專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物的種類繁多且其用途廣泛。氧化銦為較普遍的材料而被用作液晶顯示 器等中所需要的透明電極材料。在金屬氧化物中存在呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物。作為呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬 氧化物，例如有氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等，已知將這些呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化 物用作溝道形成區(qū)的薄膜晶體管(專利文獻(xiàn)1至4、非專利文獻(xiàn)1)。另外，已知金屬氧化物不僅有一元氧化物還有多元氧化物。例如，作為具有In、Ga 及Zn的多元氧化物半導(dǎo)體已知具有同源相(homologous phase)的InGaO3(ZnO)m(m 自然 數(shù))(非專利文獻(xiàn)2至4)。并且，已經(jīng)確認(rèn)可以將使用上述那樣的In-Ga-Zn類氧化物形成的氧化物半導(dǎo)體 應(yīng)用于薄膜晶體管的溝道層(專利文獻(xiàn)5、非專利文獻(xiàn)5及6)。此外，使用氧化物半導(dǎo)體制造薄膜晶體管，并且將該薄膜晶體管應(yīng)用于電子器件 和光器件的技術(shù)受到關(guān)注。例如，專利文獻(xiàn)6及專利文獻(xiàn)7公開(kāi)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用 氧化鋅、In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體來(lái)制造薄膜晶體管，并將該薄膜晶體管用于圖像顯示 裝置的開(kāi)關(guān)元件等的技術(shù)。[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)昭60-198861號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)平8-264794號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本PCT國(guó)際申請(qǐng)翻譯平11-505377號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2000-150900號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2004-103957號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)6]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2007-123861號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)7]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2007-096055號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn) 1]M. W. Prins, K. 0. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. Μ. Cillessen, J. B.Giesbers,R. P. Weening,and R. M. Wolf, " A ferroelectrictransparent thin-film transistor “(透明鐵電薄膜晶體管)，Appl. Phys. Lett.，17 June 1996，Vol. 68 pp.3650-3652[2]Μ. Nakamura,N. Kimizuka,and Τ. Mohri, “ ThePhase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 13500C" (In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 類在 1350°C 時(shí)的相位 關(guān)系)，J. Solid State Chem.，1991，Vol. 93，pp. 298-315[非專禾丨J 文獻(xiàn) 3]N. Kimizuka, Μ. Isobe, and Μ. Nakamura, ‘’ Syntheses and Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO)m(m = 3,4, and 5), InGaO3 (ZnO) 3，and Ga2O3 (ZnO)m(m = 7，8，9，and 16) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnO System"(同 系物的合成和單晶數(shù)據(jù)，In2O3-ZnGa2O4-ZnO 類的 In2O3 (ZnO)m(m = 3，4，及 5)，InGaO3 (ZnO) 3，及 Ga2O3(ZnO)m(m = 7，8，9，及 16))，J. Solid State Chem. , 1995, Vol. 116，pp. 170-178[非專利文獻(xiàn)4]中村真佐樹(shù)、君塚異、毛利尚彥、磯部光正，“* 口辦^相、 InFeO3(ZnO)m(m:自然數(shù))i同型化合物 合成杉J“結(jié)晶構(gòu)造〃(同系物、銦鐵鋅 氧化物(InFeO3(ZnO)m) (m為自然數(shù))及其同晶型化合物的合成以及結(jié)體結(jié)構(gòu))，固體物理 (SOLID STATE PHYSICS)，1993，Vol. 28，No. 5，pp.317—327[非專利文獻(xiàn)5] K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, Τ. Kamiya, Μ. Hirano, and H. Hosono, " Thin-film transistor fabricated in single-crystallinetransparent oxide semiconductor"(由單晶透明氧化物半導(dǎo)體制造的薄膜晶體管)，SCIENCE, 2003, Vol.300，pp.1269-1272[ 非專利文獻(xiàn) 6] K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, Τ. Kamiya, Μ. Hirano, and H. Hosono, " Room-temperature fabrication of transparentflexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors"(室溫下的使用非晶氧化物半導(dǎo) 體的透明柔性薄膜晶體管的制造)，NATURE, 2004，Vol. 432pp. 488-492在氧化物半導(dǎo)體中設(shè)置溝道形成區(qū)的薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率高于使用非晶 硅的薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。使用這種氧化物半導(dǎo)體在玻璃襯底、塑料襯底等上形成 薄膜晶體管，該薄膜晶體管被期待應(yīng)用于液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器或電子紙等的顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供使用氧化物半導(dǎo)體且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。在具有絕緣表面的襯底上形成成為薄膜晶體管的溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，由包 含氧化硅的絕緣膜覆蓋該氧化物半導(dǎo)體層之后，對(duì)該氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱處理。此外， 進(jìn)行加熱處理之前的氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)，進(jìn)行加熱處理之后的氧化物半導(dǎo)體層 也具有非晶結(jié)構(gòu)。通過(guò)在由包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜覆蓋氧化物半導(dǎo)體層之后進(jìn)行300°C以上的加 熱處理，可以抑制氧化物半導(dǎo)體層的晶化。加熱處理的溫度范圍為300°C以上且具有絕緣表 面的襯底的應(yīng)變點(diǎn)以下，優(yōu)選為高于形成包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)的襯底溫度的溫度且 低于加熱處理后的氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)的溫度。若不由無(wú)機(jī)絕緣膜覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的情況下進(jìn)行加熱處理而使氧化物半導(dǎo) 體層晶化，則因晶化而形成表面凹凸等，會(huì)產(chǎn)生電特性的不均勻。此外，使氧化物半導(dǎo)體層包含氧化硅，也能抑制氧化物半導(dǎo)體的晶化。此外，通過(guò)不僅對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱處理而且對(duì)包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜 進(jìn)行加熱處理，可以減少包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜中的缺陷等，并實(shí)現(xiàn)具有良好的電特性 的薄膜晶體管。在覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜中，在膜中含有的氫密度為 5X 102°/cm3以上，該密度基于使用SIMS(次級(jí)離子質(zhì)譜儀)的分析。此外，在覆蓋氧化物半 導(dǎo)體層的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜中，在膜中含有的氮密度為lX1019/cm3以上，該密度同 樣基于使用SIMS的分析。覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜若滿足上述氫 密度或上述氮密度，則不局限于其成膜方法，例如利用等離子體CVD法或?yàn)R射法形成。
