半導體裝置以及製造半導體裝置的方法
2023-04-22 19:07:56 2
專利名稱：半導體裝置以及製造半導體裝置的方法
技術領域：
本發明涉及包括氧化物半導體的半導體裝置及其製造方法。注意，在本說明書中，半導體裝置指的是能夠通過利用半導體性質來起作用的所有裝置，並且諸如顯示裝置之類的光電裝置、半導體電路和電子裝置都是半導體裝置。
背景技術：
透光金屬氧化物用於半導體裝置中。例如，諸如氧化銦錫(ITO)之類的導電金屬氧化物(以下稱作氧化物導體)用作諸如液晶顯示器之類的顯示裝置中所需的透明電極材料。另外，透光金屬氧化物作為具有半導體性質的材料受到關注。例如，預期 h-Ga-ai-Ο基氧化物等等用作諸如液晶顯示器之類的顯示裝置中所需的半導體材料。具體來說，預期它們用於薄膜電晶體(以下又稱作TFT)的溝道層。包括具有半導體性質的金屬氧化物(以下稱作氧化物半導體)的TFT能夠通過低溫過程來形成。因此，提高了對氧化物半導體作為替代或超越顯示裝置等等中使用的非晶矽的材料的預期。此外，氧化物導體和氧化物半導體具有透光性質。因此，通過採用這些材料來形成 TFT,能夠形成透光TFT (例如參見非專利文獻1)。此外，包括氧化物半導體的TFT具有高場效應遷移率。因此，顯示裝置等等中的驅動器電路能夠使用TFT來形成(例如參見非專利文獻2)。[參考文獻][非專利文獻][非專利文獻 1] T. Nozawa，"Transparent Circuitry，，，Nikkei Electronics, No. 959,2007 年 8 月 27 日，第 39-52 頁。[與巨專禾Ij 文獻 2] Τ· Osada 等人，"Development of Driver-Integrated Panel using Amorphous In-Ga-Zn-氧化物 TFT", Proc. SID，09Digest，2009，第 184-187 頁。
發明內容
本發明的一個實施例的目的是降低半導體裝置的製造成本。本發明的一個實施例的目的是改進半導體裝置的孔徑比。本發明的一個實施例的目的是使半導體裝置的顯示部分顯示較高清晰度圖像。本發明的一個實施例的目的是提供一種能夠以高速度來操作的半導體裝置。本發明的一個實施例是一種包括一個襯底之上的驅動器電路部分和顯示部分的顯示裝置。驅動器電路部分包括驅動器電路TFT和驅動器電路布線。驅動器電路TFT的源電極(又稱作源電極層)和漏電極(漏電極層)使用金屬來形成。驅動器電路TFT的溝道層使用氧化物半導體來形成。驅動器電路布線使用金屬來形成。顯示部分包括像素TFT和顯示部分布線。像素TFT的源電極和漏電極使用氧化物導體來形成。像素TFT的半導體層使用氧化物半導體來形成。顯示部分布線使用氧化物導體來形成。注意，顯示裝置中包含的TFT的特定製造過程和不同元件(例如電容器)的特定結構在非專利文獻ι中沒有公開。另外，沒有公開驅動器電路和透光TFT在一個襯底之上形成。在本發明的一個實施例的半導體裝置中，包括驅動器電路TFT的驅動器電路部分以及包括像素TFT的顯示部分在一個襯底之上形成。因此，能夠降低半導體裝置的製造成本。在本發明的一個實施例的半導體裝置中，顯示部分包括像素TFT和顯示部分布線。像素TFT的源電極和漏電極使用氧化物導體來形成。像素TFT的半導體層使用氧化物半導體來形成。顯示部分布線使用氧化物導體來形成。也就是說，在該半導體裝置中，其中形成像素TFT和顯示部分布線的區域能夠用作開口。因此，能夠改進半導體裝置的孔徑比。在本發明的一個實施例的半導體裝置中，顯示部分包括像素TFT和顯示部分布線。像素TFT的源電極和漏電極使用氧化物導體來形成。像素TFT的半導體層使用氧化物半導體來形成。顯示部分布線使用氧化物導體來形成。也就是說，在該半導體裝置中，有可能在沒有對像素TFT的大小的限制的情況下設計像素大小。因此，有可能使半導體裝置的顯示部分顯示較高清晰度圖像。在本發明的一個實施例的半導體裝置中，驅動器電路部分包括驅動器電路TFT和驅動器電路布線。驅動器電路TFT的源電極和漏電極使用金屬來形成。驅動器電路TFT的溝道層使用氧化物半導體來形成。驅動器電路布線使用金屬來形成。也就是說，在該半導體裝置中，驅動器電路包括具有高場效應遷移率的TFT以及具有低電阻的布線。因此，半導體裝置能夠以高速度來操作。作為本說明書中使用的氧化物半導體，形成由InMO3(ZnO)mOii > 0)所表示的材料的薄膜，並且形成包括作為氧化物半導體層的薄膜的薄膜電晶體。注意，M表示從Ga、狗、 Ni、Mn和Co中選取的一種或多種金屬元素。例如，M可能是( ，或者可能是( 以及除了 ( 之外的上述金屬元素，例如( 和Ni或者( 和狗。此外，在氧化物半導體中，在一些情況下，除了作為M所包含的金屬元素之外，還包含諸如狗或附之類的過渡金屬元素或者過渡金屬的氧化物作為雜質元素。在本說明書中，在其材料由InM03(Zn0)m(m> 0)表示的氧化物半導體層之中，包含( 作為M的氧化物半導體稱作h-Ga-ai-Ο基氧化物半導體，並且 In-Ga-Zn-O基氧化物半導體的薄膜又稱作h-Ga-Si-O基非單晶膜。作為用於氧化物半導體層的氧化物半導體，除了上述氧化物半導體之外，還能夠使用下列氧化物半導體的任一個dn-Sn-ai-Ο基氧化物半導體、In-Al-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Al-Zn-O基氧化物半導體、In-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Zn-O基氧化物半導體、Al-Si-O基氧化物半導體、In-O基氧化物半導體、Sn-O基氧化物半導體和Si-O基氧化物半導體。氧化矽可包含在上述氧化物半導體層中。通過將阻礙晶化的氧化矽(SiOx (x>0))包含在氧化物半導體層中，能夠抑制製造過程中在形成氧化物半導體層之後的熱處理期間的氧化物半導體層的晶化。注意， 氧化物半導體層優選地為非晶，但是可部分晶化。氧化物半導體優選地包含h。更優選地，它包含h和fei。在得到i型(本徵) 氧化物半導體中，脫水或脫氫是有效的。
在其中熱處理在諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體(例如氬或氦)的氣氛中或者在降低壓力下執行的情況下，氧化物半導體層通過熱處理變成缺氧氧化物半導體層，以使得成為低電阻氧化物半導體層，即，η型OT型)氧化物半導體層。然後，通過形成與氧化物半導體層接觸的氧化物絕緣膜來使氧化物半導體層處於氧過剩狀態，以使得成為高電阻氧化物半導體層，即，i型氧化物半導體層。因此，有可能形成和提供包括具有有利電特性的極可靠薄膜電晶體的半導體裝置。在脫水或脫氫中，在高於或等於350°C、優選地高於或等於400°C但低於襯底的應變點的溫度下、在諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體(例如氬或氦)的氣氛中或者在降低壓力下執行熱處理，使得降低氧化物半導體層中包含的諸如水分之類的雜質。對經過脫水或脫氫的氧化物半導體層所執行的熱處理的條件設置成使得甚至在對經過脫水或脫氫之後的氧化物半導體層執行高達450°C的熱解吸譜(TDQ時也沒有檢測到在大約300°C的水的兩個峰值或者水的至少一個峰值。因此，甚至在對包括經過脫水或脫氫的氧化物半導體層的薄膜電晶體執行高達450°C的TDS時，至少沒有檢測到在大約300°C 的水的峰值。另外，重要的是，通過在用於脫水或脫氫的相同爐子中從執行脫水或脫氫的加熱溫度T冷卻氧化物半導體層且不暴露於空氣，不會將水或氫再混合到氧化物半導體層中。 當薄膜電晶體使用通過藉助脫水或脫氫將氧化物半導體層變為低電阻氧化物半導體層、即 η型OT型或η+型)氧化物半導體層、並且然後將氧化物半導體層變為高電阻氧化物半導體層以使得成為i型半導體層所得到的氧化物半導體層來形成時，薄膜電晶體的閾值電壓能夠為正電壓，使得能夠實現所謂的常斷開關元件。優選的是，半導體裝置(顯示裝置)的溝道在使得薄膜電晶體的柵極電壓是為正並且儘可能接近OV的閾值電壓的條件下形成。 注意，當薄膜電晶體的閾值電壓為負時，薄膜電晶體趨向於所謂的常通；也就是說，甚至當柵極電壓為OV時，電流也在源電極與漏電極之間流動。在有源矩陣顯示裝置中，電路中包含的薄膜電晶體的電特性是重要的，並且影響顯示裝置的性能。在薄膜電晶體的電特性之中，閾值電壓(Vth)特別重要。當閾值電壓甚至在場效應遷移率較高時也較高或為負時，難以控制電路。在薄膜電晶體具有高閾值電壓以及其閾值電壓的大絕對值的情況下，薄膜電晶體不能作為TFT來執行開關功能，並且在以低電壓驅動TFT時可能是負載。在η溝道薄膜電晶體的情況下，優選的是，形成溝道，並且漏極電流在施加正電壓作為柵極電壓之後流動。其中如果不增加驅動電壓則不形成溝道的電晶體以及其中形成溝道並且漏極電流甚至在施加負電壓時也流動的電晶體不適合於電路中使用的薄膜電晶體。另外，其中溫度從加熱溫度T降低的氣體氣氛可變成與其中溫度升高到加熱溫度 T的氣體氣氛不同的氣體氣氛。例如，通過使用其中執行脫水或脫氫的爐子，並且通過採用高純度氧氣、高純度隊0氣體或者超幹空氣(露點為-40 V或更低，優選地為-60 V或更低) 填充爐子，在沒有暴露於空氣的情況下執行冷卻。在膜中包含的水分通過其中執行脫水或脫氫的熱處理來降低之後，使用在沒有包含水分的氣氛(露點為_40°C或更低，優選地為-60°C或更低)中緩慢冷卻(或冷卻)的氧化物半導體膜，薄膜電晶體的電特性得到改進，並且實現能夠大規模生產的高性能薄膜電晶體。在本說明書中，在諸如氮之類的惰性氣體或稀有氣體(例如氬或氦)的氣氛中或
8者在降低壓力下的熱處理稱作脫水或脫氫的熱處理。在本說明書中，為了方便起見，脫水或脫氫不僅指消除H2,而且還指消除H、OH等等。在其中熱處理在諸如氮之類的惰性氣體或者稀有氣體(例如氬或氦)的氣氛中或者在降低壓力下執行的情況下，氧化物半導體層通過熱處理變成缺氧氧化物半導體層，以使得成為低電阻氧化物半導體層，即，η型OT型)氧化物半導體層。此後，形成作為缺氧區域的高電阻漏區(又稱作HRD區)、與漏電極層重疊的區域。具體來說，高電阻漏區的載流子濃度高於或等於1 X IO17Cm3,並且至少高於溝道形成區的載流子濃度(低於IXlO17Cm3)。注意，本說明書中，載流子濃度是通過室溫下的霍耳效應測量所得到的載流子濃度。低電阻漏區(又稱作LRN區)可在氧化物半導體層與使用金屬材料所形成的漏電極層之間來形成。具體來說，低電阻漏區的載流子濃度比高電阻漏區(HRD區)要高；例如它高於或等於1 X IO20Cm3但低於或等於1 X 1021cm3。然後，通過使氧化物半導體層的至少一部分在氧過剩狀態中經過脫水或脫氫以使得成為高電阻氧化物半導體層、即i型氧化物半導體層，來形成溝道形成區。注意，作為使氧化物半導體層在氧過剩狀態中經過脫水或脫氫的處理，執行通過濺射的與經過脫水或脫氫的氧化物半導體層接觸的氧化物絕緣膜的沉積、氧化物絕緣膜的沉積之後的熱處理、 在包含氧的氣氛中氧化物絕緣膜的沉積之後的熱處理、氧化物絕緣膜的沉積之後在惰性氣體氣氛中的熱處理之後在氧氣氛中的冷卻處理、在氧化物絕緣膜的沉積之後在惰性氣體氣氛中的熱處理之後在超幹空氣(露點為-40°C或更低，優選地為-60°C或更低)中的冷卻處理，或類似的。此外，為了使用經過脫水或脫氫的氧化物半導體層的至少一部分(與柵電極層重疊的一部分)作為溝道形成區，有選擇地在氧過剩狀態中製作氧化物半導體層，以使得成為高電阻氧化物半導體層，即i型氧化物半導體層。溝道形成區能夠按照如下方式來形成 使得包括Ti等的金屬電極的源電極層和漏電極層在經過脫水或脫氫的氧化物半導體層之上形成並且與其接觸，以及在氧過剩狀態中有選擇地製作沒有與源電極層和漏電極層重疊的外露區。在氧過剩狀態中有選擇地製作外露區的情況下，形成與源電極層重疊的第一高電阻漏區以及與漏電極層重疊的第二高電阻漏區，並且溝道形成區在第一高電阻漏區與第二高電阻漏區之間形成。也就是說，溝道形成區在源電極層與漏電極層之間以自對準方式來形成。因此，有可能形成和提供包括具有有利電特性的極可靠薄膜電晶體的半導體裝置。注意，通過在氧化物半導體層中形成與漏電極層(和源電極層)重疊的高電阻漏區，形成驅動器電路時的可靠性能夠得到提高。具體來說，通過形成高電阻漏區，有可能採用一種其中導電率能夠從漏電極層到高電阻漏區和溝道形成區逐漸改變的結構。在以漏電極層連接到用於提供高電源電位VDD的布線來執行操作的情況下，甚至當高電場施加在柵電極層與漏電極層之間時，也沒有局部施加高電場，因為高電阻漏區充當緩衝器；因此，電晶體的耐受電壓能夠得到提高。低電阻漏區(又稱作LRN區)可在使用金屬材料所形成的漏電極層(和源電極層)與氧化物半導體層之間來形成。低電阻漏區(又稱作LRN區)還能夠提高電晶體的耐受電壓。另外，通過在氧化物半導體層中形成與漏電極層(和源電極層)重疊的高電阻漏區，能夠降低當形成驅動器電路時在溝道形成區中的洩漏電流量。具體來說，通過形成高電阻漏區，在漏電極層與源電極層之間流動的電晶體的洩漏電流從漏電極層、漏電極層側上的高電阻漏區、溝道形成區、源電極層側上的高電阻漏區和源電極層依次流動。在這種情況下，在溝道形成區中，從漏電極層側上的低電阻η型區域流動到溝道形成區的洩漏電流能夠集中於溝道形成區與電晶體關斷時具有高電阻的柵絕緣層之間的界面附近。因此，能夠降低背溝道部分(溝道形成區的表面的與柵電極層隔開的部分)中的洩漏電流量。此外，與源電極層重疊的第一高電阻漏區以及與漏電極層重疊的第二高電阻漏區根據柵電極層的寬度隔著柵絕緣層與柵電極層的一部分重疊，並且漏電極層的端部附近的電場的強度能夠更有效地降低。也就是說，作為本發明的一個實施例的半導體裝置包括一個襯底之上的包括第一薄膜電晶體的驅動器電路和包括第二薄膜電晶體的像素部分。第二薄膜電晶體包括襯底之上的底柵電極、底柵電極之上的柵絕緣層、柵絕緣層之上的氧化物半導體層、與氧化物半導體層的一部分接觸的第二溝道保護層、第二溝道保護層和氧化物半導體層之上的源電極和漏電極，以及第二溝道保護層之上的像素電極層。第二薄膜電晶體的底柵電極、柵絕緣層、氧化物半導體層、源電極、漏電極、第二溝道保護層和像素電極層具有透光性質。用於第一薄膜電晶體的源電極和漏電極的材料與用於第二薄膜電晶體的源電極和漏電極的材料不同，並且它是導電材料，具有比第二薄膜電晶體的源電極和漏電極要低的電阻。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的半導體裝置，其中第一薄膜電晶體包括與第一薄膜電晶體的氧化物半導體層的一部分接觸的第一溝道保護層以及第一溝道保護層和氧化物半導體層之上的源和漏電極。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的半導體裝置，其中第一薄膜電晶體包括與第一薄膜電晶體的氧化物半導體層的一部分接觸的第一溝道保護層、第一溝道保護層和氧化物半導體層之上的源電極和漏電極，以及溝道形成區之上隔著第一溝道保護層的背柵電極。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的半導體裝置，其中，第一溝道保護層和第二溝道保護層使用相同透光絕緣材料來形成。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的半導體裝置，其中第一薄膜電晶體的源電極和漏電極各使用從Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中選取的元素或者結合其合金膜所形成的堆疊膜來形成。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的半導體裝置，其中第二薄膜電晶體的源電極、漏電極和像素電極層使用氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金或者氧化鋅來形成。本發明的另一個實施例是一種按照上述半導體裝置的包括同一襯底之上的電容器部分的半導體裝置。電容器部分包括電容器布線以及與電容器布線重疊的電容器電極。 電容器布線和電容器電極具有透光性質。能夠提供具有穩定電特性的薄膜電晶體。因此，能夠提供包括具有有利電特性的極可靠薄膜電晶體的半導體裝置。
10
附圖包括圖1A、圖1B、圖ICl和圖1C2示出薄膜電晶體；圖2A至圖2C示出一種用於製造薄膜電晶體的方法；圖3A至圖3C示出用於製造薄膜電晶體的方法；圖4A、圖4B、圖4C1和圖4C2示出薄膜電晶體；圖5A至圖5C示出一種用於製造薄膜電晶體的方法；圖6A至圖6C示出用於製造薄膜電晶體的方法；圖7示出薄膜電晶體；圖8示出薄膜電晶體；圖9A和圖9B示出一種半導體裝置；圖IOA和圖IOB示出一種半導體裝置；圖IlA和圖IlB示出一種半導體裝置；圖12A1、圖12A2和圖12B示出一種顯示裝置；圖13A和圖1 示出一種顯示裝置；圖14示出半導體裝置的像素的等效電路；圖15A至圖15C示出顯示裝置；圖16A和圖16B是各示出半導體裝置的框圖；圖17A和圖17B示出一種顯示裝置；圖18A至圖18C示出一種顯示裝置；圖19A和圖19B示出一種顯示裝置；圖20示出一種顯示裝置；圖21示出一種顯示裝置；圖22是示出電子書籍閱讀器的一個示例的外視圖；圖23A和圖2 是示出電視機和數碼相框的示例的外視圖；圖24A和圖24B是示出遊戲機的示例的外視圖；圖25A和圖25B是分別示出便攜計算機的示例和行動電話的示例的外視圖；圖沈示出一種半導體裝置；圖27示出半導體裝置；圖觀示出半導體裝置；圖四示出半導體裝置；圖30示出一種半導體裝置；圖31示出半導體裝置；圖32示出半導體裝置；圖33示出半導體裝置；圖34示出一種半導體裝置；圖35示出半導體裝置；圖36示出一種半導體裝置；
圖37示出半導體裝置；圖38示出一種半導體裝置；圖39示出半導體裝置；以及圖40示出一種半導體裝置；
具體實施例方式參照附圖詳細描述實施例。注意，本發明並不局限於以下描述，並且本領域的技術人員易於理解，模式和細節可通過各種方式進行修改，而沒有背離本發明的精神和範圍。因此，本發明不應當被理解為局限於以下實施例的描述。注意，在以下所述的本發明的結構中，相同部分或者具有相似功能的部分在不同附圖中由相同的參考標號來表示，並且不再重複其描述。(實施例1)在這個實施例中，描述的是作為本發明的一個實施例的薄膜電晶體及其製造方法。圖IA示出各作為本發明的一個實施例的薄膜電晶體141和薄膜電晶體142的截面圖。薄膜電晶體141和142在襯底100之上形成，並且它們均為底柵類型薄膜電晶體。提供薄膜電晶體141以用於驅動器電路，並且提供薄膜電晶體142以用於像素。圖ICl是提供以用於驅動器電路的溝道阻止類型薄膜電晶體141的平面圖，並且沿圖ICl的線條C1-C2所截取的截面圖如圖IA所示。沿圖ICl的線條C3-C4所截取的截面圖如圖IB所示。圖1C2是提供以用於像素的溝道阻止類型薄膜電晶體142的平面圖，並且沿圖1C2 的線條D1-D2所截取的截面圖如圖IA所示。沿圖1C2的線條D3-D4所截取的截面圖如圖 IB所示。薄膜電晶體141包括第一底柵電極111、柵絕緣膜102、包括第三氧化物半導體層 113c和第四氧化物半導體區113d的氧化物半導體層113、第一溝道保護層116以及各在襯底100之上形成的源和漏電極。注意，源和漏電極使用其中第二導電層11 堆疊在透射可見光的第一導電層IHa之上的導電層以及其中第二導電層11 堆疊在透射可見光的第一導電層114b之上的導電層來形成。此外，第一保護絕緣膜107形成為覆蓋這些層，並且與第一溝道保護層116接觸。第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成。此外， 背柵電極1 在第二保護絕緣膜108之上形成，並且與第三氧化物半導體層113c重疊。注意，與源和漏電極的底面接觸的低電阻第四氧化物半導體區113d以相對於溝道保護層自對準的方式來形成。另外，這個實施例中所述的薄膜電晶體141是溝道阻止類型的一個實施例。當像素部分和驅動器電路在液晶顯示裝置中的一個襯底之上形成時，在驅動器電路中，在用於構成諸如逆變器電路、NAND電路、NOR電路或者鎖存電路之類的邏輯門的薄膜電晶體中或者用於構成諸如讀出放大器、恆定電壓發生電路或VCO之類的模擬電路的電晶體中，只有正極性或負極性施加在源與漏電極之間。因此，要求耐受電壓的第四氧化物半導體區113d之一可設計成比另一個第四氧化物半導體區113d要寬。另外，可增加與底柵電極重疊的第四氧化物半導體區113d的寬度。
