的柵極連接 到移位寄存器5601。移位寄存器5601具有對布線5605_1至5605_N依次輸出H電平(也稱為H信號、 高電源電位水平)的信號，并依次選擇開關(guān)電路5602_1至5602_N的功能。開關(guān)電路5602_1具有控制布線5604_1至5604_k與信號線Sl至Sk的導(dǎo)通狀態(tài) (第一端子和第二端子之間的導(dǎo)通)的功能，即具有是否將布線5604_1至5604_k的電位供 應(yīng)到信號線Sl至Sk的功能。像這樣，開關(guān)電路5602_1具有作為選擇器的功能。另外，薄 膜晶體管5603_1至5603_k分別具有控制布線5604_1至5604_k與信號線Sl至Sk的導(dǎo)通 狀態(tài)的功能，即具有將布線5604_1至5604_k的電位供應(yīng)到信號線Sl至Sk的功能。像這樣，薄膜晶體管5603_1至5603_k分別具有作為開關(guān)的功能。另外，對布線5604_1至5604_k分別輸入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)。在很多情況下， 視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)是根據(jù)圖像信息或圖像信號的模擬信號。接著，參照圖18B的時(shí)序圖說明圖18A的信號線驅(qū)動電路的工作。圖18B示出信 號Sout_l至Sout_N及信號Vdata_l至Vdata_k的一個(gè)例子。信號Sout_l至Sout_N分別 是移位寄存器5601的輸出信號的一個(gè)例子，并且信號Vdata_l至Vdata_k分別是輸入到布 線5604_1至5604_k的信號的一個(gè)例子。另外，信號線驅(qū)動電路的一個(gè)工作期間對應(yīng)于顯 示裝置中的一個(gè)柵極選擇期間。作為一個(gè)例子，一個(gè)柵極選擇期間被分割為期間Tl至期間 TN。期間Tl至期間TN分別是用來對屬于被選擇的行的像素寫入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA) 的期間。在期間Tl至期間TN中，移位寄存器5601將H電平的信號依次輸出到布線5605_1 至5605_N。例如，在期間Tl中，移位寄存器5601將高電平的信號輸出到布線5605_1。然后， 薄膜晶體管5603_1至5603_k導(dǎo)通，所以布線5604_1至5604_k和信號線Sl至Sk成為導(dǎo)通 狀態(tài)。此時(shí)，對布線 5604_1 至 5604_k 輸入 Data(Sl)至 Data (Sk)。Data(Sl)至 Data (Sk) 分別通過薄膜晶體管5603_1至5603_k寫入到屬于被選擇的行的像素中的第一列至第k列 像素。通過上述步驟，在期間Tl至TN中，對屬于被選擇的行的像素的每k列按順序?qū)懭胍?頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)。如上所述，通過對每多個(gè)列的像素寫入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)，可以減少視頻信 號用數(shù)據(jù)(DATA)的數(shù)量或布線的數(shù)量。因此，可以減少與外部電路的連接數(shù)量。此外，通過 對每多個(gè)列的像素寫入視頻信號，可以延長寫入時(shí)間，因此可以防止視頻信號的寫入不足。另外，作為移位寄存器5601及開關(guān)電路部5602，可以使用由實(shí)施方式1至實(shí)施方 式9所示的薄膜晶體管構(gòu)成的電路。此時(shí)，移位寄存器5601所具有的所有晶體管的極性可 以僅由N溝道型和P溝道型中的一個(gè)極性構(gòu)成。此外，對掃描線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。掃描線驅(qū)動電路具有移位寄存器。此 外，有時(shí)也可以具有電平移動器、緩沖器。在掃描線驅(qū)動電路中，通過對移位寄存器輸入時(shí) 鐘信號(CLK)及啟動脈沖信號(SP)，生成選擇信號。所生成的選擇信號在緩沖器中被緩沖 放大，并供應(yīng)到對應(yīng)的掃描線。掃描線連接到一行的像素的晶體管的柵電極。而且，由于需 要將一行上的像素的晶體管一起導(dǎo)通，因此使用能夠流通大電流的緩沖器。參照圖19A至圖19C及圖20A和圖20B說明用于掃描線驅(qū)動電路及/或信號線驅(qū) 動電路的一部分的移位寄存器的一個(gè)方式。參照圖19A至圖19C及圖20A和圖20B說明掃描線驅(qū)動電路、信號線驅(qū)動電路的 移位寄存器。移位寄存器具有第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N(N是3以 上的自然數(shù))(參照圖19A)。對圖19A所示的移位寄存器的第一脈沖輸出電路10_1至第N 脈沖輸出電路10_N從第一布線11供應(yīng)第一時(shí)鐘信號CKl，從第二布線12供應(yīng)第二時(shí)鐘信 號CK2，從第三布線13供應(yīng)第三時(shí)鐘信號CK3，從第四布線14供應(yīng)第四時(shí)鐘信號CK4。另 外，對第一脈沖輸出電路10_1輸入從第五布線15的啟動脈沖SPl (第一啟動脈沖)。此外， 對第二級以后的第η脈沖輸出電路10_η(η是2以上且N以下的自然數(shù))輸入從前一級的 脈沖輸出電路的信號(稱為前級信號OUT (η-1)) (η是2以上且N以下的自然數(shù))。另外，對 第一脈沖輸出電路10_1輸入從二級后的第三脈沖輸出電路10_3的信號。同樣地，對第二級以后的第η脈沖輸出電路10_n輸入從二級后的第(n+2)脈沖輸出電路10_(n+2)的信號 (后級信號OUT (n+2))。從而，從各級的脈沖輸出電路輸出用來輸入到后級及/或前二級的 脈沖輸出電路的第一輸出信號(OUT(l) (SR)至OUT (N) (SR))、電連接到其他布線等的第二 輸出信號(OUT(I)至OUT(N))。另外，如圖19A所示，由于不對移位寄存器的最后級的兩個(gè) 級輸入后級信號OUT (n+2)，所以作為一個(gè)例子，采用另行分別輸入第二啟動脈沖SP2、第三 啟動脈沖SP3的結(jié)構(gòu)即可。另外，時(shí)鐘信號(CK)是以一定間隔反復(fù)H電平和L電平(也稱為L信號、低電源 電位水平)的信號。在此，第一時(shí)鐘信號(CKl)至第四時(shí)鐘信號(CK4)依次遲延1/4周期。 在本實(shí)施方式中，利用第一時(shí)鐘信號(CKl)至第四時(shí)鐘信號(CK4)而進(jìn)行脈沖輸出電路的 驅(qū)動的控制等。注意，時(shí)鐘信號根據(jù)所輸入的驅(qū)動電路有時(shí)稱為GCK、SCK，在此使用CK而 進(jìn)行說明。第一輸入端子21、第二輸入端子22及第三輸入端子23電連接到第一布線11至第 四布線14中的任一個(gè)。例如，在圖19A中，在第一脈沖輸出電路10_1中，第一輸入端子21 電連接到第一布線11，第二輸入端子22電連接到第二布線12，并且第三輸入端子23電連 接到第三布線13。此外，在第二脈沖輸出電路102中，第一輸入端子21電連接到第二布線 12，第二輸入端子22電連接到第三布線13，并且第三輸入端子23電連接到第四布線14。第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N分別包括第一輸入端子21、第 二輸入端子22、第三輸入端子23、第四輸入端子24、第五輸入端子25、第一輸出端子26、第 二輸出端子27(參照圖19B)。在第一脈沖輸出電路10_1中，對第一輸入端子21輸入第一 時(shí)鐘信號CK1，對第二輸入端子22輸入第二時(shí)鐘信號CK2，對第三輸入端子23輸入第三時(shí) 鐘信號CK3，對第四輸入端子24輸入啟動脈沖，對第五輸入端子25輸入后級信號0UT(3)， 從第一輸入端子26輸出第一輸出信號OUT (1) (SR)，從第二輸出端子27輸出第二輸出信號 OUT(I)。接著，參照圖19C說明脈沖輸出電路的具體的電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。第一脈沖輸出電路10_1具有第1晶體管31至第13晶體管43 (參照圖19C)。此 外，除了上述第一輸出端子21至第五輸出端子25以及第一輸出端子26、第二輸出端子27 以夕卜，從被供應(yīng)第一高電源電位VDD的電源線51、被供應(yīng)第二高電源電位VCC的電源線52、 被供應(yīng)低電源電位VSS的電源線53對第1晶體管31至第13晶體管43供應(yīng)信號或電源電 位。在此，圖19C的各電源線的電源電位的大小關(guān)系為第一電源電位VDD是第二電源電位 VCC以上的電位，并且第二電源電位VCC是大于第三電源電位VSS的電位。此外，第一時(shí)鐘 信號(CKl)至第四時(shí)鐘信號(CK4)是以一定間隔反復(fù)H電平和L電平的信號，并且當(dāng)H電 平時(shí)電位為VDD，并且當(dāng)L電平時(shí)電位為VSS。另外，通過使電源線51的電位VDD高于電源 線52的電位VCC，不影響到工作，而可以將施加到晶體管的柵電極的電位抑制得低，并降低 晶體管的閾值的偏移，而可以抑制劣化。在圖19C的第一晶體管31中，第一端子電連接到電源線51，第二端子電連接到第 九晶體管39的第一端子，柵電極電連接到第四輸入端子24。在第二晶體管32中，第一端子 電連接到電源線53，第二端子電連接到第九晶體管39的第一端子，柵電極電連接到第四晶 體管34的柵電極。在第三晶體管33中，第一端子電連接到第一輸入端子21，第二端子電連 接到第一輸出端子26。在第四晶體管34中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到第一輸出端子26。在第五晶體管35中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到 第二晶體管32的柵電極及第四晶體管34的柵電極，柵電極電連接到第四輸入端子24。在 第六晶體管36中，第一端子電連接到電源線52，第二端子電連接到第二晶體管32的柵電極 及第四晶體管34的柵電極，柵電極電連接到第五輸入端子25。在第七晶體管37中，第一端 子電連接到電源線52，第二端子電連接到第八晶體管38的第二端子，柵電極電連接到第三 輸入端子23。在第八晶體管38中，第一端子電連接到第二晶體管32的柵電極及第四晶體 管34的柵電極，柵電極電連接到第二輸入端子22。在第九晶體管39中，第一端子電連接到 第一晶體管31的第二端子及第二晶體管32的第二端子，第二端子電連接到第三晶體管33 的柵電極及第十晶體管40的柵電極，柵電極電連接到電源線52。在第十晶體管40中，第一 端子電連接到第一輸入端子21，第二端子電連接到第二輸出端子27，柵電極電連接到第九 晶體管39的第二端子。