此外，本說(shuō)明書中的密度是指根據(jù)使用SIMS的分析的密度的平均值。SIMS是指從 密度低一側(cè)朝著密度高一側(cè)在深度方向上進(jìn)行分析的值。在形成與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)，若將襯底 溫度設(shè)定為比300°C還要高，則在減壓下露出的氧化物半導(dǎo)體層表面上的氧密度降低，從而 氧化物半導(dǎo)體層表面的導(dǎo)電率升高，而得到截止時(shí)的TFT特性變得困難。在此，以下示出在形成與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜時(shí)，在襯底溫度不同的條件下制造TFT，對(duì)其電特性進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，在以下所 示的任何條件下，所制造的薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度為100 μ m，其溝道寬度為100 μ m，并對(duì) Vd電壓為IV時(shí)的特性以及Vd電壓為IOV時(shí)的特性進(jìn)行測(cè)定。圖6A示出作為與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜的成 膜時(shí)的條件，使用在如下條件下形成的膜而制造的TFT的測(cè)定結(jié)果襯底溫度為200°C，硅 烷氣體的流量為25sccm，一氧化二氮(N2O)的流量為lOOOsccm，壓力為133. 3Pa，電功率為 35W,電源頻率為13. 56MHz。此外，圖6B示出作為與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜的成膜時(shí)的條件，使用在如下條件下形成的膜而制造的TFT的測(cè)定結(jié)果襯底溫度為 300°C，硅烷氣體的流量為30sccm，一氧化二氮(N2O)的流量為700sccm，壓力為133. 32Pa， 電功率為80W，電源頻率為60MHz。在對(duì)圖6A和6B進(jìn)行比較時(shí)，與在襯底溫度為300°C下形 成的TFT的S值相比，在襯底溫度為200°C下形成的TFT的S值良好。此外，圖7示出作為比較條件，使用在如下條件下形成的膜而制造的TFT的測(cè)定結(jié) 果襯底溫度為325°C，硅烷氣體的流量為27SCCm，一氧化二氮(N2O)的流量為lOOOsccm，壓 力為133. 3Pa，電功率為35W，電源頻率為13. 56MHz。如圖7所示，在與300°C相比高的襯底 溫度的325°C時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層變?yōu)槌尸F(xiàn)高導(dǎo)電率的層，不能得到TFT特性，具體地不能 得到導(dǎo)通/截止特性。此外，雖然在此未圖示，但在襯底溫度為100°C下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也可以得到與襯 底溫度為200°C時(shí)同樣地結(jié)果。從而，根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置的包含氧化硅的無(wú)機(jī) 絕緣膜的成膜時(shí)的襯底溫度為300°C以下，優(yōu)選為100°C以上且150°C以下。此外，在氧化物半導(dǎo)體層的下方也設(shè)置有包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜，在用包含氧 化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜上下夾住氧化物半導(dǎo)體層的狀態(tài)下，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理，該 熱處理的溫度為高于接觸于氧化物半導(dǎo)體層上地形成的無(wú)機(jī)絕緣膜的成膜時(shí)的襯底溫度 的溫度，優(yōu)選為300°C以上。另外，設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的上方的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜的成膜時(shí)的襯底溫度低于設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的下方的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜的 成膜時(shí)的襯底溫度。此外，設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的上方和下方的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜都能夠采用至少使用N2O氣體進(jìn)行成膜的等離子體CVD法。在對(duì)由上述包含滿足氫密度或氮密度的氧化硅的絕緣膜覆蓋氧化物半導(dǎo)體層進(jìn) 行300°C以上的熱處理時(shí)，通過(guò)進(jìn)行一次該熱處理，可以提高TFT的電特性并減少TFT的電 特性的襯底面內(nèi)的不均勻。在一次也不進(jìn)行300°C以上的熱處理時(shí)，難以得到均勻的TFT的 電特性。此外，在覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的絕緣膜的成膜之前，即在氧化物半導(dǎo)體層的至少一 部分露出的狀態(tài)下進(jìn)行第一次熱處理，在絕緣膜的成膜之后進(jìn)行第二次熱處理時(shí)，TFT的電特性的襯底面內(nèi)的不均勻增大。換言之，在與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置上述包含滿足 氫密度或氮密度的氧化硅的絕緣膜時(shí)，在從剛形成氧化物半導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo) 體層上接觸地形成包含氧化硅的絕緣膜前的期間，至少一次進(jìn)行300°C以上的熱處理，會(huì)增 大TFT特性的不均勻。上述的這些方法不僅是設(shè)計(jì)的問(wèn)題，而且是本發(fā)明人的發(fā)明，本發(fā)明人對(duì)進(jìn)行熱 處理的時(shí)序及次數(shù)進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)，而對(duì)那些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了充分的研究。此外，晶體管的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別的限制，例如，在將氧化物半導(dǎo)體層用作薄膜晶體管 的溝道區(qū)時(shí)，若將柵電極形成在氧化物半導(dǎo)體層的下方，則晶體管成為底柵型晶體管，而若 將柵電極形成在氧化物半導(dǎo)體層的上方，則晶體管成為頂柵型晶體管。另外，若在將柵電極 形成在氧化物半導(dǎo)體層的下方并形成源電極之后形成氧化物半導(dǎo)體層，則晶體管成為底接 觸型(也稱為反共面型(inverted copIanar))晶體管。此外，通過(guò)采用在從剛形成氧化物半導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地 形成包含氧化硅的絕緣膜之前的期間一次也不進(jìn)行加熱處理，在與襯底上的氧化物半導(dǎo)體 層上接觸地形成包含氧化硅的絕緣膜之后進(jìn)行加熱處理的工序順序，可以進(jìn)行即將晶化之 前的溫度(小于700°C)的加熱處理。此外，該加熱處理不超過(guò)所使用的襯底的耐熱溫度。此外，通過(guò)采用在從剛形成氧化物半導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地 形成包含氧化硅的絕緣膜之前的期間一次也不進(jìn)行加熱處理，與襯底上的氧化物半導(dǎo)體層 上接觸地形成包含氧化硅的絕緣膜之后進(jìn)行加熱處理的工序順序，即使在形成包含氧化硅 的絕緣膜之后多次進(jìn)行300°C以上的加熱處理，也可以得到穩(wěn)定的TFT特性。作為本說(shuō)明書中所使用的氧化物半導(dǎo)體，形成由InMO3(ZnO)m(m>0)表示的薄膜， 來(lái)制造將該薄膜作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。此外，M表示選自Ga、Fe、Ni、Mn和Co中的一 種金屬元素或多種金屬元素。例如，作為M，除了包含Ga之外，還有Ga和Ni或Ga和Fe等 包含Ga以外的上述金屬元素的情況。另外，在上述氧化物半導(dǎo)體中，除了包含作為M的金 屬元素之外，作為雜質(zhì)元素有時(shí)包含F(xiàn)e、Ni以及其他過(guò)渡金屬或該過(guò)渡金屬的氧化物。在 本說(shuō)明書中將該薄膜也稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。In-Ga-Zn-O類非單晶膜的結(jié)構(gòu)即使通過(guò)濺射法形成然后例如在200°C至500°C 下，典型地在300°C至400°C下進(jìn)行10分鐘到100分鐘的加熱處理，也在XRD分析中觀察到 非晶結(jié)構(gòu)。此外，若不由絕緣膜覆蓋In-Ga-Zn-O類非單晶膜進(jìn)行700°C以上的加熱處理，則 在膜中形成單晶。從而，在In-Ga-Zn-O類非單晶膜中，即將晶化之前的溫度的加熱處理是 指通過(guò)進(jìn)行該加熱處理不在膜中形成單晶的范圍的加熱處理。加熱處理利用在爐中的熱處理(小于700°C，優(yōu)選為300°C至550°C、0. 1小時(shí)至5 小時(shí)的熱處理)或快速熱退火法(RTA法)。RTA法有如下方法使用燈光源的方法；將襯底 移動(dòng)到加熱的氣體中在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行熱處理的方法。通過(guò)使用RTA法，可以使熱處理所需 要的時(shí)間為短于0. 1小時(shí)的時(shí)間。此外，在使用玻璃襯底作為襯底時(shí)，進(jìn)行300°C以上且玻 璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)以下溫度的加熱處理。此外，作為包含氧化硅的絕緣膜使用上述滿足膜中的氫密度及氮密度的無(wú)機(jī)材 料，根據(jù)該無(wú)機(jī)材料可以利用等離子體CVD法等。根據(jù)本說(shuō)明書所公開(kāi)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的發(fā)明之一包括如下步驟在具有 絕緣表面的襯底上形成柵電極，覆蓋柵電極地形成第一絕緣膜，隔著第一絕緣膜與柵電極重疊地形成氧化物半導(dǎo)體層，覆蓋氧化物半導(dǎo)體層地形成第二絕緣膜，然后進(jìn)行300°C以上 的熱處理。在上述制造方法中，第二絕緣膜至少包含氧化硅，在膜中含有的氫密度為5 XlO2tl/ cm3以上。此外，在第二絕緣膜中含有的氫密度與在氧化物半導(dǎo)體層中含有的氫密度大致相 同。此外，在上述制造方法中，第二絕緣膜至少包含氧化硅，在膜中含有的氮密度為 1 X IO1Vcm3 以上。此外，在上述制造方法中，至少使用N2O氣體形成第二絕緣膜。此外，在形成與第二絕緣膜上接觸的絕緣膜之前或在形成與第二絕緣膜上接觸的 導(dǎo)電膜之前進(jìn)行熱處理。此外，在進(jìn)行一次300°C以上的熱處理之后，即使在后面的工序進(jìn) 行300°C以上的熱處理也TFT特性幾乎沒(méi)有變化。換言之，通過(guò)采用在從剛形成氧化物半 導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成第二絕緣膜之前的期間一次也不進(jìn)行加 熱處理，與襯底上的氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成第二絕緣膜之后進(jìn)行加熱處理的工序順 序，在形成第二絕緣膜之后的工序中，可以多次進(jìn)行300°C以上的熱處理。此外，為方便起見(jiàn)附加了第一、第二等序數(shù)詞，但其并不表示工序順序或?qū)盈B順 序。另外，在本說(shuō)明書中序數(shù)詞不表示用來(lái)特定發(fā)明的事項(xiàng)的固有名詞。通過(guò)在形成在氧化物半導(dǎo)體層上的無(wú)機(jī)絕緣膜的成膜之后進(jìn)行一次加熱處理的 工序，可得到良好的TFT特性，與在無(wú)機(jī)絕緣膜的成膜之前及之后進(jìn)行兩次加熱處理的情 況相比可抑制TFT特性的不均勻。