具有單柵結構的薄膜電晶體描述為提供用於驅動器電路的薄膜電晶體141 ；但是，也能夠根據需要來使用具有包括多個溝道形成區的多柵結構的薄膜電晶體。背柵電極1 在氧化物半導體層113之上形成，並且與其重疊。氧化物半導體層 113夾合在底柵電極111與背柵電極129之間。通過將背柵電極1 和底柵電極111電連接成具有相同電位，柵極電壓能夠從上方和下方施加到氧化物半導體層113。當底柵電極 111的電位和背柵電極129的電位不同時，例如其中之一具有固定電位GND或0V，能夠控制 TFT的電特性、如閾值電壓。注意，在本說明書中，在氧化物半導體層113之上形成並且與其接觸的導電層稱作背柵電極129，而與其電位無關。因此，背柵電極1 還能夠處於浮動狀態。第一保護絕緣膜107和第二保護絕緣膜108堆疊在背柵電極1 與氧化物半導體層113之間。薄膜電晶體142包括第二底柵電極211、柵絕緣膜102、由第三氧化物半導體層 213c和第四氧化物半導體區213d所形成的氧化物半導體層213、第二溝道保護層216以及各在襯底100之上形成的源和漏電極(由21 和214b表示)。此外，第一保護絕緣膜107 形成為覆蓋這些層，並且與第二溝道保護層216接觸。第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成。注意，與源和漏電極的底面接觸的低電阻第四氧化物半導體區213d以自對準的方式來形成。另外，這個實施例中所述的薄膜電晶體142是溝道阻止類型的一個實施例。還要注意，像素電極1 在第二保護絕緣膜108之上形成，以便與薄膜電晶體142重疊。AC驅動在液晶顯示裝置中執行，以便防止液晶的退化。通過AC驅動，每隔一定時間間隔將施加到像素電極層的信號電位的極性反相為負或正。在連接到像素電極層的TFT 中，一對電極交替地用作源電極和漏電極。在本說明書中，像素薄膜電晶體的一個電極稱作源電極，而另一個稱作漏電極；實際上，在AC驅動中，一個電極交替地用作源電極和漏電極。為了降低洩漏電流，提供用於像素的薄膜電晶體142的第二底柵電極可比提供用於驅動器電路的薄膜電晶體141的第一底柵電極要窄。為了降低洩漏電流，提供用於像素的薄膜電晶體142的底柵電極可設計成以使得沒有與源或漏電極重疊。具有單柵結構的薄膜電晶體描述為提供用於像素的薄膜電晶體142 ；但是，也能夠根據需要來使用具有包括多個溝道形成區的多柵結構的薄膜電晶體。在薄膜電晶體142中，所使用的是透射可見光的第三氧化物半導體層213c ；使用透射可見光的導電膜來形成的第二底柵電極211以及源和漏電極(由21 和214b表示)； 透射可見光的襯底100 ；以及透射可見光的第二溝道保護層216、第一保護絕緣膜107和第二保護絕緣膜108。因此，薄膜電晶體142是透射可見光的所謂透明電晶體。圖2A至圖2C和圖3A至圖3C示出薄膜電晶體141和142的製造的截面圖。襯底100透射可見光，並且具有絕緣表面。具體來說，有可能使用電子工業中使用的諸如鋁矽酸鹽玻璃襯底、鋁硼矽酸鹽玻璃襯底或者鋇硼矽酸鹽玻璃襯底之類的任何玻璃襯底(又稱作無鹼玻璃襯底)、具有能夠耐受這個製造過程中的加工溫度的耐熱性的塑料襯底等等。當具有絕緣表面的襯底100是母玻璃時，能夠使用襯底的下列尺寸的任一個第一代(320mmX400mm)；第二代 GOOmmX500mm)；第三代(550mmX650mm)；第四代(680mm X 880mm 或 730mm X 920mm)；第五代(IOOOmmX 1200mm 或 IlOOmmX 1250mm)；第
13六代(1500mmX 1800mm)；第七代(1900mmX2200mm)；第八代 0160mmX2460mm)；第九代 (2400mmX 2800mm 或 2450mmX 3050mm)；第十代 Q950mmX 3400mm)；等等。基極絕緣層可在襯底100與電極第一底柵電極111之間以及在襯底100與第二底柵電極211之間來形成。基極絕緣層能夠使用防止雜質元素(例如鈉)從襯底100擴散到薄膜電晶體中的絕緣膜來形成。例如，有可能使用從氮化矽膜、氧化矽膜、氧化氧化矽膜和氧氮化矽膜中選取的一個或多個膜。第一底柵電極111和第二底柵電極211在具有絕緣表面的襯底100之上形成。第一底柵電極111和第二底柵電極211使用透射可見光的導電膜來形成。第一底柵電極111和第二底柵電極211使用透光導電材料來形成，例如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱作ΙΤ0)、氧化銦鋅、添加了氧化矽的氧化銦錫、h-Sn-ai-Ο基氧化物半導體、 In-Al-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導體、 Sn-Al-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Zn-O基氧化物半導體、Al-Si-O基氧化物半導體、In-O基氧化物半導體、Sn-O基氧化物半導體、Zn-O基氧化物半導體等等。厚度設置在50nm至300nm 範圍(包括50nm和300nm)之內。備選地，有可能使用例如通過在包含氮氣體的氣氛中使用包含In(銦)、Ga(鎵) 和Si(鋅)的氧化物半導體靶(In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)進行濺射所形成的包含In、( 和Si的氧氮化物膜。進一步備選地，可使用Al-Si-O基非單晶膜或者包含氮的 Al-Zn-O基非單晶膜、換言之即Al-ai-0-Ν基非單晶膜(又稱作ΑΖ0Ν)。透光導電膜通過濺射方法、真空蒸發方法(例如電子束蒸發方法)、電弧放電離子鍍方法或噴霧方法來沉積。當採用濺射方法時，優選的是使用按重量包含2至10%的S^2 的靶來執行沉積，並且呈現晶化的SiOxU > 0)包含在透光導電膜中，以使得防止在後一步驟的脫水或脫氫的熱處理時的晶化。包括與第二底柵電極211相似的第一底柵電極111的布線層可使用透射可見光的導電材料來形成。備選地，它可使用具有耐熱性的諸如鉬或鎢之類的金屬材料或者包含這些元素之一作為主要成分的合金材料、作為單層或堆疊層來形成。包括第一底柵電極111的布線層優選地使用與第二底電極211相同的導電膜來形成，因為能夠降低步驟數量。包括第一底柵電極111的布線層優選地使用具有耐熱性的金屬材料或者包含它作為主要成分的合金材料來形成，因為能夠降低布線電阻。例如，在包括第一底柵電極111的布線層具有二層結構的情況下，下列結構是優選的鋁層以及其上堆疊的鉬層的二層結構，銅層以及其上堆疊的鉬層的二層結構，銅層以及其上堆疊的氮化鈦層或氮化鉭層的二層結構，以及氮化鈦層和鉬層的二層結構。在三層結構的情況下，鎢層或氮化鎢層、鋁和矽的合金或者鋁和鈦的合金層，以及氮化鈦層或鈦層的堆疊層是優選的。在這個實施例中，在透射可見光的導電膜在襯底100的整個表面之上形成之後， 執行第一光刻步驟，以便在導電膜之上形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不必要的部分，並且形成布線和電極(例如包括第一底柵電極111和第二底柵電極211的柵極布線、電容器布線、端子電極等等)。隨後，柵絕緣膜102在第一底柵電極111和第二底柵電極211之上形成。在這個實施例中，氮化矽的單層作為柵絕緣膜102來形成。柵絕緣膜102能夠採用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層和氧化氮化矽層的任一個、使用單層或者堆疊層來形成。在這裡，使用氮化矽膜的單層。例如，柵絕緣膜102能夠通過等離子體CVD方法或者濺射方法來形成。在採用等離子體CVD方法的情況下，氧氮化矽層可使用SiH4以及氧和/或氮的任一個或兩者來形成。 備選地，一氧化二氮等可用來代替氧和氮。隨後，氧化物半導體膜在柵絕緣膜102之上形成。有可能使用下列膜作為氧化物半導體膜Jn-Ga-Si-O基非單晶膜、In-Sn-Zn-O 基氧化物半導體膜、h-Al-ai-Ο基氧化物半導體膜。Sn-Ga-Si-O基氧化物半導體膜、 Al-Ga-Zn-O基氧化物半導體膜、Sn-Al-Zn-O基氧化物半導體膜、In-Zn-O基氧化物半導體膜、Sn-Si-O基氧化物半導體膜、Al-ai-0基氧化物半導體膜、In-O基氧化物半導體膜、Sn-O 基氧化物半導體膜、或者Si-O基氧化物半導體膜。在這個實施例中，氧化物半導體膜通過濺射方法、使用h-Ga-ai-Ο基氧化物半導體靶來形成。備選地，氧化物半導體膜能夠通過濺射方法在稀有氣體(通常為氬)氣氛、氧氣氛或者包含稀有氣體(通常為氬)和氧的氣氛中形成。當採用濺射方法時，優選的是使用按重量包含2至10%的S^2的靶來執行沉積，並且呈現晶化的SiOxU > 0)包含在透光導電膜中，以使得防止在後一步驟的脫水或脫氫的熱處理時的晶化。然後，通過第二光刻步驟將氧化物半導體膜處理成島狀第一氧化物半導體層113a 和213a(參見圖2A)。用於形成島狀氧化物半導體層的抗蝕劑掩模可通過噴墨方法來形成。 在抗蝕劑掩模通過噴墨方法來形成的情況下，因為光掩模是不必要的，所以能夠降低製造成本。注意，在氧化物半導體膜通過濺射方法來形成之前，附於柵絕緣膜102的表面的灰塵優選地通過其中引入氬氣以生成等離子體的反向濺射去除。反向濺射指的是一種方法，其中沒有將電壓施加到靶側，而是使用RF電源在氬氣氛中將電壓施加到襯底側，以便使表面改性。注意，氮、氦、氧等可用來代替氬氣氛。隨後，對第一氧化物半導體層113a和213a執行脫水或脫氫。脫水或脫氫的第一熱處理中的溫度高於或等於350°C但低於應變點，優選地高於或等於400°C。在這裡，在將襯底引入作為加熱設備之一的電爐並且氧化物半導體層在氮氣氛中經過熱處理之後，通過在沒有暴露於空氣的情況下冷卻氧化物半導體層，來防止水和氫重新進入氧化物半導體層。 這樣，得到第二氧化物半導體層11 和213b (參見圖2B)。在這個實施例中，從氧化物半導體膜經過脫水或脫氫的加熱溫度T到足以阻止水再次進入的溫度來使用相同爐子；具體來說，緩慢冷卻在氮氣氛中執行，直到溫度從加熱溫度T下降100°C或更多。此外，並不局限於氮氣氛，脫水或脫氫可在諸如氦、氖或氬之類惰性氣體氣氛中或者在降低壓力下執行。注意，在第一熱處理中，優選的是，氮或者諸如氦、氖或氬之類的稀有氣體沒有包含水、氫等等。備選地，優選的是，引入熱處理設備的氮或者諸如氦、氖或氬之類的稀有氣體的純度為6N(99. 9999% )或更高、更優選地為7N(99. 99999% )或更高(也就是說，雜質濃度為Ippm或更低，更優選地為0. Ippm或更低)。在一些情況下，由於第一熱處理的條件或者氧化物半導體層的材料，氧化物半導體層能夠晶化為微晶膜或多晶膜。氧化物半導體層的第一熱處理能夠在將氧化物半導體膜處理成島狀氧化物半導體層之前執行。在那種情況下，在第一熱處理之後，從熱處理設備中取出襯底，並且然後執行第二光刻步驟。在形成氧化物半導體膜之前，襯底可在惰性氣體氣氛(氮、氦、氖、氬等)、氧氣氛中或者在降低壓力下經過熱處理(以高於或等於400°C但低於襯底的應變點)，以使得去除柵絕緣層中諸如氫和水之類的雜質。隨後，將要作為溝道保護層的絕緣膜形成為與第二氧化物半導體層11 和21 接觸。與第二氧化物半導體層11 和21 接觸的將要作為溝道保護層的絕緣膜能夠通過濺射方法等、使用厚度至少為Inm的氧化物絕緣膜來形成。能夠適當地使用用於防止諸如水和氫之類的雜質進入氧化物絕緣膜的任何方法。在這個實施例中，300nm厚的氧化矽膜通過濺射方法作為氧化物絕緣膜來形成。形成中的襯底溫度可以是室溫至300°C (包括室溫和300°C)；在這個實施例中為100°C。通過濺射方法形成氧化矽膜能夠在稀有氣體(通常為氬)氣氛、氧氣氛或者包含稀有氣體(通常為氬)和氧的氣氛中執行。靶能夠是氧化矽靶或矽靶。例如，氧化矽膜可通過濺射方法、 在包含氧和氮的氣氛中使用矽靶來形成。形成為與低電阻氧化物半導體層接觸的溝道保護層的一個示例是無機絕緣膜，它沒有包含諸如水分、氫離子和OH—之類的雜質，並且阻止其從外部進入。通常能夠使用氧化矽膜、氧化氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等。隨後，執行第三光刻步驟，以便在將要作為溝道保護層的絕緣膜之上形成抗蝕劑掩模。然後，通過蝕刻而去除不必要的部分，並且形成第一溝道保護層116和第二溝道保護層 216。隨後，在惰性氣體氣氛中執行第二熱處理(優選地以200°C至400°C (包括200°C 和4000C )、例如2500CM 3500C (包括250°C禾口 350°C ))(參見圖2C)。例如，第二熱處理以 250°C在氮氣氛中執行1小時。在第二熱處理中，加熱在下列條件中執行第二氧化物半導體層IHb的一部分與第一溝道保護層116接觸，並且第二氧化物半導體層21 的一部分與第二溝道保護層216接觸。沒有與第一溝道保護層116接觸的第二氧化物半導體層11 的區域以及沒有與第一溝道保護層216接觸的第二氧化物半導體層21 的區域在暴露於惰性氣體氣氛的同時被加熱，並且加熱在這種條件下執行。通過上述步驟，在所形成氧化物半導體膜的電阻通過脫水或脫氫的熱處理來降低之後，與氧化物半導體膜的一部分接觸的溝道保護層使用氧化物絕緣膜來形成，並且將過剩氧有選擇地加入與溝道保護層重疊的區域中。因此，與溝道保護層重疊的溝道形成區成為i型。在本說明書中，這種i型氧化物半導體稱作第三氧化物半導體。因此，在與第一溝道保護層116接觸的同時經過第二熱處理的第二氧化物半導體層11 的一部分成為第三氧化物半導體層113c，並且在與第二溝道保護層216接觸的同時經過第二熱處理的第二氧化物半導體層21 的一部分成為第三氧化物半導體層213c。另一方面，在沒有與第一溝道保護層116接觸的第二氧化物半導體層11 的區域中以及在沒有與第一溝道保護層216接觸的第二氧化物半導體層21 的區域中，以自對準方式來形成高電阻漏區。在本說明書中，這些高電阻漏區稱作第四氧化物半導體區。因此， 沒有與第一溝道保護層116接觸的第二氧化物半導體層11 的區域以及沒有與第二溝道
16保護層216接觸的第二氧化物半導體層21 的區域成為第四氧化物半導體區213d。隨後，透射可見光的導電膜在柵絕緣膜102和第四氧化物半導體區113d、213d之上形成。透光導電膜通過濺射方法、真空蒸發方法(例如電子束蒸發方法)、電弧放電離子鍍方法或噴霧方法來沉積。作為用於導電層的材料，能夠使用透射可見光的導電材料、 例如下列金屬氧化物的任一個^n-Sn-Si-O基金屬氧化物、h-Al-ai-O基金屬氧化物、 Sn-Ga-Zn-O基金屬氧化物、Al-Ga-Si-O基金屬氧化物、Sn-Al-Si-O基金屬氧化物、In-Si-O 基金屬氧化物、Sn-Si-O基金屬氧化物、Al-Si-O基金屬氧化物、In-O基金屬氧化物、Sn-O基金屬氧化物和Si-O基金屬氧化物。厚度設置在50nm至300nm範圍(包括50nm和300nm) 之內。當採用濺射方法時，優選的是使用按重量包含2至10%的S^2的靶來執行沉積，並且呈現晶化的SiOxU > 0)包含在透光導電膜中，以使得防止在後一步驟的熱處理時的晶化。隨後，金屬導電膜在透射可見光的導電膜之上形成。金屬導電膜的示例包括從 Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中選取的元素；包含這些元素的任一種作為成分的合金；包含這些元素的任一種的組合的合金；等等。鈦層、鋁層和鈦層按照這種順序堆疊的三層結構或者鉬層、鋁層和鉬層按照這種順序堆疊的三層結構是優選的。不用說，金屬導電膜能夠是單層、二層或者其中堆疊四層或更多層的堆疊結構。隨後，執行第四光刻步驟，以便形成抗蝕劑掩模134，通過選擇性蝕刻而去除透射可見光的導電膜和金屬導電膜的不必要部分，並且形成其中堆疊透射可見光的導電膜和金屬導電膜的電極層(參見圖3A)。注意，在這個蝕刻中，第一溝道保護層116和第二溝道保護層216分別用作第三氧化物半導體層113c和213c的蝕刻阻止層；因此沒有蝕刻第三氧化物半導體層113c和 213c。由於第一溝道保護層116在第三氧化物半導體層113c的溝道形成區之上形成並且第二溝道保護層216在第三氧化物半導體層213c的溝道形成區之上形成，所以能夠保護第三氧化物半導體層113c和213c的溝道形成區免於在步驟期間的損壞(例如通過執行蝕刻時的等離子體或蝕刻劑或者氧化而造成厚度的降低)。因此，薄膜電晶體141和142能夠具有提高的可靠性。抗蝕劑掩模也可通過噴墨方法來形成。在抗蝕劑掩模通過噴墨方法來形成的情況下，因為光掩模是不必要的，所以能夠降低製造成本。隨後，在去除抗蝕劑掩模134之後，執行第五光刻步驟，以便形成覆蓋薄膜電晶體 141以及包括源和漏電極(由11 和11 表示)的布線層的抗蝕劑掩模135。隨後，通過使用抗蝕劑掩模135，通過蝕刻而去除不必要的導電層(由21 和21 表示)，從而產生具有透光性質的源和漏電極(由21 和214b表示)。在這個步驟，形成薄膜電晶體141和 142(參見圖3B)。注意，因為在與漏電極層或源電極層重疊的氧化物半導體層的區域中形成作為高電阻漏區的第四氧化物半導體區，所以形成驅動器電路時的可靠性能夠得到提高。具體來說，導電率能夠從漏電極層到第四氧化物半導體區和溝道形成區逐漸改變。在以漏電極層連接到用於提供高電源電位VDD的布線來執行操作的情況下，甚至當高電場施加在柵電極層與漏電極層之間時，也沒有局部施加高電場，因為作為高電阻漏區的第四氧化物半導體區用作緩衝器；因此，電晶體的耐受電壓能夠得到提高。氧化物半導體層中與漏電極層重疊的作為高電阻漏區的第四氧化物半導體區能夠在形成驅動器電路時引起溝道形成區中降低的洩漏電流。具體來說，在薄膜電晶體141中，使用其布線電阻較低的金屬導電膜所形成的作為漏電極的導電層11 經由具有透光性質的導電層114b、作為高電阻漏區的第四氧化物半導體區113d電連接到作為溝道形成區的第三氧化物半導體層113c。具有透光性質的導電層114b又能夠稱作低電阻漏區(又稱作LRN區)。在薄膜電晶體142中，具有透光性質的導電膜、作為高電阻漏區的第四氧化物半導體區213d以及作為溝道形成區的第三氧化物半導體層213c相互連接。隨後，去除抗蝕劑掩模135，並且第一保護絕緣膜107在第一溝道保護層116和第二溝道保護層216之上形成。在第一保護絕緣膜107中，降低了水分、氫離子和0H_的量，並且第一保護絕緣膜107阻止這些元素從外部進入。第一保護絕緣膜107使用絕緣無機材料來形成。具體來說，它能夠使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化氮化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、 氮化鋁膜等的任一個的單層或堆疊層來形成。在這裡，首先，氮化矽膜用於形成與柵絕緣膜102接觸的第一保護絕緣膜107a。通過將氮化矽膜用於柵絕緣膜102和第一保護絕緣膜107a，相同的無機絕緣膜能夠包圍薄膜電晶體141和142，並且相互接觸，以使得更緊密地密封薄膜電晶體。第一保護絕緣膜107 可以是堆疊層，其中與氮化矽膜不同的組成的保護絕緣膜、如氧氮化矽膜堆疊在氮化矽膜之上。第一保護絕緣膜107能夠具有另一種結構，例如，氮化矽膜可堆疊在通過濺射方法所形成的300nm厚氧化矽膜之上。形成時的襯底溫度可以是室溫至300°C (包括室溫和 3000C )；在這個實施例中為100°C。通過濺射方法形成氧化矽膜能夠在稀有氣體(通常為氬)氣氛、氧氣氛或者包含稀有氣體(通常為氬)和氧的混合氣體氣氛中執行。此外，氧化矽靶或矽靶可用作靶。例如，氧化矽膜可通過濺射方法、在包含氧的氣氛中使用矽靶來形成。隨後，第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成，以便覆蓋薄膜電晶體 141 和 142。第二保護絕緣膜108隔著第一保護絕緣膜107覆蓋第一溝道保護層116、第二溝道保護層216以及源和漏電極(由115a、lMb、2Ha和214b表示)。第二保護絕緣膜108能夠使用光敏或非光敏有機材料以厚度為0. 5 μ m至3 μ m來形成。能夠用於第二保護絕緣膜108的光敏或非光敏有機材料的示例包括聚醯亞胺、丙烯酸、聚醯胺、聚醯亞胺醯胺、抗蝕劑、苯並環丁烯或者其中堆疊這些材料的堆疊層。除了這類有機材料之外，還有可能使用低介電常數材料(低k材料)、矽氧烷基樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。注意，第二保護絕緣膜108可通過堆疊使用這些材料所形成的多個絕緣膜來形成。注意，矽氧烷基樹脂指的是包括使用矽氧烷基材料作為起始材料所形成的 Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷基樹脂可包括有機基(例如烷基或芳基)或者氟基作為取代基。 另外，有機基可包括氟基。