在第十一晶體管41中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電 連接到第二輸出端子27，柵電極電連接到第二晶體管32的柵電極及第四晶體管34的柵電 極。在第十二晶體管42中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到第二輸出端子 27，柵電極電連接到第七晶體管37的柵電極。在第十三晶體管43中，第一端子電連接到電 源線53，第二端子電連接到第一輸出端子26，柵電極電連接到第七晶體管37的柵電極。在圖19C中，以第三晶體管33的柵電極、第十晶體管40的柵電極以及第九晶體管 39的第二端子的連接部位為節(jié)點(diǎn)A。此外，以第二晶體管32的柵電極、第四晶體管34的柵 電極、第五晶體管35的第二端子、第六晶體管36的第二端子、第八晶體管38的第一端子以 及第十一晶體管41的柵電極的連接部位為節(jié)點(diǎn)B(參照圖20A)。此外，薄膜晶體管是指包括柵極、漏極以及源極的至少具有三個(gè)端子的元件，并且 在漏區(qū)和源區(qū)之間具有溝道區(qū)域，電流能夠流過漏區(qū)、溝道區(qū)域以及源區(qū)。在此，因?yàn)樵礃O 和漏極根據(jù)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)或工作條件等而改變，因此很難限定哪個(gè)是源極哪個(gè)是漏 極。因此，有時(shí)不將用作源極及漏極的區(qū)域稱為源極或漏極。在此情況下，作為一個(gè)例子， 有時(shí)將它們分別記為第一端子和第二端子。在此，圖20B示出圖20A所示的具有多個(gè)脈沖輸出電路的移位寄存器的時(shí)序圖。此 外，在移位寄存器是掃描線驅(qū)動電路時(shí)，圖20B中的期間61相當(dāng)于垂直回掃期間(vertical retrace period)，并且期間62相當(dāng)于柵極選擇期間。此外，如圖20A所示，通過設(shè)置其柵極被施加第二電源電位VCC的第九晶體管39， 在自舉(bootstrap)工作的前后，有如下優(yōu)點(diǎn)。在沒有其柵電極被施加第二電位VCC的第九晶體管39時(shí)，由自舉工作而節(jié)點(diǎn)A的 電位上升，作為第一晶體管31的第二端子的源極的電位上升，而其電位大于第一電源電位 VDD0然后，第一晶體管31的源極轉(zhuǎn)換為第一端子一側(cè)，即電源線51—側(cè)。由此，在第一晶 體管31中，在柵極和源極之間，在柵極和漏極之間，由于施加較大的偏壓所以它們受到較 大的壓力(stress)，這會導(dǎo)致晶體管的劣化。于是，通過設(shè)置其柵電極被施加第二電源電位 VCC的第九晶體管39，當(dāng)由自舉工作而節(jié)點(diǎn)A的電位上升時(shí)，也可以不產(chǎn)生第一晶體管31 的第二端子的電位的上升。換言之，通過設(shè)置第九晶體管39，可以使對第一晶體管31的柵 極和源極之間施加的負(fù)偏壓值變小。由此，由于通過采用本實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)，可以使施 加到第一晶體管31的柵極和源極之間的負(fù)偏壓變小，所以可以抑制因壓力而導(dǎo)致的第一 晶體管31的劣化。
此外，關(guān)于設(shè)置第九晶體管39的部位，采用在第一晶體管31的第二端子和第三晶 體管33的柵極之間通過第一端子和第二端子連接而設(shè)置第九晶體管39的結(jié)構(gòu)即可。另外， 在具有多個(gè)本實(shí)施方式的脈沖輸出電路的移位寄存器中，與掃描線驅(qū)動電路相比級數(shù)多的 信號線驅(qū)動電路也可以省略第九晶體管39，從而具有減少晶體管的數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過作為第一晶體管31至第十三晶體管43的半導(dǎo)體層使用氧化物半導(dǎo)體， 可以降低薄膜晶體管的截止電流，并提高導(dǎo)通電流及場效應(yīng)遷移率，并且降低劣化的程度， 所以可以減少電路內(nèi)的誤工作。此外，對于因其柵電極被施加高電位而導(dǎo)致的晶體管的劣 化的程度，與使用非晶硅的晶體管的情況相比，使用氧化物半導(dǎo)體的的劣化的程度小。由 此，即使對供應(yīng)第二電源電位VCC的電源線供應(yīng)第一電源電位VDD也可以得到相同的工作， 并可以減少引導(dǎo)電路之間的電源線的數(shù)量，所以可以實(shí)現(xiàn)電路的小型化。另外，即使以對第七晶體管37的柵電極通過第三輸入端子23供應(yīng)的時(shí)鐘信號、對 第八晶體管38的柵電極通過第二輸入端子22供應(yīng)的時(shí)鐘信號成為對第七晶體管37的柵 電極通過第二輸入端子22供應(yīng)的時(shí)鐘信號、對第八晶體管38的柵電極通過第三輸入端子 23供應(yīng)的時(shí)鐘信號的方式替換接線關(guān)系，也具有同樣的作用。此外，在圖20A所示的移位寄 存器中，通過從第七晶體管37及第八晶體管38的狀態(tài)都是導(dǎo)通狀態(tài)變化到第七晶體管37 截止且第八晶體管38導(dǎo)通的狀態(tài)，然后成為第七晶體管37截止且第八晶體管38截止的狀 態(tài)，而由第二輸入端子22及第三輸入端子23的電位降低所產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)B的電位的降低發(fā) 生兩次，該節(jié)點(diǎn)B的電位的降低起因于第七晶體管37的柵電極的電位的降低及第八晶體管 38的柵電極的電位的降低。另一方面，在圖20A所示的移位寄存器中，如圖20B的期間所 示那樣，通過從第七晶體管37及第八晶體管38的狀態(tài)都是導(dǎo)通狀態(tài)變化到第七晶體管37 導(dǎo)通且第八晶體管38截止的狀態(tài)，然后成為第七晶體管37截止且第八晶體管38截止的狀 態(tài)，而由第二輸入端子22及第三輸入端子23的電位的降低所產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)B的電位的降低 僅發(fā)生一次，該節(jié)點(diǎn)B的電位的降低起因于第八晶體管38的柵電極的電位的降低。由此， 采用對第七晶體管37的柵電極通過第三輸入端子供應(yīng)的時(shí)鐘信號、對第八晶體管38的柵 電極通過第二輸入端子供應(yīng)的時(shí)鐘信號，可以使節(jié)點(diǎn)B的電位的變動變小來降低噪聲，因 此是優(yōu)選的。像這樣，通過設(shè)為在將第一輸出端子26及第二輸出端子27的電位保持為L電平 的期間中對節(jié)點(diǎn)B定期供應(yīng)H電平的信號的結(jié)構(gòu)，可以抑制脈沖輸出電路的誤工作。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式11通過制造薄膜晶體管并將該薄膜晶體管用于像素部及驅(qū)動電路，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，可以在與像素部同一襯底上一體地形成使 用薄膜晶體管的驅(qū)動電路的一部分或整體，而形成系統(tǒng)型面板(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，具體而言，包括無機(jī)EUElectro Luminescence 電致發(fā)光)元件、有機(jī)EL元件 等。此外，也可以使用電子墨水(ink)等的其對比度因電作用而變化的顯示介質(zhì)。此外，顯示裝置包括處于密封有顯示元件的狀態(tài)的面板和處于在該面板中安裝有 包括控制器的IC等的模塊。再者，對于相當(dāng)于制造該顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一個(gè)方式的元件襯底，該元件襯底在多個(gè)像素的每一個(gè)中具備用來將電流供應(yīng)到顯示 元件的單元。具體而言，元件襯底既可以處于只形成有顯示元件的像素電極的狀態(tài)，也可以 處于形成成為像素電極的導(dǎo)電膜之后且通過蝕刻形成像素電極之前的狀態(tài)，可以是任何狀 態(tài)。注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝 置)。另外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit 柔性印 刷電路)、TAB(Tape AutomatedBonding 載帶自動鍵合)帶或 TCP (Tape Carrier Package 載帶封裝)的模塊；在TAB帶或TCP的端部上設(shè)置有印刷布線板的模塊；或通過C0G(Chip On Glass 玻璃上芯片)方式將IC(集成電路)直接安裝到顯示元件上的模塊。參照圖21A1、圖21A2以及圖21B說明相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的液晶顯示面 板的外觀及截面。圖21A1、圖21A2是一種面板的平面圖，其中利用密封材料4005將包括形 成在第一襯底4001上的實(shí)施方式3所示的氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管4010、 4011及液晶元件4013密封在第一襯底4001和第二襯底4006之間。圖21B相當(dāng)于沿著圖 2IAl、圖21A2的M-N的截面圖。以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動電路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)動電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。 因此，像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004與液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封材料 4005和第二襯底4006密封。此外，在第一襯底4001上的與由密封材料4005圍繞的區(qū)域不 同的區(qū)域中安裝有信號線驅(qū)動電路4003，該信號線驅(qū)動電路4003使用單晶半導(dǎo)體膜或多 晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上。注意，對另行形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用COG方法、 引線鍵合方法或TAB方法等。圖21A1是通過COG方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子， 并且圖21A2是通過TAB方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子。