本發(fā)明的一個方式涉及一種顯示裝置。注意，本發(fā)明的一個方式不局限于上述技術(shù)領(lǐng)域。本說明書等所公開的發(fā)明的一個方式的技術(shù)領(lǐng)域涉及一種物體、方法或制造方法。或者，本發(fā)明的一個方式涉及一種工序(process)、機器(machine)、產(chǎn)品(manufacture)或者組合物(compositionofmatter)。因此，更具體而言，作為本說明書所公開的本發(fā)明的一個方式的技術(shù)領(lǐng)域的例子，可以舉出半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發(fā)光裝置、蓄電裝置、攝像裝置、這些裝置的驅(qū)動方法或這些裝置的制造方法。

背景技術(shù)：

近年來，作為視角特性及顯示質(zhì)量得到了改善的液晶顯示裝置，提出了垂直取向(va：verticallyaligned)型液晶顯示裝置。此外，作為va型液晶顯示裝置，提出了多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，其中在一個像素中包括多個像素電極以及連接于各像素電極且控制像素電極的電位的晶體管。通過在一個像素中設(shè)置多個像素電極，能夠按各像素電極使液晶的取向彼此不同，因此，多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的視角可以比現(xiàn)有的va型液晶顯示裝置大(參照專利文獻1)。

此外，液晶顯示裝置的屏幕尺寸有大型化的趨勢，如對角線有60英寸以上，進而，正在展開以對角線有120英寸以上的屏幕尺寸為目標的開發(fā)。而且，屏幕也有高清晰化的趨勢，如全高清畫質(zhì)(fhd，1920×1080)或4k畫質(zhì)(3840×2160)，并且，目前正在加快開發(fā)具有像素數(shù)為7680×4320的所謂的8k的高分辨率的液晶顯示裝置。

此外，為了減少余像而提高顯示質(zhì)量，展開將驅(qū)動速度提高一倍(也稱為雙倍速驅(qū)動)的高速驅(qū)動的開發(fā)，進而，還展開將驅(qū)動速度提高三倍以上的高速驅(qū)動的研究。此外，為了實現(xiàn)三維(3d)顯示的液晶顯示裝置，需要交替地顯示右眼用圖像和左眼用圖像，從而需要以雙倍速以上的速度使液晶顯示裝置工作。

[參考文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利申請公開第2006-317867號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，隨著液晶顯示裝置的大型化及高清晰化，所需要的像素的數(shù)量顯著增加，從而每個像素的寫入時間變短。由此，控制像素電極的電位的晶體管被要求進行高速工作且具有高通態(tài)電流(on-statecurrent)等。

此外，產(chǎn)生在布線之間的寄生電容的增大導(dǎo)致對于信號線的端部的信號傳達的延遲。其結(jié)果是，有可能發(fā)生顯示不均勻或灰度不良等的顯示質(zhì)量的降低以及功耗的增加。

于是，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種能夠降低布線之間的寄生電容的顯示裝置。此外，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種顯示質(zhì)量高的顯示裝置。此外，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種能夠降低功耗的顯示裝置。此外，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置或者新穎的顯示裝置等。

注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發(fā)明的一個方式不需要必須實現(xiàn)所有上述目的。另外，說明書、附圖以及權(quán)利要求書等的記載中顯然存在上述目的以外的目的，可以從說明書、附圖以及權(quán)利要求書等的記載中獲得上述目的以外的目的。

本發(fā)明的一個方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括信號線、與信號線交叉的掃描線、與信號線電連接的第一電極、與第一電極對置的第二電極、與第一電極對置的第三電極、與第二電極電連接的第一像素電極、與第三電極電連接的第二像素電極、以及與第一電極至第三電極接觸且設(shè)置在掃描線與第一電極至第三電極之間的半導(dǎo)體膜，其中，第一電極包括與掃描線重疊的區(qū)域。

另外，本發(fā)明的一個方式是上述顯示裝置，該顯示裝置在掃描線與半導(dǎo)體膜之間包括柵極絕緣膜，其中，由掃描線、柵極絕緣膜、半導(dǎo)體膜、第一電極及第二電極構(gòu)成第一晶體管，由掃描線、柵極絕緣膜、半導(dǎo)體膜、第一電極及第三電極構(gòu)成第二晶體管。

另外，本發(fā)明的一個方式是上述顯示裝置，該顯示裝置包括與第一像素電極電連接的第一電容布線及與第二像素電極電連接的第二電容布線，其中，信號線包括與第一像素電極及第二像素電極之間重疊的區(qū)域，信號線不包括與第一電容布線及第二電容布線重疊的區(qū)域。

另外，本發(fā)明的一個方式是上述顯示裝置，其中，第一電極在頂面形狀中設(shè)置在第二電極與第三電極之間。

另外，本發(fā)明的一個方式是上述顯示裝置，其中，半導(dǎo)體膜包含具有in、m(m為鋁、鎵、釔或錫)及zn的氧化物。

另外，本發(fā)明的一個方式是上述顯示裝置，其中，半導(dǎo)體膜包括第一半導(dǎo)體膜及包括與第一半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域的第二半導(dǎo)體膜，第一半導(dǎo)體膜與第二半導(dǎo)體膜相比包含更多的相對于m的原子個數(shù)比的in的原子個數(shù)比多的氧化物。

于是，通過采用本發(fā)明的一個方式，可以降低顯示裝置的布線之間的寄生電容。此外，通過采用本發(fā)明的一個方式，可以提高顯示裝置的顯示質(zhì)量。此外，通過采用本發(fā)明的一個方式，可以降低顯示裝置的功耗。此外，通過采用本發(fā)明的一個方式，可以提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置或者新穎的顯示裝置等。注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。

此外，本發(fā)明的一個方式并不需要具有所有上述效果。上述效果以外的效果從說明書、附圖、權(quán)利要求書等的記載中是顯而易見的，且可以從所述記載中抽取上述效果以外的效果。

附圖說明

圖1是像素的一個方式的俯視圖及電路圖；

圖2是說明本發(fā)明的一個方式的像素的俯視圖及電路圖；

圖3是像素的一個方式的俯視圖及電路圖；

圖4是像素的一個方式的截面圖；

圖5是像素的一個方式的俯視圖；

圖6是像素的一個方式的俯視圖；

圖7是像素的一個方式的俯視圖及電路圖；

圖8是像素的一個方式的俯視圖及電路圖；

圖9是像素的一個方式的截面圖；

圖10是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個例子的截面圖；

圖11是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個例子的截面圖；

圖12是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個例子的截面圖；

圖13是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個例子的截面圖；

圖14是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個例子的截面圖、示出半導(dǎo)體裝置的一個方式的俯視圖及截面圖；

圖15是示半導(dǎo)體裝置的一個方式的截面圖；

圖16是示半導(dǎo)體裝置的一個方式的俯視圖及截面圖；

圖17是示半導(dǎo)體裝置的一個方式的截面圖；

圖18是說明能帶結(jié)構(gòu)的圖；

圖19是caac-os的截面中的cs校正高分辨率tem圖像及caac-os的截面示意圖；

圖20是caac-os的平面中的cs校正高分辨率tem圖像；

圖21是說明caac-os及單晶氧化物半導(dǎo)體的通過xrd得到的結(jié)構(gòu)分析的圖；

圖22是示出caac-os的電子衍射圖案的圖；

圖23是示出in-ga-zn氧化物的通過電子照射而發(fā)生的結(jié)晶部的變化的圖；

圖24是示出顯示裝置的一個方式的俯視圖；

圖25是示出顯示裝置的一個方式的截面圖；

圖26是示出顯示裝置的一個方式的截面圖；

圖27是說明顯示模塊的圖；

圖28是說明電子設(shè)備的圖。

具體實施方式

下面，將參照附圖說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下說明。所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍下可以被變換為各種形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內(nèi)容中。注意，當(dāng)參照附圖說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時，在不同的附圖中也共同使用相同的附圖標記來表示相同的構(gòu)成要素。

另外，本說明書所使用的第一、第二、第三至第n(n為自然數(shù))等詞是為了避免構(gòu)成要素的混同而附上的，而不是為了在數(shù)目方面上進行限定而附上的。

另外，根據(jù)情形或狀況，可以互相調(diào)換“膜”和“層”的詞句。例如，有時可以將“導(dǎo)電層”換稱為“導(dǎo)電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”換稱為“絕緣層”。

實施方式1

在本實施方式中，參照圖1至圖9對液晶顯示裝置的一個像素的結(jié)構(gòu)進行說明。

圖1a是本實施方式所示的多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的一個像素100的俯視圖，圖1b示出圖1a所示的像素100的電路圖。圖2a是現(xiàn)有的多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的一個像素200的俯視圖，圖2b示出圖2a所示的像素的電路圖。

如圖1a及圖1b所示，像素100包括掃描線103、與掃描線103交叉的信號線121。像素100還包括在與掃描線103相同的方向上延伸的電容布線105a及電容布線105b。掃描線103設(shè)置在電容布線105a與電容布線105b之間。

在掃描線103與信號線121的交叉部附近設(shè)置有晶體管136及晶體管137。晶體管136包括與掃描線103重疊的半導(dǎo)體膜135及與半導(dǎo)體膜135重疊的第一電極123及第二電極125a。第一電極123與信號線121電連接。第一電極123在晶體管136中被用作源電極和漏電極中的一個。第二電極125a在晶體管136中被用作源電極和漏電極中的另一個。

晶體管137包括與掃描線103重疊的半導(dǎo)體膜135及與半導(dǎo)體膜135重疊的第一電極123及第三電極125b。第一電極123在晶體管137中被用作源電極和漏電極中的一個。第三電極125b在晶體管137中被用作源電極和漏電極中的另一個。

在圖1a中，在頂面形狀中，晶體管136及晶體管137的半導(dǎo)體膜135的端部的一部分位于被用作柵電極的掃描線103的外側(cè)，但是不局限于此。如圖1c所示，在像素100所包括的晶體管136及晶體管137中，半導(dǎo)體膜135的端部也可以位于掃描線103的端部的內(nèi)側(cè)。

晶體管136所包括的第二電極125a通過開口144a與像素電極139a電連接。換言之，晶體管136通過第二電極125a與包括像素電極139a的液晶元件142連接。另外，電容元件140的一個電極與像素電極139a及晶體管136的第二電極125a電連接，另一個電極與電容布線105a電連接(參照圖1b)。

晶體管137所包括的第三電極125b通過開口144b與像素電極139b電連接。換言之，晶體管137通過第三電極125b與包括像素電極139b的液晶元件143連接。另外，電容元件141的一個電極與像素電極139b及晶體管137的第三電極125b電連接，另一個電極與電容布線105b電連接(參照圖1b)。

開口144a及開口144b設(shè)置在后述的絕緣膜116中。另外，為了避免附圖變得復(fù)雜，在圖1a及圖2a中，不對像素電極139a及像素電極139b附加陰影線，以虛線只示出頂面形狀的輪廓。

晶體管136及晶體管137在頂面形狀中位于像素100的大致中央的位置，形成在像素100中的各子像素的像素電極139a及像素電極139b之間。

本發(fā)明的一個方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括信號線121、掃描線103、第一電極123、第二電極125a、第三電極125b、第一像素電極139a、第二像素電極139b及半導(dǎo)體膜135，信號線121與掃描線103交叉，第一電極123與信號線121電連接，第一電極125a包括與掃描線103重疊的區(qū)域，第二電極125a與第一電極123對置，第三電極125b與第一電極123對置，第一像素電極139a與第二電極125a電連接，第二像素電極139b與第三電極125b電連接，半導(dǎo)體膜135與第一電極123、第二電極125a及第三電極125b接觸，半導(dǎo)體膜135設(shè)置在掃描線103、第一電極123至第三電極125b之間。

另外，如下顯示裝置也是本發(fā)明的一個方式：該顯示裝置包括柵極絕緣膜107、晶體管136及晶體管137，柵極絕緣膜107設(shè)置在掃描線103與半導(dǎo)體膜135之間，晶體管136包括掃描線103、柵極絕緣膜107、半導(dǎo)體膜135、第一電極123及第二電極125a，晶體管137包括掃描線103、柵極絕緣膜107、半導(dǎo)體膜135、第一電極123及第三電極125b。

晶體管136及晶體管137共同使用作為源電極和漏電極中的一個的第一電極123，第一電極123與掃描線103重疊。通過采用這種結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成顯示裝置的一個像素100中，可以降低在晶體管136及晶體管137的一個電極與掃描線103之間產(chǎn)生的寄生電容。

另外，如圖1b所示，在晶體管136中，在掃描線103與第二電極125a的重疊部產(chǎn)生寄生電容c1。另外，在晶體管137中，在掃描線103與第三電極125b的重疊部產(chǎn)生寄生電容c2。另外，在信號線121與掃描線103的重疊部、信號線121與電容布線105a的重疊部及信號線121與電容布線105b的重疊部分別產(chǎn)生寄生電容c5、寄生電容c6及寄生電容c7。

在此，作為對比例子，圖2a示出像素200的俯視圖，其中，在一個像素所包括的兩個晶體管中，彼此不同的電極與信號線電連接且該電極不與掃描線重疊。圖2b示出像素200的電路圖。在像素200的說明中，對與像素100相同的構(gòu)成要素附加相同的附圖標記，省略該構(gòu)成要素的說明。

如圖2b所示，像素200包括掃描線203、與掃描線203交叉的信號線212。像素200還包括在與掃描線203相同的方向上延伸的電容布線105a及電容布線105b。掃描線203設(shè)置在電容布線105a與電容布線105b之間。

另外，在掃描線203與信號線221的交叉部附近設(shè)置有晶體管236及晶體管237。晶體管236包括從掃描線203突出的柵電極、從信號線221突出的第四電極223a及與液晶元件142連接的第二電極125a。電容元件140的一個電極與液晶元件142所包括的像素電極139a及晶體管236的第二電極125a電連接，電容元件140的另一個電極與電容布線105a電連接(參照圖2b)。

晶體管237包括從掃描線203突出的柵電極、從信號線121突出的第五電極223b及與液晶元件143連接的第三電極125b。電容元件141的一個電極與液晶元件143所包括的像素電極139b及晶體管237的第三電極125b電連接，電容元件141的另一個電極與電容布線105b電連接(參照圖2b)。

晶體管236及晶體管237的與像素100中的晶體管136及晶體管137不同之處在于分別包括作為源電極和漏電極中的一個的第四電極223a及第五電極223b。另外，從信號線221突出的第四電極223a及第五電極223b不與掃描線203重疊。

另外，在晶體管236中，在掃描線203與第二電極125a的重疊部產(chǎn)生寄生電容c11。另外，在掃描線203與第四電極223a的重疊部產(chǎn)生寄生電容c13。在晶體管237中，掃描線203與第三電極125b的重疊部產(chǎn)生寄生電容c12。另外，在掃描線203與第五電極223b的重疊部產(chǎn)生寄生電容c14。另外，在信號線221與掃描線203的重疊部、信號線221與電容布線105a的重疊部及信號線221與電容布線105b的重疊部分別產(chǎn)生寄生電容c15、寄生電容c16及寄生電容c17。

在晶體管136及晶體管236中，如果掃描線103與第二電極125a的重疊部的面積及掃描線203與第二電極125a的重疊部的面積大致相同，寄生電容c1及寄生電容c11就大致相同。另外，在晶體管137及晶體管237中，如果掃描線103與第三電極125b的重疊部的面積及掃描線203與第三電極125b的重疊部的面積大致相同，寄生電容c2及寄生電容c12就大致相同。另外，如果信號線121與掃描線103的重疊部的面積及信號線221與掃描線203的重疊部的面積大致相同，寄生電容c5及寄生電容c15就大致相同。另外，信號線121與電容布線105a的重疊部的面積及信號線221與電容布線105a的重疊部的面積大致相同，寄生電容c6及寄生電容c16就大致相同。另外，信號線121與電容布線105b的重疊部的面積及信號線221與電容布線105b的重疊部的面積大致相同，寄生電容c7及寄生電容c17就大致相同。

在作為對比例子的像素200中，在晶體管236及晶體管237中被用作源電極和漏電極中的一個的電極是彼此不同的電極(在晶體管236中，為第四電極223a，而在晶體管237中，為第五電極223b)，因此，在掃描線203與第四電極223a之間產(chǎn)生寄生電容c13，在掃描線203與第五電極223b之間產(chǎn)生寄生電容c14。

然而，在本實施方式所示的像素100中，在晶體管136及晶體管137中被用作源電極和漏電極中的一個的電極(第一電極123)是共同的，該電極在信號線121與掃描線103的重疊部重疊于掃描線103。因此，在晶體管136及晶體管137中，在該電極與掃描線103的重疊部產(chǎn)生的寄生電容包括在上述寄生電容c5。寄生電容c5與寄生電容c15大致相同，因此，像素100中的寄生電容比像素200少，其差異等于寄生電容c13及寄生電容c14。如上所述，本發(fā)明的一個方式的顯示裝置可以降低在一個像素100的布線之間產(chǎn)生的寄生電容。

另外，在本實施方式所示的像素100中，晶體管136及晶體管137包括共同的半導(dǎo)體膜，因此，晶體管136及晶體管137可以共同使用第一電極123與半導(dǎo)體膜135接觸的區(qū)域。其結(jié)果是，可以降低像素100中的晶體管136及晶體管137的占有面積。

另外，如圖3a及圖3b所示，在像素100中，也可以采用相鄰的像素共同使用電容布線105a及電容布線105b的結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以減少顯示裝置所包括的電容布線的個數(shù)。另外，如圖3a所示，通過增加像素電極139a與電容布線105a的重疊部的面積，可以增大電容元件140的電容。同樣地，通過增加像素電極139b與電容布線105b的重疊部的面積，可以增大電容元件141的電容。

