專(zhuān)利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
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。
背景技術(shù)：
如同在液晶顯示器件中通常見(jiàn)到的那樣，利用非晶硅或多晶硅制造形成在諸如玻 璃基板的平板上的薄膜晶體管。利用非晶硅制造的薄膜晶體管具有低場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但是 該晶體管可形成在面積較大的玻璃基板上。另一方面，利用晶體硅制造的薄膜晶體管具有 高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但是需要諸如激光退火的結(jié)晶步驟，并且該晶體管不總是適于較大的玻 璃基板。 相比之下，人們已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注以下技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)利用氧化物半導(dǎo)體制造薄膜 晶體管，并將薄膜晶體管應(yīng)用于電子器件或光學(xué)器件。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2均公 開(kāi)了一種技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)利用氧化鋅或基于In-Ga-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體制造薄膜晶體 管，氧化鋅或基于In-Ga-Zn-0的氧化物半導(dǎo)體形成氧化物半導(dǎo)體膜，并且用于圖像顯示器 件的開(kāi)關(guān)元件等。
參考文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2007-123861 [OOOS]專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2007-9605
發(fā)明內(nèi)容
在溝道形成區(qū)域中包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管比包括非晶硅的薄膜晶體管 具有更高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。氧化物半導(dǎo)體膜可在30(TC或以下通過(guò)噴濺法等形成，并且包括 氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管的制造工藝比包括多晶硅的薄膜晶體管的制造工藝簡(jiǎn)單。
期望通過(guò)在玻璃基板、塑料基板等上形成包括氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管，將該 氧化物半導(dǎo)體應(yīng)用于液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、電子紙等。 作為制造薄膜晶體管的方法，采用以下方法，其中利用多個(gè)曝光掩模(也稱為光 掩模)通過(guò)光刻處理形成疊置結(jié)構(gòu)。然而，光刻處理包括多個(gè)步驟并且是大大影響制造成 本、產(chǎn)量、生產(chǎn)率等的一個(gè)因素。具體地說(shuō)減少設(shè)計(jì)和制造成本較高的曝光掩模的數(shù)量是一 個(gè)重要的目的。 考慮以上問(wèn)題，一個(gè)目的在于以通過(guò)減少曝光掩模數(shù)量而簡(jiǎn)化光刻處理的方式制 造成本低、生產(chǎn)率高的半導(dǎo)體器件。 在制造包括反向交錯(cuò)(inverted staggered)薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的方法中， 利用掩模層進(jìn)行蝕刻步驟，該掩模層利用作為曝光掩模的多色調(diào)(multi-tone)掩模形成， 通過(guò)該多色調(diào)掩模光透射成具有多種光強(qiáng)。 由于利用多色調(diào)掩模形成的掩模層具有多種厚度，并且可通過(guò)進(jìn)行蝕刻而進(jìn)一步 改變形狀，所以該掩模層可用于多個(gè)蝕刻步驟以提供不同的圖案。因此，對(duì)應(yīng)于至少兩種不 同圖案的掩模層可通過(guò)一個(gè)多色調(diào)掩模形成。從而，可減少曝光掩模的數(shù)量并且也可減少
4對(duì)應(yīng)光刻處理的數(shù)量，由此可實(shí)現(xiàn)制造工藝的簡(jiǎn)化。 制造反向交錯(cuò)薄膜晶體管的工藝包括將半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜加工成島形的蝕刻步 驟(第一蝕刻步驟)和將導(dǎo)電膜和半導(dǎo)體膜蝕刻成源極電極層、漏極電極層、具有凹陷的半 導(dǎo)體層的蝕刻步驟(第二蝕刻步驟)。第一蝕刻步驟通過(guò)使用蝕刻氣體的干蝕刻進(jìn)行，第二 蝕刻步驟通過(guò)使用蝕刻劑的濕蝕刻進(jìn)行。 作為蝕刻氣體，含氯的氣體(諸如Cl2、BCl3或SiCl4的基于氯的氣體)是優(yōu)選的。 可選地，可使用通過(guò)向以上氣體添加氧或稀有氣體(例如Ar)而獲得的氣體作為蝕刻氣體。
作為蝕刻劑，可使用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液、或者氨水過(guò)氧化氫混合物 (ammonial hydrogen peroxide mixture)。 本說(shuō)明書(shū)中使用的氧化物半導(dǎo)體形成為由InM03(Zn0)m表示的薄膜(m > 0)，并且 利用該薄膜作為半導(dǎo)體層制造薄膜晶體管。注意，M表示從鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn) 或鈷(Co)選擇的一種或多種金屬元素。例如，在一些情況下，M表示Ga以及除Ga之外的任 意以上金屬元素，例如Ga和Ni，或者Ga和Fe。在一些情況下，以上氧化物半導(dǎo)體除了作為 M包含的金屬元素之外，還包括諸如Fe或Ni的過(guò)渡金屬元素或者過(guò)渡金屬的氧化物作為雜 質(zhì)元素。在本說(shuō)明書(shū)中，該薄膜還稱為基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜(non-single-crystal film)。 由于基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜通過(guò)噴濺法形成然后在20(TC至50(TC下(通常 30(TC至400°C )進(jìn)行熱處理10分鐘到100分鐘，所以在XRD (X射線衍射)分析中觀察到非 晶結(jié)構(gòu)作為其晶體結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于薄膜晶體管的電特性，可以實(shí)現(xiàn)在士20V的柵極電壓下 109或以上的開(kāi)/關(guān)比以及10或以上的遷移率。 根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的一種實(shí)施方式，柵極電極層形成在具有絕緣表面 的基板上，柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜疊置在柵極電極層上，第一掩模層形成在 柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜上，在第一蝕刻步驟中通過(guò)利用第一掩模層蝕刻氧 化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜而形成氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層，通過(guò)蝕刻第一掩模層形成第二掩 模層，在第二蝕刻步驟中通過(guò)利用第二掩模層蝕刻氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層而形成具有凹 陷的氧化物半導(dǎo)體層、源極電極層和漏極電極層，其中第一掩模層利用曝光掩模形成，通過(guò) 該曝光掩模光透射成具有多種光強(qiáng)，其中在第一蝕刻步驟中采用使用蝕刻氣體的干蝕刻， 其中在第二蝕刻步驟中采用使用蝕刻劑的濕蝕刻，并且其中具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層包 括厚度比與源極電極層或漏極電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。 根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，柵極電極層形成在具有絕緣表 面的基板上，柵極絕緣層、第一氧化物半導(dǎo)體膜、第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜疊置在柵極 電極層上，第一掩模層形成在柵極絕緣層、第一氧化物半導(dǎo)體膜、第二氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo) 電膜上，在第一蝕刻步驟中通過(guò)利用第一掩模層蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體膜、第二氧化物半 導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜而形成第一氧化物半導(dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層，通過(guò)蝕刻第 一掩模層形成第二掩模層，在第二蝕刻步驟中通過(guò)利用第二掩模層蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體 層、第二氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層而形成具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層、源極區(qū)域、漏極區(qū) 域、源極電極層和漏極電極層，其中第一掩模層利用曝光掩模形成，通過(guò)該曝光掩模光透射 成具有多種光強(qiáng)，其中在第一蝕刻步驟中采用使用蝕刻氣體的干蝕刻，其中在第二蝕刻步 驟中采用使用蝕刻劑的濕蝕刻，并且其中具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層包括厚度比與源極區(qū)域或漏極區(qū)域重疊的區(qū)域小的區(qū)域。 本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件的制造方法實(shí)現(xiàn)了至少一個(gè)上述目的。 而且，薄膜晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域所用的第二氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選比溝道
形成區(qū)域所用的第一氧化物半導(dǎo)體膜薄，而且優(yōu)選具有比第一氧化物半導(dǎo)體膜高的導(dǎo)電性
(電導(dǎo)率)。 第二氧化物半導(dǎo)體膜具有n型導(dǎo)電性，并用作源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
而且在一些情況下，第一氧化物半導(dǎo)體膜具有非晶結(jié)構(gòu)，第二氧化物半導(dǎo)體膜包 括非晶結(jié)構(gòu)的晶粒(納米晶體)。第二氧化物半導(dǎo)體膜中的晶粒(納米晶體)的直徑為lnm 至10nm，通常約為2nm至4nm。 可使用基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜，作為用于源極區(qū)域和漏極區(qū)域的第二氧化 物半導(dǎo)體膜(n+層)。 絕緣膜可形成為覆蓋薄膜晶體管，并與包括溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層接 觸。 而且，由于薄膜晶體管容易被靜電等破壞，所以優(yōu)選在與柵極布線或源極布線相 同的基板上設(shè)置用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路。該保護(hù)電路優(yōu)選利用包括氧化物半導(dǎo)體的 非線性元件形成。 注意，諸如"第一"和"第二"的序數(shù)的使用是為了方便，而不限定步驟的次序和層 的疊置次序。此外，該說(shuō)明書(shū)中的序數(shù)不表示指定本發(fā)明的具體名稱。 作為包括驅(qū)動(dòng)電路的顯示器件，除了液晶顯示器件之外，還存在包括發(fā)光元件的 發(fā)光顯示器件和包括電泳顯示元件的顯示器件(也稱為電子紙)。 包括發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件包括具有多個(gè)薄膜晶體管的像素部分。像素部分包 括以下區(qū)域，在該區(qū)域中一個(gè)薄膜晶體管的柵極電極連接到另一薄膜晶體管的源極或漏極 布線。包括發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件的驅(qū)動(dòng)電路包括以下區(qū)域，在該區(qū)域中薄膜晶體管的 柵極電極連接到該薄膜晶體管的源極或漏極布線。 注意，本說(shuō)明書(shū)中的半導(dǎo)體器件指的是可利用半導(dǎo)體特性工作的所有器件，電光 器件、半導(dǎo)體電路和電子電器都包括在半導(dǎo)體器件范疇內(nèi)。 另外，通過(guò)減少曝光掩模的數(shù)量，簡(jiǎn)化了光刻處理，從而能以低成本、高生產(chǎn)率制 造可靠的半導(dǎo)體器件。


圖1A至1E示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖2A1和2A2示出了半導(dǎo)體器件。 圖3A至3E示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖4A1和4A2示出了半導(dǎo)體器件。 圖5A至5C示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖6A至6C示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖7示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖8示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。 圖9示出了半導(dǎo)體器件的制造方法。
6
圖10示出了半導(dǎo)體器件。 圖11A1、11A2、11B1和11B2示出了半導(dǎo)體器件。
圖12示出了半導(dǎo)體器件。
圖13示出了半導(dǎo)體器件。 圖14A和14B均示出了半導(dǎo)體器件的框圖。 圖15示出了信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。 圖16是示出信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的操作的定時(shí)圖。 圖17是示出信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的操作的定時(shí)圖。 圖18示出了移位寄存器的結(jié)構(gòu)。 圖19示出了圖18的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。 圖20示出了半導(dǎo)體器件中像素的等效電路。 圖21A至21C均示出了半導(dǎo)體器件。 圖22A1、22A2和22B示出了半導(dǎo)體器件。 圖23示出了半導(dǎo)體器件。 圖24A和24B示出了半導(dǎo)體器件。 圖25A和25B均示出了電子紙的應(yīng)用示例。 圖26是示出電子書(shū)的示例的外部視圖。 圖27A和27B分別是示出電視和數(shù)字相框的示例的外部視圖。 圖28A和28B是示出游戲機(jī)的示例的外部視圖。 圖29A和29B是示出蜂窩式電話的示例的外部視圖。 圖30A至30D示出了多色調(diào)掩模。
具體實(shí)施例方式
參照附圖詳細(xì)描述實(shí)施方式。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本文公開(kāi)的方式和 細(xì)節(jié)能以多種方式改變而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，本發(fā)明不應(yīng)解釋為限于下面 給出的實(shí)施方式的描述。在下述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同的圖中用相同的附圖標(biāo)記表示相 同的部分或具有相似功能的部分，并且不再重復(fù)對(duì)它們的描述。
實(shí)施方式1
參照?qǐng)D1A至1E和圖2A1和2A2描述該實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖2A1是該實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管420的平面圖，圖2A2是沿圖2A1 的C1-C2截取的剖面圖。薄膜晶體管420是反向交錯(cuò)薄膜晶體管，并且包括柵極電極層401、 柵極絕緣層402、半導(dǎo)體層403、用作源極區(qū)域的n+層404a和用作漏極區(qū)域的n+層404b、 以及源極電極層405a和漏極電極層405b。 圖1A至IE對(duì)應(yīng)于示出薄膜晶體管420的制造步驟的剖面圖。 在圖1A中，用作基膜的絕緣膜407設(shè)置在基板400上，柵極電極層401設(shè)置在絕
緣膜407上。絕緣膜407具有防止雜質(zhì)元素從基板400擴(kuò)散的功能，并且能利用氮化硅膜、
氧化硅膜、氧氮化硅膜和氮氧化硅膜的一種或多種形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施
方式中，使用氧化硅膜(厚度為100nm)。柵極電極層401能利用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、
銅、釹或鈧的金屬材料或包含這些材料的任一種作為主要成分的合金材料，形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。 例如，作為柵極電極層401的兩層結(jié)構(gòu)，以下結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的鉬層疊置在鋁層上的 兩層結(jié)構(gòu)、鉬層疊置在銅層上的兩層結(jié)構(gòu)、氮化鈦層或氮化鉭層疊置在銅層上的兩層結(jié)構(gòu)、 以及氮化鈦層和鉬層相疊置的兩層結(jié)構(gòu)。作為三層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的是疊置鎢層或氮化鎢層、鋁 和硅的合金或鋁和鈦的合金、以及氮化鈦層或鈦層。 柵極絕緣層402、第一氧化物半導(dǎo)體膜431 、第二氧化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433 按照該順序疊置在柵極電極層401上。 柵極絕緣層402可利用氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層或氧氮化硅層，通過(guò)等離 子CVD法、噴濺法等形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)?？蛇x地，柵極絕緣層402可利用氧化硅層， 通過(guò)使用有機(jī)硅烷氣體的CVD法形成。作為有機(jī)硅烷氣體，可使用四乙氧基硅烷(TEOS:化 學(xué)式，Si(0C2Hs)4)、四甲基硅烷(TMS:化學(xué)式，Si(CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲 基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC2H5)3)、或者三(二 甲氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3)。 注意，在第一氧化物半導(dǎo)體膜431通過(guò)噴濺法形成之前，柵極絕緣層402的表面上 的灰塵優(yōu)選通過(guò)逆噴濺(reverse sputtering)去除，在逆噴濺中引入氬氣并產(chǎn)生等離子 體。逆噴濺是這樣的方法，通過(guò)該方法在氬氣氛下利用RF功率向基板側(cè)施加電壓，以在基 板側(cè)上產(chǎn)生等離子體而不向目標(biāo)側(cè)施加電壓，從而修正表面。可以使用氮、氦等代替氬氣
