專利名稱：半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用氧化物半導體的半導體裝置。注意，在本說明書中半導體裝置是指能夠通過利用半導體特性而工作的所有裝 置，因此如液晶顯示裝置等電光裝置、半導體電路以及電子設備都是半導體裝置。
背景技術：
近年來，通過利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導體薄膜(膜厚度為大約幾 nm至幾百nm)來構成薄膜晶體管(TFT)的技術引人注目。薄膜晶體管廣泛地應用于電子裝 置如集成電路(Integrated Circuit 略號為IC)或電光裝置，尤其是目前正在加快開發(fā)作 為圖像顯示裝置的開關元件的薄膜晶體管。金屬氧化物的種類繁多且用途廣泛。氧化銦是 公知的材料，并且，氧化銦用于液晶顯示器等所需要的透明電極材料。在金屬氧化物中存在有呈現(xiàn)半導體特性的金屬氧化物。作為呈現(xiàn)半導體特性的金 屬氧化物，例如有氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等。將這些呈現(xiàn)半導體特性的金屬氧化物 用于溝道形成區(qū)的薄膜晶體管已經(jīng)是眾所周知的(參照專利文獻1及2)。[專利文獻1]日本專利申請公開2007-123861號公報[專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報要求使用氧化物半導體層的薄膜晶體管有快的工作速度、比較簡單的制造工序以 及足夠的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題之一是提高使用氧化物半導體層的薄膜晶體管的工作特性、可靠 性。尤其是，優(yōu)選用于驅動電路的薄膜晶體管的工作速度快。例如，當使薄膜晶體管的溝道長度(L)短或使溝道寬度(W)寬時，實現(xiàn)工作速度的 高速化。然而，當使溝道長度短時，存在開關特性例如導通截止比變小的問題。此外，當使 溝道寬度(W)寬時，存在薄膜晶體管本身的電容負荷上升的問題。此外，本發(fā)明的課題之一也是提供一種具備即使溝道長度短也具有穩(wěn)定的電特性 的薄膜晶體管的半導體裝置。此外，當在絕緣表面上形成多個不同的電路時，例如在同一個襯底上形成像素部 和驅動電路時，用于像素部的薄膜晶體管要求具有優(yōu)越的開關特性，例如要求其導通截止 比較大，并且用于驅動電路的薄膜晶體管要求快的工作速度。尤其是，顯示裝置的清晰度越 高，顯示圖像的寫入時間越短，所以優(yōu)選使用于驅動電路的薄膜晶體管具有快的工作速度。本發(fā)明的課題之一也是降低使用氧化物半導體層的薄膜晶體管的電特性的偏差。本發(fā)明的課題之一也是簡化使用氧化物半導體層的薄膜晶體管的制造工序。本發(fā)明的一種方式是一種半導體裝置，包括同一個襯底上的驅動電路部、顯示部 (也稱為像素部)，該驅動電路部和該顯示部包括薄膜晶體管、第一布線(也稱為端子或連接電極)、第二布線(也稱為端子或連接電極)，其中，薄膜晶體管包括使用金屬構成的柵 電極、該柵電極上的柵極絕緣層、該柵極絕緣層上的氧化物半導體層、該氧化物半導體層上 的使用金屬構成且與該氧化物半導體層的邊緣部相比其邊緣部位于內(nèi)側的源電極(也稱 為源電極層)及漏電極(也稱為漏電極層)、氧化物半導體層和源電極及漏電極上的保護絕 緣層，并且，驅動電路部中的薄膜晶體管在保護絕緣層上的重疊于氧化物半導體層的位置 中包括導電層，并且，顯示部中的薄膜晶體管與像素電極(也稱為像素電極層)電連接，并 且，第一布線使用與柵電極相同的材料形成，而且第二布線使用與源電極或漏電極相同的 材料形成，再者，第一布線和第二布線通過設置在柵極絕緣層和保護絕緣層中的開口(接 觸孔)電連接。作為像素用薄膜晶體管及驅動電路用薄膜晶體管，使用底柵結構的反交錯型薄膜 晶體管。像素用薄膜晶體管及驅動電路用薄膜晶體管是如下溝道蝕刻型薄膜晶體管，該溝 道蝕刻型薄膜晶體管設置有接觸于在源電極層與漏電極層之間暴露的氧化物半導體層的 氧化物絕緣層。驅動電路用薄膜晶體管具有使用柵電極和導電層夾持氧化物半導體層的結構。由 此，可以降低薄膜晶體管的閾值的偏差，而可以提供具備其電特性穩(wěn)定的薄膜晶體管的半 導體裝置。導電層的電位可以被設定為與柵電極層相同的電位、浮動電位、固定電位例如 GND電位或0V。此外，通過對導電層施加任意的電位，可以控制薄膜晶體管的閾值。用來實現(xiàn)上述結構的本發(fā)明的一種方式是一種半導體裝置的制造方法，包括如下 步驟通過第一光刻過程在同一個襯底上的形成有驅動電路部的第一區(qū)域和形成有顯示部 的第二區(qū)域中形成分別用作柵電極的第一電極、使用與第一電極相同的材料構成的第一布 線；在第一電極及第一布線上形成用作柵極絕緣層的第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成氧 化物半導體層；進行用來使氧化物半導體層脫水化或脫氫化的熱處理；在氧化物半導體層 上形成用來形成源電極及漏電極的金屬膜；通過第二光刻過程在金屬膜上利用多級灰度掩 模形成具有膜厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩模，并且，以具有膜厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩 模為掩模層對氧化物半導體層和金屬膜進行蝕刻來將該氧化物半導體層和該金屬膜加工 為島狀的氧化物半導體層和島狀的金屬層；對掩模層進行灰化處理來縮小掩模層的同時， 去除抗蝕劑掩模的膜厚度薄的區(qū)域，來形成被分離的掩模層；通過對掩模層的露出部分進 行蝕刻，形成其邊緣部比氧化物半導體層的邊緣部縮退到內(nèi)側的用作源電極的第二電極及 用作漏電極的第三電極、使用與源電極和漏電極相同的材料構成的第二布線；去除掩模層； 在第二電極、第三電極及氧化物半導體層上形成作為氧化物絕緣層的第二絕緣膜；通過第 三光刻過程選擇性地去除重疊于第一布線的第一絕緣膜及第二絕緣膜來形成第一開口，選 擇性地去除重疊于第二布線的第二絕緣膜來形成第二開口，并且，在第二區(qū)域中通過選擇 性地去除第二絕緣膜來在位于重疊于第二電極和第三電極中的任一個的位置中形成第三 開口 ；通過第四光刻過程，形成通過第一開口及第二開口使第一布線和第二布線電連接的 第一導電層，在第一區(qū)域中，在隔著第二絕緣膜而重疊于氧化物半導體層的位置中形成使 用與第一導電層相同的材料構成的第四電極，在第二區(qū)域中，使用與所述第一導電層相同 的材料形成用作像素電極的通過第三開口電連接到薄膜晶體管的第五電極通過減少光掩模數(shù)，可以簡化工序。利用多級灰度掩模形成的掩模層成為具有多種膜厚度的形狀，并且通過對掩模層進行蝕刻，可以進一步改變其形狀，所以可以將該掩模層用于用來加工為不同圖案的多個 蝕刻工序。因此，利用一個多級灰度掩模，可以形成對應于至少兩種以上的不同圖案的掩模 層。因此，可以削減曝光掩模數(shù)，并且可以削減所對應于的光刻過程數(shù)，所以可以簡化工序。上述結構解決上述課題中的至少一個。此外，例如將在本說明書中使用的氧化物半導體形成為以InM03(Zn0)m(m > 0)表 示的薄膜，并且制造將該薄膜用作氧化物半導體層的薄膜晶體管。注意，M表示選自Ga、Fe、 Ni、Mn及Co中的一個或多個金屬元素。例如，除了有作為M而包括Ga的情況以外，還有作 為M而包括Ga和Ni或者Ga和Fe等，作為M而包括Ga以外的上述金屬元素的情況。此夕卜， 在上述氧化物半導體中，還有如下氧化物半導體除了包括作為M而包含的金屬元素以外， 還包括作為雜質元素的Fe、Ni、其他的過渡金屬元素、該過渡金屬的氧化物。在本說明書中， 將以InM03(Zn0)m(m> 0)表示的結構的氧化物半導體層中的作為M而包含Ga的結構的氧 化物半導體稱為In-Ga-Zn-O類氧化物半導體，并且將其薄膜稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。另外，作為用于氧化物半導體層的金屬氧化物，除了上述以外，還可以使用 In-Sn-Zn-O 類、In-Al-Zn-O 類、Sn-Ga-Zn-O 類、Al-Ga-Zn-O 類、Sn-Al-Zn-O 類、In-Zn-O 類、 Sn-Zn-O類、Al-Zn-O類、In-O類、Sn-O類、Zn-O類的金屬氧化物。此外，也可以在使用上述 金屬氧化物構成的氧化物半導體層中包含氧化硅。在進行氮、稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下的加熱處理的情況下，也可以 說氧化物半導體層通過加熱處理變成氧缺乏型而被低電阻化，即被N型化(N—化等)，然后 通過形成接觸于氧化物半導體層的氧化物絕緣層并在成膜之后進行加熱處理，來使氧化物 半導體層變成氧過剩狀態(tài)，而被高電阻化，即被I型化。此外，也可以說成是進行使氧化物 半導體層成為氧過剩狀態(tài)的固相氧化。由此，可以制造并提供具有其電特性良好且可靠性 好的薄膜晶體管的半導體裝置。在脫水化或脫氫化中，通過在氮、或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下以 4000C以上且低于襯底的應變點的溫度，優(yōu)選以420°C以上且570°C以下的溫度進行加熱處 理，減少氧化物半導體層所含有的水分等的雜質。此外，可以防止后面的水(H2O)的再浸滲。脫水化或脫氫化的熱處理優(yōu)選在H2O為20ppm以下的氮氣氛下進行。此外，也可 以在H2O為20ppm以下的超干燥空氣中進行。進行氧化物半導體層的脫水化或脫氫化的熱處理條件為即使在將溫度升至 4500C的條件下利用TDS對受到脫水化或脫氫化后的氧化物半導體層進行測量，也不檢測 出水的兩個峰值，至少不檢測出在300°C附近出現(xiàn)的一個峰值。從而，即使在將溫度升至 450°C的條件下利用TDS對使用受到脫水化或脫氫化的氧化物半導體層的薄膜晶體管進行 測量，也不檢測出至少在300°C附近出現(xiàn)的水的峰值。并且，當對氧化物半導體層進行脫水化或脫氫化的加熱溫度T的降溫時，使用與 進行了脫水化或脫氫化的爐相同的爐來不暴露于大氣，而不使水或氫再混入到氧化物半導 體層中，是很重要的。當使用如下氧化物半導體層，即進行脫水化或脫氫化使氧化物半導體 層低電阻化，就是說N型化(N—等)后進行高電阻化而成為I型的氧化物半導體層來制造 薄膜晶體管時，可以使薄膜晶體管的閾值電壓成為正值，而可以實現(xiàn)所謂的常關閉型開關 元件。作為半導體裝置(顯示裝置)，優(yōu)選的是，以薄膜晶體管的柵電壓為盡量近于OV的正 的閾值電壓形成溝道。注意，當薄膜晶體管的閾值電壓值為負值時，容易成為即使柵電壓為OV也在源電極和漏電極之間也有電流流過的所謂的常開啟型。在有源矩陣型顯示裝置中， 構成電路的薄膜晶體管的電特性是很重要的，并且該電特性決定顯示裝置的性能。尤其是， 在薄膜晶體管的電特性中，閾值電壓(Vth)是很重要的。即使在場效應遷移率高的情況下， 當閾值電壓值高或者閾值電壓值為負值時，不容易控制電路。在采用閾值電壓值高且閾值 電壓的絕對值大的薄膜晶體管的情況下，當驅動電壓低時不能發(fā)揮作為TFT的開關功能， 而有可能成為負荷。作為η溝道型的薄膜晶體管，優(yōu)選采用如下晶體管對柵電壓施加正電 壓時初次形成溝道，來使漏電流流過。不提高驅動電壓就不形成溝道的晶體管、在負的電壓 狀態(tài)下也形成溝道而使漏電流流過的晶體管不適合用于電路的薄膜晶體管。此外，也可以將從加熱溫度T降溫的氣體氣氛轉換為與升溫到加熱溫度T的氣體 氣氛不同的氣體氣氛。例如，使用與進行了脫水化或脫氫化的爐相同的爐不暴露于大氣地 將高純度的氧氣體、N2O氣體、超干燥空氣(露點為-40°C以下，優(yōu)選為-60°C以下)充滿在 爐中并進行冷卻。通過使用如下氧化物半導體層，提高薄膜晶體管的電特性，并且實現(xiàn)具備高量產(chǎn) 性和高性能的雙方的薄膜晶體管。在利用進行脫水化或脫氫化的加熱處理來降低膜中所含 有的水分后，在不包含水分的氣氛(露點為-40°C以下，優(yōu)選為-60°C以下)下進行緩冷(或 冷卻)而得到上述氧化物半導體層。在本說明書中，將氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下的加熱處理稱為用 于脫水化或脫氫化的加熱處理。在本說明書中，為方便起見，不僅將通過該加熱處理使吐脫 離稱為脫氫化，而且將包括使H、OH等脫離也稱為脫水化或脫氫化。在進行氮或稀有氣體(氬、氦等)的惰性氣體氣氛下的加熱處理時，氧化物半導體 層通過加熱處理而變成氧缺乏型，以被低電阻化，即被N型化(N_化等)。此外，形成重疊于漏電極層的氧缺乏型的高電阻漏區(qū)(也稱為HRD(High Resistance Drain)區(qū))。此外，形成重疊于源電極層的氧缺乏型的高電阻源區(qū)(也稱為 HRS(High Resistance Source)區(qū))。具體地說，高電阻漏區(qū)的載流子濃度在1 X IO1Vcm3以上的范圍內(nèi)，并且，該高電阻 漏區(qū)是載流子濃度至少高于溝道形成區(qū)的載流子濃度(小于lX1018/cm3)的區(qū)域。注意， 本說明書中的載流子濃度是指在室溫下利用霍爾效應測量來求得的載流子濃度的值。并且，通過使受到脫水化或脫氫化的氧化物半導體層中的至少一部分成為氧過剩 狀態(tài)，來進一步實現(xiàn)高電阻化，即I型化，以形成溝道形成區(qū)。注意，作為用來使受到脫水化 或脫氫化的氧化物半導體層成為氧過剩狀態(tài)的處理，有如下處理利用濺射法形成接觸于 受到脫水化或脫氫化的氧化物半導體層的氧化物絕緣層的處理；加熱處理或者在包含氧的 氣氛下的加熱處理、或者在形成氧化物絕緣層后在惰性氣體氣氛下進行加熱處理，然后在 氧氣氛或者超干燥空氣(露點為-40°C以下，優(yōu)選為-60°C以下)下的冷卻處理；等等。此外，為了使受到脫水化或脫氫化的氧化物半導體層中的至少一部分(重疊于柵 電極層的部分)成為溝道形成區(qū)，通過選擇性地使它成為氧過剩狀態(tài)，可以實現(xiàn)高電阻化， 即I型化。在受到脫水化或脫氫化的氧化物半導體層上以接觸的方式形成使用Ti等的金 屬電極構成的源電極層或漏電極層，選擇性地使不重疊于源電極層或漏電極層的露出區(qū)域 成為氧過剩狀態(tài)，從而可以形成溝道形成區(qū)。在選擇性地使它成為氧過剩狀態(tài)的情況下，形 成重疊于源電極層的第一高電阻源區(qū)、重疊于漏電極層的第二高電阻漏區(qū)，并且，第一高電阻源區(qū)和第二高電阻漏區(qū)之間的區(qū)域成為溝道形成區(qū)。在源電極層和漏電極層之間以自對 準的方式形成溝道形成區(qū)。由此，可以制造并提供具有其電特性良好且可靠性好的薄膜晶體管的半導體裝置。