專利名稱：用于制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件及其制造方法。在本說明書中，半導(dǎo)體器件一般地意指能夠通過利用半導(dǎo)體特性來起作用的器件，以及電光器件、半導(dǎo)體電路和電子器具都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，通過使用形成于具有絕緣表面的基板之上的半導(dǎo)體薄膜(具有大約幾納米到幾百納米的厚度)來形成薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)吸引了人們的關(guān)注。薄膜晶體管被應(yīng)用于廣泛的電子器件，例如IC或電光器件，并且特別地，將被用作圖像顯示器件中的開關(guān)元件的薄膜晶體管的迅速研發(fā)正被推進。各種金屬氧化物被用于多種應(yīng)用。氧化銦是一種熟知的材料，并且被用作為液晶顯示器等所必需的透明的電極材料。某些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性。此類具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物的實例包括氧化鎢、氧化錫、氧化銦和氧化鋅。在其溝道形成區(qū)內(nèi)包含此類具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物的薄膜晶體管已經(jīng)被提出(專利文獻1-4和非專利文獻1)。金屬氧化物的實例不僅包括單一金屬元素的氧化物，而且還包括多種金屬元素的氧化物(多組分氧化物)。例如，為同系化合物是自然數(shù))是作為包含 Irufe1和Si的多組分氧化物的已知材料(非專利文獻2-4)。另外，已經(jīng)證明，包含此類h-Ga-Si基氧化物的氧化物半導(dǎo)體能夠被用作薄膜晶體管的溝道層(專利文獻5，以及非專利文獻5和6)。參考文獻專利文獻專利文獻1日本公開專利申請No. S60-198861專利文獻2日本公開專利申請No. H8-264794專利文獻3PCT國際申請No. Hl 1-505377的日語翻譯專利文獻4日本公開專利申請No. 2000-150900專利文獻5日本公開專利申請No. 2004-103957非專利文獻非專利文獻lM.W.Prins、K.O.Grosse-Holz、G Muller、J. F. Μ· Cillessen、 J.B. Giesbers> R. P. Weening 禾口 R. M. Wolf, "A ferroelectric transparent thin-film transistor", App 1. Phys. Lett.，1996 年 6 月 17 日，Vol. 68pp. 3650-3652非專利文獻 2M.Nakamura、N. Kimizuka禾口 Τ· Mohri，“The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350°C，，，J. Solid State Chem. , 1991, Vol. 93, pp. 298-315非專利文獻 3Ν· Kimizuka、Μ· Isobe 禾口 Μ· Nakamura，"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-ZnO System，，， J.Solid State Chem.，1995，Vol. 116，pp.170-178
非專利文獻 4M.Nakamura、N. Kimizuka、T. Mohri 禾口 M. Isobe，"Homologous Series,Synthesis and Crystal Structure of InFeO3(ZnO)m(m :natural number)and its Isostructural Compound，，，KOTAI BUTSURI (SOLID STATE PHYSICS), 1993, Vol. 28, No. 5，pp.317-327非專利文獻 5K. Nomura、H. Ohta、K. Ueda、Τ. Kamiya、Μ. Hirano 禾口 H. Hosono， "Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor", SCIENCE,2003, Vol. 300，pp.1269-1272非專利文獻 6K. Nomura、H. Ohta、A. Takagi、Τ. Kamiya、Μ. Hirano 禾口 H. Hosono， "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", NATURE, 2004, Vol. 432pp. 488-49
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供包括薄膜晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體器件，該薄膜晶體管的電特性穩(wěn)定。在用于制造包含其中氧化物半導(dǎo)體膜被用于包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的方法中，進行熱處理(該熱處理用于脫水或脫氫)以便提高氧化物半導(dǎo)體膜的純度并減少諸如水分之類的雜質(zhì)。除了諸如存在于氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)外，熱處理還促使諸如存在于柵極絕緣層內(nèi)的水分以及在氧化物半導(dǎo)體膜與被設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體膜之上及之下并且與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的膜之間的界面內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)的減少。為了減少諸如水分之類的雜質(zhì)，在氧化物半導(dǎo)體膜形成之后，在氮氣或稀有氣體 (例如，氬氣或氦氣)的惰性氣體氣氛下或者在降低的壓力下，在200°C或更高的溫度下，優(yōu)選地于400°C 600°C (包括400°C和600°C )下進行熱處理。在熱處理中，所形成的氧化物半導(dǎo)體膜是暴露的。結(jié)果，包含于氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)的諸如水分之類的雜質(zhì)被減少。在熱處理之后，在惰性氣體氣氛下緩慢冷卻到等于或高于室溫的且低于100°C的溫度。其中所含水分通過在氮氣、氬氣等惰性氣體氣氛下或者在降低的壓力下進行的熱處理來減少的氧化物半導(dǎo)體膜的使用使得薄膜晶體管的電特性得以提高，并且其量產(chǎn)性和高性能二者得以實現(xiàn)。熱處理在氮氣氣氛中于其條件被確定的加熱溫度下對多個樣品來進行。該多個樣品用熱脫附譜法(TDS)來測量。測量結(jié)果示出于圖2、圖3和圖4中。熱脫附譜裝置被用于通過四極質(zhì)量分析器來檢測和識別從樣品中排放出的或生成的氣體組分；因而，能夠觀察到從樣品的表面和內(nèi)部排放出的氣體和分子。氣體自樣品內(nèi)排放出或生成在樣品被加熱以及溫度正于高真空中上升時發(fā)生。在使用由ESCO有限公司制造的熱脫附譜儀(產(chǎn)品名稱EMD-WA1000S)的情況下，測量在上升溫度為大約10°C /分鐘，SEM電壓被設(shè)置為1500V，停留時間為0. 2(秒)，以及待使用的通道數(shù)量為23的條件下進行。另外，在測量期間，壓力處于大約1X10_7(Pa)的真空度。注意，H2O的電離系數(shù)、破裂系數(shù)、傳遞系數(shù)和泵浦速率分別為1.0、0. 805、1.56和1.0。圖2是示出在僅包括玻璃基板的樣品(比較樣品)與其中具有50nm的設(shè)置厚度 (在蝕刻之后所獲得的實際厚度為大約30nm)的^-Ga-Si-O基非單晶膜被形成于玻璃基板之上的樣品(樣品1)之間的比較的TDS結(jié)果的圖表。圖2示出通過測量H2O所獲得的結(jié)果。諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)自h-Ga-ai-Ο基非單晶膜中的排放出能夠由在300°C附近的峰值來確認。圖3是示出樣品的比較的圖表，該圖表示出H2O的TDS測量結(jié)果。對下列樣品進行比較其中具有50nm的設(shè)置厚度的h-Ga-ai-Ο基非單晶膜被形成于玻璃基板之上的樣品(樣品1)；其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在空氣氣氛中于350°C下進行1小時的熱處理的樣品(樣品2)；以及其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在氮氣氣氛中于350°C下進行1小時的熱處理的樣品(樣品3)。根據(jù)圖3所示的結(jié)果，樣品3于300°C附近的峰值低于樣品2的。因而， 由于在氮氣氣氛下進行的熱處理而排放出水分(H2O)能夠得以證實。而且，還發(fā)現(xiàn)在氮氣氣氛下進行的熱處理比在空氣氣氛下進行的熱處理減少更多的諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)。圖4是示出樣品的比較的圖表，該圖表示出H2O的TDS測量結(jié)果。對下列樣品進行比較其中具有50nm的設(shè)置厚度的h-Ga-ai-Ο基非單晶膜被形成于玻璃基板之上的樣品 (樣品1)；其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在氮氣氣氛中于250°C下進行1小時的熱處理的樣品 (樣品4)；其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在氮氣氣氛中于350°C下進行1小時的熱處理的樣品 (樣品3)；其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在氮氣氣氛中于450°C下進行1小時的熱處理的樣品 (樣品5)；以及其中樣品1的結(jié)構(gòu)經(jīng)受到在氮氣氣氛中于350°C下進行10小時的熱處理的樣品(樣品6)。根據(jù)圖4所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在氮氣氣氛下的加熱溫度越高，從h-Ga-Si-O 基非單晶膜排放出的諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)的數(shù)量就變得越少。另外，根據(jù)圖3和圖4的圖表，還能夠確認兩個峰值在200°C 250°C附近的第一峰值，該第一峰值指示諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)的排放；以及在300°C或更高溫度處的第二峰值，該第二峰值指示諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)的排放。注意，即使在將已經(jīng)在氮氣氣氛中于450°C下經(jīng)受過熱處理的樣品在室溫下保留于空氣氣氛中大約一周的情況下，也觀察不到在200°C或更高的溫度下的水分排放。因而， 可發(fā)現(xiàn)通過進行熱處理，In-Ga-Zn-O基非單晶膜變得穩(wěn)定。此外，圖1示出載流子濃度的測量結(jié)果。在氮氣氣氛下的加熱溫度的條件被設(shè)置為 150 °C、175 °C、200 "C、225 "C、250 "C、275 "C、300 "C、325 "C、350 "C、375 "C、400 "C、425 "C 和 450°C，以及測量每個溫度下的載流子濃度。圖5A示出用于評價氧化物半導(dǎo)體膜an-Ga-Si-O基非單晶膜)的性質(zhì)(載流子濃度和霍爾遷移率)的性質(zhì)評價樣品510的三維視圖。性質(zhì)評價樣品510被制作并經(jīng)受到室溫下的霍爾效應(yīng)的測量。氧化物半導(dǎo)體膜的載流子濃度和霍爾遷移率被評價。性質(zhì)評價樣品510用以下方式來制作在基板500之上形成包含氧氮化硅的絕緣膜501，在絕緣膜501 之上形成用作評價對象的具有IOmmX IOmm的尺寸的氧化物半導(dǎo)體膜502，以及在氧化物半導(dǎo)體膜502之上形成均具有Imm的直徑的電極503到506。在圖1中示出通過霍爾效應(yīng)測量獲得的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子濃度，在圖5B中示出其霍爾遷移率，以及在圖5C中示出其電導(dǎo)率。根據(jù)圖1、圖2、圖3和圖4的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在TDS測量中于250°C或更高的溫度下，在諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)從^-Ga-Si-O基非單晶膜中的排放與載流子濃度的變化之間存在著聯(lián)系。當(dāng)諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)從^-Ga-Si-O基非單晶膜中排放出時，載流子濃度被提高。
而且，除了 H2O之外，還通過TDS來分別測量H、0、OH、H2, 02、N、N2和Ar。測量結(jié)果是，H2O, H、0和OH的峰值被清晰地觀察到，但是H2、02、N、N2和Ar的峰值沒有被觀察到。 作為以上測量的樣品，使用了其中具有50nm的設(shè)置厚度的h-Ga-Si-O基非單晶膜被形成于玻璃基板之上的結(jié)構(gòu)。熱處理的條件被設(shè)置如下在氮氣氣氛中于250°C下進行1小時的熱處理；在氮氣氣氛中于350°C下進行1小時的熱處理；在氮氣氣氛中于350°C下進行10 小時的熱處理；以及在氮氣氣氛中于450°C下進行1小時的熱處理。作為比較樣品，其中沒有對h-Ga-ai-Ο基非單晶膜進行熱處理的結(jié)構(gòu)以及僅包括玻璃基板的結(jié)構(gòu)被測量。圖37、 圖38、圖39和圖40分別示出H、O、OH和H2的TDS結(jié)果。注意，在以上熱處理條件下，在氮氣氣氛中的氧濃度是20ppm或更低。根據(jù)以上結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過進行h-Ga-ai-Ο基非單晶膜的熱處理，主要地排放水分 (H2O)。換言之，熱處理促使水分(H2O)主要從h-Ga-Si-O基非單晶膜中排放出。圖37所示的H的、圖38所示的O的和圖39所示的OH的TDS測量值受通過水分子的分解獲得的材料影響。注意，被認為包含于h-Ga-Si-O基非單晶膜之內(nèi)的氫和OH通過熱處理來一起排放出。在本說明書中，在氮氣或惰性氣體(例如，氬氣或氦氣)的惰性氣體氣氛下或者在降低的壓力下進行的熱處理被稱為用于脫水或脫氫的熱處理。在本說明書中，“脫氫”并非指通過熱處理來僅清除H2。為了方便起見，H、OH等的清除被稱為“脫水或脫氫”。通過在惰性氣體下進行熱處理來減少包含于氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的雜質(zhì)(H2O)以及提高載流子濃度，并且然后進行緩慢冷卻。在緩慢冷卻之后，氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度通過形成與氧化物半導(dǎo)體層等接觸的氧化物絕緣膜而被降低，這導(dǎo)致可靠性的提高。通過在氮氣氣氛下進行熱處理，氧化物半導(dǎo)體層的電阻被降低(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選地達到lX1018/cm3或更高)，從而能夠獲得低電阻的氧化物半導(dǎo)體層。之后， 如果氧化物絕緣膜被形成為與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層接觸，則在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層中，至少與氧化物絕緣膜接觸的區(qū)域能夠具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地達到低于1 X IO1Vcm3,更優(yōu)選地達到1 X IO1Vcm3或更低)。因而，能夠獲得高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。在半導(dǎo)體器件的制造工藝過程中，重要的是通過進行在惰性氣體氣氛(或降低的壓力)下的熱處理、緩慢冷卻、氧化物絕緣膜的形成等來提高和降低氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的載流子濃度。換言之，對氧化物半導(dǎo)體層進行用于脫水或脫氫的熱處理，這導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體層變成缺氧型的并且被轉(zhuǎn)變成η型(例如，η—或η+型)氧化物半導(dǎo)體層。然后，通過形成氧化物絕緣膜，氧化物半導(dǎo)體層處于過氧狀態(tài)并且將是i型氧化物半導(dǎo)體層。當(dāng)氧化物絕緣膜被形成于h-Ga-ai-Ο基非單晶膜之上時，由圖1中的點線10指示的IXlO14/ cm3或更低的載流子濃度被獲得。以這種方式，能夠提供包括具有高的電特性和高可靠性的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件。注意，作為被形成以與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜，使用阻擋諸如水分、氫離子和0H_之類的雜質(zhì)的無機絕緣膜。具體而言，使用氧化硅膜或氮氧化硅膜。另外，在用作保護膜的氧化物絕緣膜被形成為位于低電阻的氧化物半導(dǎo)體層之上并與之接觸之后，可以進行第二熱處理。在第二熱處理在位于氧化物半導(dǎo)體層之上并與之接觸的用作保護膜的氧化物絕緣膜形成之后進行的情況下，能夠降低薄膜晶體管的電特性的變化。
本說明書所公開的本發(fā)明的一個實施例是包括柵電極層、在柵電極層之上的柵極絕緣層、在柵極絕緣層之上的氧化物半導(dǎo)體層以及在氧化物半導(dǎo)體層之上的絕緣層的半導(dǎo)體器件。柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體層、絕緣層，在柵極絕緣層和氧化物半導(dǎo)體層之間的界面以及在氧化物半導(dǎo)體層和絕緣層之間的界面具有3X IO2tlCnT3或更低的氫濃度。包含于氧化物半導(dǎo)體層之內(nèi)的水分包括多種形式，例如水分(H2O)、M-OH、M-H等， 以及氫。作為絕對量的氫濃度的平均值或峰值是3X IO2tlCnT3或更低，優(yōu)選為lX102°cnT3或更低。該濃度范圍能夠通過次級離子質(zhì)譜法(SIMS)或者根據(jù)SIMS的數(shù)據(jù)來獲得。用以上結(jié)構(gòu)，以上問題中的至少一種能夠得以解決。本發(fā)明的一個用于實現(xiàn)以上結(jié)構(gòu)的實施例是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟形成柵電極層，在柵電極層之上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層，對氧化物半導(dǎo)體層進行脫水或脫氫，在所脫水的或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層，以及形成與氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸的并且在柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體層、源電極層和漏電極層之上的氧化物絕緣膜。注意，脫水或脫氫是在氮氣氣氛或稀有氣體氣氛下或者在降低的壓力下進行的熱處理。本發(fā)明的另一個用于實現(xiàn)以上結(jié)構(gòu)的實施例是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法， 包括以下步驟形成柵電極層，在柵電極層之上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層，在惰性氣氛下加熱氧化物半導(dǎo)體層以提高載流子濃度，在其載流子濃度被提高的氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層，以及形成氧化物絕緣膜，該氧化物絕緣膜與所加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且位于柵極絕緣層、所加熱的氧化物半導(dǎo)體層、源電極層和漏電極層之上，使得載流子濃度被降低。注意，在氧化物半導(dǎo)體層在惰性氣氛中于400°C或更高的溫度下加熱之后，緩慢冷卻到等于或高于室溫且低于100°C的溫度。本發(fā)明的另一個用于實現(xiàn)以上結(jié)構(gòu)的實施例是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法， 包括以下步驟形成柵電極層，在柵電極層之上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層，在降低的壓力下加熱氧化物半導(dǎo)體層以提高載流子濃度，在其載流子濃度被提高的氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層，以及形成氧化物絕緣膜，該氧化物絕緣膜與所加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且位于柵極絕緣層、所加熱的氧化物半導(dǎo)體層，以及源電極層和漏電極層之上，使得載流子濃度被降低。在通過以上制造方法形成的每種結(jié)構(gòu)中，其載流子濃度被提高的氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度是lX1018/cm3或更高。其載流子濃度由于氧化物絕緣膜的形成而降低的氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度低于lX1018/cm3，優(yōu)選為IXlO1Vcm3或更低。在本說明書中所使用的氧化物半導(dǎo)體是，例如，以InMO3 (ZnO)mOii > 0)表示的薄膜，以及將該薄膜用作半導(dǎo)體層的薄膜晶體管被制造。注意，M代表選自Ga、Fe、Ni、Mn和 Co的一種金屬元素或更多種金屬元素。例如，M在某些情況下表示( ；同時，M在其他情況下表示以上除( 外的金屬元素，例如Ni或狗(&1和Ni或者&1和狗)。此外，除了作為M 所包含的金屬元素之外，以上氧化物半導(dǎo)體還可以包含狗或Ni、另一種過渡金屬元素或者該過渡金屬的氧化物，作為雜質(zhì)元素。在本說明書中，其中作為M至少包括( 的其化學(xué)式被表示為InMO3 (ZnO)m(m> 0)的氧化物半導(dǎo)體被稱為h-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體，以及其薄膜也稱為h-Ga-Si-O基非單晶膜。