氛?？蛇x地，可以向氬氣氛添加氧、氫、^0等。進(jìn)一步可選地，可以向氬氣氛添加(:12、 CF4等。 第二氧化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433彼此接觸的區(qū)域優(yōu)選通過(guò)等離子體處理 進(jìn)行修正。在該實(shí)施方式中，在形成導(dǎo)電膜433之前，在氬氣氛下在第二氧化物半導(dǎo)體膜 432(在該實(shí)施方式中為基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜)上進(jìn)行等離子體處理。
可利用氮、氦等代替氬氣氛進(jìn)行等離子體處理?？蛇x地，可以向氬氣氛添加氧、氫、 KO等。進(jìn)一步可選地，可以向氬氣氛添加C1^CF4等。 在該實(shí)施方式中，使用基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為第一氧化物半導(dǎo)體膜431 和第二氧化物半導(dǎo)體膜432中的每一個(gè)。第一氧化物半導(dǎo)體膜431和第二氧化物半導(dǎo)體膜 432在不同條件下形成，第二氧化物半導(dǎo)體膜432的導(dǎo)電性比第一氧化物半導(dǎo)體膜431高， 電阻比第一氧化物半導(dǎo)體膜431低。例如，第二氧化物半導(dǎo)體膜432利用通過(guò)噴濺法獲得 的氧化物半導(dǎo)體膜形成，在噴濺法中氬氣流速設(shè)定為40sccm。第二氧化物半導(dǎo)體膜432具 有n型導(dǎo)電性，并且具有從O.OleV到O. leV的激活能(AE)。注意在該實(shí)施方式中，第二氧 化物半導(dǎo)體膜432是基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜，并包括至少一種非晶組成。在一些情況 下，第二氧化物半導(dǎo)體膜432在非晶結(jié)構(gòu)中具有晶粒(納米晶體)。該第二氧化物半導(dǎo)體膜 432中的晶粒(納米晶體)的直徑為lnm至10nm，典型地約為2nm至4nm。
通過(guò)設(shè)置用作n+層的第二氧化物半導(dǎo)體膜432，利用金屬層形成的導(dǎo)電膜433和 用作溝道形成區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體膜431具有一個(gè)有利的結(jié)，其允許比Schottky結(jié)更 加熱穩(wěn)定的操作。此外，有意設(shè)置n+層在向溝道供應(yīng)載流子(源極側(cè)上)、從溝道穩(wěn)定地吸 收載流子(漏極側(cè)上)、或者防止在與布線的接口處形成電阻分量方面是有效的。另外，通 過(guò)減小電阻，即使在高漏極電壓下也能保持高遷移率。 柵極絕緣層402、第一氧化物半導(dǎo)體膜431 、第二氧化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433可連續(xù)形成而不用暴露于空氣。通過(guò)連續(xù)形成而不暴露于空氣，所述膜可疊置而不會(huì)由于 大氣成分或者空氣中漂浮的污染物雜質(zhì)元素而污染膜間的界面，因此，可以減小薄膜晶體 管的特性偏差。 掩模434形成在柵極絕緣層402、第一氧化物半導(dǎo)體膜431、第二氧化物半導(dǎo)體膜 432和導(dǎo)電膜433上。 在該實(shí)施方式中，示出了一個(gè)示例，其中以這樣的方式形成掩模434，即，利用高色 調(diào)掩模進(jìn)行曝光。形成抗蝕劑(resist)以形成掩模434?？墒褂谜涂刮g劑或者負(fù)型抗蝕 劑作為抗蝕劑。這里使用正抗蝕劑。 接著，利用多色調(diào)掩模59作為曝光掩模向抗蝕劑照射光，從而使抗蝕劑暴露于 光。 這里，參照?qǐng)D30A至30D描述利用多色調(diào)掩模59的曝光。 多色調(diào)掩?？蓪?shí)現(xiàn)三個(gè)水平的曝光，從而可形成曝光部分、半曝光部分和未曝光 部分。換言之，多色調(diào)掩模是通過(guò)其使光透射成具有多種光強(qiáng)的掩模。單次曝光和顯影處 理可以形成具有多個(gè)厚度(通常為兩種厚度)的區(qū)域的抗蝕劑掩模。從而，可通過(guò)利用多 色調(diào)掩模減少曝光掩模的數(shù)量。 多色調(diào)掩模的典型示例包括圖30A所示的灰色調(diào)掩模59a和圖30C所示的半色調(diào) 掩模59b。 如圖30A所示，灰色調(diào)掩模59a包括透光基板63、以及形成在透光基板63上的阻 光部分64和衍射光柵65。阻光部分64的透光率為0%。衍射光柵65具有呈狹縫狀、點(diǎn)狀、 網(wǎng)狀等的透光部分，其間隔小于或等于曝光所用光的分辨率限度，從而可控制透光率。衍 射光柵65可以呈具有規(guī)則間隔的狹縫狀、點(diǎn)狀、網(wǎng)狀；或者呈具有不規(guī)則間隔的狹縫狀、點(diǎn) 狀、網(wǎng)狀。 可以使用諸如石英基板的透光基板作為透光基板63。阻光部分64和衍射光柵65 均可由吸收光的阻光材料(例如鉻或氧化鉻)形成。 當(dāng)用光照射灰色調(diào)掩模59a以進(jìn)行曝光時(shí)，阻光部分64的透光率66為0% ，未設(shè) 置阻光部分64和衍射光柵65的區(qū)域的透光率66為100% ，如圖30B所示。衍射光柵65的 透光率66可控制在10%至70%的范圍內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)控制衍射光柵的狹縫、點(diǎn)或網(wǎng)的間隔和 間距來(lái)控制衍射光柵65的透光率。 如圖30C所示，半色調(diào)掩模59b包括透光基板63、以及形成在透光基板63上的半 透射部分68和阻光部分67。半透射部分68可利用MoSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSi等形 成。阻光部分67可利用吸收光的阻光材料(例如鉻或氧化鉻)形成。
在用光照射半色調(diào)掩模59b以進(jìn)行曝光的情況下，如圖30D所示，阻光部分67的 透光率69為0% ，未設(shè)置阻光部分67和半透射部分68的區(qū)域的透光率69為100% 。另外， 半透射部分68的透光率69可控制在10%至70%的范圍內(nèi)。可通過(guò)選擇半透射部分68的 材料來(lái)控制半透射部分68的透光率。 利用多色調(diào)掩模進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影，因此可形成具有厚度不同的區(qū)域的掩 模434，如圖1B所示。 接著，利用掩模434進(jìn)行第一蝕刻步驟，從而將第一氧化物半導(dǎo)體膜431、第二氧 化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433蝕刻成島形。結(jié)果，可形成第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二
9氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437(見(jiàn)圖IB)。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻氣體的干蝕刻進(jìn)行第一蝕刻步驟。 優(yōu)選使用含氯的氣體(諸如氯氣(Cl2)、氯化硼(BC13)、氯化硅(SiCl4)或四氯化
碳(CC14)的基于氯的氣體)作為蝕刻氣體。通過(guò)在蝕刻中使用含氯的氣體，與使用不含氯
的氣體的情況相比，可以減少蝕刻中的面內(nèi)偏差。 可選地，可使用含氟的氣體(諸如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)、或 者三氟甲烷(CHF3)的基于氟的氣體)、溴化氫(HBr)、氧氣(02)、添加了諸如氦或氬的稀有 氣體的任意這些氣體等等。 作為干蝕刻方法，可使用平行板RIE (反應(yīng)離子蝕刻)法或ICP (感應(yīng)耦合等離子 體)蝕刻法。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈形電極的電功率大小、施加到基板側(cè)上電 極的電功率大小、基板側(cè)上電極的溫度等)，使得膜可被蝕刻為期望形狀。
在該實(shí)施方式中，采用ICP蝕刻法并且蝕刻條件如下使用Cl2和02 ;施加到線圈 形電極的電功率大小為1500W ;施加到基板側(cè)上電極的電功率大小為200W ;壓力為1. 5Pa ; 基板溫度為-10°C。 可選地，可以在以下蝕刻條件下進(jìn)行ICP蝕刻法使用Cl2 (流速為lOOsccm)作為 蝕刻氣體；施加到線圈形電極的電功率大小為2000W ;施加到基板側(cè)上電極的電功率大小 為600W ;壓力為1. 5Pa ;基板溫度為-l(TC。 當(dāng)在以上條件下蝕刻利用基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜形成的第一氧化物半導(dǎo)體 膜431和第二氧化物半導(dǎo)體膜432時(shí)，半導(dǎo)體層403的端部可具有5度或以下的小錐角。在 該情況下，可以改進(jìn)疊置在半導(dǎo)體層403上的膜的覆蓋。此外，在蝕刻工藝中，優(yōu)選通過(guò)在 測(cè)量等離子體發(fā)射強(qiáng)度的同時(shí)監(jiān)測(cè)與氧化物半導(dǎo)體膜中各個(gè)原子對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)來(lái)確定蝕刻 的結(jié)束(也稱為終點(diǎn))。該方法使得可以控制蝕刻，從而可抑制半導(dǎo)體層下方的柵極絕緣層 的厚度減小，并且可減少氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻殘余。 當(dāng)利用添加了氧氣(02)的基于氯的氣體(Cl2)進(jìn)行蝕刻時(shí)(優(yōu)選蝕刻氣體中的氧 含量設(shè)定為15vol^或以上)，在將氮氧化硅膜用作柵極絕緣層402的情況下，第一氧化物 半導(dǎo)體膜431和第二氧化物半導(dǎo)體膜432所用的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜相對(duì)于柵極 絕緣層402的選擇比可增加。因此，第一氧化物半導(dǎo)體膜431和第二氧化物半導(dǎo)體膜432 可以比柵極絕緣層402更多地蝕刻，并且可充分減小對(duì)柵極絕緣層402的損壞。
通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體膜431 、第二氧化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433干蝕刻的 第一蝕刻步驟，第一氧化物半導(dǎo)體膜431、第二氧化物半導(dǎo)體膜432和導(dǎo)電膜433被各向異 性地蝕刻。以這種方式，掩模434的端部與第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層 436和導(dǎo)電層437的端部對(duì)準(zhǔn)，并且這些端部變得連續(xù)。 此外，由于第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437的端 部的蝕刻速率根據(jù)蝕刻條件或氧化物半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電材料而不同，所以錐角不同并且在 一些情況下端部不連續(xù)。 接著對(duì)掩模434進(jìn)行灰化。結(jié)果，減小掩模的尺寸和厚度。通過(guò)灰化，去除抗蝕 劑掩模的厚度小的區(qū)域(與柵極電極層401的部分重疊的區(qū)域)，從而可形成分隔掩模 438 (見(jiàn)圖1C)。利用掩模438進(jìn)行第二蝕刻步驟，因此，將第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437蝕刻成半導(dǎo)體層403、n+層404a和404b、以及源極電極層405a 和漏極電極層405b(見(jiàn)圖1D)。注意，半導(dǎo)體層403被局部蝕刻而變成具有槽(凹陷)且具 有被局部蝕刻并露出的端部的半導(dǎo)體層。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻劑的濕蝕刻進(jìn)行第二蝕刻步驟。 作為蝕刻劑，可以使用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液、氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧
化氫氨水=5:2:2)等等?？蛇x地，可以使用IT007N(由Kanto Chemical Co. ， Inc
制造)。 根據(jù)導(dǎo)電層437所用的材料，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(蝕刻劑、蝕刻時(shí)間、溫度等)， 使得膜可被蝕刻為期望形狀。 例如，在導(dǎo)電層437使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可進(jìn)行利用磷酸、醋酸和硝酸 的混合溶液的濕蝕刻。另外，在導(dǎo)電層437使用鈦膜的情況下，可進(jìn)行利用氨水過(guò)氧化氫混
合物(過(guò)氧化氫氨水=5 : 2 : 2)作為蝕刻劑的濕蝕刻。 例如，在導(dǎo)電層437使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可利用磷酸、醋酸和硝酸的混 合溶液作為第二蝕刻步驟的蝕刻劑，蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層 436和導(dǎo)電層437。 在第二蝕刻步驟中，可利用不同的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層和氧化物半導(dǎo)體層。 例如，在導(dǎo)電層437使用鈦膜的情況下，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫
氨水=5 : 2 : 2)作為第二蝕刻步驟的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層437，并且可利用磷酸、醋酸和
硝酸的混合溶液蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層435和第二氧化物半導(dǎo)體層436。
在第二蝕刻步驟中，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫氨水=
5:2: 2)蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437，從而可 形成半導(dǎo)體層403的凹陷、n+層404a和404b、以及源極電極層405a和漏極電極層405b。
通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437濕蝕刻的 第二蝕刻步驟，第一氧化物半導(dǎo)體層435、第二氧化物半導(dǎo)體層436和導(dǎo)電層437被各向同 性地蝕刻。以這種方式，掩模438的端部與半導(dǎo)體層403的凹陷的端部、11+層404a和404b 的端部、以及源極電極層405a和漏極電極層405b的端部未對(duì)準(zhǔn)，并且這些端部進(jìn)一步后 退，從而使端部的形狀具有曲率。此外，由于半導(dǎo)體層403、 n+層404a和404b、以及源極電極層405a和漏極電極層 405b的端部的蝕刻速率根據(jù)蝕刻條件或氧化物半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電材料而不同，所以曲率不 同并且在一些情況下端部不連續(xù)。 另外，通過(guò)清潔將濕蝕刻之后的蝕刻劑與被蝕刻材料一起移除?？梢詢艋斜?移除材料的蝕刻劑的廢液，從而重復(fù)使用廢液中含有的材料。從蝕刻之后的廢液收集氧化 物半導(dǎo)體層中含有的諸如銦的材料并重復(fù)使用，從而可有效利用資源并降低成本。
之后，移除掩模438。 源極電極層405a和漏極電極層405b的材料的蝕刻速率優(yōu)選比半導(dǎo)體層403的材 料的蝕刻速率高。這是因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)單次蝕刻蝕刻源極電極層405a和漏極電極層405b以及 半導(dǎo)體層403的情況下，將半導(dǎo)體層403的蝕刻速率減小為低于源極電極層405a和漏極電 極層405b的蝕刻速率可以抑制半導(dǎo)體層403的過(guò)度蝕刻。因此，可以抑制半導(dǎo)體層403的 移除。
之后，優(yōu)選在20(TC到60(TC，通常在30(rC到50(rC下進(jìn)行熱處理。這里，在氮?dú)?氛下在350。C下進(jìn)行一小時(shí)的熱處理。通過(guò)該熱處理，半導(dǎo)體層403和n+層404a和404b 所用的基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體在原子水平上發(fā)生重新排列。該熱處理(包括光 退火)的重要之處在于可以減輕干擾半導(dǎo)體層403和n+層404a和404b中的載流子輸送 的變形。注意，對(duì)于何時(shí)進(jìn)行熱處理沒(méi)有具體限制，只要在形成第一氧化物半導(dǎo)體膜431和 第二氧化物半導(dǎo)體膜432之后進(jìn)行即可。此外，可以在半導(dǎo)體層403的露出凹陷上進(jìn)行氧自由基處理。通過(guò)氧自由基處理， 利用半導(dǎo)體層403形成溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管可用作常閉晶體管。而且，通過(guò)自由基 處理，可以修復(fù)由于蝕刻而對(duì)半導(dǎo)體層403的損壞。優(yōu)選在02、N20的氣氛下，或者含有N2、 He、Ar等的氧氣氛下進(jìn)行自由基處理。可選地，可以使用通過(guò)將Cl2或CF4添加到以上氣氛 而獲得的氣氛。注意，優(yōu)選在不向基板100側(cè)施加偏壓的情況下進(jìn)行自由基處理。
通過(guò)以上步驟，可以完成圖1E所示的反向交錯(cuò)薄膜晶體管420。
如本實(shí)施方式中一樣，通過(guò)使用利用多色調(diào)掩模形成的具有多種厚度(通常為兩 種厚度)的區(qū)域的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，因此可簡(jiǎn)化工藝并降低成本。 從而，能以低成本、高生產(chǎn)率制造可靠的半導(dǎo)體器件。
實(shí)施方式2
這里，參照?qǐng)D3A至3E和圖4A1和4A2描述包括薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的示例， 該薄膜晶體管具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中源極電極層和漏極電極層與實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體層 接觸。 圖4A1是該實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的薄膜晶體管460的平面圖，圖4A2是沿圖4A1 的D1-D2截取的剖面圖。薄膜晶體管460是反向交錯(cuò)薄膜晶體管，并且包括柵極電極層451、 柵極絕緣層452、半導(dǎo)體層453、以及源極電極層455a和漏極電極層455b。
圖3A至3E是示出薄膜晶體管460的制造步驟的剖面圖。 在圖3A中，用作基膜的絕緣膜457設(shè)置在基板450上，柵極電極層451設(shè)置在絕 緣膜457上。在該實(shí)施方式中，使用氧化硅膜(厚度為100nm)作為絕緣膜457。柵極絕緣 層452、氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483按照該順序疊置在柵極電極層451上。
氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483彼此接觸的區(qū)域優(yōu)選通過(guò)等離子體處理進(jìn)行修 正。在該實(shí)施方式中，在形成導(dǎo)電膜483之前，在氬氣氛下在氧化物半導(dǎo)體膜481上(在該 實(shí)施方式中為基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜)進(jìn)行等離子體處理。 可利用氮、氦等代替氬氣氛進(jìn)行等離子體處理?？蛇x地，可以使用添加氧、氫、N20 等的氬氣氛。進(jìn)一步可選地，可以使用添加Cl2、CF4等的氬氣氛。 柵極絕緣層452、氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483可連續(xù)形成而不用暴露于空