注意，通過在重疊于漏電極層的氧化物半導體層中形成高電阻漏區(qū)，可以提高形 成驅動電路時的可靠性。具體地說，通過形成高電阻漏區(qū)，可以得到導電性從漏電極層到高 電阻漏區(qū)、溝道形成區(qū)能夠階段性地變化的結構。因此，可以得到如下結構當使薄膜晶體 管與連接到用來供應高電源電位VDD的布線的漏電極層一起工作時，對柵電極層和漏電極 層之間施加高電場也高電阻漏區(qū)成為緩沖而不被施加局部性的高電場，從而提高晶體管的 耐壓性。此外，在重疊于漏電極層及源電極層的氧化物半導體層中，通過形成高電阻漏區(qū) 及高電阻源區(qū)，可以降低形成驅動電路時的溝道形成區(qū)的漏電流。具體地說，通過形成高電 阻漏區(qū)，作為流過在漏電極層和源電極層之間的晶體管的漏電流依次流過漏電極層、漏電 極層一側的高電阻漏區(qū)、溝道形成區(qū)、源電極層一側的高電阻源區(qū)、源電極層。此時，在溝道 形成區(qū)中，可以將從漏電極層一側的高電阻漏區(qū)流向溝道區(qū)的漏電流集中在當晶體管截止 時成為高電阻的柵極絕緣層和溝道形成區(qū)的界面附近，從而可以降低背溝道部(離柵電極 層遠的溝道形成區(qū)的表面的一部分)的漏電流。此外，雖然也要根據(jù)柵電極層的寬度，但是重疊于源電極層的高電阻源區(qū)和重疊 于漏電極層的高電阻漏區(qū)隔著柵極絕緣層而與柵電極層的一部分重疊，從而可以更有效地 緩和漏電極層的端部附近的電場強度。此外，也可以在氧化物半導體層和源電極及漏電極之間形成氧化物導電層。氧化 物導電層優(yōu)選作為成分而包含氧化鋅，并且優(yōu)選不包含氧化銦。例如，可以使用氧化鋅、 氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等。氧化物導電層也用作低電阻漏區(qū)(也稱為LRN(Low Resistance N-type conductivity)區(qū)、LRD(Low Resistance Drain)區(qū))。具體地說，低 電阻漏區(qū)的載流子濃度優(yōu)選大于高電阻漏區(qū)(HRD區(qū))，例如在1 X IO2Vcm3以上且1 X IO21/ cm3以下的范圍內(nèi)。通過在氧化物半導體層和源電極及漏電極之間設置氧化物導電層，可以 降低接觸電阻，并且可以實現(xiàn)晶體管的高速工作，所以可以提高外圍電路(驅動電路)的頻 率特性。在將氧化物導電層的形成方法應用于上述制造方法的情況下，在形成氧化物半導 體層后形成氧化物導電層，然后形成金屬膜，即可。氧化物導電層的形成既可以在用來使氧 化物半導體層脫水化或脫氫化的熱處理之前進行，又可以在該熱處理之后進行?？梢赃B續(xù)形成用來形成氧化物導電層和源電極及漏電極的金屬膜。此外，上述第一布線及第二布線可以采用使用與用作LRN或LRD的氧化物導電層 相同的材料和金屬材料構成的疊層布線。通過采用使用金屬和氧化物導電層構成的疊層， 改善對下層布線的重疊部分或者開口等的水平差的覆蓋性，從而可以降低布線電阻。此外， 也可以期待防止遷移等所引起的布線的局部性的高電阻化、斷線的效果，所以可以提供可 靠性高的半導體裝置。此外，當連接上述第一布線和第二布線時，也通過隔著氧化物導電層而進行連接， 可以期待防止因在連接部(接觸部)的金屬表面上形成絕緣氧化物而發(fā)生的接觸電阻的增
8大，從而可以提供可靠性高的半導體裝置。此外，因為薄膜晶體管容易被靜電等破壞，所以優(yōu)選相對于柵極線或源極線而在 同一個襯底上設置用來保護像素部的薄膜晶體管的保護電路。保護電路優(yōu)選利用使用氧化 物半導體層的非線性元件來構成。另外，為了方便起見而附上第一、第二的序數(shù)詞，該序數(shù)詞不表示工序順序或疊層 順序。此外，在本說明書中，上述序數(shù)詞不表示作為特定發(fā)明的事項的固有名稱。利用氧化物半導體層，可以實現(xiàn)具有優(yōu)越于電特性及可靠性的薄膜晶體管的半導 體裝置。


圖1是說明半導體裝置的圖；圖2A至2C是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖3A和3B是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖4A至4C是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖5是說明半導體裝置的圖；圖6A至6D是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖7A和7B是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖8A和8B是說明半導體裝置的圖；圖9A至9D是說明多級灰度掩模的圖；圖10是說明半導體裝置的圖；圖IlAl至11B2是說明半導體裝置的圖；圖12A和12B是說明半導體裝置的方框圖的圖；圖13A和13B是說明信號線驅動電路的結構的圖；圖14A至14D是說明移位寄存器的結構的電路圖；圖15A和15B是說明移位寄存器的工作的電路圖及時序圖；圖16A1至16B是說明半導體裝置的圖；圖17是說明半導體裝置的圖；圖18是示出電子書閱讀器的一例的外觀圖；圖19A和19B是示出電視裝置及數(shù)碼相框的實例的外觀圖；圖20A和20B是示出游戲機的實例的外觀圖；圖21A和21B是示出便攜式計算機及移動電話機的一例的外觀圖；圖22是說明半導體裝置的圖；圖23是說明半導體裝置的圖；圖24是說明半導體裝置的圖；圖25是說明半導體裝置的圖；圖26是說明半導體裝置的圖；圖27是說明半導體裝置的圖；圖28是說明半導體裝置的圖；圖29是說明半導體裝置的圖30是說明半導體裝置的圖；圖31是說明半導體裝置的圖；圖32是說明半導體裝置的圖；圖33是說明半導體裝置的圖；圖34是說明半導體裝置的圖；圖35是說明半導體裝置的圖。
具體實施例方式參照附圖而詳細說明實施方式。但是，不局限于以下說明，而所屬技術領域的普通 技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內(nèi)容可以不脫離本發(fā)明的宗旨及 其范圍地變換為各種各樣的形式。因此，不應該被解釋為僅限定在以下實施方式所記載的 內(nèi)容中。注意，在以下說明的結構中，在不同的附圖之間共同使用同一附圖標記來表示同一 部分或具有同一功能的部分，而省略其重復說明。實施方式1參照圖1至圖5而說明包括薄膜晶體管的半導體裝置的制造工序。圖1示出作為本發(fā)明的一種方式的半導體裝置的液晶顯示裝置。在圖1所示的液 晶顯示裝置中，襯底100和襯底190以夾著液晶層192的方式相對，該襯底100設置有包括 薄膜晶體管170及電容器147的像素部、包括薄膜晶體管180的驅動電路部、像素電極層 110、用作取向膜的絕緣層191，并且，襯底190設置有用作取向膜的絕緣層193，對置電極層 194、用作濾色片的著色層195。此外，在襯底100和襯底190的與液晶層192相反一側分別 設置有偏振片(具有偏振器的層，也簡單地稱為偏振器)196a、196b，并在柵極布線的端子 部中設置有第一端子121及連接用端子電極128，并且在源極布線的端子部中設置有第二 端子122及連接用端子電極129。在氧化物半導體層120上層疊有第二端子122，并且，第二端子122及氧化物半導 體層120通過利用使用多級灰度掩模而形成的抗蝕劑掩模的光刻過程來形成。在驅動電路部中，在薄膜晶體管180中，在柵電極層及半導體層的上方設置導電 層111，并且，漏電極層165b通過布線層145與利用與柵電極層相同的工序形成的導電層 162電連接。此外，在像素部中，薄膜晶體管170的漏電極層與像素電極層110電連接。在薄膜晶體管170和180的制造方法中，進行利用如下掩模層的蝕刻工序，該掩模 層利用作為所透過的光具有多種強度的曝光掩模的多級灰度掩模來形成。從而，氧化物半 導體層103、163的邊緣部不由源電極層105a、165a和漏電極層105b、165b覆蓋而露出。注 意，在氧化物半導體層103、163的邊緣中露出的區(qū)域是接觸于氧化物絕緣層107的區(qū)域。當 氧化物半導體層103、163具有露出的邊緣時，在其上層疊的氧化物絕緣層107的覆蓋性好。以下，參照圖2A至圖5而詳細地說明制造方法。圖5是液晶顯示裝置的像素部的 平面圖，并且圖1至圖4C相當于沿圖5中的線A1-A2、B1-B2的截面圖。在具有絕緣表面的襯底100的整個表面上形成導電層之后，進行第一光刻過程， 形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，而形成布線及電極(柵電極層101、柵電極 層161、導電層162、電容布線層108及第一端子121)。如圖2A所示，當進行蝕刻以在布線 及電極的端部上形成錐形形狀時，提高所層疊的膜的覆蓋性，所以是優(yōu)選的。注意，柵電極層101、柵電極層161分別包括在柵極布線中。雖然對可用于具有絕緣表面的襯底100的襯底沒有很大的限制，但是至少需要具 有能夠承受后面的加熱處理程度的耐熱性。作為具有絕緣表面的襯底100，可以使用玻璃襯底。此外，當后面的加熱處理的溫度高時，作為玻璃襯底，使用其應變點為730°C以上 的襯底，即可。此外，作為玻璃襯底，例如使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽 玻璃等玻璃材料。注意，通過包含比硼多的氧化鋇(BaO)，可以得到更有實用性的耐熱玻璃。 由此，優(yōu)選使用包括比B2O3多的BaO的玻璃襯底。注意，也可以使用陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等的使用絕緣體構成的襯底而 代替上述玻璃襯底。此外，還可以使用結晶化玻璃等。因為在本實施方式中示出的液晶顯 示裝置為透過型，所以作為襯底100使用具有透光性的襯底，但是，當采用反射型時，作為 襯底100，也可以使用非透光性的金屬襯底等的襯底。也可以在襯底100與柵電極層101、柵電極層161、導電層162、電容布線層108及
第一端子121之間設置作為基底膜的絕緣膜?；啄ぞ哂蟹乐闺s質元素從襯底100擴散的 功能，并且基底膜可以使用選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一種或 多種膜的疊層結構形成。柵電極層101、柵電極層161、導電層162、電容布線層108及第一端子121可以通 過使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料 的單層或疊層來形成。例如，作為柵電極層101、柵電極層161、導電層162、電容布線層108及第一端子 121的雙層的疊層結構，優(yōu)選采用在鋁層上層疊有鉬層的雙層的疊層結構；在銅層上層疊 有鉬層的雙層結構；在銅層上層疊有氮化鈦層或氮化鉭層的雙層結構；層疊有氮化鈦層和 鉬層的雙層結構。作為三層的疊層結構，優(yōu)選采用層疊如下層的結構鎢層或氮化鎢層；鋁 和硅的合金層或鋁和鈦的合金層；以及氮化鈦層或鈦層。接著，在柵電極層101、柵電極層161、導電層162、電容布線層108及第一端子121 上形成柵極絕緣層102。通過利用等離子體CVD法或濺射法等并使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮 氧化硅層或者氧化鋁層的單層或疊層，可以形成柵極絕緣層102。例如，作為成膜氣體使用 SiH4、氧及氮并利用等離子體CVD法形成氧氮化硅層即可。將柵極絕緣層102的膜厚度設 定為IOOnm以上且500nm以下，并且，當采用疊層結構時，例如采用如下結構在膜厚度為 50nm以上且200nm以下的第一柵極絕緣層上層疊有膜厚度為5nm以上且300nm以下的第二 柵極絕緣層的疊層結構。在本實施方式中，通過等離子體CVD法形成作為氮化硅層的膜厚度為200nm以下 的柵極絕緣層102。接著，在柵極絕緣層102上形成氧化物半導體層130。另外，優(yōu)選在通過濺射法形成氧化物半導體層之前，進行通過導入氬氣體來產(chǎn)生 等離子體的反濺射，而去除附著于柵極絕緣層102的表面的塵屑。反濺射是指一種方法，其 中在氬氣氛下使用RF電源對襯底一側施加電壓來在襯底近旁形成等離子體，以對表面進 行改性。另外，也可以使用氮、氦等而代替氬氣氛。另外，也可以在對氬氣氛加入氧、N2O等的氣氛下進行。另外，也可以在對氬氣氛加入Cl2、CF4等的氣氛下進行。接著，在柵極絕緣層102上形成膜厚度為2nm以上且200nm以下的氧化物半導體 層130 (參照圖2A)。在形成氧化物半導體層130后，為了即使進行用來實現(xiàn)脫水化或脫氫化 的加熱處理也得到非晶狀態(tài)的氧化物半導體層130，而優(yōu)選采用50nm以下的薄的膜厚度。 通過采用膜厚度薄的氧化物半導體層，可以抑制當在形成氧化物半導體層后進行加熱處理 時被結晶化。作為氧化物半導體層130，使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜、In-Sn-Zn-O類、 In-Al-Zn-O 類、Sn-Ga-Zn-O 類、Al-Ga-Zn-O 類、Sn-Al-Zn-O 類、In-Zn-O 類、In-Ga-O 類、 Sn-Zn-O類、Al-Zn-O類、In-O類、Sn-O類、Zn-O類的氧化物半導體層。在本實施方式中， 通過使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶材的濺射法進行成膜。此外，氧化物半導體層130 可以在稀有氣體(典型為氬)氣氛下、氧氣氛下、稀有氣體(典型為氬)及氧氣氛下通過濺 射法來形成。此外，在利用濺射法的情況下，優(yōu)選使用包括以上且10wt%以下的SiO2 的靶材進行成膜，使氧化物半導體層130包括阻礙結晶化的SiOx (X > 0)，以抑制當在后面 的工序中進行用于脫水化或脫氫化的加熱處理時被結晶化。在此，在以下條件下進行成膜使用包括In、Ga及Zn的氧化物半導體靶材 (In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 l[mol% ] ,In Ga Zn = 1 1 0. 5[at% ])；襯底 與靶材之間的距離是IOOmm ；壓力是0. 2Pa ；直流(DC)電源是0. 5kff ；并且在氬及氧(氬 氧=30sCCm 20sCCm，氧流量比率是40% )的氣氛下。注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電 源，因為可以減少塵屑，而且膜厚分布也變得均勻。In-Ga-Zn-O類非單晶膜的膜厚度為5nm 以上且200nm以下。