作為被應(yīng)用于氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體，除了以上所述的之外還能夠使用下列任意氧化物半導(dǎo)體dn-Sn-ai-Ο基氧化物半導(dǎo)體、h-Al-ai-O基氧化物半導(dǎo)體、 Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、 In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、In-Ga-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Al-Si-O基氧化物半導(dǎo)體、In-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-O基氧化物半導(dǎo)體和&ι_0基氧化物半導(dǎo)體。而且，氧化硅可以包含于以上氧化物半導(dǎo)體層中。阻礙結(jié)晶的氧化硅(Si0x(x>0))到氧化物半導(dǎo)體層之內(nèi)的添加能夠抑制在熱處理在制造工藝中于氧化物半導(dǎo)體層形成之后進行的情況下的氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶。注意，氧化物半導(dǎo)體層的優(yōu)選狀態(tài)是非晶的，或者其部分結(jié)晶也是可接受的。氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選地包括In，更優(yōu)選地，包括h和fe。脫水或脫氫在形成i型 (本征的)氧化物半導(dǎo)體層的工藝中是有效的。由于薄膜晶體管容易因靜電等而擊穿，因而用于保護驅(qū)動電路的保護電路被優(yōu)選地設(shè)置于與柵極線或源極線相同的基板之上。保護電路優(yōu)選以包括氧化物半導(dǎo)體的非線性元件來形成。此外，柵極絕緣層和氧化物半導(dǎo)體膜的處理可以在不暴露于空氣的情況下連續(xù)地進行。該處理也稱為連續(xù)處理、原位步驟或連續(xù)的膜形成。不暴露于空氣的連續(xù)處理使在柵極絕緣層和氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面能夠在沒有被大氣組分或漂浮于空氣中的污染雜質(zhì)(例如，水分或碳氫化合物)污染的情況下形成。因而，能夠減少薄膜晶體管的特性的變化。注意，術(shù)語“連續(xù)處理，，在本說明書中意思是在從由PCVD法或濺射法進行的第一處理步驟到由PCVD法或濺射法進行的第二處理步驟的工藝中，其中布置了待處理的基板的氣氛沒有被污染物氣氛(例如，空氣)所污染，并且被恒定控制為真空或惰性氣體氣氛 (氮氣氣氛或稀有氣體氣氛)。通過連續(xù)處理，諸如膜形成之類的處理能夠在防止水分等再次附著于被清洗過的待處理的基板的同時進行。在同一腔室中進行從第一處理步驟到第二處理步驟的工藝屬于本說明書中的連續(xù)處理的范圍。此外，以下列方式在不同的腔室中進行從第一處理步驟到第二處理的工藝的情形同樣屬于本說明書中的連續(xù)處理的范圍基板在第一處理步驟之后在不暴露于空氣的情況下被轉(zhuǎn)移至另一腔室并且經(jīng)受到第二處理。注意，在第一處理步驟與第二處理步驟之間存在下列步驟的情形同樣屬于本說明書中的連續(xù)處理的范圍基板轉(zhuǎn)移步驟，對準步驟，緩慢冷卻步驟，用于將基板設(shè)置成具有適合于第二膜形成步驟的溫度的加熱或冷卻基板的步驟等。但是，下列情形不屬于本說明書中的連續(xù)處理的范圍在第一處理步驟與第二處理步驟之間存在其中使用了液體的步驟，例如，清洗步驟、濕法蝕刻步驟或抗蝕劑形成步
馬聚ο能夠提供具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管。此外，提供包括具有優(yōu)異的電特性和高可靠性的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件。


圖1是示出氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度關(guān)于加熱溫度的圖表。圖2是示出TDS測量結(jié)果的圖表。圖3是示出TDS測量結(jié)果的圖表。圖4是示出TDS測量結(jié)果的圖表。圖5A是性質(zhì)評價樣品的三維視圖，圖5B是示出氧化物半導(dǎo)體層的霍爾效應(yīng)測量的結(jié)果的圖表，以及圖5C是示出電導(dǎo)率的圖表。圖6A到圖6D是示出本發(fā)明的一個實施例的制造步驟的截面圖。圖7A和圖7B示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖8A到圖8D是示出本發(fā)明的一個實施例的制造步驟的截面圖。圖9A和圖9B示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖IOA到圖IOD是示出本發(fā)明的一個實施例的制造步驟的截面圖。圖IlA到圖IlC是示出本發(fā)明的一個實施例的制造步驟的截面圖。圖12示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖13A1和圖13A2以及圖13B1和圖13B2示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖14是電爐的截面圖。圖15示出半導(dǎo)體器件。圖16A1和16A2以及圖16B示出半導(dǎo)體器件。圖17A和圖17B示出半導(dǎo)體器件。圖18示出半導(dǎo)體器件的像素等效電路。圖19A到圖19C示出半導(dǎo)體器件。圖20A和圖20B均是半導(dǎo)體器件的框圖。圖21示出信號線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。圖22是信號線驅(qū)動電路的操作的時序圖。圖23是示出信號線驅(qū)動電路的操作的時序圖。圖M示出移位寄存器的結(jié)構(gòu)。圖25示出圖M的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。圖沈示出半導(dǎo)體器件。圖27是示出電子書閱讀器的實例的外視圖。圖28A和圖28B是分別示出電視機的實例的和數(shù)碼相框的實例的外視圖。圖^A和圖29B是示出游戲機的實例的外視圖。圖30A和圖30B是分別示出便攜式計算機的實例的和移動電話的實例的外視圖。圖31A到圖31D示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法。圖32示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖33示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖34A到圖34C示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖35A和圖35B示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖36示出本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。圖37是示出關(guān)于H的TDS結(jié)果的圖表。圖38是示出關(guān)于0的TDS結(jié)果的圖表。
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圖39是示出關(guān)于OH的TDS結(jié)果的圖表。圖40是示出關(guān)于H2的TDS結(jié)果的圖表。圖41A到圖41C是分別示出薄膜晶體管在BT測試之前和之后的Vg-Id特性的圖表。圖42是示出用于計算的氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)的視圖。圖43是描述氧化物半導(dǎo)體層中的氧密度的計算結(jié)果的圖表。
具體實施例方式以下，將參照附圖具體地描述本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明并不局限于下面的描述，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解，在此所公開的模式和細節(jié)在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠以各種方式來修改。因此，本發(fā)明并不應(yīng)被解釋為局限于實施例的描述。(實施例1)半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法將參照圖6A到6D以及圖7A和7B來描述。圖7A是半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管470的頂視圖，以及圖7B是沿著圖7A的線C1-C2 的截面圖。薄膜晶體管470是底柵薄膜晶體管并且在基板400 (其為具有絕緣表面的基板) 之上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、半導(dǎo)體層403以及源和漏電極層40 和40 。另夕卜，還設(shè)置氧化物絕緣膜407以覆蓋薄膜晶體管470并且與半導(dǎo)體層403接觸。使用氧化物半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體層403在氧化物半導(dǎo)體膜形成之后經(jīng)受到熱處理(用于脫水或脫氫的熱處理)以至少減少諸如水分等雜質(zhì)，從而降低電阻(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選提高到ι χ IO1Vcm3或更高)。之后，形成氧化物絕緣膜407使其與氧化物半導(dǎo)體膜接觸，使得氧化物半導(dǎo)體膜具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選降低至低于1 X IO1Vcm3,更優(yōu)選地降低至1 X IO1Vcm3或更低)。因此，氧化物半導(dǎo)體膜能夠被用作溝道形成區(qū)。在通過進行用于脫水或脫氫的熱處理來清除諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)之后，優(yōu)選的是在惰性氣氛下進行緩慢冷卻。在用于脫水或脫氫的熱處理以及緩慢冷卻之后，通過形成氧化物絕緣膜使其與氧化物半導(dǎo)體層等接觸來降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，這提高了薄膜晶體管470的可靠性。除了諸如在半導(dǎo)體層403內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)以外，熱處理還促使諸如在柵極絕緣層402之內(nèi)的以及在設(shè)置于使用氧化物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體層403與在將要與其接觸的半導(dǎo)體層403之上及之下的膜之間的界面內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)減少。具體而言，該界面表示在柵極絕緣層402與半導(dǎo)體層403之間的界面以及在氧化物絕緣膜407與半導(dǎo)體層403 之間的界面。在此，示出薄膜晶體管470的可靠性測試的結(jié)果的實例參照圖41A到41C來描述。用于檢驗薄膜晶體管的可靠性的方法之一是偏壓-溫度應(yīng)力測試(以下，稱為BT 測試)。BT測試是一種加速測試并且能夠在短時間內(nèi)評價由長期使用所引起的薄膜晶體管的特性變化。特別地，薄膜晶體管在BT測試前后之間的閾值電壓的偏移量是用于檢驗可靠性的重要指標。在BT測試前后之間，閾值電壓的少量偏移意味著高可靠性。
具體而言，其上形成了薄膜晶體管的基板的溫度(基板溫度)被設(shè)置于固定的溫度，薄膜晶體管的源極和漏極被設(shè)置于相同的電位，以及在一定時段內(nèi)給柵極供應(yīng)與源極和漏極的電位不同的電位?；鍦囟瓤梢愿鶕?jù)測試的目的適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。在施加于柵極的電位高于源極和漏極的電位的情況下的測試被稱為+BT測試，以及在施加于柵極的電位低于源極和漏極的電位的情況下的測試被稱為-BT測試。BT測試的應(yīng)力條件能夠通過設(shè)置基板溫度、施加于柵極絕緣膜的電場強度或者電場施加的時段來確定。施加于柵極絕緣膜的電場強度能夠通過將在柵極電位與源極和漏極電位之間的電位差除以柵極絕緣膜的厚度來確定。例如，在施加于IOOnm厚的柵極絕緣膜的電場強度將被設(shè)置為2MV/cm的情況下，電位差可以被設(shè)置為20V。在本實施例中，描述了對三種樣品進行的BT測試的結(jié)果。樣品經(jīng)受到在氮氣氣氛中于250°C、35(TC和450°C下進行的熱處理，該熱處理在薄膜晶體管的制造中于源極和漏極形成之前進行。注意，“電壓” 一般表示在兩個點的電位之間的差異，以及“電位”表示位于靜電場內(nèi)的某一點的單位電荷所具有的靜電能(電位能)。但是，在電子電路中，在某一點的電位與參考電位(例如，地電位)之間的差異通常稱為某一點的電位。因而，在本說明書中，當(dāng)在某一點的電位與參考電位(例如，地電位)之間的差異被稱為在某一點的電位時，除了定義被特別給出的情形之外，在某一點的該電位指的是電壓。作為BT測試，+BT測試和-BT測試在基板溫度為150°C，施加于柵極絕緣膜的電場強度為2MV/cm，以及施加的時段為1小時的條件下進行。首先，對+BT測試進行描述。為了測量經(jīng)受到BT測試的薄膜晶體管的初始特性，源漏電流(以下，稱為漏電流)的特性變化在基板溫度被設(shè)置為40°C，在源極和漏極之間的電壓(以下，漏電壓)被設(shè)置為10V，以及在源極和柵極之間的電壓(以下，柵電壓)在-20V 到+20V的范圍內(nèi)變化的條件下測量。也就是說，測量Vg-Id特性。在此，作為防止水分吸收于樣品表面上的對策，將基板溫度設(shè)置為40°C。但是，如果沒有特別的問題則可以在室溫 (250C )或更低的溫度下進行測量。然后，基板溫度被提高至150°C，并且然后，薄膜晶體管的源極和漏極的電位被設(shè)置為0V。之后，電壓被施加于柵極使得施加于柵極絕緣膜的電場強度為2MV/cm。在這種情況下，薄膜晶體管的柵極絕緣膜的厚度為lOOnm。柵極被供應(yīng)以+20V的電壓，并且被供應(yīng)以該電壓的柵極被維持1小時。注意，雖然電壓施加的時段在此是1小時，但是該時段可以根據(jù)目的適當(dāng)?shù)馗淖?。然后，在將該電壓維持施加于源極、漏極和柵極的同時使基板溫度降低至40°C。如果電壓的施加在基板溫度完全降低至40°C之前停止，則在BT測試期間就已經(jīng)破壞的薄膜晶體管由余熱的影響而修復(fù)。因而，基板溫度的降低需要在電壓施加的情況下進行。在基板溫度降低至40°C之后，停止電壓的施加。然后，Vg-Id特性在與初始特性的測量的條件相同的條件下測量，從而獲得在+BT 測試之后的Vg-Id特性。然后，對-BT測試進行描述。-BT測試以類似于+BT測試的過程來進行，但是具有不同于+BT測試的點，因為施加于柵極的電壓在基板溫度被提高到150°C之后被設(shè)置為-20V。在BT測試中，重要的是使用從未經(jīng)受過BT測試的薄膜晶體管。例如，如果-BT測試使用曾經(jīng)受到過+BT測試的薄膜晶體管來進行，則-BT測試的結(jié)果由于之前已經(jīng)進行的 +BT測試的影響而無法準確地評價。類似地，如果曾經(jīng)受到過+BT測試的薄膜晶體管用于另外的+BT測試，則結(jié)果無法準確地評價。但是，在BT測試考慮到該影響而重復(fù)進行的情況下薄膜晶體管的使用并不限于以上情形。圖41A到41C示出在BT測試之前和之后的Vg-Id特性。圖41A示出各自以熱處理在源極和漏極形成之前在氮氣氣氛中于250°C下進行的方式形成的薄膜晶體管的BT測試結(jié)果。圖41B示出各自以熱處理在源極和漏極形成之前在氮氣氣氛中于350°C下進行的方式形成的薄膜晶體管的BT測試結(jié)果。圖41C示出各自以熱處理在源極和漏極形成之前在氮氣氣氛中于450°C下進行的方式形成的薄膜晶體管的BT測試結(jié)果。在每個圖表中，水平軸表示以對數(shù)尺度示出的柵電壓(Vg)，以及垂直軸表示以對數(shù)尺度示出的漏電流(Id)。初始特性711、721和731表示在+BT測試之前的薄膜晶體管的 Vg-Id特性，+BT 712,722和732表示在+BT測試之后的薄膜晶體管的Vg-Id特性，以及-BT 713,723和733表示在-BT測試之后的薄膜晶體管的Vg-Id特性。注意，在-BT測試之前的薄膜晶體管的Vg-Id特性與在+BT測試之前的是幾乎相同的；因而，它們沒有在圖表中示出ο根據(jù)圖41A到41C，可發(fā)現(xiàn)與初始特性711,721和731的閾值電壓相比，+BT 712、 722和732的閾值電壓沿正方向偏移，以及_BT713、723和733的閾值電壓沿負方向偏移。 另外，根據(jù)閾值電壓在+BT測試之后的偏移量，可發(fā)現(xiàn)圖41B的在350°C下的偏移量小于圖 41A的在250°C下的偏移量，以及圖41C的在450°C下的偏移量小于圖41B的在350°C下的偏移量。也就是說，若使在源極和漏極形成之前進行的熱處理的溫度變得越高，則在+BT測試之后的閾值電壓的偏移量就變得越小。熱處理的溫度為450°C或更高能夠提高至少+BT測試的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)在諸如水分 (H2O)之類的雜質(zhì)自^-Ga-Si-O基非單晶膜中的清除與BT應(yīng)力測試的結(jié)果之間存在著關(guān)系。與作為氧化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層403接觸的源和漏電極層40 和40 使用選自鈦、鋁、錳、鎂、鋯和鈹?shù)囊环N或更多種材料來形成。此外，還可以堆疊包括這些元素的組合等的合金膜。包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層403可以使用具有半導(dǎo)體特性的氧化物材料來形成。 典型地，使用h-Ga-Si-O基非單晶膜。圖6A到6D是示出薄膜晶體管470的制造步驟的截面圖。在圖6A中，柵電極層401被設(shè)置于作為具有絕緣表面的基板的基板400之上?？梢詫⒂米骰さ慕^緣膜設(shè)置于基板400與柵電極層401之間?；ぞ哂蟹乐闺s質(zhì)元素從基板400中擴散出的功能，并且能夠使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一種或更多種來形成以具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。柵電極層401能夠使用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、 鎢、鋁、銅、釹或鈧之類的金屬材料或者含有任意這些材料作為其主成分的合金材料來形成以具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。例如，作為柵電極層401的雙層結(jié)構(gòu)，下列結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的鋁層和堆疊于其上的鉬層的雙層結(jié)構(gòu)，銅層和堆疊于其上的鉬層的雙層結(jié)構(gòu)，銅層和堆疊于其上的氮化鈦層或氮化鉭層的雙層結(jié)構(gòu)，以及氮化鈦層和鉬層的雙層結(jié)構(gòu)。作為三個層的堆疊結(jié)構(gòu)，鎢層或氮化鎢層，鋁和硅的合金或者鋁和鈦的合金，以及氮化鈦層或鈦層的疊層是優(yōu)選的。在柵電極層401之上形成柵極絕緣層402。柵極絕緣層402能夠通過等離子體CVD法或濺射法來形成以具有氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮氧化硅層的單層或者它們的疊層。例如，氧氮化硅層可以通過將 SiH4、氧氣和氮氣用作沉積氣體的等離子體CVD法來形成。然后，在柵極絕緣層402之上形成氧化物半導(dǎo)體膜。注意，在氧化物半導(dǎo)體膜通過濺射法形成之前，在柵極絕緣層402的表面上的塵埃優(yōu)選地通過其中引入了氬氣并且生成了等離子體的反向濺射(reverse sputter)來去除。反向濺射指的是如下的方法其中，在沒有對靶側(cè)施加電壓的情況下，RF電源被用于在氬氣氣氛下對基板側(cè)施加電壓，以及等離子體在基板附近生成以使表面改性。注意，代替氬氣氣氛，可以使用氮氣氣氛、氦氣氣氛等。作為選擇，可以使用其中添加了氧氣、隊0等的氬氣氣氛。作為選擇，還可以使用其中添加了(12、0&等的氬氣氣氛。氧化物半導(dǎo)體膜通過使用h-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體的靶的濺射法來形成。作為選擇，氧化物半導(dǎo)體膜能夠通過在稀有氣體(典型為氬氣)氣氛、氧氣氣氛或者稀有氣體 (典型為氬氣)和氧氣的氣氛下的濺射法來形成。柵極絕緣層402和氧化物半導(dǎo)體膜可以在不暴露于空氣的情況下連續(xù)地形成。在不暴露于空氣的情況下的連續(xù)的膜形成使得有可能獲得如下的疊層的界面，其沒有被漂浮于空氣中的大氣組分或雜質(zhì)元素(例如，水分或碳氫化合物)所污染。因此，能夠降低薄膜晶體管的特性變化。通過光刻步驟將氧化物半導(dǎo)體膜處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層430(第一氧化物半導(dǎo)體層)(參見圖6A)。在惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)的氣氛下或者在降低的壓力下對氧化物半導(dǎo)體層進行熱處理，并且，在惰性氣氛下進行緩慢冷卻(參見圖6B)。通過在該氣氛下對氧化物半導(dǎo)體層430進行熱處理，能夠去除包含于氧化物半導(dǎo)體層430內(nèi)的雜質(zhì)(例如，氫和水分)。注意，在熱處理中，優(yōu)選的是水分、氫等被包含于氮氣或稀有氣體(例如，氦氣、氖氣或氬氣)之內(nèi)。作為選擇，優(yōu)選的是引入用于熱處理的裝置之內(nèi)的氮氣或稀有氣體(例如，氦氣、氖氣或氬氣)具有6N(99.9999% )或更高的純度，優(yōu)選為7Ν(99. 99999% )或更高；也就是說，雜質(zhì)濃度被設(shè)置為Ippm或更低，優(yōu)選為0. Ippm或更低。作為熱處理，能夠采用即時加熱方法，例如，使用電爐的加熱方法，使用加熱氣體的GRTA (氣體快速熱退火)方法，或者使用燈光的LRTA (燈快速熱退火)方法。在此，使用電爐601的加熱方法參照圖14作為氧化物半導(dǎo)體層430的一種熱處理模式來描述。圖14是電爐601的示意圖。加熱器603被設(shè)置于腔室602之外，該加熱器603加熱腔室602。在腔室602內(nèi)部，設(shè)置了其內(nèi)安裝有基板604的基座605?；?04被轉(zhuǎn)移到腔室602之內(nèi)或者從其內(nèi)轉(zhuǎn)移出。另外，給腔室602設(shè)置有氣體供應(yīng)裝置606和排空裝置 607。利用氣體供應(yīng)裝置606，將氣體引入腔室602之內(nèi)。排空裝置607使腔室602的內(nèi)部排空或者降低腔室602內(nèi)的壓力。注意，電爐的溫度上升特性優(yōu)選地設(shè)置為0. I0C /min 200C /min。電爐的溫度降低特性優(yōu)選地設(shè)置為0. 1°C /min 15°C /min。