氣。通過(guò)連續(xù)形成而不暴露于空氣，所述膜可疊置而不會(huì)由于大氣成分或者空氣中漂浮的
污染物雜質(zhì)元素而污染膜間的界面，因此，可以減小薄膜晶體管的特性偏差。 掩模484形成在柵極絕緣層452、氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483上。 在該實(shí)施方式中，描述了一個(gè)示例，其中利用多色調(diào)(高色調(diào))掩模進(jìn)行曝光以形
成掩模484?？梢砸灶?lèi)似于實(shí)施方式1的掩模434的方式形成掩模484。 利用通過(guò)其使光透射成具有多種光強(qiáng)的多色調(diào)掩模進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影，從
而形成具有厚度不同的區(qū)域的掩模484，如圖3B所示。通過(guò)利用多色調(diào)掩模，可減少曝光掩模的數(shù)量。 接著，利用掩模484進(jìn)行第一蝕刻步驟，從而將氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483
蝕刻成島形。結(jié)果，可形成氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487 (見(jiàn)圖3B)。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻氣體的干蝕刻進(jìn)行第一蝕刻步驟。 優(yōu)選使用含氯的氣體(諸如氯氣(Cl2)、氯化硼(BC13)、氯化硅(SiCl4)或四氯化
碳(CC14)的基于氯的氣體)作為蝕刻氣體。通過(guò)在蝕刻中使用含氯的氣體，與使用不含氯
的氣體的情況相比，可以減少蝕刻中的面內(nèi)偏差。 可選地，可使用含氟的氣體(諸如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)、或 者三氟甲烷(CHF3)的基于氟的氣體)、溴化氫(HBr)、氧氣(02)、添加了諸如氦(He)或氬 (Ar)的稀有氣體的任意這些氣體等等。 作為干蝕刻方法，可使用平行板RIE(反應(yīng)離子蝕刻)法或ICP(感應(yīng)耦合等離子 體)蝕刻法。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈形電極的電功率大小、施加到基板側(cè)上電 極的電功率大小、基板側(cè)上電極的溫度等)，使得膜可被蝕刻為期望形狀。
在該實(shí)施方式中，采用ICP蝕刻法并且蝕刻條件如下使用Cl2和02 ;施加到線圈 形電極的電功率大小為1500W ;施加到基板側(cè)上電極的電功率大小為200W ;壓力為1. 5Pa ; 基板溫度為-l(TC。 當(dāng)利用添加了氧氣(02)的基于氯的氣體(Cl2)進(jìn)行蝕刻時(shí)(優(yōu)選蝕刻氣體中的氧 含量設(shè)定為15vol^或以上)，在將氮氧化硅膜用作柵極絕緣層452的情況下，氧化物半導(dǎo) 體層485所用的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜相對(duì)于柵極絕緣層452的選擇比可增加。因 此，氧化物半導(dǎo)體膜481可以比柵極絕緣層452更多地蝕刻。 通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體膜481和導(dǎo)電膜483干蝕刻的第一蝕刻步驟，氧化物半導(dǎo)體 膜481和導(dǎo)電膜433被各向異性地蝕刻。以這種方式，掩模484的端部與氧化物半導(dǎo)體層 485和導(dǎo)電層487的端部對(duì)準(zhǔn)，并且這些端部變得連續(xù)。 此外，由于氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487的端部的蝕刻速率根據(jù)蝕刻條件或 氧化物半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電材料而不同，所以錐角不同并且在一些情況下端部不連續(xù)。
接著對(duì)掩模484進(jìn)行灰化。結(jié)果，減小掩模的尺寸和厚度。通過(guò)灰化，去除抗蝕 劑掩模的厚度小的區(qū)域(與柵極電極層451的部分重疊的區(qū)域)，從而可形成分隔掩模 488 (見(jiàn)圖3C)。 利用掩模488進(jìn)行第二蝕刻步驟，因此，將氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487蝕刻
成半導(dǎo)體層453、以及源極電極層455a和漏極電極層455b (見(jiàn)圖3D)。注意，半導(dǎo)體層453
被局部蝕刻而變成具有槽(凹陷)且具有被局部蝕刻并露出的端部的半導(dǎo)體層。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻劑的濕蝕刻進(jìn)行第二蝕刻步驟。 作為蝕刻劑，可以使用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液、氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧
化氫氨水=5:2:2)等等?？蛇x地，可以使用IT007N(由Kanto Chemical Co. ， Inc
制造)。 根據(jù)導(dǎo)電層487所用的材料，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(蝕刻劑、蝕刻時(shí)間、溫度等)， 使得膜可被蝕刻為期望形狀。 例如，在導(dǎo)電層487使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可進(jìn)行利用磷酸、醋酸和硝酸 的混合溶液的濕蝕刻。另外，在導(dǎo)電層487使用鈦膜的情況下，可進(jìn)行利用氨水過(guò)氧化氫混
13合物(過(guò)氧化氫氨水=5 : 2 : 2)作為蝕刻劑的濕蝕刻。 例如，在導(dǎo)電層487使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可利用磷酸、醋酸和硝酸的混
合溶液作為第一蝕刻步驟的蝕刻劑，蝕刻氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487。 在第二蝕刻步驟中，可利用不同的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層和氧化物半導(dǎo)體層。 例如，在導(dǎo)電層487使用鈦膜的情況下，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫
氨水=5 : 2 : 2)作為第二蝕刻步驟的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層487，并且可利用磷酸、醋酸和
硝酸的混合溶液蝕刻氧化物半導(dǎo)體層485。
在第二蝕刻步驟中，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫氨水=
5:2: 2)蝕刻氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487，從而可形成半導(dǎo)體層453的凹陷、以及 源極電極層455a和漏極電極層455b。 按照與上述類(lèi)似的方式，通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487濕蝕刻的第二 蝕刻步驟，氧化物半導(dǎo)體層485和導(dǎo)電層487被各向同性地蝕刻。以這種方式，掩模488的 端部與半導(dǎo)體層453的凹陷的端部、以及源極電極層455a和漏極電極層455b的端部未對(duì) 準(zhǔn)，并且這些端部進(jìn)一步后退，從而端部的形狀具有曲率。 此外，由于半導(dǎo)體層453、以及源極電極層455a和漏極電極層455b的端部的蝕刻 速率根據(jù)蝕刻條件或氧化物半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電材料而不同，所以錐角不同并且在一些情況 下端部不連續(xù)。 另外，通過(guò)清潔將濕蝕刻之后的蝕刻劑與被蝕刻材料一起移除?？梢詢艋斜?移除材料的蝕刻劑的廢液，從而重復(fù)使用廢液中含有的材料。從蝕刻之后的廢液收集氧化 物半導(dǎo)體層中含有的諸如銦的材料并重復(fù)使用，從而可有效利用資源并降低成本。
之后，移除掩模488。 通過(guò)以上步驟，可以完成圖3E所示的反向交錯(cuò)薄膜晶體管460。 如在本實(shí)施例中，通過(guò)使用利用多色調(diào)掩模形成的具有多種厚度(通常為兩種厚
度)的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，因此可簡(jiǎn)化工藝并降低成本。從而，能以
低成本、高生產(chǎn)率制造可靠的半導(dǎo)體器件。實(shí)施方式3在該實(shí)施方式中，參照?qǐng)D5A至5C、圖6A至6C、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11A1、11A2、
11B1和11B2、以及圖12描述包括薄膜晶體管的顯示器件的制造工藝。對(duì)于圖5A所示的具有透光性質(zhì)的基板100，可使用以Corning, Inc.制造的#7059
玻璃、#1737玻璃等為代表的硼硅酸鋇玻璃、硼硅酸鋁玻璃等的玻璃基板。 接著，導(dǎo)電層完全形成在基板100的表面上，然后進(jìn)行第一光刻處理以形成抗蝕
劑掩模。然后，通過(guò)蝕刻移除多余部分，從而形成布線和電極(包括柵極電極層101、電容器
布線108和第一端子121的柵極布線)。此時(shí)，進(jìn)行蝕刻，使得柵極電極層101的至少一個(gè)
端部呈錐形。圖5A是示出該狀態(tài)的剖面圖。注意，圖7對(duì)應(yīng)于該狀態(tài)的俯視圖。 包括柵極電極層101、電容器布線108和位于端子部的第一端子121的各個(gè)柵極布
線優(yōu)選利用耐熱導(dǎo)電材料形成，耐熱導(dǎo)電材料例如是從鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、
鉻(Cr)、釹(Nd)或鈧(Sc)中選擇的元素；包括任意這些元素的合金；包括任意這些元素的
組合的合金膜；或者包括任意這些元素的氮化物。在使用諸如鋁(Al)或銅(Cu)的低電阻
導(dǎo)電材料的情況下，低電阻導(dǎo)電材料與以上耐熱導(dǎo)電材料組合使用，這是因?yàn)閱斡蠥1的話存在耐熱性低、容易腐蝕等問(wèn)題。 接著，柵極絕緣層102完全形成在柵極電極層101的表面上。柵極絕緣層102通 過(guò)噴濺法等形成為50nm至250nm的厚度。 例如，氧化硅膜通過(guò)噴濺法形成100nm的厚度，作為柵極絕緣層102。毫無(wú)疑問(wèn)，柵 極絕緣層102不限于該氧化硅膜，諸如氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜或氧化鉭膜的另一 絕緣膜可形成為具有單層或疊層結(jié)構(gòu)。 注意，在形成氧化物半導(dǎo)體膜之前優(yōu)選進(jìn)行逆噴濺，從而移除柵極絕緣層表面上
的灰塵，在逆噴濺中引入氬氣并產(chǎn)生等離子體?？梢允褂玫?、氦等代替氬氣氛?？蛇x地，可
以向氬氣氛添加氧、氫、^0等。進(jìn)一步可選地，可以向氬氣氛添加(^、CF4等。 接著，第一氧化物半導(dǎo)體膜109(在該實(shí)施方式中為基于In-Ga-Zn-0的第一非單
晶膜)形成在柵極絕緣層102上。在等離子體處理之后可有效地淀積基于In-Ga-Zn-0的
第一非單晶膜而不暴露于空氣，因此灰塵和濕氣不會(huì)粘附至柵極絕緣層與半導(dǎo)體膜之間的
界面。這里，基于In-Ga-Zn-0的第一非單晶膜在以下條件下形成靶是直徑為8英寸的包 括ln、Ga和Zn的氧化物半導(dǎo)體靶(ln203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1);基板與靶之間的 距離為170mm ;壓力為0. 4Pa ;直流(DC)電源為0. 5kW ;氣氛為氬或氧。脈沖直流(DC)電源 是優(yōu)選的，因?yàn)榭蓽p少灰塵并且膜厚變得均勻。基于In-Ga-Zn-0的第一非單晶膜的厚度設(shè) 定在5nm至200nm的范圍內(nèi)。在該實(shí)施方式中，基于In-Ga-Zn-O的第一非單晶膜的厚度為 100nm。 接著，第二氧化物半導(dǎo)體膜lll(在該實(shí)施方式中為基于In-Ga-Zn-0的第二非單 晶膜)通過(guò)噴濺法在不暴露于空氣的情況下形成。這里，在以下條件下進(jìn)行噴濺淀積靶是 ln203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : 1 ;壓力為0.4Pa;電功率大小為500W;淀積溫度為室溫；氬 氣流速為40sccm。雖然意圖使用111203 : Ga203 : ZnO = 1 : 1 : l的靶，但是在一些情況 下獲得在淀積后包括尺寸為lnm至10nm的晶粒的基于In-Ga-Zn-O的非單晶膜。通過(guò)適當(dāng) 地調(diào)節(jié)耙成分比例、淀積壓力(0. 1Pa至2. OPa)、電功率大小(250W至3000W : 4 8英寸)、 溫度(室溫至10(TC)、反應(yīng)噴濺的淀積條件等，可以控制晶粒的存在與否以及晶粒的密度， 并且在lnm至10nm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)晶粒的直徑。基于In-Ga-Zn-O的第二非單晶膜的厚度為 5nm至20nm。毫無(wú)疑問(wèn)，在膜包括晶粒的情況下，晶粒的尺寸不超過(guò)膜厚度。在該實(shí)施方式 中，基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜的厚度為5nm。 基于In-Ga-Zn-0的第一非單晶膜和基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜在彼此不同 的條件下形成。例如，在基于In-Ga-Zn-0的第一非單晶膜的淀積條件下氧氣與氬氣的流速 比高于在基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜的淀積條件下氧氣與氬氣的流速比。具體地說(shuō)， 基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜形成在稀有氣體(例如氬或氦)氣氛(或者包括10%或 以下的氧氣以及90X或以上的氬氣的氣氛)下，而基于In-Ga-Zn-0的第一非單晶膜形成在 氧氣氛下(或者氬氣與氧氣的流速比為1比1或以上)。 基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜可形成在已經(jīng)預(yù)先進(jìn)行逆噴濺的腔室中，或者 與已經(jīng)預(yù)先進(jìn)行逆噴濺的腔室不同的腔室中。 作為噴濺法，存在將高頻電源用作噴濺電源的RF噴濺法、DC噴濺法、以及以脈沖 方式施加偏壓的脈沖DC噴濺法。RF噴濺法主要用在形成絕緣膜的情況，DC噴濺法主要用 在形成金屬膜的情況。
另外，存在可設(shè)定多個(gè)不同材料的靶的多源噴濺設(shè)備。通過(guò)該多源噴濺設(shè)備，不同材料的膜可形成為疊置在相同腔室中，或者可在相同腔室中通過(guò)放電同時(shí)形成多種材料的膜。 此外，存在在腔室內(nèi)設(shè)有磁體系統(tǒng)并且用于磁控管?chē)姙R法的噴濺設(shè)備，或者用于ECR噴濺法的噴濺設(shè)備，在ECR噴濺法中使用利用微波產(chǎn)生的等離子體而不用輝光放電。
此外，作為通過(guò)噴濺法進(jìn)行的淀積方法，還存在反應(yīng)噴濺法和偏壓噴濺法，在反應(yīng)噴濺中在淀積期間使靶物質(zhì)和噴濺氣體成分相互化學(xué)反應(yīng)，以形成它們的化合物的薄膜，在偏壓噴濺法中也在膜形成期間向基板施加電壓。 接著，通過(guò)噴濺法或真空蒸發(fā)法在第一氧化物半導(dǎo)體膜109和第二氧化物半導(dǎo)體膜111上形成由金屬材料制成的導(dǎo)電膜132。圖5B是示出該狀態(tài)的剖面圖。
作為導(dǎo)電膜132的材料，有從Al、Cr、Ta、Ti、Mo或W選擇的元素、包括任意這些元素的合金、包括任意這些元素的組合的合金膜，等等。在20(TC到60(TC下進(jìn)行熱處理的情況中，導(dǎo)電膜132優(yōu)選形成為抵抗該熱處理。在使用Al的情況下，A1與耐熱導(dǎo)電材料組合使用，這是因?yàn)閱斡蠥1的話存在耐熱性低、容易腐蝕等問(wèn)題。作為與A1組合使用的耐熱導(dǎo)電材料，可以使用從鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)或鈧(Sc)中選擇的元素；包括任意這些元素的合金；包括任意這些元素的組合的合金膜；或者包括任意這些元素的氮化物。 這里，導(dǎo)電膜132是單層結(jié)構(gòu)的鈦膜。可選地，導(dǎo)電膜132可具有雙層結(jié)構(gòu)；例如，在鋁膜上疊置鈦膜。進(jìn)一步可選地，導(dǎo)電膜132可具有三層結(jié)構(gòu)；例如，形成Ti膜，在Ti膜上疊置包括Nd的鋁膜(Al-Nd膜)，并在其上再形成Ti膜。導(dǎo)電膜132可以是包括單層結(jié)構(gòu)硅的鋁膜。 接著，進(jìn)行第二光刻處理以形成作為抗蝕劑掩模的掩模133。在該實(shí)施方式中，描述了一個(gè)示例，其中利用多色調(diào)(高色調(diào))掩模進(jìn)行曝光以形成掩模133。以類(lèi)似于實(shí)施方式1的掩模434的方式形成掩模133。 利用通過(guò)其光透射成具有多種光強(qiáng)的多色調(diào)掩模進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影，從而可形成具有厚度不同的區(qū)域的掩模133，如圖5C所示。從而，通過(guò)利用多色調(diào)掩模，可減少曝光掩模的數(shù)量。 接著，利用掩模133進(jìn)行第一蝕刻步驟，從而將作為基于In-Ga-Zn-0的第一非單
晶膜的第一氧化物半導(dǎo)體膜109、作為基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜的第二氧化物半導(dǎo)
體膜111和導(dǎo)電膜132蝕刻成島形。因此，可形成第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半
導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136(見(jiàn)圖5C)。圖8是示出該狀態(tài)的俯視圖。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻氣體的干蝕刻進(jìn)行第一蝕刻步驟。 優(yōu)選使用含氯的氣體(諸如氯氣(Cl2)、氯化硼(BC13)、氯化硅(SiCl4)或四氯化
碳(CC14)的基于氯的氣體)作為蝕刻氣體。通過(guò)在蝕刻中使用含氯的氣體，與使用不含氯
的氣體的情況相比，可以減少蝕刻中的面內(nèi)偏差。 可選地，可使用含氟的氣體(諸如四氟化碳(CF4)、氟化硫(SF6)、氟化氮(NF3)、或者三氟甲烷(CHF3)的基于氟的氣體)、溴化氫(HBr)、氧氣(02)、添加了諸如氦(He)或氬(Ar)的稀有氣體的任意這些氣體等等。 作為干蝕刻方法，可使用平行板RIE(反應(yīng)離子蝕刻)法或ICP(感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻法。為了能夠?qū)⒛のg刻為期望形狀，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈形電極的電功率大小、施加到基板側(cè)上電極的電功率大小、基板側(cè)上電極的溫度等)。
在該實(shí)施方式中，采用ICP蝕刻法并且蝕刻條件如下使用Cl2和02 ;施加到線圈形電極的電功率大小為1500W ;施加到基板側(cè)上電極的電功率大小為200W ;壓力為1. 5Pa ;基板溫度為-l(TC。 當(dāng)利用添加了氧氣(02)的基于氯的氣體(Cl2)進(jìn)行蝕刻時(shí)(優(yōu)選蝕刻氣體中的氧含量設(shè)定為15vol^或以上)，在將氮氧化硅膜用作柵極絕緣層102的情況下，第一氧化物半導(dǎo)體層134和第二氧化物半導(dǎo)體層135所用的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜相對(duì)于柵極絕緣層102的選擇比可增加。因此，氧化物半導(dǎo)體層可以比柵極絕緣層102更多地蝕刻。