接著，參照圖4對像素100所包括的晶體管及電容元件的結(jié)構(gòu)進行說明。

圖4示出圖1a所示的點劃線a-b之間的晶體管136及電容元件140的截面結(jié)構(gòu)。

晶體管136在襯底101上包括掃描線103、半導(dǎo)體膜135、設(shè)置在掃描線103與半導(dǎo)體膜135之間的柵極絕緣膜107、與半導(dǎo)體膜135接觸的第一電極123以及與半導(dǎo)體膜135接觸的第二電極125a。

電容元件140在襯底101上包括電容布線105a、第二電極125a及設(shè)置在電容布線105a與第二電極125a之間的柵極絕緣膜107。

在柵極絕緣膜107、半導(dǎo)體膜135、第一電極123及第二電極125a上設(shè)置有絕緣膜116。另外，在絕緣膜116上設(shè)置有通過設(shè)置在絕緣膜116中的開口144a電連接到第二電極125a的像素電極139a。

雖然未圖示，但是晶體管137具有與晶體管136相同的結(jié)構(gòu)。另外，電容元件141及電容元件140由相同的構(gòu)成要素構(gòu)成。

作為襯底101，除了可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底以外，還可以使用具有能夠承受本制造工序的處理溫度的耐熱性的塑料襯底等。此外，在襯底不需要具有透光性的情況下，也可以使用在不銹鋼等的金屬襯底表面上設(shè)置絕緣膜的襯底。作為玻璃襯底，例如可以使用如鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋁硅酸鹽玻璃等無堿玻璃襯底。注意，對襯底101的尺寸沒有限制。例如，可以使用常用于液晶顯示裝置的第三至第十代玻璃襯底。另外，作為用于襯底101的材料，可以參照用于實施方式2中說明的襯底502的材料。

掃描線103的一部分用作晶體管136的柵電極。掃描線103可以使用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧或鎳等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料以單層或疊層形成。此外，也可以使用以諸如摻雜磷等雜質(zhì)元素的多晶硅為典型的半導(dǎo)體、ag-pd-cu合金、al-nd合金、al-ni合金等。

例如，作為掃描線103的兩層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用如下結(jié)構(gòu)：在鋁膜上層疊鉬膜的兩層結(jié)構(gòu)；在銅膜上層疊鉬膜的兩層結(jié)構(gòu)；在銅膜上層疊氮化鈦膜或氮化鉭膜的兩層結(jié)構(gòu)；層疊氮化鈦膜和鉬膜的兩層結(jié)構(gòu)；層疊含有氧的銅-鎂合金膜和銅膜的兩層結(jié)構(gòu)；層疊含有氧的銅-錳合金膜和銅膜的兩層結(jié)構(gòu)；層疊銅-錳合金膜和銅膜的兩層結(jié)構(gòu)等。作為三層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用層疊鎢膜或氮化鎢膜、鋁和硅的合金膜或鋁和鈦的合金膜、以及氮化鈦膜或鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。通過在低電阻膜上層疊用作阻擋膜的金屬膜，能夠降低電阻，并且能夠防止金屬元素從金屬膜擴散到半導(dǎo)體膜中。另外，作為用于掃描線103的材料，可以參照用于實施方式2中說明的導(dǎo)電膜504的材料。

另外，電容布線105a及電容布線105b具有與掃描線103同樣的材料及疊層結(jié)構(gòu)。

柵極絕緣膜107可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜以單層或疊層形成。在本實施方式中，柵極絕緣膜107為柵極絕緣膜107a與柵極絕緣膜107b的疊層結(jié)構(gòu)。另外，作為用于柵極絕緣膜107a及柵極絕緣膜107b的材料，可以參照用于實施方式2中說明的絕緣膜506及絕緣膜507的材料。

作為半導(dǎo)體膜135，可以使用硅膜或氧化物半導(dǎo)體膜。半導(dǎo)體膜135可以適當(dāng)?shù)鼐哂蟹蔷ЫY(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)、單晶結(jié)構(gòu)或其他的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

尤其是，作為半導(dǎo)體膜135，優(yōu)選使用氧化物半導(dǎo)體膜。具體而言，可以使用in-m(m為鋁、鎵、釔或錫)氧化物或in-m-zn氧化物。尤其優(yōu)選的是，作為半導(dǎo)體膜135，使用其組成彼此不同的氧化物半導(dǎo)體膜135a及氧化物半導(dǎo)體膜135b。作為用于氧化物半導(dǎo)體膜135a及氧化物半導(dǎo)體膜135b的材料，可以參照用于實施方式2中說明的氧化物半導(dǎo)體膜508a及氧化物半導(dǎo)體膜508b的材料。

第一電極123及第二電極125a可以使用鋁、銅、鈦、釹、鈧、鉬、鉻、鉭或鎢等以單層或疊層形成。或者，也可以使用添加有用于防止小丘的元素的鋁合金(可用于掃描線103的al-nd合金等)形成第一電極123及第二電極125a。此外，也可以使用添加有成為供體的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅。此外，也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)，即使用鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的氮化物形成與添加有成為供體的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅接觸一側(cè)的膜，并在其上形成鋁或鋁合金。而且，還可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)，即用鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的氮化物夾持鋁或鋁合金的頂面及底面。另外，作為用于第一電極123及第二電極125a的材料，可以參照用于實施方式2中說明的導(dǎo)電膜512a及導(dǎo)電膜512b的材料。

信號線121及第三電極125b具有與第一電極123相同的材料及疊層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜116在本實施方式中為絕緣膜116a、絕緣膜116b及絕緣膜116c的疊層結(jié)構(gòu)。作為用于絕緣膜116a、絕緣膜116b及絕緣膜116c的材料及形成方法，可以參照用于實施方式2中說明的絕緣膜514、絕緣膜516及絕緣膜518的記載。另外，絕緣膜116可以使用與柵極絕緣膜107相同的材料以單層或疊層形成。

像素電極139a可以使用鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銀、銅、鉻、釹、鈧等金屬膜或包含這些金屬的合金膜等以單層或疊層形成。作為包含鋁的合金，可以舉出鋁-鎳-鑭合金、鋁-鈦合金、鋁-釹合金等。作為包含銀的合金，可以舉出銀-釹合金、鎂-銀合金等。此外，可以使用含有金、銅的合金。另外，也可以使用包含氮化鈦、氮化鉬、氮化鎢等的金屬氮化物膜。另外，作為用于像素電極139a的材料，可以參照用于實施方式2中說明的導(dǎo)電膜520的材料。像素電極139b具有與像素電極139a相同的材料及疊層結(jié)構(gòu)。

另外，作為像素電極還可以使用氧化物半導(dǎo)體膜。圖5示出包括使用氧化物半導(dǎo)體膜的像素電極148及像素電極149的像素100的俯視圖。圖6為圖5所示的點劃線c-d之間的晶體管136及電容元件145的截面結(jié)構(gòu)。

在本說明書等中，可以將氧化物導(dǎo)電體膜換稱為載流子密度高且低電阻的氧化物半導(dǎo)體膜、具有導(dǎo)電性的氧化物半導(dǎo)體膜或?qū)щ娦愿叩难趸锇雽?dǎo)體膜等。

如果作為像素電極148使用氧化物半導(dǎo)體膜，在作為半導(dǎo)體膜135使用氧化物半導(dǎo)體膜的情況下，則可以在同一工序中形成半導(dǎo)體膜135及像素電極148，所以是優(yōu)選的。在氧化物半導(dǎo)體膜中，可以根據(jù)膜中的氧缺陷和/或膜中的氫、水等雜質(zhì)的濃度來控制電阻率。因此，通過選擇對加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體膜進行增加氧缺陷和/或雜質(zhì)濃度的處理或者降低氧缺陷和/或雜質(zhì)濃度的處理，可以控制在同一工序中形成的半導(dǎo)體膜135及像素電極148的電阻率。

具體而言，通過對將成為被用作像素電極148的氧化物導(dǎo)電體膜148a及氧化物導(dǎo)電體膜148b的島狀氧化物半導(dǎo)體膜進行等離子體處理，來增加氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷和/或氧化物半導(dǎo)體膜中的氫、水等雜質(zhì)，由此可以實現(xiàn)載流子密度高且低電阻的氧化物半導(dǎo)體膜。另一方面，在晶體管136上設(shè)置絕緣膜116a及116b，以使氧化物半導(dǎo)體膜135a及135b不會暴露于上述等離子體處理。在圖6中，絕緣膜116a及116b以選擇性地去除與氧化物導(dǎo)電體膜148a及148b重疊的區(qū)域的方式設(shè)置。

作為對氧化物導(dǎo)電體膜148a及148b進行的等離子體處理，典型地可以舉出使用包含選自稀有氣體(he、ne、ar、kr、xe)、磷、硼、氫和氮中的一種以上的氣體的等離子體處理。更具體而言，可以舉出ar氣氛下的等離子體處理、ar和氫的混合氣氛下的等離子體處理、氨氣氛下的等離子體處理、ar和氨的混合氣氛下的等離子體處理或氮氣氛下的等離子體處理等。

另外，像素電極149及像素電極148具有相同的材料及疊層結(jié)構(gòu)。另外，在圖5及圖6所示的像素100中，電容元件145包括電容布線105a、像素電極148、設(shè)置在電容布線105a與像素電極148之間的柵極絕緣膜107。另外，電容元件146包括電容布線105b、像素電極149、設(shè)置在電容布線105b與像素電極149之間的柵極絕緣膜107。

關(guān)于晶體管136的更詳細的結(jié)構(gòu)及制造方法，將在實施方式2中進行說明。通過將實施方式2中說明的晶體管用于本實施方式中說明的像素100，可以降低本發(fā)明的一個方式的顯示裝置的功耗。

[像素的結(jié)構(gòu)的變形例子]

以下，參照圖7至圖9對液晶顯示裝置中的具有與上述像素100不同結(jié)構(gòu)的一個像素的結(jié)構(gòu)進行說明。

圖7a是本實施方式所示的多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的一個像素300的俯視圖，圖7b示出圖7a所示的像素300的電路圖。

如圖7a及圖7b所示，像素300包括掃描線303、與掃描線303交叉的信號線321。信號線321包括與像素電極339a及像素電極339b之間重疊的區(qū)域。像素300還包括在與信號線321相同的方向上延伸的電容布線305a及電容布線305b。換言之，信號線321不包括與電容布線305a及電容布線305b重疊的區(qū)域。另外，電容布線305a及電容布線305b分別與像素電極339a及像素電極339b電連接。信號線321設(shè)置在電容布線305a與電容布線305b之間。

在掃描線303與信號線321的交叉部附近設(shè)置有晶體管336及晶體管337。晶體管336包括與掃描線303重疊的半導(dǎo)體膜335及與半導(dǎo)體膜335重疊的第六電極323a及第七電極325a。第六電極323a與信號線321電連接。第六電極323a在晶體管336中被用作源電極和漏電極中的一個。第七電極325a在晶體管336中被用作源電極和漏電極中的另一個。

晶體管337包括與掃描線303重疊的半導(dǎo)體膜335及與半導(dǎo)體膜335重疊的第八電極323b及第九電極325b。第八電極323b與信號線321電連接。第八電極323b在晶體管337中被用作源電極和漏電極中的一個。第九電極325b在晶體管337中被用作源電極和漏電極中的另一個。

晶體管336所包括的第七電極325a通過開口344a與像素電極339a電連接。換言之，晶體管336通過第七電極325a與包括像素電極339a的液晶元件342連接。另外，電容元件340的一個電極與像素電極339a及晶體管336的第七電極325a電連接，另一個電極345a通過開口346a與電容布線305a電連接。

晶體管337所包括的第九電極325b通過開口344b與像素電極339b電連接。換言之，晶體管337通過第九電極325b與包括像素電極339b的液晶元件343連接。另外，電容元件341的一個電極與像素電極339b及晶體管337的第九電極325b電連接，另一個電極345b通過開口346b與電容布線305b電連接。

開口344a及開口344b設(shè)置在后述的絕緣膜316中。開口346a及開口346b設(shè)置在后述的柵極絕緣膜307中。另外，為了避免附圖變得復(fù)雜，在圖7a中，不對像素電極339a及像素電極339b附加陰影線，以虛線只示出頂面形狀的輪廓。

晶體管336及晶體管337在頂面形狀中位于像素300的大致中央的位置，形成在像素300中的各子像素的像素電極339a及像素電極339b之間。

晶體管336及晶體管337的作為源電極和漏電極中的一個的第六電極323a及第八電極323b在信號線321與掃描線303的重疊部處與掃描線303重疊。通過采用這種結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成顯示元件的一個像素300中，可以降低在晶體管336及晶體管337的一個電極與掃描線303之間產(chǎn)生的寄生電容。另外，在晶體管336及晶體管337中，分別被用作源電極和漏電極中的另一個的第七電極325a及第九電極325b與掃描線303重疊。

另外，如圖7b所示，在晶體管336中，在掃描線303與第七電極325a的重疊部產(chǎn)生寄生電容c21。另外，在晶體管337中，在掃描線303與第九電極325b的重疊部產(chǎn)生寄生電容c22。另外，在信號線321與掃描線303的重疊部產(chǎn)生寄生電容c25。第六電極323a及第八電極323b在信號線321與掃描線303的重疊部處與掃描線303重疊，因此在第六電極323a與掃描線303的重疊部及第八電極323b與掃描線303的重疊部產(chǎn)生的寄生電容包括在上述寄生電容c25。

在此，對包括晶體管336及晶體管337的像素300和包括晶體管136及晶體管137的像素100進行對比。由于第七電極325a與掃描線303的重疊部的面積大于第二電極125a與掃描線103的重疊部的面積，因此寄生電容c21大于寄生電容c1。另外，由于第九電極325b與掃描線303的重疊部的面積大于第三電極125b與掃描線103的重疊部的面積，因此寄生電容c22大于寄生電容c2。另外，如果掃描線303與信號線321的重疊部的面積及掃描線103與信號線121的重疊部的面積大致相同，寄生電容c25及寄生電容c5就大致相同。

另外，在像素100中，在信號線121與電容布線105a的重疊部及信號線121與電容布線105b的重疊部分別產(chǎn)生寄生電容c6及寄生電容c7。另一方面，在像素300中，信號線321不包括與電容布線305a及電容布線305b重疊的區(qū)域，因此在信號線321與電容布線305a之間及信號線321與電容布線305b之間不產(chǎn)生寄生電容。

在包括多個像素的液晶顯示裝置中，引起信號線的信號傳達延遲的寄生電容在信號傳達路徑中的經(jīng)由晶體管的更靠近端部的部分產(chǎn)生時對信號傳達延遲造成的影響更小。例如，在像素100中，與在信號線121與電容布線105a的重疊部產(chǎn)生的寄生電容c6相比，在掃描線103與第二電極125a的重疊部產(chǎn)生的寄生電容c1對信號線121的信號傳達延遲造成的影響更小。這是因為如下緣故：在液晶顯示裝置中，如果是寄生電容c6，與重疊于一個信號線121的電容布線相同的個數(shù)的寄生電容c6對信號傳達造成影響，然而，如果是寄生電容c1，在與一個信號線121連接的一個晶體管136成為導(dǎo)通狀態(tài)的情況下對信號傳達造成影響。因此，雖然像素300的寄生電容比像素100大，其差異等于寄生電容c21與寄生電容c1的差異以及寄生電容c22與寄生電容c2的差異，但是在像素300中不產(chǎn)生在像素100中產(chǎn)生的寄生電容c6及寄生電容c7，因此，可以降低引起液晶顯示裝置所包括的信號線的信號傳達延遲的寄生電容。

另外，如圖7c所示，也可以使半導(dǎo)體膜335的端部在信號線321的延伸方向上延伸，并以第七電極325a與掃描線303的重疊部以及第九電極325b與掃描線303的重疊部的面積小的方式設(shè)置第七電極325a及第九電極325b。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以降低上述寄生電容c21及寄生電容c22。另外，如圖7d所示，也可以以在俯視圖中半導(dǎo)體膜335的端部位于信號線321與掃描線303的重疊部的外側(cè)的方式設(shè)置半導(dǎo)體膜335。通過在信號線321與掃描線303之間除了柵極絕緣膜307以外還形成半導(dǎo)體膜335，有時可以降低在信號線321與掃描線303的重疊部產(chǎn)生的寄生電容。

另外，如圖8a及圖8b所示，在像素300中，也可以采用相鄰的像素共同使用電容布線305a及電容布線305b的結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以減少顯示裝置所包括的電容布線的個數(shù)。另外，如圖8a所示，通過增加像素電極339a與電容布線305a的重疊部的面積，可以增大電容元件340的電容。同樣地，通過增加像素電極339b與電容布線305b的重疊部的面積，可以增大電容元件341的電容。

接著，參照圖9對像素300所包括的晶體管及電容元件的結(jié)構(gòu)進行說明。

圖9示出圖7a所示的點劃線c-d之間的晶體管336及電容元件340的截面結(jié)構(gòu)。

晶體管336在襯底301上包括掃描線303、半導(dǎo)體膜335、設(shè)置在掃描線303與半導(dǎo)體膜335之間的柵極絕緣膜307、與半導(dǎo)體膜335接觸的第六電極323a以及與半導(dǎo)體膜335接觸的第七電極325a。

電容元件340在襯底301上包括電極345a、第七電極325a及設(shè)置在電極345a與第七電極325a之間的柵極絕緣膜307。

另外，在柵極絕緣膜307上設(shè)置有通過設(shè)置在柵極絕緣膜307中的開口346a與電極345a電連接的電容布線305a。在柵極絕緣膜307、半導(dǎo)體膜335、第六電極323a、第七電極325a及電容布線305a上設(shè)置有絕緣膜316。在絕緣膜316上設(shè)置有通過設(shè)置在絕緣膜316中的開口344a電連接到第七電極325a的像素電極339a。

雖然未圖示，但是晶體管337具有與晶體管336相同的結(jié)構(gòu)。另外，電容元件341及電容元件340由相同的構(gòu)成要素構(gòu)成。

構(gòu)成晶體管336及電容元件340的各層具有與構(gòu)成晶體管136及電容元件140的各層相同的材料及疊層結(jié)構(gòu)。另外，作為絕緣膜316及像素電極339a，可以分別使用與絕緣膜116及像素電極139a相同的材料。另外，作為電極345a及電容布線305a，分別使用與掃描線303及第六電極323a相同的材料。