圖IA至圖ID是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的截面工序圖；圖2是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的薄膜晶體管的電特性的圖；圖3是示出第一比較例的薄膜晶體管的電特性的圖；圖4是示出第二比較例的薄膜晶體管的電特性的圖；圖5是示出絕緣層中的氫密度、氮密度的SIMS分析結(jié)果的圖；圖6A和圖6B是示出本發(fā)明一個(gè)方式的薄膜晶體管的電特性的圖；圖7是示出比較例的薄膜晶體管的電特性的圖；圖8A和圖8B是說(shuō)明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖9A至圖9C是說(shuō)明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖10是說(shuō)明示出本發(fā)明一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖11是說(shuō)明示出本發(fā)明一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖12是說(shuō)明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖13是說(shuō)明示出本發(fā)明一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖14A1、圖14A2、圖14B1及圖14B2是說(shuō)明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置 的圖；圖15是說(shuō)明示出本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖；圖16是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的像素電路的圖；圖17A至圖17C是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的截面圖18A和圖18B分別是示出本發(fā)明一個(gè)方式的截面圖及外觀圖；圖19A和圖19B是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的外觀圖；圖20A和圖20B是示出本發(fā)明的一個(gè)方式的外觀圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，所屬 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換 為各種各樣的形式。此外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的 內(nèi)容中。實(shí)施方式1首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成柵電極層401，并形成覆蓋柵電極層401 的柵極絕緣層403。柵電極層401可以通過(guò)使用鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹、鈧等金屬材料；或以這些 材料為主要成分的合金材料；或以這些金屬材料為成分的氮化物的單層或疊層形成。例如，作為柵電極層401的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用在鋁層上層疊有鉬層的雙層結(jié)構(gòu)、 在銅層上層疊鉬層的雙層的疊層結(jié)構(gòu)、或在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的雙層結(jié)構(gòu)、 層疊氮化鈦層和鉬層的雙層結(jié)構(gòu)。作為三層的疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用層疊鎢層或氮化鎢層、鋁 和硅的合金層或鋁和鈦的合金層、及氮化鈦層或鈦層的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中通過(guò)使用鎢靶材的濺射法形成150nm的導(dǎo)電膜。柵極絕緣層403通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R鍍法而形成。柵極絕緣層403可以通過(guò) CVD法或?yàn)R射法等使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮氧化硅層的單層或疊層形成。 在采用疊層時(shí)，優(yōu)選至少包含氧化硅的膜成為與后面形成的氧化物半導(dǎo)體層接觸的柵極絕 緣層403。另外，作為柵極絕緣層403，還可以通過(guò)使用有機(jī)硅烷氣體的CVD法而形成氧化 硅層。在本實(shí)施方式中，通過(guò)等離子體CVD法形成200nm的絕緣膜。成膜條件為如下條 件硅烷流量為4SCCm ；—氧化二氮(N2O)的流量為800SCCm ；襯底溫度為400°C。接著，如圖IA所示那樣，隔著柵極絕緣膜在與柵電極重疊的位置上形成氧化物半 導(dǎo)體層405。在利用濺射法形成之后，通過(guò)使用選擇性地進(jìn)行曝光來(lái)形成的抗蝕劑掩模選擇 性地進(jìn)行蝕刻而得到氧化物半導(dǎo)體層405。作為氧化物半導(dǎo)體層405，可以應(yīng)用In-Ga-Zn-O 類、In-Sn-Zn-O 類、Sn-Ga-Zn-O 類、In-Zn-O 類、Sn-Zn-O 類、In-O 類、Sn-O 類、Zn-O 類氧化 物半導(dǎo)體。此外，為了使氧化物半導(dǎo)體層405阻擋晶化，使用包含SiOx的氧化物半導(dǎo)體靶 材形成包含氧化硅的氧化物半導(dǎo)體層。在本實(shí)施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體層405，使用通過(guò)使用包含In (銦)、Ga (鎵) 及Zn (鋅)的氧化物半導(dǎo)體靶材(摩爾比為In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)的濺射法 來(lái)得到的50nm厚的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。在本實(shí)施方式中，利用DC濺射法，氬的流量 為30SCCm，氧的流量為15SCCm，襯底溫度為室溫。接著，在柵極絕緣層403及氧化物半導(dǎo)體層405上形成導(dǎo)電膜。作為導(dǎo)電膜的材 料，可以舉出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素；或者以上述元素為成分的合金；或者組合 上述元素的合金膜等。此外，在導(dǎo)電膜中包含Nd(釹)或Sc(鈧)或Si(硅)。另外，導(dǎo)電
9膜使用以上述元素為成分的氮化物形成。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電膜采用鈦膜和鋁膜的疊層結(jié)構(gòu)。此外，導(dǎo)電膜也可以采 用單層結(jié)構(gòu)，還可以采用在鋁膜上層疊的三層以上的疊層。在本實(shí)施方式中，采用50nm厚 的鈦膜、200nm厚的純鋁膜、50nm厚的鋁合金膜的三層。此外，形成導(dǎo)電膜時(shí)的襯底溫度為室溫。在形成導(dǎo)電膜之后進(jìn)行光刻工序形成抗蝕劑掩模，通過(guò)蝕刻去除不需要的部分來(lái) 形成源電極層409及漏電極層410。此外，進(jìn)行形成源電極層409及漏電極層410時(shí)的蝕刻或以源電極層409及漏電 極層410為掩模對(duì)氧化物半導(dǎo)體層405進(jìn)行蝕刻。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體層405的露出區(qū)的 一部分進(jìn)行蝕刻，能夠得到圖IB的狀態(tài)。接著，如圖IC所示，在源電極層409及漏電極層410上形成包含氧化硅的絕緣膜 452。包含氧化硅的絕緣膜452與氧化物半導(dǎo)體層405的一部分(露出區(qū))接觸。在包含 氧化硅的絕緣膜452中含有的氫密度為5X 102°/cm3以上，該密度是基于SIMS分析得到的。 此外，在覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的絕緣膜452中含有的氮密度為lX1019/cm3以 上。覆蓋氫密度為5X102°/cm3以上或氮密度為lX1019/cm3以上的氧化物半導(dǎo)體層的包含 氧化硅的絕緣膜452通過(guò)CVD法或?yàn)R射法等形成。此外，包含氧化硅的絕緣膜452也可以 采用疊層膜。在本實(shí)施方式中，作為包含氧化硅的絕緣膜452，通過(guò)等離子體CVD法形成300nm 的包含氧化硅的絕緣膜。包含氧化硅的絕緣膜452的形成條件為如下條件硅烷流量為 25sccm ；一氧化二氮(N2O)的流量為IOOOsccm ；壓力為133Pa ；襯底溫度為200°C。在形成包含氧化硅的絕緣膜452之后，如圖ID所示，進(jìn)行300°C至600°C的熱處理 (包括光退火)。在此放置在爐中，在大氣氣氛下以350°C進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的熱處理。此外， 通過(guò)該熱處理，進(jìn)行In-Ga-Zn-O類非單晶膜的原子級(jí)的重新排列，而成為氧化物半導(dǎo)體層 450。另外，通過(guò)該熱處理減少在包含氧化硅的絕緣膜452中的缺陷。圖2示出經(jīng)過(guò)上述工序得到的薄膜晶體管的電特性。此外，表1示出包含氧化硅的絕緣膜452的SIMS分析所得到的氫密度和氮密度。表 1 如表1所示，包含氧化硅的絕緣膜452的SIMS分析所得到的氫密度的平均值為 2X1021/cm3，其氮密度為1.5X1021/Cm3。如表1所示，在形成包含氧化硅的絕緣膜452之后 不管進(jìn)行350°C的1個(gè)小時(shí)的熱處理還是不進(jìn)行該熱處理，包含氧化硅的絕緣膜452中的氫密度都沒(méi)有大的變化。此外，在形成包含氧化硅的絕緣膜452之后以350°C進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的 熱處理的包含氧化硅的絕緣膜452中的氮密度為6X102°/cm3。另外，在形成包含氧化硅的 絕緣膜452之后進(jìn)行350°C的1個(gè)小時(shí)的熱處理的氧化物半導(dǎo)體層450的SIMS分析所得到 的氫密度的平均值為lX1021/cm3，其氮密度為1. 5X1019/cm3。如表1所示隨著進(jìn)行熱處理 還是不進(jìn)行熱處理，氧化物半導(dǎo)體層中的氫密度及氮密度沒(méi)有大的變化。此外，圖5示出利用次級(jí)離子質(zhì)譜法測(cè)定的絕緣層(樣品1)中的氫密度及氮密度 的分布。在圖5中，橫軸表示深度(nm)，而縱軸表示密度(atoms/cm3)。另外，在圖5中，實(shí) 線表示氫密度的分布，而虛線表示氮密度的分布。此外，圖3示出作為第一比較例，在形成包含氧化硅的絕緣膜452之后不進(jìn)行熱處 理時(shí)的薄膜晶體管的電特性。另外，其他制造工序與具有圖2所示的特性的薄膜晶體管的 制造方法相同。如圖3所示，即使在不進(jìn)行熱處理時(shí)使柵電壓變化也難以使薄膜晶體管截 止，將上述那樣的電特性的薄膜晶體管難以用作開(kāi)關(guān)元件。此外，圖4示出作為第二比較例在形成包含氧化硅的絕緣膜452之前在350°C進(jìn)行 1個(gè)小時(shí)的加熱處理，在形成包含氧化硅的絕緣膜452之后還以350°C進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的加熱 處理，一共進(jìn)行兩次加熱處理的情況的電特性。另外，其他制造工序與具有圖2所示的特性 的薄膜晶體管的制造方法相同。如圖4所示，在進(jìn)行了兩次加熱處理時(shí)，TFT特性的不均勻 增大，此外，在一共進(jìn)行兩次加熱處理時(shí)，截止電流也增大。另外，在一共進(jìn)行兩次加熱處理 時(shí)，總工序數(shù)增加，總工序所需的時(shí)間也增長(zhǎng)。從而，在形成覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的絕緣膜452之后，進(jìn)行一次加 熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)提高氧化物半導(dǎo)體層405及包含氧化硅的絕緣膜452的質(zhì)量是很有用的。此外，第二比較例中的包含氧化硅的絕緣膜的SIMS分析所得到的氫密度的平均 值為 2 X IO2Vcm3,其氮密度為 1. 5 X 1021/cm3o實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中示出使用燈光源進(jìn)行加熱處理的例子。由于在熱處理的工序中使用燈光源以外的工序與實(shí)施方式1相同，所以省略詳細(xì) 說(shuō)明。在形成覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的絕緣膜452之后，使用燈光源進(jìn)行 加熱處理。此外，在覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的包含氧化硅的絕緣膜452中含有的氫密度為 5 X IO2Vcm3以上，其氮密度為IX 1019/cm3以上。該加熱處理在大氣氣氛下或在氮?dú)庀逻M(jìn)行。 此外，在反復(fù)進(jìn)行多次燈光源的點(diǎn)亮和熄滅時(shí)也進(jìn)行一次加熱處理。作為燈光源使用鹵素?zé)?、鹵化金屬燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈。以上 述燈光源為光源的強(qiáng)光的加熱處理法被稱為快速熱退火(Rapid Thermal Anneal:以下稱 為RTA)，是在幾十秒至幾微秒之間瞬間進(jìn)行加熱的熱處理技術(shù)。通過(guò)使用燈光源，與使用爐或熱板相比能夠在更短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加熱處理。在使用 燈光源時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層的溫度和包含氧化硅的絕緣膜452的溫度都設(shè)定為在300°C至 600°C這樣的溫度范圍內(nèi)。此外，由于是短時(shí)間的加熱，所以難以產(chǎn)生氧化物半導(dǎo)體層的晶化，可以保持氧化 物半導(dǎo)體層的非晶結(jié)構(gòu)。另外，由于在由包含氧化硅的絕緣膜452覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的 狀態(tài)下進(jìn)行加熱，所以難以產(chǎn)生氧化物半導(dǎo)體層的晶化。