在本實施方式中，使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶材并通過濺射法 形成膜厚度為20nm的In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為氧化物半導體層。在濺射法中，有作為濺射電源使用高頻電源的RF濺射法、DC濺射法，并且還有以 脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于絕緣膜的形成，而且DC濺射法主 要用于金屬膜的形成。此外，還有可以設置多個材料不同的靶材的多元濺射裝置。多元濺射裝置既可以 在同一處理室中層疊形成不同材料的膜，又可以在同一處理室中使多種材料同時放電而進 行成膜。此外，有利用如下濺射法的濺射裝置即在處理室內(nèi)具備磁鐵機構并且用于磁控 管濺射法；以及不使用輝光放電而利用使用微波來產(chǎn)生的等離子體的ECR濺射法。此外，作為使用濺射法的成膜方法，還有在成膜時使靶材物質與濺射氣體成分產(chǎn) 生化學反應而形成它們的化合物薄膜的反應濺射法、在成膜時對襯底也施加電壓的偏壓濺 射法。也可以在柵極絕緣層上直接形成抗蝕劑圖案來形成接觸孔。在此情況下，優(yōu)選在 剝離抗蝕劑后進行熱處理，進行柵極絕緣層表面的脫水化、脫氫化、脫羥化的處理。例如，在 惰性氣體氣氛(氮、或者氦、氖、氬等)下、氧氣氛下進行加熱處理(400°c以上且低于襯底的 應變點)，而去除包括在柵極絕緣層中的氫及水等雜質，即可。接著，進行氧化物半導體層130的脫水化或脫氫化，來形成受到脫水化或脫氫化 的氧化物半導體層131 (參照圖2B)。將進行脫水化或脫氫化的第一加熱處理的溫度設定 為400°C以上且低于襯底的應變點，優(yōu)選為425°C以上。注意，只要采用425°C以上的溫度就熱處理時間是一個小時以下，即可。但是，如果采用低于425°C的溫度就熱處理時間是一個 小時以上。在此，將襯底放入加熱處理裝置之一的電爐中，在氮氣氣氛下對氧化物半導體層 130進行加熱處理后，不接觸于大氣，防止水、氫再混入到氧化物半導體層中，而得到氧化物 半導體層131。在本實施方式中，在氮氣氛下使用同一爐將氧化物半導體層的溫度從進行氧 化物半導體層130的脫水化或脫氫化所需的加熱溫度T緩冷到水無法再次混入的溫度，具 體而言將氧化物半導體層的溫度降低到比加熱溫度T低100°C以上的溫度。此外，不局限于 氮氣氛，而在氦、氖、氬等稀有氣體氣氛下或者減壓下進行脫水化或脫氫化。通過以400°C至700°C的溫度對氧化物半導體層130進行熱處理，實現(xiàn)氧化物半導 體層130的脫水化或脫氫化，可以防止后面的水(H2O)的再浸漬。注意，在第一加熱處理中，優(yōu)選的是，在氮或者諸如氦、氖、氬等的稀有氣體中不包 括水、氫等。尤其是，以400°C至700°C對氧化物半導體層130進行的脫水化或脫氫化的熱 處理優(yōu)選在H2O為20ppm以下的氮氣氛下進行?；蛘?，優(yōu)選將引入加熱處理裝置中的氮或 氦、氖、氬等稀有氣體的純度設定為6N(99. 9999% )以上，優(yōu)選設定為7N(99. 99999% )以 上(即雜質濃度為Ippm以下，優(yōu)選為0. Ippm以下)。此外，根據(jù)第一加熱處理的條件、氧化物半導體層的材料，有時進行結晶化而成為
微晶膜或多晶膜。對氧化物半導體層的脫水化或脫氫化的熱處理可以在形成氧化物半導體層后、在 氧化物半導體層上層疊源電極層及漏電極層后、或者在源電極層及漏電極層上形成鈍化膜 后進行。接著，通過濺射法或真空蒸鍍法在氧化物半導體層131上形成使用金屬材料構成 的金屬導電層137(參照圖2C)。作為金屬導電層137的材料，可以舉出選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素、以
上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜等。此外，金屬導電層可以具有單層結構或 者兩層以上的疊層結構。例如，可以舉出包括硅的鋁膜的單層結構；在鋁膜上層疊鈦膜的 雙層結構；層疊Ti膜、該Ti膜上的鋁膜和其上的Ti膜而成的三層結構；等等。此外，也可 以使用將Al與鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的一個或多個 元素組合而成的合金膜、這些元素中的任一種的氮化膜。當在形成金屬導電層137后進行加熱處理時，優(yōu)選使金屬導電層具有耐受該加熱 處理的耐熱性。進行第二光刻過程，在柵極絕緣層102、氧化物半導體層131以及金屬導電層137 上形成抗蝕劑掩模135a、135b、135c。在本實施方式中示出為了形成抗蝕劑掩模135a、135b、135c而進行使用高級灰度 掩模的曝光的實例。為了形成抗蝕劑掩模135a、135b、135c而形成抗蝕劑。作為抗蝕劑，可 以采用正性抗蝕劑或者負性抗蝕劑。在此，采用正性抗蝕劑。抗蝕劑既可以通過旋涂法形 成，又可以通過噴墨法選擇性地形成。當通過噴墨法選擇性地形成抗蝕劑時，可以削減在不 需要的部分中形成抗蝕劑的情況，所以可以減輕材料的浪費。接著，作為曝光掩模而使用多級灰度掩模81a或81b，對抗蝕劑照射光，對抗蝕劑 進行曝光。在此，參照圖9A至9D而說明使用多級灰度掩模81a或81b的曝光。
多級灰度掩模指的是能夠以三個級別進行曝光的掩模，該三個級別為曝光部分、 中間曝光部分以及未曝光部分，并且，多級灰度掩模是所透過的光具有多種強度的曝光掩 模。通過進行一次曝光及顯影工序，可以形成具有多種(典型為兩種)膜厚度區(qū)域的抗蝕 劑掩模。因此，通過使用多級灰度掩模，可以削減曝光掩模的數(shù)目。作為多級灰度掩模的典型實例，有如圖9A所示的灰色調(diào)掩模81a、如圖9C所示的 半色調(diào)掩模81b。如圖9A所示，灰色調(diào)掩模81a使用透光襯底83以及形成在其上的遮光部84和衍 射光柵85構成。在遮光部84中，光透過率為0%。另一方面，衍射光柵85通過將狹縫、點、 網(wǎng)眼等的光的透過部的間隔設定為用于曝光的光的分辨率限度以下的間隔，可以控制光的 透過率。另外，周期性狹縫、點、網(wǎng)眼或非周期性狹縫、點、網(wǎng)眼都可以用于衍射光柵85。作為透光襯底83，可以使用石英等的透光襯底。遮光部84及衍射光柵85可以使 用鉻、氧化鉻等的吸收光的遮光材料形成。當對灰色調(diào)掩模81a照射所曝光的光時，如圖9B所示，在遮光部84中，光透過率 86為0%，而且在不設置遮光部84以及衍射光柵85的區(qū)域中，光透過率86為100%。另 外，在衍射光柵85中，可以將光透過率調(diào)整為10%至70%。衍射光柵85中的光的透過率 可以通過調(diào)整衍射光柵的狹縫、點或網(wǎng)眼的間隔及間距而調(diào)整。如圖9C所示，半色調(diào)掩模81b使用透光襯底83、形成在其上的半透過部87及遮光 部88構成?？梢詫oSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSi等用于半透過部87。遮光部88可以 使用鉻或氧化鉻等的吸收光的遮光材料形成。在將所曝光的光照射到半色調(diào)掩模81b的情況下，如圖9D所示，在遮光部88中， 光透光率89為0 %，而且在不設置遮光部88及半透過部87的區(qū)域中，光透光率89為 100%。另外，在半透過部87中，可以將光透過率調(diào)整為10%至70%。半透過部87中的光 透光率可以根據(jù)半透過部87的材料而調(diào)整。通過使用多級灰度掩模進行曝光之后進行顯影，可以形成如圖3A所示的具有膜 厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩模135a、135b、135c。接著，使用抗蝕劑掩模135a、135b、135c進行第一蝕刻工序，對氧化物半導體層 131、金屬導電層137進行蝕刻而加工成島狀。其結果，可以形成氧化物半導體層133、134、 120、金屬導電層185、186、188(參照圖3A)。接著，對抗蝕劑掩模135a、135b、135c進行灰化。其結果，抗蝕劑掩模的面積(在 三次元上為體積)縮小，而膜厚度變薄。此時，膜厚度薄的區(qū)域的抗蝕劑掩模的抗蝕劑(與 柵電極層161的一部分重疊的區(qū)域)被去除，可以形成被分離的抗蝕劑掩模136a、136b。同 樣地，抗蝕劑掩模135b、135c也受到灰化，抗蝕劑掩模的面積(在三次元上為體積)縮小， 而成為抗蝕劑掩模136c、136d、136e。使用抗蝕劑掩模136a、136b、136c、136d、136e并利用蝕刻去除不需要的部分，以 形成源電極層165a、漏電極層165b、源電極層105a、漏電極層105b、氧化物半導體層120、第 二端子122 (參照圖3B)。注意，當對金屬導電層進行蝕刻時，為了防止氧化物半導體層133、134也被去除， 而適當?shù)卣{(diào)整各材料及蝕刻條件。在本實施方式中，作為金屬導電層而使用Ti膜，并作為氧化物半導體層133、134而使用In-Ga-Zn-O類氧化物，并且作為蝕刻劑而使用過氧化氫氨水(ammonia hydrogen peroxide solution)(氨、水、過氧化氫水的混合液)。在該第二光刻過程中，在端子部中形成使用氧化物半導體層120相同的材料形成 的第二端子122、源電極層105a、165a、漏電極層105b、165b。注意，第二端子122電連接到 源極布線(包括源電極層105a、165a的源極布線)。注意，在此的對金屬導電層、氧化物半導體層以及絕緣膜的蝕刻不局限于濕蝕刻， 而也可以使用干蝕刻。作為用于干蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選使用包括氯的氣體(氯類氣體，例如，氯(Cl2)、 氯化硼(BCl3)、氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等)。另外，還可以使用包括氟的氣體(氟類氣體，例如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、 三氟化氮(NF3)、三氟甲烷(CHF3)等)、溴化氫(HBr)、氧(O2)、對上述氣體添加氦(He)或氬 (Ar)等的稀有氣體的氣體等。作為干蝕刻法，可以使用平行平板型RIE(Reactive Ion Etching 反應離子蝕刻) 法或ICP(Inductively Coupled Plasma 感應耦合等離子體)蝕刻法。適當?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條 件(施加到線圈形電極的電力量、施加到襯底一側的電極的電力量、襯底一側的電極溫度 等)，以可以蝕刻為所希望的加工形狀。作為用于濕蝕刻的蝕刻液，可以使用將磷酸、醋酸及硝酸混合而成的溶液、氨水和 過氧化氫以及純水的混合液簡稱APM (Ammonia Peroxide Mixture)(過氧化氫水氨水 =5 2 2)等。此外，也可以使用IT007N(關東化學株式會社制造)。此外，通過清洗去除濕蝕刻后的蝕刻液以及受到蝕刻的材料。也可以提純包括該 被去除的材料的蝕刻液的廢液，來再次利用所包括的材料。通過從該蝕刻后的廢液回收包 括在氧化物半導體層中的銦等的材料并將它再次利用，可以有效地利用資源并且實現(xiàn)低成 本化。根據(jù)材料適當?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(蝕刻液、蝕刻時間、溫度等)，以便可以蝕刻為所 希望的加工形狀。接著，去除抗蝕劑掩模136a、136b、136c、136d、136e，以形成接觸于氧化物半導體 層133、134的成為保護絕緣層的氧化物絕緣層107。在該階段中，形成氧化物半導體層133和134、接觸于氧化物絕緣層的區(qū)域，并且， 在該區(qū)域中，接觸于氧化物絕緣層107并且重疊于柵電極層和柵極絕緣層的部分用作溝道 形成區(qū)。將氧化物絕緣層107的膜厚度設定為至少Inm以上，并且氧化物絕緣層107可以 通過適當?shù)乩脼R射法等不使水、氫等雜質混入到氧化物絕緣層107中的方法來形成。在 本實施方式中，作為氧化物絕緣層107，通過濺射法形成膜厚度為300nm的氧化硅膜。將成 膜時的襯底溫度設定為室溫以上且300°C以下即可，而在本實施方式中采用室溫。利用濺 射法的氧化硅膜的形成可以在稀有氣體(典型為氬)氣氛下、氧氣氛下、稀有氣體(典型為 氬)及氧的氣氛下進行。此外，作為靶材，可以使用氧化硅靶材或硅靶材。例如，可以在氧 氣氛下通過使用硅靶材的濺射法形成氧化硅。接觸于后面低電阻化的氧化物半導體層地形 成的氧化物絕緣層不包括水分、氫離子、OH—等雜質，并且采用阻擋水分、氫離子、OH—等雜質 從外部侵入的無機絕緣膜，而典型地采用氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鎵膜、氧化鋁膜、或者氧氮化鋁膜等。接著，在惰性氣體氣氛下或者氮氣體氣氛下進行第二加熱處理(優(yōu)選為200°C以 上且400°C以下，例如為250°C以上且350°C以下)(參照圖4A)。例如，在氮氣氛下進行 250°C且一個小時的第二加熱處理。當進行第二加熱處理時，重疊于氧化物絕緣層107的氧 化物半導體層133、134的一部分以接觸于氧化物絕緣層107的狀態(tài)受到加熱。通過上述工序，對成膜后的氧化物半導體層進行用于脫水化或脫氫化的加熱處 理，進行低電阻化，然后選擇性地使氧化物半導體層的一部分成為氧過剩狀態(tài)。其結果，在氧化物半導體層133中，重疊于柵電極層161的溝道形成區(qū)166成為 I型，并以自對準的方式形成重疊于源電極層165a的高電阻源區(qū)167a及重疊于漏電極層 165b的高電阻漏區(qū)167b，以形成氧化物半導體層163。同樣地，在氧化物半導體層134中， 重疊于柵電極層101的溝道形成區(qū)116成為I型，并以自對準的方式形成重疊于源電極層 105a的高電阻源區(qū)117a及重疊于漏電極層105b的高電阻漏區(qū)117b，以形成氧化物半導體 層 103。通過在重疊于漏電極層105b、165b (及源電極層105a、165a)的氧化物半導體層 103,163中形成高電阻漏區(qū)117b、167b(或高電阻源區(qū)117a、167a)，可以實現(xiàn)形成電路時 的可靠性的提高。具體而言，通過形成高電阻漏區(qū)117b、167b，可以實現(xiàn)導電性從漏電極層 105b、165b通過高電阻漏區(qū)117b、167b到溝道形成區(qū)116、166能夠階梯性地變化的結構。 因此，在將漏電極層105b、165b連接到供應高電源電位VDD的布線而使薄膜晶體管工作的 情況下，即使對柵電極層101、161和漏電極層105b、165b之間施加高電場，也高電阻漏區(qū)成 為緩沖而不被施加局部性的高電場，可以提高晶體管的耐壓性。