此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004包括多個(gè)薄 膜晶體管。在圖21B中例示像素部4002所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動電路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。對于薄膜晶體管4010、4011，可以應(yīng)用實(shí)施方式3所示的包括氧化物半導(dǎo)體層的 可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以使用實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶體管。在 本實(shí)施方式中，薄膜晶體管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的對置電極層4031形成在第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電 極層4031和液晶層4008重疊的部分相當(dāng)于液晶元件4013。另外，像素電極層4030、對置 電極層4031分別設(shè)置有用作取向膜的絕緣層4032、4033，并隔著絕緣層4032、4033夾持液 晶層4008。另外，作為第一襯底4001、第二襯底4006，可以使用玻璃、金屬(典型的是不銹 鋼)、陶瓷、塑料。作為塑料，可以使用FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics 玻璃纖維增 強(qiáng)塑料)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，還可以使用具有將 鋁箔夾在PVF薄膜或聚酯薄膜之間的結(jié)構(gòu)的薄片。此外，附圖標(biāo)記4035表示通過對絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻而得到的柱狀間隔物，并且它是為控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(盒間隙(cell gap))而 設(shè)置的。另外，還可以使用球狀間隔物。另外，對置電極層4031電連接到設(shè)置在與薄膜晶 體管4010同一襯底上的公共電位線?？梢允褂霉策B接部并通過配置在一對襯底之間的 導(dǎo)電粒子電連接對置電極層4031和公共電位線。此外，將導(dǎo)電粒子包含在密封材料4005 中。另外，還可以使用不使用取向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相(blue phase)的液晶。藍(lán)相是液晶相 的一種，是指當(dāng)使膽留相(cholesteric phase)液晶的溫度上升時(shí)即將從膽留相轉(zhuǎn)變到各 相同性相之前出現(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而 將混合有5wt% (重量％)以上的手征性試劑的液晶組成物用于液晶層4008。由于包含呈 現(xiàn)藍(lán)相的液晶和手征性試劑的液晶組成物的響應(yīng)速度短，為Imsec以下，并且它具有光學(xué) 各向同性，所以不需要取向處理，從而視角依賴性低。另外，除了可以應(yīng)用于透過型液晶顯示裝置之外，還可以應(yīng)用于反射型液晶顯示 裝置或半透過型液晶顯示裝置。另外，雖然示出在襯底的外側(cè)(可見一側(cè))設(shè)置偏振片，并且在內(nèi)側(cè)依次設(shè)置著色 層、用于顯示元件的電極層的液晶顯示裝置的例子，但是也可以在襯底的內(nèi)側(cè)設(shè)置偏振片。 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)，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)置用作黑底(blackmatrix)的遮光膜。另外，使用用作保護(hù)膜或平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020、絕緣層4021)覆 蓋在上述實(shí)施方式中得到的薄膜晶體管，以便減少薄膜晶體管的表面凹凸并提高薄膜晶體 管的可靠性。另外，因?yàn)楸Ｗo(hù)膜用來防止懸浮在大氣中的有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等的污染 雜質(zhì)的侵入，所以優(yōu)選采用致密的膜。利用濺射法并使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、 氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層而形成保護(hù)膜即 可。雖然示出利用濺射法形成保護(hù)膜的例子，但是并不局限于此，而使用各種方法形成保護(hù) 膜即可。在此，形成疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020作為保護(hù)膜。在此，利用濺射法形成氧化硅膜 作為絕緣層4020的第一層。當(dāng)作為保護(hù)膜使用氧化硅膜時(shí)，有防止用作源電極層及漏電極 層的鋁膜的小丘的效果。另外，形成絕緣層作為保護(hù)膜的第二層。在此，利用濺射法形成氮化硅膜作為絕緣 層4020的第二層。當(dāng)使用氮化硅膜作為保護(hù)膜時(shí)，可以抑制鈉等可動離子侵入到半導(dǎo)體區(qū) 域中而使TFT的電特性變化。另外，也可以在形成保護(hù)膜之后在氮?dú)夥障禄蛟诖髿鈿夥障逻M(jìn)行加熱處理(300°C 以下)。另外，形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。作為絕緣層4021，可以使用具有耐熱 性的有機(jī)材料如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等。另外，除了上述 有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG(磷硅玻璃)、 BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過層疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣層 4021。另外，硅氧烷類樹脂相當(dāng)于以硅氧烷類材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵
36的樹脂。作為硅氧烷類樹脂的取代基，可以使用有機(jī)基(例如烷基、芳基)、氟基團(tuán)。另外， 有機(jī)基也可以具有氟基團(tuán)。對絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，可以根據(jù)其材料利用如下方法及設(shè) 備溉射法、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)等的方 法；刮片、輥涂機(jī)、幕涂機(jī)、刮刀涂布機(jī)等的設(shè)備。通過兼作絕緣層4021的焙燒工序和對半 導(dǎo)體層的退火，可以高效地制造半導(dǎo)體裝置。作為像素電極層4030、對置電極層4031，可以使用具有透光性的導(dǎo)電材料諸如包 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。此外，可以使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組成物形成像素電 極層4030、對置電極層4031。使用導(dǎo)電組成物形成的像素電極的薄層(sheet)電阻優(yōu)選為 10000 Ω / □以下，并且其波長為550nm時(shí)的透光率優(yōu)選為70%以上。另外，導(dǎo)電組成物所 包含的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選為0. 1Ω · cm以下。作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導(dǎo)電高分子。例如，可以舉出聚 苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的兩種以上的共 聚物等。另外，供應(yīng)到另行形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004或像素部 4002的各種信號及電位是從FPC4018供應(yīng)的。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，并且端子電極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通過各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018所具有的端子。此外，雖然在圖21Α1、21Α2以及21Β中示出另行形成信號線驅(qū)動電路4003并將它 安裝在第一襯底4001上的例子，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動電路而 安裝，也可以另行僅形成信號線驅(qū)動電路的一部分或掃描線驅(qū)動電路的一部分而安裝。圖22示出使用通過本說明書所公開的制造方法制造的TFT襯底2600來構(gòu)成液晶 顯示模塊作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子。圖22是液晶顯示模塊的一個(gè)例子，利用密封材料2602固定TFT襯底2600和對置 襯底2601，并在其間設(shè)置包括TFT等的像素部2603、包括液晶層的顯示元件2604、著色層 2605來形成顯示區(qū)。在進(jìn)行彩色顯示時(shí)需要著色層2605，并且當(dāng)采用RGB方式時(shí)，對應(yīng)于各 像素地設(shè)置有分別對應(yīng)于紅色、綠色、藍(lán)色的各顏色的著色層。在TFT襯底2600和對置襯 底2601的外側(cè)配置有偏振片2606、偏振片2607、擴(kuò)散板2613。光源由冷陰極管2610和反 射板2611構(gòu)成，電路襯底2612利用柔性線路板2609與TFT襯底2600的布線電路部2608 連接，并且其中組裝有控制電路、電源電路等的外部電路。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。