18
用於形成第二保護絕緣膜的方法並不局限於特定方法，而是能夠根據材料來使用下列方法或方式濺射方法、SOG方法、旋塗、浸塗、噴塗、或微滴排放方法(例如噴墨方法、 絲網印刷或膠印)、刮刀、輥塗機、幕塗機、刮刀式塗層機等。在這個實施例中，光敏聚醯亞胺通過塗層方法作為第二保護絕緣膜108來沉積。 在將聚醯亞胺施加到整個表面之後，執行曝光、顯影和烘焙，以便形成由聚醯亞胺所形成的具有1.5μπι的厚度和平坦表面的第二保護絕緣膜108。第二保護絕緣膜108能夠降低薄膜電晶體141和142的結構所引起的不均勻度， 以使得上表面能夠是平坦的。材料並不局限於樹脂，而是還能夠使用任何其它材料，只要它能夠通過使上表面平坦的方法(例如旋塗方法或回流方法)來沉積。隨後，執行蝕刻，以便在第一保護絕緣膜107中形成開口，從而產生延伸到薄膜電晶體142的漏電極214b的接觸孔125。在背柵電極1 連接到薄膜電晶體141中的第一底柵電極111的情況下，在形成作為背柵電極129的導電膜之前，在第二保護絕緣膜108、第一保護絕緣膜107和柵絕緣膜 102的預定部分(未示出)中形成開口。隨後，透射可見光的導電膜在第二保護絕緣膜108之上形成。透射可見光的導電膜能夠是與用於第一底柵電極111和第二底柵電極211相同的導電膜。另外，通過使用與用於背柵電極1 和像素電極1 相同的材料，過程能夠是簡單的。隨後，執行第六光刻步驟，以便在導電膜之上形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不必要的部分，並且形成包括背柵電極1 和像素電極128的布線層。在有選擇地將包括背柵電極1 和像素電極128的布線層蝕刻成具有預定頂面形狀時，第二保護絕緣膜108用作蝕刻阻止層。注意，背柵電極1 可形成為覆蓋與第一溝道保護層116重疊的區域，其中在源和漏電極之間，第一溝道保護層116與第三氧化物半導體層113c重疊。背柵電極1 形成為越窄，則寄生電容變得越小。像素電極128通過接觸孔125連接到薄膜電晶體142的漏電極214b (參見圖3C)。另外，薄膜電晶體141和142可在氮氣氛或者大氣氣氛中(在空氣中)經過熱處理。熱處理優選地在低於或等於350°C的溫度下執行，並且可在形成將要作為第一保護絕緣膜107的絕緣膜之後的任何時間執行。例如，熱處理以350°C在氮氣氛中執行1小時。熱處理能夠降低薄膜電晶體141和142的電特性的變化。通過上述過程，能夠形成圖IA所示的薄膜電晶體141和142。圖2A和圖2B中，在形成將要作為溝道保護層的絕緣膜之前，可對外露的第二氧化物半導體層11 和21 執行氧自由基處理。通過氧自由基處理，氧化物半導體層的外露表面和外露表面附近能夠改性為氧過剩區域。氧自由基可通過等離子體發生設備、使用包含氧的氣體或者通過臭氧發生設備來產生。通過採用所產生的氧自由基或氧來照射薄膜， 第二氧化物半導體層IHb和21 的表面(背溝道部分的表面)能夠改性。該處理並不局限於氧自由基處理，而可以是使用氬和氧的自由基的處理。氬和氧自由基處理使用通過引入氬氣體和氧氣體所生成的等離子體來對薄膜的表面改性。圖7示出薄膜電晶體210和220，在其每個中，柵絕緣膜102使用氧化矽膜在氮化矽膜之上形成的二層堆疊膜來形成。在與氧化物半導體層接觸的柵絕緣膜102b是氧化矽
19膜的情況下，當溝道保護層使用氧化矽膜來形成時，蝕刻柵絕緣膜102b ；因此，在沒有與島狀氧化物半導體層重疊的區域中的柵絕緣膜102b的厚度變得比與島狀氧化物半導體層重疊的區域中的柵絕緣膜102b的厚度要小。在薄膜電晶體210和220中，柵絕緣膜102和第一保護絕緣膜107通過使用相同無機絕緣材料來形成為相互接觸。由於其中相同無機絕緣膜包圍薄膜電晶體210和220並且相互接觸的結構，更緊密地密封薄膜電晶體。在相同無機絕緣膜相互接觸的情況下，能夠使用上述無機絕緣膜；具體來說，氮化矽膜是優選的，因為它能夠有效地阻止雜質。用於形成像素電極1 的抗蝕劑掩模也可通過噴墨方法來形成。在抗蝕劑掩模通過噴墨方法來形成的情況下，因為光掩模是不必要的，所以能夠降低製造成本。經由上述步驟，通過使用七個光掩模，薄膜電晶體141和142或者薄膜電晶體210 和220在同一襯底之上單獨形成。通過提供與第三氧化物半導體層113c的溝道形成區重疊的背柵電極129，能夠降低在用於檢查薄膜電晶體的可靠性的偏置-溫度應力測試(以下稱作BT測試)之前和之後的薄膜電晶體141的閾值電壓的變化量。背柵電極129的電位可與底柵電極111相同， 或者可以不同。另外，背柵電極1 的電位可以是GND 0V，或者背柵電極1 可處於浮動狀態。這個實施例的薄膜電晶體中包含的半導體層的溝道形成區是高電阻區域；因此， 使薄膜電晶體的電特性穩定，並且能夠防止關斷電流的增加等。因此，能夠提供包括具有有利電特性的極可靠薄膜電晶體的半導體裝置。此外，在薄膜電晶體141和142以及薄膜電晶體210和220中，由於第四氧化物半導體區在分別與源和漏電極接觸的源和漏區中形成，所以抑制了接觸電阻，以使得能夠取得高導通電流。這個實施例能夠與本說明書中描述的其它實施例的任一個自由組合。(實施例2)在這個實施例中，描述的是作為本發明的一個實施例並且與實施例1中不同的薄膜電晶體及其製造方法。圖4A示出各作為本發明的一個實施例的薄膜電晶體143和薄膜電晶體144的截面圖。薄膜電晶體143和144在同一襯底100之上形成，並且它們均為底柵類型薄膜電晶體。提供薄膜電晶體143以用於驅動器電路，並且提供薄膜電晶體144以用於像素。圖4C1是提供以用於驅動器電路的溝道阻止類型薄膜電晶體143的平面圖，並且沿圖4C1的線條C1-C2所截取的截面圖如圖4A所示。沿圖4C1的線條C3-C4所截取的截面圖如圖4B所示。圖4C2是提供以用於像素的溝道阻止類型薄膜電晶體144的平面圖，並且沿圖4C2 的線條D1-D2所截取的截面圖如圖4A所示。沿圖4C2的線條D3-D4所截取的截面圖如圖 4B所示。薄膜電晶體143包括第一底柵電極111、柵絕緣膜102、第三氧化物半導體層113c、 第一溝道保護層116以及各在襯底100之上形成的源和漏電極。注意，源和漏電極使用其中第二導電層11 堆疊在第一導電層IHa上的導電層以及其中第二導電層11 堆疊在第一導電層114b上的導電層來形成。此外，第一保護絕緣膜107形成為覆蓋這些層，並且與第一溝道保護層116接觸。第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成。此外， 背柵電極1 在第二保護絕緣膜108之上形成，並且與第三氧化物半導體層113c重疊。另夕卜，這個實施例中所述的薄膜電晶體143是溝道阻止類型的一個實施例。當像素部分和驅動器電路在液晶顯示裝置中的一個襯底之上形成時，在驅動器電路中，在用於構成諸如逆變器電路、NAND電路、NOR電路或者鎖存電路之類邏輯門的薄膜電晶體中或者用於構成諸如讀出放大器、恆定電壓發生電路或VCO之類的模擬電路的電晶體中，只有正極性或負極性施加在源與漏電極之間。因此，對第三氧化物半導體層113c要求耐受電壓的源和漏電極之一可設計成比源和漏電極的另一個要寬。另外，可增加與底柵電極重疊的第三氧化物半導體層113c的寬度。具有單柵結構的薄膜電晶體描述為提供用於驅動器電路的薄膜電晶體143 ；但是，也能夠根據需要來使用具有包括多個溝道形成區的多柵結構的薄膜電晶體。背柵電極1 在第三氧化物半導體層113c之上形成，並且與其重疊。第三氧化物半導體層113c夾合在底柵電極111與背柵電極1 之間。通過將背柵電極1 和底柵電極111電連接成具有相同電位，柵極電壓能夠從上方和下方施加到第三氧化物半導體層 113c。當底柵電極111的電位和背柵電極129的電位不同時，例如其中之一具有固定電位 GND或0V，能夠控制TFT的電特性、如閾值電壓。注意，在本說明書中，在第三氧化物半導體層113c之上形成並且與其接觸的導電層稱作背柵電極129，而與其電位無關。因此，背柵電極1 還能夠處於浮動狀態。第一保護絕緣膜107和第二保護絕緣膜108堆疊在背柵電極1 與第三氧化物半導體層113c之間。薄膜電晶體144包括第二底柵電極211、柵絕緣膜102、第三氧化物半導體層213c、 第二溝道保護層216以及各在襯底100之上形成的源和漏電極(由21 和214b表示)。 此外，第一保護絕緣膜107形成為覆蓋這些層，並且與第二溝道保護層216接觸。第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成。因此，這個實施例中所述的薄膜電晶體144 是溝道阻止類型的一個實施例。注意，像素電極1 在第二保護絕緣膜108之上形成，以便與薄膜電晶體144重疊。AC驅動在液晶顯示裝置中執行，以便防止液晶的退化。通過AC驅動，每隔一定時間間隔將施加到像素電極層的信號電位的極性反相為負或正。在連接到像素電極層的TFT 中，一對電極交替地用作源電極和漏電極。在本說明書中，像素薄膜電晶體的一個電極稱作源電極，而另一個稱作漏電極；實際上，在AC驅動中，一個電極交替地用作源電極和漏電極。為了降低洩漏電流，提供用於像素的薄膜電晶體144的第二底柵電極可比提供用於驅動器電路的薄膜電晶體143的第一底柵電極要窄。為了降低洩漏電流，提供用於像素的薄膜電晶體144的底柵電極可設計成以使得沒有與源或漏電極重疊。具有單柵結構的薄膜電晶體描述為提供用於像素的薄膜電晶體144 ；但是，也能夠根據需要來使用具有包括多個溝道形成區的多柵結構的薄膜電晶體。在薄膜電晶體144中，所使用的是透射可見光的第三氧化物半導體層213c ；使用透射可見光的導電膜來形成的第二底柵電極211以及源和漏電極(由21 和214b表示)； 透射可見光的襯底100 ；以及透射可見光的第二溝道保護層216、第一保護絕緣膜107和第二保護絕緣膜108。因此，薄膜電晶體144是透射可見光的所謂透明電晶體。
包括溝道形成區的氧化物半導體層可使用具有半導體特性的氧化物材料來形成。 具體來說，能夠使用實施例1中所述的氧化物半導體材料。注意，這個實施例的各薄膜電晶體包括溝道形成區中的第三氧化物半導體層(由 113c 或 213c 表示)。圖5A至圖5C和圖6A至圖6C示出薄膜電晶體143和144的製造的截面圖。注意，用於形成具有絕緣表面的襯底100之上的第一底柵電極111和第二底柵電極211、覆蓋第一底柵電極111和第二底柵電極211的柵絕緣膜102以及覆蓋柵絕緣膜102的氧化物半導體膜的步驟與實施例1中相同；因此，在這裡省略詳細描述，並且相同的參考標號用於圖 2A所示的相同部分。如同實施例1中那樣，第一氧化物半導體膜在柵絕緣膜102之上形成。隨後，執行第二光刻步驟，以便在第一氧化物半導體膜之上形成抗蝕劑掩模，並且蝕刻第一氧化物半導體膜，以便形成島狀氧化物半導體層113a和213a。注意，在這裡，蝕刻並不局限於溼式蝕刻，而也可以是乾式蝕刻(參見圖5A)。隨後，如同實施例1中那樣，對第一氧化物半導體層113a和213a執行第一熱處理。通過熱處理以及在惰性氣體氣氛中或者在降低壓力下的緩慢冷卻，來降低氧化物半導體層113a和213a的電阻。第一氧化物半導體層113a和213a能夠分別是低電阻第二氧化物半導體層113b和213b (參見圖5B)。隨後，如同實施例1中那樣，將要作為溝道保護層的絕緣膜形成為與第二氧化物半導體層113b和213b接觸。在這個實施例中，300nm厚的氧化矽膜通過濺射方法作為氧化物絕緣膜來形成。隨後，執行第三光刻步驟，以便在將要作為溝道保護層的絕緣膜之上形成抗蝕劑掩模。然後，通過蝕刻而去除不必要的部分，並且形成第一溝道保護層116和第二溝道保護層 216。在這個實施例中，在200°C至400°C (包括200°C和400°C )、優選地在200°C至 3000C (包括200°C和300°C )下的第二熱處理在氧氣體氣氛、N2O氣體氣氛或者超幹空氣 (露點為-40°C或更低，優選地為-60°C或更低)中執行。例如，第二熱處理以250°C在氧氣氛中執行1小時。整個第二氧化物半導體層11 和21 的電阻變得更高(參見圖5C)。隨後，如同實施例1中那樣，透射可見光的導電膜在柵絕緣膜102和第三氧化物半導體層113c、213c之上形成。金屬導電膜在其上形成。隨後，執行第四光刻步驟，以便在導電膜之上形成抗蝕劑掩模134，通過蝕刻而去除透射可見光的導電膜和導電膜的不必要部分，並且形成包括源和漏電極(由114a、114b、 115a、115b、214a、214b、21fe 和 215b 表示)的導電膜(參見圖 6A)。注意，在這個蝕刻中，第一溝道保護層116和第二溝道保護層216分別用作第三氧化物半導體層113c和213c的蝕刻阻止層；因此沒有蝕刻第三氧化物半導體層113c和 213c。由於第一溝道保護層116在第三氧化物半導體層113c的溝道形成區之上形成並且第二溝道保護層216在第三氧化物半導體層213c的溝道形成區之上形成，所以能夠保護第三氧化物半導體層113c和213c的溝道形成區免於在步驟期間的損壞(例如通過執行蝕
22刻時的等離子體或蝕刻劑或者氧化而造成厚度的降低)。因此，薄膜電晶體143和144能夠具有提高的可靠性。隨後，在去除抗蝕劑掩模134之後，執行第五光刻步驟，以便形成覆蓋薄膜電晶體 143以及包括源和漏電極(由11 和11 表示)的布線層的抗蝕劑掩模135。隨後，通過使用抗蝕劑掩模135，通過蝕刻而去除不必要的導電層(由21 和21 表示)，從而產生具有透光性質的源和漏電極(由21 和214b表示)。隨後，去除抗蝕劑掩模135。在這個步驟，形成薄膜電晶體143和144(參見圖6B)。然後，如同實施例1中那樣，第一保護絕緣膜107在第一溝道保護層116與第二溝道保護層216之上形成。第一保護絕緣膜107使用絕緣無機材料作為單層或堆疊層來形成。第一保護絕緣膜107能夠具有另一種結構，例如，氮化矽膜可堆疊在通過濺射方法所形成的300nm厚氧化矽膜之上。隨後，如同實施例1中那樣，第二保護絕緣膜108在第一保護絕緣膜107之上形成，以便覆蓋薄膜電晶體143和144。第二保護絕緣膜108隔著第一保護絕緣膜107覆蓋第一溝道保護層116、第二溝道保護層216以及源和漏電極(由115a、lMb、2Ha和214b表示)。隨後，執行蝕刻，以便在第一保護絕緣膜107中形成開口，從而產生延伸到薄膜電晶體144的漏電極214b的接觸孔125。在背柵電極1 連接到薄膜電晶體143中的第一底柵電極111的情況下，在形成作為背柵電極129的導電膜之前，在第二保護絕緣膜108、第一保護絕緣膜107和柵絕緣膜 102的預定部分(未示出)中形成開口。隨後，如同實施例1中那樣，透射可見光的導電膜在第二保護絕緣膜108之上形成，通過蝕刻而去除不必要的部分，並且形成包括背柵電極1 和像素電極128的布線層。注意，背柵電極1 可形成為覆蓋與第一溝道保護層116重疊的區域，其中在源和漏電極之間，第一溝道保護層116接觸第三氧化物半導體層113c。背柵電極1 形成為越窄，則寄生電容變得越小。像素電極128通過接觸孔125連接到薄膜電晶體144的漏電極214b (參見圖6C)。另外，薄膜電晶體143和144可在氮氣氛或者大氣氣氛中(在空氣中)經過熱處理。熱處理優選地在低於或等於350°C的溫度下執行，並且可在形成將要作為第一保護絕緣膜107的絕緣膜之後的任何時間執行。例如，熱處理以350°C在氮氣氛中執行1小時。熱處理能夠降低薄膜電晶體143和144的電特性的變化。通過上述過程，能夠形成圖IA所示的薄膜電晶體143和144。圖5A和圖5B中，如同實施例1中那樣，在形成將要作為溝道保護層的絕緣膜之前，可對外露的第二氧化物半導體層IHb和21 執行氧自由基處理。圖8示出薄膜電晶體145和146，在其每個中，柵絕緣膜102使用氧化矽膜和氮化矽膜的堆疊來形成。當溝道保護層116和216使用氧化矽膜來形成時，蝕刻柵絕緣膜102 中的氧化矽膜；因此，沒有與島狀氧化物半導體層重疊的區域的厚度變得比與島狀氧化物半導體層重疊的氧化矽膜要小。用於形成像素電極1 的抗蝕劑掩模可通過噴墨方法來形成。在抗蝕劑掩模通過噴墨方法來形成的情況下，因為光掩模是不必要的，所以能夠降低製造成本。
經由上述步驟，通過使用七個光掩模，薄膜電晶體143和144或者薄膜電晶體145 和146在同一襯底之上單獨形成。通過提供與第三氧化物半導體層113c的溝道形成區重疊的背柵電極129，能夠降低在用於檢查薄膜電晶體的可靠性的偏置-溫度應力測試(以下稱作BT測試)之前和之後的薄膜電晶體143的閾值電壓的變化量。背柵電極129的電位可與底柵電極111相同， 或者可以不同。另外，背柵電極1 的電位可以是GND 0V，或者背柵電極1 可處於浮動狀態。這個實施例的薄膜電晶體中包含的半導體層的溝道形成區是高電阻區域；因此， 使薄膜電晶體的電特性穩定，並且能夠防止關斷電流的增加等。因此，能夠提供包括具有有利電特性的極可靠薄膜電晶體的半導體裝置。這個實施例能夠與本說明書中描述的其它實施例的任一個自由組合。(實施例3)這個實施例將示出製造具有實施例1中所述的有源矩陣襯底的有源矩陣液晶顯示裝置的示例。圖9A示出有源矩陣襯底的截面結構的示例。在實施例1中示出一個襯底之上的驅動器電路的薄膜電晶體和像素部分的薄膜電晶體；在這個實施例中，除了供描述的這些薄膜電晶體之外，還示出存儲電容器、柵極布線(又稱作柵極布線層)和源極布線(又稱作源極布線層)的端子部。電容器、柵極布線和源極布線的端子部能夠通過與實施例1中相同的製造過程來形成，並且能夠在沒有光掩模的數量的增加和步驟數量的增加的情況下製造。此外，在充當像素部分中的顯示區的部分中，所有柵極布線、源極布線和電容器布線層均由透光導電膜來形成，從而產生高孔徑比。 此外，金屬布線能夠用於不是顯示區的部分中的源極布線層，以便降低布線電阻。圖9A中，薄膜電晶體210是提供用於驅動器電路的溝道阻止類型薄膜電晶體。電連接到像素電極層227的薄膜電晶體220是提供用於像素部分的溝道阻止類型薄膜電晶體。在這個實施例中，在襯底200之上形成的薄膜電晶體220具有與實施例1中的薄膜電晶體220相同的結構。注意，第一保護絕緣層203可以是單層或堆疊層。在與薄膜電晶體220的柵電極層相同的步驟中由相同的透光材料來形成的電容器布線層230隔著充當電介質的第一柵絕緣層20 和第二柵絕緣層202b與電容器電極 231重疊；因此形成存儲電容器。電容器電極231在與薄膜電晶體220的源電極層或漏電極層相同的步驟中由相同的透光材料來形成。由於存儲電容器以及薄膜電晶體220具有透光性質，所以能夠增加孔徑比。存儲電容器的透光率在增加孔徑比方面是重要的。具體來說，例如，對於10英寸或更小的小液晶顯示面板，在降低像素的大小時能夠實現高孔徑比，以便通過增加柵極布線的數量來實現顯示圖像的更高清晰度。此外，通過將透光膜用於薄膜電晶體220和存儲電容器中的部件，以使得在一個像素分為多個子像素時也能夠實現高孔徑比，來實現寬視角。也就是說，甚至當設置一組高密度薄膜電晶體時，也能夠保持高孔徑比，並且顯示區能夠具有充分面積。例如，當一個像素包括兩個至四個子像素和存儲電容器時，存儲電容器具有與薄膜電晶體一樣的透光率，以使得能夠增加孔徑比。