通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體膜109、第二氧化物半導(dǎo)體膜lll和導(dǎo)電膜132干蝕刻的第一蝕刻步驟，第一氧化物半導(dǎo)體膜109、第二氧化物半導(dǎo)體膜111和導(dǎo)電膜132被各向異性地蝕刻。以這種方式，掩模133的端部與第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136的端部對(duì)準(zhǔn)，并且這些端部變得連續(xù)。 接著對(duì)掩模133進(jìn)行灰化。結(jié)果，減小掩模的尺寸和厚度。通過(guò)灰化，去除抗蝕劑掩模的厚度小的區(qū)域(與柵極電極層101的部分重疊的區(qū)域)，從而可形成分隔掩模131 (見(jiàn)圖3C)。 利用掩模131進(jìn)行第二蝕刻步驟，因此，將第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物
半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136蝕刻成半導(dǎo)體層103、作為源極區(qū)域和漏極區(qū)域的n+層104a和
104b、以及源極電極層105a和漏極電極層105b。注意，半導(dǎo)體層103被局部蝕刻而變成具
有槽(凹陷)且具有被局部蝕刻并露出的端部的半導(dǎo)體層。 在該實(shí)施方式中，通過(guò)使用蝕刻劑的濕蝕刻進(jìn)行第二蝕刻步驟。 作為蝕刻劑，可以使用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液、氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧
化氫氨水=5 : 2 : 2)等等。 根據(jù)導(dǎo)電膜132所用的材料，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(蝕刻劑、蝕刻時(shí)間、溫度等)，使得膜可被蝕刻為期望形狀。 例如，在導(dǎo)電層136使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可進(jìn)行利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液的濕蝕刻。另外，在導(dǎo)電層136使用鈦膜的情況下，可進(jìn)行利用氨水過(guò)氧化氫混
合物(過(guò)氧化氫氨水=5 : 2 : 2)作為蝕刻劑的濕蝕刻。 例如，在導(dǎo)電層136使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液作為第二蝕刻步驟的蝕刻劑，蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136。 在第二蝕刻步驟中，可利用不同的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層和氧化物半導(dǎo)體層。 例如，在導(dǎo)電層136使用鈦膜的情況下，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫
氨水=5 : 2 : 2)作為第二蝕刻步驟的蝕刻劑蝕刻導(dǎo)電層136，并且可利用磷酸、醋酸和
硝酸的混合溶液蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層134和第二氧化物半導(dǎo)體層135。
在第二蝕刻步驟中，可利用氨水過(guò)氧化氫混合物(過(guò)氧化氫氨水=
5:2: 2)蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136，從而可形成半導(dǎo)體層103的凹陷、n+層104a和104b、以及源極電極層105a和漏極電極層105b。
通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136濕蝕刻的
17第二蝕刻步驟，第一氧化物半導(dǎo)體層134、第二氧化物半導(dǎo)體層135和導(dǎo)電層136被各向同性地蝕刻。以這種方式，半導(dǎo)體層103的凹陷的端部、n+層104a和104b的端部、以及源極電極層105a和漏極電極層105b的端部與掩模131的端部未對(duì)準(zhǔn)，并且這些端部進(jìn)一步后退，從而端部的形狀具有曲率。 另外，通過(guò)清潔將濕蝕刻之后的蝕刻劑與被蝕刻材料一起移除?？梢詢艋斜灰瞥牧系奈g刻劑的廢液，從而重復(fù)使用廢液中含有的材料。從蝕刻之后的廢液收集氧化物半導(dǎo)體層中含有的諸如銦的材料并重復(fù)使用，從而可有效利用資源并降低成本。
之后，優(yōu)選在20(TC到60(TC，通常在30(rC到50(rC下進(jìn)行熱處理。這里，在爐中在氮?dú)夥障略?5(TC下進(jìn)行一小時(shí)的熱處理。通過(guò)該熱處理，基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜在原子水平上發(fā)生重新排列。該熱處理(也包括光退火)的重要之處在于可以消除干擾載流子輸送的變形。注意，對(duì)于何時(shí)進(jìn)行熱處理沒(méi)有具體限制，只要在形成基于In-Ga-Zn-0的第二非單晶膜之后進(jìn)行即可。例如，可以在形成像素電極之后進(jìn)行熱處理。
此外，可以在半導(dǎo)體層103的露出的溝道形成區(qū)域上進(jìn)行氧自由基處理。通過(guò)氧自由基處理，薄膜晶體管可用作常閉晶體管。而且，通過(guò)自由基處理，可以修復(fù)由于蝕刻而對(duì)半導(dǎo)體層103的損壞。優(yōu)選在02、N20的氣氛下，或者含有氧的N2、He、Ar等的氣氛下進(jìn)行自由基處理?？蛇x地，可以使用通過(guò)將(^或CF4添加到以上氣氛而獲得的氣氛。注意，優(yōu)選在不施加偏壓的情況下進(jìn)行自由基處理。 通過(guò)以上步驟，可以完成薄膜晶體管170，該薄膜晶體管170的溝道形成區(qū)域利用半導(dǎo)體層103形成。圖6A是示出該狀態(tài)的剖面圖。注意，圖9對(duì)應(yīng)于該狀態(tài)的俯視圖。
進(jìn)行第二蝕刻步驟，使得利用與半導(dǎo)體層103相同的材料形成的端子層124、利用與n+層104a和104b相同的材料形成的端子123、以及利用與源極電極層105a和漏極電極層105b相同的材料形成的第二端子122留在端子部中。注意，第二端子122電連接到源極布線(包括源極電極層105a和漏極電極層105b的源極布線)。 通過(guò)使用利用多色調(diào)掩模形成的具有多種厚度(通常為兩種厚度)的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，因此可簡(jiǎn)化工藝并降低成本。 接著，移除掩模131，保護(hù)絕緣層107形成為覆蓋薄膜晶體管170。保護(hù)絕緣層107可利用通過(guò)噴濺法等獲得的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等形成。
接著，進(jìn)行第三光刻處理以形成抗蝕劑掩模。柵極絕緣層102和保護(hù)絕緣層107被蝕刻而形成到達(dá)漏極電極層105b的接觸孔125。另外，通過(guò)該蝕刻，還形成到達(dá)第二端子122的接觸孔127和到達(dá)第一端子121的接觸孔126。圖6B是示出該狀態(tài)的剖面圖。
接著，移除抗蝕劑掩模，然后形成透明導(dǎo)電膜。透明導(dǎo)電膜利用氧化銦(1化03)、氧化銦氧化錫合金(I化0fSn02，簡(jiǎn)寫(xiě)為ITO)等通過(guò)噴濺法、真空蒸發(fā)法等形成。這些材料的膜利用包含鹽酸的溶液蝕刻。然而，由于ITO的蝕刻特別容易留下殘留物，所以可使用氧化銦-氧化鋅合金(In203-ZnO)以改進(jìn)蝕刻的可加工性。 接著，進(jìn)行第四光刻處理以形成抗蝕劑掩模。通過(guò)蝕刻移除不需要的部分，從而形成像素電極層110。 另外，通過(guò)該第四光刻處理，電容器布線108和像素電極層IIO通過(guò)利用電容器部
分中的柵極絕緣層102和保護(hù)絕緣層107作為電介質(zhì)，一起形成存儲(chǔ)電容器。 另外，在第四光刻處理中，第一端子和第二端子被抗蝕劑掩模覆蓋。從而留下形成在端子部分中的透明導(dǎo)電膜128和129。透明導(dǎo)電膜128和129均用作電極或用于連接到 FPC的布線。形成在第一端子121上的透明導(dǎo)電膜128用作用于連接的端子電極，該端子電 極用作柵極布線的輸入端子。形成在第二端子122上的透明導(dǎo)電膜129用作用于連接的端 子電極，該端子電極用作源極布線的輸入端子。 接著移除抗蝕劑掩模。圖6C是示出該狀態(tài)的剖面圖。注意，圖10對(duì)應(yīng)于該狀態(tài) 的俯視圖。 圖11Al和11A2分別是剖面圖和俯視圖，并且示出該狀態(tài)下的柵極布線端子。圖 11A1對(duì)應(yīng)于沿圖11A2的El-E2截取的剖面圖。在圖11A1中，形成在保護(hù)絕緣膜154上的 透明導(dǎo)電膜155用作用于連接的端子電極，該端子電極用作輸入端子。在圖11A1的端子部 分中，利用和柵極布線相同的材料形成的第一端子151與利用和源極布線相同的材料形成 的連接電極層153重疊，在它們之間插設(shè)有柵極絕緣層152、半導(dǎo)體層157以及n+層158， 并且經(jīng)由透明導(dǎo)電膜155使第一端子151和連接電極層153導(dǎo)電。注意，在圖6C中透明導(dǎo) 電膜128與第一端子121接觸的部分對(duì)應(yīng)于圖11A1中透明導(dǎo)電膜155與第一端子151接 觸的部分。 圖11B1和11B2分別是剖面圖和俯視圖，并且示出與圖6C的源極布線端子部分不 同的源極布線端子部分。而且，圖11B1對(duì)應(yīng)于沿圖11B2的D1-D2截取的剖面圖。在圖11B1 中，形成在保護(hù)絕緣膜154上的透明導(dǎo)電膜155用作用于連接的端子電極，該端子電極用作 輸入端子。在圖11B1的端子部分中，利用和柵極布線相同的材料形成的電極層156布置在 第二端子150下方，在其間插設(shè)柵極絕緣層152。電極層156未電連接到第二端子150，并 且可通過(guò)將電極層156的電位設(shè)定為不同于第二端子150的電位(例如，漂浮、GND、0V等) 而形成電容器，作為對(duì)抗噪音或靜電的措施。第二端子150經(jīng)由保護(hù)絕緣膜154電連接到 透明導(dǎo)電膜155。 根據(jù)像素密度設(shè)置多個(gè)柵極布線、源極布線和電容器布線。在端子部分中，設(shè)置多 個(gè)端子電位與柵極布線相同的第一端子；電位與源極布線相同的第二端子；電位與電容 器布線相同的第三端子；等等。可以由從業(yè)者適當(dāng)確定相應(yīng)端子的數(shù)量。
通過(guò)按這種方式進(jìn)行的第四光刻處理，存儲(chǔ)電容器和包括薄膜晶體管170的像素 薄膜晶體管部分可利用四個(gè)光掩模完成，薄膜晶體管170是底柵n溝道薄膜晶體管。然后， 將它們對(duì)應(yīng)于像素布置成矩陣，以形成像素部分；從而，獲得用于制造有源矩陣顯示器件的 一個(gè)基板。在該說(shuō)明書(shū)中，這類(lèi)基板為了方便而稱為有源矩陣基板。 在制造有源矩陣液晶顯示器件的情況下，在有源矩陣基板與設(shè)有對(duì)置電極的對(duì)置
基板之間設(shè)置液晶層，然后將有源矩陣基板和對(duì)置基板彼此固定。注意，在有源矩陣基板上
設(shè)置與對(duì)置基板的對(duì)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。第四端子用于將公共電極的電位設(shè)定為固定，例如GND、OV等。 像素結(jié)構(gòu)不限于圖IO所示的像素結(jié)構(gòu)。圖12示出了與圖IO不同的俯視圖的示
例。在圖12所示的示例中，未設(shè)置電容器布線，并且形成存儲(chǔ)電容器使得像素電極與相鄰
像素的柵極布線重疊，在其間插設(shè)有保護(hù)絕緣膜和柵極絕緣層；在這種情況下，可以省去電
容器布線和連接到電容器布線的第三端子。注意在圖12中，用相同的附圖標(biāo)記表示與圖10
相同的部分。 在有源矩陣液晶顯示器件中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)布置成矩陣的像素電極而在屏幕上形成顯示圖案。具體地說(shuō)，通過(guò)在所選像素電極與對(duì)應(yīng)于所選像素電極的對(duì)置電極之間施加電壓， 對(duì)設(shè)置在像素電極與對(duì)置電極之間的液晶層進(jìn)行光學(xué)調(diào)制，并且觀察者將該光學(xué)調(diào)制識(shí)別 為顯示圖案。 在通過(guò)液晶顯示器件顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，液晶分子自身的響應(yīng)速度較低。因此，運(yùn)動(dòng)
圖像存在殘像或模糊的問(wèn)題。為了改進(jìn)液晶顯示器件關(guān)于運(yùn)動(dòng)圖像的特性，存在一種稱為
插黑技術(shù)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)每一幀在整個(gè)屏幕上進(jìn)行一次黑色顯示。 而且，存在一種稱為雙幀速率驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)使垂直同步頻率增加
為通常的1. 5倍或以上，更優(yōu)選地增加為2倍，從而提高響應(yīng)速度，并且針對(duì)每幀中已經(jīng)分
隔的多個(gè)域中的每一個(gè)選擇待寫(xiě)入灰度。 而且，為了改進(jìn)液晶顯示器件關(guān)于運(yùn)動(dòng)圖像的特性，存在一種驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過(guò)該技 術(shù)利用多個(gè)LED (發(fā)光二極管)、多個(gè)EL光源等形成平面光源，并且在一個(gè)幀周期內(nèi)獨(dú)立地 使用平面光源的各個(gè)光源以進(jìn)行間歇的照明驅(qū)動(dòng)。作為平面光源，可以使用三種或更多種 LED或者發(fā)射白光的LED。由于可獨(dú)立控制多個(gè)LED，所以LED的發(fā)光定時(shí)可與切換液晶層 的光學(xué)調(diào)制的定時(shí)同步。通過(guò)該驅(qū)動(dòng)技術(shù)，LED可部分關(guān)閉；因此，特別地，在一個(gè)屏幕中顯 示具有大部分黑色顯示區(qū)域的圖像的情況下，降低了功耗。 通過(guò)使用這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)的任意組合，與傳統(tǒng)液晶顯示器件相比，可以提高液晶顯 示器件的顯示特性，例如顯示運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)的特性。 在該實(shí)施方式獲得的n溝道晶體管中，利用基于In-Ga-Zn-O的非單晶膜形成溝道 形成區(qū)域，該晶體管具有有利的操作特性。因此，可以組合使用這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
在制造發(fā)光顯示器件的情況下，有機(jī)發(fā)光元件的一個(gè)電極(也稱為陰極)的電位 設(shè)定為低電源電位，例如設(shè)定為GND、OV等。因此，端子部設(shè)有第四端子，第四端子用于將陰 極的電位設(shè)定為低電源電位，例如設(shè)定為GND、OV等。而且，在制造發(fā)光顯示器件的情況下， 除了源極布線和柵極布線之外設(shè)置電源線。因此，端子部設(shè)有電連接到電源線的第五端子。
如該實(shí)施方式中所述，對(duì)薄膜晶體管使用氧化物半導(dǎo)體使得制造成本降低。
如該實(shí)施方式中那樣，通過(guò)使用利用多色調(diào)掩模形成的具有多種厚度(通常為兩 種厚度)的抗蝕劑掩模，可以減少抗蝕劑掩模的數(shù)量，因此可簡(jiǎn)化工藝并降低成本。從而， 能以低成本、高生產(chǎn)率制造可靠的半導(dǎo)體器件。 該實(shí)施方式能與其它實(shí)施方式中公開(kāi)的任意結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施。
實(shí)施方式4
在該實(shí)施方式中，下面將描述在作為半導(dǎo)體器件的示例的顯示器件中的一個(gè)基板 上制造驅(qū)動(dòng)電路的至少一部分和像素部分的薄膜晶體管的示例。 根據(jù)實(shí)施方式1至3中的任一個(gè)形成像素部分中的薄膜晶體管。實(shí)施方式1至3 中的任一個(gè)所述的薄膜晶體管是n溝道TFT ;因此，可利用n溝道TFT形成的驅(qū)動(dòng)電路的部 分形成在與像素部分的薄膜晶體管相同的基板上。 圖14A示出了作為半導(dǎo)體器件的示例的有源矩陣液晶顯示器件的框圖的示例。圖 14A所示的顯示器件在基板5300上包括像素部分5301，其具有多個(gè)均設(shè)有顯示元件的像 素；選擇各個(gè)像素的掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302 ;以及控制輸入到所選像素的視頻信號(hào)的信號(hào)線 驅(qū)動(dòng)電路5303。 像素部分5301連接到信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303，其中多條信號(hào)線Sl至Sm(未示出)從信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5303沿列方向延伸并連接到掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302，多條掃描線Gl至 Gn(未示出)從掃描線驅(qū)動(dòng)電路5302沿行方向延伸。像素部分5301包括與信號(hào)線SI至 Sm和掃描線Gl至Gn相對(duì)應(yīng)、布置成矩陣的多個(gè)像素(未示出)。此外，各個(gè)像素連接到信 號(hào)線Sj (信號(hào)線SI至Sm中的任一條)和掃描線Gi (掃描線Gl至Gn中的任一條)。
實(shí)施方式1至3中的任一個(gè)所述的薄膜晶體管是n溝道TFT，參照?qǐng)D15描述包括 n溝道TFT的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。 圖15所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)IC 5601 、開(kāi)關(guān)組5602_1至5602—M、第一布 線5611、第二布線5612、第三布線5613和布線5621_1至5621_M。開(kāi)關(guān)組5602_1至5602_ M中的每一個(gè)包括第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c。
驅(qū)動(dòng)IC 5601連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613和布線5621_1 至5621_M。開(kāi)關(guān)組5602_1至5602_M中的每一個(gè)連接到第一布線5611、第二布線5612、第 三布線5613和布線5621_1至5621_M中分別對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)組5602_1至5602_M的一個(gè)。各 條布線5621_1至5621—M通過(guò)第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶 體管5603c連接到三條信號(hào)線。例如，第J列的布線5621_J(布線5621_1至5621_M中的 任一條)通過(guò)開(kāi)關(guān)組5602_J的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜 晶體管5603c連接到信號(hào)線Sj-1、信號(hào)線Sj和信號(hào)線Sj+1。 注意，信號(hào)輸入到第一布線5611、第二布線5612和第三布線5613中的每一條。