作為液晶顯示模塊，可以采用TN(扭曲向列=Twisted Nematic)模式、IPS(平 面內(nèi)轉(zhuǎn)換In-Plane-Switching)模式、FFS(邊緣電場轉(zhuǎn)換Fringe Field Switching) 模式、MVA(多區(qū)域垂直取向Multi-domain Vertical Alignment)模式、PVA(垂直取向 構(gòu)型Patterned Vertical Alignment)模式、ASM(軸對稱排列微胞AxiallySymmetricAligned Micro-cell)模式、OCB (光學(xué)補(bǔ)償雙折射OpticalCompensated Birefringence) 模式、FLC (鐵電性液晶=FerroelectricLiquid Crystal)模式、AFLC (反鐵電性液晶 AntiFerroelectric LiquidCrystal)模式等。通過上述工序，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的液晶顯示面板。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式12作為半導(dǎo)體裝置，示出電子紙的例子。可以將半導(dǎo)體裝置用于利用與開關(guān)元件電連接的元件來驅(qū)動電子墨水的電子紙。 電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙相同的易讀性；耗電量 比其他的顯示裝置低；可以形成為薄且輕的形狀。作為電泳顯示器，可以考慮各種方式。在電泳顯示器中，在溶劑或溶質(zhì)中分散有多 個(gè)包含具有正電荷的第一粒子和具有負(fù)電荷的第二粒子的微囊，并且通過對微囊施加電場 來使微囊中的粒子向彼此相反的方向移動，以僅顯示集合在一側(cè)的粒子的顏色。另外，第一 粒子或第二粒子包含染料，并且在沒有電場時(shí)不移動。此外，第一粒子和第二粒子的顏色不 同(包含無色)。像這樣，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應(yīng)的顯示器，在該介電電泳效應(yīng)中， 介電常數(shù)高的物質(zhì)移動到高電場區(qū)。在溶劑中分散有上述微囊的溶液稱為電子墨水，該電子墨水可以印刷到玻璃、塑 料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用彩色濾光片或具有色素的粒子來進(jìn)行彩色顯
7J\ ο此外，通過在有源矩陣襯底上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置多個(gè)上述微囊以使微囊夾在兩個(gè)電極之 間，而完成有源矩陣型顯示裝置，并且通過對微囊施加電場可以進(jìn)行顯示。例如，可以使用 根據(jù)實(shí)施方式1至實(shí)施方式3的薄膜晶體管而得到的有源矩陣襯底。此外，作為微囊中的第一粒子及第二粒子，使用選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體 材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種 或這些材料的組合材料即可。在圖23中，作為半導(dǎo)體裝置的例子示出有源矩陣型電子紙。用于半導(dǎo)體裝置的薄 膜晶體管581可以與實(shí)施方式1所示的薄膜晶體管同樣地制造，并且該薄膜晶體管581是 包括氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以將實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞? 所示的薄膜晶體管用作本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管581。圖23的電子紙是采用扭轉(zhuǎn)球顯示(twisting ball display)方式的顯示裝置的 例子。扭轉(zhuǎn)球顯示方式是指一種方法，其中將分別著色為白色和黑色的球形粒子配置在用 于顯示元件的電極層即第一電極層和第二電極層之間，并使第一電極層和第二電極層產(chǎn)生 電位差來控制球形粒子的方向，以進(jìn)行顯示。薄膜晶體管581是底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，并且由與半導(dǎo)體層接觸的絕緣膜583 覆蓋。薄膜晶體管581的源電極層或漏電極層通過形成于絕緣層583、絕緣層585中的開 口接觸于第一電極層587而與第一電極層587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具有黑色區(qū)590a、白色區(qū)590b，并且黑色區(qū) 590a、白色區(qū)590b的周圍包括充滿了液體的腔594，并且球形粒子589的周圍充滿有樹脂等
38的填充料595 (參照圖23)。第一電極層587相當(dāng)于像素電極，第二電極層588相當(dāng)于公共 電極。第二電極層588電連接到設(shè)置在與薄膜晶體管581同一襯底580上的公共電位線。 可以使用公共連接部來通過配置在襯底580和襯底596之間的導(dǎo)電粒子電連接第二電極層 588和公共電位線。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至200 μ m左右的微 囊，該微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。在設(shè)置在第一電極 層和第二電極層之間的微囊中，當(dāng)由第一電極層和第二電極層施加電場時(shí)，白色微粒和黑 色微粒向相反方向移動，從而可以顯示白色或黑色。應(yīng)用該原理的顯示元件就是電泳顯示 元件，一般地稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射率，因而不需要輔助 燈。此外，耗電量低，并且在昏暗的地方也能夠辨認(rèn)顯示部。另外，即使不向顯示部供應(yīng)電 源，也能夠保持顯示過一次的圖像。因此，即使使具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(簡單地稱為 顯示裝置，或稱為具備顯示裝置的半導(dǎo)體裝置)從電波發(fā)射源離開，也能夠保存顯示過的 圖像。通過上述工序，可以制造作為半導(dǎo)體裝置的可靠性高的電子紙。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式13作為半導(dǎo)體裝置，示出發(fā)光顯示裝置的例子。在此，示出利用電致發(fā)光的發(fā)光元件 作為顯示裝置所具有的顯示元件。根據(jù)其發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物對利用電 致發(fā)光的發(fā)光元件進(jìn)行區(qū)別，一般前者稱為有機(jī)EL元件，而后者稱為無機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對電極分別注入到 包含發(fā)光有機(jī)化合物的層，以流過電流。而且，通過這些載流子(電子和空穴)重新結(jié)合， 發(fā)光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，并且當(dāng)該激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時(shí)發(fā)光。根據(jù)該機(jī)理，這種發(fā)光元 件稱為電流激發(fā)型的發(fā)光元件。無機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)分類為分散型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī)EL元件。分 散型無機(jī)EL元件包括在粘合劑(binder)中分散有發(fā)光材料的粒子的發(fā)光層，并且其發(fā)光 機(jī)理是利用施主能級和受主能級的施主_受主重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有 利用電介質(zhì)層夾持發(fā)光層并還利用電極夾持該夾有發(fā)光層的電介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，并且其發(fā)光 機(jī)理是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的定域型發(fā)光。另外，在此，使用有機(jī)EL元件作為 發(fā)光元件而進(jìn)行說明。圖24是示出可以使用數(shù)字時(shí)間灰度級驅(qū)動的像素結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子作為半導(dǎo)體裝 置的例子的圖。說明可以使用數(shù)字時(shí)間灰度級驅(qū)動的像素的結(jié)構(gòu)以及像素的工作。在此示出在一 個(gè)像素中使用兩個(gè)η溝道型晶體管的例子，在該η溝道型晶體管中將氧化物半導(dǎo)體層用于 溝道形成區(qū)。像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容元件 6403。在開關(guān)晶體管6401中，柵極與掃描線6406連接，第一電極(源電極和漏電極中的一 方)與信號線6405連接，并且第二電極(源電極和漏電極中的另一方)與驅(qū)動晶體管6402 的柵極連接。在驅(qū)動晶體管6402中，柵極通過電容元件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)于公共電極6408。公共電極6408與形成在同一襯底上的公共電位 線電連接。另外，將發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)設(shè)定為低電源電位。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。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，為了使電流流過發(fā)光元件6404以使發(fā)光元件6404發(fā)光，以使 高電源電位與低電源電位的電位差成為發(fā)光元件6404的正向閾值電壓以上的方式分別設(shè) 定每個(gè)電位。另外，還可以使用驅(qū)動晶體管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)動晶體管6402的柵極電容，也可以在溝道區(qū)域與柵電極之間形成有電容。在此，當(dāng)采用電壓輸入電壓驅(qū)動方式時(shí)，對驅(qū)動晶體管6402的柵極輸入使驅(qū)動晶 體管6402充分處于導(dǎo)通或截止這兩種狀態(tài)的視頻信號。