此外，與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地設(shè)置上述滿足氫密度或氮密度的包含氧化硅的 絕緣膜452，在從剛形成氧化物半導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成包含氧 化硅的絕緣膜452之前的期間一次也不進(jìn)行300°C以上的加熱處理，因此在形成包含氧化 硅的絕緣膜452之后進(jìn)行300°C至600°C的加熱處理也可抑制TFT特性的不均勻。本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1自由地組合。實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D8A至圖14說(shuō)明薄膜晶體管及其制造工序。在圖8A中，作為具有透光性的襯底100，可以使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻 璃等的玻璃襯底。接著，在襯底100的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層，然后進(jìn)行第一光刻工序，形成抗蝕劑 掩模，通過(guò)蝕刻去除不需要的部分來(lái)形成布線及電極(包括柵電極101的柵極布線、電容布 線108及第一端子121)。此時(shí)，進(jìn)行蝕刻以至少在柵電極101的端部形成錐形形狀。圖8A 示出這個(gè)階段的截面圖。另外，這個(gè)階段的俯視圖相當(dāng)于圖10。包括柵電極101的柵極布線、電容布線108和端子部的第一端子121通過(guò)使用選 自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鋁(Al)、銅(Cu)中的元素；或以上 述元素為成分的合金；或組合上述元素的合金膜；或者以上述元素為成分的氮化物膜而形 成。接著，在柵電極101的整個(gè)表面上形成柵極絕緣層102。通過(guò)濺射法等，形成50nm 至250nm厚的柵極絕緣層102。例如，通過(guò)PCVD法或?yàn)R射法并使用氧化硅膜來(lái)形成IOOnm厚的柵極絕緣層102。當(dāng) 然，柵極絕緣層102不局限于這種氧化硅膜，也可以使用氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、 氧化鉭膜等的其 絕緣膜來(lái)形成由這些材料構(gòu)成的單層或疊層結(jié)構(gòu)作為柵極絕緣層102。 但是，在柵極絕緣層102為單層時(shí)，優(yōu)選使用氧化硅膜或氧氮化硅膜，以便與后面形成的氧 化物半導(dǎo)體層接觸。此外，在柵極絕緣層102為疊層時(shí)，與后面形成的氧化物半導(dǎo)體層接觸 的層優(yōu)選使用氧化硅膜或氧氮化硅膜。接著，通過(guò)濺射法或真空蒸鍍法在柵極絕緣層102上形成由金屬材料構(gòu)成的導(dǎo)電 膜。作為導(dǎo)電膜的材料，可以舉出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素；或以上述元素為成分 的合金；或組合上述元素的合金膜等。在此，作為導(dǎo)電膜，層疊鋁(Al)膜和在該鋁膜上重疊 的鈦(Ti)膜。此外，導(dǎo)電膜也可以采用雙層結(jié)構(gòu)，也可以在鎢膜上層疊鈦膜。另外，導(dǎo)電膜 也可以采用包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、或鎢膜的單層結(jié)構(gòu)。接著，通過(guò)濺射法在導(dǎo)電膜上形成第一氧化物半導(dǎo)體膜(在本實(shí)施方式中為第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜)。在此，使用摩爾比為In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1的靶材 并在如下成膜條件下進(jìn)行濺射成膜壓力為0. 4Pa ；電力為500W ；成膜溫度為室溫；所引入 的氬氣體流量為40SCCm。盡管有意使用摩爾比為In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1的靶 材，但有時(shí)在剛成膜后形成有包含尺寸為Inm至IOnm的晶粒的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。 此外，可以認(rèn)為通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)靶材的成分比、成膜壓力(0. IPa至2. OPa)、電力(250W至 3000W 8英寸)、溫度(室溫至100°C )、反應(yīng)性濺射的成膜條件等，可以調(diào)節(jié)是否有晶粒、或 晶粒的密度、或直徑尺寸為Inm至IOnm的范圍內(nèi)。第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為 5nm至20nm。當(dāng)然，當(dāng)在膜中包含晶粒時(shí)，所包含的晶粒的尺寸不超過(guò)膜厚度。在本實(shí)施方式中，第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為5nm。接著，進(jìn)行第二光刻工序形成抗蝕劑掩模，而對(duì)第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜進(jìn)行 蝕刻。在此，通過(guò)使用ΙΤ0-07Ν(日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造)的濕蝕刻，去除不需要的部 分形成第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜llla、lllb。另外，在此的蝕刻不局限于濕蝕刻，也可以 利用干蝕刻。接著，使用與用于第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的蝕刻相同的抗蝕劑掩模，通過(guò)蝕 刻去除不需要的部分來(lái)形成源電極層105a及漏電極層105b。作為此時(shí)的蝕刻方法，利用濕 蝕刻或干蝕刻。在此，通過(guò)利用將SiCl4、Cl2、BCl3的混合氣體用作反應(yīng)氣體的干蝕刻，對(duì)層 疊Al膜、Ti膜的導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻而形成源電極層105a及漏電極層105b。圖8B示出這個(gè) 階段的截面圖。另外，這個(gè)階段的俯視圖相當(dāng)于圖11。此外，在該第二光刻工序中，將與源電極層105a及漏電極層105b相同的材料的第 二端子122殘留在端子部。另外，第二端子122與源極布線(包括源電極層105a的源極 布線)電連接。另外，在端子部存在于第二端子122的上方且與第二端子122重疊的第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜123殘留。此外，將與源電極層105a及漏電極層105b相同的材料的電容電極層124殘留在 電容部。另外，在電容部存在于電容電極層124的上方且與電容電極層124重疊的第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜Illc殘留。接著，在去除抗蝕劑掩模之后，不暴露于大氣地形成第二氧化物半導(dǎo)體膜(在本 實(shí)施方式中為第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜)。在進(jìn)行等離子體處理之后，以不暴露于大 氣的方式形成第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜來(lái)防止塵屑等附著在柵極絕緣層和半導(dǎo)體膜的 界面，因此是有用的。在此，使用直徑為8英寸的包含In、Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材 (In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)，襯底和靶材之間的距離為170mm，壓力為0. 4Pa，直流 (DC)電源為0.5kW，在氬或氧氣氛下形成第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜。此外，通過(guò)使用脈 沖直流(DC)電源，可以減少塵屑(在成膜時(shí)形成的粉狀或片狀的物質(zhì))，膜厚度分布也成為 均勻，因此是優(yōu)選的。第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為5nm至200nm。在本實(shí)施方式 中，第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為lOOnm。通過(guò)使第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件與第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的 成膜條件不同，第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的電阻高于第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的電 阻。例如，采用如下條件第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件中的對(duì)于氬氣體流量的 氧氣體流量的比率高于第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件中的對(duì)于氬氣體流量的氧 氣體流量的比率。具體而言，第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件是在稀有氣體(氬或 氦等)氣氛下(或?qū)⒀鯕怏w設(shè)定為10 %以下，將氬氣體設(shè)定為90 %以上)，第二 In-Ga-Zn-O 類非單晶膜的成膜條件是在氧混合氣氛下(氧氣體流量多于稀有氣體流量)。接著，進(jìn)行第三光刻工序形成抗蝕劑掩模，并且通過(guò)蝕刻去除不需要的部分來(lái)形 成半導(dǎo)體層103。在此通過(guò)使用ΙΤ0-07Ν(日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造)的濕蝕刻去除第 二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜來(lái)形成半半導(dǎo)體層103。另外，由于對(duì)第一 In-Ga-Zn-O類非單 晶膜和第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜使用相同的蝕刻劑進(jìn)行蝕刻，因此通過(guò)在此的蝕刻去 除第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜。由此，雖然覆蓋有第二 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的一部分受到保護(hù)，但是如圖9Α所示，露出的第一 In-Ga-Zn-O類非