氣體供應(yīng)裝置606包括氣體供應(yīng)源611、壓力調(diào)節(jié)閥612、提純裝置613、質(zhì)量流量控制器614和截止閥615。在本實施例中，優(yōu)選的是將提純裝置613設(shè)置于氣體供應(yīng)源611 與腔室602之間。提純裝置613能夠去除在從氣體供應(yīng)源611引入腔室602之內(nèi)的氣體中的諸如水分和氫之類的雜質(zhì)；因而，通過設(shè)置提純裝置613能夠抑制水分、氫等進入腔室 602之內(nèi)。在本實施例中，氮氣或稀有氣體由氣體供應(yīng)源611引入腔室602之內(nèi)，使得腔室 602的內(nèi)部處于氮氣或稀有氣體氣氛中。在200°C 600°C (包括200°C和600°C )下，優(yōu)選于400°C 450°C (包括400°C和450°C )下加熱的腔室602中，加熱在基板604之上形成的氧化物半導(dǎo)體層430，由此能夠使氧化物半導(dǎo)體層430脫水或脫氫。作為選擇，其中壓力由排空裝置來降低的腔室602在200°C 600°C (包括200°C 禾口 600°C )下，優(yōu)選地在400°C 450°C (包括400°C和450°C )下加熱。在該腔室602中， 加熱在基板604之上形成的氧化物半導(dǎo)體層430，由此能夠使氧化物半導(dǎo)體層430脫水或脫 Μ,ο然后，關(guān)閉加熱器，并且逐漸冷卻加熱裝置的腔室602。通過在惰性氣體氣氛下或者在降低的壓力下進行熱處理和緩慢冷卻，氧化物半導(dǎo)體層的電阻得以降低(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選提高到1 X IO1Vcm3或更高)，從而能夠形成低電阻的氧化物半導(dǎo)體層 431(第二氧化物半導(dǎo)體層)。結(jié)果，能夠提高后面形成的薄膜晶體管的可靠性。注意，在熱處理于降低的壓力下進行的情況下，惰性氣體可以在熱處理之后排放， 使得腔室將處于大氣壓下，并且然后，可以進行冷卻。在加熱裝置的腔室602內(nèi)的基板604冷卻至300°C之后，可以將基板604轉(zhuǎn)移至室溫下的氣氛中。結(jié)果，能夠縮短基板604的冷卻時間。如果加熱裝置具有多腔室結(jié)構(gòu)，熱處理和冷卻處理能夠在彼此不同的腔室中進行。典型地，在基板之上的氧化物半導(dǎo)體層在以氮氣或稀有氣體填充的第一腔室內(nèi)加熱并且在200°C 600°C (包括200°C和600°C )下，優(yōu)選地在400°C 450°C (包括400°C和 450°C)下加熱。然后，經(jīng)受過熱處理的基板被轉(zhuǎn)移穿過其內(nèi)引入了氮氣或稀有氣體的轉(zhuǎn)移腔室，到以氮氣或稀有氣體填充的第二腔室之內(nèi)并且在100°C或更低的溫度下，優(yōu)選地在室溫下加熱，并且然后在此進行冷卻處理。通過以上步驟，能夠提高產(chǎn)量。氧化物半導(dǎo)體層在惰性氣體氣氛或降低的壓力下的熱處理可以對還沒有被處理成島狀的氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體膜來進行。在這種情況下，在氧化物半導(dǎo)體膜的熱處理于惰性氣體氣氛或降低的壓力下進行之后，緩慢冷卻到等于或高于室溫的且低于 IOO0C的溫度。然后，從加熱裝置中取出基板，并且進行光刻步驟。經(jīng)受過在惰性氣體氣氛或降低的壓力下的熱處理的氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選為非晶膜，但是可以使其一部分結(jié)晶。然后，將導(dǎo)電膜形成于柵極絕緣層402和氧化物半導(dǎo)體層431之上。作為用于該導(dǎo)電膜的材料，能夠給出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的元素，含有任意以上元素作為其成分的合金，含有任何以上元素的組合的合金膜等。如果熱處理在導(dǎo)電膜形成之后進行，則該導(dǎo)電膜優(yōu)選地具有足以經(jīng)受住熱處理的耐熱性。由于Al的單獨使用帶來了諸如低耐熱性以及易被腐蝕的傾向之類的缺點，因而將
15鋁結(jié)合具有耐熱性的導(dǎo)電材料來使用。作為與Al結(jié)合使用的具有耐熱性的導(dǎo)電材料，任意下列材料都可以使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)的元素，含有任意以上那些元素作為組分的合金，含有這些元素的組合的合金，以及含有任意以上那些元素作為組分的氮化物。氧化物半導(dǎo)體層431和導(dǎo)電膜在蝕刻步驟中被蝕刻，從而形成氧化物半導(dǎo)體層 432以及源和漏電極層40 和40恥(參見圖6C)。注意，氧化物半導(dǎo)體層432被部分蝕刻以便具有凹槽(凹陷部分)。氧化物絕緣膜407通過濺射法來形成以便與氧化物半導(dǎo)體層432接觸。被形成以與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜407不含有諸如水分、氫離子和OH-之類的雜質(zhì)并且使用防止雜質(zhì)自外部進入的無機絕緣膜形成。具體而言，使用氧化硅膜或氮氧化硅膜。在本實施例中，作為氧化物絕緣膜407，形成了 300nm厚的氧化硅膜。在膜形成中的基板溫度可以是室溫到300°C或更低，并且在本實施例中為100°C。氧化硅膜通過濺射法的形成能夠在稀有氣體(典型為氬氣)氣氛、氧氣氣氛或者稀有氣體(典型為氬氣)和氧氣的氣氛下進行。作為靶，可以使用氧化硅靶或硅靶。例如，在使用硅靶的情況下，氧化硅膜能夠通過濺射法在氧氣和氮氣的氣氛下形成。當(dāng)氧化物絕緣膜407通過濺射法、PCVD法等來形成以與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層 432接觸時，在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層432中，至少與氧化物絕緣膜407接觸的區(qū)域具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于lX1018/cm3)。因而，能夠獲得高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。在半導(dǎo)體器件的制造工藝期間，重要的是通過在惰性氣體氣氛(或降低的壓力)下進行熱處理和緩慢冷卻，氧化物絕緣膜的形成等來提高和降低氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的載流子濃度。氧化物半導(dǎo)體層432變成具有高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)的半導(dǎo)體層 403 (第三氧化物半導(dǎo)體層)，并且然后，能夠完成薄膜晶體管470 (參見圖6D)。包含于氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的雜質(zhì)(例如，H20、H和0H)通過進行用于脫水或脫氫的熱處理來降低，并且載流子濃度被提高。之后，進行緩慢冷卻。然后，進行與氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜等的形成，從而降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度。因而，能夠提高薄膜晶體管470的可靠性。此外，優(yōu)選地，在氧化物絕緣膜407形成之后，還可以在氮氣氣氛或空氣氣氛中 (在空氣中)于等于或高于150°C且低于350°C的溫度下對薄膜晶體管470進行熱處理。例如，在氮氣氣氛中于250°C下的熱處理進行1小時。在該熱處理中，在與氧化物絕緣膜407 接觸的狀態(tài)下的氧化物半導(dǎo)體層432被加熱；因而，能夠減少薄膜晶體管470的電特性的偏差。關(guān)于何時進行該熱處理(優(yōu)選地，在等于或高于150°C且低于350°C的溫度下)沒有特定的限制，只要該熱處理在氧化物絕緣膜407形成之后進行。當(dāng)該熱處理還用作另一步驟中的熱處理，例如，在樹脂膜的形成中的熱處理或者用于降低透明導(dǎo)電膜的電阻的熱處理時，能夠防止步驟數(shù)增加。(實施例2)半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法將參照圖8A到8D以及圖9A和9B來描述。與實施例1中所描述的那些部分相同的部分或者具有與之類似的功能的部分能夠以類似于實施例1所描述的方式來形成；因此，省略重復(fù)的描述。
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圖9A是包含于半導(dǎo)體器件內(nèi)的薄膜晶體管460的頂視圖，以及圖9B是沿著圖9A 的線D1-D2的截面圖。薄膜晶體管460是底柵薄膜晶體管并且在作為具有絕緣表面的基板的基板450之上包括柵電極層451、柵極絕緣層452、源和漏電極層45 和455b，以及半導(dǎo)體層453。另外，氧化物絕緣膜457被設(shè)置以便覆蓋薄膜晶體管460并且與半導(dǎo)體層453接觸。對于半導(dǎo)體層453，使用了 h-Ga-Si-O基非單晶膜。在薄膜晶體管460中，柵極絕緣層452存在于整個包括薄膜晶體管460的區(qū)域，以及柵電極層451被設(shè)置于柵極絕緣層452與作為具有絕緣表面的基板的基板450之間。在柵極絕緣層452之上，設(shè)置了源和漏電極層45 和45 。此外，在柵極絕緣層452以及源和漏電極層45 和45 之上，設(shè)置了半導(dǎo)體層453。雖然沒有示出，除了源和漏電極層45 和45 之外，在柵極絕緣層452之上還設(shè)置有布線層，并且布線層延伸至半導(dǎo)體層453的外圍部分之上。使用氧化物半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體層453在氧化物半導(dǎo)體膜形成之后經(jīng)受到熱處理(用于脫水或脫氫的熱處理)以至少降低諸如水分等雜質(zhì)，從而降低電阻(載流子濃度被提高，優(yōu)選地提高到1 X IO1Vcm3或更高)。之后，氧化物絕緣膜457被形成以與氧化物半導(dǎo)體膜接觸，使得氧化物半導(dǎo)體膜具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于lX1018/cm3)。因此，氧化物半導(dǎo)體膜能夠被用作溝道形成區(qū)。在通過進行用于脫水或脫氫的熱處理來清除諸如水分(H2O)之類的雜質(zhì)之后，優(yōu)選的是在惰性氣氛中進行緩慢冷卻。在用于脫水或脫氫的熱處理以及緩慢冷卻之后，通過形成與氧化物半導(dǎo)體層等接觸的氧化物絕緣膜來降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度，這提高了薄膜晶體管460的可靠性。與作為氧化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層453接觸的源和漏電極層45 和45 使用選自鈦、鋁、錳、鎂、鋯和鈹?shù)囊环N或更多種材料來形成。圖8A到8D是示出薄膜晶體管460的制造步驟的截面圖。柵電極層451被設(shè)置于作為具有絕緣表面的基板的基板450之上。用作基膜的絕緣膜可以設(shè)置于基板450與柵電極層451之間。基膜具有防止雜質(zhì)元素從基板450中擴散出的功能，并且能夠被形成以具有使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一種或更多種膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)。柵電極層451能夠使用選自鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、 釹和鈧的金屬材料或者含有任意這些材料作為其主要組分的合金材料來形成以具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。在柵電極層451之上形成柵極絕緣層452。柵極絕緣層452能夠通過等離子體CVD法或濺射法來形成以具有氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮氧化硅層的單層或者它們的疊層。在柵極絕緣層452之上，導(dǎo)電膜被形成并且通過光刻步驟來圖形化成島狀的源和漏電極層455a和455b (圖8A)。作為源和漏電極層45 和455b的材料，有選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的元素，包括任意這些元素作為其組分的合金，包括任意這些元素的組合的合金等。此外，還可以堆疊包括這些元素的組合等的合金膜。源和漏電極層45 和45 優(yōu)選使用具有足以經(jīng)受住在后面進行的用于脫水或脫氫的熱處理的高耐熱性的鉬膜來形成。另外，還可以將選自Al、Cr、Ta、Ti和W的元素，包括任意以上元素的合金，包括這些元素的組合的合金膜等堆疊于鉬膜之上。然后，氧化物半導(dǎo)體膜被形成于柵極絕緣層452以及源和漏電極層45 和45 之上，并且通過光刻步驟圖形化成島狀氧化物半導(dǎo)體層483 (第一氧化物半導(dǎo)體層)(圖 8B)。氧化物半導(dǎo)體層483用作溝道形成區(qū)并且從而以類似于實施例1中的第一氧化物半導(dǎo)體膜的形式來形成。注意，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層483之前，附著于柵極絕緣層452的表面的塵埃優(yōu)選通過其中引入氬氣并且生成等離子體的反向濺射來去除。對氧化物半導(dǎo)體層483進行用于脫水或脫氫的熱處理，并且然后在惰性氣氛下進行緩慢冷卻。作為用于脫水或脫氫的熱處理，熱處理在惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)氣氛下或者在降低的壓力下于200°C 600°C (包括200°C和600°C)的溫度下，優(yōu)選地于400°C 450°C (包括400°C和450°C )的溫度下進行。通過在以上氣氛中的熱處理， 氧化物半導(dǎo)體層483的電阻被降低(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選地提高到1 X IO1Vcm3或更高)，從而能夠獲得低電阻的氧化物半導(dǎo)體層484(第二氧化物半導(dǎo)體層)(參見圖8C)。注意，在用于脫水或脫氫的熱處理中，優(yōu)選的是在氮氣或稀有氣體(例如，氦氣、氖氣或氬氣)中不含有水分、氫氣等。作為選擇，優(yōu)選的是引入裝置之內(nèi)用于熱處理的氮氣或稀有氣體(例如，氦氣、氖氣或氬氣)具有6N(99. 9999% )或更高的，優(yōu)選為 7N(99. 99999% )或更高的純度；也就是說，雜質(zhì)濃度被設(shè)置為Ippm或更低，優(yōu)選為0. Ippm 或更低。氧化物半導(dǎo)體層在惰性氣體氣氛下或在降低的壓力下的熱處理可以對還沒有處理成島狀氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體膜進行。在這種情況下，在氧化物半導(dǎo)體膜的熱處理在惰性氣體氣氛或降低的壓力下進行之后，緩慢冷卻到等于或高于室溫且低于100°c 的溫度。然后，從加熱裝置中取出基板，并且進行光刻步驟。然后，氧化物絕緣膜457通過濺射法或PCVD法來形成為與氧化物半導(dǎo)體層484接觸。在本實施例中，300nm厚的氧化硅膜被形成為氧化物絕緣膜457。在膜形成中的基板溫度可以是室溫到300°C或更低，并且在本實施例中為100°C。當(dāng)氧化物絕緣膜457通過濺射法被形成為與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層484接觸時，在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層484中，至少與作為氧化硅膜的氧化物絕緣膜457接觸的區(qū)域具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于1 X 1018/cm3)。因而，能夠獲得高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，重要的是通過在惰性氣體氣氛下(或者在降低的壓力下)進行熱處理和緩慢冷卻，氧化物絕緣膜的形成等來提高和降低氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度。氧化物半導(dǎo)體層484變成具有高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)的半導(dǎo)體層453 (第三氧化物半導(dǎo)體層)， 并且然后能夠完成薄膜晶體管460(參見圖8D)。在氧化物半導(dǎo)體層中所含有的雜質(zhì)(例如，H20、H和0H)通過進行用于脫水或脫氫的熱處理來降低，并且載流子濃度被提高。之后，進行緩慢冷卻。然后，進行與氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜等的形成，從而降低氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度。因而，能夠提高薄膜晶體管460的可靠性。此外，優(yōu)選地，在形成氧化硅膜作為氧化物絕緣膜457之后，可以在氮氣氣氛或空氣氣氛中(在空氣中)于等于或高于150°C且低于350°C的溫度下對薄膜晶體管460進行熱處理。例如，熱處理在氮氣氣氛中于250°C下進行1小時。在該熱處理中，在與氧化物絕緣膜457接觸的條件下加熱半導(dǎo)體層453 ；因而，能夠減少薄膜晶體管460的電特性的變化。 關(guān)于何時進行該熱處理熱處理(優(yōu)選地，在等于或高于150°C且低于350°C的溫度下)沒有特定的限制，只要該熱處理在氧化物絕緣膜457形成之后進行即可。當(dāng)該熱處理也用作另一步驟中的熱處理，例如，形成樹脂膜中的熱處理或者用于降低透明導(dǎo)電膜的電阻的熱處理時，能夠防止增加步驟數(shù)。本實施例能夠與實施例1自由地組合。(實施例3)包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的制造工藝將參照圖IOA到10D，圖IlA到11C，圖 12，以及圖13A1U3A2U3B1和13B2來描述。在圖IOA中，作為具有透光性的基板100，能夠使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等的玻璃基板。然后，將導(dǎo)電層形成于基板100的整個表面之上，并且然后進行第一光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并且然后通過蝕刻去除非必要的部分，從而形成布線和電極(包括柵電極層101、電容器布線108和第一端子121的柵極布線)。在此時，進行蝕刻使得至少柵電極層101的端部具有錐形。包括柵電極層101、電容器布線108以及在端子部分的第一端子121的柵極布線每個都優(yōu)選使用耐熱性導(dǎo)電材料來形成，諸如選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、 釹(Nd)和鈧(Sc)的元素，含有任意這些元素作為其組分的合金，含有任意這些元素的組合的合金膜，或者含有任意這些元素作為其組分的氮化物。然后，在柵電極層101的整個表面之上形成柵極絕緣層102。柵極絕緣層102通過 PCVD法、濺射法等來形成以達50 250nm的厚度。例如，作為柵極絕緣層102，氧化硅膜通過濺射法來形成以達IOOnm的厚度。不必說，柵極絕緣層102并不一定使用這種氧化硅膜來形成，而是可以使用另外的絕緣膜(氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等)形成以具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。然后，在柵極絕緣層102之上形成氧化物半導(dǎo)體膜an-Ga-Si-O基非單晶膜)。有效的是在等離子體處理之后在不暴露于空氣的情況下形成h-Ga-Si-O基非單晶膜，因為塵埃和水分不會附著于柵極絕緣層與半導(dǎo)體膜之間的界面。在此，氧化物半導(dǎo)體膜在氬氣氣氛、氧氣氣氛或者包括氬氣和氧氣兩者的氣氛中在以下條件下形成靶是包括In、Ga和 Si的直徑為8英寸的氧化物半導(dǎo)體靶(Ιη-Ga-ai-O基氧化物半導(dǎo)體靶(m203 Ga2O3 ZnO =1:1: 1))，基板與靶之間的距離被設(shè)置為170mm，壓力被設(shè)置為0.4Pa，以及直流(DC) 電源被設(shè)置為0. 5kW。注意，脈沖直流(DC)電源是優(yōu)選的，因為能夠減少塵埃并且膜厚度能夠是均勻的。第二 h-Ga-Si-O基非單晶膜被形成以具有5nm 200nm的厚度。作為氧化物半導(dǎo)體膜，50nm厚的h-Ga-Si-O基非單晶膜通過使用h-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體靶的濺射法來形成。濺射法的實例包括其中高頻電源用作濺射電源的RF濺射法，DC濺射法，以及其中偏壓以脈沖的方式施加的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要在形成絕緣膜的情況下使用，以及 DC濺射法主要在形成金屬膜的情況下使用。另外，還有其中能夠設(shè)置多個不同材料的靶的多源濺射裝置。以多源濺射裝置，能夠在同一腔室內(nèi)形成待堆疊的不同材料的膜，或者多種材料的膜能夠在同一腔室內(nèi)通過同時放電來沉積。另外，還有在腔室內(nèi)設(shè)置有磁體系統(tǒng)并且用于磁控濺射的濺射裝置，以及用于ECR 濺射的濺射裝置，在ECR濺射中使用微波生成的等離子體(而不使用輝光放電)。而且，作為使用濺射的沉積方法，還有反應(yīng)濺射法，其中靶物質(zhì)和濺射氣體組分在沉積期間彼此間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以形成其薄的化合物膜；以及偏壓濺射，其中電壓在沉積期間還施加于基板。然后，進行第二光刻步驟?？刮g劑掩模被形成，并且然后蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜。例如，通過使用磷酸、乙酸和硝酸的混合溶液的濕法蝕刻來去除不必要的部分，從而形成氧化物半導(dǎo)體層133(參見圖10A)。注意，蝕刻在此并不限于濕法蝕刻，而是也可以進行干法蝕刻。作為用于干法蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選使用含有氯的氣體(氯基氣體，例如，氯氣 (Cl2)、氯化硼(BCl3)、氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4))。