注意，驅(qū)動(dòng)IC 5601優(yōu)選形成在單晶體基板上。另外，開(kāi)關(guān)組5602_1至5602—M 優(yōu)選形成在與像素部分相同的基板上。因此，驅(qū)動(dòng)IC 5601優(yōu)選通過(guò)FPC等連接到開(kāi)關(guān)組 5602—1至5602_M。 接著，參照?qǐng)D16的定時(shí)圖描述圖15所示的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的操作。圖16示出了 選擇第i行中的掃描線Gi的定時(shí)圖。另外，將第i行中的掃描線Gi的選擇時(shí)段分為第一 子選擇時(shí)段Tl、第二子選擇時(shí)段T2和第三子選擇時(shí)段T3。另外，即使在選擇另一行掃描線 時(shí)，圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路也類(lèi)似于圖16操作。 注意，圖16的定時(shí)圖示出了這樣的情況，其中第J列中的布線5621_J通過(guò)第一薄 膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c連接到信號(hào)線Sj-1、信號(hào) 線Sj和信號(hào)線Sj+1。 圖16的定時(shí)圖示出了選擇第i行中的掃描線Gi的定時(shí)、第一薄膜晶體管5603a 的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5703a、第二薄膜晶體管5603b的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5703b和第三薄膜晶體管5603c 的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5703c、以及輸入到第J列中的布線5621_J的信號(hào)5721_J。
在第一子選擇時(shí)段T1、第二子選擇時(shí)段T2和第三子選擇時(shí)段T3中，向布線 5621_1至5621—M輸入不同的視頻信號(hào)。例如，在第一子選擇時(shí)段Tl中輸入到布線5621_ J的視頻信號(hào)被輸入到信號(hào)線Sj-l，在第二子選擇時(shí)段T2中輸入到布線5621_J的視頻信 號(hào)被輸入到信號(hào)線Sj，在第三子選擇時(shí)段T3中輸入到布線5621_J的視頻信號(hào)被輸入到信 號(hào)線Sj+1。在第一子選擇時(shí)段Tl、第二子選擇時(shí)段T2和第三子選擇時(shí)段T3中輸入到布線 5621_J的視頻信號(hào)分別表示為DataJ-l、DataJ和DataJ+l。 如圖16所示，在第一子選擇時(shí)段T1中，接通第一薄膜晶體管5603a，關(guān)閉第二薄 膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c。此時(shí)，輸入到布線5621_J的Data_j_l通過(guò)第 一薄膜晶體管5603a輸入到信號(hào)線Sj-l。在第二子選擇時(shí)段T2中，接通第二薄膜晶體管
215603b，關(guān)閉第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c。此時(shí)，輸入到布線5621_J的 DataJ通過(guò)第二薄膜晶體管5603b輸入到信號(hào)線Sj。在第三子選擇時(shí)段T3中，接通第三 薄膜晶體管5603c，關(guān)閉第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體管5603b。此時(shí)，輸入到布 線5621_J的DataJ+l通過(guò)第三薄膜晶體管5603c輸入到信號(hào)線Sj+1。
如上所述，在圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中，一個(gè)柵極選擇時(shí)段被一分為三，從而在 一個(gè)柵極選擇時(shí)段中視頻信號(hào)可通過(guò)一條布線5621輸入到三條信號(hào)線。因此，在圖15的 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中，設(shè)有驅(qū)動(dòng)IC 5601的基板與設(shè)有像素部分的基板之間的連接數(shù)量可減 小至信號(hào)線數(shù)量的約三分之一。當(dāng)連接數(shù)量減小至信號(hào)線數(shù)量的約三分之一時(shí)，可以提高 圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的可靠性、產(chǎn)量等。 注意，對(duì)于薄膜晶體管的布置、數(shù)量、驅(qū)動(dòng)方法等沒(méi)有具體限制，只要將一個(gè)柵極 選擇時(shí)段分為多個(gè)子選擇時(shí)段，并且在多個(gè)子選擇時(shí)段的每一個(gè)中從一條布線向多條信號(hào) 線輸入視頻信號(hào)即可，如圖15所示。 例如，當(dāng)在三個(gè)或以上的子選擇時(shí)段的每一個(gè)中從一條布線向三條或以上的信號(hào) 線輸入視頻信號(hào)時(shí)，可以增加薄膜晶體管和用于控制薄膜晶體管的布線。注意，在將一個(gè)柵 極選擇時(shí)段分為四個(gè)或以上的子選擇時(shí)段時(shí)，一個(gè)子選擇時(shí)段變得較短。因此，一個(gè)柵極選 擇時(shí)段優(yōu)選分為兩個(gè)或三個(gè)子選擇時(shí)段。 作為另一示例，如圖17的定時(shí)圖所示，一個(gè)選擇時(shí)段可分為預(yù)充電時(shí)段Tp、第一 子選擇時(shí)段Tl、第二子選擇時(shí)段T2和第三子選擇時(shí)段T3。另外，圖17的定時(shí)圖示出了選 擇第i行中的掃描線Gi的定時(shí)、第一薄膜晶體管5603a的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5803a、第二薄膜晶體 管5603b的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5803b和第三薄膜晶體管5603c的開(kāi)/關(guān)定時(shí)5803c、以及輸入到 第J列的布線5621_J的信號(hào)5821_J。如圖17所示，在預(yù)充電時(shí)段Tp中接通第一薄膜晶 體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c。此時(shí)，輸入到布線5621_J的 預(yù)充電電壓Vp分別通過(guò)第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管 5603c輸入到信號(hào)線Sj-1、信號(hào)線Sj和信號(hào)線Sj+1。在第一子選擇時(shí)段T1中，接通第一薄 膜晶體管5603a，關(guān)閉第二薄膜晶體管5603b和第三薄膜晶體管5603c。此時(shí)，輸入到布線 5621_J的Data_j-1通過(guò)第一薄膜晶體管5603a輸入到信號(hào)線Sj-l。在第二子選擇時(shí)段T2 中，接通第二薄膜晶體管5603b，關(guān)閉第一薄膜晶體管5603a和第三薄膜晶體管5603c。此 時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ通過(guò)第二薄膜晶體管5603b輸入到信號(hào)線Sj。在第三子 選擇時(shí)段T3中，接通第三薄膜晶體管5603c，關(guān)閉第一薄膜晶體管5603a和第二薄膜晶體 管5603b。此時(shí)，輸入到布線5621_J的DataJ+l通過(guò)第三薄膜晶體管5603c輸入到信號(hào)線 Sj+1。 如上所述，在應(yīng)用圖17的定時(shí)圖的圖15的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路中，可通過(guò)在子選擇時(shí) 段之前提供預(yù)充電選擇時(shí)段而將信號(hào)線預(yù)充電。從而，可將視頻信號(hào)高速寫(xiě)入像素。注意， 圖17類(lèi)似于圖16的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)相同部分和具有類(lèi)似功能的 部分的詳細(xì)描述。 此外，描述掃描線驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)造。掃描線驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器和緩沖器。而 且，在一些情況下可包括電平位移器。在掃描線驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)向移位寄存器輸入時(shí)鐘信號(hào) (CLK)和啟動(dòng)脈沖信號(hào)(SP)時(shí)，產(chǎn)生選擇信號(hào)。產(chǎn)生的選擇信號(hào)被緩沖器緩沖和放大，得到 的信號(hào)供應(yīng)至對(duì)應(yīng)的掃描線。在對(duì)應(yīng)于一條線的像素中的晶體管的柵極電極連接到該掃描線。而且，由于必須同時(shí)接通一條線的像素中的晶體管，所以所述緩沖器使用能饋送大量電 流的緩沖器。 參照?qǐng)D18和圖19描述用于掃描線驅(qū)動(dòng)電路的部分的移位寄存器的一個(gè)模式。
圖18示出了移位寄存器的電路構(gòu)造。圖18所示的移位寄存器包括多個(gè)觸發(fā)器， 即，觸發(fā)器5701J至5701—n。另外，移位寄存器通過(guò)輸入第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)、啟 動(dòng)脈沖信號(hào)和重置信號(hào)而工作。 下面描述圖18的移位寄存器的連接關(guān)系。在圖18的移位寄存器的第i級(jí)中的觸 發(fā)器5701_i (觸發(fā)器5701_1至5701_n中的任一個(gè))中，圖19所示的第一布線5501連接 到第七布線5717」-1 ;圖19所示的第二布線5502連接到第七布線5717」+1 ;圖19所示的 第三布線5503連接到第七布線5717」；圖19所示的第六布線5506連接到第五布線5715。
另外，圖19所示的第四布線5504在奇數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中連接到第二布線5712，在偶 數(shù)級(jí)的觸發(fā)器中連接到第三布線5713。圖19所示的第五布線5505連接到第四布線5714.
注意，第一級(jí)的觸發(fā)器5701_1的圖19所示的第一布線5501連接到第一布線 5711，第n級(jí)的觸發(fā)器570l_n的圖19所示的第二布線5502連接到第六布線5716。
第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713和第六布線5716可分別稱為第一 信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線和第四信號(hào)線。另外，第四布線5714和第五布線5715可 分別稱為第一電源線和第二電源線。 接下來(lái)，圖19示出了圖18所示的觸發(fā)器的細(xì)節(jié)。圖19所示的觸發(fā)器包括第一薄 膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄 膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577和第八薄膜晶體管5578。注意， 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 是n溝道晶體管，并且當(dāng)柵極與源極之間的電壓(Vgs)超過(guò)閾值電壓(Vth)時(shí)進(jìn)入接通狀態(tài)。
接下來(lái)在下面描述圖19所示的觸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)。 第一薄膜晶體管5571的第一電極(源極電極和漏極電極中的一個(gè))連接到第四 布線5504，第一薄膜晶體管5571的第二電極(源極電極和漏極電極中的另一個(gè))連接到第 三布線5503。 第二薄膜晶體管5572的第一電極連接到第六布線5506。第二薄膜晶體管5572的 第二電極連接到第三布線5503。 第三薄膜晶體管5573的第一電極連接到第五布線5505。第三薄膜晶體管5573的 第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵極電極。第三薄膜晶體管5573的柵極電極連接 到第五布線5505。 第四薄膜晶體管5574的第一電極連接到第六布線5506。第四薄膜晶體管5574的 第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵極電極。第四薄膜晶體管5574的柵極電極連接 到第一薄膜晶體管5571的柵極電極。 第五薄膜晶體管5575的第一電極連接到第五布線5505。第五薄膜晶體管5575的 第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵極電極。第五薄膜晶體管5575的柵極電極連接 到第一布線5501。 第六薄膜晶體管5576的第一電極連接到第六布線5506。第六薄膜晶體管5576的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵極電極。第六薄膜晶體管5576的柵極電極連接 到第二薄膜晶體管5572的柵極電極。 第七薄膜晶體管5577的第一電極連接到第六布線5506。第七薄膜晶體管5577的 第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵極電極。第七薄膜晶體管5577的柵極電極連接 到第二布線5502。第八薄膜晶體管5578的第一電極連接到第六布線5506。第八薄膜晶體 管5578的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵極電極。第八薄膜晶體管5578的柵 極電極連接到第一布線5501。 注意，第一薄膜晶體管5571的柵極電極、第四薄膜晶體管5574的柵極電極、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、第七薄膜晶體管5577的 第二電極連接處的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)5543。另外，第二薄膜晶體管5572的柵極電極、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的柵極電 極、第八薄膜晶體管5578的第二電極連接處的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)5544。 第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503和第四布線5504可分別稱為第一 信號(hào)線、第二信號(hào)線、第三信號(hào)線和第四信號(hào)線。第五布線5505和第六布線5506可分別稱 為第一電源線和第二電源線。 可選地，可僅利用實(shí)施方式1所述的n溝道TFT來(lái)制造信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路和掃描線 驅(qū)動(dòng)電路。由于實(shí)施方式1所述的n溝道TFT具有高遷移率，所以可增加驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng) 頻率。此外，由于利用基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜形成源極和漏極區(qū)域，所以實(shí)施方式1 所述的n溝道TFT的寄生電容減少；因此，n溝道TFT的頻率特性(稱為f特性)較高。例 如，包括實(shí)施方式1所述的n溝道TFT的掃描線驅(qū)動(dòng)電路能高速操作，因此可以例如增加幀 頻率或者實(shí)現(xiàn)黑屏的插入。 此外，當(dāng)例如增加掃描線驅(qū)動(dòng)電路中的晶體管溝道寬度或者設(shè)置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng) 電路時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高得多的幀頻率。在設(shè)置多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，在一側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)偶數(shù) 編號(hào)的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng)電路，在相對(duì)側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)奇數(shù)編號(hào)的掃描線的掃描線驅(qū)動(dòng) 電路，從而可增加幀頻率。此外，從多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路向相同的掃描線輸出信號(hào)對(duì)于增加 顯示器件的尺寸是有利的。 在制造作為半導(dǎo)體器件示例的有源矩陣發(fā)光顯示器件的情況下，優(yōu)選布置多個(gè)掃 描線驅(qū)動(dòng)電路，這是因?yàn)槎鄠€(gè)薄膜晶體管布置在至少一個(gè)像素中。圖14B示出了有源矩陣 發(fā)光顯示器件的框圖的示例。 圖14B所示的發(fā)光顯示器件在基板5400上包括像素部分5401，其具有多個(gè)均 設(shè)有顯示元件的像素；選擇各個(gè)像素的第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402和第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路 5404 ;以及控制輸入到所選像素的視頻信號(hào)的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路5403。 在將數(shù)字視頻信號(hào)輸入到圖14B所示的發(fā)光顯示器件的像素的情況下，通過(guò)接通 /關(guān)閉晶體管使像素處于發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。從而，可利用面積比灰度法或時(shí)間比灰度 法顯示灰度。面積比灰度法指的是將一個(gè)像素分為多個(gè)子像素并且基于視頻信號(hào)單獨(dú)驅(qū)動(dòng) 相應(yīng)子像素從而顯示灰度的驅(qū)動(dòng)方法。另外，時(shí)間比灰度法指的是控制像素處于發(fā)光狀態(tài) 的周期從而顯示灰度的驅(qū)動(dòng)方法。 由于發(fā)光元件的響應(yīng)時(shí)間短于液晶元件等的響應(yīng)時(shí)間，所以發(fā)光元件適于時(shí)間比 灰度法。具體地說(shuō)，在利用時(shí)間灰度法顯示的情況下，將一個(gè)幀周期分為多個(gè)子幀周期。然
24后，根據(jù)視頻信號(hào)，在各個(gè)子幀周期中像素中的發(fā)光元件處于發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。通過(guò) 將幀分為多個(gè)子幀，可利用視頻信號(hào)控制像素在一個(gè)幀周期中實(shí)際發(fā)光的總時(shí)間長(zhǎng)度，從 而顯示灰度。 注意在圖14B所示的發(fā)光顯示器件中，在一個(gè)像素包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)TFT的情況下，從 第一掃描線驅(qū)動(dòng)電路5402產(chǎn)生輸入到用作一個(gè)開(kāi)關(guān)TFT的柵極布線的第一掃描線的信號(hào)， 從第二掃描線驅(qū)動(dòng)電路5404產(chǎn)生輸入到用作另一個(gè)開(kāi)關(guān)TFT的柵極布線的第二掃描線的 信號(hào)。然而，輸入到第一掃描線的信號(hào)和輸入到第二掃描線的信號(hào)可以從一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng) 電路一起產(chǎn)生。此外，例如可以根據(jù)一個(gè)像素中包括的開(kāi)關(guān)TFT的數(shù)量，在各個(gè)像素中設(shè)置 用于控制開(kāi)關(guān)元件的操作的多條掃描線。在這種情況下，輸入到多條掃描線的信號(hào)可以都 從一個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生，或者可以從多個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生。 即使在該發(fā)光顯示器件中，也可在與像素部分的薄膜晶體管相同的基板上設(shè)置可 利用n溝道TFT形成的驅(qū)動(dòng)電路的部分。而且，可僅利用實(shí)施方式1至3中任一所述的n 溝道TFT制造信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路和掃描線驅(qū)動(dòng)電路。 上述驅(qū)動(dòng)電路不僅可用于液晶顯示器件或發(fā)光顯示器件，而且可用于電子紙，在 電子紙中通過(guò)利用電連接到開(kāi)關(guān)元件的元件來(lái)驅(qū)動(dòng)電子墨水。電子紙也稱為電泳顯示器件 (電泳顯示器)，并且優(yōu)點(diǎn)在于其具有與常規(guī)紙相同的可讀水平，功耗小于其它顯示器件， 并且可設(shè)定為具有薄而輕的形式。 電泳顯示器有多種模式。電泳顯示器是這樣的器件，其中各自均包括具有正電荷 的第一顆粒和具有負(fù)電荷的第二顆粒的多個(gè)微膠囊散布在溶劑或溶液中，并向微膠囊施加 電場(chǎng)，使得微膠囊中的顆粒沿彼此相反的方向運(yùn)動(dòng)，并且僅顯示聚集在一側(cè)上的顆粒的顏 色。注意，第一顆?；虻诙w粒包括著色劑，并在沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)不移動(dòng)。此外，第一顆粒的顏 色不同于第二顆粒的顏色(顆粒也可以是無(wú)色的)。 從而，電泳顯示器利用所謂的介電泳效應(yīng)，該效應(yīng)中具有高介電常數(shù)的物質(zhì)移動(dòng) 至具有高電場(chǎng)的區(qū)域。電泳顯示器不要求液晶顯示器件所必需的偏光板和對(duì)置基板，從而 其厚度和重量大約為一半。 微膠囊散布在溶劑中稱為電子墨水，該電子墨水可印刷在玻璃、塑料、織物、紙張 等的表面上。利用濾色器或包括著色物質(zhì)的顆粒也可以進(jìn)行彩色顯示。 此外，可以在有源矩陣基板上適當(dāng)設(shè)置多個(gè)微膠囊使其介于兩個(gè)電極之間而完成 有源矩陣顯示器件，有源矩陣顯示器件可通過(guò)向微膠囊施加電場(chǎng)而進(jìn)行顯示。例如，可以使 用利用實(shí)施方式1至3的任一個(gè)的薄膜晶體管獲得的有源矩陣基板。 注意，微膠囊中的第一顆粒和第二顆?？捎蓪?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、磁致光泳材料或其復(fù)合材料中 的一種制成。 通過(guò)以上工藝，可制造高度可靠的發(fā)光顯示器件作為半導(dǎo)體器件。