24
注意，存儲電容器設置在像素電極層227的下方，並且電容器電極231電連接到像素電極層227。這個實施例示出其中存儲電容器由電容器電極231和電容器布線層230來構成的示例；但是，對存儲電容器的結構沒有具體限制。例如，存儲電容器可按照如下方式來形成 沒有提供電容器布線層，像素電極層隔著平坦化絕緣層、保護絕緣層、第一柵絕緣層和第二柵絕緣層與相鄰像素中的柵極布線重疊。多個柵極布線、源極布線和電容器布線層按照像素密度來設置。在端子部，設置了處於與柵極布線相同電位的多個第一端子電極、處於與源極布線相同電位的多個第二端子電極、處於與電容器布線層相同電位的多個第三端子電極等。對於各端子電極的數量沒有具體限制，並且端子的數量能夠由專業人員適當地確定。在端子部，具有與柵極布線相同電位的第一端子電極能夠由與像素電極層227相同的透光材料來形成。第一端子電極通過延伸到柵極布線的接觸孔電連接到柵極布線。通過採用用於形成電連接薄膜電晶體220的漏電極層和像素電極層227的接觸孔的光掩模、 選擇性蝕刻第二保護絕緣層204、第一保護絕緣層203、第二柵絕緣層202b和第一柵絕緣層 202a，來形成延伸到柵極布線的接觸孔。提供用於驅動器電路的薄膜電晶體210的柵電極層可電連接到設置在氧化物半導體層上方的導電層217。在那種情況下，通過採用用於形成電連接薄膜電晶體220的漏電極層和像素電極層227的接觸孔的光掩模、選擇性蝕刻第二保護絕緣層204、第一保護絕緣層203、第二柵絕緣層202b和第一柵絕緣層20 ，來形成接觸孔。導電層217和提供用於驅動器電路的薄膜電晶體210的柵電極層通過接觸孔來電連接。具有與驅動器電路中的源極布線234相同電位的第二端子電極235能夠由與像素電極層227相同的透光材料來形成。第二端子電極235通過延伸到源極布線234的接觸孔電連接到源極布線234。源極布線是金屬布線，在與薄膜電晶體的源電極層相同的步驟中由相同材料來形成，並且具有與薄膜電晶體210的源電極層相同的電位。具有與電容器布線層230相同電位的第三端子電極能夠由與像素電極層227相同的透光材料來形成。此外，延伸到電容器布線層230的接觸孔能夠使用與用於形成將電容器電極231電連接到像素電極層227的接觸孔2M相同的光掩模在相同的步驟中形成。在製造有源矩陣液晶顯示裝置的情況下，液晶層設置在有源矩陣襯底與提供有對電極(又稱作對電極層)的對襯底之間，並且有源矩陣襯底和對襯底相互固定。電連接到對襯底上的對電極的公共電極設置在有源矩陣襯底之上，並且電連接到公共電極的第四端子電極設置在端子部中。第四端子電極用於將公共電極設置成固定電位、如GND或0V。第四端子電極能夠由與像素電極層227相同的透光材料來形成。對於其中薄膜電晶體220的源電極層和薄膜電晶體210的源電極層相互電連接的結構沒有具體限制；例如，用於連接薄膜電晶體220的源電極層和薄膜電晶體210的源電極層的連接電極可在與像素電極層227相同的步驟中形成。此外，在不是顯示區的部分中，薄膜電晶體220的源電極層和薄膜電晶體210的源電極層可相互接觸，以便相互重疊。注意，圖9A示出驅動電路中的柵極布線層232的截面結構。由於這個實施例示出 10英寸或更小的小液晶顯示面板的一個示例，所以驅動器電路中的柵極布線層232由與薄膜電晶體220的柵電極層相同的透光材料來形成。
當相同材料用於柵電極層、源電極層、漏電極層、像素電極層、另一個電極層和另一個布線層時，能夠使用共同濺射靶和共同製造設備，並且因而能夠降低材料成本和用於蝕刻的蝕刻劑(或者蝕刻氣體)的成本。因此，能夠降低製造成本。當光敏樹脂材料用於圖9A的結構中的第二保護絕緣層204時，能夠省略用於形成抗蝕劑掩模的步驟。圖9B示出一種截面結構，其一部分與圖9A的結構不同。圖9B與圖9A相同，但是沒有提供第二保護絕緣層204 ；因此，相同部分由相同參考標號來表示，並且不再重複對相同部分的詳細描述。圖9B中，像素電極層227、導電層217和第二端子電極235在第一保護絕緣層203上形成並且與其接觸。對於圖9B中的結構，能夠省略用於形成第二保護絕緣層204的步驟。這個實施例能夠與其它實施例的任一個自由組合。(實施例4)這個實施例將示出一個示例，其中柵極布線的一部分由金屬布線製成，以使得降低布線電阻，因為在液晶顯示面板的尺寸超過10英寸並且達到60英寸或120英寸的情況下，存在透光布線的電阻成問題的可能性。注意，圖10中，與圖9A相同的部分由相同的參考標號來表示，並且不再重複對這些相同部分的描述。圖IOA示出一個示例，其中驅動器電路中的柵極布線的一部分由金屬布線製成並且形成為接觸與薄膜電晶體210的柵電極層相同的透光布線。注意，由於形成金屬布線，所以光掩模的數量比實施例3中要大。首先，能夠耐受脫水或脫氫的第一熱處理的耐熱導電材料膜(厚度為IOOnm至 500nm (包括IOOnm和500nm))在襯底200之上形成。在這個實施例中，形成370nm厚鎢膜和50nm厚氮化鉭膜。雖然氮化鉭膜和鎢膜的堆疊在這裡用作導電膜，但是不存在具體限制，並且導電膜可由從Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu中選取的元素、包含這些元素的任一種作為其成分的合金、包含這些元素的任一種的組合的合金或者包含這些元素的任一種作為其成分的氮化物來形成。耐熱導電材料膜並不局限於包含上述元素的單層，而可以是兩層或更多層的堆疊。在第一光刻步驟中，形成金屬布線，以使得形成第一金屬布線層236和第二金屬布線層237。電感耦合等離子體(ICP)蝕刻方法優選地用於蝕刻鎢膜和氮化鉭膜。採用ICP 蝕刻方法，通過適當調整蝕刻條件(例如，施加到線圈電極的電力量、施加到襯底側電極的電力量或者襯底側電極的溫度)，能夠將膜蝕刻成預期錐形形狀。第一金屬布線層236和第二金屬布線層237為錐形；因此，能夠降低其上形成透光導電膜的缺陷。然後，在形成透光導電膜之後，柵極布線層238、薄膜電晶體210的柵電極層、薄膜電晶體220的柵電極層和電容器布線層230在第二光刻步驟中形成。透光導電膜使用實施例1中所述的透射可見光的導電材料的任一種來形成。注意，例如，當存在柵極布線層238與第一金屬布線層236或第二金屬布線層237 接觸的界面時，有可能的是，根據透光導電膜的材料，採用後來的熱處理等形成氧化物膜， 並且增加接觸電阻。因此，第二金屬布線層237優選地由防止第一金屬布線層236的氧化的金屬氮化物膜來形成。
隨後，柵絕緣層、氧化物半導體層等等在與實施例1相同的步驟中形成。有源矩陣襯底按照實施例1中的後續步驟來形成。這個實施例示出一個示例，其中在形成第二保護絕緣層204之後，使用光掩模有選擇地去除端子部中的平坦化絕緣層。優選的是，平坦化絕緣層沒有放置於端子部，以使得端子部能夠有利地連接到FPC。圖IOA中，第二端子電極235在第一保護絕緣層203之上形成。圖IOA示出與第二金屬布線層237的一部分重疊的柵極布線層238 ；備選地，柵極布線層可覆蓋所有第一金屬布線層236和第二金屬布線層237。換言之，第一金屬布線層236和第二金屬布線層237 能夠稱作用於降低柵極布線層238的電阻的輔助布線。在端子部，具有與柵極布線相同電位的第一端子電極在第一保護絕緣層203之上形成，並且電連接到第二金屬布線層237。從端子部引出的布線也使用金屬布線來形成。
此外，為了降低布線電阻，金屬布線(即，第一金屬布線層236和第二金屬布線層 237)能夠用作沒有充當顯示區的一部分中的柵極布線層和電容器布線層的輔助布線。圖IOB示出一種截面結構，其一部分與圖IOA的結構不同。圖IOB與圖IOA相同， 除了驅動器電路中的薄膜電晶體的柵電極層的材料之外；因此，相同部分由相同參考標號來表示，並且不再重複對相同部分的詳細描述。圖IOB示出一個示例，其中驅動器電路中的薄膜電晶體的柵電極層由金屬布線製成。在驅動器電路中，柵電極層的材料並不局限於透光材料。圖IOB中，驅動器電路中的薄膜電晶體240包括柵電極層，其中第二金屬布線層 241堆疊在第一金屬布線層242之上。注意，第一金屬布線層242能夠在與第一金屬布線層236相同的步驟中由相同的材料來形成。此外，第二金屬布線層241能夠在與第二金屬布線層237相同的步驟中由相同的材料來形成。在第一金屬布線層M2電連接到導電層217的情況下，優選的是使用金屬氮化物膜作為用於防止第一金屬布線層M2的氧化的第二金屬布線層Ml。在這個實施例中，金屬布線用於某些布線，以使得降低布線電阻；甚至當液晶顯示面板的尺寸超過10英寸並且達到60英寸或120英寸時也能夠實現高孔徑比，並且實現顯示圖像的高清晰度。這個實施例能夠與其它實施例的任一個自由組合。(實施例5)在這個實施例中，將參照圖IlA和圖IlB示出與實施例3中不同的存儲電容器的結構的一個示例。圖IlA與圖9A相同，除了存儲電容器的結構之外；因此，相同部分由相同參考標號來表示，並且不再重複對相同部分的詳細描述。圖IlA示出提供用於像素的薄膜電晶體220和存儲電容器的截面結構。圖IlA示出一個示例，其中，存儲電容器由像素電極層227以及與像素電極層227 重疊的電容器布線層250組成，其中使用氧化物絕緣層形成的溝道保護層216、第一保護絕緣層203和第二保護絕緣層204充當電介質。由於電容器布線層250在與提供用於像素的薄膜電晶體220的源電極層相同的步驟中由相同的透光材料來形成，所以電容器布線層 250設置成以使得與薄膜電晶體220的源極布線層重疊。在圖IlA所示的存儲電容器中，一對電極和電介質具有透光性質，並且因而存儲
27電容器整體具有透光性質。圖IlB示出與圖IlA中不同的存儲電容器的結構的一個示例。圖IlB與圖IlA相同，除了存儲電容器的結構之外；因此，相同部分由相同參考標號來表示，並且不再重複對相同部分的詳細描述。圖IlB示出一個示例，其中存儲電容器由電容器布線層230和與電容器布線層230 重疊的氧化物半導體層251和電容器電極231的堆疊來構成，其中第一柵絕緣層20 和第二柵絕緣層202b充當電介質。電容器電極231堆疊在氧化物半導體層251之上並且與其接觸，以及用作存儲電容器的一個電極。注意，氧化物半導體層251在與薄膜電晶體220的源電極或漏電極相同的步驟中由相同的透光材料來形成。此外，由於電容器布線層230在與薄膜電晶體220的柵電極相同的步驟中由相同的透光材料來形成，所以電容器布線層230 設置成以使得與薄膜電晶體220的柵極布線層重疊。電容器電極231電連接到像素電極層227。而且，在圖IlB所示的存儲電容器中，一對電極和電介質具有透光性質，並且因而存儲電容器整體具有透光性質。圖IlA和圖IlB所示的存儲電容器的每個具有透光性質；因此，例如，甚至當降低像素的大小時也能夠實現充分電容和高孔徑比，以便通過增加柵極布線的數量來實現顯示圖像的更高清晰度。這個實施例能夠與其它實施例的任一個自由組合。(實施例6)在這個實施例中，以下所述的是一個示例，其中驅動器電路中的至少一些和放置在像素部分中的薄膜電晶體在一個襯底之上形成。放置在像素部分中的薄膜電晶體按照實施例1或實施例2來形成。由於實施例1 或實施例2中所述的薄膜電晶體是η溝道TFT，所以驅動器電路之中能夠由η溝道TFT來構成的驅動器電路中的一些在其中形成像素部分的薄膜電晶體的襯底之上形成。圖16Α示出有源矩陣顯示裝置的框圖的一個示例。像素部分5301、第一掃描線驅動器電路5302、第二掃描線驅動器電路5303和信號線驅動器電路5304設置在顯示裝置的襯底5300之上。在像素部分5301中，放置從信號線驅動器電路5304所延伸的多個信號線， 並且放置從第一掃描線驅動器電路5302和第二掃描線驅動器電路5303所延伸的多個掃描線。注意，各包括顯示元件的像素按照矩陣設置在掃描線和信號線彼此相交的相應區域中。 顯示裝置的襯底5300通過諸如柔性印刷電路(FPC)之類的連接部分連接到定時控制電路 5305 (又稱作控制器或控制IC)。圖16Α中，第一掃描線驅動器電路5302、第二掃描線驅動器電路5303和信號線驅動器電路5304在其中形成像素部分5301的襯底5300之上形成。因此，降低了外部設置的驅動器電路等的部件的數量，以使得能夠降低成本。此外，能夠降低在布線從襯底5300外部所設置的驅動器電路延伸的情況下的連接部分中的連接的數量，並且能夠提高可靠性或產率。注意，定時控制電路5305例如向第一掃描線驅動器電路5302提供第一掃描線驅動器電路啟動信號(GSPl)(啟動信號又稱作啟動脈衝)和掃描線驅動器電路時鐘信號 (GCKl)。此外，定時控制電路5305例如向第二掃描線驅動器電路5303提供第二掃描線驅動器電路啟動信號(GSP2)和掃描線驅動器電路時鐘信號(GCK2)。此外，定時控制電路5305 向信號線驅動器電路5304提供信號線驅動器電路啟動信號(SSP)、信號線驅動器電路時鐘信號(SCK)、視頻信號數據(DATA，又簡單地稱作視頻信號)和鎖存信號(LAT)。各時鐘信號可以是具有移相的多個時鐘信號，或者可連同通過將時鐘信號反相所得到的信號(CKB) — 起提供。注意，有可能省略第一掃描線驅動器電路5302或者第二掃描線驅動器電路5303。圖16B示出一種結構，其中具有較低驅動頻率的電路(例如第一掃描線驅動器電路5302和第二掃描線驅動器電路530 在其中形成像素部分5301的襯底5300之上形成， 並且信號線驅動器電路5304在與其中形成像素部分5301的襯底5300不同的襯底之上形成。通過這種結構，在襯底5300之上形成的驅動器電路能夠由其場效應遷移率比包括單晶半導體的電晶體要低的薄膜電晶體來構成。因此，能夠實現顯示裝置的尺寸的增加、步驟數量的減少、成本的降低、產率的提高等等。實施例1或實施例2中的薄膜電晶體是η溝道TFT。圖17Α和圖17Β示出由η溝道TFT所構成的信號線驅動器電路的結構和操作的示例。信號線驅動器電路包括移位寄存器5601和開關電路5602。開關電路5602包括多個開關電路5602_1至5602_Ν(Ν為自然數)。開關電路5602_1至5602_Ν各包括多個薄膜電晶體5603_1至5603_k(k為自然數)。下面描述其中薄膜電晶體5603_1至5603_k是η 溝道TFT的示例。通過使用開關電路5602_1作為示例來描述信號線驅動器電路中的連接關係。薄膜電晶體5603_1至5603_k的第一端子分別連接到布線5604_1至5604_k。薄膜電晶體 5603_1至5603_k的第二端子分別連接到信號線Sl至Sk。薄膜電晶體5603_1至5603_k 的柵極連接到布線5605_1。移位寄存器5601具有通過向布線5605_1至5605_N依次輸出H電平信號(又稱作H信號或者高電源電位電平的信號)來依次選擇開關電路5602_1至5602_N的功能。開關電路5602_1具有控制布線5604_1至5604_k與信號線Sl至Sk之間的傳導狀態(第一端子與第二端子之間的電連續性)的功能，即，控制是否向信號線Sl至Sk提供布線5604_1至5604_km電位的功能。這樣，開關電路5602_1用作選擇器。此外，薄膜電晶體5603_1至5603_k具有分別控制布線5604_1至5604_k與信號線Sl至Sk之間的傳導狀態的功能，即，分別向信號線Sl至Sk提供布線5604_1至5604_k的電位的功能。這樣， 薄膜電晶體5603_1至5603_k的每個用作開關。將視頻信號數據(DATA)輸入到布線5604_1至5604_k的每個。視頻信號數據 (DATA)常常是與圖像信號或圖像數據對應的模擬信號。接下來，參照圖17B的時序圖來描述圖17A中的信號線驅動器電路的操作。圖17B 示出信號Sout_l至Sout_N和信號Vdata_l至Vdata_k的示例。信號Sout_l至Sout_N是來自移位寄存器5601的輸出信號的示例。信號Vdata_l至Vdata_k是輸入到布線5604_1 至5604_k的信號的示例。注意，信號線驅動器電路的一個操作期間對應於顯示裝置中的一個柵極選擇期間。例如，一個柵極選擇期間分為期間Tl至TN。期間Tl至TN的每個是用於將視頻信號數據(DATA)寫入所選行的像素的期間。在期間Tl至TN中，移位寄存器5601向布線5605_1至5605_N依次輸出H電平信號。例如，在期間Tl，移位寄存器5601向布線5605_1輸出H電平信號。然後，薄膜電晶體5603_1至5603_k導通，以使得布線5604_1至5604_k和信號線Sl至Sk開始傳導。這時， Data(Sl)至 Data(Sk)分別輸入到布線 5604_1 至 5604_k。Data(Sl)至 Data(Sk)分別通過薄膜電晶體5603_1至5603_k輸入到所選行的第一至第k列的像素。這樣，在期間Tl至 TN，視頻信號數據(DATA)依次寫到所選行中的k列的像素。視頻信號數據(DATA)如上所述寫到多列的像素中，由此能夠降低視頻信號數據 (DATA)的數量或者布線的數量。因此，能夠降低與外部電路的連接的數量。此外，在將視頻信號寫入多列的像素時，用於寫入的時間能夠延長；因此，能夠防止視頻信號的不充分寫入。注意，由實施例1或實施例2中所述的薄膜電晶體所構成的電路的任一個能夠用於移位寄存器5601和開關電路5602。在那種情況下，移位寄存器5601能夠僅由η溝道電晶體或者僅由P溝道電晶體來構成。參照圖18Α至圖18C以及圖19Α和圖19Β來描述用於掃描線驅動器電路和/或信號線驅動器電路的一部分的移位寄存器的一個實施例。掃描線驅動器電路包括移位寄存器。另外，在一些情況下，掃描線驅動器電路可包括電平移位器、緩衝器等。在掃描線驅動器電路中，將時鐘信號(CK)和啟動脈衝信號(SP) 輸入到移位寄存器，以使得產生選擇信號。所產生的選擇信號由緩衝器來緩衝和放大，並且將所得信號提供給對應掃描線。一行的像素中的電晶體的柵電極連接到掃描線。由於一行的像素中的電晶體必須同時導通，所以使用能夠提供大電流的緩衝器。移位寄存器包括第一脈衝輸出電路10_1至第N脈衝輸出電路10_Ν(Ν為大於或等於3的自然數)(參見圖18Α)。在圖18Α所示的移位寄存器中，第一時鐘信號CK1、第二時鐘信號CK2、第三時鐘信號CK3和第四時鐘信號CK4分別從第一布線11、第二布線12、第三布線13和第四布線14提供給第一脈衝輸出電路10_1至第N脈衝輸出電路10_Ν。啟動脈衝SPl (第一啟動脈衝)從第五布線15輸入到第一脈衝輸出電路10_1。向第二或下一級的第η脈衝輸出電路10_η(η為大於或等於2但小於或等於N的自然數)輸入來自前一級的脈衝輸出電路的信號(這種信號稱作前一級信號OUT (η-1)) (η為大於或等於2的自然數)。 向第一脈衝輸出電路10_1輸入來自接著下一級的級的第三脈衝輸出電路10_3的信號。類似地，向第二或下一級的第η脈衝輸出電路10_11輸入來自接著下一級的級的第(n+幻脈衝輸出電路10_(n+2)的信號(這種信號稱作下一級信號OUT(n+2))。