13單晶膜IllaUllb受到蝕刻而形成源區(qū)104a、漏區(qū)104b。另外，半導(dǎo)體層103的蝕刻不局 限于濕蝕刻，也可以利用干蝕刻。通過(guò)上述工序可以制造將半導(dǎo)體層103用作溝道形成區(qū) 的薄膜晶體管170。圖9A示出這個(gè)階段的截面圖。另外，這個(gè)階段的俯視圖相當(dāng)于圖12。接著，去除抗蝕劑掩模，形成覆蓋半導(dǎo)體層的保護(hù)絕緣膜107。此外，與半導(dǎo)體層接 觸的保護(hù)絕緣膜107中含有的氫密度為5X102°/cm3以上?；蛘撸c半導(dǎo)體層接觸的保護(hù)絕 緣膜107中含有的氮密度為lX1019/cm3以上。保護(hù)絕緣膜107若滿足上述氫密度或上述 氮密度，則不局限于形成方法，例如利用等離子體CVD法或?yàn)R射法形成。保護(hù)絕緣膜107使 用氧化硅膜、氧氮化硅膜。此外，形成保護(hù)絕緣膜107時(shí)的襯底溫度為300°C以下。接著，在形成保護(hù)絕緣膜107之后優(yōu)選進(jìn)行300°C至600°C的，典型為300°C至 500°C的熱處理。在此放置在爐中，在氮?dú)夥障禄虼髿鈿夥障乱?50°C進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的熱處 理。通過(guò)該熱處理，進(jìn)行In-Ga-Zn-O類非單晶膜的原子級(jí)的重新排列。由于通過(guò)該熱處理 釋放阻擋載流子的遷移的應(yīng)變，因此在此進(jìn)行的熱處理(包括光退火)很重要。接著，進(jìn)行第四光刻工序形成抗蝕劑掩模，并且通過(guò)保護(hù)絕緣膜107的蝕刻形成 到達(dá)漏電極層105b的接觸孔125。此外，通過(guò)在此的蝕刻還形成到達(dá)第二端子122的接觸 孔127。此外，通過(guò)在此的蝕刻，還形成到達(dá)電容電極層124的接觸孔109。另外，為了減少 掩模數(shù)，優(yōu)選使用同一抗蝕劑掩模對(duì)柵極絕緣層進(jìn)行蝕刻并且使用同一抗蝕劑掩模形成到 達(dá)柵電極的接觸孔126。圖9B示出這個(gè)階段的截面圖。接著，在去除抗蝕劑掩模之后，形成透明導(dǎo)電膜。作為透明導(dǎo)電膜的材料，利用濺 射法或真空蒸鍍法等由氧化銦(In2O3)、或氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2、縮寫為ΙΤ0)等形 成透明導(dǎo)電膜。使用鹽酸類的溶液進(jìn)行對(duì)這些材料的蝕刻處理。然而，由于對(duì)ITO的蝕刻 特別容易產(chǎn)生殘?jiān)?，因此也可以使用氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)，以便改善蝕刻加工性。接著，進(jìn)行第五光刻工序形成抗蝕劑掩模，并且通過(guò)蝕刻去除不需要的部分來(lái)形 成像素電極110。此外，在該第五光刻工序中，以在電容部中的柵極絕緣層102為電介質(zhì)，并由電容 電極層124和電容布線108形成存儲(chǔ)電容。像素電極110通過(guò)接觸孔109與電容電極層 124電連接。此外，在該第五光刻工序中，使用抗蝕劑掩模覆蓋第一端子及第二端子并使形成 在端子部的透明導(dǎo)電膜128、129殘留。透明導(dǎo)電膜128、129成為用來(lái)與FPC連接的電極或 布線。形成在第二端子122上的透明導(dǎo)電膜129是用作源極布線的輸入端子的連接用端子 電極。接著，去除抗蝕劑掩模。圖9C示出這個(gè)階段的截面圖。另外，這個(gè)階段的俯視圖 相當(dāng)于圖13。此外，圖14A1和圖14A2分別示出這個(gè)階段的柵極布線端子部的截面圖及俯視圖。 圖14A1相當(dāng)于沿著圖14A2中的C1-C2線的截面圖。在圖14A1中，形成在保護(hù)絕緣膜154 上的透明導(dǎo)電膜155是用作輸入端子的連接用端子電極。另外，在圖14A1中，在端子部使 用與柵極布線相同的材料形成的第一端子151和使用與源極布線相同的材料形成的連接 電極153隔著柵極絕緣層152重疊，利用透明導(dǎo)電膜155導(dǎo)通。此外，圖9C所示的透明導(dǎo) 電膜128和第一端子121接觸的部分對(duì)應(yīng)于圖14A1的透明導(dǎo)電膜155和第一端子151接 觸的部分。
另外，圖14B1及圖14B2分別示出與圖9C所示的源極布線端子部不同的源極布線 端子部的截面圖及俯視圖。此外，圖14B1相當(dāng)于沿著圖14B2中的D1-D2線的截面圖。在 圖14B中，形成在保護(hù)絕緣膜154上的透明導(dǎo)電膜155是用作輸入端子的連接用端子電極。 另外，在圖14B1中，在端子部使用與柵極布線相同的材料形成的電極156隔著柵極絕緣層 152重疊在與源極布線電連接的第二端子150的下方。電極156不與第二端子150電連接， 通過(guò)將電極156設(shè)定為與第二端子150不同的電位，例如浮動(dòng)狀態(tài)、GND、0V等，可以形成作 為對(duì)噪聲的措施的電容或作為對(duì)靜電的措施的電容。此外，第二端子150隔著保護(hù)絕緣膜 154與透明導(dǎo)電膜155電連接。根據(jù)像素密度設(shè)置多個(gè)柵極布線、源極布線及電容布線。此外，在端子部排列地配 置多個(gè)具有與柵極布線相同的電位的第一端子、多個(gè)具有與源極布線相同的電位的第二端 子、多個(gè)具有與電容布線相同的電位的第三端子等。各端子的數(shù)量可以是任意的，而實(shí)施者 適當(dāng)?shù)貨Q定各端子的數(shù)量，即可。像這樣，通過(guò)五次的光刻工序，使用五個(gè)光掩模來(lái)可以完成包括底柵型的η溝道 型薄膜晶體管的薄膜晶體管170的像素部、存儲(chǔ)電容。再者，通過(guò)對(duì)應(yīng)于每一個(gè)像素將該像 素部、存儲(chǔ)電容配置為矩陣狀來(lái)構(gòu)成像素部，可以形成用來(lái)制造有源矩陣型顯示裝置的一 個(gè)襯底。在本說(shuō)明書中，為方便起見(jiàn)將這種襯底稱為有源矩陣襯底。當(dāng)制造有源矩陣型液晶顯示裝置時(shí)，在有源矩陣襯底和設(shè)有對(duì)置電極的對(duì)置襯底 之間設(shè)置液晶層，固定有源矩陣襯底和對(duì)置襯底。另外，在有源矩陣襯底上設(shè)置與設(shè)置在對(duì) 置襯底上的對(duì)置電極電連接的共同電極，在端子部設(shè)置與共同電極電連接的第四端子。該 第四端子是用來(lái)將共同電極設(shè)定為固定電位例如GND、0V等的端子。此外，本發(fā)明不局限于圖13的像素結(jié)構(gòu)。圖15示出與圖13不同的俯視圖的例 子。圖15示出例子，其中不設(shè)置電容布線，而是將柵極絕緣層用作電介質(zhì)，由第一像素的 柵極布線和隔著柵極絕緣層重疊的第一像素相鄰的第二像素的電容電極層，來(lái)形成存儲(chǔ)電 容。此時(shí)，可以省略電容布線及與電容布線連接的第三端子。另外，第二像素的電容電極層 與第二像素的像素電極電連接。此外，在圖15中，使用相同的附圖標(biāo)記說(shuō)明與圖13相同的 部分。在有源矩陣型液晶顯示裝置中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)配置為矩陣狀的像素電極，在屏幕上形 成顯示圖案。詳細(xì)地說(shuō)，通過(guò)在所選擇的像素電極和對(duì)應(yīng)于該像素電極的對(duì)置電極之間施 加電壓，進(jìn)行配置在像素電極和對(duì)置電極之間的液晶層的光學(xué)調(diào)制，該光學(xué)調(diào)制以顯示圖 案的方式觀察者確認(rèn)。當(dāng)液晶顯示裝置顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，由于液晶分子本身的響應(yīng)慢，所以有產(chǎn)生余像 或動(dòng)態(tài)圖像模糊的問(wèn)題。有一種被稱作黑插入的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其中為了改善液晶顯示裝置的 動(dòng)態(tài)圖像特性，在每隔一幀進(jìn)行整個(gè)面的黑顯示。此外，還有一種被稱為倍速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，該倍速驅(qū)動(dòng)是指通過(guò)將垂直同步頻 率設(shè)定為通常的1. 5倍以上，優(yōu)選設(shè)定為通常的2倍以上來(lái)改善動(dòng)態(tài)圖像特性。另外，還有如下驅(qū)動(dòng)技術(shù)為了改善液晶顯示裝置的動(dòng)態(tài)圖像特性，作為背光燈使 用多個(gè)LED (發(fā)光二極管)光源或多個(gè)EL光源等構(gòu)成面光源，并使構(gòu)成面光源的各光源獨(dú) 立地在一個(gè)幀期間內(nèi)進(jìn)行間歇點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)。作為面光源，可以使用三種以上的LED，也可以使 用白色發(fā)光的LED。由于可以獨(dú)立地控制多個(gè)LED，因此也可以按照液晶層的光學(xué)調(diào)制的切換時(shí)序使LED的發(fā)光時(shí)序同步。因?yàn)樵谶@種驅(qū)動(dòng)技術(shù)中可以局部地熄滅LED，所以特別在進(jìn) 行一個(gè)屏幕中的黑色顯示區(qū)所占的比率高的圖像顯示的情況下，可以得到耗電量的減少效^ ο通過(guò)組合這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比進(jìn)一步改善液晶顯示裝 置的動(dòng)態(tài)圖像特性等的顯示特性。由于本實(shí)施方式所得到的η溝道型晶體管將In-Ga-Zn-O類非單晶膜的半導(dǎo)體層 用于溝道形成區(qū)并具有良好的動(dòng)態(tài)特性，所以可以組合這些驅(qū)動(dòng)技術(shù)。此外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況下，因?yàn)閷⒂袡C(jī)發(fā)光元件的一個(gè)電極(也稱為 陰極)設(shè)定為低電源電位，例如GND、0V等，所以在端子部設(shè)置用來(lái)將陰極設(shè)定為低電源電 位，例如GND、0V等的第四端子。此外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況下，除了源極布線及柵極 布線之外還設(shè)置電源供給線。由此，在端子部設(shè)置與電源供給線電連接的第五端子。在本實(shí)施方式中采用有柵電極層、柵極絕緣層、源電極層及漏電極層、源區(qū)或漏區(qū) (包含IruGa及Zn的氧化物半導(dǎo)體層)、半導(dǎo)體層(包含IruGa及Zn的氧化物半導(dǎo)體層)的 疊層結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，在形成保護(hù)絕緣膜之后進(jìn)行熱處理來(lái)可以減少電特性的不均勻。根據(jù)本實(shí)施方式可以得到導(dǎo)通截止比高的薄膜晶體管，而可以制造具有良好的動(dòng) 態(tài)特性的薄膜晶體管。因此，可以提供具有電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝 置。實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中示出發(fā)光顯示裝置的一例作為半導(dǎo)體裝置。在此，示出利用電致 發(fā)光的發(fā)光元件作為顯示裝置所具有的顯示元件。