此外，通過在重疊于漏電極層105b、165b (及源電極層105a、165a)的氧化物半導 體層103、163中形成高電阻漏區(qū)117b、167b (或高電阻源區(qū)117a、167a)，可以實現(xiàn)形成電路 時的溝道形成區(qū)116、166中的漏電流的降低。在本實施方式中，通過濺射法形成作為氧化物絕緣層107的氧化硅膜，然后進行 250°C至350°C的熱處理，將氧從源區(qū)和漏區(qū)之間的氧化物半導體層的露出部分(溝道形成 區(qū))浸漬并擴散到氧化物半導體層中。通過濺射法形成氧化硅膜，可以使該氧化硅膜包括 過剩的氧，并且利用熱處理可以將該氧浸漬并擴散到氧化物半導體層中。通過將氧浸漬并 擴散到氧化物半導體層中，可以實現(xiàn)溝道區(qū)的高電阻化(I型化)。由此，可以得到常關閉型 薄膜晶體管。通過上述工序，可以在同一襯底上，在驅動電路部中形成薄膜晶體管180并且在 像素部中形成薄膜晶體管170。薄膜晶體管170、180是包括具有高電阻源區(qū)、高電阻漏區(qū)以 及溝道形成區(qū)的氧化物半導體層的底柵型薄膜晶體管。因此，即使對薄膜晶體管170、180 施加高電場也高電阻漏區(qū)或高電阻源區(qū)成為緩沖而不被施加局部性的高電場，從而提高晶 體管的耐壓性。通過在同一襯底上形成驅動電路和像素部，可以縮短驅動電路和外部信號的連接 布線，從而可以實現(xiàn)半導體裝置的小型化、低成本化。也可以在氧化物絕緣層107上還形成保護絕緣層。例如，利用RF濺射法來形成氮 化硅膜。因為RF濺射法具有良好的量產(chǎn)性，所以優(yōu)選作為保護絕緣層的成膜方法而使用RF 濺射法。保護絕緣層不包括水分、氫離子、OH—等雜質，并且采用阻擋水分、氫離子、OH—等雜質從外部侵入的無機絕緣膜，并且采用氮化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化硅膜、氧氮化鋁膜等。接著，進行第三光刻過程，形成抗蝕劑掩模，對氧化物絕緣層107進行蝕刻，形成 到達漏電極層105b的接觸孔125、到達漏電極層165b的接觸孔118以及到達導電層162 的接觸孔119，去除抗蝕劑掩模(參照圖4B)。此外，通過在此的蝕刻，也形成到達第二端子 122的接觸孔127、到達第一端子121的接觸孔126。此外，也可以通過噴墨法形成用來形成 該接觸孔的抗蝕劑掩模。當通過噴墨法形成抗蝕劑掩模時，不使用光掩模，因此可以降低制 造成本。接著，形成具有透光性的導電膜。作為具有透光性的導電膜的材料，通過濺射法或 真空蒸鍍法等形成氧化銦(In2O3)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2、縮寫為ΙΤ0)等。作為具 有透光性的導電膜的其他材料，也可以使用包括氮的Al-Zn-O類非單晶膜，即Al-Zn-O-N 類非單晶膜；包括氮的Zn-O-N類非單晶膜；包括氮的Sn-Zn-O-N類非單晶膜。注意， Al-Zn-O-N類非單晶膜中的鋅的組成比(原子％)為47原子％以下，即大于Al-Zn-O-N類非 單晶膜中的鋁的組成比(原子％)，并且，Al-Zn-O-N類非單晶膜中的鋁的組成比(原子％) 大于Al-Zn-O-N類非單晶膜中的氮的組成比(原子％)。對上述材料的蝕刻處理利用鹽酸 類溶液來進行。然而，尤其是，當對ITO進行蝕刻時容易發(fā)生殘渣，所以也可以使用用來改 善蝕刻加工性的氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)。注意，將具有透光性的導電膜的組成比的單位設定為原子％，并且，利用使用電子 探針X射線微區(qū)分析儀(ΕΡΜΑ :Electron Probe X-ray Micro Analyzer)的分析進行評價。接著，進行第四光刻過程，形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，形成像 素電極層110、導電層111、布線層145、端子電極128和129，去除抗蝕劑掩模。該階段的截 面圖相當于圖4C。注意，該階段的平面圖相當于圖5。此外，在該第四光刻過程中，以電容部中的柵極絕緣層102及氧化物絕緣層107為 電介質，利用電容布線層108和像素電極層110形成存儲電容器。也可以在與驅動電路部和像素部同一襯底上形成作為以柵極絕緣層102為電介 質并利用電容布線層和電容電極形成的存儲電容器的電容器147。此外，也可以不設置電容 布線，而隔著保護絕緣層及柵極絕緣層重疊像素電極與相鄰的像素的柵極布線來形成存儲 電容器。形成在端子部中的端子電極128、129成為用來與FPC連接的電極或布線。形成在 第一端子121上的端子電極128成為用作柵極布線的輸入端子的用來連接的端子電極。形 成在第二端子122上的端子電極129是用作源極布線的輸入端子的用來連接的端子電極。此外，圖IlAl和11A2分別表示該階段的柵極布線端子部的俯視圖及截面圖。圖 IlAl相當于沿著圖11A2中的線C1-C2的截面圖。在圖IlAl中，形成在保護絕緣層154上 的導電膜155是用作輸入端子的用來連接的端子電極。此外，在圖IlAl中，在端子部中，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在設置于柵極絕緣層152中的接觸孔中隔著氧化物半導體層157而實現(xiàn)導電。此 外，連接電極153和導電膜155在設置于保護絕緣層中的接觸孔中直接接觸而實現(xiàn)導電。此外，圖IlBl和11B2分別表示源極布線端子部的俯視圖及截面圖。此外，圖IlBl 相當于沿著圖11B2中的線D1-D2的截面圖。在圖IlBl中，形成在保護絕緣層154上的導 電膜155是用作輸入端子的用來連接的端子電極。此外，在圖IlBl中，在端子部中，使用與柵極布線相同的材料形成的電極156和電連接到源極布線的第二端子150的下方隔著柵極 絕緣層152彼此重疊。電極156不電連接到第二端子150，并且，當將電極156設定為不同 于第二端子150的電位，例如，浮動電位、GND、0V等時，可以形成作為對雜波的對策的電容 器或者作為對靜電的對策的電容器。此外，第二端子150隔著保護絕緣層154電連接到導 電膜155。在第二端子150下形成有氧化物半導體層158。根據(jù)像素密度設置多個柵極布線、多個源極布線及多個電容布線。此外，在端子部 中排列地配置多個具有與柵極布線相同的電位的第一端子、多個具有與源極布線相同的電 位的第二端子、多個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，實施者適當?shù)貨Q定各端子的數(shù)量即可。像這樣，通過四次的光刻過程，使用六個光掩模，可以完成包括薄膜晶體管180的 驅動電路部、包括薄膜晶體管170的像素部、包括存儲電容器的電容器147以及外部取出端 子部。通過對應于各像素而將薄膜晶體管和存儲電容器配置為矩陣狀來構成像素部，可以 將它用作用來制造有源矩陣型顯示裝置的一方的襯底。在本說明書中，為方便起見而將這 種襯底稱為有源矩陣襯底。如本實施方式，由于當使用利用多級灰度掩模形成的具有多種(典型的是兩種) 膜厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模時，可以減少抗蝕劑掩模數(shù)，從而可以實現(xiàn)工序的簡化以及低 成本化。因此，可以以低成本生產(chǎn)率好地制造半導體裝置。當制造有源矩陣型液晶顯示裝置時，在有源矩陣襯底和設置有對置電極的對置襯 底之間設置液晶層，以固定有源矩陣襯底和對置襯底。另外，在有源矩陣襯底上設置與設置 在對置襯底上的對置電極電連接的公共電極，并且在端子部中設置與公共電極電連接的第 四端子。該第四端子是用來將公共電極設定為固定電位，例如GND、0V等的端子。在氧化物絕緣層107、導電層111、布線層145、像素電極層110上形成用作取向膜 的絕緣層191。在對置襯底190上形成著色層195、對置電極層194、用作取向膜的絕緣層193。隔 著用來調(diào)節(jié)液晶顯示裝置的單元間隙的間隔物并夾持液晶層192而利用密封劑(未圖示) 將襯底100和對置襯底190貼合在一起。上述貼合工序也可以在減壓下進行。作為密封劑，優(yōu)選典型地使用可見光固化樹脂、紫外線固化樹脂、熱固化樹脂。典 型的是，可以使用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、胺樹脂等。此外，也可以包括光(典型為紫外線) 聚合引發(fā)劑、熱固化劑、填料、耦合劑。液晶層192通過對空隙封入液晶材料來形成。當形成液晶層192時，既可以采用 在將襯底100和對置襯底190貼合在一起之前進行滴下的分配器方法(滴落法)，又可以采 用在將襯底100和對置襯底190貼合在一起后利用毛細現(xiàn)象注入液晶的注入法。對液晶材 料沒有特別的限制，而可以使用各種各樣的材料。此外，當作為液晶材料而使用呈現(xiàn)藍相的 材料時，不需要取向膜。在襯底100的外側設置偏振片196a，并且在對置襯底190的外側設置偏振片 196b，從而可以制造本實施方式中的透過型液晶顯示裝置(參照圖1)。此外，雖然在本實施方式中未圖示，但是適當?shù)卦O置黑底(遮光層)、偏振構件、相 位差構件、抗反射構件等的光學構件(光學襯底)等。例如，也可以使用利用偏振襯底及相 位差襯底的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光燈、側光燈等。
在有源矩陣型液晶顯示裝置中，通過驅動配置為矩陣狀的像素電極，在畫面上形 成顯示圖案。詳細地說，通過在被選擇的像素電極和對應于該像素電極的對置電極之間施 加電壓，進行配置在像素電極和對置電極之間的液晶層的光學調(diào)制，該光學調(diào)制被觀察者 識別為顯示圖案。當液晶顯示裝置顯示動態(tài)圖像時，由于液晶分子本身的響應慢，所以有產(chǎn)生余象 或動態(tài)圖像的模糊的問題。有一種被稱為所謂的黑插入的驅動技術，在該驅動技術中為了 改善液晶顯示裝置的動態(tài)圖像特性，而每隔一幀地進行整個畫面的黑顯示。此外，還有被稱為所謂的倍速驅動的驅動技術，其中通過將幀頻率設定為通常的 幀頻率(60Hz)的1. 5倍，優(yōu)選設定為通常的2倍以上來改善動畫特性。另外，還有如下驅動技術為了改善液晶顯示裝置的動態(tài)圖像特性，作為背光燈使 用多個LED (發(fā)光二極管)光源或多個EL光源等來構成面光源，并使構成面光源的各光源 獨立地在一個幀期間內(nèi)進行間歇點亮驅動。作為面光源，可以使用三種以上的LED或白色 發(fā)光的LED。由于可以獨立地控制多個LED，因此也可以按照液晶層的光學調(diào)制的切換時序 而使LED的發(fā)光時序同步。因為在該驅動技術中可以部分地關斷LED，所以尤其是在進行一 個畫面中的黑色顯示區(qū)所占的比率高的圖像顯示的情況下，可以得到耗電量減少的效果。通過組合這些驅動技術，與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比，可以進一步改善液晶顯示 裝置的動態(tài)圖像特性等的顯示特性。通過利用使用氧化物半導體的薄膜晶體管來形成，可以降低制造成本。尤其是，通 過利用上述方法，接觸于氧化物半導體層地形成氧化物絕緣層，可以制造并提供具有穩(wěn)定 的電特性的薄膜晶體管。因此，可以提供具有電特性和可靠性良好的薄膜晶體管的半導體裝置。因為溝道形成區(qū)的半導體層為高電阻化區(qū)域，所以薄膜晶體管的電特性穩(wěn)定化， 而可以防止截止電流的增加等。因此，可以制造具有電特性和可靠性良好的薄膜晶體管的 半導體裝置。此外，因為薄膜晶體管容易因靜電等而破壞，所以優(yōu)選在與像素部或驅動電路同 一的襯底上設置保護電路。保護電路優(yōu)選利用使用氧化物半導體層的非線性元件來構成。 例如，在像素部與掃描線輸入端子及信號線輸入端子之間設置有保護電路。在本實施方式 中，通過設置多個保護電路，實現(xiàn)如下結構在因靜電等而掃描線、信號線及電容總線被施 加沖擊電壓時，像素晶體管等不被破壞。因此，保護電路采用當它被施加沖擊電壓時，將電 荷釋放在公共布線中的結構。此外，保護電路使用相對于掃描線而并列地配置的非線性元 件構成。非線性元件使用如二極管的二端子元件或如晶體管的三端子元件構成。例如，也 可以利用與像素部的薄膜晶體管170相同的工序進行形成，例如，通過連接晶體管的柵極 端子和漏極端子來可以得到與二極管同樣的特性。本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當?shù)亟M合來實施。實施方式2在本實施方式中，圖6A至6D和圖7A和7B示出，在實施方式1中，在氧化物半導 體層和源電極層或漏電極層之間設置用作源區(qū)及漏區(qū)的氧化物導電層的實例。從而，其他 部分可以與實施方式1同樣地進行，而省略與實施方式1相同的部分或具有與實施方式1 相同的功能的部分、以及工序的重復說明。此外，因為圖6A至6D和圖7A和7B除了一部分以外與圖1至圖5的工序大體上相同，所以對相同的部分使用相同的附圖標記，并且省略對 相同的部分的詳細說明。首先，根據(jù)實施方式1，在襯底100上形成金屬導電層，利用通過第一光刻過程形 成的抗蝕劑掩模對金屬導電層進行蝕刻，形成第一端子121、柵電極層161、導電層162、柵 電極層101、電容布線層108。在第一端子121、柵電極層161、導電層162、柵電極層101、電容布線層108上形成 柵極絕緣層102，并且層疊氧化物半導體層、氧化物導電層、金屬導電層。可以以不暴露于大 氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣層102、氧化物半導體層、氧化物導電層、金屬導電層。作為氧化物導電層的形成方法，使用濺射法、真空蒸鍍法、(電子束蒸鍍法等)、電 弧放電離子電鍍法、噴射法。作為氧化物導電層的材料，優(yōu)選使用作為成分而包括氧化鋅的 材料，并且優(yōu)選使用不包括氧化銦的材料。作為這種氧化物導電層，可以應用氧化鋅、氧化 鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等。將膜厚度適當?shù)卦O定為50nm以上且300nm以下。此外，在 利用濺射法的情況下，優(yōu)選的是，使用包括2wt%以上且10wt%以下的SiO2的靶材進行成 膜，使氧化物導電層包括阻礙結晶化的SiOx (X > 0)，以抑制當在后面的工序中進行用來脫 水化或脫氫化的加熱處理時被結晶化。接著，在層疊有氧化物半導體層及氧化物導電層的情況下進行用于脫水化或脫 氫化的熱處理，形成氧化物半導體層131、氧化物導電層140以及金屬導電層137(參照圖 6A)。通過以400°C至700°C的溫度進行熱處理，實現(xiàn)氧化物半導體層的脫水化或脫氫化，可 以防止后面的水(H2O)的再浸漬。通過該熱處理，當氧化物導電層不包括如氧化硅的結晶化阻礙物質時，就氧化物 導電層結晶化。氧化物導電層的結晶相對于基底面而生長為柱形。其結果，在為了形成源 電極層及漏電機層而對氧化物導電層的上層的金屬導電層進行蝕刻的情況下，可以防止形 成凹蝕(undercut)。此外，通過氧化物半導體層的脫水化或脫氫化的熱處理，可以提高氧化物導電層 的導電性。注意，也可以以低于對氧化物半導體層的熱處理的溫度只對氧化物導電層進行 熱處理。通過利用使用高級灰度掩模的曝光進行第二光刻過程，在柵極絕緣層102、氧化物 半導體層131以及金屬導電層137上形成抗蝕劑掩模135a、135b、135d。接著，使用抗蝕劑掩模135a、135b、135d進行第一蝕刻工序，對氧化物半導體層 131、金屬導電層137進行蝕刻，以加工為島狀。其結果，可以形成氧化物半導體層133、134、 120、氧化物導電層175、176、177、金屬導電層185、186、188 (參照圖6B)。接著，對抗蝕劑掩模135a、135b、135d進行灰化。其結果，抗蝕劑掩模的面積(在 三次元上為體積)縮小，而膜厚度變薄。此時，膜厚度薄的區(qū)域的抗蝕劑掩模的抗蝕劑(與 柵電極層161的一部分重疊的區(qū)域)被去除，可以形成被分離的抗蝕劑掩模136a、136b。同 樣地，抗蝕劑掩模135b、135d也受到灰化，抗蝕劑掩模的面積(在三次元上為體積)縮小， 而成為抗蝕劑掩模136c、136d、136e。使用抗蝕劑掩模136a、136b、136c、136d、136e并利用蝕刻去除不需要的部分，以 形成源電極層165a、漏電極層165b、源電極層105a、漏電極層105b、第二端子122(參照圖 6C)。