關(guān)于晶體管336的更詳細的結(jié)構(gòu)及制造方法，將在實施方式2中進行說明。通過將實施方式2中說明的晶體管用于本實施方式中說明的像素300，可以降低本發(fā)明的一個方式的顯示裝置的功耗。

當(dāng)包括本實施方式中說明的像素100或像素300時，多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置可以降低在掃描線與信號線之間(換言之，被用作晶體管的柵電極的掃描線與被用作晶體管的源電極和漏電極中的一個的信號線之間)產(chǎn)生的寄生電容。另外，當(dāng)包括本實施方式中說明的像素300時，多疇結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置可以降低在信號線與電容布線之間產(chǎn)生的寄生電容。因此，尤其可以提高大型液晶顯示裝置、能進行高速驅(qū)動的液晶顯示裝置以及分辨率高的液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。此外，可以降低液晶顯示裝置的功耗。

另外，雖然在本實施方式中示出在一個像素中設(shè)置兩個晶體管的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。一個像素也可以包括三個以上的多個晶體管及連接于該晶體管的多個像素電極。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。

實施方式2

在本實施方式中，參照圖10至圖18說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。

<半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實例1>

圖14c是作為本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管500的俯視圖，圖14b相當(dāng)于沿著圖14c所示的點劃線x1-x2的切斷面的截面圖以及點劃線y1-y2的切斷面的截面圖。另外，圖10a至圖14a是說明圖14b所示的晶體管500的制造工序的截面圖。

另外，在圖14c中，為了方便起見，省略晶體管500的構(gòu)成要素的一部分(用作柵極絕緣膜的絕緣膜等)。此外，有時將點劃線x1-x2方向稱為溝道長度方向，將點劃線y1-y2方向稱為溝道寬度方向。注意，有時在后面的晶體管的俯視圖中也與圖14c同樣地省略構(gòu)成要素的一部分。

晶體管500包括：襯底502上的用作柵電極的導(dǎo)電膜504；襯底502及導(dǎo)電膜504上的絕緣膜506；絕緣膜506上的絕緣膜507；絕緣膜507上的氧化物半導(dǎo)體膜508；與氧化物半導(dǎo)體膜508電連接的用作源電極的導(dǎo)電膜512a；以及與氧化物半導(dǎo)體膜508電連接的用作漏電極的導(dǎo)電膜512b。另外，在晶體管500上，詳細地說，在導(dǎo)電膜512a、512b及氧化物半導(dǎo)體膜508上設(shè)置有絕緣膜514、516及518。在絕緣膜514、516及518具有晶體管500的保護絕緣膜的功能。注意，有時將絕緣膜514稱為第一保護絕緣膜，將絕緣膜516稱為第二保護絕緣膜。

此外，氧化物半導(dǎo)體膜508包括用作柵電極的導(dǎo)電膜504一側(cè)的第一氧化物半導(dǎo)體膜508a以及第一氧化物半導(dǎo)體膜508a上的第二氧化物半導(dǎo)體膜508b。另外，絕緣膜506及絕緣膜507具有晶體管500的柵極絕緣膜的功能。

作為氧化物半導(dǎo)體膜508，可以使用in-m(m是鋁、鎵、釔或錫)氧化物或in-m-zn氧化物。尤其是，作為氧化物半導(dǎo)體膜508優(yōu)選使用in-m-zn氧化物。

另外，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a優(yōu)選與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b相比包含更多的相對于m的原子個數(shù)比的in的原子個數(shù)比多的氧化物。

通過使第一氧化物半導(dǎo)體膜508a具有in的原子個數(shù)比大于m的原子個數(shù)比的組成，可以提高晶體管500的場效應(yīng)遷移率(有時簡單地稱為遷移率或μfe)。具體而言，晶體管500的場效應(yīng)遷移率可以超過10cm²/vs，優(yōu)選的是，超過30cm²/vs。

例如，通過將上述場效應(yīng)遷移率高的晶體管用于生成柵極信號的柵極驅(qū)動器(特別是，連接到柵極驅(qū)動器所包括的移位寄存器的輸出端子的多路分配器(demultiplexer))，可以提供邊框?qū)挾日?也稱為窄邊框)的半導(dǎo)體裝置或顯示裝置。

另一方面，通過使第一氧化物半導(dǎo)體膜508a具有in的原子個數(shù)比大于m的原子個數(shù)比的組成，光照射時的晶體管500的電特性容易變動。然而，在本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置中，在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a上形成有第二氧化物半導(dǎo)體膜508b。因為第二氧化物半導(dǎo)體膜508b具有in的原子個數(shù)比小于第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的組成，所以其帶隙eg大于第一氧化物半導(dǎo)體膜508a。因此，具有第一氧化物半導(dǎo)體膜508a和第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的疊層結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜508的對光負偏壓應(yīng)力測試的耐性變高。

通過采用上述結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜，可以減少光照射時的氧化物半導(dǎo)體膜508的光吸收量。因此，能夠抑制光照射時的晶體管500的電特性變動。

此外，當(dāng)在晶體管500所具有的氧化物半導(dǎo)體膜508中形成有氧缺陷時，產(chǎn)生作為載流子的電子，由此容易成為常開啟特性。注意，晶體管的常開啟特性是指在柵極電壓vg＝0v時電流(例如，漏極與源極之間的電流(ids))流動的特性。由此，為了獲得穩(wěn)定的晶體管特性，減少氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷，特別是減少第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的氧缺陷是重要的。于是，在本發(fā)明的一個方式的晶體管的結(jié)構(gòu)中，通過對氧化物半導(dǎo)體膜508上的絕緣膜，在此，對氧化物半導(dǎo)體膜508上的絕緣膜514和/或絕緣膜516引入過剩氧，使氧從絕緣膜514和/或絕緣膜516移動到氧化物半導(dǎo)體膜508中，由此填補氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷，尤其是填補第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的氧缺陷?；蛘撸?dāng)在絕緣膜516上形成第一阻擋膜531時，對絕緣膜516引入過剩氧，使氧從絕緣膜516移動到氧化物半導(dǎo)體膜508中，由此填補氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷，尤其是填補第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的氧缺陷。

另外，絕緣膜514、516更優(yōu)選具有含有超過化學(xué)計量組成的氧的區(qū)域(氧過剩區(qū)域)。換句話說，絕緣膜514、516是一種能夠釋放氧的絕緣膜。此外，為了在絕緣膜514、516中設(shè)置氧過剩區(qū)域，例如，通過對成膜后的絕緣膜514、516引入氧形成氧過剩區(qū)域。作為氧的引入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒式離子注入法、等離子體處理等。

此外，為了填補第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的氧缺陷，優(yōu)選將第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的溝道區(qū)域附近形成得薄。例如，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的溝道區(qū)域附近的厚度優(yōu)選為1nm以上且20nm以下，更優(yōu)選為3nm以上且10nm以下。

此外，為了填補第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的氧缺陷，優(yōu)選使第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的透氧性高。通過使第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的透氧性高，可以有效地使絕緣膜514及絕緣膜516中的過剩氧透過到第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中。

如此，在本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置中，通過使氧化物半導(dǎo)體膜為疊層結(jié)構(gòu)，且使接觸于該氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜中包含過剩氧，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。并且，在本發(fā)明的一個方式中，可以使具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的制造工序中的溫度降低(典型的是低于400℃或低于375℃(優(yōu)選為340℃以上且360℃以下))。此外，在后面說明半導(dǎo)體裝置的制造工序。

下面，對本實施方式的半導(dǎo)體裝置所包括的其他構(gòu)成要素進行詳細的說明。

<襯底>

雖然對襯底502的材料等沒有特別的限制，但是至少需要具有能夠承受后續(xù)的加熱處理的耐熱性。例如，作為襯底502，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等。另外，還可以使用以硅或碳化硅為材料的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、以硅鍺等為材料的化合物半導(dǎo)體襯底、soi(silicononinsulator：絕緣體上硅)襯底等，并且也可以將在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯底用作襯底502。當(dāng)作為襯底502使用玻璃襯底時，通過使用第6代、第7代、第8代、第9代、第10代等的大面積襯底，可以制造大型顯示裝置。通過使用這樣的大面積襯底可以降低制造成本，所以是優(yōu)選的。

作為襯底502，也可以使用柔性襯底，并且在柔性襯底上直接形成晶體管500?；蛘?，也可以在襯底502與晶體管500之間設(shè)置剝離層。剝離層可以在如下情況下使用，即在剝離層上制造半導(dǎo)體裝置的一部分或全部，然后將其從襯底502分離并轉(zhuǎn)置到其他襯底上的情況。此時，也可以將晶體管500轉(zhuǎn)置到耐熱性低的襯底或柔性襯底上。

<用作柵電極、源電極及漏電極的導(dǎo)電膜>

用作柵電極的導(dǎo)電膜504、用作源電極的導(dǎo)電膜512a及用作漏電極的導(dǎo)電膜512b都可以使用選自鉻(cr)、銅(cu)、鋁(al)、金(au)、銀(ag)、鋅(zn)、鉬(mo)、鉭(ta)、鈦(ti)、鎢(w)、錳(mn)、鎳(ni)、鐵(fe)、鈷(co)中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或者組合上述金屬元素的合金等形成。

此外，導(dǎo)電膜504、512a、512b也可以具有單層結(jié)構(gòu)或者兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)以及依次層疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。另外，還可以使用組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種或多種而形成的合金膜或氮化膜。

導(dǎo)電膜504、512a、512b也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等透光導(dǎo)電材料。

另外，作為導(dǎo)電膜504、512a、512b，也可以應(yīng)用cu-x合金膜(x為mn、ni、cr、fe、co、mo、ta或ti)。通過使用cu-x合金膜，可以通過濕蝕刻工序進行加工，從而可以抑制制造成本。

<用作柵極絕緣膜的絕緣膜>

作為用作晶體管500的柵極絕緣膜的絕緣膜506及絕緣膜507，可以分別使用通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積(pecvd：plasmaenhancedchemicalvapordeposition)法、濺射法等形成的包括氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜和氧化釹膜中的一種以上的絕緣膜。注意，也可以使用選自上述材料中的單層或三層以上的絕緣膜，而不采用絕緣膜506和絕緣膜507的疊層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜506具有抑制氧透過的阻擋膜的功能。例如，當(dāng)對絕緣膜507、114、516和/或氧化物半導(dǎo)體膜508供應(yīng)過剩氧時，絕緣膜506能夠抑制氧透過。

接觸于用作晶體管500的溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜508的絕緣膜507優(yōu)選為氧化物絕緣膜，更優(yōu)選包括包含超過化學(xué)計量組成的氧的區(qū)域(氧過剩區(qū)域)。換言之，絕緣膜507是能夠釋放氧的絕緣膜。為了在絕緣膜507中設(shè)置氧過剩區(qū)域，例如在氧氣氛下形成絕緣膜507即可?；蛘?，也可以對成膜后的絕緣膜507引入氧形成氧過剩區(qū)域。作為氧的引入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒式離子注入法、等離子體處理等。

此外，當(dāng)作為絕緣膜507使用氧化鉿時發(fā)揮如下效果。氧化鉿的相對介電常數(shù)比氧化硅或氧氮化硅高。因此，可以使絕緣膜507的厚度比使用氧化硅或氧氮化硅的情況大，由此，可以減少隧道電流引起的泄漏電流。也就是說，可以實現(xiàn)關(guān)態(tài)電流(off-statecurrent)小的晶體管。再者，與具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿相比，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿的相對介電常數(shù)較高。因此，為了形成關(guān)態(tài)電流小的晶體管，優(yōu)選使用包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿。作為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的例子，可以舉出單斜晶系或立方晶系等。注意，本發(fā)明的一個方式不局限于此。

注意，在本實施方式中，作為絕緣膜506形成氮化硅膜，作為絕緣膜507形成氧化硅膜。與氧化硅膜相比，氮化硅膜的相對介電常數(shù)較高且為了得到與氧化硅膜相等的靜電容量需要的厚度較大，因此，通過使晶體管500的柵極絕緣膜包括氮化硅膜，可以增加絕緣膜的物理厚度。因此，可以通過抑制晶體管500的絕緣耐壓的下降并提高絕緣耐壓來抑制晶體管500的靜電破壞。

<氧化物半導(dǎo)體膜>

作為氧化物半導(dǎo)體膜508可以使用上述材料。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜508為in-m-zn氧化物時，用來形成in-m-zn氧化物的濺射靶材的金屬元素的原子個數(shù)比優(yōu)選滿足in≥m及zn≥m。這種濺射靶材的金屬元素的原子個數(shù)比優(yōu)選為in:m:zn＝1:1:1、in:m:zn＝1:1:1.2、in:m:zn＝2:1:3、in:m:zn＝3:1:2、in:m:zn＝4:2:4.1。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜508為in-m-zn氧化物時，作為濺射靶材優(yōu)選使用包含多晶的in-m-zn氧化物的靶材。通過使用包含多晶的in-m-zn氧化物的靶材，容易形成具有結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜508。注意，所形成的氧化物半導(dǎo)體膜508的原子個數(shù)比分別包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子個數(shù)比的±40％的范圍內(nèi)的誤差。例如，在作為濺射靶材使用原子個數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:4.1時，有時所形成的氧化物半導(dǎo)體膜508的原子個數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:3附近。

例如，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a可以使用上述in:m:zn＝2:1:3、in:m:zn＝3:1:2、in:m:zn＝4:2:4.1等濺射靶材形成。第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的原子個數(shù)比優(yōu)選為in:m:zn＝4:α1(1.5≤α1≤2.5):α2(2.5≤α2≤3.5)。

此外，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b可以使用上述in:m:zn＝1:1:1、in:m:zn＝1:1:1.2等濺射靶材形成。第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的原子個數(shù)比優(yōu)選為in:m:zn＝1:β1(0.8≤β1≤1.2):β2(0.8≤β2≤1.2)。另外，作為用于第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的濺射靶材的金屬元素的原子個數(shù)比，不一定必須同時滿足in≥m及zn≥m，也可以滿足in<m和/或zn<m。具體而言，可以舉出in:m:zn＝1:3:2、in:m:zn＝1:3:4、in:m:zn＝1:3:6等。

氧化物半導(dǎo)體膜508的能隙為2ev以上，優(yōu)選為2.5ev以上，更優(yōu)選為3ev以上。如此，通過使用能隙較寬的氧化物半導(dǎo)體，可以降低晶體管500的關(guān)態(tài)電流。特別是，作為第一氧化物半導(dǎo)體膜508a使用能隙為2.0ev以上，優(yōu)選為2.0ev以上且3.0ev以下的氧化物半導(dǎo)體膜，作為第二氧化物半導(dǎo)體膜508b使用能隙為2.5ev以上且3.5ev以下的氧化物半導(dǎo)體膜。此外，優(yōu)選第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的能隙大于第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的能隙。

此外，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的厚度分別為3nm以上且200nm以下，優(yōu)選分別為3nm以上且100nm以下，更優(yōu)選分別為3nm以上且50nm以下。

另外，作為第一氧化物半導(dǎo)體膜508a使用載流子密度低的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的載流子密度可以低于8×10¹¹/cm³，優(yōu)選低于1×10¹¹/cm³，更優(yōu)選低于1×10¹⁰/cm³，且為1×10^-9/cm³以上。此外，作為第二氧化物半導(dǎo)體膜508b使用載流子密度較低的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的載流子密度可以為1×10¹⁷/cm³以下，優(yōu)選為1×10¹⁵/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹³/cm³以下，進一步優(yōu)選為1×10¹¹/cm³以下。

本發(fā)明不局限于上述記載，可以根據(jù)所需的晶體管的半導(dǎo)體特性及電特性(場效應(yīng)遷移率、閾值電壓等)來使用具有適當(dāng)?shù)慕M成的材料。另外，優(yōu)選適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一氧化物半導(dǎo)體膜508a及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的載流子密度、雜質(zhì)濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子個數(shù)比、原子間距離、密度等，以得到所需的晶體管的半導(dǎo)體特性。

通過作為第一氧化物半導(dǎo)體膜508a及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b使用雜質(zhì)濃度低且缺陷態(tài)密度低的氧化物半導(dǎo)體膜，可以制造具有更優(yōu)良的電特性的晶體管，所以是優(yōu)選的。這里，將雜質(zhì)濃度低且缺陷態(tài)密度低(氧缺陷少)的狀態(tài)稱為“高純度本征”或“實質(zhì)上高純度本征”。因為高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子發(fā)生源較少，所以可以降低載流子密度。因此，在該氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管很少具有負閾值電壓的電特性(也稱為常開啟特性)。因為高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜具有較低的缺陷態(tài)密度，所以有可能具有較低的陷阱態(tài)密度。高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜的關(guān)態(tài)電流顯著低，即便是溝道寬度為1×10⁶μm、溝道長度l為10μm的元件，當(dāng)源電極與漏電極間的電壓(漏電壓)在1v至10v的范圍時，關(guān)態(tài)電流也可以為半導(dǎo)體參數(shù)分析儀的測定極限以下，即1×10^-13a以下。

因此，在上述高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管可以是電特性變動小且可靠性高的晶體管。此外，被氧化物半導(dǎo)體膜的陷阱能級俘獲的電荷到消失需要較長的時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，有時在陷阱態(tài)密度高的氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管的電特性不穩(wěn)定。作為雜質(zhì)有氫、氮、堿金屬或堿土金屬等。