因此，相應級的脈衝輸出電路輸出將要輸入到相應下一級的脈衝輸出電路和/或前一級之前的級的脈衝輸出電路的第一輸出信號(OUT(l) (SR)至OUT (N) (SR))以及將要輸入到另一個布線的第二輸出信號(OUT(I)至OUT(N))等。注意，例如，由於下一級信號OUT (n+2)沒有輸入到如圖18A所示的移位寄存器的最後兩級，所以第二啟動脈衝SP2和第三啟動脈衝SP3還可輸入到最後兩級的脈衝輸出電路。注意，時鐘信號(CK)是每隔一定間隔在H電平與L電平(又稱作L信號或者低電源電位電平的信號)之間交替的信號。在這裡，第一時鐘信號(CKl)至第四時鐘信號(CK4) 依次延遲1/4周期。在這個實施例中，脈衝輸入電路的驅動採用第一至第四時鐘信號(CKl) 至(CK4)來控制。注意，在一些情況下，取決於時鐘信號輸入到其中的驅動器電路，時鐘信號又稱作GCK或SCK ；在以下描述中，時鐘信號表示為CK。第一輸入端子21、第二輸入端子22和第三輸入端子23電連接到第一至第四布線11至14的任一個。例如，在圖18A的第一脈衝輸出電路10_1中，第一輸入端子21電連接到第一布線11，第二輸入端子22電連接到第二布線12，以及第三輸入端子23電連接到第三布線13。在第二脈衝輸出電路10_2中，第一輸入端子21電連接到第二布線12，第二輸入端子22電連接到第三布線13，以及第三輸入端子23電連接到第四布線14。第一脈衝輸出電路10_1至第N脈衝輸出電路10_N的每個包括第一輸入端子21、 第二輸入端子22、第三輸入端子23、第四輸入端子M、第五輸入端子25、第一輸出端子沈以及第二輸出端子27 (參見圖18B)。在第一脈衝輸出電路10_1中，第一時鐘信號CKl輸入到第一輸入端子21，第二時鐘信號CK2輸入到第二輸入端子22，第三時鐘信號CK3輸入到第三輸入端子23，啟動脈衝輸入到第四輸入端子M，下一級信號OUT (3)輸入到第五輸入端子25，第一輸出信號OUT(I) (SR)從第一輸出端子沈輸出，以及第二輸出信號OUT(I)從第二輸出端子27輸出。在第一脈衝輸出電路10_1至第N脈衝輸出電路10_N中，除了具有三個端子的薄膜電晶體之外，還能夠使用上述實施例中所述的具有四個端子的薄膜電晶體(TFT)。注意， 在本說明書中，當薄膜電晶體具有夾合半導體層的兩個柵電極時，半導體層下方的柵電極稱作下柵電極，而半導體層上方的柵電極稱作上柵電極。當氧化物半導體用於薄膜電晶體中包括溝道形成區的半導體層時，閾值電壓有時根據製造過程而在正或負方向偏移。為此，其中氧化物半導體用於包括溝道形成區的半導體層的薄膜電晶體優選地具有能夠控制閾值電壓的結構。通過控制上柵電極和/或下柵電極的電位，能夠將具有四個端子的薄膜電晶體的閾值電壓控制為預期值。接下來將參照圖18C來描述圖18B所示的脈衝輸出電路的特定電路配置的一個示例。圖18C所示的脈衝輸出電路包括第一電晶體31至第十三電晶體43。除了以上所述的第一輸入端子21至第五輸入端子25、第一輸出端子沈和第二輸出端子27 (在上文描述)之外，信號或電源電位從對其提供第一高電源電位VDD的電源線51、對其提供第二高電源電位VCC的電源線52以及對其提供低電源電位VSS的電源線53提供給第一電晶體31 至第十三電晶體43。圖18C中的電源線的電源電位的關係如下第一電源電位VDD高於或等於第二電源電位VCC，以及第二電源電位VCC高於第三電源電位VSS。注意，第一時鐘信號(CKl)至第四時鐘信號(CK4)各每隔一定間隔在H電平與L電平之間交替；H電平的時鐘信號是VDD，而L電平的時鐘信號是VSS。通過使電源線51的電位VDD高於電源線52的電位VCC，能夠降低施加到電晶體的柵電極的電位，能夠降低電晶體的閾值電壓的偏移，並且能夠抑制電晶體的降級而沒有對電晶體的操作的不利影響。具有四個端子的薄膜電晶體優選地用作第一電晶體31至第十三電晶體43之中的第一電晶體31和第六電晶體36至第九電晶體39。第一電晶體31和第六電晶體36至第九電晶體39需要操作成使得充當源極或漏極的一個電極連接到的結點的電位採用柵電極的控制信號來切換，並且還能夠降低脈衝輸出電路的故障，因為對輸入到柵電極的控制信號的響應很快(通態電流的上升較陡)。 因此，通過使用具有四個端子的薄膜電晶體，能夠控制閾值電壓，並且能夠進一步降低脈衝輸出電路的故障。圖18C中，第一電晶體31的第一端子電連接到電源線51，第一電晶體31的第二端子電連接到第九電晶體39的第一端子，以及第一電晶體31的柵電極電連接到第四輸入端子24。第二電晶體32的第一端子電連接到電源線53，第二電晶體32的第二端子電連接到第九電晶體39的第一端子，以及第二電晶體32的柵電極電連接到第四電晶體34的柵電極。第三電晶體33的第一端子電連接到第一輸入端子21，以及第三電晶體33的第二端子電連接到第一輸入端子26。第四電晶體34的第一端子電連接到電源線53，以及第四電晶體34的第二端子電連接到第一輸出端子26。第五電晶體35的第一端子電連接到電源線 53，第五電晶體35的第二端子電連接到第二電晶體32的柵電極和第四電晶體34的柵電極，以及第五電晶體35的柵電極電連接到第四輸入端子M。第六電晶體36的第一端子電連接到電源線52，第六電晶體36的第二端子電連接到第二電晶體32的柵電極和第四電晶體34的柵電極，以及第六電晶體36的柵電極電連接到第五輸入端子25。第七電晶體37的第一端子電連接到電源線52，第七電晶體37的第二端子電連接到第八電晶體38的第二端子，以及第七電晶體37的柵電極電連接到第三輸入端子23。第八電晶體38的第一端子電連接到第二電晶體32的柵電極和第四電晶體34的柵電極，以及第八電晶體38的柵電極電連接到第二輸入端子22。第九電晶體39的第一端子電連接到第一電晶體31的第二端子和第二電晶體32的第二端子，第九電晶體39的第二端子電連接到第三電晶體33的柵電極和第十電晶體40的柵電極，以及第九電晶體39的柵電極電連接到電源線52。第十電晶體 40的第一端子電連接到第一輸入端子21，第十電晶體40的第二端子電連接到第二輸出端子27，以及第十電晶體40的柵電極電連接到第九電晶體39的第二端子。第十一電晶體41 的第一端子電連接到電源線53，第十一電晶體41的第二端子電連接到第二輸出端子27，以及第十一電晶體41的柵電極電連接到第二電晶體32的柵電極和第四電晶體34的柵電極。 第十二電晶體42的第一端子電連接到電源線53，第十二電晶體42的第二端子電連接到第二輸出端子27，以及第十二電晶體42的柵電極電連接到第七電晶體37的柵電極。第十三電晶體43的第一端子電連接到電源線53，第十三電晶體43的第二端子電連接到第一輸出端子26，以及第十三電晶體43的柵電極電連接到第七電晶體37的柵電極。圖18C中，其中第三電晶體33的柵電極、第十電晶體40的柵電極和第九電晶體39 的第二端子相連接的部分稱作結點A。此外，其中第二電晶體32的柵電極、第四電晶體34 的柵電極、第五電晶體35的第二端子、第六電晶體36的第二端子、第八電晶體38的第一端子和第十一電晶體41的柵電極相連接的部分稱作結點B。圖19A示出在圖18C所示的脈衝輸出電路應用於第一脈衝輸出電路10_1的情況下輸入到第一輸入端子21至第五輸入端子25或從第一輸出端子沈和第二輸出端子27輸出的信號。具體來說，第一時鐘信號CKl輸入到第一輸入端子21，第二時鐘信號CK2輸入到第二輸入端子22，第三時鐘信號CK3輸入到第三輸入端子23，啟動脈衝輸入到第四輸入端子M，下一級信號0UTC3)輸入到第五輸入端子25，第一輸出信號OUT(I) (SR)從第一輸出端子26輸出，以及第二輸出信號OUT(I)從第二輸出端子27輸出。注意，薄膜電晶體是具有柵極、漏極和源極至少三個端子的元件。薄膜電晶體具有包括在與柵極重疊的區域中形成的溝道區的半導體。通過溝道區在漏極與源極之間流動的電流能夠通過控制柵極的電位來控制。在這裡，由於薄膜電晶體的源極和漏極可根據電晶體的結構、操作條件等等而改變，所以難以定義哪一個是源極或漏極。因此，用作源極或漏極的區域在一些情況下不稱作源極或漏極。在那種情況下，例如，這類區域可分別稱作第一端子禾口第二端子。注意，在圖18C和圖19A中，還可提供用於通過使結點A進入浮動狀態來執行自舉操作的電容器。此外，還可提供具有電連接到結點B的一個電極的電容器，以便保持結點B 的電位。圖19B示出包括圖19A所示的多個脈衝輸出電路的移位寄存器的時序圖。注意， 當移位寄存器包含在掃描線驅動器電路中時，圖19B中的期間61對應於垂直回掃期間，並且期間62對應於柵極選擇期間。注意，通過提供其中如圖19A所示將第二電源電位VCC施加到柵極的第九電晶體 39，提供自舉操作之前和之後的下列優點。在沒有提供其中將第二電源電位VCC施加到柵電極的第九電晶體39時的結點A 的電位通過自舉操作來升高的情況下，作為第一電晶體31的第二端子的源極的電位升高到高於第一電源電位VDD的值。然後，第一電晶體31的源極切換到第一端子，S卩，電源線51 側上的端子。因此，在第一電晶體31中，施加高偏壓，並且相當大的應力施加在柵極與源極之間以及柵極與漏極之間，這可能引起電晶體的退化。相比之下，在提供其中將第二電源電位VCC施加到柵電極的第九電晶體39的情況下，在結點A的電位通過自舉操作來升高時能夠防止第一電晶體31的第二端子的電位的增加。也就是說，第九電晶體39的提供能夠降低施加在第一電晶體31的柵極與源極之間的負偏壓的電平。因此，這個實施例中的電路配置能夠降低施加在第一電晶體31的柵極與源極之間的負偏壓，以使得能夠抑制因應力引起的第一電晶體31的退化。注意，第九電晶體39可設置在任何位置，只要第九電晶體39的第一端子和第二端子連接在第一電晶體31的第二端子與第三電晶體33的柵極之間。還要注意，在這個實施例中，當包括多個脈衝輸出電路的移位寄存器充當具有比掃描線驅動器電路更大數量的級的信號線驅動器電路時，第九電晶體39能夠省略，這引起降低的電晶體數量。注意，氧化物半導體用於第一電晶體31至第十三電晶體43的半導體層；因此，薄膜電晶體的斷態電流能夠降低，通態電流和場效應遷移率能夠增加，並且電晶體的降級程度能夠降低。因此能夠降低電路的故障。此外，通過將高電位施加到柵電極的使用氧化物半導體的電晶體的退化程度比使用非晶矽的電晶體要小。因此，甚至當第一電源電位VDD 施加到對其提供第二電源電位VCC的電源線時也能夠得到相似操作，並且能夠降低設置在電路之間的電源線的數量；因此能夠降低電路的尺寸。注意，甚至當連接關係改變成使得從第三輸入端子23提供給第七電晶體37的柵電極的時鐘信號以及從第二輸入端子22提供給第八電晶體38的柵電極的時鐘信號分別從第二輸入端子22和第三輸入端子23來提供時，也得到相似功能。在圖19A所示的移位寄存器中，第七電晶體37和第八電晶體38的狀態改變成使得第七電晶體37和第八電晶體38 均導通，則第七電晶體37關斷而第八電晶體38導通，並且然後第七電晶體37和第八電晶體38關斷；因此，通過第七電晶體37的柵電極的電位的下降和第八電晶體38的柵電極的電位的下降，引起兩次因第二輸入端子22和第三輸入端子23的電位的下降造成的結點B 的電位的下降。相比之下，當圖19A所示的移位寄存器中的第七電晶體37和第八電晶體38 的狀態如在圖19B的期間中改變成使得第七電晶體37和第八電晶體38均導通，則第七電晶體37導通而第八電晶體38關斷，並且然後第七電晶體37和第八電晶體38關斷，因第二輸入端子22和第三輸入端子23的電位的下降造成的結點B的電位的下降發生一次，這通過第八電晶體38的柵電極的電位的下降引起。因此，優選的是使用從第三輸入端子23提供給第七電晶體37的柵電極的時鐘信號以及從第二輸入端子22提供給第八電晶體38的柵電極的時鐘信號，以便降低結點B的電位的波動，因為能夠降低噪聲。這樣，H電平信號在第一輸出端子沈和第二輸出端子27的電位保持於L電平的期間中定期地提供給結點B ；因此能夠抑制脈衝輸出電路的故障。(實施例7)有可能製造一種薄膜電晶體以及在像素部分並且在驅動器電路中使用該薄膜電晶體來製造具有顯示功能的半導體裝置(又稱作顯示裝置)。此外，使用薄膜電晶體的驅動器電路的一部分或整個驅動器電路能夠在其中形成像素部分的襯底之上形成，能夠得到面板上系統。顯示裝置包括顯示元件。顯示元件的示例包括液晶元件(又稱作液晶顯示元件) 和發光元件(又稱作發光顯示元件)。發光元件在其範疇內包括其亮度通過電流或電壓來控制的元件，並且具體包括無機電致發光(EL)元件、有機EL元件等。此外，能夠使用其對比度通過電效應來改變的顯示介質、如電子墨水。另外，顯示裝置包括其中密封了顯示元件的面板以及其中包括控制器的IC等安裝到面板上的模塊。此外，與在顯示裝置的製造過程中完成顯示元件之前的一個實施例對應的元件襯底提供有用於將電流提供給多個像素的每個中的顯示元件的部件。具體來說， 元件襯底可處於其中僅形成顯示元件的像素電極(又稱作像素電極層)的狀態、形成將要作為像素電極的導電膜之後但在蝕刻導電膜以形成像素電極之前的狀態或者任何其它狀態。注意，本說明書中的顯示裝置指的是圖像顯示裝置或光源(包括照明裝置)。 此外，顯示裝置在其範疇中包括下列模塊包括諸如柔性印刷電路(FPC)、帶式自動接合 (TAB)帶或者帶載封裝(TCP)之類的連接器的模塊；具有在其端部提供有印刷線路板的TAB 帶或TCP的模塊；以及具有通過玻璃上晶片(COG)方法直接安裝到顯示元件上的集成電路 (IC)的模塊。將參照圖12A1、圖12A2和圖12B來描述作為半導體裝置的一個實施例的液晶顯示面板的外觀和截面。圖12A1和圖12A2是其中薄膜電晶體4010和薄膜電晶體4011以及液晶元件4013在第一襯底4001與第二襯底4006之間採用密封劑4005進行密封的面板的平面圖。圖12B是沿圖12A1和圖12A2的線條M-N所截取的截面圖。密封劑4005設置成使得包圍設置在第一襯底4001之上的像素部分4002和掃描線驅動器電路4004。第二襯底4006設置在像素部分4002和掃描線驅動器電路4004之上。 因此，像素部分4002和掃描線驅動器電路4004連同液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封劑4005和第二襯底4006來密封。在單獨製備的襯底之上使用單晶半導體膜或多晶半導體膜來形成的信號線驅動器電路4003安裝在與第一襯底4001之上由密封劑4005所包圍的區域不同的區域中。注意，對於單獨形成的驅動器電路的連接方法沒有具體限制，並且能夠使用COG 方法、引線接合方法、TAB方法等等。圖12A1示出其中信號線驅動器電路4003通過COG方法來安裝的一個示例。圖12A2示出其中信號線驅動器電路4003通過TAB方法來安裝的一個示例。設置在第一襯底4001之上的像素部分4002和掃描線驅動器電路4004包括多個薄膜電晶體。圖12B作為一個示例來示出像素部分4002中包含的薄膜電晶體4010和掃描線驅動器電路4004中包含的薄膜電晶體4011。保護絕緣層4020和保護絕緣膜層4021設置在薄膜電晶體4010和薄膜電晶體4011之上。實施例1或實施例2中所述的包括半導體層的極可靠薄膜電晶體的任一個能夠用作薄膜電晶體4010和薄膜電晶體4011。實施例1或實施例2中所述的薄膜電晶體141或薄膜電晶體143能夠用作驅動器電路的薄膜電晶體4011。薄膜電晶體142或薄膜電晶體 144能夠用作像素的薄膜電晶體4010。在這個實施例中，薄膜電晶體4010和薄膜電晶體 4011是η溝道薄膜電晶體。背柵電極4040設置在絕緣層4021的與驅動器電路的薄膜電晶體4011中的氧化物半導體層的溝道形成區重疊的部分之上。通過提供與氧化物半導體層的溝道形成區重疊的背柵電極4040，能夠降低在BT測試之前和之後的薄膜電晶體4011的閾值電壓的變化量。背柵電極4040的電位可與薄膜電晶體4011的柵電極層的電位相同或不同。背柵電極 4040還能夠用作第二柵電極層。備選地，背柵電極4040的電位可以是GND 0V，或者背柵電極4040可處於浮動狀態。液晶元件4013中包含的像素電極層4030電連接到薄膜電晶體4010。液晶元件 4013的對電極層4031在第二襯底4006上形成。其中像素電極層4030、對電極層4031和液晶層4008相互重疊的部分對應於液晶元件4013。注意，像素電極層4030和對電極層4031 分別提供有用作配向膜的絕緣層4032和絕緣層4033，並且液晶層4008隔著絕緣層4032和絕緣層4033夾合在像素電極層4030與對電極層4031之間。注意，透光襯底能夠用作第一襯底4001和第二襯底4006 ；能夠使用玻璃襯底、陶瓷襯底或塑料襯底。塑料襯底能夠是玻璃纖維增強塑料(FRP)板、聚氟乙烯膜、聚酯膜或丙烯酸樹脂膜。柱狀隔離件4035通過有選擇性蝕刻絕緣膜來得到，並且被提供以便控制像素電極層4030與對電極層4031之間的距離(單元間隙)。備選地，可使用球形隔離件。對電極層4031電連接到在其中形成薄膜電晶體4010的襯底之上所形成的公共電位線。對電極層4031和公共電位線能夠使用公共連接部分通過設置在一對襯底之間的導電微粒相互電連接。注意，導電微粒包含在密封劑4005中。備選地，可使用對其不需要配向膜的呈現藍相的液晶。藍相是在膽留型液晶的溫度增加的同時恰在膽留型相變成各向同性相之前發生的液晶相之一；因此，藍相僅在窄溫度範圍之內發生。為了改進溫度範圍，包含5wt%或更高的手性試劑的液晶組成用於液晶層 4008。包括呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成具有1微秒或更小的短響應時間，並且在光學上是各向同性的；因此，配向處理不是必要的，並且視角相關性小。注意，除了透射液晶顯示裝置之外，這個實施例還能夠應用於透反射液晶顯示裝置。在這個實施例的液晶顯示裝置的示例中，起偏振片設置在襯底的外表面(觀看者側)上，並且用於顯示元件的著色層(濾色片)和電極層依次設置在襯底的內表面上；備選地，起偏振片可設置在襯底的內表面上。起偏振片和著色層的分層結構並不局限於這個實
35施例中的結構，而是可根據起偏振片和著色層的材料以及製造過程的條件來適當地設置。 此外，除了在顯示部分中之外，可以提供用作黑矩陣的遮光膜。在薄膜電晶體4011中，絕緣層4042作為溝道保護層來形成。絕緣層4042可使用與實施例1中所述的溝道保護層116和溝道保護層216相似的材料和方法來形成。此外， 用作平坦化絕緣膜的絕緣層4021覆蓋薄膜電晶體，以便降低薄膜電晶體的表面不均勻度。 在這裡，作為絕緣層4041和絕緣層4042，作為一個示例，氧化矽膜通過實施例1中所述的濺射方法來形成。保護絕緣層4020在絕緣層4041和絕緣層4042之上形成。保護絕緣層4020能夠使用與實施例1中所述的保護絕緣膜107相似的材料和方法來形成。在這裡，氮化矽膜通過PCVD方法作為絕緣層4020來形成。絕緣層4021作為平坦化絕緣膜來形成。絕緣層4021能夠使用與實施例中所述的保護絕緣膜108相似的材料和方法來形成，並且能夠使用耐熱有機材料，例如聚醯亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚醯胺或環氧樹脂。除了這類有機材料，還有可能使用低介電常數材料 HSk 材料)、矽氧烷基樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。注意，可通過堆疊由這些材料所形成的多個絕緣膜，來形成絕緣層4021。注意，矽氧烷基樹脂對應於使用矽氧烷基材料作為起始材料所形成的包括 Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷基樹脂可包括有機基(例如烷基或芳基)或者氟基作為取代基。 此外，有機基可包括氟基。對於形成絕緣層4021的方法沒有具體限制，並且取決於材料，能夠使用下列方法或方式濺射方法、SOG方法、旋塗方法、浸塗方法、噴塗方法、微滴排放方法(例如噴墨方法、絲網印刷或膠印)、刮刀、輥塗機、幕塗機、刮刀式塗層機等。絕緣層4021的烘焙步驟還充當半導體層的退火，由此能夠有效地製造半導體裝置。可由例如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅或添加了氧化矽的氧化銦錫等透光導電材料來形成像素電極層4030和對電極層4031。備選地，包含導電高分子(又稱作導電聚合物)的導電組成能夠用於像素電極層4030和對電極層4031。使用導電組成所形成的像素電極優選地具有小於或等於每平方 10000歐姆的表面電阻以及在波長550nm大於或等於70%的透光率。此外，導電組成中包含的導電高分子的電阻率優選地為小於或等於0. 1 Ω-cm。作為導電高分子，可使用所謂的π電子共軛導電聚合物。示例是聚苯胺和其衍生物、聚吡咯和其衍生物、聚噻吩和其衍生物以及兩種或更多種這些材料的共聚物等等。此外，各種信號和電位從FPC 4018提供給單獨形成的信號線驅動器電路4003、掃描線驅動器電路4004或像素部分4002。連接端子電極4015使用與液晶元件4013中包含的像素電極層4030相同的導電膜來形成。端子電極4016使用與薄膜電晶體4011的源和漏電極層相同的導電膜來形成。連接端子電極4015通過各向異性導電膜4019電連接到包含在FPC 4018中的端子。注意，圖12Α1、圖12Α2和12Β示出其中信號線驅動器電路4003單獨形成並且安裝到第一襯底4001上的示例；但是，這個實施例並不局限於這種結構。掃描線驅動器電路可