在該工序中，在端子部中形成使用與氧化物半導體層120、源電極層105a、165a、 漏電極層105b、165b相同的材料形成的第二端子122。注意，第二端子122電連接到源極布 線(包括源電極層105a、165a的源極布線)。注意，當對金屬導電層進行蝕刻時，為了防止氧化物導電層175、176、177及氧化 物半導體層133、134、120被去除，而適當?shù)卣{(diào)整各材料及蝕刻條件。接著，去除抗蝕劑掩模136a、136b、136c、136d、136e，以源電極層105a、漏電極層 105b、源電極層165a、漏電極層165b為掩模對氧化物導電層140進行蝕刻，以形成氧化物導 電層164a、164b、氧化物導電層104a、104b (參照圖6D)。可以例如利用如抗蝕劑的剝離液 的堿性溶液而容易對以氧化鋅為成分的氧化物導電層140進行蝕刻。此外，通過同一工序， 在端子部也形成氧化物導電層139。利用氧化物半導體層與氧化物導電層的蝕刻速度的差別，進行蝕刻處理。該蝕刻 處理是分割氧化物導電層形成溝道區(qū)的。利用氧化物導電層的蝕刻速度比氧化物半導體層 快的情況，對氧化物半導體層上的氧化物導電層選擇性地進行蝕刻。因此，優(yōu)選利用灰化工序去除抗蝕劑掩模136a、136b、136c、136d、136e。在進行利 用剝離液的蝕刻的情況下，為了防止氧化物導電層175、176及氧化物半導體層133、134受 到過剩的蝕刻，而適當?shù)卣{(diào)整蝕刻條件(蝕刻劑的種類、濃度、蝕刻時間)。如本實施方式，通過層疊氧化物導電層和金屬導電層，并以同一掩模進行蝕刻來 形成包括源電極層及漏電極層的布線圖案，可以在金屬導電層的布線圖案下殘存氧化物導 電層。在柵極布線和源極布線的接觸部中，優(yōu)選在源極布線下形成有氧化物導電層，因 為氧化物導電層成為緩沖并不與金屬形成絕緣氧化物。形成接觸于氧化物半導體層133、134的成為保護絕緣層的氧化物絕緣層107。在 本實施方式中，作為氧化物絕緣層107，通過濺射法形成膜厚度為300nm的氧化硅膜。接著，在惰性氣體氣氛下或者氮氣體氣氛下進行第二加熱處理(優(yōu)選為200°C以 上且400°C以下，例如為250°C以上且350°C以下)。例如，在氮氣氛下進行250°C且一個小 時的第二加熱處理。當進行第二加熱處理時，重疊于氧化物絕緣層107的氧化物半導體層 133,134的一部分以接觸于氧化物絕緣層107的狀態(tài)受到加熱。通過上述工序，對成膜后的氧化物半導體層進行用于脫水化或脫氫化的加熱處 理，進行低電阻化，然后選擇性地使氧化物半導體層的一部分成為氧過剩狀態(tài)。其結果，在氧化物半導體層133中，重疊于柵電極層161的溝道形成區(qū)166成為I 型，并以自對準的方式形成重疊于源電極層165a及氧化物導電層164a的高電阻源區(qū)167a 及重疊于漏電極層165b及氧化物導電層164b的高電阻漏區(qū)167b，并且形成氧化物半導體 層163。同樣地，在氧化物半導體層134中，重疊于柵電極層101的溝道形成區(qū)116成為I 型，并以自對準的方式形成重疊于源電極層105a及氧化物導電層104a的高電阻源區(qū)117a 及重疊于漏電極層105b及氧化物導電層104b的高電阻漏區(qū)117b，并且形成氧化物半導體 層 103。此外，設置在氧化物半導體層163、103和使用金屬材料構成的漏電極層105b、 漏電極層165b之間的氧化物導電層104b、164b也用作低電阻漏區(qū)(也稱為LRN(Low Resistance N-type conductivity) IK> LRD(Low Resistance Drain)區(qū))。同樣地，設置在氧化物半導體層163、103和使用金屬材料構成的源電極層105a、源電極層165a之 間的氧化物導電層104a、164a也用作低電阻源區(qū)(也稱為LRN(Low Resistance N-type conductivity)區(qū)、LRS(Low Resistance Source)區(qū))。通過采用使用氧化物半導體層、低 電阻漏區(qū)、使用金屬材料構成的漏電極層構成的結構，可以進一步提高晶體管的耐壓性。具 體地說，低電阻漏區(qū)的載流子濃度優(yōu)選大于高電阻漏區(qū)(HRD區(qū))，例如為1 X IO2Vcm3以上 且IXlO2VW以下的范圍內(nèi)。通過上述工序，可以在同一襯底上，在驅動電路部中形成薄膜晶體管181并且在 像素部中形成薄膜晶體管171。薄膜晶體管171、181是包括具有高電阻源區(qū)、高電阻漏區(qū)以 及溝道形成區(qū)的氧化物半導體層的底柵型薄膜晶體管。因此，即使對薄膜晶體管171、181 施加高電場也高電阻漏區(qū)或者高電阻源區(qū)成為緩沖而不被施加局部性的高電場，從而提高 晶體管的耐壓性。此外，在電容器部中，形成有由電容布線層108、柵極絕緣層102、利用與氧化物導 電層104b相同的工序形成的氧化物導電層、利用與漏電極層105b相同的工序形成的金屬 導電層的疊層構成的電容器146。接著，在氧化物絕緣層107上形成平坦化絕緣層109。注意，在本實施方式中，只在 像素部中形成平坦化絕緣層109。作為平坦化絕緣層109，可以使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸 樹脂、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等的具有耐熱性的有機材料。此外，除了上述有機材料 以外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼 磷硅玻璃)等。注意，也可以通過層疊多個使用這些材料形成的絕緣膜，來形成平坦化絕緣 層 109。另外，硅氧烷類樹脂相當于以硅氧烷類材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵 的樹脂。作為硅氧烷類樹脂的取代基，可以使用有機基(例如烷基、芳基)、氟基團。另外， 有機基也可以具有氟基團。對平坦化絕緣層109的形成方法沒有特別的限制，可以根據(jù)其材料而利用諸如濺 射法、SOG法、旋涂、浸漬、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等的方法。此 外，還可以使用諸如刮片、輥涂機、幕涂機、刮刀涂布機等來形成平坦化絕緣層109。在本實 施方式中，平坦化絕緣層109利用感光丙烯酸樹脂來形成。接著，進行第三光刻過程，形成抗蝕劑掩模，對平坦化絕緣層109、氧化物絕緣層 107進行蝕刻，形成到達漏電極層105b的接觸孔125，去除抗蝕劑掩模。此外，通過在此的 蝕刻，也形成到達第二端子122的接觸孔127、到達第一端子121的接觸孔126。接著，形成具有透光性的導電膜，進行第四光刻過程，形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻 去除不需要的部分，形成像素電極層110、導電層111、端子電極128和129，去除抗蝕劑掩模 (參照圖7A)。與實施方式1同樣，夾持液晶層192而將襯底100和對置襯底190貼合在一起，以 制造本實施方式的液晶顯示裝置(參照圖7B)。通過在氧化物半導體層與源電極層及漏電極層之間設置作為源區(qū)及漏區(qū)的氧化 物導電層，可以實現(xiàn)源區(qū)及漏區(qū)的低電阻化，并且可以實現(xiàn)晶體管的高速工作。作為源區(qū)及 漏區(qū)而使用氧化物導電層是為了提高外圍電路(驅動電路)的頻率特性而有效的。這是因 為如下緣故與金屬電極(Ti等)和氧化物半導體層的接觸相比，金屬電極(Ti等)和氧化物導電層的接觸可以降低接觸電阻。此外，用于液晶面板中的布線材料的一部分的鉬(Mo)(例如，Mo/Al/Mo)有其與氧 化物半導體層之間的接觸電阻高的問題。這是因為如下緣故與Ti相比，Mo不容易氧化而 其從氧化物半導體層抽出氧的作用弱，因此Mo和氧化物半導體層的接觸界面不η型化。然 而，在此情況下，也通過在氧化物半導體層與源電極層及漏電極層之間設置氧化物導電層， 可以降低接觸電阻，并且可以提高外圍電路(驅動電路)的頻率特性。因為當對氧化物導電層進行蝕刻時決定薄膜晶體管的溝道長度，所以可以進一步 縮短溝道長度。例如，可以將溝道長度L縮短為0. 1 μ m以上且2 μ m以下，以使工作速度高 速化。實施方式3這里，示出如下實例在第一襯底和第二襯底之間封入液晶層的液晶顯示裝置中， 將用來電連接到設置在第二襯底上的對置電極的共同連接部形成在第一襯底上。注意，在 第一襯底上形成有用作開關元件的薄膜晶體管，并且通過使共同連接部的制造工序與像素 部的開關元件的制造工序共同化，可以不使工序復雜地形成。共同連接部配置于與用來粘結第一襯底和第二襯底的密封劑重疊的位置，并且通 過密封劑所包括的導電粒子與對置電極電連接?；蛘撸诓慌c密封劑重疊的位置(像素部 以外)設置共同連接部，并且，以與共同連接部重疊的方式將包括導電粒子的膏劑與密封 劑另行設置，而與對置電極電連接。圖8A是示出在同一襯底上形成薄膜晶體管和共同連接部的半導體裝置的截面結 構圖的圖。在圖8A中，電連接到像素電極層227的薄膜晶體管220是設置在像素部中的溝道 保護型薄膜晶體管，并且，在本實施方式中，采用與實施方式1的薄膜晶體管170相同的結 構。此外，圖8B是示出共同連接部的俯視圖的一例的圖，并且圖中的虛線C3-C4相當 于圖8A的共同連接部的截面。注意，在圖8B中，利用相同的附圖標記而說明與圖8A相同 的部分。設置在氧化物半導體層210上的共同電位線205設置在柵極絕緣層202上，并且， 利用與薄膜晶體管220的源電極層及漏電極層相同的材料及工序制造。此外，共同電位線205利用保護絕緣層203覆蓋，并且，保護絕緣層203在重疊于 共同電位線205的部分中具有多個開口部。該開口部通過與連接薄膜晶體管220的漏電極 層和像素電極層227的接觸孔相同的工序來制造。注意，在此由于面積的尺寸差異很大，所以分別稱為像素部中的接觸孔和共同連 接部的開口部。另外，在圖8A中，不使用相同的縮尺來圖示像素部和共同連接部，例如共同 連接部的虛線C3-C4的長度為500 μ m左右，而薄膜晶體管的寬度小于50 μ m,雖然實際上共 同連接部的面積尺寸是薄膜晶體管的10倍以上，但是為了明了地示出，而在圖8A中分別改 變像素部和共同連接部的縮尺而進行圖示。另外，共同電極層206設置在保護絕緣層203上，并利用與像素部的像素電極層 227相同的材料及工序來形成。如此，與像素部的開關元件的制造工序共同地進行共同連接部的制造工序。共同電位線優(yōu)選采用降低作為金屬布線的布線電阻的結構。并且，使用密封劑固定設置有像素部和共同連接部的第一襯底200和具有對置電 極的第二襯底。當密封劑包括導電粒子時，對一對的襯底進行位置對準以使密封劑和共同連接部 重疊。例如，在小型的液晶面板中，在像素部的對角等上與密封劑重疊地配置兩個共同連接 部。另外，在大型的液晶面板中，與密封劑重疊地配置四個以上的共同連接部。另外，共同電極層206是與包括在密封劑中的導電粒子接觸的電極，與第二襯底 的對置電極電連接。當使用液晶注入法時，在使用密封劑固定一對襯底之后，將液晶注入到一對襯底 之間。另外，當使用液晶滴落法時，在第二襯底或第一襯底上涂畫密封劑，在使液晶滴落后， 在減壓下將一對襯底貼合在一起。另外，雖然在本實施方式中示出與對置電極電連接的共同連接部的例子，但是不 特別局限于此，而可以將共同連接部用于與其他的布線連接的連接部、與外部連接端子等 連接的連接部。本實施方式可以與其他實施方式自由地組合。實施方式4在本實施方式中，參照圖10而說明薄膜晶體管的制造工序的一部分與實施方式1 不同的實例。因為圖10除了一部分以外與圖1至圖5的工序大體上相同，所以對相同的部 分使用相同的附圖標記，并且省略對相同的部分的詳細說明。首先，根據(jù)實施方式1，在襯底100上形成柵電極層、柵極絕緣層102以及氧化物半 導體層130。接著，進行氧化物半導體層130的脫水化或脫氫化。將進行脫水化或脫氫化的第 一加熱處理的溫度設定為400°C以上且低于襯底的應變點，優(yōu)選為425°C以上。注意，只要 是采用425°C以上的溫度就熱處理時間是一個小時以下，即可。但是，如果采用低于425°C 的溫度就熱處理時間是一個小時以上。在此，將襯底放入加熱處理裝置之一的電爐中，在氮 氣氣氛下對氧化物半導體層進行加熱處理后，不接觸于大氣，防止水、氫再混入到氧化物半 導體層中，而得到氧化物半導體層。然后，對同一爐引入高純度的氧氣體、高純度的N2O氣 體、超干燥空氣(露點為-40°C以下，優(yōu)選為-60°C以下)并進行冷卻。優(yōu)選的是，在氧氣體 或者N2O氣體中不包括水、氫等。或者，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氧氣體或者N2O氣 體的純度設定為6N(99. 9999% )以上，優(yōu)選設定為7N(99. 99999% )以上(即將氧氣體或 者N2O氣體中的雜質濃度設定為Ippm以下，優(yōu)選為0. Ippm以下)。或者，也可以在進行用于脫水化或脫氫化的第一加熱處理后，以200°C以上且 4000C以下，優(yōu)選為200°C以上且300°C以下的溫度進行氧氣體或N2O氣體氣氛下的加熱處理。通過上述工序，使整個氧化物半導體層成為氧過剩狀態(tài)，以實現(xiàn)高電阻化，即I型 化。由此，得到整個部分I型化了的氧化物半導體膜。接著，在氧化物半導體層上形成金屬導電層，通過利用多級灰度掩模的第二光刻 過程形成抗蝕劑掩模，選擇性地進行蝕刻，形成源電極層及漏電極層、氧化物半導體層168、 118，通過濺射法形成氧化物絕緣層107。