包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫與鍵合于金屬原子的氧起反應(yīng)生成水，與此同時在發(fā)生氧脫離的晶格(或氧脫離的部分)中形成氧缺陷。當(dāng)氫進入該氧缺陷時，有時生成作為載流子的電子。另外，有時由于氫的一部分與鍵合于金屬原子的氧鍵合，產(chǎn)生作為載流子的電子。因此，使用包含氫的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開啟特性。由此，優(yōu)選盡可能減少氧化物半導(dǎo)體膜508中的氫。具體而言，在氧化物半導(dǎo)體膜508中，利用sims(二次離子質(zhì)譜分析法：secondaryionmassspectrometry)測得的氫濃度為2×10²⁰atoms/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁹atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁹atoms/cm³以下，更優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下，更優(yōu)選為5×10¹⁷atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁶atoms/cm³以下。

此外，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a優(yōu)選包括其氫濃度低于第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的部分。通過使第一氧化物半導(dǎo)體膜508a包括其氫濃度低于第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的部分，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。

此外，當(dāng)?shù)谝谎趸锇雽?dǎo)體膜508a包含第14族元素之一的硅或碳時，在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中氧缺陷增加而導(dǎo)致第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的n型化。因此，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中的硅或碳的濃度以及與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a之間的界面附近的硅或碳的濃度(利用sims分析測得的濃度)為2×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為2×10¹⁷atoms/cm³以下。

另外，在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中，利用sims分析測得的堿金屬或堿土金屬的濃度為1×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為2×10¹⁶atoms/cm³以下。當(dāng)堿金屬及堿土金屬與氧化物半導(dǎo)體鍵合時有時生成載流子而使晶體管的關(guān)態(tài)電流增大。由此，優(yōu)選降低第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的堿金屬或堿土金屬的濃度。

當(dāng)在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中含有氮時，生成作為載流子的電子，載流子密度增加而導(dǎo)致第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的n型化。其結(jié)果是，使用含有氮的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開啟特性。因此，優(yōu)選盡可能地減少氧化物半導(dǎo)體膜中的氮。例如，利用sims分析測得的氮濃度優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下。

第一氧化物半導(dǎo)體膜508a及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b可以分別具有非單晶結(jié)構(gòu)。非單晶結(jié)構(gòu)例如包括下述caac-os(caxisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)、多晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)或非晶結(jié)構(gòu)。在非單晶結(jié)構(gòu)中，非晶結(jié)構(gòu)的缺陷態(tài)密度最高，而caac-os的缺陷態(tài)密度最低。

在此，參照圖18說明氧化物半導(dǎo)體膜508以及接觸于氧化物半導(dǎo)體膜508的絕緣膜的能帶結(jié)構(gòu)。

圖18是疊層結(jié)構(gòu)的膜厚度方向上的能帶結(jié)構(gòu)的一個例子，該疊層結(jié)構(gòu)具有絕緣膜507、第一氧化物半導(dǎo)體膜508a、第二氧化物半導(dǎo)體膜508b以及絕緣膜514。在能帶結(jié)構(gòu)中，為了容易理解，示出絕緣膜507、第一氧化物半導(dǎo)體膜508a、第二氧化物半導(dǎo)體膜508b以及絕緣膜514的導(dǎo)帶底能級(ec)。

在圖18所示的能帶圖中，作為絕緣膜507、絕緣膜514使用氧化硅膜，作為第一氧化物半導(dǎo)體膜508a使用利用金屬元素的原子個數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:4.1的金屬氧化物靶材形成的氧化物半導(dǎo)體膜，作為第二氧化物半導(dǎo)體膜508b使用利用金屬元素的原子個數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的金屬氧化物靶材形成的金屬氧化膜。

如圖18所示，在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b中，導(dǎo)帶底能級平緩地變化。換言之，導(dǎo)帶底能級連續(xù)地變化或連續(xù)接合。為了實現(xiàn)這樣的能帶結(jié)構(gòu)，使第一氧化物半導(dǎo)體膜508a與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的界面處不存在形成陷阱中心或復(fù)合中心等缺陷能級的雜質(zhì)。

為了在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b之間形成連續(xù)接合，使用具備裝載閉鎖室的多室成膜裝置(濺射裝置)以使各膜不暴露于大氣中的方式連續(xù)地層疊即可。

可知：通過采用圖18所示的結(jié)構(gòu)，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a用作阱(well)，在使用上述疊層結(jié)構(gòu)的晶體管中，溝道區(qū)域形成在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中。

另外，當(dāng)不形成第二氧化物半導(dǎo)體膜508b時，在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中有可能形成陷阱能級。另一方面，通過采用上述疊層結(jié)構(gòu)，該陷阱能級有可能形成在第二氧化物半導(dǎo)體膜508b中。因此，可以使陷阱能級遠離第一氧化物半導(dǎo)體膜508a。

另外，有時陷阱能級與用作溝道區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的導(dǎo)帶底能級(ec)相比離真空能級更遠，而電子容易積累在陷阱能級中。當(dāng)電子積累在陷阱能級中時，成為負固定電荷，導(dǎo)致晶體管的閾值電壓漂移到正方向。因此，優(yōu)選采用陷阱能級與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的導(dǎo)帶底能級(ec)相比更接近于真空能級的結(jié)構(gòu)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，電子不容易積累在陷阱能級，所以能夠增大晶體管的通態(tài)電流，并且還能夠提高場效應(yīng)遷移率。

在圖18中，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的導(dǎo)帶底能級與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a相比更接近于真空能級，典型的是，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的導(dǎo)帶底能級與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的導(dǎo)帶底能級之差為0.15ev以上或0.5ev以上，且為2ev以下或1ev以下。換言之，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的電子親和勢與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的電子親和勢之差為0.15ev以上或0.5ev以上，且為2ev以下或1ev以下。

通過采用上述結(jié)構(gòu)，第一氧化物半導(dǎo)體膜508a成為電流的主要路徑并被用作溝道區(qū)域。由于第二氧化物半導(dǎo)體膜508b包括形成有溝道區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體膜508a所包含的金屬元素中的一種以上，所以在第一氧化物半導(dǎo)體膜508a與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的界面處不容易產(chǎn)生界面散射。由此，由于在該界面中載流子的移動不受到阻礙，因此晶體管的場效應(yīng)遷移率得到提高。

為了防止第二氧化物半導(dǎo)體膜508b被用作溝道區(qū)域的一部分，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b使用導(dǎo)電率充分低的材料?；蛘撸诙趸锇雽?dǎo)體膜508b使用其電子親和勢(真空能級與導(dǎo)帶底能級之差)低于第一氧化物半導(dǎo)體膜508a且其導(dǎo)帶底能級與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的導(dǎo)帶底能級有差異(能帶偏移)的材料。此外，為了抑制起因于漏極電壓值的閾值電壓之間的差異產(chǎn)生，優(yōu)選使用第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的導(dǎo)帶底能級與第一氧化物半導(dǎo)體膜508a的導(dǎo)帶底能級相比更接近于真空能級0.2ev以上，優(yōu)選為0.5ev以上的材料。

在第二氧化物半導(dǎo)體膜508b中優(yōu)選不包含尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在第二氧化物半導(dǎo)體膜508b中包含尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)電膜512a、512b的構(gòu)成元素有時會在該尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)與其他區(qū)域的界面處擴散到第一氧化物半導(dǎo)體膜508a中。注意，在第二氧化物半導(dǎo)體膜508b為后述的caac-os的情況下，阻擋導(dǎo)電膜512a、512b的構(gòu)成元素如銅元素的性質(zhì)得到提高，所以是優(yōu)選的。

第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的厚度大于或等于能夠抑制導(dǎo)電膜512a、512b的構(gòu)成元素擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508b的厚度且小于從絕緣膜514向氧化物半導(dǎo)體膜508b的氧的供應(yīng)被抑制的厚度。例如，當(dāng)?shù)诙趸锇雽?dǎo)體膜508b的厚度為10nm以上時，能夠抑制導(dǎo)電膜512a、512b的構(gòu)成元素擴散到第一氧化物半導(dǎo)體膜508a。另外，當(dāng)?shù)诙趸锇雽?dǎo)體膜508b的厚度為100nm以下時，能夠有效地從絕緣膜514、516向第一氧化物半導(dǎo)體膜508a供應(yīng)氧。

<用作晶體管的保護絕緣膜的絕緣膜>

絕緣膜514、516具有對氧化物半導(dǎo)體膜508供應(yīng)氧的功能。絕緣膜518具有晶體管500的保護絕緣膜的功能。絕緣膜514、516包含氧。絕緣膜514是能夠使氧透過的絕緣膜。注意，絕緣膜514還用作在后面形成絕緣膜516時緩和對氧化物半導(dǎo)體膜508造成的損傷的膜。

作為絕緣膜514，可以使用厚度為5nm以上且150nm以下，優(yōu)選為5nm以上且50nm以下的氧化硅、氧氮化硅等。

此外，優(yōu)選使絕緣膜514中的缺陷量較少，典型的是，通過esr(electronspinresonance：電子自旋共振)測量的起因于硅的懸空鍵的g＝2.001處呈現(xiàn)的信號的自旋密度優(yōu)選為3×10¹⁷spins/cm³以下。這是因為若絕緣膜514的缺陷密度高，氧則與該缺陷鍵合，而使絕緣膜514中的氧透過量減少的緣故。

在絕緣膜514中，有時從外部進入絕緣膜514的氧不是全部移動到絕緣膜514的外部，而是其一部分殘留在絕緣膜514的內(nèi)部。另外，有時在氧進入絕緣膜514的同時，絕緣膜514中含有的氧移動到絕緣膜514的外部，而在絕緣膜514中發(fā)生氧的移動。在形成能夠使氧透過的氧化物絕緣膜作為絕緣膜514時，可以使從設(shè)置在絕緣膜514上的絕緣膜516脫離的氧經(jīng)由絕緣膜514移動到氧化物半導(dǎo)體膜508中。

此外，絕緣膜514可以使用氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜形成。注意，該氮氧化物的態(tài)密度有時會形成在氧化物半導(dǎo)體膜的價帶頂?shù)哪芰?ev_os)與氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)帶底的能量(ec_os)之間。作為ev_os和ec_os之間的氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜，可以使用氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜或氮氧化物的釋放量少的氧氮化鋁膜等。

此外，在熱脫附譜分析中，氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜是氨釋放量比氮氧化物的釋放量多的膜，典型的是氨分子釋放量為1×10¹⁸分子/cm³以上且5×10¹⁹分子/cm³以下。注意，該氨釋放量為在進行膜表面溫度為50℃以上且650℃以下，優(yōu)選為50℃以上且550℃以下的加熱處理時的釋放量。

氮氧化物(nox，x為0以上且2以下，優(yōu)選為1以上且2以下)，典型的是no2或no在絕緣膜514等中形成能級。該能級位于氧化物半導(dǎo)體膜508的能隙中。由此，當(dāng)?shù)趸飻U散到絕緣膜514與氧化物半導(dǎo)體膜508的界面時，有時該能級在絕緣膜514一側(cè)俘獲電子。其結(jié)果是，被俘獲的電子留在絕緣膜514與氧化物半導(dǎo)體膜508的界面附近，由此使晶體管的閾值電壓向正方向漂移。

另外，當(dāng)進行加熱處理時，氮氧化物與氨及氧起反應(yīng)。當(dāng)進行加熱處理時，絕緣膜514所包含的氮氧化物與絕緣膜516所包含的氨起反應(yīng)，由此絕緣膜514所包含的氮氧化物減少。因此，在絕緣膜514與氧化物半導(dǎo)體膜508的界面中不容易俘獲電子。

通過作為絕緣膜514使用ev_os和ec_os之間的氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜，可以降低晶體管的閾值電壓的漂移，從而可以降低晶體管的電特性的變動。

通過進行晶體管的制造工序的加熱處理，典型的是低于400℃或低于375℃(優(yōu)選為340℃以上且360℃以下)的加熱處理，在利用100k以下的esr測得的絕緣膜514的光譜中，觀察到g值為2.037以上且2.039以下的第一信號、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號。在x帶的esr測定中，第一信號與第二信號之間的分割寬度(splitwidth)及第二信號與第三信號之間的分割寬度大約為5mt。另外，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號的自旋密度的總和低于1×10¹⁸spins/cm³，典型為1×10¹⁷spins/cm³以上且低于1×10¹⁸spins/cm³。

在100k以下的esr譜中，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號相當(dāng)于起因于氮氧化物(nox，x為0以上且2以下，優(yōu)選為1以上且2以下)的信號。作為氮氧化物的典型例子，有一氧化氮、二氧化氮等。就是說，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號的自旋密度的總數(shù)越少，氧化物絕緣膜中的氮氧化物的含量越少。

另外，對ev_os和ec_os之間的氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜利用sims測得的氮濃度為6×10²⁰atoms/cm³以下。

通過在襯底溫度為220℃以上且350℃以下的情況下利用使用硅烷及一氧化二氮的pecvd法形成ev_os和ec_os之間的氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜，可以形成致密且硬度高的膜。

絕緣膜516使用其氧含量超過化學(xué)計量組成的氧化物絕緣膜形成。其氧含量超過化學(xué)計量組成的氧化物絕緣膜由于被加熱而其一部分的氧脫離。通過tds分析，其氧含量超過化學(xué)計量組成的氧化物絕緣膜換算為氧原子的氧的釋放量為1.0×10¹⁹atoms/cm³以上，優(yōu)選為3.0×10²⁰atoms/cm³以上。注意，上述tds分析時的膜的表面溫度優(yōu)選為100℃以上且700℃以下或100℃以上且500℃以下。

作為絕緣膜516可以使用厚度為30nm以上且500nm以下，優(yōu)選為50nm以上且400nm以下的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。

此外，優(yōu)選使絕緣膜516中的缺陷量較少，典型的是，通過esr測量的起因于硅的懸空鍵的g＝2.001處呈現(xiàn)的信號的自旋密度低于1.5×10¹⁸spins/cm³，更優(yōu)選為1×10¹⁸spins/cm³以下。由于絕緣膜516與絕緣膜514相比離氧化物半導(dǎo)體膜508更遠，所以絕緣膜516的缺陷密度也可以高于絕緣膜514。

另外，因為絕緣膜514、516可以使用相同種類的材料形成，所以有時無法明確地確認到絕緣膜514與絕緣膜516的界面。因此，在本實施方式中，以虛線圖示出絕緣膜514與絕緣膜516的界面。注意，在本實施方式中，雖然說明絕緣膜514與絕緣膜516的兩層結(jié)構(gòu)，但是不局限于此，例如，也可以采用絕緣膜514或絕緣膜516的單層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜518具有能夠阻擋氧、氫、水、堿金屬、堿土金屬等的功能。通過設(shè)置絕緣膜518，能夠防止氧從氧化物半導(dǎo)體膜508擴散到外部，并且能夠防止絕緣膜514、516所包含的氧擴散到外部，還能夠防止氫、水等從外部侵入氧化物半導(dǎo)體膜508中。作為絕緣膜518，例如可以使用氮化物絕緣膜。作為該氮化物絕緣膜，有氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等。尤其是，當(dāng)作為絕緣膜518使用氮氧化硅或氮化硅膜時，可以抑制氧向外部擴散，所以是優(yōu)選的。

另外，作為絕緣膜518也可以設(shè)置對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜代替對氧、氫、水、堿金屬、堿土金屬等具有阻擋效果的氮化物絕緣膜。作為對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜，有氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。另外，作為對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜，尤其優(yōu)選使用氧化鋁、氧化鉿或氧化釔。

雖然上述所記載的導(dǎo)電膜、絕緣膜及氧化物半導(dǎo)體膜等各種膜可以通過濺射法或pecvd法形成，但是也可以利用例如熱cvd(chemicalvapordeposition：有機金屬化學(xué)氣相沉積)法或ald(atomiclayerdeposition：原子層沉積)法形成。作為熱cvd法的例子，可以舉出mocvd(metalorganicchemicalvapordeposition：有機金屬化學(xué)氣相沉積)法。

由于熱cvd法是不使用等離子體的成膜方法，因此具有不產(chǎn)生因等離子體損傷所引起的缺陷的優(yōu)點。

可以以如下方法進行利用熱cvd法的成膜：將源氣體及氧化劑同時供應(yīng)到腔室內(nèi)，將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，使其在襯底附近或在襯底上發(fā)生反應(yīng)而沉積在襯底上。

另外，也可以以如下方法進行利用ald法的成膜：將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，將用于反應(yīng)的源氣體依次引入腔室，并且按該順序反復(fù)地引入氣體。例如，通過切換各開關(guān)閥(也稱為高速閥)來將兩種以上的源氣體依次供應(yīng)到腔室內(nèi)，為了防止多種源氣體混合，在引入第一源氣體的同時或之后引入惰性氣體(氬或氮等)等，然后引入第二源氣體。注意，當(dāng)同時引入第一源氣體及惰性氣體時，惰性氣體被用作載流子氣體，另外，可以在引入第二源氣體的同時引入惰性氣體。另外，也可以不引入惰性氣體而通過真空抽氣將第一源氣體排出，然后引入第二源氣體。第一源氣體附著到襯底表面形成第一層，之后引入的第二源氣體與該第一層起反應(yīng)，由此第二層層疊在第一層上而形成薄膜。通過按該順序反復(fù)多次地引入氣體直到獲得所希望的厚度為止，可以形成臺階覆蓋性良好的薄膜。由于薄膜的厚度可以根據(jù)按順序反復(fù)引入氣體的次數(shù)來進行調(diào)節(jié)，因此，ald法可以準確地調(diào)節(jié)厚度而適用于制造微型fet。

通過mocvd法等熱cvd法可以形成上述實施方式所述的導(dǎo)電膜、絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜及金屬氧化膜等各種膜，例如，當(dāng)形成in-ga-zno膜時，使用三甲基銦、三甲基鎵及二甲基鋅。三甲基銦的化學(xué)式為in(ch3)3。三甲基鎵的化學(xué)式為ga(ch3)3。另外，二甲基鋅的化學(xué)式為zn(ch3)2。另外，不局限于上述組合，也可以使用三乙基鎵(化學(xué)式為ga(c2h5)3)代替三甲基鎵，并使用二乙基鋅(化學(xué)式為zn(c2h5)2)代替二甲基鋅。