作為選擇，能夠使用含有氟的氣體(氟基氣體，例如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、 氟化氮(NF3)或三氟甲烷(CHF3))、溴化氫(HBr)、氧氣(O2)，添加了諸如氦氣(He)或氬氣 (Ar)之類的稀有氣體的這些氣體中的任意氣體等。作為干法蝕刻法，能夠使用平行板RIE (反應(yīng)離子蝕刻)法或者ICP (電感耦合等離子體)蝕刻法。為了將膜蝕刻成所期望的形狀，蝕刻條件(施加于線圈形電極的電功率的大小，施加于基板一側(cè)上的電極的電功率的大小，在基板一側(cè)上的電極的溫度等)被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。作為用于濕法蝕刻的蝕刻劑，能夠使用通過混合磷酸、乙酸和硝酸等所獲得的溶液。另外，還可以使用IT007N(由KANTO CHEMICAL有限責(zé)任公司生產(chǎn)的)。用于濕法蝕刻中的蝕刻劑通過清洗與被蝕刻掉的材料一起去除。含有所去除的材料的蝕刻劑的廢液可以被提純以回收在廢液中所含有的材料。當(dāng)包含于氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的材料(例如，銦)在蝕刻之后自廢液中收集并且被重用時，能夠有效地使用資源并且能夠降低成本。蝕刻條件(例如，蝕刻劑、蝕刻時間和溫度)根據(jù)材料進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，從而能夠?qū)⒉牧衔g刻成所期望的形狀。然后，對氧化物半導(dǎo)體層133進行用于脫水或脫氫的熱處理。在對氧化物半導(dǎo)體層133的熱處理在惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)氣氛中或者在降低的壓力下進行之后，在惰性氣氛下進行緩慢冷卻。熱處理優(yōu)選在200 0C或更高的溫度下進行。例如，熱處理在氮氣氣氛中于450 °C下進行1小時。通過在氮氣氣氛下的熱處理，氧化物半導(dǎo)體層133的電阻被降低(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選地提高到1 X IO1Vcm3或更高)，這導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體層133的電導(dǎo)率增大。因此，形成了低電阻的氧化物半導(dǎo)體層134(參見圖10B)。氧化物半導(dǎo)體層134的優(yōu)選的電導(dǎo)率為 1 X lO—S/cm 1 X 102S/cm (包括 1 X lO—S/cm 和 1 X 102S/cm)。然后，使用金屬材料通過濺射法或真空蒸發(fā)法將導(dǎo)電膜132形成于氧化物半導(dǎo)體層134之上(參見圖10C)。作為導(dǎo)電膜132的材料，能夠給出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的元素，含有任意這些元素作為組分的合金，含有這些元素的組合的合金膜等。當(dāng)熱處理在導(dǎo)電膜132形成之后進行時，該導(dǎo)電膜優(yōu)選具有足以經(jīng)受住該熱處理的耐熱性。然后，進行第三光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并且去除不必要的部分，從而形成源和漏電極層10 和10 以及第二端子122(參見圖10D)。此時采用濕法蝕刻或干法蝕刻作為蝕刻方法。例如，當(dāng)鋁膜或鋁合金膜被用作導(dǎo)電膜132時，能夠進行使用磷酸、乙酸和硝酸的混合溶液的濕法蝕刻。在此，通過使用氨過氧化氫混合物(比為過氧化氫氨水 =5:2:2)的濕法蝕刻，導(dǎo)電膜132被蝕刻以形成源和漏電極層10 和10恥。在該蝕刻步驟中，氧化物半導(dǎo)體層134的暴露區(qū)也被部分蝕刻以形成半導(dǎo)體層135。因而，位于源和漏電極層10 和10 之間的半導(dǎo)體層135的區(qū)域具有小的厚度。在圖IOD中，使用干法蝕刻同時進行源和漏電極層10 和10 以及半導(dǎo)體層135的蝕刻；因此，源和漏電極層 10 和10 的端部與半導(dǎo)體層135的端部對準，從而提供連續(xù)的結(jié)構(gòu)。在第三光刻步驟中，由與源和漏電極層10 和10 相同的材料形成的第二端子 122被保留于端子部分之內(nèi)。注意，第二端子122電連接至源極布線(源極布線包括源或漏電極層105a或105b)。此外，通過使用具有使用多色調(diào)掩模形成的帶有多個厚度(典型地，兩個不同的厚度)的區(qū)域的抗蝕劑掩模，能夠減少抗蝕劑掩模數(shù)，導(dǎo)致簡化的工藝和較低的成本。然后，去除抗蝕劑掩模并且形成保護性絕緣層107以覆蓋柵極絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層135以及源和漏電極層10 和10恥。保護性絕緣層107通過PCVD法使用氧氮化硅膜來形成。當(dāng)位于源和漏電極層10 和10 之間的氧化物半導(dǎo)體層135的暴露區(qū)被設(shè)置為與作為保護性絕緣層107的氧氮化物膜接觸時，在氧化物半導(dǎo)體層135中，與保護性絕緣層107接觸的區(qū)域具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于IX IO18/ cm3)。因而，能夠形成具有高電阻的溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層103(參見圖11A)。熱處理可以在保護性絕緣層107形成之前于氧氣氣氛下進行。在氧氣氣氛下的熱處理可以在高于或等于150°C且低于350°C的溫度下進行。熱處理可以在保護性絕緣層107形成之后進行。該熱處理可以在空氣氣氛或氮氣氣氛下于高于或等于150°C且低于350°C的溫度下進行。在該熱處理中，半導(dǎo)體層103在與氧化物絕緣層107接觸的狀態(tài)下加熱，這導(dǎo)致半導(dǎo)體層103的電阻增大；因而，能夠提高晶體管的電特性并且能夠減少電特性的變化。關(guān)于何時進行該熱處理(優(yōu)選地，在等于或高于150°C且低于350°C的溫度下)沒有特定的限制，只要該熱處理在保護性絕緣層107形成之后進行即可。當(dāng)該熱處理也用作另一步驟中的熱處理，例如，在樹脂膜形成中的熱處理或者用于降低透明導(dǎo)電膜的電阻的熱處理時，能夠防止增加步驟數(shù)。通過以上步驟，能夠完成薄膜晶體管170。然后，進行第四光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻保護性絕緣層107和柵極絕緣層102以形成到達漏電極層10 的接觸孔125。另外，到達第二端子122的接觸孔127 以及到達第一端子121的接觸孔1 也在相同的蝕刻步驟中形成。在圖IlB中示出該階段的截面圖。然后，去除抗蝕劑掩模，并且然后形成透明導(dǎo)電膜。該透明導(dǎo)電膜通過濺射法、真空蒸發(fā)法等由氧化銦(In2O3)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2,縮寫為ΙΤ0)等來形成。該材料以基于鹽酸的溶液來蝕刻。但是，由于容易生成殘留物，尤其是在蝕刻ITO時，因而可以使用氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)來提高蝕刻加工性。此外，當(dāng)熱處理用于降低透明導(dǎo)電膜的電阻時，該熱處理能夠用作用于提高半導(dǎo)體層103的電阻的熱處理，這導(dǎo)致晶體管的電特性提高以及其電特性的偏差減少。 然后，進行第五光刻步驟。形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除透明導(dǎo)電膜的不必要部分以形成像素電極層110。 在第五光刻步驟中，存儲電容器以電容器布線108和像素電極層110來形成，其中在電容器部分內(nèi)的柵極絕緣層102和保護性絕緣層107被用作電介質(zhì)。另外，在該第五光刻步驟中，第一端子121和第二端子122以抗蝕劑掩模來覆蓋， 以及透明導(dǎo)電膜1 和1 被保留于端子部分之內(nèi)。透明導(dǎo)電膜1 和1 起著與FPC連接的電極或布線的作用。形成于第一端子121之上的透明導(dǎo)電膜1 是用作柵極布線的輸入端的連接端電極。形成于第二端子122之上的透明導(dǎo)電膜1 是起著源極布線的輸入端的作用的連接端電極。然后，去除抗蝕劑掩模。在圖IlC中示出該階段的截面圖。注意，在該階段的平面圖對應(yīng)于圖12。圖13A1和13A2分別為在該階段的柵極布線端子部分的截面圖和頂視圖。圖13A1 是沿圖13A2的線E1-E2截取的截面圖。在圖13A1中，形成于保護性絕緣層巧4之上的透明導(dǎo)電膜155是起著輸入端的作用的連接端電極。而且，在圖13A1的端子部分中，由與柵極布線相同的材料制成的第一端子151和由與源極布線相同的材料制成的連接電極層153 在將柵極絕緣層152置于它們之間的情況下彼此重疊，并且通過透明導(dǎo)電膜155相互電連接。注意，圖IlC中透明導(dǎo)電膜1 與第一端子121接觸的部分對應(yīng)于圖13A1中透明導(dǎo)電膜巧5與第一端子151接觸的部分。圖13B1和13B2分別是與圖IlC所示的源極布線端子部分不同的源極布線端子部分的截面圖和頂視圖。而且，圖13B1對應(yīng)于沿圖13B2的線F1-F2截取的截面圖。在圖 13B1中，形成于保護性絕緣層巧4之上的透明導(dǎo)電膜155是起著輸入端子的作用的連接端電極。而且，在圖13B1中，在端子部分內(nèi)，由與柵極布線相同的材料形成的電極層156位于第二端子150之下并且與之重疊，該第二端子150與源極布線電連接，柵極絕緣層152被置于第二端子150與電極層156之間。電極層156沒有與第二端子150電連接，并且如果將電極層156的電位設(shè)置為與第二端子150的電位不同的電位(例如浮置的、GND或0V)，則能夠形成用于防止噪聲或靜電的電容器。第二端子150通過保護性絕緣層IM與透明導(dǎo)電膜155電連接。根據(jù)像素密度來設(shè)置多個柵極布線、源極布線和電容器布線。并且，在端子部分內(nèi)，布置了電位與柵極布線相同的多個第一端子，電位與源極布線相同的多個第二端子，電位與電容器布線相同的多個第三端子等。各類端子的數(shù)量可以是任意數(shù)量，并且端子的數(shù)量可以由實施者適當(dāng)?shù)卮_定。通過這5個光刻步驟，存儲電容器以及像素薄膜晶體管部分能夠使用5個光掩模來完成，該像素薄膜晶體管部分包括為底柵交錯式薄膜晶體管的薄膜晶體管170。通過將薄膜晶體管和存儲電容器布置于其中像素以矩陣形式排列的像素部分的每個像素內(nèi)，能夠獲得用于制造有源矩陣顯示器件的基板之一。在本說明書中，為簡便起見而將該基板稱為有
22源矩陣基板。在制造有源矩陣液晶顯示器件的情況下，有源矩陣基板以及設(shè)置有對電極的對基板彼此接合，其間置入了液晶層。注意，與對基板上的對電極電連接的公共電極被設(shè)置于有源矩陣基板之上，以及與公共電極電連接的第四端子被設(shè)置于端子部分內(nèi)。設(shè)置第四端子， 使得公共電極被設(shè)置于諸如GND或OV的固定電位。代替設(shè)置電容器布線，像素電極可以與相鄰像素的柵極布線重疊，其間置入保護性絕緣層和柵極絕緣層，從而形成存儲電容器。在有源矩陣液晶顯示器件中，以矩陣形式布置的像素電極被驅(qū)動以在屏幕上形成顯示圖形。具體而言，電壓被施加于所選的像素電極與對應(yīng)于該像素電極的對電極之間，使得設(shè)置于像素電極與對電極之間的液晶層被光學(xué)調(diào)制并且該光學(xué)調(diào)制由觀測者識別為顯示圖形。在顯示運動圖像時，液晶顯示器件具有以下問題液晶分子自身的長響應(yīng)時間導(dǎo)致運動圖像的殘像或模糊。為了提高液晶顯示器件的運動圖像特性，采用了稱為插黑 (black insertion)的驅(qū)動方法，在該驅(qū)動方法中每隔一個幀周期都在整個屏幕上顯示黑色。作為選擇，可以采用稱為倍幀率(double-frame rate)驅(qū)動的驅(qū)動方法，在該驅(qū)動方法中垂直同步頻率為高達通常的垂直同步頻率的1. 5倍或更大，優(yōu)選為2倍或更大，以提高運動圖像的特性。作為另一選擇，為了提高液晶顯示器件的運動圖像特性，可以采用這樣的驅(qū)動方法多個LED (發(fā)光二極管)或多個EL光源被用來將表面光源形成為背光，以及表面光源的每個光源在一個幀周期內(nèi)以脈沖的方式獨立地驅(qū)動。作為表面光源，可以使用三種或更多種LED并且可以使用發(fā)出白光的LED。由于多個LED能夠獨立地控制，因而LED的發(fā)光時序能夠與液晶層按其進行光學(xué)調(diào)制的時序同步。根據(jù)這種驅(qū)動方法，LED能夠部分關(guān)閉；因此，能夠獲得降低功率消耗的作用，尤其是在顯示具有其上顯示黑色的一大部分的圖像的情況下。通過組合這些驅(qū)動方法，與常規(guī)的液晶顯示器件的顯示特性相比，能夠提高液晶顯示器件的顯示特性，例如運動圖像特性。在本說明書中所公開的η溝道晶體管包括用于溝道形成區(qū)的并且具有優(yōu)異的動態(tài)特性的氧化物半導(dǎo)體膜；因而，該η溝道晶體管能夠與這些驅(qū)動技術(shù)結(jié)合。在制造發(fā)光顯示器件時，有機發(fā)光元件的一個電極(也稱為陰極)被設(shè)置為低的電源電位，例如GND或OV ；因而，端子部分設(shè)置有用于將陰極設(shè)置為低的電源電位(例如， GND或0V)的第四端子。同樣在制造發(fā)光顯示器件時，除了源極布線和柵極布線之外還設(shè)置了供電線路。因此，端子部分設(shè)置有與供電線路電連接的第五端子。當(dāng)發(fā)光顯示器件被制造時，在某些情況下可以將使用有機樹脂層形成的分區(qū)設(shè)置于有機發(fā)光元件之間。在此類情況下，有機樹脂層經(jīng)受到熱處理，并且該熱處理能夠用作用于通過增大半導(dǎo)體層103的電阻來提高電特性并且減少晶體管的電特性的偏差的熱處理。薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體的使用導(dǎo)致制造成本減少。特別地，由于諸如水分之類的雜質(zhì)通過用于脫水或脫氫的熱處理來降低以便提高氧化物半導(dǎo)體膜的純度，因而不必要使用超純的氧化物半導(dǎo)體靶以及設(shè)置有其露點被降低的沉積腔室的特定濺射裝置。此夕卜，還能夠制造包括具有優(yōu)異的電特性的高可靠性的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體層中的溝道形成區(qū)是高電阻區(qū)；因而，薄膜晶體管的電特性得以穩(wěn)定并且能夠防止截至電流增大。因此，能夠提供包括具有高的電特性和高可靠性的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合其他實施例所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例4)在本實施例中，將描述作為半導(dǎo)體器件的一個實例的顯示器件的實例。在該顯示器件中，要布置于像素部分內(nèi)的薄膜晶體管和驅(qū)動電路的至少一部分被形成于一個基板之上。在像素部分內(nèi)的薄膜晶體管根據(jù)實施例1到3中的任一個實施例來形成。在實施例1到3中的任一個實施例中所描述的薄膜晶體管是η溝道TFT ；因此，驅(qū)動電路的能夠使用η溝道TFT來形成的部分被形成于與像素部分的薄膜晶體管相同的基板之上。圖20Α示出有源矩陣液晶顯示器件的框圖的實例，該有源矩陣液晶顯示器件是半導(dǎo)體器件的實例。圖20Α所示出的顯示器件在基板5300之上包括，包含多個像素(每個像素設(shè)置有顯示元件)的像素部分5301，選擇像素的掃描線驅(qū)動電路5302，以及控制到所選像素的視頻信號輸入的信號線驅(qū)動電路5303。像素部分5301通過自信號線驅(qū)動電路5303沿列方向延伸的多根信號線Sl到 Sm (沒有示出)連接至信號線驅(qū)動電路5303，以及通過自掃描線驅(qū)動電路5302沿行方向延伸的多根掃描線Gl到(沒有示出)連接至掃描線驅(qū)動電路5302。然后，每個像素都連接至信號線Sj (信號線Sl到Sm中的任一根)和掃描線Gi (掃描線Gl到&ι中的任一根)。另外，在實施例1到3中的每一個實施例中所描述的薄膜晶體管都是η溝道TFT， 并且包括η溝道TFT的信號線驅(qū)動電路參照圖21來描述。圖21所示的信號線驅(qū)動電路包括驅(qū)動IC 5601、開關(guān)組5602_1到5602_Μ、第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613和布線5621_1到5621_Μ。開關(guān)組5602_1到5602_ M每個都包括第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c。驅(qū)動IC 5601連接至第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613和布線5621_1 到5621_M。開關(guān)組5602_1到5602_M各自連接至第一布線5611、第二布線5612和第三布線5613，以及布線5621_1到5621_M分別連接至開關(guān)組5602_1到5602_M。布線5621_1到 5621_M各自經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c 連接至三根信號線。例如，第J列的布線5621_J(布線5621_1到5621_M之一)經(jīng)由包含于開關(guān)組5602_J內(nèi)的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管 5603c連接至信號線Sj-Ι、信號線Sj和信號線Sj+1。信號被輸入第一布線5611、第二布線5612和第三布線5613中的每根布線。注意，驅(qū)動IC 5601優(yōu)選地形成于單晶基板之上。此外，開關(guān)組5602_1到5602_M 優(yōu)選地形成于與像素部分相同的基板之上。因此，驅(qū)動IC 5601和開關(guān)組5602_1到5602_ M優(yōu)選地通過FPC等來連接。然后，圖21所示的信號線驅(qū)動電路的操作參照圖22的時序圖來描述。圖22示出其中選擇了第i行的掃描線Gi的時序圖。第i行的掃描線Gi的選擇周期被劃分成第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2和第三子選擇周期T3。另外，在圖21中的信號線驅(qū)動電
24路類似于圖22中的操作那樣來操作，即使在選擇了另一行的掃描線時。注意，在圖22中的時序圖示出其中第J列的布線5621_J通過第一薄膜晶體管 5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c連接至信號線Sj-Ι、信號線Sj和信號線Sj+Ι的情形。圖22的時序圖示出何時選擇第i行的掃描線Gi的時序，第一薄膜晶體管5603a 何時導(dǎo)通/截止(通/斷)的時序5703a，第二薄膜晶體管560 何時導(dǎo)通/截止的時序 5703b，第三薄膜晶體管5603c何時導(dǎo)通/截止的時序5703c，以及輸入第J列的布線5621_ J的信號5721_J。在第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2和第三子選擇周期T3中，不同的視頻信號被輸入布線5621_1到5621_M。例如，在第一子選擇周期Tl內(nèi)輸入布線5621_J的視頻信號被輸入信號線Sj-Ι，在第二子選擇周期T2內(nèi)輸入布線5621J的視頻信號被輸入信號線Sj，以及在第三子選擇周期T3內(nèi)輸入布線5621_J的視頻信號被輸入信號線Sj+Ι。另夕卜，在第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期T2和第三子選擇周期T3內(nèi)輸入布線5621_J的視頻信號由數(shù)據(jù)_j_l (DataJ-I)、數(shù)據(jù)_j (DataJ)和數(shù)據(jù)_j+l (DataJ+l)來表示。如圖22所示，在第一子選擇周期Tl內(nèi)，使第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，以及使第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入布線5621_J的DataJ-I 經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a輸入信號線Sj-I。在第二子選擇周期T2內(nèi)，使第二薄膜晶體管 5603b導(dǎo)通，以及使第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入布線 5621_J WDataJ經(jīng)由第二薄膜晶體管560 輸入信號線Sj。在第三子選擇周期T3內(nèi)，使第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，以及使第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管560 截止。 此時，輸入布線5621_J的DataJ+l經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c輸入信號線Sj+1。如上所述，在圖21的信號線驅(qū)動電路中，通過將一個柵極選擇周期劃分成三個， 視頻信號能夠在一個柵極選擇周期由一根布線5621輸入三根信號線。因此，在圖21的信號線驅(qū)動電路中，設(shè)置有驅(qū)動IC5601的基板以及設(shè)置有像素部分的基板的連接數(shù)能夠是信號線數(shù)量的大約1/3。連接數(shù)被減少到信號線數(shù)的大約1/3，從而能夠提高圖21中的信號線驅(qū)動電路的可靠性、產(chǎn)量等。注意，對薄膜晶體管的布局、數(shù)量、驅(qū)動方法等沒有特定的限制，只要將一個柵極選擇周期劃分成多個子選擇周期以及視頻信號在如圖21所示的各個子選擇周期內(nèi)由一根布線輸入多根信號線即可。例如，當(dāng)視頻信號在三個或更多的子選擇周期中由一根布線輸入三根或更多的信號線時，僅需添加薄膜晶體管以及用于控制薄膜晶體管的布線。注意，當(dāng)一個柵極選擇周期被劃分成四個或更多的子選擇周期時，一個子選擇周期變得較短。因此，一個柵極選擇周期優(yōu)選地劃分成兩個或三個子選擇周期。作為另一個實例，如圖23的時序圖所示，可以將一個選擇周期劃分成預(yù)充電周期 Tp、第一子選擇周期Tl、第二子選擇周期Τ2和第三子選擇周期Τ3。在圖23中的時序圖示出第i行的掃描線Gi被選擇的時序，第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通/截止的時序5803a，第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通/截止的時序5803b，第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通/截止的時序 5803c,以及輸入第J列的布線5621_J的信號5821_J。