即，使驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū) 域中工作。由于使驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū)域中工作，所以將比電源線6407的電壓高的 電壓施加到驅(qū)動晶體管6402的柵極。另外，對信號線6405施加(電源線電壓+驅(qū)動晶體 管6402的Vth)以上的電壓。另外，當(dāng)進(jìn)行模擬灰度級驅(qū)動而代替數(shù)字時(shí)間灰度級驅(qū)動時(shí)，通過使信號的輸入 不同，可以使用與圖24相同的像素結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)行模擬灰度級驅(qū)動時(shí)，對驅(qū)動晶體管6402的柵極施加發(fā)光元件6404的正向 電壓+驅(qū)動晶體管6402的Vth以上的電壓。發(fā)光元件6404的正向電壓是指當(dāng)設(shè)定為所期 望的亮度時(shí)的電壓，至少包括正向閾值電壓。另外，通過輸入使驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū) 域中工作的視頻信號，可以使電流流過發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū)域 中工作，將電源線6407的電位設(shè)定為高于驅(qū)動晶體管6402的柵極電位。通過將視頻信號 設(shè)定為模擬方式，可以使與視頻信號對應(yīng)的電流流過發(fā)光元件6404，而進(jìn)行模擬灰度級驅(qū) 動。此外，圖24所示的像素結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，也可以還對圖24所示的像素追加 開關(guān)、電阻元件、電容元件、晶體管或邏輯電路等。接著，參照圖25A至25C說明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，以驅(qū)動TFT是η型的情況為 例子來說明像素的截面結(jié)構(gòu)。用于圖25Α、25Β和25C的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動TFT7001、7011、 7021可以與實(shí)施方式1所示的薄膜晶體管同樣地制造，并且驅(qū)動TFT7001、7011、7021是包 括氧化物半導(dǎo)體層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以將實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?所 示的薄膜晶體管用作TFT7001、7011、7021。為了得到發(fā)光，發(fā)光元件的陽極和陰極中的至少一方是透明即可。而且，在襯底上 形成薄膜晶體管及發(fā)光元件，并且對于發(fā)光元件有如下結(jié)構(gòu)，即從與襯底相反的面得到發(fā) 光的頂部發(fā)射、從襯底一側(cè)的面得到發(fā)光的底部發(fā)射以及從襯底一側(cè)及與襯底相反的面得 到發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)，像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于任何發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。使用圖25A說明頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖25A中示出當(dāng)驅(qū)動TFT7001是η型，并且從發(fā)光元件7002發(fā)射的光穿過陽 極7005 —側(cè)時(shí)的像素的截面圖。在圖25Α中，發(fā)光元件7002的陰極7003與驅(qū)動TFT7001 電連接，在陰極7003上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7004、陽極7005。作為陰極7003，只要是功函數(shù)小且反射光的導(dǎo)電膜，就可以使用各種材料。例如，優(yōu)選采用Ca、Al、MgAg、AlLi等。而 且，發(fā)光層7004可以由單層或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。當(dāng)發(fā)光層7004由多個(gè)層構(gòu)成時(shí)，在陰極 7003上按順序?qū)盈B電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。注意，不需 要設(shè)置上述的所有層。使用具有透過光的透光性的導(dǎo)電材料形成陽極7005，也可以使用具 有透光性的導(dǎo)電膜，例如包含氧化鎢的銦氧化物、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。使用陰極7003及陽極7005夾有發(fā)光層7004的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7002。在圖 25A所示的像素中，從發(fā)光元件7002發(fā)射的光如箭頭所示那樣發(fā)射到陽極7005 —側(cè)。接著，使用圖25B說明底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖25B示出在驅(qū)動TFT7011是η 型，并且從發(fā)光元件7012發(fā)射的光向陰極7013 —側(cè)發(fā)射的情況下的像素的截面圖。在圖 25Β中，在與驅(qū)動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，并且在陰極7013上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7014、陽極7015。另外，當(dāng)陽極7015具 有透光性時(shí)，也可以覆蓋陽極上地形成有用來反射光或進(jìn)行遮光的屏蔽膜7016。與圖25Α 的情況同樣地，作為陰極7013，只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電材料，就可以使用各種材料。但是， 將其厚度設(shè)定為透過光的程度(優(yōu)選為5nm至30nm左右)。例如，也可以將膜厚度為20nm 的鋁膜用作陰極7013。而且，與圖25A同樣地，發(fā)光層7014可以由單層或多個(gè)層的疊層構(gòu) 成。陽極7015不需要透過光，但是可以與圖25A同樣地使用具有透光性的導(dǎo)電材料形成。 并且，雖然作為屏蔽膜7016例如可以使用反射光的金屬等，但是不局限于金屬膜。例如，也 可以使用添加有黑色的顏料的樹脂等。由陰極7013及陽極7015夾有發(fā)光層7014的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7012。在圖25B 所示的像素中，從發(fā)光元件7012發(fā)射的光如箭頭所示那樣向陰極7013 —側(cè)發(fā)射。接著，使用圖25C說明雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖25C中，在與驅(qū)動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，并且在陰極7023 上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7024、陽極7025。與圖25A的情況同樣地，作為陰極7023，只要是功 函數(shù)小的導(dǎo)電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過光的程度。例如，可 以將膜厚度為20nm的Al用作陰極7023。而且，與圖25A同樣地，發(fā)光層7024可以由單層 或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。陽極7025可以與圖25A同樣地使用具有透過光的透光性的導(dǎo)電材 料形成。陰極7023、發(fā)光層7024和陽極7025重疊的部分相當(dāng)于發(fā)光元件7022。在圖25C 所示的像素中，從發(fā)光元件7022發(fā)射的光如箭頭所示那樣向陽極7025 —側(cè)和陰極7023 — 側(cè)這兩側(cè)發(fā)射。注意，雖然在此描述了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以設(shè)置無機(jī)EL元件作 為發(fā)光元件。注意，雖然在此示出了控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)與發(fā)光元件 電連接的例子，但是也可以采用在驅(qū)動TFT和發(fā)光元件之間連接有電流控制TFT的結(jié)構(gòu)。注意，半導(dǎo)體裝置不局限于圖25A至圖25C所示的結(jié)構(gòu)而可以根據(jù)本說明書所公 開的技術(shù)思想進(jìn)行各種變形。接著，參照圖26A和26B說明相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的發(fā)光顯示面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀及截面。圖26A是一種面板的平面圖，其中利用密封材料在第一襯 底與第二襯底之間密封形成在第一襯底上的薄膜晶體管及發(fā)光元件。圖26B相當(dāng)于沿著圖 26A的H-I的截面圖。以圍繞設(shè)置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動電路4504a、4504b的方式設(shè)置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號線驅(qū)動 電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b上設(shè)置有第二襯底4506。因此，像素部 4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b與填充料4507—起 由第一襯底4501、密封材料4505和第二襯底4506密封。像這樣，為了不暴露于外部空氣， 優(yōu)選使用氣密性高且漏氣少的保護(hù)薄膜(貼合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料進(jìn) 行封裝(封入)。