例如，在使用利用ald法的成膜裝置形成氧化鉿膜時，使用如下兩種氣體：通過使包含溶劑和鉿前體化合物的液體(鉿醇鹽、四二甲基酰胺鉿(tdmah)等鉿酰胺)氣化而得到的源氣體；以及用作氧化劑的臭氧(o3)。此外，四二甲基酰胺鉿的化學(xué)式為hf[n(ch3)2]4。另外，作為其他材料液有四(乙基甲基酰胺)鉿等。

例如，在使用利用ald法的成膜裝置形成氧化鋁膜時，使用如下兩種氣體：通過使包含溶劑和鋁前體化合物的液體(三甲基鋁(tma)等)氣化而得到的源氣體；以及用作氧化劑的h2o。此外，三甲基鋁的化學(xué)式為al(ch3)3。另外，作為其他材料液有三(二甲基酰胺)鋁、三異丁基鋁、鋁三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)等。

例如，在使用利用ald法的成膜裝置形成氧化硅膜時，使六氯乙硅烷附著在被成膜面上，去除附著物所包含的氯，供應(yīng)氧化性氣體(o2、一氧化二氮)的自由基使其與附著物起反應(yīng)。

例如，在使用利用ald法的成膜裝置形成鎢膜時，依次反復(fù)引入wf6氣體和b2h6氣體形成初始鎢膜，然后依次反復(fù)引入wf6氣體和h2氣體形成鎢膜。注意，也可以使用sih4氣體代替b2h6氣體。

例如，在使用利用ald法的成膜裝置形成氧化物半導(dǎo)體膜如in-ga-zno膜時，依次反復(fù)引入in(ch3)3氣體和o3氣體形成in-o層，然后依次反復(fù)引入ga(ch3)3氣體和o3氣體形成gao層，之后依次反復(fù)引入zn(ch3)2氣體和o3氣體形成zno層。注意，這些層的順序不局限于上述例子。此外，也可以混合這些氣體來形成混合化合物層如in-ga-o層、in-zn-o層、ga-zn-o層等。注意，雖然也可以使用利用ar等惰性氣體進行鼓泡而得到的h2o氣體代替o3氣體，但是優(yōu)選使用不包含h的o3氣體。另外，也可以使用in(c2h5)3氣體代替in(ch3)3氣體。也可以使用ga(c2h5)3氣體代替ga(ch3)3氣體。也可以使用zn(ch3)2氣體。

<半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實例2>

接著，參照圖16a及圖16b說明與圖14b及圖14c所示的晶體管500不同的結(jié)構(gòu)實例。另外，當(dāng)表示具有與上面所說明的功能相同的功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加附圖標記。

圖16a是作為本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管570的俯視圖，圖16b相當(dāng)于沿著圖16a所示的點劃線x3-x4的切斷面以及沿著圖16a所示的點劃線y3-y4的切斷面的截面圖。

晶體管570包括：襯底502上的用作第一柵電極的導(dǎo)電膜504；襯底502及導(dǎo)電膜504上的絕緣膜506；絕緣膜506上的絕緣膜507；絕緣膜507上的氧化物半導(dǎo)體膜508；氧化物半導(dǎo)體膜508上的絕緣膜514；絕緣膜514上的絕緣膜516；與氧化物半導(dǎo)體膜508電連接的用作源電極的導(dǎo)電膜512a；與氧化物半導(dǎo)體膜508電連接的用作漏電極的導(dǎo)電膜512b；氧化物半導(dǎo)體膜508上的絕緣膜514；絕緣膜514上的絕緣膜516；絕緣膜516上的絕緣膜518；絕緣膜518上的導(dǎo)電膜520a；以及絕緣膜518上的導(dǎo)電膜520b。絕緣膜514、516、518具有晶體管570的第二柵極絕緣膜的功能。另外，導(dǎo)電膜520a通過設(shè)置在絕緣膜514、516、518中的開口部542c與導(dǎo)電膜512b電連接。在晶體管570中，導(dǎo)電膜520a例如具有用于顯示裝置的像素電極的功能。在晶體管570中，導(dǎo)電膜520b用作第二柵電極(也稱為背柵電極)。

如圖16b所示，導(dǎo)電膜520b在設(shè)置于絕緣膜506、絕緣膜507、絕緣膜514、絕緣膜516、絕緣膜518中的開口部542a、542b中連接于用作第一柵電極的導(dǎo)電膜504。因此，對導(dǎo)電膜520b和導(dǎo)電膜504施加相同的電位。

另外，在本實施方式中例示出設(shè)置開口部542a、542b使導(dǎo)電膜520b與導(dǎo)電膜504連接的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。例如，也可以采用僅形成開口部542a和開口部542b中的任一個而使導(dǎo)電膜520b與導(dǎo)電膜504連接的結(jié)構(gòu)，或者，不設(shè)置開口部542a和開口部542b而不使導(dǎo)電膜520b與導(dǎo)電膜504連接的結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用不使導(dǎo)電膜520b與導(dǎo)電膜504連接的結(jié)構(gòu)時，可以對導(dǎo)電膜520b和導(dǎo)電膜504分別施加不同的電位。

如圖16b所示，氧化物半導(dǎo)體膜508位于與用作柵電極的導(dǎo)電膜504及用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b相對的位置，夾在兩個用作柵電極的導(dǎo)電膜之間。用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b的溝道長度方向的長度及溝道寬度方向的長度都大于氧化物半導(dǎo)體膜508的溝道長度方向的長度及溝道寬度方向的長度，導(dǎo)電膜520b隔著絕緣膜514、516、518覆蓋整個氧化物半導(dǎo)體膜508。此外，由于用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b與用作柵電極的導(dǎo)電膜504在設(shè)置于絕緣膜506、絕緣膜507、絕緣膜514、絕緣膜516、絕緣膜518中的開口部542a、542b中連接，所以氧化物半導(dǎo)體膜508的溝道寬度方向的側(cè)面隔著絕緣膜514、絕緣膜516、絕緣膜518與用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b相對。

換言之，在晶體管570的溝道寬度方向上，用作柵電極的導(dǎo)電膜504和用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b在設(shè)置于用作柵極絕緣膜的絕緣膜506、507及用作第二柵極絕緣膜的絕緣膜514、516、518中的開口部中連接，同時導(dǎo)電膜504及導(dǎo)電膜520b隔著用作柵極絕緣膜的絕緣膜506、507及用作第二柵極絕緣膜的絕緣膜514、516、518圍繞氧化物半導(dǎo)體膜508。

通過采用上述結(jié)構(gòu)，利用用作柵電極的導(dǎo)電膜504及用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b的電場電圍繞晶體管570所包括的氧化物半導(dǎo)體膜508。如晶體管570所示，可以將利用柵電極及第二柵電極的電場電圍繞形成有溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的裝置結(jié)構(gòu)稱為surroundedchannel(s-channel：圍繞溝道)結(jié)構(gòu)。

因為晶體管570具有s-channel結(jié)構(gòu)，所以可以使用用作柵電極的導(dǎo)電膜504對氧化物半導(dǎo)體膜508有效地施加用來引起溝道的電場。由此，晶體管570的電流驅(qū)動能力得到提高，從而可以得到高的通態(tài)電流特性。此外，由于可以增加通態(tài)電流，所以可以使晶體管570微型化。另外，由于晶體管570具有被用作柵電極的導(dǎo)電膜504及用作第二柵電極的導(dǎo)電膜520b圍繞的結(jié)構(gòu)，所以可以提高晶體管570的機械強度。

注意，晶體管570的其他結(jié)構(gòu)與上述晶體管500是同樣的，并且發(fā)揮同樣的效果。

此外，本實施方式的晶體管可以自由地組合上述各結(jié)構(gòu)。例如，可以將圖14a及圖14b所示的晶體管500用于顯示裝置的像素的晶體管，而將圖16a及圖16b所示的晶體管570用于顯示裝置的柵極驅(qū)動器的晶體管。

<半導(dǎo)體裝置的制造方法1>

接著，下面參照圖10a至圖14a詳細地說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管500的制造方法。圖10a至圖14a是說明半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。

首先，在襯底502上形成導(dǎo)電膜，通過光刻工序及蝕刻工序?qū)υ搶?dǎo)電膜進行加工，來形成用作柵電極的導(dǎo)電膜504。接著，在導(dǎo)電膜504上形成用作柵極絕緣膜的絕緣膜506、507(參照圖10a)。

在本實施方式中，作為襯底502使用玻璃襯底。作為用作柵電極的導(dǎo)電膜504，通過濺射法形成厚度為100nm的鎢膜。另外，作為絕緣膜506通過pecvd法形成厚度為400nm的氮化硅膜，作為絕緣膜507通過pecvd法形成厚度為50nm的氧氮化硅膜。

作為絕緣膜506，可以采用氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。具體而言，作為絕緣膜506，可以采用第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜的三層結(jié)構(gòu)。該三層結(jié)構(gòu)的一個例子為通過如下步驟可以形成的。

在如下條件下可以形成厚度為50nm的第一氮化硅膜：例如，作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷、流量為2000sccm的氮以及流量為100sccm的氨氣體，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

在如下條件下可以形成厚度為300nm的第二氮化硅膜：作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷、流量為2000sccm的氮以及流量為2000sccm的氨氣體，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

在如下條件下可以形成厚度為50nm的第三氮化硅膜：作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷以及流量為5000sccm的氮，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

另外，可以將形成上述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜時的襯底溫度設(shè)定為350℃以下。

例如，在作為導(dǎo)電膜504使用包含銅(cu)的導(dǎo)電膜的情況下，通過作為絕緣膜506采用氮化硅膜的三層結(jié)構(gòu)，發(fā)揮如下效果。

第一氮化硅膜可以抑制銅(cu)元素從導(dǎo)電膜504擴散。第二氮化硅膜具有釋放氫的功能，可以提高用作柵極絕緣膜的絕緣膜的耐壓。第三氮化硅膜是氫的釋放量少且可以抑制從第二氮化硅膜釋放的氫的擴散。

作為絕緣膜507，為了提高絕緣膜507與后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜508(更具體而言為第一氧化物半導(dǎo)體膜508a)的界面特性，優(yōu)選使用包含氧的絕緣膜形成。

接著，在絕緣膜507上以第一溫度形成氧化物半導(dǎo)體膜509。另外，作為氧化物半導(dǎo)體膜509，形成第一氧化物半導(dǎo)體膜509a，然后形成第二氧化物半導(dǎo)體膜509b(參照圖10b)。

形成氧化物半導(dǎo)體膜509的第一溫度為室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為室溫以上且300℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且250℃以下，進一步優(yōu)選為100℃以上且200℃以下。通過進行加熱來形成氧化物半導(dǎo)體膜509，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜509的結(jié)晶性。另一方面，當(dāng)作為襯底502使用大型玻璃襯底(例如，第6代至第10代)時，在第一溫度為150℃以上且低于340℃的情況下，襯底502有時會變形。因此，在使用大型玻璃襯底時，通過將第一溫度設(shè)定為100℃以上且低于150℃，可以抑制玻璃襯底的變形。

第一氧化物半導(dǎo)體膜509a和第二氧化物半導(dǎo)體膜509b的成膜時的襯底溫度既可以相同又可以不同。但是，通過使第一氧化物半導(dǎo)體膜509a和第二氧化物半導(dǎo)體膜509b的襯底溫度相同，可以降低制造成本，所以是優(yōu)選的。

在本實施方式中，使用原子個數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:4.1的in-ga-zn金屬氧化物靶材通過濺射法形成第一氧化物半導(dǎo)體膜509a，然后在真空中使用原子個數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的in-ga-zn金屬氧化物靶材通過濺射法連續(xù)形成第二氧化物半導(dǎo)體膜509b。另外，將形成第一氧化物半導(dǎo)體膜509a及第二氧化物半導(dǎo)體膜509b時的襯底溫度設(shè)定為170℃。

另外，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜509的情況下，作為濺射氣體，適當(dāng)?shù)厥褂孟∮袣怏w(典型的是氬)、氧、稀有氣體和氧的混合氣體。此外，當(dāng)采用混合氣體時，優(yōu)選增高相對于稀有氣體的氧氣體比例。另外，需要進行濺射氣體的高純度化。例如，作為濺射氣體的氧氣體或氬氣體，使用露點為-40℃以下，優(yōu)選為-80℃以下，更優(yōu)選為-100℃以下，進一步優(yōu)選為-120℃以下的高純度氣體，由此能夠盡可能地防止水分等混入氧化物半導(dǎo)體膜509。

另外，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜509的情況下，在濺射裝置的處理室中，優(yōu)選使用低溫泵等吸附式真空抽氣泵進行高真空抽氣(抽空到5×10^-7pa以上且1×10^-4pa以下)以盡可能地去除對氧化物半導(dǎo)體膜509來說是雜質(zhì)的水等?；蛘撸瑑?yōu)選組合渦輪分子泵和冷阱來防止氣體，尤其是包含碳或氫的氣體從抽氣系統(tǒng)倒流到處理室內(nèi)。

接著，對氧化物半導(dǎo)體膜509進行加工來形成島狀的氧化物半導(dǎo)體膜508。注意，第一氧化物半導(dǎo)體膜509a成為島狀的第一氧化物半導(dǎo)體膜508a，第二氧化物半導(dǎo)體膜509b成為島狀的第二氧化物半導(dǎo)體膜508b(參照圖10c)。

接著，以不進行比上述第一溫度高的溫度的工序的方式，在絕緣膜507及氧化物半導(dǎo)體膜508上通過濺射法形成將成為源電極及漏電極的導(dǎo)電膜512(參照圖11a)。

在本實施方式中，作為導(dǎo)電膜512，通過濺射法形成依次層疊厚度為50nm的鎢膜和厚度為400nm的鋁膜的疊層膜。雖然在本實施方式中導(dǎo)電膜512為兩層的疊層結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。例如，導(dǎo)電膜512也可以為依次層疊厚度為50nm的鎢膜、厚度為400nm的鋁膜和厚度為100nm的鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。

接著，在導(dǎo)電膜512上的所希望的區(qū)域形成掩模536a、536b(參照圖11b)。

在本實施方式中，通過在導(dǎo)電膜512上涂敷感光性樹脂膜并以光刻工序?qū)υ摳泄庑詷渲みM行圖案化來形成掩模536a、536b。

接著，使用蝕刻劑538從導(dǎo)電膜512及掩模536a、536b上對導(dǎo)電膜512進行加工，由此形成彼此分開的導(dǎo)電膜512a、512b(參照圖11c)。

在本實施方式中，使用干蝕刻裝置對導(dǎo)電膜512進行加工。但是，導(dǎo)電膜512的加工方法并不局限于此，例如，可以將化學(xué)溶液用于蝕刻劑538并使用濕蝕刻裝置，對導(dǎo)電膜512及第二氧化物半導(dǎo)體膜508b進行加工。注意，與使用濕蝕刻裝置對導(dǎo)電膜512進行加工的情況相比，使用干蝕刻裝置對導(dǎo)電膜512進行加工可以形成更微細的圖案。但另一方面，與使用干蝕刻裝置對導(dǎo)電膜512進行加工的情況相比，使用濕蝕刻裝置對導(dǎo)電膜512進行加工可以降低制造成本。

接著，使用蝕刻劑539從第二氧化物半導(dǎo)體膜508b、導(dǎo)電膜512a、512b及掩模536a、536b上對第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的表面進行洗滌(參照圖12a)。

作為上述洗滌方法，例如，可以舉出使用磷酸等化學(xué)溶液的洗滌。通過使用磷酸等化學(xué)溶液進行洗滌，可以去除附著于第二氧化物半導(dǎo)體膜508b表面的雜質(zhì)(例如，包含在導(dǎo)電膜512a、512b中的元素等)。注意，不一定必須進行該洗滌。根據(jù)情況可以不進行該洗滌。

另外，在形成導(dǎo)電膜512a、512b時和/或在上述洗滌工序中，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的從導(dǎo)電膜512a、512b露出的區(qū)域有時會變得比第一氧化物半導(dǎo)體膜508a薄。

此外，在形成導(dǎo)電膜512a、512b時和/或在上述洗滌工序中，第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的從導(dǎo)電膜512a、512b露出的區(qū)域也有時不會變薄。圖15a及圖15b示出此時的一個例子。圖15a及圖15b是示出半導(dǎo)體裝置的一個例子的截面圖。圖15a是圖14b所示的晶體管500的第二氧化物半導(dǎo)體膜508b不會變薄的情況的一個例子。另外，如圖15b所示，也可以預(yù)先將第二氧化物半導(dǎo)體膜508b形成得比第一氧化物半導(dǎo)體膜508a薄，并使從導(dǎo)電膜512a、512b露出的區(qū)域的厚度與圖14b所示的晶體管500相等。另外，如圖15c所示，也可以預(yù)先將第二氧化物半導(dǎo)體膜508b形成得比第一氧化物半導(dǎo)體膜508a薄，并且在第二氧化物半導(dǎo)體膜508b及絕緣膜507上形成絕緣膜519。此時，在絕緣膜519中形成使第二氧化物半導(dǎo)體膜508b與導(dǎo)電膜512a及導(dǎo)電膜512b接觸的開口。絕緣膜519可以利用與絕緣膜514相同的材料及相同的形成方法形成。

接著，通過去除掩模536a、536b，形成第二氧化物半導(dǎo)體膜508b上的用作源電極的導(dǎo)電膜512a以及第二氧化物半導(dǎo)體膜508上的用作漏電極的導(dǎo)電膜512b。另外，氧化物半導(dǎo)體膜508具有第一氧化物半導(dǎo)體膜508a與第二氧化物半導(dǎo)體膜508b的疊層結(jié)構(gòu)(參照圖12b)。

接著，在氧化物半導(dǎo)體膜508及導(dǎo)電膜512a、512b上形成用作第一保護絕緣膜的絕緣膜514以及用作第二保護絕緣膜的絕緣膜516，然后形成第一阻擋膜531(參照圖12c)。