該實(shí)施方式能與其它實(shí)施方式中描述的任意結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施。
實(shí)施方式5
可制造薄膜晶體管，并且該薄膜晶體管可用于像素部分并進(jìn)一步用于驅(qū)動(dòng)電路， 從而可制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也稱為顯示器件)。而且，薄膜晶體管可用作形成 在與像素部分相同基板上的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，從而可形成板上系統(tǒng)。
顯示器件包括顯示元件。作為顯示元件，可使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件) 或發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件在其范圍內(nèi)包括通過(guò)電流或電壓控制其發(fā) 光的元件，并具體包括無(wú)機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。另外，可使用通過(guò)電效應(yīng) 改變其對(duì)比度的顯示介質(zhì)，例如電子墨水。 此外，顯示器件包括密封有顯示元件的面板，以及在該面板上安裝有包括控制器 的IC等的模塊。關(guān)于元件基板的一個(gè)模式，在制造顯示器件的工藝中完成顯示元件之前， 元件基板設(shè)有可向多個(gè)像素的每一個(gè)中的顯示元件供應(yīng)電流的單元。具體地說(shuō)，元件基板 可處于僅設(shè)有顯示元件的像素電極的狀態(tài)、在形成要作為像素電極的導(dǎo)電膜之后并在將導(dǎo) 電膜蝕刻成像素電極之前的狀態(tài)、以及任意其它狀態(tài)。 本說(shuō)明書(shū)中的顯示器件指的是圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括發(fā)光器 件)。另外，顯示器件在其類(lèi)別中包括以下模塊的任一種包括連接器(例如柔性印刷電路 (FPC)、帶式自動(dòng)結(jié)合(TAB)帶、或者帶載封裝(TCP))的模塊；具有在其端部設(shè)有印刷布線 板的TAB帶或TCP的模塊；以及具有通過(guò)玻璃上芯片(COG)方法直接安裝在顯示元件上的 集成電路(IC)的模塊。 在該實(shí)施方式中參照?qǐng)D22A1和22A2、以及圖22B描述作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)模式 的液晶顯示面板的外觀和剖面。圖22A1和22A2是面板的俯視圖，在各個(gè)該面板中在第一基 板4001與第二基板4006之間用密封劑4005密封高度可靠的薄膜晶體管4010和4011，所述 薄膜晶體管4010和401 l包括在第一基板4001上形成的實(shí)施方式l所述的基于In-Ga-Zn-O 的非單晶膜的半導(dǎo)體層和液晶元件4013。圖22B對(duì)應(yīng)于圖22A1和22A2沿著線M_N的剖面 圖。 密封劑4005設(shè)置成包圍設(shè)置在第一基板4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng) 電路4004。第二基板4006設(shè)置在像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上。從而，像素部 分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004以及液晶層4008被密封劑4005密封在第一基板4001與 第二基板4006之間。在單獨(dú)制備的基板上利用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的信號(hào) 線驅(qū)動(dòng)電路4003被安裝在與第一基板4001上密封劑4005包圍的區(qū)域不同的區(qū)域中。
注意，對(duì)于單獨(dú)形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒(méi)有特別限制，可使用COG法、線接合 法、TAB法等。圖22A1示出了通過(guò)COG法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的示例，圖22A2示出 了通過(guò)TAB法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的示例。 設(shè)置在第一基板4001上的像素部分4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004中的每一個(gè)均 包括多個(gè)薄膜晶體管。圖22B示出了像素部分4002中包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū) 動(dòng)電路4004中包括的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010和4011上設(shè)置絕緣層4020和 4021。 作為薄膜晶體管4010和4011中的每一個(gè)，可使用實(shí)施方式3所示的高度可靠的 薄膜晶體管，其包括基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為半導(dǎo)體層?？蛇x地，可應(yīng)用實(shí)施方式1 或2所述的薄膜晶體管。在該實(shí)施方式中，薄膜晶體管4010和4011均為n溝道薄膜晶體管。 液晶元件4013中包括的像素電極層4030電連接到薄膜晶體管4010。液晶元件 4013的對(duì)置電極層4031形成在第二基板4006上。像素電極層4030、對(duì)置電極層4031和 液晶層4008彼此重疊的部分對(duì)應(yīng)于液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對(duì)置電極層4031分別設(shè)有用作定向膜的絕緣層4032和絕緣層4033，并且液晶層4008介于絕緣層4032 與4033之間。 注意，第一基板4001與第二基板4006可由玻璃、金屬(通常為不銹鋼)、陶瓷或塑 料制成。作為塑料，可使用纖維玻璃加強(qiáng)塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜或丙烯 酸樹(shù)脂膜。可選地，可使用具有以下結(jié)構(gòu)的片材，在該結(jié)構(gòu)中鋁箔被夾持在PVF膜或聚酯膜 之間。 設(shè)置選擇性地通過(guò)蝕刻絕緣膜形成的柱狀間隔件4035，以控制像素電極層4030 與對(duì)置電極層4031之間的距離(單元間隙)?？蛇x地，可使用球形間隔件。此外，對(duì)置電極 層4031電連接到設(shè)置在與薄膜晶體管4010相同基板上的公共電位線。對(duì)置電極層4031 和公共電位線通過(guò)利用公共連接部分布置在一對(duì)基板之間的導(dǎo)電顆粒彼此電連接。注意， 導(dǎo)電顆粒包含在密封劑4005中。 可選地，可使用沒(méi)有定向膜的藍(lán)相液晶。藍(lán)相是一種液晶相，其僅在當(dāng)膽甾液晶的 溫度增加時(shí)膽甾相液晶變?yōu)楦飨蛲韵嘀俺霈F(xiàn)。藍(lán)相僅在較窄的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，因此 液晶層4008利用液晶合成物形成，其中混合5wt^或以上的手性劑以擴(kuò)大溫度范圍。包括 藍(lán)相液晶和手性劑的液晶合成物具有10 ii s至100 ii s的短響應(yīng)時(shí)間并且光學(xué)上各向同性； 因此，定向處理不是必需的，并且視角依賴性較小。 注意，該實(shí)施方式描述了透射液晶顯示器件的示例；然而，本發(fā)明可應(yīng)用于反射液 晶顯示器件或半透射液晶顯示器件。 盡管該實(shí)施方式的液晶顯示器件具有設(shè)置成與基板相比靠外(觀察者側(cè))的偏 光器、以及設(shè)置成與基板相比靠?jī)?nèi)的顯示元件的顏色層和電極層(它們按該順序布置)， 但是偏光器可比基板靠?jī)?nèi)。偏光器和顏色層的疊置結(jié)構(gòu)不限于該實(shí)施方式所示，并且可根 據(jù)偏光器和顏色層的材料以及制造工藝的條件適當(dāng)設(shè)定。另外，可設(shè)置用作黑矩陣(black matrix)的阻光膜。 在該實(shí)施方式中，為了降低薄膜晶體管的表面的不均勻性并改進(jìn)薄膜晶體管的可 靠性，利用用作偏光絕緣膜的保護(hù)膜或絕緣層(絕緣層4020和4021)覆蓋在實(shí)施方式3中 獲得的薄膜晶體管。注意，設(shè)置保護(hù)膜以防止諸如有機(jī)物質(zhì)、金屬物質(zhì)或在大氣中漂浮的濕 氣這類(lèi)的污染物雜質(zhì)進(jìn)入，因此致密膜是優(yōu)選的。保護(hù)膜可利用單層或疊層的氧化硅膜、氮 化硅模、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、或氧氮化鋁膜形成。盡 管在該實(shí)施方式中通過(guò)噴濺法形成保護(hù)膜，但該方法不受特別限制并且可從多種方法中選 擇。 這里，絕緣層4020形成為具有疊置結(jié)構(gòu)而作為保護(hù)膜。這里，氧化硅膜通過(guò)噴濺 法形成為絕緣層4020的第一層。氧化硅膜用于保護(hù)膜提供了有利的效果，即，防止用于源 極電極層和漏極電極層的鋁膜產(chǎn)生小丘。 而且，絕緣層形成為保護(hù)膜的第二層。這里，氮化硅膜通過(guò)噴濺法形成為絕緣層 4020的第二層。當(dāng)?shù)枘び糜诒Ｗo(hù)膜時(shí)，可以防止諸如鈉的活動(dòng)離子進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)域而 改變TFT的電特性。 另外，在形成保護(hù)膜之后，可以將半導(dǎo)體層退火(在30(TC至40(TC )。 另外，絕緣層4021形成為偏光絕緣膜。絕緣層4021可由具有熱阻的有機(jī)材料形
成，例如聚酰亞胺、丙烯酸、苯環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹(shù)脂。作為這些有機(jī)材料的替代，可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、硅氧烷類(lèi)樹(shù)脂、PSG(磷硅酸鹽玻璃)、BPSG(硼磷硅玻
璃)等等。注意，絕緣層4021可通過(guò)疊置多個(gè)由這些材料形成的絕緣膜形成。 注意，硅氧烷類(lèi)樹(shù)脂是由硅氧烷類(lèi)材料作為起始材料形成的并具有Si-O-Si鍵的
樹(shù)脂。硅氧烷類(lèi)樹(shù)脂可包括有機(jī)基(例如，烷基或芳基)或氟基作為替代?？蛇x地，有機(jī)基
可包括氟基。 絕緣層4021的形成方法不受具體限制，可根據(jù)絕緣層4021的材料使用以下方法 的任一種噴濺法、SOG法、旋涂、浸漬涂布、噴涂、液滴排放法(例如，噴墨法、絲網(wǎng)印刷、或 膠印)、刮刀、輥涂布器、簾式涂布器、刀式涂布器等等。在利用材料溶液形成絕緣層4021的 情況下，可以在半導(dǎo)體層上與烘烤步驟同時(shí)進(jìn)行退火(30(TC至40(TC )。當(dāng)同時(shí)進(jìn)行絕緣層 4021的烘烤和半導(dǎo)體層的退火時(shí)，可以有效地制造半導(dǎo)體器件。 像素電極層4030和對(duì)置電極層4031可由透光導(dǎo)電材料形成，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 (下文稱為ITO)、氧化銦鋅、或者添加了氧化硅的氧化銦錫。 包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電合成物可用于像素電極層4030和 對(duì)置電極層4031。利用導(dǎo)電合成物形成的像素電極優(yōu)選具有10000歐姆/方塊或以下的薄 片電阻以及在550nm的波長(zhǎng)處70X或以上的透光率。另外，導(dǎo)電合成物中包含的導(dǎo)電高分 子的電阻系數(shù)優(yōu)選為0. 1Q cm以下。 作為導(dǎo)電高分子，可使用所謂的Ji電子共軛導(dǎo)電高分子。作為其示例，可以給出
聚苯胺或其派生物、聚吡咯或其派生物、聚噻吩或其派生物、它們之中兩種或以上的共聚物
坐坐 寸寸。 另外，從FPC 4018向單獨(dú)形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004和像 素部分4002供應(yīng)多種信號(hào)和電位。 在該實(shí)施方式中，利用與液晶元件4013中含有的像素電極層4030相同的導(dǎo)電膜 形成連接端子電極4015。利用與薄膜晶體管4010和4011中含有的源極電極層和漏極電極 層相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4016。注意，在n+層4025和半導(dǎo)體層4026上形成連接端子 電極4015和端子電極4016。 連接端子電極4015通過(guò)各向異性的導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018的端子。
盡管圖22A1、22A2和22B示出了其中信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003單獨(dú)形成并安裝在第 一基板4001上的示例，但該實(shí)施方式不限于該結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動(dòng)電路可單獨(dú)形成然后安 裝，或者僅掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分可單獨(dú)形成然后安裝。
圖23示出了其中利用TFT基板2600將液晶顯示模塊形成為半導(dǎo)體器件的示例， TFT基板2600根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的制作方法制造。 圖23示出了液晶顯示模塊的示例，其中TFT基板2600和對(duì)置基板2601利用密 封劑2602彼此固定，在基板之間設(shè)置包括TFT等的像素部分2603、包括液晶層的顯示元件 2604、以及彩色層2605，以形成顯示區(qū)域。彩色層2605是進(jìn)行彩色顯示所必需的。在RGB 系統(tǒng)的情況下，為各個(gè)像素設(shè)置與紅色、綠色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的著色層。在TFT基板2600 和對(duì)置基板2601外部設(shè)置偏光板2606和2607以及漫射板2613。光源包括冷陰極管2610 和反射板2611。電路板2612通過(guò)柔性布線板2609連接到TFT基板2600的布線電路部分 2608，并包括諸如控制電路和電源電路的外部電路。偏光板和液晶層可疊置，在其間插設(shè)延遲板。 對(duì)于液晶顯示模塊，可使用TN(扭曲向列)模式、IPS(面內(nèi)切換)模式、FFS(邊緣 場(chǎng)切換)模式、MVA(多域垂直配向)模式、PVA(圖案垂直配向)模式、ASM(軸對(duì)稱排列微
單元)模式、0CB(光學(xué)補(bǔ)償雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(反鐵電液晶)模式等。 通過(guò)以上工藝，可制造高度可靠的液晶顯示面板作為半導(dǎo)體器件。
該實(shí)施方式能與其它實(shí)施方式中描述的任意結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施。
實(shí)施方式6
在該實(shí)施方式中，示出了電子紙的示例作為半導(dǎo)體器件。 圖13示出了有源矩陣電子紙，作為半導(dǎo)體器件的示例。用于半導(dǎo)體器件的薄膜晶 體管581能以與實(shí)施方式3所述的薄膜晶體管類(lèi)似的方式制造，是高度可靠的薄膜晶體管， 其包括作為半導(dǎo)體層的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜?？蛇x地，可采用實(shí)施方式1或2所述 的薄膜晶體管作為本實(shí)施方式所述的薄膜晶體管581。 圖13中的電子紙是利用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示器件的示例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指 的是這樣的方法，其中在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布置 均著色為黑色和白色的球形顆粒，并且在第一電極層和第二電極層之間產(chǎn)生電位差，以控 制球形顆粒的定向，從而進(jìn)行顯示。 形成在基板580上的薄膜晶體管581具有底柵結(jié)構(gòu)，其中源極和漏極電極層通過(guò) 在絕緣層583、絕緣層584和絕緣層585中形成的開(kāi)口電連接到第一電極層587。在第一電 極層587與第二電極層588之間設(shè)置球形顆粒589。各個(gè)球形顆粒589包括黑色區(qū)域590a 和白色區(qū)域590b、以及在黑色區(qū)域590a和白色區(qū)域590b周?chē)畛溆幸后w的腔體594。球形 顆粒589的周邊填充有諸如樹(shù)脂的填料595(見(jiàn)圖13)。在該實(shí)施方式中，第一電極層587 對(duì)應(yīng)于像素電極，第二電極層588對(duì)應(yīng)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相同的基板580上的公共電位線。第二電極層588和公共電位線通過(guò)利用公 共連接部布置在一對(duì)基板之間的導(dǎo)電顆粒電連接。 另外，可使用電泳元件代替扭轉(zhuǎn)球。使用微膠囊，微膠囊的直徑約10iim至 200ym，填充有透明液體、充正電荷的白色微顆粒以及充負(fù)電荷的黑色微顆粒。在設(shè)置于第 一電極層與第二電極層之間的微膠囊中，當(dāng)通過(guò)第一電極層與第二電極層施加電場(chǎng)時(shí)，白 色微顆粒和黑色微顆粒移動(dòng)到彼此相反的側(cè)，從而可顯示白色或黑色。利用該原理的顯示 元件是電泳顯示元件，并且通稱為電子紙。電泳顯示元件的反射率高于液晶顯示元件，從而 不需要輔助光。而且，功耗較低且即使在昏暗的地方也能識(shí)別顯示部分。另外，即使在不向 顯示部供應(yīng)能量時(shí)也能保持曾經(jīng)顯示的圖像。從而，即使具有顯示功能的半導(dǎo)體器件(也 簡(jiǎn)稱為顯示器件或設(shè)有顯示器件的半導(dǎo)體器件)與電波源分離，也能存儲(chǔ)顯示的圖像。
通過(guò)以上工藝，可制造高度可靠的電子紙作為半導(dǎo)體器件。