如圖23所示，在預(yù)充電周期Tp內(nèi)使第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通。此時，輸入布線5621_J的預(yù)充電電壓Vp經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c輸入信號線Sj-Ι、信號線Sj和信號線Sj+Ι中的每一根。在第一子選擇周期Tl內(nèi)，使第一薄膜晶體管5603a導(dǎo)通，以及使第二薄膜晶體管560 和第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入布線5621_J的DataJ-I經(jīng)由第一薄膜晶體管5603a輸入信號線Sj-I。在第二子選擇周期T2內(nèi)，使第二薄膜晶體管5603b導(dǎo)通，以及使第一薄膜晶體管 5603a和第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入布線5621_J的DataJ經(jīng)由第二薄膜晶體管560 輸入信號線Sj。在第三子選擇周期T3內(nèi)，使第三薄膜晶體管5603c導(dǎo)通，以及使第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管560 截止。此時，輸入布線5621_J的Data_ j+1經(jīng)由第三薄膜晶體管5603c輸入信號線Sj+1。如上所述，在圖21的信號線驅(qū)動電路中，將圖23的時序圖應(yīng)用于該信號線驅(qū)動電路，通過在子選擇周期之前提供預(yù)充電周期能夠?qū)π盘柧€預(yù)充電。因而，能夠以高速度將視頻信號寫入像素。注意，在圖23中與圖22的部分類似的部分以共同的參考數(shù)字來表示并且省略關(guān)于相同的部分以及具有相似功能的部分的詳細描述。此外，描述掃描線驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路包括移位寄存器。掃描線驅(qū)動器在必要時可以設(shè)置有電平移位器、緩沖器、開關(guān)等，或者可以僅包括移位寄存器。在掃描線驅(qū)動電路中，當(dāng)時鐘信號(CLK)和起始脈沖信號(SP)被輸入移位寄存器時，選擇信號被生成。所生成的選擇信號被緩沖并且由緩沖器來放大，以及所形成的信號被供應(yīng)給對應(yīng)的掃描線。在一行像素中的晶體管的柵電極與掃描線連接。由于在一行像素中的晶體管必須同時導(dǎo)通，因而使用能夠供應(yīng)大電流的緩沖器。用于掃描線驅(qū)動電路的一部分的移位寄存器的一種模式將參照圖M和圖25來描述。圖M示出移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)。圖M所示的移位寄存器包括多個觸發(fā)器觸發(fā)器5701_1到5701_n。移位寄存器在輸入第一時鐘信號、第二時鐘信號、起始脈沖信號和復(fù)位信號的情況下操作。描述在圖M中的移位寄存器的連接關(guān)系。在圖M的移位寄存器中的第i級的觸發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1到5701_n之一)內(nèi)，圖25所示的第一布線5501與第七布線 5717_i-l連接；圖25所示的第二布線5502與第七布線5717」+1連接；圖25所示的第三布線5503與第七布線5717」連接；以及圖25所示的第六布線5506與第五布線5715連接。此外，圖25所示的第四布線5504與在奇數(shù)級的觸發(fā)器中的第二布線5712連接， 并且與在偶數(shù)級的觸發(fā)器中的第三布線5713連接。圖25所示的第五布線5505與第四布線5714連接。注意，圖25所示的第一級觸發(fā)器5701_1的第一布線5501與第一布線5711連接。 而且，圖25所示的第η級觸發(fā)器5701_η的第二布線5502與第六布線5716連接。注意，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713和第六布線5716可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線和第四信號線。第四布線5714和第五布線5715可以分別稱為第一供電線路和第二供電線路。然后，圖25示出圖24所示的觸發(fā)器的細節(jié)。圖25所示的觸發(fā)器包括第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577和第八薄膜晶體管5578。第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577和第八薄膜晶體管5578每個都是η溝道晶體管并且在柵-源電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時導(dǎo)通?，F(xiàn)在，圖M所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)將在下面描述。第一薄膜晶體管5571的第一電極(源電極和漏電極之一)與第四布線5504連接。 第一薄膜晶體管陽71的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)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陽03連接。第三薄膜晶體管5573的第一電極與第五布線5505連接，以及第三薄膜晶體管 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陽72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陽71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陽71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陽71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陽72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陽71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。注意，第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574的柵電極、第五薄膜晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576的第二電極和第七薄膜晶體管5577的第二電極所連接的點每個都稱為節(jié)點陽43。第二薄膜晶體管5572的柵電極、第三薄膜晶體管 5573的第二電極、第四薄膜晶體管5574的第二電極、第六薄膜晶體管5576的柵電極和第八薄膜晶體管陽78的第二電極所連接的點每個都稱為節(jié)點5544。注意，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503和第四布線5504可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線和第四信號線。第五布線陽05和第六布線5506可以分別稱為第一供電線路和第二供電線路。而且，信號線驅(qū)動電路和掃描線驅(qū)動電路能夠僅使用在實施例1到3中的任一個實施例中所描述的η溝道TFT來制造。實施例1到3中的任一個實施例中所描述的η溝道 TFT具有高遷移率，并且因而驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率能夠得以提高。此外，在實施例1到3中的任一個實施例中所描述的η溝道TFT的情況下，由于寄生電容被降低，因而頻率特性(也稱為f特性)是優(yōu)異的。例如，使用在實施例1到3中的任一個實施例中所描述的η溝道 TFT的掃描線驅(qū)動電路能夠在高速度下操作，并且因而能夠提高幀頻并且能夠?qū)崿F(xiàn)黑色圖像的插入等。另外，當(dāng)在掃描線驅(qū)動電路中的晶體管的溝道寬度被增大或者設(shè)置了多個掃描線驅(qū)動電路時，例如，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的幀頻。當(dāng)提供多個掃描線驅(qū)動電路時，用于驅(qū)動偶數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū)動電路被設(shè)置于一側(cè)之上，以及用于驅(qū)動奇數(shù)行的掃描線的掃描線驅(qū)動電路被設(shè)置于相反側(cè)之上；從而，能夠?qū)崿F(xiàn)幀頻的增加。而且，用于信號輸出到相同掃描線的多個掃描線驅(qū)動電路的使用有利于增大顯示器件的尺寸。此外，在制造作為半導(dǎo)體器件的實例的有源矩陣發(fā)光顯示器件時，多個薄膜晶體管被布置于至少一個像素內(nèi)，并且從而優(yōu)選布置多個掃描線驅(qū)動電路。圖20B示出有源矩陣發(fā)光顯示器件的框圖的實例。圖20B所示的顯示器件在基板MOO之上包括，具有各自設(shè)置有顯示元件的多個像素的像素部分M01，選擇像素的第一掃描線驅(qū)動電路M02和第二掃描線驅(qū)動電路M04，以及控制到所選像素的視頻信號輸入的信號線驅(qū)動電路M03。當(dāng)輸入圖20B所示的發(fā)光顯示器件的像素的視頻信號是數(shù)字信號時，通過切換晶體管的導(dǎo)通/截止而使像素處于發(fā)光狀態(tài)或者處于非發(fā)光狀態(tài)。因而，灰度能夠使用面積灰度法或時間灰度法來顯示。面積灰度法指的是其中一個像素被劃分成多個子像素并且基于視頻信號獨立地驅(qū)動各個子像素從而顯示灰度的驅(qū)動方法。此外，時間灰度法指的是其中像素于其間發(fā)射光的時段受到控制從而顯示灰度的驅(qū)動方法。由于發(fā)光元件的響應(yīng)時間高于液晶元件等的響應(yīng)時間，因而發(fā)光元件比液晶元件更適用于時間灰度法。具體而言，在以時間灰度法顯示的情況下，一個幀周期被劃分成多個子幀周期。然后，根據(jù)視頻信號，使像素中的發(fā)光元件在每個子幀周期內(nèi)進入發(fā)光狀態(tài)或非發(fā)光狀態(tài)。通過將一個幀周期劃分成多個子幀周期，像素在一個幀周期內(nèi)實際發(fā)光的總時段能夠通過視頻信號來控制從而能夠顯示灰度。注意，在圖20B所示的發(fā)光顯示器件中，在一個像素包括兩個開關(guān)TFT的情形中， 輸入用作一個開關(guān)TFT的柵極布線的第一掃描線的信號在第一掃描線驅(qū)動電路M02內(nèi)生成，以及輸入用作另一開關(guān)TFT的柵極布線的第二掃描線的信號在第二掃描線驅(qū)動電路 5404內(nèi)生成。但是，輸入第一掃描線的信號以及輸入第二掃描線的信號可以在一個掃描線驅(qū)動電路內(nèi)一起生成。另外，例如，取決于包含于一個像素內(nèi)的開關(guān)TFT的數(shù)量，有可能在每個像素內(nèi)設(shè)置用于控制開關(guān)元件的操作的多個掃描線。在這種情況下，一個掃描線驅(qū)動電路可以生成輸入多個掃描線的全部信號，或者多個掃描線驅(qū)動電路可以生成輸入多個掃描線的信號。此外，在發(fā)光顯示器件中，驅(qū)動電路中的能夠包括在驅(qū)動電路之內(nèi)的η溝道TFT的部分能夠形成于與像素部分的薄膜晶體管相同的基板之上。而且，信號線驅(qū)動電路和掃描線驅(qū)動電路能夠僅使用在實施例1到3中的任一個實施例中所描述的η溝道TFT來制造。而且，上述驅(qū)動電路能夠用于使用與開關(guān)元件電連接的元件來驅(qū)動電子墨水的電子紙，不限于液晶顯示器件或發(fā)光顯示器件的應(yīng)用。電子紙也稱為電泳顯示器件(電泳顯示器)并且在以下方面是有優(yōu)勢的它具有與普通紙相同水平的可讀性，它具有比其他顯示器件低的功率消耗，以及它能夠制作為薄的和重量輕的。電泳顯示器能夠具有各種模式。電泳顯示器含有散布于溶劑或溶質(zhì)內(nèi)的多個微膠囊，每個微膠囊含有帶正電的第一粒子和帶負電的第二粒子。通過將電場施加于微膠囊，在
28微膠囊中的粒子沿彼此相反的方向運動并且只有聚集于一側(cè)上的粒子的顏色被顯示。注意，第一粒子和第二粒子各自含有顏料并且在沒有電場時不運動。而且，第一粒子和第二粒子具有不同的顏色(粒子可以是無色的)。因而，電泳顯示器是利用借以使具有高介電常數(shù)的物質(zhì)運動到高電場區(qū)的所謂的介電泳效應(yīng)(dielectrophoretic effect)的顯示器。電泳顯示器不需要液晶顯示器件所需要的偏振片，從而降低其重量。其中以上微膠囊散布于溶劑內(nèi)的溶液被稱為電子墨水。該電子墨水能夠印刷于玻璃、塑料、布、紙等的表面上。而且，通過使用彩色濾光片或者具有顏料的粒子，還能夠?qū)崿F(xiàn)彩色顯示。 另外，如果將多個上述微膠囊適當(dāng)?shù)夭贾糜谟性淳仃嚮逯弦员阒糜趦蓚€電極之間，則能夠完成有源矩陣顯示器件，并且通過將電場施加于微膠囊能夠進行顯示。例如， 能夠使用利用實施例1到3中的任一個實施例的薄膜晶體管獲得的有源矩陣基板。注意，在微膠囊中的第一粒子和第二粒子可以各自由選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料和磁泳材料的單一材料來形成，或者由任意這些材料的復(fù)合材料形成。通過以上工藝，能夠制造作為半導(dǎo)體器件的高可靠性的顯示器件。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例5)制造薄膜晶體管，以及具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也稱為顯示器件)能夠使用在像素部分中的以及還有在驅(qū)動電路中的薄膜晶體管來制造。此外，還能夠使用薄膜晶體管將驅(qū)動電路的部分或整體形成于與像素部分相同的基板之上，由此能夠獲得板上系統(tǒng)。顯示器件包括顯示元件。作為顯示元件，能夠使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)或發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括其亮度由電流或電壓所控制的元件，并且在其范疇內(nèi)尤其包括無機電致發(fā)光(EL)元件、有機EL元件等。而且， 能夠使用其對比度通過電效應(yīng)來改變的顯示介質(zhì)，例如，電子墨水。另外，顯示器件包括顯示元件密封于其內(nèi)的面板，以及其中包括控制器的IC等被安裝于該面板之上的模塊。而且，與顯示元件在顯示器件的制造工藝中被完成之前的一個實施例對應(yīng)的元件基板設(shè)置有用于給多個像素中的每個像素內(nèi)的顯示元件供應(yīng)電流的裝置。具體而言，元件基板可以處于僅設(shè)置有顯示元件的像素電極的狀態(tài)，在用作像素電極的導(dǎo)電膜形成之后的并且在導(dǎo)電膜被蝕刻以形成像素電極之前的狀態(tài)，或者任何其他狀態(tài)。注意，顯示器件在本說明書中意指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括發(fā)光器件)。此外，“顯示器件”在其范疇內(nèi)包括下列模塊包括諸如柔性印制電路(FPC)、載帶自動鍵合(TAB)帶或所貼附的載帶封裝(TCP)之類的連接器的模塊；具有在其末端設(shè)置有印刷線路板的TAB帶或TCP的模塊；以及具有通過玻璃上芯片(COG)方法直接安裝于顯示元件之上的集成電路(IC)的模塊。作為半導(dǎo)體器件的一個實施例的液晶顯示板的外觀和截面將參照圖16A1、16A2 和16B來描述。圖16A1和16A2各自為其中各自包括實施例3所描述的氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管4010和4011以及液晶元件4013由密封劑4005密封于第一基板 4001與第二基板4006之間的面板的平面圖。圖16B是沿圖16A1和16A2中的線M-N的截面圖。密封劑4005被提供以便包圍設(shè)置于第一基板4001之上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004。第二基板4006被設(shè)置于像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004之上。 因此，通過第一基板4001、密封劑4005和第二基板4006將像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004與液晶層4008密封在一起。使用在單獨制備的基板之上的單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的信號線驅(qū)動電路4003被安裝于與由第一基板4001之上的密封劑4005所包圍的區(qū)域不同的區(qū)域內(nèi)。注意，單獨形成的驅(qū)動電路的連接方法并沒有受到特別的限制，并且能夠使用COG 法、引線鍵合法、TAB法等。圖16A1示出通過COG法來安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例， 以及圖16A2示出通過TAB法來安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例。設(shè)置于第一基板4001之上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004包括多個薄膜晶體管。圖16B示出包含于像素部分4002內(nèi)的薄膜晶體管4010以及包含于掃描線驅(qū)動電路4004內(nèi)的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010和4011之上，設(shè)置了絕緣層4020和 4021。任何包括實施例3所描述的氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管都能夠用作薄膜晶體管4010和4011。作為選擇，可以應(yīng)用實施例1或2所描述的薄膜晶體管。在本實施例中，薄膜晶體管4010和4011是η溝道薄膜晶體管。包含于液晶元件4013內(nèi)的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。液晶元件4013的對電極層4031被設(shè)置用于第二基板4006。其中像素電極層4030、對電極層4031 和液晶層4008彼此重疊的部分與液晶元件4013對應(yīng)。注意，像素電極層4030和對電極層 4031分別設(shè)置有各自起著對準膜的作用的絕緣層4032和絕緣層4033，以及液晶層4008被夾于像素電極層4030與對電極層4031之間，絕緣層4032和4033位于它們之間。注意，第一基板4001和第二基板4006能夠由玻璃、金屬(典型為不銹鋼)、陶瓷或塑料形成。作為塑料，能夠使用玻璃纖維增強型塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜或丙烯酸樹脂膜。另外，能夠使用具有其中鋁箔被夾于PVF膜或聚酯膜之間的結(jié)構(gòu)的片。參考數(shù)字4035指示通過選擇性蝕刻絕緣膜所獲得的柱狀間隔，并且被設(shè)置用于控制在像素電極層4030與對電極層4031之間的距離(單元間隙)。作為選擇，也可以使用球形間隔。另外，對電極層4031電連接至形成于與薄膜晶體管4010相同的基板之上的公共電位線。通過使用公共連接部分，對電極層4031和公共電位線能夠通過布置于基板對之間的導(dǎo)電粒子相互電連接。注意，導(dǎo)電粒子包含于密封劑4005之內(nèi)。作為選擇，可以使用展示出對其不需要對準膜的藍相的液晶。藍相是液晶相之一， 該液晶相在膽留相液晶的溫度提高的同時正好于膽留相變成均質(zhì)相之前生成。由于藍相僅在窄小的溫度范圍內(nèi)生成，因而含有5wt%或更高的手性試劑以便提高溫度范圍的液晶組成物被用于液晶層4008。包括展示出藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物具有這樣的特性響應(yīng)時間為Imsec或更小，該響應(yīng)時間是短的，對準工藝是不必要的因為液晶組成物具有光學(xué)各向同性，并且視角依賴性是小的。除了透射式液晶顯示器件之外，本發(fā)明的實施例還能夠應(yīng)用于反射式液晶顯示器件或者半透射式液晶顯示器件。對液晶顯示器件的實例進行描述，在該實例中偏振片被設(shè)置于基板的外表面之上(在觀看者一側(cè))以及用于顯示元件的著色層和電極層被設(shè)置于基板的內(nèi)表面之上；但是， 偏振片可以設(shè)置于基板的內(nèi)表面之上。偏振片和著色層的疊層結(jié)構(gòu)并不限于本實施例，而是可以根據(jù)偏振片和著色層的材料或者制造工藝的條件適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。此外，還可以設(shè)置用作黑底(black matrix)的阻光膜。為了減少表面薄膜晶體管的不均勻度以及提高薄膜晶體管的可靠性，在以上任意實施例中所獲得的薄膜晶體管都以起著保護膜或平整絕緣膜的作用的絕緣層(絕緣層 4020和絕緣層4021)來覆蓋。注意，保護膜被設(shè)置用于防止污染物雜質(zhì)諸如有機物質(zhì)、金屬或者存在于空氣中的水分進入，并且優(yōu)選為致密膜。保護膜可以通過濺射法以氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、鋁氧化物膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜的單層或疊層來形成。雖然在本實施例中描述了其中保護膜通過濺射法來形成的實例，但是本發(fā)明的實施例并不限于這種方法，而是可以采用多種方法。在本實施例中，具有疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020被形成為保護膜。在此，作為絕緣層 4020的第一層，氧化硅膜通過濺射法來形成。氧化硅膜用作保護膜具有防止用于源和漏電極層的鋁膜的隆起的作用。作為保護膜的第二層，形成絕緣層。在本實施例中，作為絕緣層4020的第二層，氮化硅膜通過濺射法來形成。氮化硅膜用作保護膜能夠防止可動離子(例如，鈉離子)進入半導(dǎo)體區(qū)，從而抑制TFT的電性質(zhì)變化。另外，在保護膜形成之后，熱處理(在300°C或更低的溫度下)可以在氮氣氣氛或空氣氣氛下進行。絕緣層4021被形成為平整絕緣膜。作為絕緣層4021，能夠使用具有耐熱性的有機材料，例如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧。不同于該有機材料，還有可能使用低介電常數(shù)材料(低k值材料)、硅氧烷基樹脂、PSG (磷硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)等。注意，絕緣層4021可以通過堆疊由這些材料形成的多個絕緣膜來形成。注意，硅氧烷基樹脂對應(yīng)于使用硅氧烷基材料作為起始材料來形成的包含 Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷基樹脂可以包括作為取代基的有機基團(例如，烷基或芳基)或含氟基團。