另外，優(yōu)選的是，在形成絕緣膜514之后，在不暴露于大氣的狀態(tài)下連續(xù)地形成絕緣膜516。在形成絕緣膜514之后，在不暴露于大氣的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)源氣體的流量、壓力、高頻功率和襯底溫度中的一個以上連續(xù)地形成絕緣膜516，由此可以在減少絕緣膜514與絕緣膜516之間的界面的來源于大氣成分的雜質(zhì)濃度的同時使包含于絕緣膜514及516中的氧移動到氧化物半導(dǎo)體膜508中，而可以減少氧化物半導(dǎo)體膜508的氧缺陷量。

例如，作為絕緣膜514，通過pecvd法可以形成氧氮化硅膜。此時，作為源氣體，優(yōu)選使用含有硅的沉積氣體及氧化性氣體。包含硅的沉積氣體的典型例子為硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。作為氧化性氣體，有一氧化二氮、二氧化氮等。另外，可以在如下條件下利用pecvd法形成包含氮且缺陷量少的絕緣膜514：氧化性氣體的流量為上述沉積氣體的流量的大于20倍且小于100倍，優(yōu)選為40倍以上且80倍以下；并且處理室內(nèi)的壓力為低于100pa，優(yōu)選為50pa以下。

在本實施方式中，作為絕緣膜514，在如下條件下利用pecvd法形成氧氮化硅膜：保持襯底502的溫度為220℃；作為源氣體使用流量為50sccm的硅烷及流量為2000sccm的一氧化二氮；處理室內(nèi)的壓力為20pa；并且供應(yīng)到平行平板電極的高頻功率為13.56mhz、100w(功率密度為1.6×10^-2w/cm²)。

作為絕緣膜516，在如下條件下形成氧化硅膜或氧氮化硅膜：將安裝在pecvd裝置中的進行了真空抽氣的處理室內(nèi)的襯底的溫度保持為180℃以上且350℃以下，將源氣體導(dǎo)入處理室中并將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為100pa以上且250pa以下，優(yōu)選設(shè)定為100pa以上且200pa以下，并對設(shè)置在處理室內(nèi)的電極供應(yīng)0.17w/cm²以上且0.5w/cm²以下，更優(yōu)選為0.25w/cm²以上且0.35w/cm²以下的高頻功率。

在絕緣膜516的成膜條件中，在具有上述壓力的反應(yīng)室中供應(yīng)具有上述功率密度的高頻功率，由此在等離子體中源氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，且促進源氣體的氧化，使得絕緣膜516中的含氧量超過化學(xué)計量組成。另一方面，在上述襯底溫度下形成的膜中，由于硅與氧的鍵合力較弱，因此，因后面工序的加熱處理而使膜中的氧的一部分脫離。其結(jié)果是，可以形成其氧含量超過化學(xué)計量組成且因加熱而氧的一部分脫離的氧化物絕緣膜。

在絕緣膜516的形成工序中，絕緣膜514被用作氧化物半導(dǎo)體膜508的保護膜。因此，可以在減少對氧化物半導(dǎo)體膜508造成的損傷的同時使用功率密度高的高頻功率形成絕緣膜516。

另外，在絕緣膜516的成膜條件中，通過增加相對于氧化性氣體的包含硅的沉積氣體的流量，可以減少絕緣膜516中的缺陷量。典型的是，能夠形成缺陷量較少的氧化物絕緣膜，其中通過esr測量的起因于硅的懸空鍵的g＝2.001處呈現(xiàn)的信號的自旋密度低于6×10¹⁷spins/cm³，優(yōu)選為3×10¹⁷spins/cm³以下，更優(yōu)選為1.5×10¹⁷spins/cm³以下。由此能夠提高晶體管的可靠性。

另外，也可以在形成絕緣膜514、516之后(換言之，在形成絕緣膜516后且形成第一阻擋膜531前)進行加熱處理。通過該加熱處理，可以減少包含在絕緣膜514、516中的氮氧化物。另外，通過該加熱處理，可以將包含在絕緣膜514、516中的氧的一部分移動到氧化物半導(dǎo)體膜508中以減少氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷量。

將對絕緣膜514、516進行的加熱處理的溫度典型地設(shè)定為低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，更優(yōu)選為340℃以上且低于360℃，進一步優(yōu)選為150℃以上且低于350℃。加熱處理在氮、氧、超干燥空氣(含水量為20ppm以下，優(yōu)選為1ppm以下，更優(yōu)選為10ppb以下的空氣)或稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進行即可。上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體優(yōu)選不含有氫、水等。該加熱處理可以使用電爐、rta裝置等來進行。

第一阻擋膜531包含氧及金屬(選自銦、鋅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉬、鉿及釔中的至少一個)。當(dāng)作為第一阻擋膜531使用銦錫氧化物(也稱為ito(indiumtinoxide))、銦錫硅氧化物(下面也稱為itso)或氧化銦時，對于凹凸的覆蓋性良好，所以是優(yōu)選的。

另外，可以通過濺射法形成第一阻擋膜531。當(dāng)?shù)谝蛔钃跄?31很薄時，有時難以抑制有可能從絕緣膜516釋放到外部的氧。另一方面，當(dāng)?shù)谝蛔钃跄?31很厚時，有時不能適當(dāng)?shù)貙^緣膜516中添加氧。因此，第一阻擋膜531的厚度優(yōu)選為1nm以上且20nm以下，更優(yōu)選為2nm以上且10nm以下。在本實施方式中，作為第一阻擋膜531形成厚度為5nm的itso。

接著，隔著第一阻擋膜531對用作第二保護絕緣膜的絕緣膜516添加氧540。注意，在附圖中，將被添加到絕緣膜516中的氧示意性地表示為氧540a(參照圖13a)。另外，氧540有時被添加到絕緣膜514。

作為隔著第一阻擋膜531對絕緣膜516添加氧540的方法，有離子摻雜法、離子注入法、等離子體處理法等。另外，作為氧540，可以舉出過剩氧或氧自由基等。另外，在添加氧540時，通過對襯底一側(cè)施加偏壓可以有效地將氧540添加到絕緣膜516。作為上述偏壓，例如，將電力密度設(shè)定為1w/cm²以上且5w/cm²以下即可。通過在絕緣膜516上設(shè)置第一阻擋膜531而添加氧，第一阻擋膜531可以被用作抑制氧從絕緣膜516脫離的保護膜。因此，可以對絕緣膜516添加更多的氧。

接著，利用蝕刻劑542去除第一阻擋膜531或第一阻擋膜531的一部分以及用作第二保護絕緣膜的絕緣膜516的一部分(參照圖13b)。

作為去除第一阻擋膜531及用作第二保護絕緣膜的絕緣膜516的一部分的方法，可以舉出干蝕刻法、濕蝕刻法或組合干蝕刻法及濕蝕刻法的方法等。注意，當(dāng)采用干蝕刻法時，蝕刻劑542為蝕刻氣體，當(dāng)采用濕蝕刻法時，蝕刻劑542為化學(xué)溶液。在本實施方式中，通過濕蝕刻法去除第一阻擋膜531。作為第一阻擋膜531的去除方法，采用濕蝕刻法可以抑制制造成本，所以是優(yōu)選的。

接著，在絕緣膜516上形成用作第二阻擋膜的絕緣膜518(參照圖14a)。

當(dāng)通過pecvd法形成絕緣膜518時，襯底溫度低于400℃，優(yōu)選低于375℃，更優(yōu)選為340℃以上且360℃以下。通過將形成絕緣膜518時的襯底溫度設(shè)定為上述范圍，可以將上述過剩氧或上述氧自由基擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508。通過將形成絕緣膜518時的襯底溫度設(shè)定為上述范圍，可以形成致密的膜，所以是優(yōu)選的。

例如，當(dāng)作為絕緣膜518利用pecvd法形成氮化硅膜時，作為源氣體優(yōu)選使用包含硅的沉積氣體、氮及氨。通過使用與氮相比少量的氨，在等離子體中氨離解而產(chǎn)生活性種。該活性種切斷包含在包含硅的沉積氣體中的硅與氫的鍵合及氮的三鍵。其結(jié)果是，可以促進硅與氮的鍵合，而可以形成硅與氫的鍵合較少、缺陷較少且致密的氮化硅膜。另一方面，在相對于氮的氨量多時，包含硅的沉積氣體及氮的分解不進展，硅與氫的鍵合殘留，導(dǎo)致形成缺陷較多且不致密的氮化硅膜。由此，在源氣體中，將相對于氨的氮的流量比設(shè)定為5倍以上且50倍以下，優(yōu)選設(shè)定為10倍以上且50倍以下。

在本實施方式中，作為絕緣膜518，通過利用pecvd裝置并作為源氣體使用硅烷、氮及氨來形成厚度為50nm的氮化硅膜。硅烷的流量為50sccm，氮的流量為5000sccm，氨的流量為100sccm。將處理室的壓力設(shè)定為100pa，將襯底溫度設(shè)定為350℃，使用27.12mhz的高頻電源對平行平板電極供應(yīng)1000w的高頻功率。pecvd裝置是電極面積為6000cm²的平行平板型pecvd裝置，當(dāng)將所供應(yīng)的電功率換算為每單位面積的功率(功率密度)時，為1.7×10^-1w/cm²。

另外，也可以在形成用作第二阻擋膜的絕緣膜518后進行加熱處理。此外，通過進行形成絕緣膜518后的加熱處理，可以使絕緣膜516中的過剩氧或氧自由基擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508中，由此填補氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷?；蛘撸ㄟ^加熱而形成絕緣膜518，可以使絕緣膜516中的過剩氧或氧自由基擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508中，由此填補氧化物半導(dǎo)體膜508中的氧缺陷。

通過上述工序可以形成圖14b所示的晶體管500。

<半導(dǎo)體裝置的制造方法2>

下面，對與圖10a至圖14a所示的晶體管500的制造方法不同的制造方法進行說明。

首先，與<半導(dǎo)體裝置的制造方法1>同樣地，進行圖10a至圖12c所示的工序。然后，不進行圖13a、圖13b、圖14a所示的工序。也就是說，圖12c所示的結(jié)構(gòu)具有與圖14b及圖14c所示的晶體管500同樣的功能。

此時，作為第一阻擋膜531使用金屬氧化膜，作為該金屬氧化膜，優(yōu)選形成氧化鋁、氧化鉿或氧化釔。

另外，當(dāng)作為第一阻擋膜531通過濺射法形成氧化鋁、氧化鉿或氧化釔時，濺射氣體優(yōu)選至少包含氧。在形成第一阻擋膜531時，通過作為濺射氣體使用氧，該氧在等離子體中成為氧自由基，并且有時該氧和該氧自由基中的任一個或兩個會被添加到絕緣膜516中。因此，也可以不進行圖13a所示的添加氧540的工序。換言之，在形成第一阻擋膜531時，能夠同時進行氧添加處理及第一阻擋膜531的形成。另外，在形成第一阻擋膜531時(尤其是形成初期)，第一阻擋膜531具有添加氧的功能，而在形成第一阻擋膜531后，第一阻擋膜531具有阻擋氧的功能。

另外，作為第一阻擋膜531，例如在通過濺射法形成氧化鋁時，有時在絕緣膜516與第一阻擋膜531的界面附近形成混合層。當(dāng)絕緣膜516為氧氮化硅膜時，作為該混合層有可能形成alxsiyoz。

另外，當(dāng)作為第一阻擋膜531使用氧化鋁、氧化鉿或氧化釔時，氧化鋁、氧化鉿及氧化釔具有高絕緣性及高氧阻擋性。因此，無須進行圖13b所示的去除第一阻擋膜531的工序以及圖14a所示的形成絕緣膜518的工序。因此，第一阻擋膜531具有與絕緣膜518同樣的功能。

另外，通過以成膜時的襯底溫度低于400℃，優(yōu)選低于375℃，進一步優(yōu)選為340℃以上且360℃以下進行加熱來形成第一阻擋膜531，可以使添加在絕緣膜516中的過剩氧或氧自由基擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508中?；蛘撸?dāng)在形成第一阻擋膜531后進行低于400℃，優(yōu)選低于375℃，進一步優(yōu)選為340℃以上且360℃以下的加熱處理時，可以使添加在絕緣膜516中的過剩氧或氧自由基擴散到氧化物半導(dǎo)體膜508中。

如此，通過作為第一阻擋膜531使用氧化鋁、氧化鉿或氧化釔，能夠縮短半導(dǎo)體裝置的制造工序，從而可以抑制制造成本。

<半導(dǎo)體裝置的制造方法3>

接著，參照圖17a至圖17c對本發(fā)明的一個方式的晶體管570的制造方法進行詳細說明。圖17a至圖17c是說明半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。

首先，進行與上面所示的晶體管500的制造方法同樣的工序(直到圖10a至圖14a所示的工序為止的工序)。

接著，通過光刻工序在絕緣膜518上形成掩模，在絕緣膜514、516、518的所希望的區(qū)域中形成開口部542c。此外，通過光刻工序在絕緣膜518上形成掩模，在絕緣膜506、507、514、516、518的所希望的區(qū)域中形成開口部542a、542b。開口部542c以到達導(dǎo)電膜512b的方式形成。此外，開口部542a、542b以都到達導(dǎo)電膜504的方式形成(參照圖17a)。

另外，開口部542a、542b及開口部542c既可以以相同工序形成又可以以不同工序形成。當(dāng)在相同的工序中形成開口部542a、542b及開口部542c時，例如可以使用灰色調(diào)掩?；虬肷{(diào)掩模形成。另外，也可以分為多次形成開口部542a、542b。例如，也可以加工絕緣膜506、507，然后加工絕緣膜514、516、518。

接著，以覆蓋開口部542a、542b、542c的方式在絕緣膜518上形成導(dǎo)電膜520(參照圖17b)。

作為導(dǎo)電膜520，例如可以使用包含選自銦(in)、鋅(zn)和錫(sn)中的一種的材料。導(dǎo)電膜520尤其可以使用包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(ito)、銦鋅氧化物、銦錫硅氧化物(itso)等透光導(dǎo)電材料。此外，例如可以使用濺射法形成導(dǎo)電膜520。在本實施方式中，通過濺射法形成厚度為110nm的itso。

接著，通過光刻工序在導(dǎo)電膜520上形成掩模，將導(dǎo)電膜520加工為所希望的形狀，來形成導(dǎo)電膜520a、520b(參照圖17c)。

作為導(dǎo)電膜520a、520b的形成方法，可以舉出干蝕刻法、濕蝕刻法或組合干蝕刻法和濕蝕刻法的方法等。在本實施方式中，使用濕蝕刻法將導(dǎo)電膜520加工為導(dǎo)電膜520a、520b。

通過上述步驟，可以制造圖16a及圖16b所示的晶體管570。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實施方式3

在本實施方式中，詳細地說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置所包括的氧化物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。

<氧化物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)>

氧化物半導(dǎo)體被分為單晶氧化物半導(dǎo)體和非單晶氧化物半導(dǎo)體。作為非單晶氧化物半導(dǎo)體有caac-os(c-axisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)、多晶氧化物半導(dǎo)體、nc-os(nanocrystallineoxidesemiconductor：納米晶氧化物半導(dǎo)體)、a-likeos(amorphouslikeoxidesemiconductor)以及非晶氧化物半導(dǎo)體等。

從其他觀點看來，氧化物半導(dǎo)體被分為非晶氧化物半導(dǎo)體和結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體。作為結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體有單晶氧化物半導(dǎo)體、caac-os、多晶氧化物半導(dǎo)體以及nc-os等。

作為非晶結(jié)構(gòu)的定義，一般而言，已知：它處于亞穩(wěn)態(tài)并沒有被固定化，具有各向同性而不具有不均勻結(jié)構(gòu)等。也可以換句話說，非晶結(jié)構(gòu)的鍵角不固定，具有短程有序性而不具有長程有序性。

從相反的觀點來看，不能將實質(zhì)上穩(wěn)定的氧化物半導(dǎo)體稱為完全非晶(completelyamorphous)氧化物半導(dǎo)體。另外，不能將不具有各向同性(例如，在微小區(qū)域中具有周期結(jié)構(gòu))的氧化物半導(dǎo)體稱為完全非晶氧化物半導(dǎo)體。注意，a-likeos在微小區(qū)域中具有周期結(jié)構(gòu)，但是同時具有空洞(也稱為void)，并具有不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，a-likeos在物性上近乎于非晶氧化物半導(dǎo)體。

<caac-os>

首先，對caac-os進行說明。

caac-os是包含多個c軸取向的結(jié)晶部(也稱為顆粒)的氧化物半導(dǎo)體之一。

在利用透射電子顯微鏡(tem：transmissionelectronmicroscope)觀察所得到的caac-os的明視場圖像與衍射圖案的復(fù)合分析圖像(也稱為高分辨率tem圖像)中，觀察到多個顆粒。然而，在高分辨率tem圖像中，觀察不到顆粒與顆粒之間的明確的邊界，即晶界(grainboundary)。因此，可以說在caac-os中，不容易發(fā)生起因于晶界的電子遷移率的降低。

下面，對利用tem觀察的caac-os進行說明。圖19a示出從大致平行于樣品面的方向觀察所得到的caac-os的截面的高分辨率tem圖像。利用球面像差校正(sphericalaberrationcorrector)功能得到高分辨率tem圖像。將利用球面像差校正功能所得到的高分辨率tem圖像特別稱為cs校正高分辨率tem圖像。例如可以使用日本電子株式會社制造的原子分辨率分析型電子顯微鏡jem-arm200f等得到cs校正高分辨率tem圖像。

圖19b示出將圖19a中的區(qū)域(1)放大的cs校正高分辨率tem圖像。由圖19b可以確認到在顆粒中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映了形成caac-os膜的面(也稱為被形成面)或caac-os的頂面的凸凹的配置并以平行于caac-os的被形成面或頂面的方式排列。