36單獨形成並且然後安裝，或者只有信號線驅動器電路的一部分或者掃描線驅動器電路的一部分可單獨形成並且然後安裝。圖21示出作為半導體裝置通過使用按照本說明書中公開的製造方法所製造的 TFT襯底沈00來形成的液晶顯示模塊的一個示例。圖21示出液晶顯示模塊的一個示例，其中，採用密封劑沈02將TFT襯底沈00和對襯底2601相互固定，並且包括TFT等的像素部分沈03、包括液晶層的顯示元件沈04和著色層沈05設置在襯底之間以形成顯示區。著色層沈05是執行彩色顯示所需的。在RGB 系統中，為像素提供與紅、綠和藍的顏色對應的著色層。起偏振片沈06、起偏振片沈07和擴散板2613設置在TFT襯底沈00和對襯底沈01的外側。光源包括冷陰極管沈10和反射板沈11。電路板沈12通過柔性線路板沈09連接到TFT襯底沈00的布線電路部分沈08， 並且包括控制電路或電源電路之類的外部電路。起偏振片和液晶層可隔著推遲板來堆疊。對於液晶顯示模塊，能夠使用扭轉向列(TN)模式、共面轉換(IPQ模式、邊緣場轉換(FFS)模式、多象限垂直配向(MVA)模式、圖案垂直配向(PVA)模式、軸向對稱定向微單元(ASM)模式、光學補償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、反鐵電液晶(AFLC)模式寸。通過上述步驟，能夠製造作為極可靠半導體裝置的液晶顯示面板。這個實施例可適當地結合其它實施例中所述的結構的任一個來實現。(實施例8)在這個實施例中，將作為半導體裝置的一個實施例來描述電子紙的一個示例。半導體裝置能夠用於電子紙，其中電子墨水由電連接到開關元件的元件來驅動。 電子紙張又稱作電泳顯示裝置(電泳顯示器)，並且其優點在於，它具有與常規紙張相同等級的可讀性，具有比其它顯示裝置更低的功率消耗，並且能夠使它細小輕便。電泳顯示器能夠具有各種模式。電泳顯示器包含散布於溶劑或溶解物中的多個微膠囊，其中的每個包含帶正電的第一微粒和帶負電的第二微粒。通過將電場施加到微膠囊， 微膠囊中的微粒沿彼此相反的方向移動，並且僅顯示在一側所聚集的微粒的顏色。注意，第一微粒和第二微粒包含著色劑，並且在沒有電場時不移動。此外，第一微粒和第二微粒具有不同顏色(可以是無色的)。這樣，電泳顯示器利用所謂的介電泳效應，具有高介電常數的物質由此移動到高電場區域。電泳顯示裝置不需要使用對於液晶顯示裝置所需的起偏振片。其中上述微膠囊散布於溶劑中的溶液稱作電子墨水。電子墨水能夠印刷到玻璃、 塑料、布匹、紙張等之上。此外，彩色顯示器能夠採用濾色片或者包括著色劑的微粒來實現。當多個上述微膠囊適當地設置在有源矩陣襯底之上以便夾合在兩個電極之間時， 有源矩陣顯示裝置能夠完成，並且顯示能夠通過向微膠囊施加電場來執行。例如，能夠使用採用實施例1或2的薄膜電晶體的有源矩陣襯底。注意，微膠囊中的第一微粒和第二微粒可由導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發光材料、電致變色材料和磁泳材料其中之一或者這些材料的任一種的複合材料來形成。圖20示出作為半導體裝置的一個示例的有源矩陣電子紙。用於半導體裝置的薄膜電晶體581能夠按照與實施例1中所述的薄膜電晶體相似的方式來形成，並且是包括氧化物半導體層的極可靠薄膜電晶體。此外，實施例2至4中所述的薄膜電晶體的任一個也能夠用作這個實施例中的薄膜電晶體581。圖20的電子紙是使用扭轉球顯示系統的顯示裝置的一個示例。扭轉球顯示系統指的是一種方法，其中，各以黑色和白色著色的球形微粒設置在作為用於顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，並且電位差在第一電極層與第二電極層之間生成，以便控制球形微粒的取向，從而進行顯示。在襯底580之上形成的薄膜電晶體581是底柵薄膜電晶體，並且採用絕緣膜583 來覆蓋。薄膜電晶體581的源電極層或漏電極層在絕緣層583和絕緣層585中形成的開口處與第一電極層587接觸，由此薄膜電晶體581電連接到第一電極層587。球形微粒589設置在第一電極層587與第二襯底596上形成的第二電極層588之間。球形微粒589的每個包括黑色區域590a、白色區域590b以及填充有圍繞黑色區域590a和白色區域590b的液體的空腔594。球形微粒589周圍的空間填充有諸如樹脂之類的填充劑595。第一電極層587 對應於像素電極，而第二電極層588對應於公共電極。第二電極層588電連接到設置在其中形成薄膜電晶體581的襯底之上的公共電位線。採用公共連接部分，第二電極層588和公共電位線能夠通過設置在一對襯底之間的導電微粒相互電連接。備選地，有可能使用電泳元件來代替扭轉球。使用直徑大約為10 μ m至200 μ m、其中封裝了透明液體、帶正電白色微粒和帶負電黑色微粒的微膠囊。在設置於第一電極層與第二電極層之間的微膠囊中，當電場由第一電極層和第二電極層來施加時，白色微粒和黑色微粒沿相反方向移動，使得能夠顯示白色或黑色。使用這種原理的顯示元件是電泳顯示元件，並且包括電泳顯示元件的裝置一般稱作電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件要高的反射率；因此，輔助光是不必要的，功率消耗低，並且在昏暗位置能夠識別顯示部分。 另外，甚至當沒有向顯示部分提供電力時，也能夠保持曾經已經顯示的圖像。因此，甚至當具有顯示功能的半導體裝置(它可簡單地稱作顯示裝置或者提供有顯示裝置的半導體裝置)遠離電波源，也能夠存儲所顯示的圖像。通過上述步驟，能夠製造作為半導體裝置的極可靠電子紙。這個實施例可適當地結合其它實施例中所述的結構的任一個來實現。(實施例9)將描述作為半導體裝置的發光顯示裝置的一個示例。作為顯示裝置中包含的顯示元件，在這裡描述利用電致發光的發光元件。利用電致發光的發光元件按照發光材料是有機化合物還是無機化合物來分類。一般來說，前一種稱作有機EL元件，而後一種稱作無機 EL元件。在有機EL元件中，通過向發光元件施加電壓，電子和空穴從一對電極單獨注入包含發光有機化合物的層，並且電流流動。載流子(即電子和空穴)複合，並且因而激發發光有機化合物。發光有機化合物從激發狀態返回到基態，由此發光。由於這種機制，這個發光元件稱作電流激發發光元件。無機EL元件按照其元件結構分為分散類型無機EL元件和薄膜無機EL元件。分散類型無機EL元件包括發光層，其中發光材料的微粒散布於粘合劑中，並且其發光機制是利用施主能級和受主能級的施主-受主複合類型發光。薄膜無機EL元件具有一種結構，其中發光層夾在介電層之間，它們進一步夾在電極之間，並且其發光機制是利用金屬離子的內殼電子躍遷的定域型發光。注意，在這裡，有機EL元件描述為發光元件。圖14作為半導體裝置的一個示例來示出數字時間灰度驅動能夠適用的像素結構的一個示例。描述數字時間灰度驅動能夠適用的像素的結構和操作。在這裡，一個像素包括兩個η溝道電晶體，其中的每個包括氧化物半導體層作為溝道形成區。像素6400包括開關電晶體6401、發光元件的驅動器電晶體6402、發光元件6404 和電容器6403。開關電晶體6401的柵極連接到掃描線6406。開關電晶體6401的第一電極(源電極和漏電極其中之一)連接到信號線6405。開關電晶體6401的第二電極(源電極和漏電極中的另一個)連接到發光元件的驅動器電晶體6402的柵極。發光元件的驅動器電晶體6402的柵極通過電容器6403連接到電源線6407。發光元件的驅動器電晶體6402 的第一電極連接到電源線6407。發光元件的驅動器電晶體6402的第二電極連接到發光元件6404的第一電極(像素電極)。發光元件6404的第二電極對應於公共電極6408。公共電極6408電連接到設置在同一襯底之上的公共電位線。發光元件6404的第二電極(公共電極6408)設置成低電源電位。注意，低電源電位低於對電源線6407設置的高電源電位。例如，GND或OV可設置為低電源電位。高電源電位與低電源電位之間的電位差施加到發光元件6404，以使便電流流經發光元件6404，由此發光元件6404發光。為了使發光元件6404發光，各電位設置成使得高電源電位與低電源電位之間的電位差大於或等於發光元件6404的正向閾值電壓。注意，公共電極6408可設置成高電源電位，而電源線6407可設置成低電源電位。在那種情況下，發光元件6404的結構可適當修改，因為發光元件6404中的電流反向流動。注意，發光元件的驅動器電晶體6402的柵極電容可用作電容器6403的替代，使得能夠省略電容器6403。發光元件的驅動器電晶體6402的柵極電容可在溝道區與柵電極之間形成。在採用電壓-輸入電壓驅動方法的情況下，將視頻信號輸入到發光元件的驅動器電晶體6402的柵極，以使得發光元件的驅動器電晶體6402處於充分導通或關斷的兩種狀態的任一種。也就是說，發光元件的驅動器電晶體6402工作在線性區域。由於發光元件的驅動器電晶體6402工作在線性區域，所以比電源線6407的電壓要高的電壓施加到發光元件的驅動器電晶體6402的柵極。注意，高於或等於電源線電壓與發光元件的驅動器電晶體 6402的Vth之和的電壓施加到信號線6405。在採用模擬灰度方法來代替數字時間灰度方法的情況下，能夠通過改變信號輸入來使用與圖14中相同的像素結構。在執行模擬灰度驅動的情況下，高於或等於發光元件6404的正向電壓與發光元件的驅動器電晶體6402的Vth之和的電壓施加到發光元件的驅動器電晶體6402的柵極。 發光元件6404的正向電壓表示獲得預期亮度的電壓，並且至少包括正向閾值電壓。發光元件的驅動器電晶體6402用以工作在飽和區域的視頻信號被輸入，以使得電流能夠提供給發光元件6404。為了在飽和區域中操作發光元件的驅動器電晶體6402，電源線6407的電位設置成高於發光元件的驅動器電晶體6402的柵極電位。當使用模擬視頻信號時，與視頻信號對應的電流能夠提供給發光元件6404，以使得能夠執行模擬灰度驅動。注意，像素結構並不局限於圖14所示。例如，開關、電阻器、電容器、電晶體、邏輯電路等可添加到圖14所示的像素。接下來將參照圖15A至圖15C來描述發光元件的結構。在這裡描述的是一個示例的截面結構，其中使用發光元件的η溝道驅動器TFT，發光元件中包含的兩個電極的上電極是陽極，而其下電極是陰極。充當圖15Α、圖15Β和圖15C所示的半導體裝置中使用的發光元件的驅動器TFT的TFT 7001,7011和7021能夠按照與實施例1所述的提供用於像素的薄膜電晶體相似的方式來形成，並且是各包括氧化物半導體層的極可靠薄膜電晶體。備選地，實施例2至4中所述的提供用於像素的薄膜電晶體的任一個能夠用作TFT 7001,7011 和 7021。為了提取從發光元件所發出的光線，陽極和陰極中的至少一個需要透射光線。薄膜電晶體和發光元件在襯底之上形成。發光元件能夠具有頂部發光結構，其中光線通過與襯底相對的表面來提取；底部發光結構，其中光線通過襯底側的表面來提取；或者雙發光結構，其中光線通過與襯底相對的表面和襯底側的表面來提取。像素結構能夠適用於具有這些發光結構的任一種的發光元件。參照圖15Α來描述具有頂部發光結構的發光元件。圖15Α是在充當發光元件的驅動器TFT的TFT 7001是η溝道TFT並且從發光元件 7002所發出的光線經過陽極7005的情況下的像素的截面圖。圖15Α中，發光元件7002的陰極7003電連接到充當發光元件的驅動器TFT的TFT 7001，並且發光層7004和陽極7005 按照這個順序堆疊在陰極7003之上。陰極7003能夠使用各種導電材料來形成，只要它們具有低功函數並且反射光線。例如，優選地使用Ga、Al、MgAg, AlLi等。發光層7004可使用單層或者堆疊的多層來形成。當發光層7004使用多層來形成時，通過按照以下順序在陰極7003之上堆疊電子注入層、電子傳輸層、發光層、空穴傳輸層和空穴注入層來形成發光層7004。注意，不需要形成所有這些層。使用透光導電膜、例如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅或者添加了氧化矽的氧化銦錫的膜，來形成陽極7005。此外，提壩(bank) 7009設置陰極7003與相鄰像素的陰極7008之間，以使得覆蓋陰極7003和7008的邊緣。提壩7009能夠使用聚醯亞胺、丙烯酸、聚醯胺、環氧樹脂等的有機樹脂膜、無機絕緣膜或者有機聚矽氧烷來形成。特別優選的是，提壩7009使用光敏樹脂材料來形成，以使得其側表面是具有連續曲率的斜面。當光敏樹脂材料用於提壩7009時， 能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。發光元件7002對應於其中發光層7004夾合在陰極7003與陽極7005之間的區域。 在圖15A所示的像素中，光線從發光元件7002發射到陽極7005側，如箭頭所示。接下來參照圖15B來描述具有底部發光結構的發光元件。圖15B是在發光元件的驅動器TFT 7011是η溝道TFT並且光線從發光元件7012發射到陰極7013側的情況下的像素的截面圖。圖15Β中，發光元件7012的陰極7013在電連接到發光元件的驅動器TFT 7011的透光導電膜7017之上形成，並且發光層7014和陽極7015按照這個順序堆疊在陰極 7013之上。注意，當陽極7015具有透光性質時，用於反射或阻擋光線的擋光膜7016可形成為使得覆蓋陽極7015。陰極7013如同圖15Α的情況中那樣能夠使用各種導電材料來形成，只要它們具有低功函數。注意，陰極7013形成為能夠透射光線的厚度(優選地為大約 5nm至30nm)。例如，20nm厚的鋁膜能夠用作陰極7013。如同圖15A的情況中那樣，發光層7014可使用單層或者堆疊的多層來形成。陽極7015無需透射光線，而是如圖15A的情況中那樣能夠使用透光導電材料來形成。對於擋光膜7016，例如，能夠使用反射光線的金屬等； 但是擋光膜7016並不局限於金屬膜。例如，能夠使用添加了黑色著色劑的樹脂等。此外，提壩7019設置導電膜7017與相鄰像素的導電膜7018之間，以使得覆蓋導電膜7017和7018的邊緣。提壩7019能夠使用聚醯亞胺、丙烯酸、聚醯胺、環氧樹脂等的有機樹脂膜、無機絕緣膜或者有機聚矽氧烷來形成。特別優選的是，提壩7019使用光敏樹脂材料來形成，以使得其側表面是具有連續曲率的斜面。當光敏樹脂材料用於提壩7019時， 能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。發光元件7012對應於其中發光層7014夾合在陰極7013與陽極7015之間的區域。 在圖15B所示的像素中，光線從發光元件7012發射到陰極7013側，如箭頭所示。接下來參照圖15C來描述具有雙發光結構的發光元件。圖15C中，發光元件7022 的陰極7023在電連接到發光元件的驅動器TFT7021的透光導電膜7027之上形成，並且發光層70M和陽極7025依次堆疊在陰極7023之上。如同圖15A的情況中那樣，陰極7023 能夠使用各種材料的任一種來形成，只要是具有低功函數的導電材料。注意，陰極7023形成為能夠透射光線的厚度。例如，20nm厚的Al膜能夠用作陰極7023。如同圖15A的情況中那樣，發光層70M可使用單層或者堆疊的多層來形成。陽極7025可如圖15A的情況中那樣使用透光導電材料來形成。此外，提壩70 設置在導電膜7027與相鄰像素的導電膜70 之間，以使得覆蓋導電膜7027和70 的邊緣。提壩70 能夠使用聚醯亞胺、丙烯酸、聚醯胺、環氧樹脂等的有機樹脂膜、無機絕緣膜或者有機聚矽氧烷來形成。特別優選的是，提壩70 使用光敏樹脂材料來形成，以使得其側表面是具有連續曲率的斜面。當光敏樹脂材料用於提壩70 時，能夠省略形成抗蝕劑掩模的步驟。發光元件7022對應於其中陰極7023、發光層70M和陽極7025相互重疊的部分。 在圖15C所示的像素中，光線從發光元件7022發射到陽極7025側和陰極7013側，如箭頭所示。 注意，雖然有機EL元件在這裡描述為發光元件，但是無機EL元件也能夠作為發光元件來提供。注意，描述其中控制發光元件的驅動的薄膜電晶體(發光元件的驅動器TFT)電連接到發光元件的示例；備選地，可採用其中用於電流控制的TFT連接在發光元件的驅動器 TFT與發光元件之間的結構。注意，半導體裝置的結構並不局限於圖15A至圖15C所示的那些結構，而是能夠基於本說明書中公開的技術通過各種方式來修改。接下來，將參照圖13A和圖1 來描述作為半導體裝置的一個實施例的發光顯示面板(又稱作發光面板)的外觀和截面。圖13A是其中在第一襯底之上形成的薄膜電晶體和發光元件採用密封劑密封在第一襯底與第二襯底之間的面板的平面圖。圖13B是沿圖 13A的H-I的截面圖。密封劑4505設置成使得包圍設置在第一襯底4501之上的像素部分4502、信號線驅動器電路4503a和4503b以及掃描線驅動器電路450 和4504b。此外，第二襯底4506 設置在像素部分4502、信號線驅動器電路4503a和4503b以及掃描線驅動器電路450 和4504b之上。因此，像素部分4502、信號線驅動器電路4503a和4503b以及掃描線驅動器電路45(Ma和4504b連同填充劑4507 —起通過第一襯底4501、密封劑4505和第二襯底4506 來密封。這樣，面板優選地採用保護膜(例如層壓膜或紫外線固化樹脂膜)或者具有高氣密和極小脫氣的覆蓋材料來封裝(密封)，以使得面板不會暴露於外部空氣。在第一襯底4501之上形成的像素部分4502、信號線驅動器電路4503a和4503b以及掃描線驅動器電路450 和4504b各包括多個薄膜電晶體。像素部分4502中包含的薄膜電晶體4510和信號線驅動器電路4503a中包含的薄膜電晶體4509在圖13B中作為示例示出。實施例1或實施例2的任一個中所述的包括氧化物半導體層的極可靠薄膜電晶體的任一個能夠用作薄膜電晶體4509和4510。實施例1或實施例2中所述的薄膜電晶體 141或薄膜電晶體143能夠用作提供用於驅動器電路的薄膜電晶體4509。薄膜電晶體142 或薄膜電晶體144能夠用作提供用於像素的薄膜電晶體4510。在這個實施例中，薄膜電晶體4509和4510是η溝道薄膜電晶體。背柵電極4540設置在絕緣層4544的與驅動器電路的薄膜電晶體4509中的氧化物半導體層的溝道形成區重疊的部分之上。通過提供與氧化物半導體層的溝道形成區重疊的背柵電極4540，能夠降低在BT測試之前和之後的薄膜電晶體4509的閾值電壓的變化量。背柵電極4540的電位可與薄膜電晶體4509的柵電極層的電位相同或不同。背柵電極 4540還能夠用作第二柵電極層。備選地，背柵電極4540的電位可以是GND 0V，或者背柵電極4540可處於浮動狀態。在薄膜電晶體4509中，絕緣層4541作為溝道保護層來形成。在薄膜電晶體4510 中，絕緣層4542作為溝道保護層來形成。絕緣層4541和4542能夠使用與實施例1中所述的溝道保護層116和216相似的材料和方法來形成。此外，用作平坦化絕緣膜的絕緣層 4544覆蓋薄膜電晶體，以便降低薄膜電晶體的表面不均勻度。在這裡，作為絕緣層4541和妨42，作為一個示例，氧化矽膜通過實施例1中所述的濺射方法來形成。此外，保護絕緣層4543在薄膜電晶體4509和4510之上形成。保護絕緣層4543 能夠使用與實施例1中所述的保護絕緣膜107相似的材料和方法來形成。在這裡，氮化矽膜通過PCVD方法作為保護絕緣層4543來形成。絕緣層4544作為平坦化絕緣膜來形成。絕緣層4544能夠使用與實施例1中所述的第二保護絕緣膜108相似的材料和方法來形成。在這裡，丙烯酸用於絕緣層4544。參考標號4511表示發光元件。作為發光元件4511中包含的像素電極的第一電極層4517電連接到薄膜電晶體4510的源電極層或漏電極層。注意，發光元件4511的結構並不局限於第一電極層4517、電致發光層4512和第二電極層4513的分層結構。發光元件 4511的結構能夠根據從發光元件4511提取光線的方向等等適當地改變。提壩4520使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚矽氧烷來形成。特別優選的是， 提壩4520使用光敏材料來形成，並且在第一電極層4517上形成開口，以使得開口的側壁作為具有連續曲率的斜面來形成。電致發光層4512可採用單層或堆疊的多層來形成。保護膜可在第二電極層4513和提壩4520之上形成，以便防止氧、氫、水分、二氧化碳等進入發光元件4511。作為保護膜，能夠形成氮化矽膜、氧化氮化矽膜、DLC膜等。