對(duì)利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)其發(fā)光 材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物來(lái)進(jìn)行區(qū)別，前者被稱為有機(jī)EL元件，而后者被稱為無(wú) 機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過(guò)對(duì)發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對(duì)電極分別注入到 包含發(fā)光有機(jī)化合物的層，以產(chǎn)生電流。然后，由于這些載流子(電子和空穴)重新結(jié)合， 發(fā)光有機(jī)化合物處于激發(fā)態(tài)，并且當(dāng)該激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時(shí)，得到發(fā)光。根據(jù)這種機(jī)理，這 種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。根據(jù)其元件的結(jié)構(gòu)，將無(wú)機(jī)EL元件分類為分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元 件。分散型無(wú)機(jī)EL元件包括在粘合劑中分散有發(fā)光材料的粒子的發(fā)光層，并且其發(fā)光機(jī)理 是利用供體能級(jí)和受體能級(jí)的供體_受體重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有由電 介質(zhì)層夾住發(fā)光層并還利用電極夾住該夾住發(fā)光層的電介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，并且其發(fā)光機(jī)理是 利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的定域型發(fā)光。另外，在此使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件而 進(jìn)行說(shuō)明。圖16示出可以使用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素結(jié)構(gòu)的一例作為半導(dǎo)體裝置的例子。對(duì)可以應(yīng)用數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)的像素的結(jié)構(gòu)以及像素的工作進(jìn)行說(shuō)明。在此示 出在一個(gè)像素中使用兩個(gè)η溝道型晶體管的例子，該η溝道型晶體管中將氧化物半導(dǎo)體層 (典型為In-Ga-Zn-O類非單晶膜)用于溝道形成區(qū)。像素6400包括開(kāi)關(guān)晶體管6401、驅(qū)動(dòng)晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容元件 6403。在開(kāi)關(guān)晶體管6401中，柵極與掃描線6406連接，第一電極(源電極及漏電極中的一
16方)與信號(hào)線6405連接，第二電極(源電極及漏電極中的另一方)與驅(qū)動(dòng)晶體管6402的 柵極連接。在驅(qū)動(dòng)晶體管6402中，柵極通過(guò)電容元件6403與電源線6407連接，第一電極 與電源線6407連接，第二電極與發(fā)光元件6404的第一電極(像素電極)連接。發(fā)光元件 6404的第二電極相當(dāng)于共同電極6408。共同電極6408與形成在同一襯底上的共同電位線 電連接，將該連接部分用作公共連接部。另外，將發(fā)光元件6404的第二電極(共同電極6408)設(shè)定為低電源電位。另外， 低電源電位是指以設(shè)定于電源線6407的高電源電位為基準(zhǔn)并低電源電位低于高電源電位 的電位，作為低電源電位例如可以設(shè)定為GND、0V等。將該高電源電位與低電源電位的電位 差施加到發(fā)光元件6404上，為了使發(fā)光元件6404產(chǎn)生電流以使發(fā)光元件6404發(fā)光，以高 電源電位與低電源電位的電位差為發(fā)光元件6404的正向閾值電壓以上的方式分別設(shè)定其 電位。此外，還可以使用驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容代替電容元件6403而省略電容元 件6403。至于驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電容，可以在溝道區(qū)與柵電極之間形成電容。在此，在采用電壓輸入電壓驅(qū)動(dòng)方式的情況下，對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極輸入能 夠使驅(qū)動(dòng)晶體管6402成為充分地導(dǎo)通或截止的兩個(gè)狀態(tài)的視頻信號(hào)。即，驅(qū)動(dòng)晶體管6402 在線形區(qū)域進(jìn)行工作。由于驅(qū)動(dòng)晶體管6402在線形區(qū)域進(jìn)行工作，將比電源線6407的電 壓高的電壓施加到驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極上。另外，對(duì)信號(hào)線6405施加(電源線電壓+ 驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)以上的電壓。另外，當(dāng)進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)而代替數(shù)字時(shí)間灰度驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)使信號(hào)的輸入不同， 可以使用與圖16相同的像素結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)行模擬灰度驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極施加(發(fā)光元件6404的正向 電壓+驅(qū)動(dòng)晶體管6402的Vth)以上的電壓。發(fā)光元件6404的正向電壓是指設(shè)定為所希 望的亮度時(shí)的電壓，至少包含正向閾值電壓。另外，通過(guò)輸入使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū) 域工作的視頻信號(hào)，可以在發(fā)光元件6404中產(chǎn)生電流。為了使驅(qū)動(dòng)晶體管6402在飽和區(qū) 域進(jìn)行工作，使電源線6407的電位比驅(qū)動(dòng)晶體管6402的柵極電位還要高。通過(guò)將視頻信 號(hào)設(shè)定為模擬方式，可以在發(fā)光元件6404中產(chǎn)生響應(yīng)視頻信號(hào)的電流，而進(jìn)行模擬灰度驅(qū) 動(dòng)。另外，圖16所示的像素結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，還可以對(duì)圖16所示的像素新添加 開(kāi)關(guān)、電阻元件、電容元件、晶體管或邏輯電路等。下面，參照?qǐng)D17A至圖17C說(shuō)明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，以驅(qū)動(dòng)TFT是η型的情況 為例子來(lái)說(shuō)明像素的截面結(jié)構(gòu)?？梢耘c實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管170同樣地制造用于 圖17Α、圖17Β和圖17C的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001、7011、7021，這些TFT是作為 半導(dǎo)體層包含氧化物的薄膜晶體管。為了取出發(fā)光，發(fā)光元件的陽(yáng)極或陰極的至少一方是透明的即可。又，在襯底上形 成薄膜晶體管及發(fā)光元件，并且有如下結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，即從與襯底相反的面取出發(fā)光的 頂部發(fā)射、或從襯底一側(cè)的面取出發(fā)光的底部發(fā)射、或從襯底一側(cè)及與襯底相反的面取出 發(fā)光的雙面發(fā)射。像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于任何發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。參照?qǐng)D17A說(shuō)明頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖17A中示出當(dāng)驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001為η型且從發(fā)光元件7002發(fā)射的光穿過(guò)陽(yáng)極7005 —側(cè)時(shí)的像素的截面圖。在TFT7001中，作為半導(dǎo)體層使用包含氧化硅的 In-Ga-Zn-O類非單晶膜。通過(guò)包含氧化硅等的雜質(zhì)，即使進(jìn)行300°C至600°C的熱處理，也 可以防止該氧化物半導(dǎo)體的晶化或微晶粒的產(chǎn)生。在圖17A中，發(fā)光元件7002的陰極7003 和驅(qū)動(dòng)TFT的TFT7001電連接，在陰極7003上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7004、陽(yáng)極7005。至于 陰極7003，只要是功函數(shù)小且反射光的導(dǎo)電膜，就可以使用各種材料。例如，優(yōu)選采用Ca、 Al、MgAg、AlLi等。再者，發(fā)光層7004可以由單層或多層的疊層構(gòu)成。在由多層構(gòu)成時(shí)，在 陰極7003上按順序?qū)盈B電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。另外， 不需要設(shè)置所有這些層。使用具有透光性的導(dǎo)電材料形成陽(yáng)極7005，也可以使用具有透光 性的導(dǎo)電膜例如包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化 物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、氧化銦氧化錫合金、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化 物等。由陰極7003及陽(yáng)極7005夾有發(fā)光層7004的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7002。在圖17A 所示的像素中，從發(fā)光元件7002發(fā)射的光如箭頭所示那樣發(fā)射到陽(yáng)極7005 —側(cè)。接著，參照?qǐng)D17B說(shuō)明底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖17B示出在驅(qū)動(dòng)TFT7011是 η型，并且從發(fā)光元件7012發(fā)射的光發(fā)射到陰極7013 —側(cè)的情況下的像素的截面圖。在 TFT7011中，作為半導(dǎo)體層使用包含氧化硅的Zn-O類氧化物半導(dǎo)體。通過(guò)包含氧化硅等的 雜質(zhì)，即使進(jìn)行300°C至600°C的熱處理，也可以防止該氧化物半導(dǎo)體的晶化或微晶粒的產(chǎn) 生。在圖17B中，在與驅(qū)動(dòng)TFT7011電連接的具有透光性的導(dǎo)電膜7017上形成有發(fā)光元件 7012的陰極7013，在陰極7013上按順序?qū)盈B有發(fā)光層7014、陽(yáng)極7015。另外，在陽(yáng)極7015 具有透光性的情況下，也可以覆蓋陽(yáng)極上地形成有用來(lái)反射光或遮光的屏蔽膜7016。