該實(shí)施方式能與其它實(shí)施方式中描述的任意結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施。
實(shí)施方式7
該實(shí)施方式描述了發(fā)光顯示器件的示例作為半導(dǎo)體器件。作為顯示器件的顯示元 件的示例，這里使用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物 對(duì)利用電致發(fā)光的發(fā)光元件分類(lèi)。通常，前者稱為有機(jī)EL元件，后者稱為無(wú)機(jī)EL元件。
在有機(jī)EL元件中，通過(guò)向發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對(duì)電極單獨(dú)注入到 含有發(fā)光有機(jī)化合物的層中，從而電流流動(dòng)。然后，那些載流子(電子和空穴)重新組合， 從而激發(fā)發(fā)光有機(jī)化合物。當(dāng)發(fā)光有機(jī)化合物從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于該機(jī)制，這 類(lèi)發(fā)光元件稱為電流激發(fā)發(fā)光元件。 無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)它們的元件結(jié)構(gòu)分為散布型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。 散布型無(wú)機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的顆粒散布在結(jié)合劑中，其發(fā)光機(jī)制是利用 施主電平和受主電平的施主_受主重組式發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有這樣的結(jié)構(gòu)，即， 在介電層之間夾持發(fā)光層，介電層被進(jìn)一步夾持在電極之間，并且薄膜型無(wú)機(jī)EL元件的發(fā) 光機(jī)制是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的局部式發(fā)光。注意，利用有機(jī)EL元件作為發(fā)光 元件進(jìn)行描述。 圖20示出了可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素結(jié)構(gòu)的示例，作為半導(dǎo)體器件的示 例。 描述可應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)和操作。在該示例中，一個(gè)像素包括 兩個(gè)n溝道晶體管，在各個(gè)晶體管中溝道形成區(qū)域包括氧化半導(dǎo)體層(基于In-Ga-Zn-0的 非單晶膜)。 像素6400包括開(kāi)關(guān)晶體管6401、驅(qū)動(dòng)晶體管6402、發(fā)光元件6404和電容器6403。 開(kāi)關(guān)晶體管6401的柵極連接到掃描線6406，開(kāi)關(guān)晶體管6401的第一電極(源極電極和漏 極電極中的一個(gè))連接到信號(hào)線6405，開(kāi)關(guān)晶體管6401的第二電極(源極電極和漏極電極 中的另一個(gè))連接到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極通過(guò)電容器6403 連接到電源線6407，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的第一電極連接到電源線6407，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的 第二電極連接到發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件6404的第二電極對(duì)應(yīng) 于公共電極6408。公共電極6408電連接到形成在一個(gè)基板上的公共電位線。
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。低電源電位是 在設(shè)定于電源線6407的高電源電位為基準(zhǔn)時(shí)滿足低電源電位<高電源電位的電位。作為 低電源電位，例如可使用GND、OV等。高電源電位與低電源電位之間的電位差施加于發(fā)光元 件6404，并且將電流提供到發(fā)光元件6404，使得發(fā)光元件6404發(fā)光。這里，為了使發(fā)光元 件6404發(fā)光，設(shè)定各個(gè)電位，使得高電源電位與低電源電位之間的電位差大于或等于發(fā)光 元件6404的正向閾值電壓。 注意，驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容器可用于替代電容器6403，從而可省去電容器 6403。驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容可形成在溝道區(qū)域與柵極電極之間。
在電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)方法的情況下，向驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極輸入視頻信號(hào)，使 得驅(qū)動(dòng)晶體管6402處于充分接通和關(guān)閉的兩種狀態(tài)的任一狀態(tài)下。S卩，驅(qū)動(dòng)晶體管6402 在線性區(qū)域內(nèi)操作。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在線性區(qū)域內(nèi)操作，向驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵 極施加比電源線6407的電壓高的電壓。注意，向信號(hào)線6405施加高于或等于驅(qū)動(dòng)晶體管 6402的電源線的電壓+Vth的電壓。 在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)而不是數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的情況下，可通過(guò)改變信號(hào)輸入使 用與圖20相同的像素結(jié)構(gòu)。 在進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)的情況下，向驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極施加高于或等于驅(qū)動(dòng) 晶體管6402的發(fā)光元件6404的正向電壓+Vth的電壓。發(fā)光元件6404的正向電壓指的是獲得期望亮度的電壓，并至少包括正向閾值電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)域內(nèi)工作所用
的視頻信號(hào)被輸入，從而可向發(fā)光元件6404供應(yīng)電流。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū)
域內(nèi)工作，電源線6407的電位設(shè)定為高于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位。在使用模擬視頻
信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)視頻信號(hào)向發(fā)光元件6404供應(yīng)電流，并進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)。 注意，圖20所示的像素結(jié)構(gòu)不限于此。例如，開(kāi)關(guān)、電阻器、電容器、晶體管、邏輯
電路等可添加到圖20所示的像素。 接著，參照?qǐng)D21A至21C描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。這里通過(guò)以n溝道驅(qū)動(dòng)TFT為例
描述像素的剖面結(jié)構(gòu)。圖21A、21B和21C所示的用作半導(dǎo)體器件所用的驅(qū)動(dòng)TFT的TFT
7001、7011和7021能以與實(shí)施方式3所述的薄膜晶體管類(lèi)似的方式制造。TFT 7001、7011
和7021是高度可靠的薄膜晶體管，均包括作為半導(dǎo)體層的基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜。可
選地，可采用實(shí)施方式1或2所述的薄膜晶體管作為T(mén)FT 7001、7011和7021。 為了提取從發(fā)光元件發(fā)出的光，陽(yáng)極和陰極的至少一個(gè)可以是透明的。薄膜晶體
管和發(fā)光元件形成在基板上。發(fā)光元件可具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)與基板相對(duì)的表面
提取光發(fā)射；底部發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)基板側(cè)上的表面提取光發(fā)射；或者雙發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中
通過(guò)與基板相對(duì)的表面和基板側(cè)上的表面提取光發(fā)射。像素結(jié)構(gòu)可應(yīng)用到具有任意的這些
發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 參照?qǐng)D21A描述具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。 圖21A是在用作驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001是n溝道TFT，并且發(fā)光元件7002中產(chǎn)生 的光被發(fā)射經(jīng)過(guò)陽(yáng)極7005的情況下，像素的剖面圖。在圖21A中，發(fā)光元件7002的陰極 7003電連接到用作驅(qū)動(dòng)TFT的TFT 7001，發(fā)光層7004和陽(yáng)極7005按該順序疊置在陰極 7003上。陰極7003可利用多種導(dǎo)電材料中的任意導(dǎo)電材料形成，只要其具有低功函并且反 射光即可。例如，優(yōu)選使用Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等。發(fā)光層7004可利用單層或疊置多 個(gè)層而形成。當(dāng)發(fā)光層7004通過(guò)疊置多個(gè)層形成時(shí)，通過(guò)將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光 層、空穴傳輸層、和空穴注入層按該順序疊置在陰極7003上而形成發(fā)光層7004。不必形成 這些層中的全部。陽(yáng)極7005利用透光導(dǎo)電材料形成，例如以下的透光導(dǎo)電膜，諸如可使用 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(下文稱為ITO)、氧化銦鋅、或者添加了氧化硅的氧化銦錫的膜。
發(fā)光元件7002對(duì)應(yīng)于陰極7003和陽(yáng)極7005夾持發(fā)光層7004的區(qū)域。在圖21A 所示的像素的情況下，從發(fā)光元件7002向陽(yáng)極7005側(cè)發(fā)光，如箭頭所示。
接著，參照?qǐng)D21B描述具有底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖21B是在驅(qū)動(dòng)TFT 7001 是n溝道TFT，并且發(fā)光元件7012中產(chǎn)生的光被發(fā)射到陰極7013側(cè)的情況下，像素的剖面 圖。在圖21B中，發(fā)光元件7012的陰極7013形成在透光導(dǎo)電膜7017上，透光導(dǎo)電膜7017 電連接到驅(qū)動(dòng)TFT 7011，發(fā)光層7014和陽(yáng)極7015按該順序疊置在陰極7013上。當(dāng)陽(yáng)極 7015具有透光性時(shí)，可以將用于反射光或阻擋光的阻光膜7016形成為覆蓋陽(yáng)極7015。如 圖21A中的情況那樣，陰極7013可利用多種導(dǎo)電材料中的任意材料形成，只要其具有低功 函即可。注意，陰極7013形成為具有可透射光的厚度(優(yōu)選地，約5nm至30nm)。例如，厚 度為20nm的鋁膜可用作陰極7013。如圖21A的情況那樣，發(fā)光層7014可利用單層或通過(guò) 疊置多個(gè)層而形成。如圖21A的情況那樣，陽(yáng)極7015不需要透射光，但是可利用透光導(dǎo)電 材料形成。對(duì)于阻光膜7016，例如可使用反射光的金屬等；然而，阻光膜7016不限于金屬膜。例如，可使用添加黑色顏料的樹(shù)脂等。 發(fā)光元件7012對(duì)應(yīng)于陰極7013和陽(yáng)極7015夾持發(fā)光層7014的區(qū)域。在圖21B 所示的像素的情況下，從發(fā)光元件7012向陰極7013側(cè)發(fā)光，如箭頭所示。
接著，參照?qǐng)D21C描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖21C中，發(fā)光元件7022 的陰極7023形成在透光導(dǎo)電膜7027上，透光導(dǎo)電膜7027電連接到驅(qū)動(dòng)TFT 7021，發(fā)光層 7024和陽(yáng)極7025按該順序疊置在陰極7023上。如圖21A中的情況那樣，陰極7023可利用 多種導(dǎo)電材料中的任意材料形成，只要其具有低功函即可。注意，陰極7023形成為具有可 透射光的厚度。例如，厚度為20nm的Al膜可用作陰極7023。如圖21A的情況那樣，發(fā)光 層7024可利用單層或通過(guò)疊置多個(gè)層而形成。如圖21A的情況那樣，陽(yáng)極7025可利用透 光導(dǎo)電材料形成。 發(fā)光元件7022對(duì)應(yīng)于陰極7023、發(fā)光層7024和陽(yáng)極7025彼此重疊的區(qū)域。在 圖21C所示的像素的情況下，從發(fā)光元件7022向陽(yáng)極7025側(cè)和陰極7023側(cè)發(fā)光，如箭頭所示。 盡管有機(jī)EL元件在這里描述為發(fā)光元件，可選地，也可以將無(wú)機(jī)EL元件設(shè)置為發(fā) 光元件。 注意，該實(shí)施方式描述了這樣的示例，其中控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管 (驅(qū)動(dòng)TFT)電連接到發(fā)光元件；然而，可以利用在驅(qū)動(dòng)TFT與發(fā)光元件之間連接電流控制 TFT的結(jié)構(gòu)。 該實(shí)施方式所描述的半導(dǎo)體器件不限于圖21A至21C所示的結(jié)構(gòu)，并可基于本說(shuō) 明書(shū)中公開(kāi)的技術(shù)精神以各種方式修改。 接著，參照?qǐng)D24A和24B描述對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體器件一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)光顯示面板 (也稱為發(fā)光面板)的外觀和剖面。圖24A是面板的俯視圖，其中形成在第一基板上的薄膜 晶體管和發(fā)光元件用密封劑密封在第一基板與第二基板之間，圖24B是沿著圖24A的H-I 截取的剖面圖。 密封劑4505設(shè)置成包圍設(shè)置在第一基板4501上的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電 路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b。此外，第二基板4506設(shè)置在像素 部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b上。從而， 像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b通過(guò) 第一基板4501 、密封劑4505和第二基板4506，與填料4507 —起密封。這樣，優(yōu)選的是像素 部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b利用保護(hù) 膜(例如附接膜或可紫外線固化的樹(shù)脂膜)或具有高氣密性且很少脫氣的覆蓋材料封裝 (密封)，使得像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a 和4504b不暴露于外部空氣。 設(shè)置在第一基板4501上的像素部分4502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、以及 掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b均包括多個(gè)薄膜晶體管，在圖24B中示出了作為示例的 像素部分4502中包括的薄膜晶體管4510和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a中包括的薄膜晶體管 4509。 作為薄膜晶體管4509和4510，可使用實(shí)施方式3所述的高度可靠的薄膜晶體管， 其包括基于In-Ga-Zn-0的非單晶膜作為半導(dǎo)體層。可選地，可使用實(shí)施方式1或2所述的薄膜晶體管作為薄膜晶體管4509和4510。在該實(shí)施方式中，薄膜晶體管4509和4510均為 n溝道薄膜晶體管。 另外，附圖標(biāo)記4511表示發(fā)光元件。發(fā)光元件4511中包括的作為像素電極的第 一電極層4517電連接到薄膜晶體管4510的源極電極層和漏極電極層。注意，盡管發(fā)光元 件4511具有第一電極層4517、電致發(fā)光層4512和第二電極層4513的疊置結(jié)構(gòu)，但發(fā)光元 件4511的結(jié)構(gòu)不限于該實(shí)施方式中所述的結(jié)構(gòu)。發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)可根據(jù)從發(fā)光元件 4511提取光的方向等而適當(dāng)改變。 分隔件4520利用有機(jī)樹(shù)脂膜、無(wú)機(jī)絕緣膜或有機(jī)聚硅氧烷形成。特別優(yōu)選的是， 分隔件4520利用感光材料形成以在第一電極層4517上具有開(kāi)口 ，從而將開(kāi)口的側(cè)壁形成 為具有連續(xù)曲率的傾斜表面。 電致發(fā)光層4512可利用單層或通過(guò)疊置多個(gè)層而形成。 為了防止氧、氫、濕氣、二氧化碳等進(jìn)入發(fā)光元件4511，可在第二電極層4513和分 隔件4520上形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜，可形成氮化硅膜、氧氮化硅膜、DLC膜等。
此外，從FPC 4518a和4518b向信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動(dòng)電路 4504a和4504b或者像素部分4502供應(yīng)多種信號(hào)和電位。 在該實(shí)施方式中，利用與發(fā)光元件4511中含有的第一極層4517相同的導(dǎo)電膜形 成連接端子電極4515。利用與薄膜晶體管4509和4510中含有的源極電極層和漏極電極層 相同的導(dǎo)電膜形成端子電極4516。注意，在n+層4525和半導(dǎo)體層4526上形成連接端子電 極4515和端子電極4516。 連接端子電極4515通過(guò)各向異性的導(dǎo)電膜4519電連接到FPC4518a中包括的端 子。 沿著從發(fā)光元件4511提取光的方向定位的基板需要具有透光性。在該情況下，使 用諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜的透光材料。 作為填料4507，可使用可紫外線固化的樹(shù)脂或者熱固樹(shù)脂以及諸如氮或氬的惰性 氣體。例如，可使用聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、聚乙烯醇縮丁 醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。在該實(shí)施方式中，填料4507使用氮。