另外，有機基團可以包括含氟基團。絕緣層4021的形成方法并沒有受到特別限制，并且能夠根據(jù)材料來采用下列方法濺射法、SOG法、旋涂法、浸涂法、噴涂法、液滴排放法(例如，噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等。此外，絕緣層4021能夠用刮刀、滾涂機、幕涂機、刮刀涂布機等形成。絕緣層4021 的烘焙步驟還用作半導(dǎo)體層的退火，由此能夠高效地制造半導(dǎo)體器件。像素電極層4030和對電極層4031能夠使用透光的導(dǎo)電材料來形成，例如，含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱為ΙΤ0)、氧化銦鋅、其中添加了氧化硅的氧化銦錫等。包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電性組成物能夠用于像素電極層4030 和對電極層4031。使用導(dǎo)電性組成物形成的像素電極優(yōu)選具有小于或等于10000歐姆每平方的薄層電阻以及在^Onm的波長下大于或等于70%的透射率。此外，包含于導(dǎo)電性組成物內(nèi)的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選小于或等于0. 1 Ω . cm。作為導(dǎo)電高分子，能夠使用所謂的π -電子共軛的導(dǎo)電性聚合物。例如，能夠給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、它們中的兩種或更多種物質(zhì)的共聚物等。此外，各種信號和電位由FPC 4018供應(yīng)給單獨形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004或像素部分4002。連接端電極4015使用與包含于液晶元件4013內(nèi)的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成。端子電極4016使用與包含于薄膜晶體管4010和4011內(nèi)的源和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端電極4015經(jīng)由各向異性的導(dǎo)電膜4019電連接至包含于FPC4018內(nèi)的端子。注意，圖16A1、16A2和16B示出其中信號線驅(qū)動電路4003被單獨形成并且被安裝于第一基板4001上的實例；但是，本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路可以單獨形成并然后安裝，或者只有部分信號線驅(qū)動電路或部分掃描線驅(qū)動電路可以單獨形成并然后安裝。圖沈示出其中使用根據(jù)本說明書所公開的制造方法制造的TFT基板沈00來將液晶顯示器模塊形成為半導(dǎo)體器件的實例。圖沈示出液晶顯示模塊的實例，在該液晶顯示模塊中，TFT基板沈00和對基板 2601以密封劑沈02來相互固定，以及包括TFT等的像素部分沈03、包括液晶層的顯示元件 2604和著色層沈05被設(shè)置于基板之間以形成顯示區(qū)。著色層沈05對進行彩色顯示是必要的。在RGB系統(tǒng)中，為各個像素設(shè)置與顏色紅、綠和藍對應(yīng)的各個著色層。偏振片沈06和 2607以及擴散片沈13被設(shè)置于TFT基板沈00和對基板沈01的外部。光源包括冷陰極管 2610和反射片2611，以及電路板沈12通過柔性布線板沈09連接至TFT基板沈00的布線電路部分沈08，并且包括外部電路，例如控制電路或電源電路。偏振片和液晶層可以在延遲片位于它們之間的情況下堆疊。液晶顯示器模塊能夠采用TN(扭曲向列)模式、IPS (共面開關(guān))模式、FFS (邊緣場開關(guān))模式、MVA(多疇垂直取向)模式、PVA(圖像垂直取向)模式、ASM(軸對稱取向微單元)模式、0CB(光補償雙折線)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(反鐵電液晶)模式寸。通過以上工藝，能夠制造出作為半導(dǎo)體器件的高可靠性的液晶顯示板。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例6)以下將描述作為半導(dǎo)體器件的電子紙的實例。半導(dǎo)體器件能夠用于其中電子墨水由與開關(guān)元件電連接的元件來驅(qū)動的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示器件(電泳顯示器)并且在以下方面是有優(yōu)勢的它具有與普通紙相同水平的可讀性，它具有比其他顯示器件低的功率消耗，以及它能夠制作為薄的和重量輕的。電泳顯示器能夠具有各種模式。電泳顯示器含有散布于溶劑或溶質(zhì)內(nèi)的多個微膠囊，每個微膠囊含有帶正電的第一粒子和帶負電的第二粒子。通過將電場施加于微膠囊，在微膠囊中的粒子沿彼此相反的方向運動并且只有聚集于一側(cè)上的粒子的顏色被顯示。注意，第一粒子和第二粒子各自含有顏料并且在沒有電場時不運動。而且，第一粒子和第二粒子具有不同的顏色(粒子可以是無色的)。
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因而，電泳顯示器是利用借以使具有高介電常數(shù)的物質(zhì)運動到高電場區(qū)的所謂的介電泳效應(yīng)的顯示器。其中以上微膠囊散布于溶劑內(nèi)的溶液被稱為電子墨水。該電子墨水能夠印刷于玻璃、塑料、布、紙等的表面上。而且，通過使用彩色濾光片或者具有顏料的粒子，還能夠?qū)崿F(xiàn)彩色顯示器。另外，如果將多個上述微膠囊適當(dāng)?shù)夭贾糜谟性淳仃嚮逯弦员阒糜趦蓚€電極之間，則能夠完成有源矩陣顯示器件，并且通過將電場施加于微膠囊能夠進行顯示。例如， 能夠使用利用實施例1到3中的任一個實施例的薄膜晶體管獲得的有源矩陣基板。注意，在微膠囊中的第一粒子和第二粒子可以各自由選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料和磁泳材料的單一材料來形成，或者由任意這些材料的復(fù)合材料形成。圖15示出作為半導(dǎo)體器件的實例的有源矩陣電子紙。用于半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管581能夠以與實施例1所描述的薄膜晶體管類似的方式來形成，該薄膜晶體管581是包括氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。實施例2或3中的任一個實施例所描述的薄膜晶體管也能夠用作本實施例的薄膜晶體管581。在圖15中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示器件的實例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是其中各自著黑色和白色的球形粒子被布置于作為用于顯示元件的電極層的第一電極層和第二電極層之間，以及在第一電極層和第二電極層之間生成電位差以控制球形粒子的取向，從而進行顯示的方法。薄膜晶體管581具有底柵結(jié)構(gòu)，該底柵結(jié)構(gòu)由與半導(dǎo)體層接觸的絕緣膜583所覆蓋。薄膜晶體管581的源電極層或漏電極層與第一電極層587在形成于絕緣膜583和絕緣層585內(nèi)的開口處接觸，由此使薄膜晶體管581電連接至第一電極層587。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。每個球形粒子589包括黑區(qū)590a和白區(qū)590b，以及以在黑區(qū)590a和白區(qū)590b周圍的液體填充的空腔594。球形粒子589的圓周以諸如樹脂之類的填料595來填充(參見圖15)。在本實施例中，第一電極層587對應(yīng)于像素電極，以及第二電極層588對應(yīng)于公共電極。第二電極層588電連接至設(shè)置于與薄膜晶體管581相同的基板580之上的公共電位線。通過使用公共連接部分，第二電極層588 能夠經(jīng)由設(shè)置于一對基板580和596之間的導(dǎo)電粒子與公共電位線電連接。此外，代替扭轉(zhuǎn)球，還能夠使用電泳元件。其中密封了透明的液體、帶正電的白色微粒子和帶負電的黑色微粒子的具有大約ΙΟμπι 200μπι的直徑的微膠囊被使用。在設(shè)置于第一電極層和第二電極層之間的微膠囊中，當(dāng)電場由第一電極層和第二電極層來施加時，白色微粒子和黑色微粒子移向相反的兩側(cè)，從而能夠顯示出白色或黑色。使用該原理的顯示元件是電泳顯示元件并且通常稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件更高的反射率，并且因而，輔助光是不必要的，功率消耗是低的，以及顯示部分能夠在昏暗的地方被識別出。另外，即使在沒有給顯示部分供電時，也能夠維持之前已經(jīng)顯示的圖像。因此， 即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(該半導(dǎo)體器件可以簡稱為顯示器件或設(shè)置有顯示器件的半導(dǎo)體器件)遠離電波源，也能夠存儲所顯示的圖像。通過該工藝，能夠制造出作為半導(dǎo)體器件的高可靠性的電子紙。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
(實施例7)以下將描述作為半導(dǎo)體器件的發(fā)光顯示器件的實例。作為包含于顯示器件內(nèi)的顯示元件，在此描述了使用電致發(fā)光的發(fā)光元件。使用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來分類。一般而言，前者稱為有機EL元件，以及后者稱為無機 EL元件。在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，使電子和空穴從一對電極單獨注入含有發(fā)光有機化合物的層內(nèi)，并且有電流流過。載流子(電子和空穴)重新結(jié)合，并且因而， 發(fā)光有機化合物受到激發(fā)。發(fā)光有機化合物從激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)，由此發(fā)出光。由于這種機制，該發(fā)光元件被稱為電流激勵式發(fā)光元件。無機EL元件根據(jù)它們的元件結(jié)構(gòu)劃分為分散型無機EL元件和薄膜無機EL元件。 分散型無機EL元件具有其中發(fā)光材料的粒子散布于粘結(jié)劑內(nèi)的發(fā)光層，以及其發(fā)光機制是利用施主能級和受主能級的施主-受主重結(jié)合型發(fā)光。薄膜無機EL元件具有其中發(fā)光層被夾于介電層之間的結(jié)構(gòu)，該介電層還夾于電極之間，并且其發(fā)光機制是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的局部型發(fā)光。注意，在此描述了作為發(fā)光元件的有機EL元件的實例。圖18示出能夠?qū)?shù)字時間灰度驅(qū)動應(yīng)用于其上的像素結(jié)構(gòu)的實例，作為半導(dǎo)體器件的實例。以下描述能夠?qū)?shù)字時間灰度驅(qū)動應(yīng)用于其上的像素的結(jié)構(gòu)和操作。在此，一個像素包括兩個η溝道晶體管，每個η溝道晶體管包括作為溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層。像素6400包括開關(guān)晶體管6401、驅(qū)動晶體管6402、發(fā)光元件6404和電容器6403。 開關(guān)晶體管6401的柵極與掃描線6406連接，開關(guān)晶體管6401的第一電極(源電極和漏電極之一)與信號線6405連接，以及開關(guān)晶體管6401的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)與驅(qū)動晶體管6402的柵極連接。驅(qū)動晶體管6402的柵極經(jīng)由電容器6403與供電線路6407連接，驅(qū)動晶體管6402的第一電極與供電線路6407連接，以及驅(qū)動晶體管6402 的第二電極與發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)連接。發(fā)光元件6404的第二電極對應(yīng)于公共電極6408。公共電極6408與設(shè)置于同一基板之上的公共電位線電連接。發(fā)光元件6404的第二電極(公共電極6408)被設(shè)置為低電源電位。注意，該低電源電位是滿足低電源電位低于基于被設(shè)置于供電線路6407的高電源電位的高電源電位 (低電源電位<高電源電位)的電位。作為低電源電位，可以采用例如GND、0V等。在高電源電位和低電源電位之間的電位差被施加于發(fā)光元件6404并且電流被供應(yīng)給發(fā)光元件 6404，使得發(fā)光元件6404發(fā)射光。在此，為了使發(fā)光元件6404發(fā)射光，設(shè)置每個電位使得在高電源電位和低電源電位之間的電位差是發(fā)光元件6404的正向閾值電壓或更高的電壓。注意，驅(qū)動晶體管6402的柵極電容器可以用作電容器6403的替代，從而能夠省略電容器6403。驅(qū)動晶體管6402的柵極電容可以形成于溝道區(qū)與柵電極之間。在電壓-輸入電壓的驅(qū)動方法的情形中，視頻信號被輸入驅(qū)動晶體管6402的柵極使得驅(qū)動晶體管6402處于充分導(dǎo)通或截止的兩種狀態(tài)中的任一種狀態(tài)。也就是說，驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū)內(nèi)操作。由于驅(qū)動晶體管6402在線性區(qū)內(nèi)操作，因而比供電線路6407 的電壓高的電壓被施加于驅(qū)動晶體管6402的柵極。注意，高于或等于供電線路電壓與驅(qū)動晶體管6402的Vth的合計電壓(供電線路的電壓+驅(qū)動晶體管6402的Vth)的電壓被施加于信號線6405。
在進行代替數(shù)字時間灰度驅(qū)動的模擬灰度驅(qū)動的情況下，能夠通過改變信號輸入來使用與圖18中的像素結(jié)構(gòu)相同的像素結(jié)構(gòu)。在進行模擬灰度驅(qū)動的情況下，高于或等于發(fā)光元件6404與驅(qū)動晶體管6402的 Vth的合計電壓(發(fā)光元件6404的正向電壓+驅(qū)動晶體管6402的Vth)的電壓被施加于驅(qū)動晶體管6402的柵極。發(fā)光元件6404的正向電壓表示在其下可獲得所期望的亮度的電壓， 并且包括至少正向閾值電壓。用以使驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū)內(nèi)操作的視頻信號被輸入， 從而能夠?qū)㈦娏鞴?yīng)給發(fā)光元件6404。為了使驅(qū)動晶體管6402在飽和區(qū)內(nèi)操作，供電線路6407的電位被設(shè)置為高于驅(qū)動晶體管6402的柵極電位。當(dāng)模擬視頻信號被使用時，有可能根據(jù)視頻信號而使電流饋入發(fā)光元件6404并且進行模擬灰度驅(qū)動。注意，圖18所示的像素結(jié)構(gòu)并不限于此。例如，可以將開關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路等添加至圖18所示的像素。然后，發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)將參照圖19A到19C來描述。在此，像素的截面結(jié)構(gòu)將以η 溝道驅(qū)動TFT為例來描述。在圖19Α、19Β和19C所示的半導(dǎo)體器件中使用的驅(qū)動TFT 7001、 7011和7021能夠分別以與實施例1所描述的薄膜晶體管類似的方式來形成，并且是各自包括氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。作為選擇，實施例2或3所描述的薄膜晶體管能夠被用作驅(qū)動TFT 7001、7011和7021。為了引出發(fā)光元件所發(fā)射的光，要求陽極和陰極中的至少一個是透光的。薄膜晶體管和發(fā)光元件被形成于基板之上。發(fā)光元件能夠具有其中光發(fā)射通過與基板相反的表面來引出的頂發(fā)光結(jié)構(gòu)；其中光發(fā)射通過在基板一側(cè)上的表面來引出的底發(fā)光結(jié)構(gòu)；或者其中光發(fā)射通過與基板相反的表面以及在基板一側(cè)上的表面來引出的雙發(fā)光結(jié)構(gòu)。像素結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用于具有這些發(fā)光結(jié)構(gòu)中的任一種的發(fā)光元件。具有頂發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件將參照圖19Α來描述。圖19Α是在驅(qū)動TFT 7001為η溝道TFT并且光從發(fā)光元件7002發(fā)射出以達陽極 7005 一側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖19Α中，發(fā)光元件7002的陰極7003與驅(qū)動TFF 7001電連接，并且發(fā)光層7004和陽極7005按照該順序堆疊于陰極7003之上。陰極7003 能夠使用各種導(dǎo)電材料來形成，只要這些導(dǎo)電材料具有低逸出功并反射光即可。例如，令人滿意地使用Ca、Al、MgAg、AlLi等。發(fā)光層7004可以使用單層或多個堆疊的層來形成。當(dāng)發(fā)光層7004使用多個層來形成時，發(fā)光層7004通過按以下順序?qū)㈦娮幼⑷雽?、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層堆疊于陰極7003之上來形成。并不一定要形成所有這些層。陽極7005使用透光的導(dǎo)電膜來形成，例如，含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱為ΙΤ0)、氧化銦鋅或者其中添加了氧化硅的氧化銦錫的膜。發(fā)光元件7002對應(yīng)于其中發(fā)光層7004被夾于陰極7003和陽極7005之間的區(qū)域。在圖19A所示的像素的情形中，光由發(fā)光元件7002發(fā)射出以達陽極7005 —側(cè)，如箭頭所示。然后，具有底發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件將參照圖19B來描述。圖19B是在驅(qū)動TFT 7011 為η型并且光由發(fā)光元件7012發(fā)射出以達陰極7013 —側(cè)的情況下的像素的截面圖。在圖 19Β中，發(fā)光元件7012的陰極7013被形成于與驅(qū)動TFT 7011電連接的透光性導(dǎo)電膜7017 之上，并且發(fā)光層7014和陽極7015按該順序堆疊于陰極7013之上。當(dāng)陽極7015具有透光性時，可以形成用于反射或阻擋光的阻光膜7016以覆蓋陽極7015。對于陰極7013，能夠如同圖19A的情形那樣使用各種材料，只要它們是具有低逸出功的導(dǎo)電材料。陰極7013被形成以具有能夠透射光的厚度(優(yōu)選為大約5nm 30nm)。例如，具有20nm的厚度的鋁膜能夠被用作陰極7013。類似于圖19A的情形，發(fā)光層7014可以使用單層或多個堆疊的層來形成。陽極7015不需要透射光，但是能夠如同圖19A的情形那樣使用透光的導(dǎo)電材料來形成。作為阻光膜7016，能夠使用例如反射光的金屬等；但是，該阻光膜7016并不僅限于金屬膜。例如，還能夠使用其中添加了黑色顏料的樹脂等。發(fā)光元件7012對應(yīng)于其中發(fā)光層7014被夾于陰極7013和陽極7015之間的區(qū)域。在圖19B所示的像素的情形中，光從發(fā)光元件7012發(fā)射出以達陰極7013—側(cè)，如箭頭所示。然后，具有雙發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件將參照圖19C來描述。在圖19C中，發(fā)光元件 7022的陰極7023被形成于與驅(qū)動TFT 7021電連接的透光性導(dǎo)電膜7027之上，并且發(fā)光層 7024和陽極7025按該順序堆疊于陰極7023之上。如同在圖19A的情形中，陰極7023能夠使用各種導(dǎo)電材料，只要該導(dǎo)電材料具有低的逸出功。陰極7023被形成以具有允許光透射的厚度。例如，能夠?qū)?0nm厚的鋁膜用作陰極7023。如同在圖19A中，發(fā)光層70M可以使用單層或多個堆疊的層來形成。陽極7025能夠如同圖19A的情形那樣使用透光的導(dǎo)電材料來形成。發(fā)光元件7022對應(yīng)于其中陰極7023、發(fā)光層70M和陽極7025相互重疊的區(qū)域。 在圖19C所示的像素的情形中，光從發(fā)光元件7022發(fā)射出以達陽極7025 —側(cè)和陰極7023 一側(cè)，如箭頭所示。注意，雖然有機EL元件在此作為發(fā)光元件來描述，但是無機EL元件同樣能夠作為發(fā)光元件來設(shè)置。注意，其中控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)與發(fā)光元件電連接的實例被描述；但是，可以采用其中用于電流控制的TFT被連接于驅(qū)動TFT和發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。注意，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)并不限于圖19A到19C所示出的那些結(jié)構(gòu)，并且能夠基于本說明書所公開的技術(shù)以各種方式來修改。然后，與半導(dǎo)體器件的一個實施例對應(yīng)的發(fā)光顯示板(也稱為發(fā)光板)的外觀和截面將參照圖17A和17B來描述。圖17A是其中用密封劑將形成于第一基板之上的薄膜晶體管和發(fā)光元件密封于第一基板和第二基板之間的面板的平面圖。圖17B是沿圖17A的線 H-I的截面圖。密封劑4505被提供以便包圍設(shè)置于第一基板4501之上的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b，以及掃描線驅(qū)動電路450 和4504b。另外，第二基板4506被設(shè)置于像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b，以及掃描線驅(qū)動電路450 和4504b 之上。因此，通過第一基板4501、密封劑4505和第二基板4506以填料4507將像素部分 4502，信號線驅(qū)動電路4503a和4503b，以及掃描線驅(qū)動電路450 和4504b密封在一起。 優(yōu)選的是面板以保護膜(例如，層合膜或紫外光可固化樹脂膜)或者具有高氣密性和很少脫氣的覆蓋材料來封裝(密封)，從而以這種方式使該面板不暴露于外部空氣。形成于第一基板4501之上的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b，以