接著，為了減少薄膜晶體管的電特性的不均勻性，而也可以在惰性氣體氣氛下或 者在氮氣體氣氛下進行加熱處理(優(yōu)選為150°C以上且低于350°C)。例如，在氮氣氣氛下 進行250°C且一個小時的加熱處理。通過第三光刻過程，形成抗蝕劑掩模，選擇性地進行蝕刻，在柵極絕緣層及氧化物 絕緣層中形成到達第一端子121、導電層162、漏電極層105b、與氧化物半導體層120層疊的 第二端子122的接觸孔。在形成具有透光性的導電膜之后，通過第五光刻過程形成抗蝕劑 掩模，選擇性地進行蝕刻，形成像素電極層110、端子電極128、端子電極129、布線層145。在本實施方式中，示出不隔著連接電極120而直接進行第一端子121和端子電極 128的連接的實例。此外，隔著布線層145而進行漏電極層165b和導電層162的連接。此外，在電容器部中，形成有使用電容布線層108、柵極絕緣層102、利用與源電極 層及漏電極層相同的工序形成的金屬導電層、氧化物絕緣層107、像素電極層110的疊層構 成的電容器148。通過上述工序，可以在同一襯底上，在驅動電路部中形成薄膜晶體管183并且在 像素部中形成薄膜晶體管173。與實施方式1同樣，夾持液晶層192而將襯底100和對置襯底190貼合在一起，以 制造本實施方式的液晶顯示裝置(參照圖10)。本實施方式可以與其他實施方式自由地組合。實施方式5在本實施方式中，以下說明在同一襯底上至少形成驅動電路的一部分、配置在像 素部中的薄膜晶體管的實例。根據(jù)實施方式1至實施方式4形成配置在像素部中的薄膜晶體管。此外，因為實 施方式1至實施方式4所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，所以將驅動電路中的可以使用η 溝道型TFT構成的驅動電路的一部分形成在與像素部中的薄膜晶體管同一襯底上。圖12Α示出有源矩陣型顯示裝置的框圖的一個例子。在顯示裝置的襯底5300上 包括像素部5301 ；第一掃描線驅動電路5302 ；第二掃描線驅動電路5303 ；信號線驅動電 路5304。在像素部5301中從信號線驅動電路5304延伸地設置多個信號線，并且從第一掃 描線驅動電路5302及第二掃描線驅動電路5303延伸地設置多個掃描線。此外，在掃描線與 信號線的交叉區(qū)中分別具有顯示元件的像素設置為矩陣形狀。另外，顯示裝置的襯底5300 通過FPC(柔性印刷電路)等連接部連接到時序控制電路5305 (也稱為控制器、控制IC)。在圖12Α中，在與像素部5301同一的襯底5300上形成第一掃描線驅動電路5302、 第二掃描線驅動電路5303、信號線驅動電路5304。由此，減少在外部設置的驅動電路等的 構件的數(shù)量，所以可以實現(xiàn)成本的降低。另外，可以減少當在襯底5300外部設置驅動電路 而使布線延伸時的連接部的連接數(shù)量，因此可以提高可靠性或成品率。注意，時序控制電路5305向第一掃描線驅動電路5302作為一例而供應第一掃描 線驅動電路用起始信號(GSPl)、掃描線驅動電路用時鐘信號(GCLKl)。此外，時序控制電路 5305向第二掃描線驅動電路5303作為一例而供應第二掃描線驅動電路用起始信號(GSP2) (也稱為起始脈沖)、掃描線驅動電路用時鐘信號(GCLK2)。向信號線驅動電路5304供應 信號線驅動電路用起始信號(SSP)、信號線驅動電路用時鐘信號(SCLK)、視頻信號用數(shù)據(jù) (DATA)(也簡單地稱為視頻信號)及鎖存信號(LAT)。注意，各時鐘信號可以是錯開其周期的多個時鐘信號或與使時鐘信號反轉而得到的信號(CKB) —起被供應的信號。注意，可以 省略第一掃描線驅動電路5302和第二掃描線驅動電路5303中的一方。圖12B示出在與像素部5301同一的襯底5300上形成驅動頻率低的電路(例如， 第一掃描線驅動電路5302、第二掃描線驅動電路5303)，并且在與像素部5301不同的襯底 上形成信號線驅動電路5304的結構。通過采用該結構，可以利用與使用單晶半導體的晶體 管相比其場效應遷移率小的薄膜晶體管構成形成在襯底5300上的驅動電路。從而，可以實 現(xiàn)顯示裝置的大型化、成本的降低或成品率的提高等。另外，實施方式1至實施方式4所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT。圖13Α和圖 13Β示出使用η溝道型TFT構成的信號線驅動電路的結構、工作的一例而說明。信號線驅動電路具有移位寄存器5601及開關電路5602。開關電路5602具有開關 電路5602_1至5602_Ν(Ν是自然數(shù))的多個電路。開關電路5602_1至5602_Ν分別具有薄 膜晶體管5603_1至5603_k(k是自然數(shù))的多個晶體管。對薄膜晶體管5603_1至5603_k 是N溝道型TFT的例子進行說明。以開關電路5602_1為例子對信號線驅動電路的連接關系進行說明。薄膜晶體管 5603_1至5603_k的第一端子分別連接到布線5604_1至5604_k。薄膜晶體管5603_1至 5603_k的第二端子分別連接到信號線Sl至Sk。薄膜晶體管5603_1至5603_k的柵極連接 到移位寄存器5601。移位寄存器5601具有對布線5605_1至5605_N依次輸出H電平(也稱為H信號、 高電源電位水平)的信號，并依次選擇開關電路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的導電狀態(tài) (第一端子和第二端子之間的導電)的功能，即將布線5604_1至5604_k的電位供應還是不 供應到信號線Sl至Sk的功能。像這樣，開關電路5602_1具有作為選擇器的功能。另外， 薄膜晶體管5603_1至5603_k分別具有控制布線5604_1至5604_k與信號線Sl至Sk的導 電狀態(tài)的功能，即將布線5604_1至5604_k的電位供應到信號線Sl至Sk的功能。像這樣， 薄膜晶體管5603_1至5603_k分別具有作為開關的功能。另外，對布線5604_1至5604_k分別輸入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)。在很多情況下， 視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)是根據(jù)圖像信息或圖像信號的模擬信號。接著，參照圖13B的時序圖而說明圖13A的信號線驅動電路的工作。圖13B示出信 號Sout_l至Sout_N及信號Vdata_l至Vdata_k的一例。信號Sout_l至Sout_N分別是移 位寄存器5601的輸出信號的一例，而且信號Vdata_l至Vdata_k分別是輸入到布線5604_1 至5604_k的信號的一例。另外，信號線驅動電路的一個工作期間對應于顯示裝置中的一個 柵極選擇期間。作為一例，一個柵極選擇期間被分割為期間Tl至期間TN。期間Tl至期間 TN分別是用來對屬于被選擇的行的像素寫入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)的期間。注意，為了明確地表示而有時夸大而表示本實施方式的附圖等中示出的各結構的 信號波形畸變等。因此，并不局限于其尺寸。在期間Tl至期間TN中，移位寄存器5601將H電平的信號依次輸出到布線5605_1 至5605_N。例如，在期間Tl中，移位寄存器5601將高電平的信號輸出到布線5605_1。然后， 薄膜晶體管5603_1至5603_1^導通，所以布線5604_1至5604_k*信號線Sl至Sk成為導電 狀態(tài)。此時，對布線 5604_1 至 5604_k 輸入 Data(Sl)至 Data (Sk)。Data(Sl)至 Data (Sk)
26分別通過薄膜晶體管5603_1至5603_k寫入到屬于被選擇的行的像素中的第一列至第k列 像素。通過上述步驟，在期間Tl至TN中，對屬于被選擇的行的像素的每k列按順序寫入視 頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)。如上所述，通過對每多個列的像素寫入視頻信號用數(shù)據(jù)(DATA)，可以減少視頻信 號用數(shù)據(jù)(DATA)的數(shù)量或布線的數(shù)量。因此，可以減少與外部電路的連接數(shù)量。此外，通過 對每多個列的像素寫入視頻信號，可以延長寫入時間，因此可以防止視頻信號的寫入不足。另外，作為移位寄存器5601及開關電路5602，可以使用利用實施方式1至實施方 式5所示的薄膜晶體管構成的電路。此時，移位寄存器5601所具有的所有晶體管的極性可 以僅利用N溝道型和P溝道型中的任一個極性構成。注意，對掃描線驅動電路的結構進行說明。掃描線驅動電路具有移位寄存器。此 外，有時也可以具有電平移動器、緩沖器。在掃描線驅動電路中，通過對移位寄存器輸入時 鐘信號(CLK)及起始脈沖信號(SP)，生成選擇信號。所生成的選擇信號在緩沖器中被緩沖 放大，并供應到對應于的掃描線。掃描線連接到一行的像素的晶體管的柵電極。而且，由于 需要將一行的像素的晶體管同時導通，因此使用能夠產(chǎn)生大電流的緩沖器。參照圖14A至圖15B而說明用于掃描線驅動電路及/或信號線驅動電路的一部分 的移位寄存器的一種方式。參照圖14A至圖15B而說明掃描線驅動電路、信號線驅動電路的移位寄存器。移位 寄存器具有第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N(N是3以上的自然數(shù))(參照 圖14A)。向圖14A所示的移位寄存器的第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N 從第一布線11供應第一時鐘信號CK1，從第二布線12供應第二時鐘信號CK2，從第三布線 13供應第三時鐘信號CK3，從第四布線14供應第四時鐘信號CK4。另外，對第一脈沖輸出電 路10_1輸入來自第五布線15的起始脈沖SPl (第一起始脈沖)。此外，對第二級以后的第 η脈沖輸出電路10_η (η是2以上且N以下的自然數(shù))輸入來自前一級的脈沖輸出電路10_ (η-1)的信號(稱為前級信號OUT (η-1))。另外，對第一脈沖輸出電路10_1輸入來自后二級 的第三脈沖輸出電路10_3的信號。同樣地，對第二級以后的第η脈沖輸出電路10_η輸入 來自后二級的第(η+2)脈沖輸出電路10_(η+2)的信號(稱為后級信號0UT(n+2))。從而， 從各級的脈沖輸出電路輸出用來輸入到后級及/或前二級的脈沖輸出電路的第一輸出信 號(OUT(I) (SR) MOUT(N) (SR))、輸入到其他布線等的第二輸出信號(OUT(I)至OUT (N))。 另外，如圖14A所示，由于不對移位寄存器的最后級的兩個級輸入后級信號OUT (η+2)，所以 作為一例，采用分別輸入第二起始脈沖SP2、第三起始脈沖SP3的結構即可。另外，時鐘信號(CK)是以一定間隔反復H電平和L電平(也稱為L信號、低電源 電位水平)的信號。在此，第一時鐘信號(CKl)至第四時鐘信號(CK4)依次遲延1/4周期。 在本實施方式中，利用第一時鐘信號(CKl)至第四時鐘信號(CK4)而進行脈沖輸出電路的 驅動的控制等。注意，時鐘信號根據(jù)所輸入的驅動電路而有時稱為GCLK、SCLK，但是在此稱 為CK而進行說明。第一輸入端子21、第二輸入端子22及第三輸入端子23電連接到第一布線11至第 四布線14中的任一個。例如，在圖14A中，在第一脈沖輸出電路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，并且第三輸入端子23電連 接到第三布線13。此外，在第二脈沖輸出電路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，并且第三輸入端子23電連接到第四布線14。第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N分別包括第一輸入端子21、第 二輸入端子22、第三輸入端子23、第四輸入端子24、第五輸入端子25、第一輸出端子26、第 二輸出端子27(參照圖14B)。在第一脈沖輸出電路10_1中，對第一輸入端子21輸入第一 時鐘信號CK1，對第二輸入端子22輸入第二時鐘信號CK2，對第三輸入端子23輸入第三時 鐘信號CK3，對第四輸入端子24輸入起始脈沖，對第五輸入端子25輸入后級信號0UT(3)， 從第一輸入端子26輸出第一輸出信號OUT (1) (SR)，從第二輸出端子27輸出第二輸出信號 OUT(I)。此外，在第一脈沖輸出電路10_1至第N脈沖輸出電路10_N中，除了三端子的薄膜 晶體管(也稱為TFT:Thin Film Transistor)以外，還可以使用在上述實施方式中說明的 四端子的薄膜晶體管。圖14C示出在上述實施方式中說明的四端子薄膜晶體管28的標志 (symbol) 0圖14C所示的薄膜晶體管28的標志是指在上述實施方式1、2、5及6中的任一 中說明的四端子薄膜晶體管，而以下在附圖等中使用該標志。注意，在本說明書中，在薄膜 晶體管隔著半導體層而具有兩個柵電極的情況下，將位于半導體層的下方的柵電極也稱為 下方的柵電極，并且將位于半導體層的上方的柵電極也稱為上方的柵電極。在將氧化物半導體用于薄膜晶體管的包括溝道形成區(qū)的半導體層的情況下，根據(jù) 制造工序，而有時閾值電壓移動到負側或正側。因此，在將氧化物半導體用于包括溝道形成 區(qū)的半導體層的薄膜晶體管中，優(yōu)選采用能夠控制閾值電壓的結構。薄膜晶體管的閾值電 壓可以通過在薄膜晶體管28的溝道形成區(qū)的上下隔著柵極絕緣層而設置柵電極，以控制 上方及/或下方的柵電極的電位來控制為所希望的值。接著，參照圖14D而說明圖14B所示的脈沖輸出電路的具體的電路結構的一例。圖14D所示的脈沖輸出電路具有第一晶體管31至第十三晶體管43。此外，除了上 述第一輸出端子21至第五輸出端子25以及第一輸出端子26、第二輸出端子27以外，從被 供應第一高電源電位VDD的電源線51、被供應第二高電源電位VCC的電源線52、被供應低 電源電位VSS的電源線53向第一晶體管31至第十三晶體管43供應信號或電源電位。在 此示出，圖14D中的各電源線的電源電位的大小關系第一電源電位VDD是第二電源電位 VCC以上的電位；第二電源電位VCC是大于第三電源電位VSS的電位。