此外，在需要時(shí)，可以在發(fā)光元件的發(fā)射表面上適當(dāng)設(shè)置光學(xué)膜，例如偏光板、圓 形偏光板(包括橢圓偏光板)、延遲板(四分之一波片、半波片)或者濾色器。另外，偏光板 或圓形偏光板可設(shè)有抗反射膜。例如，可進(jìn)行抗眩光處理，通過(guò)該處理使反射光在表面的凹 陷/突起處散射，從而減少眩光。 作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4504a和4504b，可安裝 驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路利用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜在單獨(dú)制備的基板上形成。此 外，僅信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路或僅其一部分，或者僅掃描線驅(qū)動(dòng)電路或僅其一部分可單獨(dú)形成和 安裝。該實(shí)施方式不限于圖24A和24B所示的結(jié)構(gòu)。 通過(guò)以上工藝，可制造高度可靠的發(fā)光顯示器件(顯示面板)作為半導(dǎo)體器件。
該實(shí)施方式能與其它實(shí)施方式中描述的任意結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合實(shí)施。
實(shí)施方式8
該說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用為電子紙。電子紙可用于顯示信息的各個(gè)領(lǐng) 域的電子電器。例如，電子紙可用于電子書(shū)籍(電子書(shū))、海報(bào)、在諸如火車(chē)的車(chē)輛中的廣告、在諸如信用卡的各種卡中的顯示等等。這類(lèi)電子電器的示例在圖25A和25B以及圖26中示出。 圖25A示出了利用電子紙形成的海報(bào)2631。如果廣告介質(zhì)是印刷紙，則用人工替
換廣告；然而，當(dāng)使用本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的電子紙時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)改變廣告顯示。而且，可在
不劣化顯示的情況下獲得穩(wěn)定的圖像。注意，海報(bào)可無(wú)線地發(fā)送和接收信息。 圖25B示出了在諸如火車(chē)的車(chē)輛中的廣告2632。如果廣告介質(zhì)是印刷紙，則用人
工替換廣告；然而，當(dāng)使用本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的電子紙時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)改變廣告顯示而不需
要大量人力。而且，可在不劣化顯示的情況下獲得穩(wěn)定的圖像。注意，廣告可無(wú)線地發(fā)送和
接收信息。 圖26示出了電子書(shū)2700的示例。例如，電子書(shū)2700包括兩個(gè)機(jī)殼機(jī)殼2701和機(jī)殼2703。機(jī)殼2701和機(jī)殼2703通過(guò)軸部2711彼此結(jié)合，可沿著軸部2711打開(kāi)和關(guān)閉電子書(shū)2700。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了與紙書(shū)相同的操作。 顯示部2705結(jié)合在機(jī)殼2701中，顯示部2707結(jié)合在機(jī)殼2703中。顯示部2705和2707可顯示一系列圖像，或者顯示不同的圖像。通過(guò)在不同顯示部中顯示不同圖像的結(jié)構(gòu)，例如右顯示部(圖26中的顯示部2705)可顯示文本，左顯示部(圖26中的顯示部2707)
可顯示圖像。 圖26示出了機(jī)殼2701設(shè)有操作部等的示例。例如，機(jī)殼2701設(shè)有電源2721 、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等?？衫貌僮麈I2723翻動(dòng)頁(yè)面。注意，可以在與機(jī)殼的顯示部相同的平面上設(shè)置鍵盤(pán)、定點(diǎn)裝置等。另外，機(jī)殼的后表面或側(cè)表面可設(shè)有外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子、可以與各種線纜(例如AC轉(zhuǎn)接器或USB線纜)連接的端子等)、存儲(chǔ)介質(zhì)插入部等等。而且，電子書(shū)2700可具有電子詞典的功能。 另外，電子書(shū)2700可無(wú)線地發(fā)送和接收信息?？梢詮碾娮訒?shū)服務(wù)器無(wú)線地購(gòu)買(mǎi)和
下載期望的書(shū)本數(shù)據(jù)等。實(shí)施方式9
該說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于多種電子電器(包括游戲機(jī))。作為電子電器，例如存在電視裝置(也稱為T(mén)V或電視接收器)、用于計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字相框、蜂窩式電話(也稱為移動(dòng)電話或便攜式電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、音頻重放裝置、諸如彈球盤(pán)機(jī)的大型游戲機(jī)、等等。 圖27A示出了電視裝置9600的示例。顯示部9603結(jié)合在電視裝置9600的機(jī)殼
9601中。顯示部9603可顯示圖像。這里，機(jī)殼9601被支撐在支座9605上。 可通過(guò)機(jī)殼9601的操作開(kāi)關(guān)或單獨(dú)的遠(yuǎn)程控制器9610操作電視裝置9600。可
利用遠(yuǎn)程控制器9610的操作鍵9609控制頻道和音量，并且可控制顯示部9603中顯示的圖
像。而且，遠(yuǎn)程控制器9610可具有顯示部9607，在該顯示部中顯示從遠(yuǎn)程控制器9610輸出
的信息。 注意，電視裝置9600設(shè)有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過(guò)利用接收器，可接收通常的電視廣播。而且，當(dāng)顯示裝置經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器有線或無(wú)線地連接到通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以進(jìn)行單向(從發(fā)送器到接收器)或雙向(在發(fā)送器與接收器之間、在接收器之間、等等)的信息通信。 圖27B示出了數(shù)字相框9700的示例。例如，顯示部9703結(jié)合在數(shù)字相框9700的機(jī)殼9701中。顯示部9703可顯示多種圖像。例如，顯示由數(shù)字照相機(jī)等獲取的圖像數(shù)據(jù)，使得數(shù)字相框能以類(lèi)似于普通圖片框的方式起作用。 注意，數(shù)字相框9700設(shè)有操作部、外部連接端子(例如USB端子、可以與各種線纜(包括USB線纜)連接的端子等)、存儲(chǔ)介質(zhì)插入部等等。這些結(jié)構(gòu)可結(jié)合在與顯示部相同的平面上，然而因設(shè)計(jì)的改進(jìn)，它們優(yōu)選設(shè)置在顯示部的側(cè)表面或后表面上。例如，包括由數(shù)字照相機(jī)獲取的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器插入數(shù)字相框的存儲(chǔ)介質(zhì)插入部中，并且輸入圖像數(shù)據(jù)。然后，輸入的圖像數(shù)據(jù)可顯示在顯示部9703中。 數(shù)字相框9700可無(wú)線地發(fā)送和接收信息。在這種情況下，期望的圖像數(shù)據(jù)能無(wú)線地輸入數(shù)字相框9700中，并可在其中顯示。 圖28A示出了便攜式游戲機(jī)，其包括利用連接器9893結(jié)合從而可打開(kāi)和關(guān)閉的機(jī)殼9881和機(jī)殼9891。顯示部9882結(jié)合在機(jī)殼9881中，顯示部9883結(jié)合在機(jī)殼9891中。圖28A中所示的便攜式游戲機(jī)還包括揚(yáng)聲器部9884、存儲(chǔ)介質(zhì)插入部9886、 LED燈9890、輸入裝置(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (包括測(cè)量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液體、磁性、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時(shí)間、硬度、電場(chǎng)、電流、電壓、電功率、輻射、流速、濕度、傾角、振動(dòng)、氣味或紅外線的功能)、以及麥克風(fēng)9889)、等等。毫無(wú)疑問(wèn)，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不限于以上，可以是任何結(jié)構(gòu)，只要設(shè)置本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的至少一個(gè)半導(dǎo)體器件即可。而且，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置另一附件。圖28A所示的便攜式游戲機(jī)具有讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)以將其顯示在顯示部上的功能；以及通過(guò)無(wú)線通信與另一便攜式游戲機(jī)共享信息的功能。圖28A所示的便攜式游戲機(jī)的功能不限于此，便攜式游戲機(jī)可具有多種功能。 圖28B示出了作為大型游戲機(jī)的自動(dòng)販賣(mài)機(jī)(slot machine)9900的示例。顯示部9903結(jié)合在自動(dòng)販賣(mài)機(jī)9900的機(jī)殼9901中。自動(dòng)販賣(mài)機(jī)9900還包括操作裝置，例如啟動(dòng)桿或停止開(kāi)關(guān)、投幣槽、揚(yáng)聲器等。毫無(wú)疑問(wèn)，自動(dòng)販賣(mài)機(jī)9900的結(jié)構(gòu)不限于上述，可以是任何結(jié)構(gòu)，只要設(shè)置本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的至少一個(gè)半導(dǎo)體器件即可。而且，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置其它附件。 圖29A示出了蜂窩式電話1000的示例。蜂窩式電話1000包括結(jié)合有顯示部1002
的機(jī)殼IOOI，還包括操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、麥克風(fēng)1006等等。 可通過(guò)用手指等觸碰顯示部1002而向圖29A所示的蜂窩式電話1000輸入信息。
而且，可通過(guò)用手指等觸碰顯示部1002而進(jìn)行諸如打電話或編輯消息的操作。 顯示部1002主要有三種屏幕模式。第一模式是主要用于顯示圖像的顯示模式。第
二模式是主要用于輸入諸如文本的信息的輸入模式。第三模式是混合顯示模式和輸入模式
這兩種模式的顯示_輸入模式。 例如，在打電話或編輯消息的情況下，顯示部1002設(shè)定在主要進(jìn)行文本輸入的文本輸入模式，并可以在屏幕上進(jìn)行文本輸入操作。在這種情況下，優(yōu)選在顯示部1002的幾乎整個(gè)屏幕上顯示鍵盤(pán)或數(shù)字按鈕。 當(dāng)在蜂窩式電話1000內(nèi)設(shè)置包括用于檢測(cè)傾斜的傳感器(例如陀螺儀或加速度傳感器)的檢測(cè)裝置時(shí)，可通過(guò)判斷蜂窩式電話1000的方向(蜂窩式電話1000是水平放置還是垂直放置以用于風(fēng)景模式或人像模式)自動(dòng)切換顯示部1002的屏幕中的顯示。
另外，通過(guò)觸碰顯示部1002或操作機(jī)殼1001的操作按鈕1003而切換屏幕模式?？蛇x地，可根據(jù)顯示部1002中顯示的圖像的種類(lèi)而切換屏幕模式。例如，當(dāng)顯示部中顯示的圖像所用的信號(hào)是運(yùn)動(dòng)圖像的數(shù)據(jù)時(shí)，屏幕模式切換為顯示模式。當(dāng)信號(hào)是文本數(shù)據(jù)時(shí)，屏幕模式切換至輸入模式。 而且，在輸入模式中，當(dāng)在檢測(cè)到通過(guò)顯示部1002中的光學(xué)傳感器檢測(cè)到信號(hào)的同時(shí)在指定時(shí)段內(nèi)未通過(guò)觸碰顯示部1002而進(jìn)行輸入時(shí)，可控制屏幕模式從輸入模式切換為顯示模式。 顯示部1002還可用作圖像傳感器。例如，通過(guò)用手掌或手指觸碰顯示部1002而獲取掌紋、指紋等的圖像，從而可進(jìn)行個(gè)人認(rèn)證。另外，當(dāng)發(fā)射近紅外線的背光或發(fā)射近紅外線的感測(cè)光源設(shè)置在顯示部中時(shí)，可以攝取手指血管、手掌血管等。 圖29B也示出了蜂窩式電話的示例。圖29B的蜂窩式電話包括顯示器件9410，其在機(jī)殼9411中具有顯示部9412和操作按鈕9413 ;以及通信裝置9400，其在機(jī)殼9401中具有操作按鈕9402、外部輸入端子9403、麥克風(fēng)9404、揚(yáng)聲器9405、以及在收到電話呼叫時(shí)發(fā)光的發(fā)光部9406。具有顯示功能的顯示器件9410可沿箭頭所示的兩個(gè)方向從具有通話功能的通信裝置9400拆下或附接到通信裝置9400。從而，顯示器件9410和通信裝置9400可沿著相應(yīng)的短軸或長(zhǎng)軸彼此附接。可選地，在僅需要顯示功能的情況下，將顯示器件9410從通信裝置9400拆下，然后可僅使用顯示器件9410。在各自包括可充電電池的通信裝置9400與顯示器件9410之間可通過(guò)無(wú)線通信或有線通信發(fā)送和接收?qǐng)D像或輸入信息。
該申請(qǐng)基于2008年10月24日提交給日本專(zhuān)利局的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2008-274520，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在具有絕緣表面的基板上形成柵極電極層；在所述柵極電極層上疊置柵極絕緣層、氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜；在所述柵極絕緣層、所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述導(dǎo)電膜上形成第一掩模層；利用所述第一掩模層進(jìn)行第一蝕刻，以蝕刻所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述導(dǎo)電膜，從而形成氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電層；通過(guò)灰化所述第一掩模層形成第二掩模層；以及利用所述第二掩模層進(jìn)行第二蝕刻，以蝕刻所述氧化物半導(dǎo)體層和所述導(dǎo)電層，從而形成具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層、源極電極層和漏極電極層，其中所述第一掩模層利用曝光掩模形成，其中所述第一蝕刻是使用蝕刻氣體的干蝕刻，其中所述第二蝕刻是使用蝕刻劑的濕蝕刻，并且其中所述具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層包括厚度比與所述源極電極層或所述漏極電極層重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
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，所述氧化物半導(dǎo)體膜包括銦、 鎵和鋅。
3. 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，所述蝕刻氣體包含氯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述蝕刻氣體還包括氧。
5. 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，在所述第二蝕刻中使用氨水 過(guò)氧化氫混合物作為蝕刻劑。
6. 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，使用半色調(diào)掩?；蚧疑{(diào)掩 模作為所述曝光掩模。
7. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 在具有絕緣表面的基板上形成柵極電極層；在所述柵極電極層上疊置柵極絕緣層、第一氧化物半導(dǎo)體膜、第二氧化物半導(dǎo)體膜和 導(dǎo)電膜；在所述柵極絕緣層、所述第一氧化物半導(dǎo)體膜、所述第二氧化物半導(dǎo)體膜和所述導(dǎo)電 膜上形成第一掩模層；利用所述第一掩模層進(jìn)行第一蝕刻，以蝕刻所述第一氧化物半導(dǎo)體膜、所述第二氧 化物半導(dǎo)體膜和所述導(dǎo)電膜，從而形成第一氧化物半導(dǎo)體層、第二氧化物半導(dǎo)體層和導(dǎo)電 層；通過(guò)灰化所述第一掩模層形成第二掩模層；以及利用所述第二掩模層進(jìn)行第二蝕刻，以蝕刻所述第一氧化物半導(dǎo)體層、所述第二氧化 物半導(dǎo)體層和所述導(dǎo)電層，從而形成具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層、源極區(qū)域、漏極區(qū)域、源 極電極層和漏極電極層，其中所述第一掩模層利用曝光掩模形成，其中所述第一蝕刻是使用蝕刻氣體的干蝕刻，其中所述第二蝕刻是使用蝕刻劑的濕蝕刻，并且其中所述具有凹陷的氧化物半導(dǎo)體層包括厚度比與所述源極區(qū)域或所述漏極區(qū)域重疊的區(qū)域小的區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜和 所述第二氧化物半導(dǎo)體膜均包括銦、鎵和鋅。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體膜的 電導(dǎo)率比所述第二氧化物半導(dǎo)體膜低。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述蝕刻氣體包含氯。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述蝕刻氣體還包括氧。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述第二蝕刻中使用氨水 過(guò)氧化氫混合物作為蝕刻劑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述第二蝕刻中，利用氨 水過(guò)氧化氫混合物作為蝕刻劑蝕刻所述導(dǎo)電層，利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液作為蝕 刻劑蝕刻所述第一氧化物半導(dǎo)體層和所述第二氧化物半導(dǎo)體層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，使用半色調(diào)掩?；蚧疑{(diào)掩 模作為所述曝光掩模。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法。本發(fā)明的一個(gè)目的在于以通過(guò)減少曝光掩模數(shù)量而簡(jiǎn)化光刻處理的方式制造成本低、生產(chǎn)率高的包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件。在包括溝道蝕刻反向交錯(cuò)薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件的制造方法中，使用利用多色調(diào)掩模形成的掩模層蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜和導(dǎo)電膜，多色調(diào)掩模是通過(guò)其光透射成具有多種光強(qiáng)的曝光掩模。在蝕刻步驟中，通過(guò)使用蝕刻氣體的干蝕刻進(jìn)行第一蝕刻步驟，通過(guò)使用蝕刻劑的濕蝕刻進(jìn)行第二蝕刻步驟。
文檔編號(hào)G02F1/1368GK101728277SQ20091020702
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者伊藤俊一, 村岡大河, 笹川慎也, 細(xì)羽幸, 須沢英臣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所