此外，設(shè)置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動電路4504a、4504b包括多個(gè)薄膜晶體管。在圖26B中例示包括在像素部4502中 的薄膜晶體管4510和包括在信號線驅(qū)動電路4503a中的薄膜晶體管4509。作為薄膜晶體管4509、4510，可以使用實(shí)施方式3所示的包括氧化物半導(dǎo)體層的 可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以使用實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的薄膜晶體管。薄 膜晶體管4509、4510是η溝道型薄膜晶體管。此外，附圖標(biāo)記4511相當(dāng)于發(fā)光元件，發(fā)光元件4511所具有的作為像素電極的第 一電極層4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。注意，雖然發(fā)光元件4511 的結(jié)構(gòu)是第一電極層4517、電場發(fā)光層4512、第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu)，但是不局限于 所示出的結(jié)構(gòu)。可以根據(jù)從發(fā)光元件4511得到的光的方向等適當(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)聚硅氧烷形成隔壁4520。特別優(yōu)選的是，使用 感光材料，在第一電極層4517上形成開口部，以將該開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)的曲率 的傾斜面。電場發(fā)光層4512既可以由單層構(gòu)成，也可以由多個(gè)層的疊層構(gòu)成。也可以在第二電極層4513及隔壁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，供應(yīng)到信號線驅(qū)動電路4503a、4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b或像素 部4502的各種信號及電位是從FPC4518a、4518b供應(yīng)的。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，并且端子電極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通過各向異性導(dǎo)電膜4519電連接到FPC4518a所具有的端子。對于位于從發(fā)光元件4511的發(fā)光的方向上的襯底，第二襯底需要具有透光性。在 此情況下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜等的具有透光性的材料。此外，作為填充料4507，除了氮或氬等的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固化樹 脂或熱固化樹脂?？梢允褂肞VC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹 脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填充料使用氮即可。另外，若有需要，也可以在發(fā)光元件的發(fā)射面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、彩色濾光片等的光學(xué)薄膜。另外，也可 以在偏振片或圓偏振片上設(shè)置反射防止膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理是能夠利用 表面的凹凸來擴(kuò)散反射光并降低眩光的處理。信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b也可以作為在另行 準(zhǔn)備的襯底上由單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動電路而安裝。此外，也可以另行 僅形成信號線驅(qū)動電路或其一部分、或者掃描線驅(qū)動電路或其一部分而安裝，不局限于圖 26A和26B的結(jié)構(gòu)。通過上述工序，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)。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式14本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置可以用于電子紙。電子紙可以用于顯示信息的所有 領(lǐng)域的電子設(shè)備。例如，可以將電子紙用于電子書籍、招貼(poster)、電車等的交通工具的 車廂廣告、信用卡等的各種卡片中的顯示等。圖27示出電子設(shè)備的一個(gè)例子。另外，圖27示出電子書籍2700的一個(gè)例子。例如，電子書籍2700由兩個(gè)框體、即 框體2701及框體2703構(gòu)成?？蝮w2701及框體2703由軸部2711形成為一體，并且可以以 該軸部2711為軸進(jìn)行開閉動作。通過該結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行如紙的書籍那樣的動作?？蝮w2701組裝有顯示部2705，并且框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705 及顯示部2707的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連續(xù)畫面的結(jié)構(gòu)，也可以是顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)。通 過采用顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)，例如可以在右邊的顯示部(圖27中的顯示部2705)中顯示 文章，并且在左邊的顯示部(圖27中的顯示部2707)中顯示圖像。此外，在圖27中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中具備 電源2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。另外，也可以采用在 與框體的顯示部同一面上具備鍵盤、定位裝置等的結(jié)構(gòu)。另外，也可以采用在框體的背面或 側(cè)面具備外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子或可以與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)。再者，電子書籍2700也可以具有電子詞典的功 能。此外，電子書籍2700也可以采用以無線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用以無線 方式從電子書籍服務(wù)器購買所期望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等并下載的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式15本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備(也包括游戲機(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；移動電話機(jī)(也稱為移動電話、移動電話裝置)；便攜式 游戲機(jī)；便攜式信息終端；聲音再現(xiàn)裝置；彈珠機(jī)等大型游戲機(jī)等。圖28A示出電視裝置9600的一個(gè)例子。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯 示部9603。利用顯示部9603可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601 的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^利用框體9601所具備的操作開關(guān)、另行提供的遙控操作機(jī)9610進(jìn)行電 視裝置9600的操作。通過利用遙控操作機(jī)9610所具備的操作鍵9609，可以進(jìn)行頻道及音量的操作，并可以對在顯示部9603上顯示的影像進(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)。另外，電視裝置9600采用具備接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)。通過利用接收機(jī)可 以接收一般的電視廣播，再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，可以進(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{曰。圖28B示出數(shù)碼相框9700的一個(gè)例子。例如，在數(shù)碼相框9700中，框體9701組 裝有顯示部9703。顯示部9703可以顯示各種圖像，例如通過顯示使用數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖 像數(shù)據(jù)，可以發(fā)揮與一般的相框同樣的功能。另外，數(shù)碼相框9700采用具備操作部、外部連接端子(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)也可以組裝到與顯示部相 同面上，但是通過將它設(shè)置在側(cè)面或背面上來提高設(shè)計(jì)性，所以是優(yōu)選的。例如，可以對數(shù) 碼相框9700的記錄介質(zhì)插入部插入儲存有由數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲器并提取圖 像數(shù)據(jù)，然后可以將所提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部9703。此外，數(shù)碼相框9700也可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。也可以采用以無 線的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29A示出一種便攜式游戲機(jī)，它由框體9881和框體9891這兩個(gè)框體構(gòu)成，并且 通過連接部9893可以開閉地連接?？蝮w9881安裝有顯示部9882，并且框體9891安裝有顯 示部9883。