如圖19b所示，caac-os具有特有的原子排列。圖19c是以輔助線示出特有的原子排列的圖。由圖19b和圖19c可知，一個顆粒的尺寸為1nm以上或者3nm以上，由顆粒與顆粒之間的傾斜產(chǎn)生的空隙的尺寸為0.8nm左右。因此，也可以將顆粒稱為納米晶(nc：nanocrystal)。注意，也可以將caac-os稱為具有canc(c-axisalignednanocrystals：c軸取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體。

在此，根據(jù)cs校正高分辨率tem圖像，將襯底5120上的caac-os的顆粒5100的配置示意性地表示為推積磚塊或塊體的結(jié)構(gòu)(參照圖19d)。在圖19c中觀察到的在顆粒與顆粒之間產(chǎn)生傾斜的部分相當(dāng)于圖19d所示的區(qū)域5161。

此外，圖20a示出從大致垂直于樣品面的方向觀察所得到的caac-os的平面的cs校正高分辨率tem圖像。圖20b、圖20c和圖20d分別示出將圖20a中的區(qū)域(1)、區(qū)域(2)和區(qū)域(3)放大的cs校正高分辨率tem圖像。由圖20b、圖20c和圖20d可知在顆粒中金屬原子排列為三角形狀、四角形狀或六角形狀。但是，在不同的顆粒之間金屬原子的排列沒有規(guī)律性。

接著，說明使用x射線衍射(xrd：x-raydiffraction)進行分析的caac-os。例如，當(dāng)利用out-of-plane法分析包含ingazno4結(jié)晶的caac-os的結(jié)構(gòu)時，如圖21a所示，在衍射角(2θ)為31°附近時常出現(xiàn)峰值。由于該峰值來源于ingazno4結(jié)晶的(009)面，由此可知caac-os中的結(jié)晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于被形成面或頂面的方向。

注意，當(dāng)利用out-of-plane法分析caac-os的結(jié)構(gòu)時，除了2θ為31°附近的峰值以外，有時在2θ為36°附近時也出現(xiàn)峰值。2θ為36°附近的峰值表示caac-os中的一部分包含不具有c軸取向性的結(jié)晶。優(yōu)選的是，在利用out-of-plane法分析的caac-os的結(jié)構(gòu)中，在2θ為31°附近時出現(xiàn)峰值而在2θ為36°附近時不出現(xiàn)峰值。

另一方面，當(dāng)利用從大致垂直于c軸的方向使x射線入射到樣品的in-plane法分析caac-os的結(jié)構(gòu)時，在2θ為56°附近時出現(xiàn)峰值。該峰值來源于ingazno4結(jié)晶的(110)面。在caac-os中，即使將2θ固定為56°附近并在以樣品面的法線向量為軸(φ軸)旋轉(zhuǎn)樣品的條件下進行分析(φ掃描)，也如圖21b所示的那樣觀察不到明確的峰值。相比之下，在ingazno4的單晶氧化物半導(dǎo)體中，在將2θ固定為56°附近來進行φ掃描時，如圖21c所示的那樣觀察到來源于相等于(110)面的結(jié)晶面的六個峰值。因此，由使用xrd的結(jié)構(gòu)分析可以確認到caac-os中的a軸和b軸的取向沒有規(guī)律性。

接著，說明利用電子衍射進行分析的caac-os。例如，當(dāng)對包含ingazno4結(jié)晶的caac-os在平行于樣品面的方向上入射束徑為300nm的電子束時，可能會獲得圖22a所示的衍射圖案(也稱為選區(qū)透射電子衍射圖案)。在該衍射圖案中包含起因于ingazno4結(jié)晶的(009)面的斑點。因此，由電子衍射也可知caac-os所包含的顆粒具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于被形成面或頂面的方向。另一方面，圖22b示出對相同的樣品在垂直于樣品面的方向上入射束徑為300nm的電子束時的衍射圖案。由圖22b觀察到環(huán)狀的衍射圖案。因此，由電子衍射也可知caac-os所包含的顆粒的a軸和b軸不具有取向性?？梢哉J為圖22b中的第一環(huán)起因于ingazno4結(jié)晶的(010)面和(100)面等。另外，可以認為圖22b中的第二環(huán)起因于(110)面等。

如上所述，caac-os是結(jié)晶性高的氧化物半導(dǎo)體。因為氧化物半導(dǎo)體的結(jié)晶性有時因雜質(zhì)的混入或缺陷的生成等而降低，所以從相反的觀點來看，可以說caac-os是雜質(zhì)或缺陷(氧缺陷等)少的氧化物半導(dǎo)體。

另外，雜質(zhì)是指氧化物半導(dǎo)體的主要成分以外的元素，諸如氫、碳、硅和過渡金屬元素等。例如，與氧的鍵合力比構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體的金屬元素強的硅等元素會奪取氧化物半導(dǎo)體中的氧，由此打亂氧化物半導(dǎo)體的原子排列，導(dǎo)致結(jié)晶性下降。另外，由于鐵或鎳等的重金屬、氬、二氧化碳等的原子半徑(或分子半徑)大，所以會打亂氧化物半導(dǎo)體的原子排列，導(dǎo)致結(jié)晶性下降。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體包含雜質(zhì)或缺陷時，其特性有時因光或熱等會發(fā)生變動。例如，包含于氧化物半導(dǎo)體的雜質(zhì)有時會成為載流子陷阱或載流子發(fā)生源。另外，氧化物半導(dǎo)體中的氧缺陷有時會成為載流子陷阱或因俘獲氫而成為載流子發(fā)生源。

雜質(zhì)及氧缺陷少的caac-os是載流子密度低的氧化物半導(dǎo)體。將這樣的氧化物半導(dǎo)體稱為高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體。caac-os的雜質(zhì)濃度和缺陷態(tài)密度低。即，可以說caac-os是具有穩(wěn)定特性的氧化物半導(dǎo)體。

<nc-os>

接著說明nc-os。

在nc-os的高分辨率tem圖像中有能夠觀察到結(jié)晶部的區(qū)域和觀察不到明確的結(jié)晶部的區(qū)域。nc-os所包含的結(jié)晶部的尺寸大多為1nm以上且10nm以下或1nm以上。注意，有時將其結(jié)晶部的尺寸大于10nm且是100nm以下的氧化物半導(dǎo)體稱為微晶氧化物半導(dǎo)體。例如，在nc-os的高分辨率tem圖像中，有時無法明確地觀察到晶界。注意，納米晶的來源有可能與caac-os中的顆粒相同。因此，下面有時將nc-os的結(jié)晶部稱為顆粒。

在nc-os中，微小的區(qū)域(例如1nm以上且10nm以下的區(qū)域，特別是1nm以上且3nm以下的區(qū)域)中的原子排列具有周期性。另外，nc-os在不同的顆粒之間觀察不到結(jié)晶取向的規(guī)律性。因此，在膜整體中觀察不到取向性。所以，有時nc-os在某些分析方法中與a-likeos或非晶氧化物半導(dǎo)體沒有差別。例如，當(dāng)利用使用其束徑比顆粒大的x射線的out-of-plane法對nc-os進行結(jié)構(gòu)分析時，檢測不到表示結(jié)晶面的峰值。在使用其束徑比顆粒大(例如，50nm以上)的電子束對nc-os進行電子衍射時，觀察到類似光暈圖案的衍射圖案。另一方面，在使用其束徑近于顆粒或者比顆粒小的電子束對nc-os進行納米束電子衍射時，觀察到斑點。另外，在nc-os的納米束電子衍射圖案中，有時觀察到如圓圈那樣的(環(huán)狀的)亮度高的區(qū)域。而且，在nc-os的納米束電子衍射圖案中，有時還觀察到環(huán)狀的區(qū)域內(nèi)的多個斑點。

如此，由于在顆粒(納米晶)之間結(jié)晶取向都沒有規(guī)律性，所以也可以將nc-os稱為包含ranc(randomalignednanocrystals：無規(guī)取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體或包含nanc(non-alignednanocrystals：無取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體。

nc-os是規(guī)律性比非晶氧化物半導(dǎo)體高的氧化物半導(dǎo)體。因此，nc-os的缺陷態(tài)密度比a-likeos或非晶氧化物半導(dǎo)體低。但是，在nc-os中的不同的顆粒之間觀察不到結(jié)晶取向的規(guī)律性。所以，nc-os的缺陷態(tài)密度比caac-os高。

<a-likeos>

a-likeos是具有介于nc-os與非晶氧化物半導(dǎo)體之間的結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體。

在a-likeos的高分辨率tem圖像中有時觀察到空洞。另外，在高分辨率tem圖像中，有能夠明確地觀察到結(jié)晶部的區(qū)域和不能觀察到結(jié)晶部的區(qū)域。

由于a-likeos包含空洞，所以其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。為了證明與caac-os及nc-os相比a-likeos具有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，下面示出電子照射所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化。

作為進行電子照射的樣品，準備a-likeos(記載為樣品a)、nc-os(記載為樣品b)和caac-os(記載為樣品c)。每個樣品都是in-ga-zn氧化物。

首先，取得各樣品的高分辨率截面tem圖像。由高分辨率截面tem圖像可知，每個樣品都具有結(jié)晶部。

注意，如下那樣決定將哪個部分作為一個結(jié)晶部。例如，已知ingazno4結(jié)晶的單位晶格具有包括三個in-o層和六個ga-zn-o層的九個層在c軸方向上以層狀層疊的結(jié)構(gòu)。這些彼此靠近的層的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱為d值)是幾乎相等的，由結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析求出其值為0.29nm。由此，可以將晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的部分作為ingazno4結(jié)晶部。每個晶格條紋對應(yīng)于ingazno4結(jié)晶的a-b面。

圖23示出調(diào)查了各樣品的結(jié)晶部(22個部分至45個部分)的平均尺寸(averagecrystalsize)的例子。注意，結(jié)晶部尺寸對應(yīng)于上述晶格條紋的長度。由圖23可知，在a-likeos中，結(jié)晶部根據(jù)電子的累積照射量(cumulativeelectrondose)逐漸變大。具體而言，如圖23中的(1)所示，可知在利用tem的觀察初期尺寸為1.2nm左右的結(jié)晶部(也稱為初始晶核)在累積照射量為4.2×10⁸e^-/nm²時生長到2.6nm左右。另一方面，可知nc-os和caac-os在開始電子照射時到電子的累積照射量為4.2×10⁸e^-/nm²的范圍內(nèi)，結(jié)晶部的尺寸都沒有變化。具體而言，如圖23中的(2)及(3)所示，可知無論電子的累積照射量如何，nc-os及caac-os的平均結(jié)晶部尺寸都分別為1.4nm左右及2.1nm左右。

如此，有時電子照射引起a-likeos中的結(jié)晶部的生長。另一方面，可知在nc-os和caac-os中，幾乎沒有電子照射所引起的結(jié)晶部的生長。也就是說，a-likeos與caac-os及nc-os相比具有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

另外，由于a-likeos包含空洞，所以其密度比nc-os及caac-os低。具體而言，a-likeos的密度為具有相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的78.6％以上且小于92.3％。nc-os的密度及caac-os的密度為具有相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的92.3％以上且小于100％。注意，難以形成其密度小于單晶氧化物半導(dǎo)體的密度的78％的氧化物半導(dǎo)體。

例如，在原子個數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，具有菱方晶系結(jié)構(gòu)的單晶ingazno4的密度為6.357g/cm³。因此，例如，在原子個數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，a-likeos的密度為5.0g/cm³以上且小于5.9g/cm³。另外，例如，在原子個數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，nc-os的密度和caac-os的密度為5.9g/cm³以上且小于6.3g/cm³。

注意，有時不存在相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體。此時，通過以任意比例組合組成不同的單晶氧化物半導(dǎo)體，可以估計出相當(dāng)于所希望的組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的密度。根據(jù)組成不同的單晶氧化物半導(dǎo)體的組合比例使用加權(quán)平均計算出相當(dāng)于所希望的組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的密度即可。注意，優(yōu)選盡可能減少所組合的單晶氧化物半導(dǎo)體的種類來計算密度。

如上所述，氧化物半導(dǎo)體具有各種結(jié)構(gòu)及各種特性。注意，氧化物半導(dǎo)體例如可以是包括非晶氧化物半導(dǎo)體、a-likeos、nc-os和caac-os中的兩種以上的疊層膜。

實施方式4

在本實施方式中，使用圖24至圖26說明包括在前面的實施方式中例示的晶體管的顯示裝置的一個例子。

圖24是示出顯示裝置的一個例子的俯視圖。圖24所示的顯示裝置700包括：設(shè)置在第一襯底701上的像素部702；設(shè)置在第一襯底701上的源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706；以圍繞像素部702、源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706的方式設(shè)置的密封劑712；以及以與第一襯底701對置的方式設(shè)置的第二襯底705。注意，由密封劑712密封第一襯底701及第二襯底705。也就是說，像素部702、源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706被第一襯底701、密封劑712及第二襯底705密封。注意，雖然在圖24中未圖示，但是在第一襯底701與第二襯底705之間設(shè)置有顯示元件。

另外，在顯示裝置700中，在第一襯底701上的不由密封劑712圍繞的區(qū)域中設(shè)置有分別電連接于像素部702、源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706的fpc(flexibleprintedcircuit：柔性印刷電路)端子部708。另外，fpc端子部708連接于fpc716，并且通過fpc716對像素部702、源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706供應(yīng)各種信號等。另外，像素部702、源極驅(qū)動電路部704、柵極驅(qū)動電路部706以及fpc端子部708各與布線710連接。由fpc716供應(yīng)的各種信號等是通過布線710供應(yīng)到像素部702、源極驅(qū)動電路部704、柵極驅(qū)動電路部706以及fpc端子部708的。

另外，也可以在顯示裝置700中設(shè)置多個柵極驅(qū)動電路部706。另外，作為顯示裝置700，雖然示出將源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706形成在與像素部702相同的第一襯底701上的例子，但是并不局限于該結(jié)構(gòu)。例如，可以只將柵極驅(qū)動電路部706形成在第一襯底701上，或者可以只將源極驅(qū)動電路部704形成在第一襯底701上。此時，也可以采用將形成有源極驅(qū)動電路或柵極驅(qū)動電路等的襯底(例如，由單晶半導(dǎo)體膜、多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動電路襯底)安裝于第一襯底701的結(jié)構(gòu)。另外，對另行形成的驅(qū)動電路襯底的連接方法沒有特別的限制，而可以采用cog(chiponglass：玻璃覆晶封裝)方法、引線鍵合方法等。

另外，顯示裝置700所包括的像素部702、源極驅(qū)動電路部704及柵極驅(qū)動電路部706包括多個晶體管，作為該晶體管可以適用實施方式2中說明的晶體管。

另外，顯示裝置700可以采用各種方式或具有各種顯示元件。作為顯示元件，例如可以舉出液晶元件、包括led(白色led、紅色led、綠色led、藍色led等)等的el(電致發(fā)光)元件(包含有機和無機材料的el元件、有機el元件或無機el元件)、晶體管(根據(jù)電流而發(fā)光的晶體管)、電子發(fā)射元件、電泳元件、諸如光柵光閥(glv)、數(shù)字微鏡設(shè)備(dmd)、數(shù)字微快門(dms)元件、mirasol(注冊商標)顯示器、干涉調(diào)制(imod)元件、壓電陶瓷顯示器等的使用微電子機械系統(tǒng)(mems)的顯示元件、電潤濕(electrowetting)元件等。除此之外，還可以包括對比度、亮度、反射率、透射率等因電或磁作用而變化的顯示介質(zhì)。另外，也可以作為顯示元件使用量子點。作為使用液晶元件的顯示裝置的例子，有液晶顯示器(透射型液晶顯示器、半透射型液晶顯示器、反射型液晶顯示器、直觀型液晶顯示器、投射型液晶顯示器)等。作為使用el元件的顯示裝置的一個例子，有el顯示器等。作為使用電子發(fā)射元件的顯示裝置的例子，有場致發(fā)射顯示器(fed)或sed方式平面型顯示器(sed：surface-conductionelectron-emitterdisplay：表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器)等。作為使用量子點的顯示裝置的一個例子，有量子點顯示器等。作為使用電子墨水或電泳元件的顯示裝置的一個例子，有電子紙等。注意，當(dāng)實現(xiàn)半透射型液晶顯示器或反射型液晶顯示器時，使像素電極的一部分或全部具有作為反射電極的功能即可。例如，使像素電極的一部分或全部包含鋁、銀等即可。并且，此時也可以將sram等存儲電路設(shè)置在反射電極下方。由此，可以進一步降低功耗。

作為顯示裝置700的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。另外，作為當(dāng)進行彩色顯示時在像素中控制的顏色要素，不局限于rgb(r表示紅色，g表示綠色，b表示藍色)這三種顏色。例如，可以由r像素、g像素、b像素及w(白色)像素的四個像素構(gòu)成?；蛘撸鏿entile排列，也可以由rgb中的兩個顏色構(gòu)成一個顏色要素，并根據(jù)顏色要素選擇不同的兩個顏色來構(gòu)成?；蛘呖梢詫gb追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。另外，各個顏色要素的點的顯示區(qū)域的大小可以不同。但是，所公開的發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應(yīng)用于黑白顯示的顯示裝置。

另外，為了將白色光(w)用于背光(有機el元件、無機el元件、led、熒光燈等)使顯示裝置進行全彩色顯示，也可以使用著色層(也稱為濾光片)。作為著色層，例如可以適當(dāng)?shù)亟M合紅色(r)、綠色(g)、藍色(b)、黃色(y)等而使用。通過使用著色層，可以與不使用著色層的情況相比進一步提高顏色再現(xiàn)性。此時，也可以通過設(shè)置包括著色層的區(qū)域和不包括著色層的區(qū)域，將不包括著色層的區(qū)域中的白色光直接用于顯示。通過部分地設(shè)置不包括著色層的區(qū)域，在顯示明亮的圖像時，有時可以減少著色層所引起的亮度降低而減少功耗兩成至三成左右。但是，在使用有機el元件或無機el元件等自發(fā)光元件進行全彩色顯示時，也可以從具有各發(fā)光顏色的元件發(fā)射r、g、b、y、白色(w)。通過使用自發(fā)光元件，有時與使用著色層的情況相比進一步減少功耗。