此外，第一時鐘信號 (CKl)至第四時鐘信號(CK4)是以一定間隔反復H電平和L電平的信號，在H電平時電位為 VDD,并且在L電平時電位為VSS。另外，通過使電源線51的電位VDD高于電源線52的電位 VCC，可以不影響到工作地將施加到晶體管的柵電極的電位抑制為低，降低晶體管的閾值的 移動，可以抑制劣化。注意，作為第一晶體管31至第十三晶體管43中的第一晶體管31、第 六晶體管36至第九晶體管39，優(yōu)選使用四端子的薄膜晶體管。第一晶體管31、第六晶體管 36至第九晶體管39是需要根據(jù)柵電極的控制信號而切換連接有成為源極或漏極的電極的 一方的節(jié)點的電位的晶體管，并且它們是由于對于輸入到柵電極的控制信號的響應快(導 通電流的上升陡峭)而可以進一步降低脈沖輸出電路的錯誤工作的晶體管。因此，可以利 用通過使用四端子的薄膜晶體管28，可以進一步控制閾值電壓，而可以進一步降低錯誤工 作的脈沖輸出電路。在圖14D的第一晶體管31中，第一端子電連接到電源線51，第二端子電連接到第 九晶體管39的第一端子，柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)電連接到第四輸入端子24。在第二晶體管32中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到第九晶體管39 的第一端子，柵電極電連接到第四晶體管34的柵電極。在第三晶體管33中，第一端子電連 接到第一輸入端子21，第二端子電連接到第一輸出端子26。在第四晶體管34中，第一端子 電連接到電源線53，第二端子電連接到第一輸出端子26。在第五晶體管35中，第一端子電 連接到電源線53，第二端子電連接到第二晶體管32的柵電極及第四晶體管34的柵電極， 柵電極電連接到第四輸入端子24。在第六晶體管36中，第一端子電連接到電源線52，第二 端子電連接到第二晶體管32的柵電極及第四晶體管34的柵電極，柵電極(下方的柵電極 及上方的柵電極)電連接到第五輸入端子25。在第七晶體管37中，第一端子電連接到電 源線52，第二端子電連接到第八晶體管38的第二端子，柵電極(下方的柵電極及上方的柵 電極)電連接到第三輸入端子23。在第八晶體管38中，第一端子電連接到第二晶體管32 的柵電極及第四晶體管34的柵電極，柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)電連接到第 二輸入端子22。在第九晶體管39中，第一端子電連接到第一晶體管31的第二端子及第二 晶體管32的第二端子，第二端子電連接到第三晶體管33的柵電極及第十晶體管40的柵電 極，柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)電連接到電源線52。在第十晶體管40中，第 一端子電連接到第一輸入端子21，第二端子電連接到第二輸出端子27，柵電極電連接到第 九晶體管39的第二端子。在第十一晶體管41中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電 連接到第二輸出端子27，柵電極電連接到第二晶體管32的柵電極及第四晶體管34的柵電 極。在第十二晶體管42中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到第二輸出端子 27，柵電極電連接到第七晶體管37的柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)。在第十三 晶體管43中，第一端子電連接到電源線53，第二端子電連接到第一輸出端子26，柵電極電 連接到第七晶體管37的柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)。在圖14D中，以第三晶體管33的柵電極、第十晶體管40的柵電極以及第九晶體管 39的第二端子的連接部分為節(jié)點A。此外，以第二晶體管32的柵電極、第四晶體管34的柵 電極、第五晶體管35的第二端子、第六晶體管36的第二端子、第八晶體管38的第一端子以 及第十一晶體管41的柵電極的連接部分為節(jié)點B。圖15A示出當將圖14B所說明的脈沖輸出電路應用于第一脈沖輸出電路10_1時 對第一輸入端子21至第五輸入端子25輸入的信號或者從第一輸出端子26及第二輸出端 子27輸出的信號。具體而言，對第一輸入端子21輸入第一時鐘信號CK1，對第二輸入端子22輸入 第二時鐘信號CK2，對第三輸入端子23輸入第三時鐘信號CK3，對第四輸入端子24輸入起 始脈沖，對第五輸入端子25輸入后級信號OUT (3)，從第一輸出端子26輸出第一輸出信號 OUT(I) (SR)，并且從第二輸出端子27輸出第二輸出信號OUT(I)。注意，薄膜晶體管是指包括柵極、漏極以及源極的至少三個端子的元件。此外，包 括在重疊于柵極的區(qū)域中形成溝道區(qū)的半導體，并且，通過控制柵極的電位，可以控制通過 溝道區(qū)而流過在漏極和源極之間的電流。在此，因為源極和漏極根據(jù)薄膜晶體管的結構或 工作條件等而改變，因此很難限定哪個是源極哪個是漏極。因此，有時不將用作源極或漏極 的區(qū)域稱為源極或漏極。在此情況下，作為一例，有時將它們分別記為第一端子、第二端子。注意，在圖14D、圖15A中，也可以另行設置通過使節(jié)點A成為浮動狀態(tài)來進行自舉 操作的電容器。此外，為了保持節(jié)點B的電位而也可以另行設置將一方電極電連接到節(jié)點B的電容器。在此，圖15B示出具有多個圖15A所示的脈沖輸出電路的移位寄存器的時序圖。此 外，在移位寄存器是掃描線驅動電路時，圖15B中的期間61相當于垂直回掃期間，而且期間 62相當于柵極選擇期間。此外，如圖15A所示，通過設置對其柵極施加第二電源電位VCC的第九晶體管39， 在自舉操作的前后，有如下優(yōu)點。在沒有對其柵電極施加第二電源電位VCC的第九晶體管39的情況下，當由于自 舉操作而節(jié)點A的電位上升時，第一晶體管31的第二端子的源極的電位上升，而其電位變 大于第一電源電位VDD。然后，第一晶體管31的源極轉換為第一端子一側，即電源線51 — 側。由此，在第一晶體管31中，由于柵極和源極之間、柵極和漏極之間被施加較大的偏壓所 以受到較大的壓力，這會導致晶體管的劣化。于是，通過設置其柵電極被施加第二電源電位 VCC的第九晶體管39，雖然因自舉操作而節(jié)點A的電位上升，但是可以不使產(chǎn)生第一晶體管 31的第二端子的電位的上升。換言之，通過設置第九晶體管39，可以使對第一晶體管31的 柵極和源極之間施加的負偏壓值變小。由此，由于通過采用本實施方式的電路結構，可以使 施加到第一晶體管31的柵極和源極之間的負偏壓也變小，所以可以抑制壓力所導致的第 一晶體管31的劣化。此外，關于設置第九晶體管39的部分，采用在第一晶體管31的第二端子和第三晶 體管33的柵極之間通過第一端子和第二端子連接而設置第九晶體管39的結構即可。另外， 在具有多個本實施方式的脈沖輸出電路的移位寄存器中，與掃描線驅動電路相比其級數(shù)多 的信號線驅動電路也可以省略第九晶體管39，具有減少晶體管的數(shù)量的優(yōu)點。另外，通過作為第一晶體管31至第十三晶體管43的半導體層而使用氧化物半導 體，可以降低薄膜晶體管的截止電流并提高導通電流及場效應遷移率，并且可以降低劣化 的程度，所以可以降低電路內(nèi)的錯誤工作。此外，使用氧化物半導體的晶體管的因對其柵電 極施加高電位而發(fā)生的晶體管的劣化的程度比使用非晶硅的晶體管小。由此，即使對供應 第二電源電位VCC的電源線供應第一電源電位VDD也可以得到相同的工作，并可以減少在 電路之間引繞的電源線的數(shù)量，所以可以實現(xiàn)電路的小型化。另外，向第七晶體管37的柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)通過第三輸入 端子23供應的時鐘信號、向第八晶體管38的柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極)通過 第二輸入端子22供應的時鐘信號成為向第七晶體管37的柵電極(下方的柵電極及上方的 柵電極)通過第二輸入端子22供應的時鐘信號、向第八晶體管38的柵電極(下方的柵電 極及上方的柵電極)通過第三輸入端子23供應的時鐘信號，即使替換連接關系也具有同樣 的作用。此時，在圖15A所示的移位寄存器中，通過從第七晶體管37及第八晶體管38的狀 態(tài)都是導通狀態(tài)變化到第七晶體管37截止且第八晶體管38導通的狀態(tài)，然后成為第七晶 體管37截止且第八晶體管38截止的狀態(tài)，而由第二輸入端子22及第三輸入端子23的電 位降低所產(chǎn)生的節(jié)點B的電位的降低發(fā)生兩次，該節(jié)點B的電位的降低起因于第七晶體管 37的柵電極的電位的降低及第八晶體管38的柵電極的電位的降低。另一方面，在圖15A所 示的移位寄存器中，如圖15B所示，通過從第七晶體管37及第八晶體管38的狀態(tài)都是導通 狀態(tài)變化到第七晶體管37導通且第八晶體管38截止的狀態(tài)，然后成為第七晶體管37截止 且第八晶體管38截止的狀態(tài)，而由第二輸入端子22及第三輸入端子23的電位的降低所產(chǎn)
30生的節(jié)點B的電位的降低僅發(fā)生一次，該節(jié)點B的電位的降低起因于第八晶體管38的柵電 極的電位的降低。由此，采用向第七晶體管37的柵電極(下方的柵電極及上方的柵電極) 通過第三輸入端子23供應的時鐘信號、向第八晶體管38的柵電極(下方的柵電極及上方 的柵電極)通過第二輸入端子22供應的時鐘信號的連接關系，可以使節(jié)點B的電位的變動 變小來降低噪聲，因此是優(yōu)選的。像這樣，通過采用在將第一輸出端子26及第二輸出端子27的電位保持為L電平 的期間中，向節(jié)點B定期供應H電平的信號的結構，可以抑制脈沖輸出電路的錯誤工作。實施方式6通過制造薄膜晶體管并將該薄膜晶體管用于像素部及驅動電路，可以制造具有顯 示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，可以在與像素部同一襯底上一體地形成使 用薄膜晶體管的驅動電路的一部分或整體，而形成系統(tǒng)型面板(system-on-panel)。顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元 件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。在發(fā)光元件的范疇內(nèi)包括利用電流或電壓控制亮 度的元件，具體而言，包括無機EUElectro Luminescence ；電致發(fā)光)元件、有機EL元件 等。此外，也可以使用電子墨水等的其對比度因電作用而變化的顯示媒體。此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板、在該面板中安裝有包括控制器的IC 等的模塊。再者，相當于制造該顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一種方式的元件 襯底在多個各像素中分別具備用來將電流供應到顯示元件的單元。具體而言，元件襯底既 可以處于只形成有顯示元件的像素電極的狀態(tài)，又可以處于形成成為像素電極的導電膜之 后且通過蝕刻形成像素電極之前的狀態(tài)，可以是任意的狀態(tài)。注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝 置)。另外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit 柔性印 刷電路)、TAB(Tape Automated Bonding 載帶自動鍵合)帶或TCP (Tape Carrier Package 載帶封裝)的模塊；在TAB帶或TCP的端部上設置有印刷線路板的模塊；通過COG (Chip On Glass:玻璃上芯片)方式將IC(集成電路)直接安裝到顯示元件上的模塊。參照圖16A1至圖16B而說明相當于半導體裝置的一種方式的液晶顯示面板的外 觀及截面。圖16A1、圖16A2是一種面板的平面圖，其中利用密封劑4005將形成在第一襯底 4001上的薄膜晶體管4010、4011及液晶元件4013密封在第一襯底4001和第二襯底4006 之間。圖16B相當于沿著圖16A1、圖16A2的M-N的截面圖。以圍繞設置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設 置有密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二襯底4006。因 此，像素部4002和掃描線驅動電路4004與液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封劑4005 和第二襯底4006密封。此外，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū) 域中安裝有信號線驅動電路4003，該信號線驅動電路4003使用單晶半導體膜或多晶半導 體膜形成在另行準備的襯底上。注意，對另行形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用COG方法、 引線鍵合方法或TAB方法等。圖16A1是通過COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子， 而且圖16A2是通過TAB方法安裝信號線驅動電路4003的例子。此外，設置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004包括多個薄膜晶體管。在圖16B中例示像素部4002所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅動電路4004 所包括的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010、4011上設置有保護絕緣層4020、4021?？梢詫嵤┓绞?至實施方式5所示的包括氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶 體管應用于薄膜晶體管4010、4011。作為驅動電路用薄膜晶體管4011，可以使用實施方式 1、2及4所示的薄膜晶體管180、181、183，并且，作為像素用的薄膜晶體管4010，可以使用薄 膜晶體管170、171、173。在本實施方式中，薄膜晶體管4010、4011是η溝道型薄膜晶體管。