另外，各種信號和電位從FPC 4518a和4518b提供給信號線驅動器電路4503a和 4503b、掃描線驅動器電路450 和4504b或者像素部分4502。連接端子電極4515由與發光元件4511中包含的第一電極層4517相同的導電膜來形成，並且端子電極4516由與薄膜電晶體4509中包含的源和漏電極層相同的導電膜來形成。連接端子電極4515通過各向異性導電膜4519電連接到FPC4518a中包含的端子。沿從發光元件4511來提取光線的方向所定位的第二襯底需要具有透光性質。在那種情況下，諸如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜之類的透光材料用於第二襯底。作為填充劑4507，除了諸如氮或氬之類的惰性氣體之外，還能夠使用紫外線固化樹脂或熱固樹脂。例如，能夠使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽酮樹脂、 PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)。例如，氮用於填充劑。在需要時，諸如起偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、推遲板(四分之一波片或半波片)或濾色片之類的光學膜可適當地設置在發光元件的發光表面上。此外，起偏振片或圓偏振片可提供有抗反射膜。例如，能夠執行防眩光處理，通過該處理，反射光能夠經由表面的凸出和凹陷來擴散，以便降低眩光。在單獨製備的襯底之上使用單晶半導體膜或多晶半導體膜所形成的驅動器電路可作為信號線驅動器電路4503a和4503b以及掃描線驅動器電路450 和4504b來安裝。 備選地，只有信號線驅動器電路或其一部分或者只有掃描線驅動器電路或其一部分可單獨形成並且安裝。這個實施例並不局限於圖13A和圖1 所示的結構。通過上述步驟，能夠製造作為極可靠半導體裝置的發光顯示裝置(顯示面板)。這個實施例可適當地結合其它實施例中所述的結構的任一個來實現。(實施例10)本說明書中公開的半導體裝置能夠適用於電子紙。電子紙能夠用於所有領域的電子裝置，只要它們顯示數據。例如，電子紙能夠應用於電子書籍(電子書)閱讀器、海報、諸如火車之類的車輛中的廣告、諸如信用卡之類的各種卡的顯示器。圖22示出電子裝置的一個示例。圖22示出電子書閱讀器2700的一個示例。例如，電子書閱讀器2700包括殼體 2701和殼體2703兩個殼體。殼體2701和殼體2703與鉸鏈2711結合，以使得電子書閱讀器2700能夠採用鉸鏈2711作為軸來開啟和閉合。這種結構使電子書閱讀器2700能夠像紙書一樣來操縱。顯示部分2705和顯示部分2707分別結合在殼體2701和殼體2703中。顯示部分 2705和顯示部分2707可顯示一個圖像或者不同圖像。在其中顯示部分2705和顯示部分 2707顯示不同圖像的情況下，例如右側的顯示部分(圖22中的顯示部分270 能夠顯示文本，而左側的顯示部分(圖22中的顯示部分2707)能夠顯示圖形。圖22示出其中殼體2701提供有操作部分等的一個示例。例如，殼體2701提供有電源開關2721、操作按鍵2723、喇叭2725等等。能夠採用操作按鍵2723來翻頁。注意，鍵盤、指針裝置等可設置在與殼體的顯示部分相同的表面上。此外，外部連接端子(耳機端子、USB端子、可連接到諸如AC適配器和USB纜線之類的各種纜線的端子等等)、記錄介質插入部分等等可設置在殼體的背面或側表面上。此外，電子書閱讀器2700可具有電子詞典
43的功能。電子書閱讀器2700可配置成無線傳送和接收數據。通過無線通信，預期書籍數據等等能夠從電子書籍伺服器購買和下載。(實施例11)本說明書中公開的半導體裝置可適用於各種電子裝置(包括遊戲機)。這類電子裝置的示例是電視機(又稱作電視或電視接收器)、計算機等的監視器、諸如數位相機或數字攝像機之類的照相裝置、數碼相框、行動電話手機(又稱作行動電話或行動電話裝置)、 便攜遊戲機、便攜信息終端、音頻再現裝置、諸如彈球盤機之類的大型遊戲機等等。圖23A示出電視機9600的一個示例。在電視機9600中，顯示部分9603結合在殼體9601中。顯示部分9603能夠顯示圖像。在這裡，殼體9601由支架9605來支承。電視機9600能夠採用殼體9601的操作開關或者獨立遙控器9610來操作。能夠採用遙控器9610的操作按鍵9609來切換頻道和控制音量，由此能夠控制顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遙控器9610可提供有顯示部分9607，用於顯示從遙控器9610所輸出的數據。注意，電視機9600提供有接收器、數據機等等。採用接收器，能夠接收一般電視廣播。此外，當顯示裝置通過有線或無線經由數據機連接到通信網絡時，能夠執行單向(從發送器到接收器)或雙向(在發送器與接收器之間或者在接收器之間)信息通信。圖2!3B示出數碼相框9700的一個示例。例如，在數碼相框9700中，顯示部分9703 結合在殼體9701中。顯示部分9703能夠顯示各種圖像。例如，顯示部分9703能夠顯示採用數位相機等拍攝的圖像的數據，並且用作標準相框。注意，數碼相框9700提供有操作部分、外部連接部分(例如USB端子、可連接到諸如USB纜線之類的各種纜線的端子等等)、記錄介質插入部分等等。雖然這些部件可設置在與顯示部分相同的表面上，但是為了設計美學，優選的是將它們設置在側表面或背面。例如，將存儲採用數位相機所拍攝的圖像數據的存儲器插入數碼相框9700的記錄介質插入部分並且加載該數據，由此能夠在顯示部分9703顯示圖像。數碼相框9700可配置成無線傳送和接收數據。通過無線通信，能夠加載預期圖像數據以便顯示。圖24A是便攜遊戲機，並且由殼體9881和殼體9891兩個殼體構成，其中殼體9881 和殼體9891與接合部分9893連接，以使得便攜遊戲機能夠開啟和摺疊。顯示部分9882和顯示部分9883分別結合在殼體9881和殼體9891中。另外，圖24A所示的便攜遊戲機提供有喇叭部分9884、記錄介質插入部分9886、LED燈9890、輸入部件(操作按鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉數、距離、光、液體、 磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射射線、流率、溼度、梯度、 振動、氣味或紅外線)和話筒9889)等等。不用說，便攜遊戲機的結構並不局限於上述結構， 而是能夠採用提供有至少本說明書中公開的半導體裝置的其它結構。便攜遊戲機可適當地包括其它配件。圖24A所示的便攜遊戲機具有讀取記錄介質中存儲的程序或數據以將其顯示於顯示部分的功能以及通過無線通信與另一個便攜遊戲機共享信息的功能。注意，圖24A 所示的便攜遊戲機的功能並不局限於以上所述的那些功能，而是便攜遊戲機能夠具有各種功能。
44
圖24B示出作為大型遊戲機的老虎機9900的一個示例。在老虎機9900中，顯示部分9903結合在殼體9901中。另外，老虎機9900包括諸如啟動杆或停止開關等的操作部件、投幣孔、喇叭等。不用說，老虎機9900的結構並不局限於以上所述，而是可採用提供有至少本說明書中公開的半導體裝置的其它結構。老虎機9900可適當地包括其它配件。圖25A是示出便攜計算機的一個示例的透視圖。在圖25A所示的便攜計算機中，具有顯示部分9303的頂部殼體9301和具有鍵盤 9304的底部殼體9302能夠通過閉合連接頂部殼體9301和底部殼體9302的鉸鏈單元來可相互重疊。圖25A所示的便攜計算機方便攜帶。此外，在將鍵盤用於輸入數據的情況下，鉸鏈單元開啟，以使得用戶能夠看著顯示部分9303來輸入數據。底部殼體9302除了鍵盤9304之外還包括指針裝置9306，能夠採用它來執行輸入。 當顯示部分9303是觸控面板時，用戶能夠通過觸摸顯示部分的一部分來輸入數據。底部殼體9302包括算術功能部分，例如CPU或硬碟。另外，底部殼體9302包括外部連接埠 9305， 例如符合USB通信標準的通信纜線等的另一個裝置插入其中。包括顯示部分9307並且能夠通過將顯示部分9307朝頂部殼體9301內部滑動來將其保持在其中的頂部殼體9301能夠具有大顯示屏幕。另外，用戶能夠調整能夠保持在頂部殼體9301中的顯示部分9307的屏幕的角度。當能夠保持在頂部殼體9301中的顯示部分9307是觸控面板時，用戶能夠通過觸摸顯示部分9307的一部分來輸入數據。顯示部分9303或者可存放顯示部分9307使用諸如液晶顯示面板或者採用有機發光元件、無機發光元件等的發光顯示面板之類的圖像顯示裝置來形成。另外，圖25A所示的便攜計算機能夠提供有接收器等，並且能夠接收電視廣播，以便在顯示部分顯示圖像。當通過在連接頂部殼體9301和底部殼體9302的鉸鏈單元保持閉合的同時滑動顯示部分9307的整個屏幕來展現顯示部分9307的整個屏幕時，用戶能夠觀看電視廣播。在這種情況下，鉸鏈單元沒有開啟，並且沒有在顯示部分9303執行顯示。另夕卜，僅執行用於顯示電視廣播的電路的啟動。因此，能夠使功率消耗為最小，這對於其電池容量受到限制的便攜計算機是有用的。圖25B是用戶能夠像手錶一樣佩戴在手腕上的行動電話的一個示例的透視圖。行動電話採用主體來形成，其中主體包括通信裝置，至少包括電話功能和電池； 條帶部分9204，使主體能夠在手腕上佩戴；調整部分9205，用於將條帶部分9204調整成適合手腕；顯示部分9201 ；喇叭9207 ；以及話筒9208。另外，主體包括操作開關9203。除了充當電源開關、用於開/關顯示器的開關、用於開始拍攝圖像的指令的開關等之外，操作開關9203還能夠例如充當用於在推按時啟動網際網路的程序的開關，並且能夠配置成具有相應功能。用戶能夠通過採用手指或輸入筆觸摸顯示部分9201，操縱操作開關9203，或者將語音輸入話筒9208，來將數據輸入這個行動電話中。圖25B中，顯示按鈕9202在顯示部分 9201上顯示。用戶能夠通過採用手指等觸摸顯示按鈕9202來輸入數據。此外，主體包括相機部分9206，其中包括具有將通過相機鏡頭形成的對象的圖像轉換成電子圖像信號的功能的圖像拾取部件。注意，不一定提供相機部分。圖25B所示的行動電話提供有電視廣播的接收器等，並且能夠通過接收電視廣播在顯示部分920顯示圖像。另外，行動電話提供有諸如存儲器之類的存儲器裝置等，並且能夠在存儲器中記錄電視廣播。圖25B所示的行動電話可具有收集諸如GPS之類的位置信息的功能。諸如液晶顯示面板或者使用有機發光元件、無機發光元件等的發光顯示面板之類的圖像顯示裝置用作顯示部分9201。圖25B所示的行動電話小巧輕便，而電池容量受到限制。由於上述原因，能夠以低功率消耗來驅動的面板優選地用作顯示部分9201的顯示裝置。注意，雖然圖25B示出手腕佩戴的電子裝置，但是這個實施例並不局限於此，只要電子裝置是便攜的。(實施例12)在這個實施例中，作為一種模式的半導體裝置，將參照圖沈至圖39來描述各包括實施例1至5中任一個所述的薄膜電晶體的顯示裝置的示例。在這個實施例中，將參照圖 26至圖39來描述其中各使用液晶元件作用顯示元件的液晶顯示裝置的示例。實施例1至 5的任一個所述的薄膜電晶體能夠用作TFT 6 和629。TFT 6 和擬9能夠通過與實施例 1至5的任一個所述的過程相似的過程來製造，並且具有優良電特性和高可靠性。TFT 628 和TFT 629分別包括溝道保護層608和溝道保護層611，並且是其中各在氧化物半導體層中形成溝道形成區的反交錯薄膜電晶體。首先描述垂直配向(VA)液晶顯示裝置。VA液晶顯示裝置具有一種形式，其中控制液晶顯示面板的液晶分子的配向。在VA液晶顯示裝置中，液晶分子在沒有施加電壓時相對於面板表面沿垂直方向配向。在這個實施例中，具體來說，像素分為一些區域(子像素)，並且分子在其相應區域中沿不同方向配向。這稱作多域或多域設計。下面描述多域設計的液晶顯示裝置。圖27和圖觀分別示出像素電極和對電極。圖27是示出其中形成像素電極的襯底側的平面圖。圖沈示出沿圖27的截線E-F所截取的截面結構。圖觀是示出其中形成對電極的襯底側的平面圖。下面參照那些附圖來提供描述。圖沈中，其上形成TFT 628、連接到TFT 6 的像素電極層擬4和存儲電容器部分630的襯底600以及為其提供了對電極層640等的對襯底601相互重疊，並且將液晶注入襯底600與對襯底601之間。為對襯底601提供著色膜636和對電極層640，並且凸起644在對電極層640上形成。配向膜648在像素電極層6M之上形成，並且配向膜646類似地在對電極層640和凸起644上形成。液晶層650在襯底600與對襯底601之間形成。TFT 628、連接到TFT 628的像素電極層6 和存儲電容器部分630在襯底600之上形成。像素電極層6 通過接觸孔623連接到布線618 (其中接觸孔623穿透覆蓋TFT 628的絕緣膜620)、布線616和存儲電容器部分630，並且還穿透覆蓋絕緣膜620的絕緣膜 622。實施例1至5的任一個所述的薄膜電晶體能夠適當地用作TFT 628。此外，存儲電容器部分630包括第一電容器布線604，其與TFT 628的柵極布線602同時形成；柵絕緣膜 606 ；以及第二電容器布線617，其與布線616和618同時形成。像素電極層624、液晶層650和對電極層640相互重疊，由此形成液晶元件。圖27示出襯底600上的一種結構。像素電極層6 使用實施例1中所述的材料來形成。像素電極層擬4提供有切口 625。提供切口 625以用於控制液晶的配向。
圖27所示的TFT 629、連接到TFT 629的像素電極層6 和存儲電容器部分631 能夠分別按照與TFT 628、像素電極層擬4和存儲電容器部分630相似的方式來形成。TFT 628和6 均連接到布線616。這個液晶顯示面板的一個像素包括像素電極層6M和626。 像素電極層6M和6 構成子像素。圖觀示出對襯底側的一種平面結構。對電極層640在擋光膜632之上形成。對電極層640優選地使用與像素電極層6M相似的材料來形成。控制液晶的配向的凸起644 在對電極層640上形成。注意，圖觀中，在襯底600之上形成的像素電極層6M和626由虛線來表示，並且對電極層640和像素電極層6對、6沈相互重疊。圖四示出這種像素結構的等效電路。TFT 628和6 均連接到柵極布線602和布線616。在那種情況下，當電容器布線604和電容器布線605的電位相互不同時，液晶元件 651和652的操作能夠改變。換言之，液晶的配向受到準確控制，並且通過單獨控制電容器布線604和605的電位來增加視角。當電壓施加到提供有切口 625的像素電極層624時，畸變電場(傾斜電場)在切口 625附近產生。對襯底601側上的凸起644和切口 625交替設置成使得有效地產生傾斜電場以控制液晶的配向，由此液晶的配向方向根據位置而改變。換言之，通過多域來增加液晶顯示面板的視角。接下來參照圖30至圖33來描述與上述裝置不同的VA液晶顯示裝置。圖30和圖31示出VA液晶顯示面板的像素結構。圖31是襯底600的平面圖。圖 30示出沿圖31的截線Y-Z所截取的截面結構。在這種像素結構中，多個像素電極設置在一個像素中，並且TFT連接到像素電極的每個。多個TFT由不同柵極信號來驅動。也就是說，相互無關地控制施加到多域像素中的各個像素電極的信號。像素電極層擬4通過穿透絕緣膜622的接觸孔623中的布線618連接到TFT 628。 像素電極層6 通過穿透絕緣膜622的接觸孔627中的布線619連接到TFT 629。TFT 628 的柵極布線602與TFT 629的柵極布線603分隔，以使得能夠提供不同柵極信號。另一方面，用作數據線的布線616由TFT 6 和6 共享。實施例1至5的任一個所述的薄膜電晶體能夠適當地用作TFT 6 和629。注意，柵絕緣膜606在柵極布線602、柵極布線603 和電容器布線690之上形成。像素電極層624的形狀與像素電極層6 不同。像素電極層6 形成為使得包圍展開成V形的像素電極層624的外側。使施加到像素電極層6M和626的電壓在TFT 628 和6 中是不同的，由此控制液晶的配向。圖33示出這種像素結構的等效電路。TFT 6 連接到柵極布線602，並且TFT 6 連接到柵極布線603。TFT 6 和6 均連接到布線616。 當不同柵極信號提供給柵極布線602和603時，液晶元件651和652的操作能夠改變。也就是說，單獨控制TFT 628和629的操作以準確控制液晶元件651和652中的液晶的配向， 這產生更寬的視角。對襯底601提供有著色膜636和對電極層640。平坦化膜637在著色膜636與對電極層640之間形成，以便防止液晶的配向無序。圖32示出對襯底側的一種平面結構。對電極層640是由不同像素所共享的電極，並且形成切口 641。像素電極層6M和6 側上的切口 641和切口 625交替設置成使得有效地產生傾斜電場，由此能夠控制液晶的配向。相應地，液晶的配向能夠在不同位置改變，這產生更寬的視角。注意，圖32中，在襯底600之上形成的像素電極層6M和626由虛線來表示，並且對電極層640和像素電極層624、626