另外，圖29A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 (包括測定如下因素的功 能力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、 時(shí)間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)以及 麥克風(fēng)9889)等。當(dāng)然，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，只要采用至少具備本說明 書所公開的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可，并且可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖 29A所示的便攜式游戲機(jī)具有如下功能讀出儲存在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)并將它顯示 在顯示部上；以及通過與其他便攜式游戲機(jī)進(jìn)行無線通信而實(shí)現(xiàn)信息共享。另外，圖29A所 示的便攜式游戲機(jī)所具有的功能不局限于此，而可以具有各種各樣的功能。圖29B示出作為大型游戲機(jī)的一種的投幣機(jī)9900的一個(gè)例子。在投幣機(jī)9900的 框體9901中安裝有顯示部9903。另外，投幣機(jī)9900還具備如起動手柄、停止開關(guān)等的操作 單元、投幣口、揚(yáng)聲器等。當(dāng)然，投幣機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不局限于此，只要采用至少具備本說明 書所公開的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可。因此，可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖30A是示出便攜式計(jì)算機(jī)的一個(gè)例子的立體圖。在圖30A所示的便攜式計(jì)算機(jī)中，當(dāng)將連接上部框體9301與下部框體9302的鉸 鏈裝置設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以使具有顯示部9303的上部框體9301與具有鍵盤9304的下 部框體9302處于重疊狀態(tài)，而便于攜帶，并且，當(dāng)使用者利用鍵盤進(jìn)行輸入時(shí)，將鉸鏈裝置 設(shè)置為打開狀態(tài)，而可以看著顯示部9303進(jìn)行輸入操作。另外，下部框體9302除了鍵盤9304之外還包括進(jìn)行輸入操作的定位裝置9306。另 外，當(dāng)顯示部9303為觸屏輸入面板時(shí)，可以通過觸摸顯示部的一部分來進(jìn)行輸入操作。另 外，下部框體9302還包括CPU、硬盤等的運(yùn)算功能部。此外，下部框體9302還具有其它的器
44件，例如包括用來插入符合USB的通信標(biāo)準(zhǔn)的通信電纜的外部連接端口 9305。在上部框體9301中還具有通過使它滑動到上部框體9301內(nèi)部而可以收納的顯示 部9307，因此可以實(shí)現(xiàn)寬顯示畫面。另外，使用者可以調(diào)節(jié)可以收納的顯示部9307的畫面 的方向。另外，當(dāng)可以收納的顯示部9307為觸屏輸入面板時(shí)，通過觸摸可以收納的顯示部 的一部分來可以進(jìn)行輸入操作。顯示部9303或可以收納的顯示部9307使用如液晶顯示面板、有機(jī)發(fā)光元件或無 機(jī)發(fā)光元件等發(fā)光顯示面板等的影像顯示裝置。另外，圖30A的便攜式計(jì)算機(jī)安裝有接收機(jī)等，而可以接收電視廣播并將影像顯 示于顯示部。另外，使用者可以在連接上部框體9301與下部框體9302的鉸鏈裝置處于關(guān)閉 狀態(tài)的狀態(tài)下通過滑動顯示部9307而使其整個(gè)面露出并調(diào)整畫面角度來觀看電視廣播。 此時(shí)，不將鉸鏈裝置設(shè)置為打開狀態(tài)來使顯示部9303進(jìn)行顯示，而僅啟動只顯示電視廣播 的電路，所以可以將耗電量控制為最少，這對于電池容量有限的便攜式計(jì)算機(jī)而言是有利 的。另外，圖30B是示出像手表一樣能夠戴在使用者的手腕上的移動電話的一個(gè)例子 的立體圖。該移動電括包括至少包括具有電話功能的通信裝置及電池的主體；用來將主體 戴在手腕上的帶部9204 ；調(diào)節(jié)帶部9204與手腕的固定狀態(tài)的調(diào)節(jié)部9205 ；顯示部9201 ；揚(yáng) 聲器9207 ；以及麥克風(fēng)9208。另外，主體具有操作開關(guān)9203，除了用作電源輸入開關(guān)、顯示轉(zhuǎn)換開關(guān)、攝像開始 指示開關(guān)之外，還可以應(yīng)對例如按一下開關(guān)就啟動網(wǎng)絡(luò)用的程序等各種功能。通過用手指或輸入筆等觸碰顯示部9201 ；操作操作開關(guān)9203 ；或者對麥克風(fēng)9208 輸入聲音來進(jìn)行該移動電括的輸入操作。另外，在圖30B中，示出顯示在顯示部9201上的 顯示按鈕9202，通過用手指等觸碰該顯示按鈕9202來可以進(jìn)行輸入。另外，主體具有相機(jī)部9206，該相機(jī)部9206具有將通過攝影透鏡成像的物體圖像 轉(zhuǎn)換為電子圖像信號的攝影單元。另外，也可以不特別設(shè)置相機(jī)部。另外，圖30B所示的移動電話安裝有電視廣播的接收機(jī)等，而可以接收電視廣播 并將影像顯示于顯示部9201，并且它還具有存儲器等的存儲裝置等，而可以將電視廣播錄 像到存儲器中。此外，圖30B所示的移動電話還可以具有能夠收集GPS等的位置信息的功 能。顯示部9201使用如液晶顯示面板、有機(jī)發(fā)光元件或無機(jī)發(fā)光元件等的發(fā)光顯示 面板等的影像顯示裝置。由于圖30B所示的移動電話為小型且重量輕，所以其電池容量有 限，從而優(yōu)選將能夠使用低耗電量進(jìn)行驅(qū)動的面板用作用于顯示部9201的顯示裝置。另外，雖然在圖30B中示出戴在“手腕”上的方式的電子裝置，但是不局限于此，只 要是具有能夠攜帶的形狀的即可。參照以下所示的實(shí)施例對具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1使用第一原理MD (分子動力學(xué))法計(jì)算了氧化物半導(dǎo)體層和氧分子的互相作用。 在此，作為計(jì)算軟件，使用Accelrys公司制造的CASTEP，計(jì)算條件為如下條件NVT系綜； 時(shí)間為0. 5皮秒；溫度為350°C。計(jì)算方法是使用平面波基底贗勢(plane-wave-basispseudopotential)法的密度泛函理論法。作為泛函使用GGAPBE。在此，作為IGZO表面的計(jì)算模型，采用由12個(gè)In原子、12個(gè)Ga原子、12個(gè)Zn原 子以及46個(gè)0原子構(gòu)成的非晶結(jié)構(gòu)。在計(jì)算時(shí)使用的基本方格是1. 02nmX 1. 02nmX2. 06nm 的長方體。作為邊界使用周期邊界條件。以下使用將氧分子附著到上述表面模型的模型。在圖31A中示出配置在氧化物半導(dǎo)體層的表面和氧化物半導(dǎo)體層的表面附近的 氧分子的初期狀態(tài)，并且在圖31B中示出0. 5皮秒后的它們的位置。在圖31B中，氧分子吸 附到氧化物半導(dǎo)體層表面的金屬。在0. 5皮秒內(nèi)沒有喪失氧分子的共價(jià)鍵。然而，與氧原子彼此結(jié)合的狀態(tài)相比氧原子與金屬原子相鄰的結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上穩(wěn) 定。此外，根據(jù)氧化物半導(dǎo)體層的密度的測定值來制造的結(jié)構(gòu)模型示出在氧化物半導(dǎo)體層 內(nèi)部的空間太窄，所以沒法氧分子保持共價(jià)鍵地?cái)U(kuò)散。從而，氧原子達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)擴(kuò)散 在氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)部。接著，對隨在具有氧密度高的區(qū)域及氧密度低的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層中的加熱 處理所帶來的氧擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算。參照圖32及圖33說明其結(jié)果。在此，作為計(jì)算軟件， 使用富士通株式會社制造的Materials Explorer5. 0。圖32示出用于計(jì)算的氧化物半導(dǎo)體層的模型。在此，氧化物半導(dǎo)體層701具有層 疊氧密度低的層703和氧密度高的層705的結(jié)構(gòu)。在此，作為氧密度低的層703，使用由15個(gè)In原子、15個(gè)Ga原子、15個(gè)Zn原子以 及54個(gè)0原子形成的非晶結(jié)構(gòu)。此外，作為氧密度高的層705，使用由15個(gè)In原子、15個(gè)Ga原子、15個(gè)Zn原子以 及66個(gè)0原子形成的非晶結(jié)構(gòu)。另外，將氧化物半導(dǎo)體層701的密度設(shè)定為5. 9g/cm3。接著，在NVT系綜、溫度為250°C的條件下對氧化物半導(dǎo)體層701進(jìn)行古典MD (分 子動力學(xué))計(jì)算。時(shí)間步長為0.2fs，總計(jì)算時(shí)間設(shè)定為200ps。此外，作為勢，對金屬-氧 結(jié)合以及氧_氧結(jié)合應(yīng)用Born-Mayer-Huggins型。另外，固定氧化物半導(dǎo)體層701的上端 及下端的原子的動作。接著，圖33示出計(jì)算結(jié)果。從ζ軸坐標(biāo)的Onm到1. 15nm是氧密度低的層703，并 且從ζ軸坐標(biāo)的1. 15nm到2. 3nm是氧密度高的層705。實(shí)線707示出MD計(jì)算之前的氧密 度分布，并且虛線709示出MD計(jì)算之后的氧密度分布。在實(shí)線707中，與氧密度低的層703與氧密度高的層705的界面相比，氧密度高的 層705的氧密度高。另一方面，從虛線709可知在氧密度低的層703及氧密度高的層705 中，氧密度為均勻。以上可知在如氧密度低的層703和氧密度高的層705的疊層狀態(tài)那樣具有氧密度 分布的偏差時(shí)，通過加熱處理氧從氧密度高的區(qū)域到氧密度低的區(qū)域擴(kuò)散，而氧密度變均 勻。