與圖 17A的情況同樣地，至于陰極7013，只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電材料，就可以使用各種材料。但 是，將其厚度設(shè)定為透過(guò)光的程度(優(yōu)選為5nm至30nm程度)。例如，可以將膜厚度為20nm 的鋁膜用作陰極7013。又，與圖17A同樣地，發(fā)光層7014可以由單層或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。 陽(yáng)極7015不需要透過(guò)光，但是可以與圖17A同樣地使用具有透光性的導(dǎo)電材料形成。并且， 雖然屏蔽膜7016例如可以使用反射光的金屬等，但是不局限于金屬膜。例如，也可以使用 添加有黑色的顏料的樹(shù)脂等。由陰極7013及陽(yáng)極7015夾有發(fā)光層7014的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7012。在圖17B 所示的像素中，從發(fā)光元件7012發(fā)射的光如箭頭所示那樣發(fā)射到陰極7013 —側(cè)。接著，參照?qǐng)D17C說(shuō)明雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖17C中，在與驅(qū)動(dòng)TFT7021 電連接的具有透光性的導(dǎo)電膜7027上形成有發(fā)光元件7022的陰極7023，在陰極7023上按 順序?qū)盈B有發(fā)光層7024、陽(yáng)極7025。在TFT7021中，作為半導(dǎo)體層使用In-Ga-Zn-O類非單 晶膜。與圖17A的情況同樣地，至于陰極7023，只要是功函數(shù)小的導(dǎo)電材料，就可以使用各 種材料。但是，將其厚度設(shè)定為透過(guò)光的程度。例如，可以將膜厚度為20nm的Al膜用作陰 極7023。再者，與圖17A同樣地，發(fā)光層7024可以由單層或多個(gè)層的疊層構(gòu)成。陽(yáng)極7025 可以與圖17A同樣地使用透過(guò)光的具有透光性的導(dǎo)電材料形成。陰極7023、發(fā)光層7024和陽(yáng)極7025重疊的區(qū)域相當(dāng)于發(fā)光元件7022。在圖17C所 示的像素中，從發(fā)光元件7022發(fā)射的光如箭頭所示那樣發(fā)射到陽(yáng)極7025 —側(cè)和陰極7023 一側(cè)的雙方。另外，雖然在此描述了有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以設(shè)置無(wú)機(jī)EL元件作為發(fā)光元件。另外，在本實(shí)施方式中示出了控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管(驅(qū)動(dòng)TFT)和發(fā) 光元件電連接的例子，但是也可以采用在驅(qū)動(dòng)TFT和發(fā)光元件之間連接有電流控制TFT的 結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在形成保護(hù)絕緣膜之后進(jìn)行熱處理(30(TC至 600°C )，在設(shè)置隔壁以防止相鄰的發(fā)光元件的陽(yáng)極的短路時(shí)，即使將使用聚酰亞胺等的隔 壁的焙燒溫度設(shè)定為300°C并進(jìn)行加熱處理，也可以抑制對(duì)薄膜晶體管的電特性的影響，并 降低電特性的不均勻。通過(guò)上述步驟，可以制造減少電特性的不均勻的發(fā)光顯示裝置(顯示面板)作為 半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體裝置示出一例電子紙。圖18A示出有源矩陣型電子紙的截面圖?？梢耘c實(shí)施方式3所示的薄膜晶體管 170同樣地制造配置在用于半導(dǎo)體裝置的顯示部的薄膜晶體管581，該薄膜晶體管581是包 括將氧化物半導(dǎo)體膜用作半導(dǎo)體層的電特性高的薄膜晶體管。在本實(shí)施方式中，使用包括 將Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體用作半導(dǎo)體層的電特性高的薄膜晶體管。圖18A的電子紙是采用扭轉(zhuǎn)球(twisting ball)顯示方式的顯示裝置的例子。扭 轉(zhuǎn)球顯示方式是指一種方法，其中將分開(kāi)涂敷有白色和黑色的球形粒子配置在用于顯示元 件的電極層的第一電極層及第二電極層之間，并在第一電極層及第二電極層之間產(chǎn)生電位 差來(lái)控制球形粒子的方向，以進(jìn)行顯示。薄膜晶體管581是底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，并通過(guò)源電極層或漏電極層與第一電 極層587在形成在絕緣層583、584、585的開(kāi)口互相接觸而電連接。在第一電極層587和第 二電極層588之間存在有空腔594。在空腔594內(nèi)充滿著具有黑色區(qū)590a及白色區(qū)590b 的球形粒子和液體。此外，空腔594的周圍被樹(shù)脂等的填充材料595填充(參照?qǐng)D18A)。在本實(shí)施方式中，第一電極層587相當(dāng)于像素電極，第二電極層588相當(dāng)于共同電 極。第二電極層588與設(shè)置在與薄膜晶體管581同一襯底上的共同電位線電連接。在共同 連接部可以通過(guò)配置在一對(duì)襯底580、596之間的導(dǎo)電粒子，使第二電極層588與共同電位 線電連接。此外，還可以使用電泳元件來(lái)代替扭轉(zhuǎn)球。使用直徑為10 μ m至200 μ m程度的微 囊，該微囊中封入有透明液體、帶有正電的白色微粒以及帶有負(fù)電的黑色微粒。當(dāng)對(duì)于設(shè)置 在第一電極層和第二電極層之間的微囊由第一電極層和第二電極層施加電場(chǎng)時(shí)，白色微粒 和黑色微粒移動(dòng)到相反方向，從而可以顯示白色或黑色。應(yīng)用這種原理的顯示元件就是電 泳顯示元件，被稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射率，因而不需要輔 助燈。此外，其耗電量低，并且在昏暗的地方也能夠辨別顯示部。另外，即使不給顯示部供 應(yīng)電源，也能夠保持顯示過(guò)一次的圖像，因此，即使使具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(簡(jiǎn)單地 稱為顯示裝置，或稱為具備顯示裝置的半導(dǎo)體裝置)遠(yuǎn)離電波發(fā)射源，也能夠保存顯示過(guò) 的圖像。通過(guò)使用由實(shí)施方式3所示的工序來(lái)得到的電特性良好的薄膜晶體管170，可以 制造電子紙。電子紙可以用于用來(lái)顯示信息的各種領(lǐng)域的電子設(shè)備。例如，可以將電子紙應(yīng)用于電子書籍(電子書)、招貼、電車等的交通工具的車內(nèi)廣告、信用卡等的各種卡片中 的顯示等。圖18B示出電子設(shè)備的一例。圖18B示出電子書籍2700的一例。例如，電子書籍2700由兩個(gè)框體，即框體2701 及框體2703構(gòu)成?？蝮w2701及框體2703由軸部2711形成為一體，并且可以以該軸部2711 為軸進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行如紙的書籍那樣的動(dòng)作?？蝮w2701組裝有顯示部2705，而框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705及 顯示部2707的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連屏畫面的結(jié)構(gòu)，又可以是顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)。通過(guò) 采用顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)，例如在右邊的顯示部(圖18B中的顯示部2705)中可以顯示 文章，而在左邊的顯示部(圖18B中的顯示部2707)中可以顯示圖像。此外，在圖18B中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中，具 備電源2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁(yè)。另外，也可以采用 在與框體的顯示部同一面上具備鍵盤或指示裝置等的結(jié)構(gòu)。另外，也可以采用在框體的背 面或側(cè)面具備外部連接用端子(耳機(jī)端子、USB端子或可與AC適配器及USB電纜等的各種 電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。再者，電子書籍2700也可以具有電子詞典 的功能。此外，電子書籍2700也可以采用以無(wú)線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用以無(wú) 線的方式從電子書籍服務(wù)器購(gòu)買所希望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等，然后下載的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式6包括使用氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備 (包括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機(jī))、用于 計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為移動(dòng)電話、移動(dòng) 電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈珠機(jī)等的大型游戲機(jī)等。圖19A示出電視裝置9601的一例。在電視裝置9601中，框體組裝有顯示部9603。 利用顯示部9603可以顯示映像。此外，在此示出固定在墻9600上支撐框體的背面的結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)利用框體所具備的操作開(kāi)關(guān)、或另外提供的遙控操作機(jī)9610進(jìn)行電視 裝置9601的操作。通過(guò)利用遙控操作機(jī)9610所具備的操作鍵9609，可以進(jìn)行頻道或音量 的操作，并可以對(duì)在顯示部9603上顯示的映像進(jìn)行操作。此外，也可以采用在遙控操作機(jī) 9610中設(shè)置顯示從該遙控操作機(jī)9610輸出的信息的顯示部9607的結(jié)構(gòu)。另外，電視裝置9601采用具備接收機(jī)及調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)利用接收 機(jī)接收一般的電視廣播。再者，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無(wú)線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，從而也 可進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的 fn息通^[曰ο圖19B示出一種便攜式游戲機(jī)，其由框體9881和框體9891這兩個(gè)框體構(gòu)成，并且 通過(guò)連接部9893可以開(kāi)閉地連接?？蝮w9881安裝有顯示部9882，并且框體9891安裝有顯 示部9883。另外，圖19B所示的便攜式游戲機(jī)還具備揚(yáng)聲器部9884、記錄介質(zhì)插入部9886、 LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (包括測(cè)定如下因素的功 能力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、 時(shí)間、硬度、電場(chǎng)、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動(dòng)、氣味或紅外線)以及麥克風(fēng)9889)等。