在本實施方式中，使用圖25及圖26說明作為顯示元件使用va(垂直取向)型液晶元件的顯示裝置的結(jié)構(gòu)。va型是指控制顯示裝置的液晶分子的配列的方式的一種。va型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時液晶分子朝向垂直于面板表面的方向的常黑型顯示裝置。在本實施方式所示的顯示裝置中，將一個像素分成幾個區(qū)域(子像素)且使液晶分子分別倒向不同方向。這被稱為多疇(multidomain)化或多疇設(shè)計。

圖25是圖24所示的點劃線q-r之間的截面圖。圖25所示的顯示裝置700包括：引繞布線部711；像素部702；源極驅(qū)動電路部704；以及fpc端子部708。另外，引繞布線部711包括布線710。另外，像素部702包括晶體管750及電容元件790。另外，源極驅(qū)動電路部704包括晶體管752。

晶體管750及晶體管752可以使用實施方式2中說明的晶體管。

在本實施方式中使用的晶體管包括高度純化且氧缺陷的形成被抑制的氧化物半導(dǎo)體膜。該晶體管可以降低關(guān)閉狀態(tài)下的電流值(關(guān)態(tài)電流值)。因此，可以延長圖像信號等電信號的保持時間，在開啟電源的狀態(tài)下也可以延長寫入間隔。因此，可以降低刷新工作的頻度，由此可以發(fā)揮抑制功耗的效果。

另外，在本實施方式中使用的晶體管能夠得到較高的場效應(yīng)遷移率，因此能夠進行高速驅(qū)動。例如，通過將這種能夠進行高速驅(qū)動的晶體管用于液晶顯示裝置，可以在同一襯底上形成像素部的開關(guān)晶體管及用于驅(qū)動電路部的驅(qū)動晶體管。也就是說，因為作為驅(qū)動電路不需要另行使用由硅片等形成的半導(dǎo)體裝置，所以可以縮減半導(dǎo)體裝置的構(gòu)件數(shù)。另外，在像素部中也可以通過使用能夠進行高速驅(qū)動的晶體管提供高品質(zhì)的圖像。

電容元件790采用在一對電極間具有電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。更詳細地說，電容元件790的一個電極使用經(jīng)與被用作晶體管750的柵電極的導(dǎo)電膜相同的工序而形成的導(dǎo)電膜，而電容元件790的另一個電極使用被用作晶體管750的源電極及漏電極的導(dǎo)電膜。另外，被夾在一對電極之間的電介質(zhì)使用被用作晶體管750的柵極絕緣膜的絕緣膜。

另外，在圖25中，在晶體管750、晶體管752以及電容元件790上設(shè)置有絕緣膜764、766、768、以及平坦化絕緣膜770。

絕緣膜764、766、768可以使用與實施方式2中說明的絕緣膜514、516、518相同的材料及制造方法而形成。作為平坦化絕緣膜770，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺酰胺樹脂、苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂等。也可以通過層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，形成平坦化絕緣膜770。另外，也可以采用不設(shè)置平坦化絕緣膜770的結(jié)構(gòu)。

布線710與用作晶體管750、752的源電極及漏電極的導(dǎo)電膜在同一工序中形成。布線710也可以使用在與用作晶體管750、752的源電極及漏電極的導(dǎo)電膜不同的工序中形成的導(dǎo)電膜，諸如使用用作柵電極的導(dǎo)電膜。作為布線710，例如，當(dāng)使用包含銅元素的材料時，起因于布線電阻的信號延遲等較少，而可以實現(xiàn)大屏幕的顯示。

另外，fpc端子部708包括連接電極760、各向異性導(dǎo)電膜780及fpc716。連接電極760與用作晶體管750、752的源電極及漏電極的導(dǎo)電膜在同一工序中形成。另外，連接電極760與fpc716所包括的端子通過各向異性導(dǎo)電膜780電連接。

另外，作為第一襯底701及第二襯底705，例如可以使用玻璃襯底。另外，第一襯底701及第二襯底705可以使用與實施方式2中說明的襯底502相同的材料。

在第二襯底705一側(cè)，設(shè)置有用作黑矩陣的遮光膜738、用作濾色片的著色層736、與遮光膜738及著色層736接觸的絕緣膜734。

另外，在第一襯底701與第二襯底705之間設(shè)置有結(jié)構(gòu)體778。結(jié)構(gòu)體778是通過選擇性地對絕緣膜進行蝕刻而得到的柱狀間隔物，用來控制第一襯底701與第二襯底705之間的距離(液晶盒厚(cellgap))。另外，作為結(jié)構(gòu)體778，也可以使用球狀間隔物。

另外，如圖26所示，也可以將多個著色層736的疊層用作間隔物代替結(jié)構(gòu)體778。例如，圖26所示的顯示裝置700包括紅色著色層736r、綠色著色層736g及藍色著色層736b，在著色層736r上的與遮光膜738重疊的位置設(shè)置有著色層736g及著色層736b。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以省略形成結(jié)構(gòu)體778的工序。另外，圖26所示的顯示裝置700不包括絕緣膜734。另外，作為上述間隔物，也可以使用著色層736r、著色層736g和著色層736b中的任兩個的疊層。

在本實施方式中示出結(jié)構(gòu)體778設(shè)置在第一襯底701一側(cè)的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。例如，也可以采用在第二襯底705一側(cè)設(shè)置結(jié)構(gòu)體778的結(jié)構(gòu)或者在第一襯底701和第二襯底705的雙方上設(shè)置結(jié)構(gòu)體778的結(jié)構(gòu)。

顯示裝置700包括液晶元件775。液晶元件775包括導(dǎo)電膜772、導(dǎo)電膜774及液晶層776。導(dǎo)電膜774設(shè)置在第二襯底705一側(cè)并被用作對置電極。顯示裝置700可以通過由施加到導(dǎo)電膜772及導(dǎo)電膜774的電壓改變液晶層776的取向狀態(tài)，由此控制光的透過及非透過而顯示圖像。在導(dǎo)電膜774上設(shè)置有突起744。

導(dǎo)電膜772連接到晶體管750所具有的被用作源電極及漏電極的導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜772形成在平坦化絕緣膜770上并被用作像素電極，即顯示元件的一個電極。另外，導(dǎo)電膜772具有反射電極的功能。顯示裝置700是由導(dǎo)電膜772反射外光并經(jīng)過著色層736進行顯示的所謂反射型彩色液晶顯示裝置。

另外，作為導(dǎo)電膜772，可以使用對可見光具有透光性的導(dǎo)電膜或?qū)梢姽饩哂蟹瓷湫缘膶?dǎo)電膜。作為對可見光具有透光性的導(dǎo)電膜，例如，優(yōu)選使用包含選自銦(in)、鋅(zn)、錫(sn)中的一種的材料。作為對可見光具有反射性的導(dǎo)電膜，例如，優(yōu)選使用包含鋁或銀的材料。在本實施方式中，作為導(dǎo)電膜772使用對可見光具有反射性的導(dǎo)電膜。

另外，當(dāng)使用對可見光具有反射性的導(dǎo)電膜時，導(dǎo)電膜772也可以采用疊層結(jié)構(gòu)。例如，作為下層形成厚度為100nm的鋁膜，作為上層形成厚度為30nm的銀合金膜(例如為包含銀、鈀及銅的合金膜)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，發(fā)揮下述優(yōu)異效果。

上述優(yōu)異效果為如下：(1)可以提高基底膜與導(dǎo)電膜772的密接性；(2)可以使用化學(xué)溶液對鋁膜及銀合金膜一起進行蝕刻；(3)可以使導(dǎo)電膜772的截面形狀成為良好的形狀(例如為錐形形狀)。(3)的原因可認為如下緣故：當(dāng)使用化學(xué)溶液進行蝕刻時，鋁膜的蝕刻速度比銀合金膜慢，或者當(dāng)在進行上層的銀合金膜的蝕刻之后使下層的鋁膜露出時，從比銀合金膜賤的金屬，換句話說，離子化傾向高的鋁抽出電子，由此銀合金膜的蝕刻被抑制，而下層的鋁膜的蝕刻的進行速度快。

另外，作為圖25至圖27所示的顯示裝置700例示出反射型彩色液晶顯示裝置，但是顯示裝置700的方式不局限于此。例如，也可以采用作為導(dǎo)電膜772利用對可見光具有透光性的導(dǎo)電膜的透射型彩色液晶顯示裝置。在顯示裝置700為透射型液晶顯示裝置的情況下，將電容元件790所包括的一對電極設(shè)置在不與導(dǎo)電膜772重疊的位置。另外，設(shè)置在從襯底701入射經(jīng)由液晶元件775及著色層736射出的光的路徑的各層優(yōu)選為對可見光具有透光性的層。

導(dǎo)電膜772包括狹縫725。狹縫725是為了控制液晶分子的取向而設(shè)置的。在導(dǎo)電膜772、平坦化絕緣膜770及結(jié)構(gòu)體778上設(shè)置有取向膜746，同樣地，在導(dǎo)電膜774上設(shè)置有取向膜748。

當(dāng)對形成有狹縫725的導(dǎo)電膜772施加電壓時，在狹縫725附近會產(chǎn)生電場應(yīng)變(傾斜電場)。通過將該狹縫725與襯底705一側(cè)的突起744以互相咬合的方式配置，有效地產(chǎn)生傾斜電場且控制液晶的取向，并根據(jù)各個位置使液晶取向的方向不同。就是說，通過在一個像素所包括的各子像素中使液晶分子倒向不同的方向來進行多疇化，由此擴大液晶顯示面板的視角。

此外，雖然在圖25中未圖示，但是也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、抗反射構(gòu)件等光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)襯底)等。例如，也可以使用利用偏振襯底及相位差襯底的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光、側(cè)光等。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。

實施方式5

在本實施方式中，參照圖27至圖28說明具有本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的顯示模塊及電子設(shè)備。

圖27所示的顯示模塊8000在上蓋8001與下蓋8002之間包括連接于fpc8003的觸摸面板8004、連接于fpc8005的顯示面板8006、背光8007、框架8009、印刷電路板8010、電池8011。

可以將本發(fā)明的一個方式的顯示裝置例如用于顯示面板8006。

上蓋8001及下蓋8002可以根據(jù)觸摸面板8004及顯示面板8006的尺寸適當(dāng)?shù)馗淖兤湫螤罨虺叽纭?/p>

觸摸面板8004可以是電阻膜式觸摸面板或靜電容量式觸摸面板，并且能夠以與顯示面板8006重疊的方式被形成。此外，也可以使顯示面板8006的對置襯底(密封襯底)具有觸摸面板的功能。另外，也可以在顯示面板8006的各像素內(nèi)設(shè)置光傳感器，以制成光學(xué)觸摸面板。

背光8007包括光源8008。注意，雖然在圖27中例示出在背光8007上配置光源8008的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。例如，可以在背光8007的端部設(shè)置光源8008，并使用光擴散板。當(dāng)使用有機el元件等自發(fā)光型發(fā)光元件時，或者當(dāng)使用反射型面板時，可以采用不設(shè)置背光8007的結(jié)構(gòu)。

框架8009除了具有保護顯示面板8006的功能以外還具有用來遮斷因印刷電路板8010的工作而產(chǎn)生的電磁波的電磁屏蔽的功能。此外，框架8009也可以具有散熱板的功能。

印刷電路板8010包括電源電路以及用來輸出視頻信號及時鐘信號的信號處理電路。作為對電源電路供應(yīng)電力的電源，既可以使用外部的商業(yè)電源，又可以使用另行設(shè)置的電池8011的電源。當(dāng)使用商業(yè)電源時，可以省略電池8011。

此外，在顯示模塊8000中還可以設(shè)置偏振片、相位差板、棱鏡片等構(gòu)件。

圖28a至圖28g是示出電子設(shè)備的圖。這些電子設(shè)備可以包括外殼5000、顯示部5001、揚聲器5003、led燈5004、操作鍵5005(包括電源開關(guān)或操作開關(guān))、連接端子5006、傳感器5007(具有測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)速、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)、麥克風(fēng)5008等。

圖28a示出移動計算機，該移動計算機除了上述以外還可以包括開關(guān)5009、紅外端口5010等。圖28b示出具備記錄介質(zhì)的便攜式圖像再現(xiàn)裝置(例如dvd再現(xiàn)裝置)，該便攜式圖像再現(xiàn)裝置除了上述以外還可以包括第二顯示部5002、記錄介質(zhì)讀取部5011等。圖28c示出護目鏡型顯示器，該護目鏡型顯示器除了上述以外還可以包括第二顯示部5002、支撐部5012、耳機5013等。圖28d示出便攜式游戲機，該便攜式游戲機除了上述以外還可以包括記錄介質(zhì)讀取部5011等。圖28e示出具有電視接收功能的數(shù)碼相機，該數(shù)碼相機除了上述以外還可以包括天線5014、快門按鈕5015、圖像接收部5016等。圖28f示出便攜式游戲機，該便攜式游戲機除了上述以外還可以包括第二顯示部5002、記錄介質(zhì)讀取部5011等。圖28g示出便攜式電視接收機，該便攜式電視接收機除了上述以外還可以包括能夠收發(fā)信號的充電器5017等。

圖28a至圖28g所示的電子設(shè)備可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種數(shù)據(jù)(靜態(tài)圖像、動態(tài)圖像、文字圖像等)顯示在顯示部上；觸控面板；顯示日歷、日期或時刻等；通過利用各種軟件(程序)控制處理；進行無線通信；通過利用無線通信功能來連接到各種計算機網(wǎng)絡(luò)；通過利用無線通信功能，進行各種數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收；讀出儲存在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)來將其顯示在顯示部上等。再者，在具有多個顯示部的電子設(shè)備中，可以具有如下功能：一個顯示部主要顯示圖像數(shù)據(jù)，而另一個顯示部主要顯示文字數(shù)據(jù)；或者，在多個顯示部上顯示考慮到視差的圖像來顯示立體圖像等。再者，在具有圖像接收部的電子設(shè)備中，可以具有如下功能：拍攝靜態(tài)圖像；拍攝動態(tài)圖像；對所拍攝的圖像進行自動或手動校正；將所拍攝的圖像儲存在記錄介質(zhì)(外部或內(nèi)置于相機)中；將所拍攝的圖像顯示在顯示部等。注意，圖28a至圖28g所示的電子設(shè)備可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各種功能。

本實施方式所述的電子設(shè)備的特征在于具有用來顯示某些信息的顯示部。此外，可以將實施方式4所示的顯示裝置適當(dāng)?shù)剡m用于該顯示部。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。

符號說明

100像素

101襯底

103掃描線

105a電容布線

105b電容布線

107柵極絕緣膜

107a柵極絕緣膜

107b柵極絕緣膜

114絕緣膜

116絕緣膜

116a絕緣膜

116b絕緣膜

116c絕緣膜

121信號線

123電極

125a電極

125b電極

135半導(dǎo)體膜

135a氧化物半導(dǎo)體膜

135b氧化物半導(dǎo)體膜

136晶體管

137晶體管

139a像素電極

139b像素電極

140電容元件

141電容元件

142液晶元件

143液晶元件

144a開口

144b開口

145電容元件

146電容元件

148像素電極

148a氧化物導(dǎo)電體膜

148b氧化物導(dǎo)電體膜

149像素電極

200像素

203掃描線

221信號線

223a電極

223b電極

236晶體管

237晶體管

300像素

301襯底

303掃描線

305a電容布線

305b電容布線

307柵極絕緣膜

316絕緣膜

321信號線

323a電極

323b電極

325a電極

325b電極

335半導(dǎo)體膜

336晶體管

337晶體管

339a像素電極

339b像素電極

340電容元件

341電容元件

342液晶元件

343液晶元件

344a開口

344b開口

345a電極

345b電極

346a開口

346b開口

500晶體管

502襯底

504導(dǎo)電膜

506絕緣膜

507絕緣膜

508氧化物半導(dǎo)體膜

508a氧化物半導(dǎo)體膜

508b氧化物半導(dǎo)體膜

509氧化物半導(dǎo)體膜

509a氧化物半導(dǎo)體膜

509b氧化物半導(dǎo)體膜

512導(dǎo)電膜

512a導(dǎo)電膜

512b導(dǎo)電膜

514絕緣膜

516絕緣膜

518絕緣膜

519絕緣膜

520導(dǎo)電膜

520a導(dǎo)電膜

520b導(dǎo)電膜

531阻擋膜

536a掩模

536b掩模

538蝕刻劑

539蝕刻劑

540氧

540a氧

542蝕刻劑

542a開口部

542b開口部

542c開口部

570晶體管

700顯示裝置

701襯底

702像素部

704源極驅(qū)動電路部

705襯底

706柵極驅(qū)動電路部

708fpc端子部

710布線

711布線部

712密封劑

716fpc

725狹縫

734絕緣膜

736著色層

736b著色層

736g著色層

736r著色層

738遮光膜

744突起

746取向膜

748取向膜

750晶體管

752晶體管

760連接電極

764絕緣膜

766絕緣膜

768絕緣膜

770平坦化絕緣膜

772導(dǎo)電膜

774導(dǎo)電膜

775液晶元件

776液晶層

778結(jié)構(gòu)體

780各向異性導(dǎo)電膜

790電容元件

5000外殼

5001顯示部

5002顯示部

5003揚聲器

5004led燈

5005操作鍵

5006連接端子

5007傳感器

5008麥克風(fēng)

5009開關(guān)

5010紅外端口

5011記錄介質(zhì)讀取部

5012支撐部

5013耳機

5014天線

5015快門按鈕

5016圖像接收部

5017充電器

5100顆粒

5120襯底

5161區(qū)域

8000顯示模塊

8001上蓋

8002下蓋

8003fpc

8004觸摸面板

8005fpc

8006顯示面板

8007背光

8008光源

8009框架

8010印刷電路板

8011電池