即，如實(shí)施方式1所示那樣，通過在氧化物半導(dǎo)體層432上形成氧化物絕緣膜407， 在氧化物半導(dǎo)體層432和氧化物絕緣膜407的界面提高氧密度，從而該氧擴(kuò)散到氧化物半 導(dǎo)體層432的氧密度低的部分，而氧化物半導(dǎo)體層432高電阻化。如上所述，可以提高薄膜 晶體管的可靠性。如本實(shí)施例所示那樣，氧接近于氧化物半導(dǎo)體層的表面(參照圖34A)。然后，吸附到氧化物半導(dǎo)體層表面的氧在吸附到氧化物半導(dǎo)體層表面(參照圖34B)，然后氧與包含在 氧化物半導(dǎo)體層中的金屬離子(Me)產(chǎn)生離子鍵，并在氧原子的狀態(tài)下擴(kuò)散在氧化物半導(dǎo) 體膜內(nèi)部(參照圖34C)。 本說明書根據(jù)2009年7月3日在日本專利局受理的日本專利申請?zhí)?009-159238 而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成絕緣層；對所述絕緣層進(jìn)行脫水化或脫氫化；在所述絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行脫水化或脫氫化；在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極層及漏電極層；在所述絕緣層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層及所述漏電極層上與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸地形成氧化物絕緣膜；以及對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟 在形成所述絕緣層之前，在所述襯底上形成柵電極層，其中，所述絕緣層是柵極絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述絕緣層的所述脫水化或脫 氫化在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或減壓下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的所述脫 水化或脫氫化在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或減壓下進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的所述脫 水化或脫氫化以400°C以上的溫度進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行 所述脫水化或脫氫化之后對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行所述脫水化或脫氫化之后對所述氧化物半導(dǎo)體層以室溫以上且低于100°c的溫度進(jìn)行緩 冷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中通過進(jìn)行所述氧化物半導(dǎo)體層 的所述脫水化或脫氫化，使所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度提高，并且通過形成所述氧 化物絕緣膜，使所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中以150°C以上且低于350°C的溫 度對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱。
10.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在具有絕緣表面的襯底上形成絕緣層；對所述絕緣層進(jìn)行加熱； 在所述絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層； 對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極層及漏電極層；在所述絕緣層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層及所述漏電極層上與所述氧化物 半導(dǎo)體層的一部分接觸地形成氧化物絕緣膜；以及 對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟 在形成所述絕緣層之前，在所述襯底上形成柵電極層，其中，所述絕緣層是柵極絕緣層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或 減壓下對所述絕緣層進(jìn)行加熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或 減壓下對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中以400°C以上的溫度對所述 氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行加熱之后對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行冷卻。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行加熱之后在室溫以上且低于100°C的溫度下對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行緩冷。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中通過對所述氧化物半導(dǎo)體層 進(jìn)行加熱，使所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度提高，并且通過形成所述氧化物絕緣膜，使 所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度降低。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中以150°C以上且低于350°C的 溫度對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱。
19.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成絕緣層；對所述絕緣層進(jìn)行加熱，以使所述絕緣層中的氫濃度降低；在所述絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層；對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱，以使所述氧化物半導(dǎo)體層中的氫濃度降低；在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極層及漏電極層；在所述絕緣層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層及所述漏電極層上與所述氧化物 半導(dǎo)體層的一部分接觸地形成氧化物絕緣膜；以及對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱，以使所述氧化物絕緣膜中的氫濃度降低。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟在形成所述絕緣層之前，在所述襯底上形成柵電極層，其中，所述絕緣層是柵極絕緣層。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或 減壓下對所述絕緣層進(jìn)行加熱。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在氮?dú)夥?、稀有氣體氣氛或 減壓下對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中以400°C以上的溫度對所述 氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行加熱之后對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行冷卻。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行加熱之后在室溫以上且低于100°c的溫度下對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行緩冷。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中通過對所述氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱，使所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度提高，并且通過形成所述氧化物絕緣膜，使 所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度降低。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中以150°C以上且低于350°C的 溫度對所述氧化物絕緣膜進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明的課題之一是制造包括具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管的可靠性高的半導(dǎo)體裝置而提供。在包括將包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層設(shè)為氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在形成氧化物半導(dǎo)體膜之前減少存在于柵極絕緣層內(nèi)的水分等的雜質(zhì)，然后為了提高氧化物半導(dǎo)體膜的純度，并減少作為雜質(zhì)的水分等進(jìn)行加熱處理(為了脫水化或脫氫化的加熱處理)。然后，在氧氣氛下緩冷。除了在柵極絕緣層及氧化物半導(dǎo)體膜中以外，還減少存在于以上下接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的方式設(shè)置的膜和氧化物半導(dǎo)體膜的界面的水分等雜質(zhì)。
文檔編號H01L21/336GK101944485SQ20101022252
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者佐佐木俊成, 坂田淳一郎, 大原宏樹, 山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所