36及掃描線驅(qū)動電路450 和4504b各自包括多個薄膜晶體管，以及包含于像素部分4502內(nèi)的薄膜晶體管4510和包含于信號線驅(qū)動電路4503a內(nèi)的薄膜晶體管4509作為示例被示出于圖17B中。對于薄膜晶體管4509和4510，能夠采用包括實施例3所描述的氧化物半導(dǎo)體層的高可靠性的薄膜晶體管。作為選擇，可以應(yīng)用實施例1或2所描述的薄膜晶體管。薄膜晶體管4509和4510是η溝道薄膜晶體管。而且，參考數(shù)字4511指示發(fā)光元件。作為包含于發(fā)光元件4511內(nèi)的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，發(fā)光元件4511 的結(jié)構(gòu)是，但不限于，包括第一電極層4517、電致發(fā)光層4512和第二電極層4513的疊層結(jié)構(gòu)。發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)光由發(fā)光元件4511中引出的方向等適當(dāng)?shù)馗淖?。分區(qū)4520使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷來形成。特別優(yōu)選的是， 分區(qū)4520使用感光材料來形成以及開口被形成于第一電極層4517之上，使得開口的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)曲率的斜面。電致發(fā)光層4512可以用單層或多個堆疊的層來形成。保護膜可以形成于第二電極層4513和分區(qū)4520之上以便防止氧氣、氫氣、水分、 二氧化碳等進入發(fā)光元件4511之內(nèi)。作為保護膜，能夠形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜寸。另外，多種信號和電位還由FPC 4518a和4518b供應(yīng)給信號線驅(qū)動電路4503a和 4503b，掃描線驅(qū)動電路450 和4504b，或者像素部分4502。連接端電極4515由與包含于發(fā)光元件4511內(nèi)的第一電極層4517相同的導(dǎo)電膜形成，以及端子電極4516由與包含于薄膜晶體管4509和4510內(nèi)的源和漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端電極4515經(jīng)由各向異性的導(dǎo)電膜4519與包含于FPC 4518a內(nèi)的端子電連接。由于位于光由發(fā)光元件4511引出的方向上的第二基板4506需要具有透光性。在這種情況下，將諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜之類的透光性材料用于第二基板 4506。作為填料4507，除了惰性氣體(例如，氮氣或氬氣)外，還能夠使用紫外光固化樹脂或熱固性樹脂。例如，能夠使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、 PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)。例如，氮氣被用作填料。另外，若需要，可以將諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、延遲片(四分之一波片或半波片)或彩色濾光片之類的光學(xué)膜適當(dāng)?shù)卦O(shè)置于發(fā)光元件的發(fā)光表面之上。此夕卜，還可以給偏振片或圓偏振片設(shè)置減反射膜。例如，能夠進行由此能夠使反射光由表面上的凸起和凹陷擴散以便減少眩光的防眩處理。信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b可以與使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動電路一起安裝于單獨制備的基板之上。作為選擇，只有信號線驅(qū)動電路或其一部分，或者只有掃描線驅(qū)動電路或其一部分可以單獨形成并安裝。本實施例并不限于圖17A和17B所示的結(jié)構(gòu)。通過以上工藝，能夠制造出作為半導(dǎo)體器件的高可靠性的發(fā)光顯示器件(顯示板)。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例8)本說明書所公開的半導(dǎo)體器件能夠應(yīng)用于電子紙。電子紙能夠用于各種領(lǐng)域的電子器具，只要它們能夠顯示數(shù)據(jù)。例如，電子紙能夠應(yīng)用于電子書閱讀器(電子書)、招貼、 在交通工具(例如，火車)內(nèi)的廣告或者各種卡(例如，信用卡)的顯示。在圖27中示出此類電子器具的實例。圖27示出電子書閱讀器2700的實例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個外殼， 外殼2701和外殼2703。外殼2701和外殼2703以鉸合部2711結(jié)合起來，使得電子書閱讀器2700能夠以鉸合部2711為軸來打開和閉合。以該結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700能夠像紙質(zhì)
書一樣操作。顯示部分2705和顯示部分2707被分別并入外殼2701和外殼2703之內(nèi)。顯示部分2705和顯示部分2707可以顯示同一圖像或不同的圖像。在顯示部分2705和顯示部分 2707顯示不同的圖像的情況下，例如，在右側(cè)的顯示部分(圖27中的顯示部分2705)能夠顯示文本以及在左側(cè)的顯示部分(圖27中的顯示部分2707)能夠顯示圖形。圖27示出其中外殼2701設(shè)置有操作部分等的實例。例如，外殼2701設(shè)置有電源開關(guān)2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。以操作鍵2723，能夠翻轉(zhuǎn)頁面。注意，鍵盤、指點設(shè)備等同樣可以設(shè)置于外殼的表面之上，在該外殼表面上設(shè)置有顯示部分。而且，外部連接端子(耳機端子、USB端子，能夠與諸如AC適配器和USB線之類的各種線纜連接的端子等)、 記錄介質(zhì)插入部分等可以設(shè)置于外殼的背面或側(cè)面之上。而且，電子書閱讀器2700可以具有電子詞典的功能。電子書閱讀器2700可以具有能夠無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。通過無線通信，能夠從電子書服務(wù)器上購買和下載所期望的圖書數(shù)據(jù)等。(實施例9)本說明書所公開的半導(dǎo)體器件能夠應(yīng)用于各種電子器具(包括游戲機)。電子器具的實例為電視機(也稱為電視或電視接收器)、計算機等的監(jiān)視器、相機(例如，數(shù)字相機或數(shù)字視頻攝像機)、數(shù)碼相框、移動電話機(也稱為移動電話或移動電話器件)、便攜式游戲機、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、大尺寸的游戲機(例如，彈球盤機)等。圖28A示出電視機9600的實例。在電視機9600中，顯示部分9603被并入外殼 9601之內(nèi)。顯示部分9603能夠顯示圖像。在此，外殼9601由支座9605來支撐。電視機9600能夠以外殼9601的操作開關(guān)或者分離的遙控器9610來操作。頻道和音量能夠以遙控器9610的操作鍵9609來控制，從而能夠控制顯示部分9603上的圖像顯示。而且，遙控器9610可以設(shè)置有用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。注意，電視機9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過使用接收器，能夠接收通用的電視廣播。而且，當(dāng)顯示器件經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器有線或無線地連接到通信網(wǎng)絡(luò)時，能夠進行單路(從發(fā)送器到接收器)或雙路(在發(fā)送器和接收器之間或者在接收器之間)的信息通
fn °圖28B示出數(shù)碼相框9700的實例。例如，在數(shù)碼相框9700中，顯示部分9703被并入外殼9701之內(nèi)。顯示部分9703能夠顯示各種圖像。例如，顯示部分9703能夠顯示以
38數(shù)碼相機等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)并且起著普通相框的作用。注意，數(shù)碼相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接端子(USB端子，能夠連接到諸如 USB線纜之類的各種線纜的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等。雖然這些零件可以設(shè)置于其上設(shè)置有顯示部分的表面之上，但是對于數(shù)碼相框9700的設(shè)計而言優(yōu)選的是將它們設(shè)置于側(cè)面或背面。例如，存儲以數(shù)碼相機拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲器被插入數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部分，由此圖像數(shù)據(jù)能夠被傳輸并且然后顯示于顯示部分9703上。數(shù)碼相框9700可以被配置用于無線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎闷渲写@示的所期望的圖像數(shù)據(jù)被無線傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。圖29A是便攜式游戲機，并且包括兩個外殼，外殼9881和外殼9891，這兩個外殼以接合部分9893來連接使得便攜式游戲機能夠打開或合上。顯示部分9882和顯示部分9883 被分別并入外殼9881和外殼9891之內(nèi)。另外，圖29A所示的便攜式游戲機包括揚聲器部分9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、LED燈9890、輸入裝置(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888(具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)動頻率、距離、光、液體、磁力、 溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射、流率、濕度、梯度、振蕩、 氣味或紅外線的功能的傳感器)，或傳聲器9889)等。不必說，便攜式游戲機的結(jié)構(gòu)并不限于以上結(jié)構(gòu)，而是能夠采用設(shè)置有至少本說明書所公開的半導(dǎo)體器件的其他結(jié)構(gòu)。便攜式游戲機可以適當(dāng)?shù)匕ㄆ渌o助設(shè)備。圖29A所示的便攜式游戲機具有讀取存儲于記錄介質(zhì)內(nèi)的程序或數(shù)據(jù)以使其顯示于顯示部分上的功能，以及經(jīng)由無線通信與其他便攜式游戲機共享信息的功能。注意，圖29A所示的便攜式游戲機的功能并不限于上述那些，而是便攜式游戲機能夠具有各種功能。圖^B示出作為大尺寸游戲機的自動販賣機(slot machine) 9900的實例。在自動販賣機9900中，顯示部分9903被并入外殼9901之內(nèi)。另外，自動販賣機9900包括諸如啟動桿或停止開關(guān)、投幣槽、揚聲器等操作裝置。不必說，自動販賣機9900的結(jié)構(gòu)并不限于以上結(jié)構(gòu)，而是可以采用至少設(shè)置有本說明書所公開的半導(dǎo)體器件的其他結(jié)構(gòu)。自動販賣機9900可以適當(dāng)?shù)匕ㄆ渌o助設(shè)備。圖30A是示出便攜式計算機的實例的透視圖。在圖30A的便攜式計算機中，具有顯示部分9303的頂部外殼9301以及具有鍵盤 9304的底部外殼9302能夠通過合上連接頂部外殼9301和底部外殼9302的鉸合單元而彼此重疊。圖30A的便攜式計算機能夠便于攜帶，以及在使用用于輸入的鍵盤的情況下，鉸合單元被打開以及用戶能夠看著顯示部分9303來輸入數(shù)據(jù)。除了鍵盤9304之外，底部外殼9302還包括能夠用以進行輸入的指點設(shè)備9306。 此外，當(dāng)顯示部分9303是觸摸輸入板時，輸入能夠通過觸摸顯示部分的一部分來進行。底部外殼9302包括運算功能部分，例如，CPU或硬盤。另外，底部外殼9302包括另外的器件， 例如，其中可插入符合USB的通信標準的通信線纜的外部連接端口 9305。包括顯示部分9307并且能夠通過使顯示部分9307滑向頂部外殼9301的內(nèi)部而將顯示部分9307保持于其內(nèi)的頂部外殼9301能夠具有大顯示屏幕。另外，用戶能夠調(diào)整能夠保持于頂部外殼9301之內(nèi)的顯示部分9307的屏幕的取向。當(dāng)能夠保持于頂部外殼 9301內(nèi)的顯示部分9307是觸摸輸入板時，能夠通過觸摸能夠保持于頂部外殼9301內(nèi)的顯示部分9307的一部分來進行輸入。
顯示部分9303或能夠保持于頂部外殼9301內(nèi)的顯示部分9307使用液晶顯示板、 發(fā)光顯示板(諸如，有機發(fā)光元件或無機發(fā)光元件)等的圖像顯示器件來形成。另外，在圖30A中的便攜式計算機能夠設(shè)置有接收器等并且能夠接收電視廣播以將圖像顯示于顯示部分上。當(dāng)在使連接頂部外殼9301和底部外殼9302的鉸合單元保持閉合的同時通過滑動顯示部分9307而使顯示部分9307的整個屏幕露出時，用戶能夠觀看電視廣播。在這種情況下，鉸合單元沒有打開并且沒有在顯示部分9303上進行顯示。另外， 只有用于顯示電視廣播的電路的啟動被進行。因此，能夠最低程度地消耗功率，這有利于其電池容量受限的便攜式計算機。圖30B是示出用戶能夠像手表一樣戴在手腕上的移動電話的實例的透視圖。該移動電話被形成具有包括至少包含電話功能的通信器件及電池的主體；使主體能夠被戴在手腕上的環(huán)帶部分；用于調(diào)整固定于手腕的環(huán)帶部分的固定的調(diào)整部分 9205 ；顯示部分9201 ；揚聲器9207 ；和傳聲器9208。另外，主體包括操作開關(guān)9203。除了用作用于開啟電源的開關(guān)、用于切換顯示的開關(guān)、用于指示啟動拍攝圖像的開關(guān)等之外，操作開關(guān)9203還能夠用作，例如，用于在開關(guān)被推動時啟動用于國際互聯(lián)網(wǎng)的程序的開關(guān)，并且能夠配置用于具有各種功能。該移動電話的輸入通過以手指或輸入筆觸摸顯示部分9201，對操作開關(guān)9203進行操作或者輸入語音到傳聲器9208之內(nèi)來操作。注意，顯示于顯示部分9201上的顯示按鈕9202被示出于圖30B中。輸入能夠通過以手指等觸摸顯示按鈕9202來進行。此外，主體包括包含具有將通過攝像鏡頭形成的對象的圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像信號的功能的圖像拾取裝置的攝像部分9206。注意，攝像部分并不一定要設(shè)置。圖30B所示的移動電話設(shè)置有電視廣播等的接收器，并且能夠通過接收電視廣播而在顯示部分9201上顯示圖像。另外，圖30B所示的移動電話設(shè)置有存儲器件等(例如， 存儲器)，并且能夠?qū)㈦娨晱V播記錄于存儲器內(nèi)。圖30B所示的移動電話可以具有收集位置信息的功能(例如，GPS)。液晶顯示板、發(fā)光顯示板(例如，有機發(fā)光元件或無機發(fā)光元件)等的圖像顯示器件被用作顯示部分9201。圖30B所示的手機是緊湊的和重量輕的，以及圖30B所示的手機的電池容量是有限的。因此，能夠以低的功率消耗來驅(qū)動的面板優(yōu)選被用作用于顯示部分 9201的顯示器件。注意，圖30B示出戴在手腕上的電子器具；但是，本實施例并不限于此，只要采用了便攜式形狀。(實施例10)在本實施例中，將描述與實施例1的制造工藝部分不同的制造工藝的實例。在圖 3IA到3ID中示出其中用于脫水或脫氫的熱處理在源和漏電極層40 和40 形成之后進行的實例。注意，與圖6A到6D中的那些部分相同的部分由相同的參考數(shù)字來指示。以類似于實施例1的方式，在具有絕緣表面的基板400之上形成柵電極層401、柵極絕緣層402和氧化物半導(dǎo)體層430 (參見圖31A)。源和漏電極層40 和40 被形成于氧化物半導(dǎo)體層430之上，以及氧化物半導(dǎo)體層430被部分蝕刻，從而形成氧化物半導(dǎo)體層441 (參見圖31B)。然后，氧化物半導(dǎo)體層441以及源和漏電極層40 和40 經(jīng)受到熱處理并且在惰性氣體(例如氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)氣氛中或者在降低的壓力下緩慢冷卻。該熱處理引起了氧化物半導(dǎo)體層441中的脫水或脫氫，從而降低了氧化物半導(dǎo)體層441的電阻。因而，能夠獲得低電阻的氧化物半導(dǎo)體層432 (參見圖31C)。注意，作為源和漏電極層40 和 405b，優(yōu)選使用具有足以經(jīng)受住熱處理的耐熱性材料，例如，鎢或鉬。在熱處理和緩慢冷卻之后，氧化物絕緣膜407在不暴露于空氣的情況下通過濺射法或PCVD法來形成以與氧化物半導(dǎo)體層432接觸。當(dāng)氧化物絕緣膜407通過濺射法或PCVD 法來形成以與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層432接觸時，在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層432中，至少與氧化物絕緣膜407接觸的區(qū)域具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地被降低到低于lX1018/cm3，更優(yōu)選地為IXlO1Vem3或更低)，從而能夠獲得高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。因而，氧化物半導(dǎo)體層432變成了具有高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)的半導(dǎo)體層403(第三氧化物半導(dǎo)體層)，并且然后能夠完成薄膜晶體管470 (參見圖31D)。包含于氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的雜質(zhì)(例如Η20、Η和0H)通過進行用于脫水或脫氫的熱處理來降低，并且載流子濃度被提高。之后，進行緩慢冷卻。然后，進行與氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜等的形成，從而降低載流子濃度。因而，能夠提高薄膜晶體管470的可靠性。此外，本實施例能夠與實施例1自由組合。(實施例11)半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法將參照圖32來描述。與實施例1所描述的那些部分相同的部分或者具有與實施例1所描述的那些功能類似的功能的部分能夠以類似于實施例1所描述的方式來形成；因此，省略重復(fù)的描述。圖32所示的薄膜晶體管471是其中導(dǎo)電層409被設(shè)置以在絕緣膜置于其間的情況下與半導(dǎo)體層403的柵電極層401和溝道區(qū)重疊的實例。圖32是包含于半導(dǎo)體器件內(nèi)的薄膜晶體管471的截面圖。薄膜晶體管471是底柵薄膜晶體管并且在作為具有絕緣表面的基板的基板400之上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、半導(dǎo)體層403、源和漏電極層40 和40 以及導(dǎo)電層409。導(dǎo)電層409被設(shè)置于氧化物絕緣膜407之上以便與柵電極層401重疊。導(dǎo)電層409能夠通過與柵電極層401或者源和漏電極層40 和40 相似的方法使用與其材料相似的材料來形成。在設(shè)置像素電極層的情形中，導(dǎo)電層409可以通過與像素電極相似的方法使用與其材料相似的材料來形成。在本實施例中，導(dǎo)電層409使用鈦膜、 鋁膜和鈦膜的疊層來形成。導(dǎo)電層409可以具有與柵電極層401相同的電位或者具有與柵電極層401的電位不同的電位，并且能夠起著第二柵電極層的作用。此外，導(dǎo)電層409還可以處于浮置的狀態(tài)。另外，通過在與半導(dǎo)體層403重疊的位置內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電層409，在用于檢驗薄膜晶體管的可靠性的偏壓-溫度應(yīng)力測試(BT測試)中，能夠降低薄膜晶體管471在BT測試前后之間的閾值電壓的偏移量。特別地，在其中-20V的電壓在基板溫度被提高到150°C之后被施加于柵極的-BT測試中，閾值電壓的偏移能夠得以抑制。本實施例能夠與實施例1自由組合。(實施例12)