當(dāng)然，便攜式游戲機(jī)的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，只要采用至少具備半導(dǎo)體 裝置的結(jié)構(gòu)即可，并且可以采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖19B所示的便攜式 游戲機(jī)具有如下功能讀出存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)并將其顯示在顯示部上；或通 過(guò)與其他便攜式游戲機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信而實(shí)現(xiàn)信息共享。另外，圖19B所示的便攜式游戲機(jī) 所具有的功能不局限于此，而可以具有各種各樣的功能。圖20A示出移動(dòng)電話機(jī)1000的一例。移動(dòng)電話機(jī)1000除了安裝在框體1001的 顯示部1002之外還具備操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚(yáng)聲器1005、麥克風(fēng)1006等。圖20A所示的移動(dòng)電話機(jī)1000可以用手指等觸摸顯示部1002來(lái)輸入信息。此夕卜， 可以用手指等觸摸顯示部1002來(lái)打電話或進(jìn)行電子郵件的輸入等的操作。顯示部1002的畫面主要有三個(gè)模式。第一是以圖像的顯示為主的顯示模式，第二 是以文字等的信息的輸入為主的輸入模式，第三是顯示模式和輸入模式這兩個(gè)模式混合的 顯示+輸入模式。例如，在打電話或制作電子郵件的情況下，將顯示部1002設(shè)定為以文字輸入為主 的文字輸入模式，并進(jìn)行在畫面上顯示的文字的輸入操作，即可。在此情況下，優(yōu)選的是，在 顯示部1002的畫面的大部分中顯示鍵盤或號(hào)碼按鈕。此外，通過(guò)在移動(dòng)電話機(jī)1000的內(nèi)部設(shè)置具有陀螺儀和加速度傳感器等檢測(cè)傾 斜度的傳感器的檢測(cè)裝置，來(lái)判斷移動(dòng)電話機(jī)1000的方向(縱向還是橫向)，從而可對(duì)顯示 部1002的畫面顯示進(jìn)行自動(dòng)切換。通過(guò)觸摸顯示部1002或?qū)蝮w1001的操作按鈕1003進(jìn)行操作，切換畫面模式。 還可以根據(jù)顯示在顯示部1002上的圖像種類切換畫面模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部上的圖 像信號(hào)為動(dòng)態(tài)圖像的數(shù)據(jù)時(shí)，將畫面模式切換成顯示模式，而當(dāng)顯示在顯示部上的圖像信 號(hào)為文字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，將畫面模式切換成輸入模式。另外，當(dāng)在輸入模式中通過(guò)探測(cè)出顯示部1002的光傳感器所檢測(cè)的信號(hào)并在一 定期間中沒(méi)有顯示部1002的觸摸操作輸入時(shí)，也可以以將畫面模式從輸入模式切換成顯 示模式的方式來(lái)進(jìn)行控制。還可以將顯示部1002用作圖像傳感器。例如，通過(guò)用手掌或手指觸摸顯示部 1002，來(lái)拍攝掌紋、指紋等，而可以進(jìn)行身份識(shí)別。此外，通過(guò)在顯示部中使用發(fā)射近紅外光 的背光燈或發(fā)射近紅外光的感測(cè)光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。圖20B也是移動(dòng)電話機(jī)的一例。圖20B的移動(dòng)電話機(jī)，在框體9411中具有包括顯 示部9412以及操作鈕9413的顯示裝置9410，在框體9401中具有包括操作鈕9402、外部輸 入端子9403、麥克風(fēng)9404、揚(yáng)聲器9405以及來(lái)電話時(shí)發(fā)光的發(fā)光部9406的通信裝置9400， 具有顯示功能的顯示裝置9410與具有電話功能的通信裝置9400可以沿著箭頭所指的兩 個(gè)方向拆裝。所以可以將顯示裝置9410和通信裝置9400的短軸互相連接，或?qū)@示裝置 9410和通信裝置9400的長(zhǎng)軸互相連接。另外，當(dāng)僅需要顯示功能時(shí)，可以將顯示裝置9410 從通信裝置9400分開(kāi)而單獨(dú)使用顯示裝置9410。通信裝置9400和顯示裝置9410可以通 過(guò)無(wú)線通信或有線通信來(lái)進(jìn)行圖像或輸入信息的接收，并分別具有可進(jìn)行充電的電池。本實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。符號(hào)說(shuō)明100襯底；101柵電極；102柵極絕緣層；103半導(dǎo)體層；104a源區(qū)；104b漏區(qū)；
21105a源電極層；105b漏電極層；107保護(hù)絕緣膜；108電容布線；109接觸孔；110像素電極； 111a、111b、IllcIn-Ga-Zn-O 類非單晶膜；121 端子；122 端子；123In-Ga_Zn-0 類非單晶膜； 124電容電極層；125接觸孔；126接觸孔；127接觸孔；128透明導(dǎo)電膜；150端子；151端子; 152柵極絕緣層；153連接電極；154保護(hù)絕緣膜；155透明導(dǎo)電膜；156電極；170薄膜晶體管。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜；以及在形成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜之后進(jìn)行300℃或以上的加熱處理，其中，經(jīng)過(guò)所述加熱處理的所述氧化物半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中進(jìn)行所述加熱處理的溫度高于 形成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)的襯底溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜中含有的氫密度為5X 102°/cm3或以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜中含有的氮密度為lX1019/cm3或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在大氣氣氛下或氮?dú)夥障逻M(jìn)行 所述加熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜 至少使用隊(duì)0氣體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成 所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)的襯底溫度為大于或等于100°c且小于或等于300°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包含銦、 鎵以及鋅中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層是由 InM03(Zn0)m(m > 0)表示的薄膜，并且M表示選自Ga、Fe、Ni、Mn或Co中的一種金屬元素 或多種金屬元素。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中M表示Ga。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述加熱處理之后在所述 包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜上還形成布線。
12.—種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在具有絕緣表面的襯底上形成柵電極；在所述柵電極上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極及漏電極； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜；以及 在形成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜之后進(jìn)行大于或等于300°C且小于或等于所述具 有絕緣表面的襯底的應(yīng)變點(diǎn)的加熱處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中形成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī) 絕緣膜時(shí)的襯底溫度低于形成所述柵極絕緣層時(shí)的襯底溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中進(jìn)行所述加熱處理的溫度高 于形成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)的襯底溫度，并且經(jīng)過(guò)所述加熱處理的所述氧化物 半導(dǎo)體層具有非晶結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜中含有的氫密度為5X 102°/cm3或以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕 緣膜中含有的氮密度為lX1019/cm3或以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在大氣氣氛下或氮?dú)夥障逻M(jìn) 行所述加熱處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣 膜至少使用N20氣體形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述柵極絕緣層是至少使用 N20氣體形成的包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述氧化物半導(dǎo)體層上形 成所述包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)的襯底溫度為大于或等于100°c且小于或等于300°C。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層包含 銦、鎵以及鋅中的至少一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體層是由 InM03(Zn0)m(m> 0)表示的薄膜，并且M表示選自Ga、Fe、Ni、Mn或Co中的一種金屬元素或 多種金屬元素。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中M表示Ga。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述加熱處理之后在所述 包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜上還形成布線。
全文摘要
若不由無(wú)機(jī)絕緣膜覆蓋氧化物半導(dǎo)體層情況下進(jìn)行加熱處理而使氧化物半導(dǎo)體層晶化，則因晶化而形成表面凹凸，可能會(huì)產(chǎn)生電特性的不均勻。通過(guò)如下順序進(jìn)行工序在從剛形成氧化物半導(dǎo)體層之后直到與氧化物半導(dǎo)體層上接觸地形成包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜之前的期間一次也不進(jìn)行加熱處理，在接觸于襯底上的氧化物半導(dǎo)體層上地形成第二絕緣膜之后進(jìn)行加熱處理。此外，在包含氧化硅的無(wú)機(jī)絕緣膜中含有的氫密度為5×1020/cm3以上，或其氮密度為1×1019/cm3以上。
文檔編號(hào)H01L21/34GK101894759SQ20101014695
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者佐佐木俊成, 大原宏樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所