相互重疊。配向膜648在像素電極層6M和像素電極層6 之上形成，並且對電極層640類似地提供有配向膜646。液晶層650在襯底600與對襯底601之間形成。像素電極層624、液晶層650和對電極層640相互重疊，以便形成第一液晶元件。像素電極層626、液晶層650 和對電極層640相互重疊，以便形成第二液晶元件。圖30至圖33所示的顯示面板的像素結構是多域結構，其中第一液晶元件和第二液晶元件設置在一個像素中。接下來描述水平電場模式中的液晶顯示裝置。在水平電場模式中，相對於單元中的液晶分子沿水平方向施加電場，由此驅動液晶以表示灰度。通過這種方法，視角能夠增加到大約180°。下面描述水平電場模式中的液晶顯示裝置。圖；34中，其上形成電極層607、TFT 628和連接到TFT 628的像素電極層6 的襯底600與對襯底601重疊，並且將液晶注入襯底600與對襯底601之間。對襯底601提供有著色膜636、平坦化膜637等。注意，對電極沒有設置在對襯底601側上。另外，液晶層 650隔著配向膜646和648在襯底600與對襯底601之間形成。電極層607、連接到電極層607的電容器布線604和TFT 628在襯底600之上形成。電容器布線604能夠與TFT 628的柵極布線602同時形成。實施例1至5的任一個所述的薄膜電晶體能夠用作TFT6^。電極層607能夠使用與實施例1至5的任一個所述的像素電極層相似的材料來形成。電極層607幾乎按像素形式來劃分。注意，柵絕緣膜606在電極層607和電容器布線604之上形成。TFT 628的布線616和618在柵絕緣膜606之上形成。布線616是視頻信號通過其中傳播的數據線，在液晶顯示面板中沿一個方向延伸，連接到TFT 628的源區或漏區，並且用作源和漏電極其中之一。布線618用作源和漏電極中的另一個，並且連接到像素電極層6M。絕緣膜620在布線616和618之上形成。在絕緣膜620之上，形成像素電極層624， 以便通過在絕緣膜620中形成的接觸孔來連接到布線618。像素電極層6M使用與實施例 1中所述的像素電極相似的材料來形成。這樣，TFT 628和連接到TFT 628的像素電極層6M在襯底600之上形成。注意， 存儲電容器在電極層607與像素電極層6M之間形成。圖35是示出像素電極的結構的平面圖。圖35示出沿圖34的截線0_P所截取的截面結構。像素電極層擬4提供有切口 625。提供切口 625以用於控制液晶的配向。在那種情況下，在電極層607與第二像素電極層6M之間產生電場。在電極層607與像素電極層6M之間形成的柵絕緣膜606的厚度為50nm至200nm，這比2 μ m至10 μ m的液晶層的厚度小許多。因此，與襯底600基本平行(沿水平方向)地產生電場。液晶的配向採用這個電場來控制。採用沿與襯底基本平行的方向的電場來水平旋轉液晶分子。在那種情況下， 液晶分子在任何狀態中水平地配向，並且因而對比度等受到視角更小影響，這產生更寬的視角。另外，由於電極層607和像素電極層6M均為透光電極，所以能夠改進孔徑比。接下來描述水平電場模式中的液晶顯示裝置的不同示例。圖36和圖37示出IPS模式中的液晶顯示裝置的像素結構。圖37是平面圖。圖36示出沿圖37的截線V-W所截取的截面結構。下面參照這兩個附圖來提供描述。圖36中，其上形成TFT 628和連接到TFT 628的像素電極層6 的襯底600與對襯底601重疊，並且將液晶注入襯底600與對襯底601之間。對襯底601提供有著色膜 636、平坦化膜637等。注意，對電極沒有設置在對襯底601側上。液晶層650隔著配向膜 646和648在襯底600與對襯底601之間形成。公共電位線609和TFT 628在襯底600之上形成。公共電位線609能夠與TFT 628 的柵極布線602同時形成。實施例1至5的任一個所述的薄膜電晶體能夠用作TFT 628。TFT 628的布線616和618在柵絕緣膜606之上形成。布線616是視頻信號通過其中傳播的數據線，在液晶顯示面板中沿一個方向延伸，連接到TFT 628的源區或漏區，並且用作源和漏電極其中之一。布線618用作源和漏電極中的另一個，並且連接到像素電極層6M。絕緣膜620在布線616和618之上形成。在絕緣膜620之上，形成像素電極層624， 以便通過在絕緣膜620中形成的接觸孔623來連接到布線618。像素電極層6M使用與實施例1至5的任一個所述的像素電極相似的材料來形成。注意，如圖37所示，像素電極層 624形成為使得像素電極層624以及與公共電位線609同時形成的梳狀電極能夠產生水平電場。此外，像素電極層6M形成為使得像素電極層6M的梳齒部分以及與公共電位線609 同時形成的梳狀電極的梳齒部分交替設置。液晶的配向通過施加到像素電極層擬4的電位與公共電位線609的電位之間產生的電場來控制。採用沿與襯底基本平行的方向的電場來水平旋轉液晶分子。在那種情況下，液晶分子在任何狀態中水平地配向，並且因而對比度等受到視角更小影響，這產生更寬的視角。這樣，TFT 628和連接到TFT 628的像素電極層6 在襯底600之上形成。存儲電容器通過提供公共電位線609與電容器電極615之間的柵絕緣膜606來形成，並且採用柵絕緣膜606、公共電位線609、電容器電極615來形成。電容器電極615和像素電極層624 通過接觸孔633相互連接。接下來描述TN模式中的液晶顯示裝置的一種模式。圖38和圖39示出TN模式中的液晶顯示裝置的像素結構。圖39是平面圖。圖38 示出沿圖39的截線K-L所截取的截面結構。下面參照這兩個附圖來提供描述。像素電極層擬4通過絕緣膜620中形成的布線618和接觸孔623連接到TFT 628。 用作數據線的布線616連接到TFT 628。實施例1至5的任一個所述的TFT能夠用作TFT 628。像素電極層6M使用實施例1至5的任一個所述的像素電極來形成。電容器布線 604能夠與TFT 628的柵極布線602同時形成。柵絕緣膜606在柵極布線602和電容器布線604之上形成。存儲電容器採用柵絕緣膜606、電容器布線604和電容器電極615來形成。對襯底601提供有著色膜636和對電極層640。平坦化膜637在著色膜636與對電極層640之間形成，以便防止液晶的配向無序。液晶層650隔著配向膜646和648在像素電極層6M與對電極層640之間形成。像素電極層624、液晶層650和對電極層640相互重疊，由此形成液晶元件。
著色膜636可在襯底600側上形成。起偏振片附連到襯底600的與提供有薄膜電晶體的表面相對的表面，並且起偏振片附連到對襯底601的與提供有對電極層640的表面相對的表面。通過上述過程，液晶顯示裝置能夠作為顯示裝置來製造。這個實施例的液晶顯示裝置各具有高孔徑比。(實施例13)在這個實施例中，圖40示出其中在截面所看到的氧化物半導體層由氮化物絕緣膜包圍的一個示例。圖40與圖IA相同，除了氧化物絕緣層416的端部的位置和頂面形狀以及柵絕緣層的結構之外。因此，省略對相同部分的具體描述。設置在驅動器電路中的薄膜電晶體410是溝道阻止薄膜電晶體，並且在具有絕緣表面的襯底400之上包括柵電極層411、使用氮化物絕緣膜所形成的柵絕緣層402、至少包括氧化物半導體層413氧化物半導體層、第一低電阻η型區域41 和第二低電阻η型區域 414b、源電極層41 和漏電極層4Mb。另外，提供用作溝道保護層的氧化物絕緣層416，以使得與氧化物半導體層413接觸。提供用於像素的薄膜電晶體420是類似薄膜電晶體410的溝道阻止類型薄膜電晶體，並且包括柵電極層421、使用氮化物絕緣膜所形成的柵絕緣層402、氧化物半導體層 422、源電極層42 和漏電極層42恥。另外，提供用作溝道保護層的氧化物絕緣層426，以使得與氧化物半導體層422的溝道形成區接觸。在通過光刻步驟來形成氧化物絕緣層416和氧化物絕緣層426時，在薄膜電晶體 410和薄膜電晶體420以外的外側上的柵絕緣層402經過處理以便外露。此外，形成使用氮化物絕緣膜所形成的保護絕緣層403，以使得覆蓋薄膜電晶體 410和薄膜電晶體420的頂面和側表面。第一低電阻η型區域41 以自對準方式形成為與源電極層41 的底面接觸。此夕卜，第二低電阻η型區域414b以自對準方式形成為與漏電極層41 的底面接觸。氧化物半導體層413的溝道形成區與氧化物絕緣層416接觸，具有小厚度，並且是具有比第一低電阻η型區域41 和第二低電阻η型區域414b更高的電阻的區域(i型區域)。柵絕緣層402使用氮化物絕緣膜來形成為與氧化物半導體層413的溝道形成區、 第一低電阻η型區域41 和第二低電阻η型區域414b的底面接觸。對於使用氮化物絕緣膜所形成的保護絕緣層403，使用沒有包含諸如水分、氫離子和OH—之類的雜質並且阻止其從外部進入的無機絕緣膜例如，使用採用濺射方法所得到的氮化矽膜、氧氮化矽膜、氮化鋁膜、或氧氮化鋁膜。在這個實施例中，作為使用氮化物絕緣膜所形成的保護絕緣層403，氮化矽膜採用 RF濺射方法形成為厚度lOOnm，以使得覆蓋薄膜電晶體410和薄膜電晶體420的頂面和側表面。另外，保護絕緣層403與在薄膜電晶體410和薄膜電晶體420外部使用氮化物絕緣膜所形成的柵絕緣層402接觸。通過圖40所示的結構，能夠在形成使用氮化物絕緣膜所形成的保護絕緣層403之後的製造過程中防止水分從外部進入。此外，甚至在作為諸如液晶顯示裝置之類的半導體裝置的裝置完成之後，也能夠長期防止水分從外部進入；因此，裝置的長期可靠性能夠得到提尚。
50
在這個實施例中，一個薄膜電晶體採用氮化物絕緣層來覆蓋的結構；但是，本發明的一個實施例並不局限於此。備選地，多個薄膜電晶體可採用氮化物絕緣膜來覆蓋，或者像素部分中的多個薄膜電晶體可共同採用氮化物絕緣膜來覆蓋。其中保護絕緣層403和柵絕緣層402相互接觸的區域可形成為使得至少包圍有源矩陣襯底的像素部分。這個實施例能夠與其它實施例的任一個自由組合。本申請基於2009年7月18日向日本專利局提交的日本專利申請序號 2009-169601，通過引用將其完整內容結合於此。
權利要求
1.一種半導體裝置，包括像素部分，其中包括襯底之上的第一電晶體，驅動器電路，其中包括所述襯底之上的第二電晶體；其中，所述第一電晶體包括所述襯底之上的第一柵電極；所述第一柵電極之上的柵絕緣層；所述柵絕緣層之上的第一氧化物半導體層；在所述第一氧化物半導體層的一部分之上並且與其接觸的第一溝道保護層； 所述第一溝道保護層和所述第一氧化物半導體層之上的第一源電極和第一漏電極；以及電連接到所述第一溝道保護層的像素電極， 其中，所述第二電晶體包括 所述襯底之上的第二柵電極； 所述第二柵電極之上的所述柵絕緣層； 所述柵絕緣層之上的第二氧化物半導體層；在所述第二氧化物半導體層的一部分之上並且與其接觸的第二溝道保護層；以及所述第二溝道保護層和所述第二氧化物半導體層之上的第二源電極和第二漏電極， 其中，所述第一柵電極、所述柵絕緣層、所述第一氧化物半導體層、所述第一源電極、所述第一漏電極、所述第一溝道保護層和所述像素電極具有透光性質，所述第一源電極和所述第一漏電極中包含的第一材料與所述第二源電極和所述第二漏電極中包含的第二材料不同，以及所述第二材料的電阻率低於所述第一材料的電阻率。
2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第二電晶體包括所述第二氧化物半導體層的溝道形成區之上隔著所述第二溝道保護層的背柵電極。
3.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第一溝道保護層和所述第二溝道保護層包括具有透光性質的相同絕緣材料。
4.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第二源電極和所述第二漏電極是使用從Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中選取的元素所形成的膜或者包括所述膜及其合金膜的堆疊膜。
5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第一源電極、所述第一漏電極和所述像素電極包括氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金，和氧化鋅中的任一種。
6.如權利要求1所述的半導體裝置，還包括所述襯底之上的電容器部分， 其中，所述電容器部分包括電容器布線；以及與所述電容器布線重疊的電容器電極，以及其中所述電容器布線和所述電容器電極具有透光性質。
7.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第一溝道保護層和所述第二溝道保護層包括氧化物絕緣膜。
8.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第一氧化物半導體層的第一部分與所述第一溝道保護層接觸， 所述第一氧化物半導體層的第二部分沒有與所述第一溝道保護層接觸，以及所述第二部分的載流子濃度大於所述第一部分的載流子濃度。
9.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第一氧化物半導體層的第一部分與所述第一溝道保護層接觸， 所述第一氧化物半導體層的第二部分沒有與所述第一溝道保護層接觸，以及所述第一部分的載流子濃度小於IXlO1Vcm3,以及所述第二部分的載流子濃度等於或大於lX1017/Cm3。
10.一種用於製造半導體裝置的方法，包括 在襯底的像素部分之上形成第一柵電極；在所述襯底的驅動器電路部分之上形成第二柵電極；在所述第一柵電極和所述第二柵電極之上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層之上形成第一氧化物半導體層和第二氧化物半導體層；通過熱處理來執行所述第一氧化物半導體層和所述第二氧化物半導體層的脫水或脫氫；在所述第一氧化物半導體層之上形成第一溝道保護層； 在所述第二氧化物半導體層之上形成第二溝道保護層；在所述第一溝道保護層和所述第一氧化物半導體層之上形成第一源電極和第一漏電極；在所述第二溝道保護層和所述第二氧化物半導體層之上形成第二源電極和第二漏電極；以及形成電連接到所述第一氧化物半導體層的像素電極，其中，所述第一柵電極、所述柵絕緣層、所述第一氧化物半導體層、所述第一源電極、所述第一漏電極、所述第一溝道保護層和所述像素電極具有透光性質。
11.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，還包括在所述第二氧化物半導體層的第二溝道形成區之上隔著所述第二溝道保護層來形成背柵電極。
12.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一溝道保護層和所述第二溝道保護層包括氧化物絕緣膜。
13.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一氧化物半導體層的第一部分與所述第一溝道保護層接觸， 所述第一氧化物半導體層的第二部分沒有與所述第一溝道保護層接觸，以及所述第二部分的載流子濃度大於所述第一部分的載流子濃度。
14.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，還包括在形成所述第一溝道保護層以及形成所述第二溝道保護層之後，在包含惰性氣體的氣氛中執行第二熱處理。
15.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一源電極和所述第一漏電極的每個包括第一導電層，所述第二源電極和所述第二漏電極的每個包括第二導電層以及所述第二導電層之上的第三導電層，所述第一導電層和所述第二導電層包括具有透光性質的相同材料，以及所述第三導電層包括金屬。
16.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第二源電極和所述第二漏電極由包含從Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W所組成的組中選取的元素的膜來形成。
17.如權利要求10所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一源電極、所述第一漏電極和所述像素電極包括氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金，和氧化鋅中的任一種。
18.一種用於製造半導體裝置的方法，包括 在襯底的像素部分之上形成第一柵電極；在所述襯底的驅動器電路部分之上形成第二柵電極；在所述第一柵電極和所述第二柵電極之上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層之上形成第一氧化物半導體層和第二氧化物半導體層；通過熱處理來執行所述第一氧化物半導體層和所述第二氧化物半導體層的脫水或脫氫；在所述第一氧化物半導體層之上形成第一溝道保護層； 在所述第二氧化物半導體層之上形成第二溝道保護層；在所述第一溝道保護層和所述第一氧化物半導體層之上形成第一源電極和第一漏電極；以及在所述第二溝道保護層和所述第二氧化物半導體層之上形成第二源電極和第二漏電極；其中，所述第一柵電極、所述柵絕緣層、所述第一氧化物半導體層、所述第一源電極、所述第一漏電極和所述第一溝道保護層具有透光性質。
19.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，還包括在所述第二氧化物半導體層的第二溝道形成區之上隔著所述第二溝道保護層來形成背柵電極。
20.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一溝道保護層和所述第二溝道保護層包括氧化物絕緣膜。
21.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一氧化物半導體層的第一部分與所述第一溝道保護層接觸， 所述第一氧化物半導體層的第二部分沒有與所述第一溝道保護層接觸，以及所述第二部分的載流子濃度大於所述第一部分的載流子濃度。
22.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，還包括在形成所述第一溝道保護層以及形成所述第二溝道保護層之後，在包含惰性氣體的氣氛中執行第二熱處理。
23.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一源電極和所述第一漏電極的每個包括第一導電層，所述第二源電極和所述第二漏電極的每個包括第二導電層以及所述第二導電層之上的第三導電層，所述第一導電層和所述第二導電層包括具有透光性質的相同材料，以及所述第三導電層包括金屬。
24.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第二源電極和所述第二漏電極由包含從Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W所組成的組中選取的元素的膜來形成。
25.如權利要求18所述的用於製造半導體裝置的方法，其中，所述第一源電極和所述第一漏電極包括氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金，和氧化鋅中的任一種。
全文摘要
一個目的是降低半導體裝置的製造成本。一個目的是改進半導體裝置的孔徑比。一個目的是使半導體裝置的顯示部分顯示較高清晰度圖像。一個目的是提供能夠以高速度來操作的半導體裝置。半導體裝置包括一個襯底之上的驅動器電路部分和顯示部分。驅動器電路部分包括驅動器電路TFT，其中源和漏電極使用金屬來形成，並且溝道層使用氧化物半導體來形成；以及使用金屬來形成的驅動器電路布線。顯示部分包括像素TFT，其中源和漏電極使用氧化物導體來形成，並且半導體層使用氧化物半導體來形成；以及使用氧化物導體來形成的顯示布線。
文檔編號G02F1/1368GK102473733SQ20108003367
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月25日 優先權日2009年7月18日
發明者三宅博之, 坂田淳一郎, 山崎舜平, 桑原秀明 申請人:株式會社半導體能源研究所