半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法將參照圖33來描述。與實施例1所描述的那些部分相同的部分或者具有實施例1所描述的功能相似功能的部分能夠以類似于實施例1所描述的方式來形成；因此，省略重復(fù)的描述。圖33所示的薄膜晶體管472是其中導(dǎo)電層419在氧化物絕緣膜407和絕緣層410 置于其間的情況下被設(shè)置為與柵電極層401和半導(dǎo)體層403的溝道區(qū)重疊的實例。圖33是包含于半導(dǎo)體器件內(nèi)的薄膜晶體管472的截面圖。薄膜晶體管472是底柵薄膜晶體管并且在作為具有絕緣表面的基板的基板400之上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、半導(dǎo)體層403、源區(qū)和漏區(qū)40 和404b、源和漏電極層40 和40 以及導(dǎo)電層 419。導(dǎo)電層419被設(shè)置于氧化物絕緣膜407和絕緣層410之上以與柵電極層401重疊。在本實施例中，用作平整化膜的絕緣層410被堆疊于氧化物絕緣膜407之上，以及達到源或漏電極層40 的開口被形成于氧化物絕緣膜407和絕緣層410中。導(dǎo)電膜被形成于絕緣層410之上以及在形成于氧化物絕緣膜407和絕緣層410內(nèi)的開口中，并且被蝕刻成所期望的形狀，從而形成導(dǎo)電層419和像素電極層411。以這樣的方式，導(dǎo)電層419能夠通過相同的方法使用相同的材料與像素電極層411 一起形成。在本實施例中，像素電極層411和導(dǎo)電層419使用含有氧化硅的氧化銦-氧化錫合金(含有氧化硅的In-Sn-O基氧化物)來形成。導(dǎo)電層419可以通過與柵電極層401或者源和漏電極層40 和40 相似的方法使用與其類似的材料來形成。導(dǎo)電層419可以具有與柵電極層401相同的電位或者具有與柵電極層401的電位不同的電位，并且能夠起著第二柵電極層的作用。此外，導(dǎo)電層419還可以處于浮置狀態(tài)。另外，在將導(dǎo)電層419設(shè)置為與半導(dǎo)體層403部分重疊的情形中，在用于檢驗薄膜晶體管的可靠性偏壓-溫度應(yīng)力測試(BT測試)中，薄膜晶體管472在BT測試前后之間的閾值電壓的偏移量能夠得以降低。本實施例能夠與實施例1自由組合。(實施例13)在本實施例中，溝道阻止式薄膜晶體管1430的實例將參照圖34A到34C來描述。 圖34C示出薄膜晶體管的頂視圖，沿與圖34B對應(yīng)的點線Z1-Z2的截面圖的實例。在本實施例中所描述的是其中鎵不包含于薄膜晶體管1430的氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的實例。如同在圖34A中那樣，柵電極層1401被形成于基板1400之上。然后，氧化物半導(dǎo)體層被形成于覆蓋柵電極層1401的柵極絕緣層1402之上。在本實施例中，氧化物半導(dǎo)體層通過濺射法使用Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體來形成。但鎵沒有被用于氧化物半導(dǎo)體層時，成本能夠得以降低，因為在氧化物半導(dǎo)體層的形成中沒有使用昂貴的靶。緊跟在氧化物半導(dǎo)體膜沉積之后或者在氧化物半導(dǎo)體膜圖形化之后，進行脫水或脫氫。為了進行脫水或脫氫，熱處理在惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)氣氛中或者在降低的壓力下進行，并且然后，在惰性氣氛中進行緩慢冷卻。熱處理在200°C 6000C (包括200°C和600°C )下，優(yōu)選地在400°C 450°C (包括400°C和450°C )下進行。 通過在惰性氣體氣氛中或者在降低的壓力下進行的熱處理和緩慢冷卻，氧化物半導(dǎo)體層能夠具有降低的電阻(即，載流子濃度被提高，優(yōu)選地提高至lX1018/cm3或更高)，從而能夠提供低電阻的氧化物半導(dǎo)體層1403(參見圖34A)。然后，設(shè)置溝道保護層1418以使之與氧化物半導(dǎo)體層1403接觸。溝道保護層1418 能夠防止氧化物半導(dǎo)體層1403的溝道形成區(qū)在制造工藝中被破壞(例如，由蝕刻中的等離子體或蝕刻劑所致的厚度減小)。因此，能夠提高薄膜晶體管的可靠性1430。此外，在脫水或脫氫之后，溝道保護層1418能夠在不暴露于空氣的情況下連續(xù)地形成。在不暴露于空氣的情況下形成的連續(xù)膜使得有可能獲得這樣的疊層的每個界面其沒有被大氣組分或者漂浮于空氣中的雜質(zhì)元素污染。因此，能夠減小薄膜晶體管的特性變化。當(dāng)作為氧化物絕緣膜的溝道保護層1418通過濺射法、PCVD法等形成以與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層1403接觸時，在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層1403中，至少與溝道保護層 1418接觸的區(qū)域能夠具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于1 X IO18/ cm3，更優(yōu)選地為IX IO1Vcm3或更低)。因而，能夠獲得高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，重要的是通過進行在惰性氣體氣氛(或降低的壓力)下的熱處理和緩慢冷卻，氧化物絕緣膜的形成等來提高和降低氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度。溝道保護層1418能夠使用含氧的無機材料(例如，氧化硅、氧氮化硅或氮氧化硅) 來形成。作為形成方法，能夠使用氣相沉積法(例如，等離子體CVD法或熱CVD法)或濺射法。溝道保護層1418通過蝕刻沉積膜的形狀來處理。在此，溝道保護層1418通過以下方式來形成氧化硅膜通過濺射法來形成并且通過使用由光刻形成的掩模的蝕刻來處理。然后，η+層1406a和1406b被形成于溝道保護層1418和氧化物半導(dǎo)體層1403之上。在本實施例中，作為具有較低電阻的氧化物半導(dǎo)體層的用作源區(qū)和漏區(qū)的η+層1406a 和1406b由AI-Si-O基非單晶膜在與氧化物半導(dǎo)體層1403的沉積條件不同的沉積條件下形成。n+層1406a和1406b可以使用含氮的Al-Si-O基非單晶膜，即，Al-Si-O-N基非單晶膜(也稱為AZON膜)形成。然后，源電極層140 和漏電極層140 分別被形成于n+層1406a和η+層1406b 之上；因而，薄膜晶體管1430被完成(參見圖34B)。源和漏電極層140 和140 使用選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的任意元素，包括任意這些元素作為組分的合金，包括這些元素的任意組合的合金膜等來形成。作為選擇，源和漏電極層140 和140 可以具有包括任意上述層的疊層。n+層1406a和1406b的設(shè)置能夠形成在氧化物半導(dǎo)體層1403與為金屬層的源和漏電極層140 和140 之間的良好的結(jié)，這使得具有比設(shè)置肖特基結(jié)的情形更高的熱穩(wěn)性。另外，η+層的自愿的設(shè)置在給溝道(在源極一側(cè))供應(yīng)載流子，穩(wěn)定地吸收來自溝道的載流子(在漏極一側(cè))，或者防止電阻分量被形成于在布線和氧化物半導(dǎo)體層之間的界面方面是有效的。而且，由于電阻被降低，即使具有高的漏電壓也能夠確保良好的遷移率。此外，本實施例并不限于包括η+層1406a和1406b的上述結(jié)構(gòu)；可以采用其中沒有設(shè)置η+層的結(jié)構(gòu)。在溝道保護層1418形成之后，薄膜晶體管1430經(jīng)受到在氮氣氣氛或空氣氣氛中 (在空氣中)(在等于或高于150°C且低于350°C的溫度下)的熱處理。例如，熱處理在氮氣氣氛中于250°C下進行1小時。在該熱處理中，氧化物半導(dǎo)體層1403在與溝道保護層1418接觸的條件下被加熱；因而，能夠減少薄膜晶體管1470的電特性的偏差。關(guān)于何時進行該熱處理(優(yōu)選地，在等于或高于150°C且低于350°C的溫度下)沒有特定的限制，只要該熱處理在溝道保護層1418形成之后進行。當(dāng)該熱處理同樣用作另一步驟中的熱處理，例如，在樹脂膜形成中的熱處理或用于降低透明導(dǎo)電膜的電阻的熱處理時，能夠防止增加步驟數(shù)。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例14)半導(dǎo)體器件以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法將參照圖35A和35B來描述。與實施例13的部分相同的部分或者具有與實施例13的功能類似的功能的部分以及與實施例13 的步驟相同的步驟如同實施例13中所描述的那樣來實現(xiàn)；從而省略其重復(fù)的描述。圖35A所示的薄膜晶體管1431是具有其中導(dǎo)電層1409在溝道保護層1418和絕緣層1407置于其間的情況下被設(shè)置為與柵電極層1401和氧化物半導(dǎo)體層1403的溝道區(qū)重疊的結(jié)構(gòu)的實例。圖35A是包含于半導(dǎo)體器件內(nèi)的薄膜晶體管1431的截面圖。薄膜晶體管1431是底柵薄膜晶體管，該薄膜晶體管1431在具有絕緣表面的基板1400之上包括柵電極層1401、 柵極絕緣層1402、氧化物半導(dǎo)體層1403、源區(qū)和漏區(qū)140 和1404b、源和漏電極層1405a 和1405b以及導(dǎo)電層1409。導(dǎo)電層1409被設(shè)置為與柵電極層1401重疊，絕緣層1407被置于它們之間。導(dǎo)電層1409能夠通過與柵電極層1401或者源和漏電極層140 和140 相似的方法使用與其類似的材料來形成。在像素電極層被設(shè)置的情形中，導(dǎo)電層1409可以通過與像素電極層相似的方法使用與其類似的材料來形成。在本實施例中，將鈦膜、鋁膜和鈦膜的疊層用作導(dǎo)電層1409。導(dǎo)電層1409可以具有與柵電極層1401相同的電位或者具有柵電極層1401的電位不同的電位，并且能夠起著第二柵電極層的作用。此外，導(dǎo)電層1409可以處于浮置狀態(tài)。另外，通過將導(dǎo)電層1409設(shè)置為與氧化物半導(dǎo)體層1403部分重疊，在用于檢驗薄膜晶體管的可靠性的偏壓-溫度應(yīng)力測試(以下，稱為BT測試)中，能夠降低薄膜晶體管 1431在BT測試前后之間的閾值電壓的偏移量。圖35B示出與圖35A部分不同的實例。與圖35A所示的那些相同的部分和步驟， 或者具有與圖35A所示的功能類似的功能的部分能夠以類似于圖35A所示的方式來實現(xiàn)； 因此，省略重復(fù)的描述。圖35B所示的薄膜晶體管1432是具有其中導(dǎo)電層1409在溝道保護層1418、絕緣層1407和絕緣層1408置于導(dǎo)電層1409與柵電極層1401之間的情況下被設(shè)置為與柵電極層1401和氧化物半導(dǎo)體層1403的溝道區(qū)重疊的結(jié)構(gòu)的實例。在圖35B中，起著平整化膜的作用的絕緣層1408被堆疊于絕緣層1407之上。另外，圖35B示出其中源區(qū)和漏區(qū)沒有設(shè)置，以及氧化物半導(dǎo)體層1403與源電極層140 和漏電極層140 直接接觸的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電層1409被設(shè)置為與在類似于圖35A的圖35B的結(jié)構(gòu)中的氧化物半導(dǎo)體層 1403部分重疊，由此在用于檢驗薄膜晶體管的可靠性的偏壓-溫度應(yīng)力測試中，能夠降低薄膜晶體管1432在BT測試前后之間的閾值電壓的偏移量。
本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(實施例15)在本實施例中，與實施例1的結(jié)構(gòu)部分不同的結(jié)構(gòu)的實例將參照圖36來描述。與實施例1所描述的那些部分相同的部分或者具有與實施例1所描述的那些功能類似的功能的部分能夠以與實施例1所描述的方式類似的方式來形成，并且也與實施例1的步驟類似的步驟能夠以與實施例1所描述的方式類似的方式來進行；因此，省略重復(fù)的描述。在本實施例中，在第一氧化物半導(dǎo)體層圖形化之后，熱處理在惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣或氬氣)氣氛中或者在降低的壓力下進行，并且然后進行緩慢冷卻。在以上氣氛下對第一氧化物半導(dǎo)體層進行熱處理使得有可能去除氧化物半導(dǎo)體層403中的諸如氫和水分之類的雜質(zhì)。然后，用于形成薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)(也稱為η+層或緩沖層)的第二氧化物半導(dǎo)體膜被形成于第一氧化物半導(dǎo)體層之上，并且然后形成導(dǎo)電膜。然后，通過蝕刻步驟選擇性地蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜以形成氧化物半導(dǎo)體層403、源區(qū)和漏區(qū)40 和404b (也稱為η+層或緩沖層)以及源和漏電極層40 和40恥。注意，氧化物半導(dǎo)體層403被部分蝕刻以具有凹槽部分(凹陷部分)。然后，作為氧化物絕緣膜407的氧化硅膜通過濺射法或PCVD法來形成為與氧化物半導(dǎo)體層403接觸。被形成為與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層接觸的氧化物絕緣膜407不包含諸如水分、氫離子和OH—之類的雜質(zhì)，并且使用阻擋這些雜質(zhì)由外部進入的無機絕緣膜，具體而言，氧化硅膜或氮氧化硅膜來形成。當(dāng)氧化物絕緣膜407通過濺射法或PCVD法等形成為與低電阻的氧化物半導(dǎo)體層 403接觸時，在低電阻的氧化物半導(dǎo)體層403中，至少與氧化物絕緣膜407接觸的區(qū)域具有提高的電阻(即，載流子濃度被降低，優(yōu)選地降低到低于lX1018/cm3，更優(yōu)選地為IXlO14/ cm3或更低)。因而，能夠提供高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。通過與氧化物半導(dǎo)體層403接觸的氧化物絕緣膜407的形成，氧化物半導(dǎo)體層具有高電阻的氧化物半導(dǎo)體區(qū)。因而，能夠完成薄膜晶體管473(參見圖36)。在圖36所示的結(jié)構(gòu)中，h-Ga-Si-O基非單晶膜被用于源區(qū)和漏區(qū)(也稱為η.層或緩沖層)4(Ma和404b。另外，源區(qū)被設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體層403和源電極層之間，以及漏區(qū)被設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體層403和漏電極層之間。作為源區(qū)和漏區(qū)，使用具有η型導(dǎo)電性的氧化物半導(dǎo)體層。此外，用于薄膜晶體管473的源區(qū)和漏區(qū)40 和404b的第二氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選地比用于溝道形成區(qū)的第一氧化物半導(dǎo)體層薄，并且優(yōu)選具有比第一氧化物半導(dǎo)體層高的導(dǎo)電率(電導(dǎo)率)。此外，用于溝道形成區(qū)的第一氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)，以及用于源區(qū)和漏區(qū)第二氧化物半導(dǎo)體膜在某些情況下在非晶結(jié)構(gòu)中還包括晶粒(納米晶)。在用于源區(qū)和漏區(qū)的第二氧化物半導(dǎo)體膜中的晶粒(納米晶)具有Inm IOnm的，典型為大約2nm 4nm的直徑。在氧化物絕緣膜407形成之后，薄膜晶體管473可以經(jīng)受到在氮氣氣氛或空氣氣
45氛中(在空氣中)的熱處理(優(yōu)選地，在高于或等于150°C且低于350°C的溫度)。例如，熱處理在氮氣氣氛中于250°C下進行1小時。在該熱處理中，氧化物半導(dǎo)體層403在與氧化物絕緣膜407接觸的條件下被加熱；因而，能夠減少薄膜晶體管473的電特性的偏差。本實施例能夠適當(dāng)?shù)亟M合在其他實施例中所描述的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。關(guān)于具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，以下將以實施例來進一步具體描述。[實例1]對于包括具有高氧密度的區(qū)域和具有低氧密度的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層，氧密度在熱處理前后之間的變化被模擬。其結(jié)果在本實例中將參照圖42和圖43來描述。作為用于模擬的軟件，使用由富士通有限責(zé)任公司所制造的Materials Explorer 5.0。圖42示出被用于模擬的氧化物半導(dǎo)體層的模型。在此，其中具有低氧密度的層 1203和具有高氧密度的層1205被堆疊的結(jié)構(gòu)被用于氧化物半導(dǎo)體層1201。具有低氧密度的層1203被形成具有包含h原子、Ga原子、Zn原子和0原子的非晶結(jié)構(gòu)，其中h原子、( 原子和Si原子的數(shù)量各自為15以及0原子的數(shù)量為M。另外，具有高氧密度的層1205被形成具有包含h原子、( 原子、Si原子和0原子的非晶結(jié)構(gòu)，其中^原子、( 原子和Si原子的數(shù)量各自為15以及0原子的數(shù)量為66。氧化物半導(dǎo)體層1201的密度被設(shè)置為5. 9g/cm3。然后，在NVT系綜以及250°C的溫度的條件下對氧化物半導(dǎo)體層1201進行經(jīng)典分子動力學(xué)(MD)模擬。時間步被設(shè)置為0.2fs，以及總的模擬時間被設(shè)置為200ps。另外， Born-Mayer-Huggins電位被用于金屬-氧鍵合和氧_氧鍵合的電位。而且，在氧化物半導(dǎo)體層1201的上端部分和下端部分的原子運動被固定。在圖43中示出模擬結(jié)果。在ζ軸坐標中，Onm 1. 15nm的范圍指示具有低氧密度的層1203，以及1. 15nm 2. 3nm的范圍指示具有高氧密度的層1205。在MD模擬之前的氧密度的分布由實線1207指示，以及在MD模擬之后的氧密度的分布由虛線1209指示。實線1207表明，氧化物半導(dǎo)體層1201在從在具有低氧密度的層1203和具有高氧密度的層1205之間的界面到具有高氧濃度的層1205的區(qū)域內(nèi)具有高氧密度。另一方面， 虛線1209表明，氧密度在具有低氧密度的層1203和具有高氧密度的層1205中是均勻的。根據(jù)以上所述，當(dāng)在具有低氧密度的層1203和具有高氧密度的層1205的疊層中存在氧密度分布的不均勻性時，發(fā)現(xiàn)通過熱處理使氧密度從氧密度較高的情況到氧密度較低的情況，并從而氧密度變得均勻。也就是說，如實施例1所述，由于在氧化物半導(dǎo)體層403和氧化物絕緣膜407之間的界面處的氧密度通過在第一氧化物半導(dǎo)體層403之上的氧化物絕緣膜407的形成而提高，氧擴散到氧密度低的氧化物半導(dǎo)體層403，并且因而半導(dǎo)體層403具有較高的電阻。如上所述，能夠提高薄膜晶體管的可靠性。本申請基于在2009年6月30日提交日本專利局的日本專利申請系列號 no. 2009-156410，在此通過引用并入該專利申請no. 2009-156410的全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層；對所述氧化物半導(dǎo)體層進行脫水或脫氫；在被脫水或脫氫的氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層；以及形成氧化物絕緣膜，所述氧化物絕緣膜與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且在所述絕緣層、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層和所述漏電極層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述脫水或脫氫是在氮氣氣氛或稀有氣體氣氛下或者在降低的壓力下進行的熱處理。
3.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層；在惰性氣氛下加熱所述氧化物半導(dǎo)體層以提高載流子濃度； 在其載流子濃度被提高的所述氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層；以及形成氧化物絕緣膜，所述氧化物絕緣膜與被加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且在所述絕緣層、所述被加熱的氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層和所述漏電極層之上，使得載流子濃度被降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述惰性氣氛是氮氣氣氛或稀有氣體氣氛。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層在惰性氣氛下以等于或高于400°C的溫度被加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層在惰性氣氛下以等于或高于400°C的溫度被加熱，并且然后，緩慢冷卻到等于或高于室溫且低于 100°C的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中其載流子濃度被提高的所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度是1 X IO1Vcm3或更高。
8.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層；在降低的壓力下加熱所述氧化物半導(dǎo)體層以提高載流子濃度； 在其載流子濃度被提高的所述氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層；以及形成氧化物絕緣膜，所述氧化物絕緣膜與被加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且在所述絕緣層、所述被加熱的氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層和所述漏電極層之上，使得載流子濃度被降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中其載流子濃度被提高的所述氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度是1 X IO1Vcm3或更高。
10.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在絕緣層之上形成氧化物半導(dǎo)體層；加熱所述氧化物半導(dǎo)體層以便至少部分地使所述氧化物半導(dǎo)體層脫水或脫氫以去除所述氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的氫；在所述氧化物半導(dǎo)體層之上形成源電極層和漏電極層；以及形成氧化物絕緣膜，所述氧化物絕緣膜與被加熱的氧化物半導(dǎo)體層的一部分接觸并且在所述絕緣層、所述被加熱的氧化物半導(dǎo)體層、所述源電極層和所述漏電極層之上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供高包括具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管的可靠性的半導(dǎo)體器件。在用于制造包含其中氧化物半導(dǎo)體膜被用于包括溝道形成區(qū)的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的方法中，熱處理(該熱處理用于脫水或脫氫)被進行以便提高氧化物半導(dǎo)體膜的純度以及減少諸如水分之類的雜質(zhì)。除了諸如存在于氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)外，熱處理還促使諸如存在于柵極絕緣層內(nèi)的水分以及在氧化物半導(dǎo)體膜與被設(shè)置于氧化物半導(dǎo)體膜之上及之下并且與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的膜之間的界面內(nèi)的水分之類的雜質(zhì)減少。
文檔編號H01L21/336GK102460713SQ201080028690
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30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