在絕緣層4021上的重疊于驅動電路用薄膜晶體管4011的氧化物半導體層的溝道 形成區(qū)的位置上設置有導電層4040。通過將導電層4040設置在重疊于氧化物半導體層的 溝道形成區(qū)的位置上，可以降低BT試驗前后的薄膜晶體管4011的閾值電壓的變化量。此 外，導電層4040的電位既可以與薄膜晶體管4011的柵電極層的電位相同，又可以與薄膜晶 體管4011的柵電極層的電位不同。并且，可以將導電層4040用作第二柵電極層。此外，導 電層4040的電位也可以為GND、0V、浮動狀態(tài)。此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。而 且，液晶元件4013的對置電極層4031形成在第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電 極層4031和液晶層4008重疊的部分相當于液晶元件4013。另外，像素電極層4030、對置 電極層4031分別設置有分別用作取向膜的絕緣層4032、4033，并隔著絕緣層4032、4033夾 持液晶層4008。另外，作為第一襯底4001、第二襯底4006，可以使用透光襯底諸如玻璃、陶瓷、 塑料。作為塑料,可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics ；纖維增強塑料)板、 PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，附圖標記4035表示通過對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而得到的柱狀間隔物， 并且它是為控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)而設置的。 另外，還可以使用球狀間隔物。另外，對置電極層4031電連接到設置在與薄膜晶體管4010 同一襯底上的公共電位線。可以使用公共連接部并通過配置在一對襯底之間的導電粒子電 連接對置電極層4031和公共電位線。此外，將導電粒子包括在密封劑4005中。另外，還可以使用不使用取向膜的呈現(xiàn)藍相的液晶。藍相是液晶相的一種，是指當 使膽甾相液晶的溫度上升時即將從膽甾相轉變到各向同性相之前出現(xiàn)的相。由于藍相只出 現(xiàn)在較窄的溫度范圍內(nèi)，所以為了改善溫度范圍而將混合有5襯％以上的手性試劑的液晶 組成物用于液晶層4008。由于包括呈現(xiàn)藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的響應速度 短，即為Imsec以下，并且它具有光學各向同性，所以不需要取向處理，從而視角依賴性低。另外，除了可以應用于透過型液晶顯示裝置之外，還可以應用于半透過型液晶顯 示裝置。另外，雖然示出在液晶顯示裝置中在襯底的外側(可見一側)設置偏振片，并且在 內(nèi)側依次設置著色層(濾色片)、用于顯示元件的電極層的例子，但是也可以在襯底的內(nèi)側 設置偏振片。另外，偏振片和著色層的疊層結構也不局限于本實施方式的結構，根據(jù)偏振片 及著色層的材料或制造工序條件而適當?shù)卦O定即可。另外，在顯示部以外的部分中也可以 設置用作黑底的遮光膜。另外，在薄膜晶體管4010、4011上形成有保護絕緣層4020。雖然保護絕緣層4020 可以利用與實施方式1所示的氧化物絕緣層107同樣的材料及方法形成，但是，在此作為保護絕緣層4020，通過RF濺射法形成氮化硅膜。另外，形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。絕緣層4021利用與實施方式1所示 的平坦化絕緣層109相同的材料及方法形成即可，并且，可以使用具有耐熱性的有機材料 如丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等。另外，除了上述有機材料之外， 還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅 玻璃)等。另外，也可以通過層疊多個使用這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣層4021。另外，對絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，而根據(jù)其材料而可以利用如下 方法及設備方法諸如濺射法、SOG法、旋涂、浸漬、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠 版印刷等)；設備諸如刮片、輥涂機、幕涂機、刮刀涂布機等。通過兼作絕緣層4021的焙燒 工序和對半導體層的退火，可以有效地制造半導體裝置。作為像素電極層4030、對置電極層4031，可以使用具有透光性的導電材料諸如包 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(下面表示為ΙΤ0)、氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等。此外，可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物形成像 素電極層4030、對置電極層4031。使用導電組成物形成的像素電極的薄層電阻優(yōu)選為 10000 Ω / □以下，并且其波長為550nm時的透光率優(yōu)選為70%以上。另外，導電組成物所 包含的導電高分子的電阻率優(yōu)選為0. 1 Ω · cm以下。作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出聚 苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的兩種以上的共 聚物等。另外，供應到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004或像素部 4002的各種信號及電位是從FPC4018供應的。連接端子電極4015使用與液晶元件4013所具有的像素電極層4030相同的導電 膜形成，并且端子電極4016使用與薄膜晶體管4011的源電極層及漏電極層相同的導電膜 形成。連接端子電極4015通過各向異性導電膜4019電連接到FPC4018所具有的端子。此外，雖然在圖16Α1至16Β中示出另行形成信號線驅動電路4003并將它安裝在 第一襯底4001上的例子，但是不局限于該結構。既可以另行形成掃描線驅動電路而安裝， 又可以另行僅形成信號線驅動電路的一部分或掃描線驅動電路的一部分而安裝。圖17示出使用根據(jù)本說明書所公開的制造方法制造的TFT襯底2600來構成液晶 顯示模塊作為半導體裝置的一例。圖17是液晶顯示模塊的一例，利用密封劑2602固定TFT襯底2600和對置襯底 2601，并在其間設置包括TFT等的像素部2603、包括液晶層的顯示元件2604、著色層2605 來形成顯示區(qū)。在進行彩色顯示時需要著色層2605，并且當采用RGB方式時，對應于各像 素地設置有分別對應于紅色、綠色、藍色的各顏色的著色層。在TFT襯底2600和對置襯底 2601的外側配置有偏振片2606、偏振片2607、擴散板2613。光源使用冷陰極管2610和反 射板2611構成，電路襯底2612利用柔性線路板2609與TFT襯底2600的布線電路部2608 連接，并且組裝有控制電路、電源電路等的外部電路。此外，也可以以在偏振片和液晶層之 間具有相位差板的狀態(tài)層疊。
作為液晶顯示模塊，可以采用TN(扭曲向列；Twisted Nematic)模式、IPS(平 面內(nèi)轉換；In-Plane-Switching)模式、FFS(邊緣電場轉換；Fringe Field Switching) 模式、MVA(多疇垂直取向；Multi-domain Vertical Alignment)模式、PVA(垂直取向構 型；Patterned Vertical Alignment)模式、ASM(軸對稱排列微胞；Axially Symmetric Aligned Micro—cell)模式、OCB(光學補償彎曲；Optical Compensated Birefringence) 模式、FLC(鐵電性液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC(反鐵電性液晶； Antiferroelectric Liquid Crystal)模式等。通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的可靠性高的液晶顯示面板。本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當?shù)亟M合而實施。實施方式7本說明書所公開的半導體裝置通過具有柔性來可以應用于電子書閱讀器(電子 書)、招貼、電車等交通工具的車廂廣告、信用卡等各種卡片的顯示部等。圖18示出電子設 備的一例。圖18示出電子書閱讀器的一例。例如，電子書閱讀器2700使用兩個框體，即框體 2701及框體2703構成?？蝮w2701及框體2703使用軸部2711形成為一體，并且可以以該 軸部2711為軸進行開閉動作。通過該結構，可以進行如紙的書籍那樣的動作?？蝮w2701組裝有顯示部2705，而且框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705 及顯示部2707的結構既可以是顯示連屏畫面的結構，又可以是顯示不同的畫面的結構。通 過采用顯示不同的畫面的結構，例如可以在右邊的顯示部(圖18中的顯示部2705)中顯示 文章，而且在左邊的顯示部(圖18中的顯示部2707)中顯示圖像。此外，在圖18中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中具備 電源開關2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。另外，也可以采 用在與框體的顯示部同一面上具備鍵盤、定位裝置等的結構。另外，也可以采用在框體的背 面或側面具備外部連接端子(耳機端子、USB端子或可以與AC適配器及USB電纜等各種電 纜連接的端子等)、記錄介質插入部等的結構。再者，電子書閱讀器2700也可以具有作為電 子詞典的功能。此外，電子書閱讀器2700也可以采用以無線方式收發(fā)信息的結構。還可以采用以 無線方式從電子書籍服務器購買所希望的書籍數(shù)據(jù)等并下載的結構。實施方式8本說明書所公開的半導體裝置可以應用于各種各樣的電子設備(也包括游戲 機)。作為電子設備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機)；用于計算機等 的監(jiān)視器；如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等影像拍攝裝置；數(shù)碼相框；移動電話機(也稱為移動 電話、移動電話裝置)；便攜式游戲機；便攜式信息終端；聲音再現(xiàn)裝置；彈珠機等大型游戲 機等。圖19A示出電視裝置的一例。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯示部9603。 利用顯示部9603可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601的結構。可以通過利用框體9601所具備的操作開關、另行提供的遙控操作機9610進行電 視裝置9600的操作。通過利用遙控操作機9610所具備的操作鍵9609，可以進行頻道、音量 的操作，并可以對在顯示部9603上顯示的圖像進行操作。此外，也可以采用在遙控操作機9610中設置顯示從該遙控操作機9610輸出的信息的顯示部9607的結構。另外，電視裝置9600采用具備接收機、調(diào)制解調(diào)器等的結構。通過利用接收機可 以接收一般的電視廣播。再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡，可以進 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)的信息
通{曰。圖19B示出數(shù)碼相框的一例。例如，在數(shù)碼相框9700中，框體9701組裝有顯示部 9703。顯示部9703可以顯示各種圖像，例如通過顯示使用數(shù)碼相機等拍攝的圖像數(shù)據(jù)，可 以發(fā)揮與一般的相框同樣的功能。另外，數(shù)碼相框9700采用具備操作部、外部連接端子(USB端子、可以與USB電纜 等的各種電纜連接的端子等)、記錄媒體插入部等的結構。這些結構也可以組裝到與顯示部 同一面上，但是通過將它們設置在側面或背面上來提高設計性，所以是優(yōu)選的。例如，可以 對數(shù)碼相框9700的記錄媒體插入部插入儲存有利用數(shù)碼相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲器并 提取圖像數(shù)據(jù)，然后可以將所提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部9703。此外，數(shù)碼相框9700也可以采用能夠以無線的方式收發(fā)信息的結構。也可以采用 以無線的方式提取所希望的圖像數(shù)據(jù)并進行顯示的結構。圖20A示出一種便攜式游戲機，它使用框體9881和框體9891的兩個框體構成，并 且通過連接部9893可以開閉地連接?？蝮w9881安裝有顯示部9882，并且框體9891安裝 有顯示部9883。另外，圖20A所示的便攜式游戲機還具備揚聲器部9884、記錄介質插入部 9886、LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (包括測定如下因素 的功能力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉頻率(rotational frequency)、距離、 光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾 斜度、振動、氣味或紅外線)以及麥克風9889)等。當然，便攜式游戲機的結構不局限于上 述結構，只要采用至少具備本說明書所公開的半導體裝置的結構即可，并且可以采用適當 地設置有其它附屬設備的結構。圖20A所示的便攜式游戲機具有如下功能讀出儲存在記 錄介質中的程序或數(shù)據(jù)并將它顯示在顯示部上；以及通過與其他便攜式游戲機進行無線通 信而實現(xiàn)信息共享。另外，圖20A所示的便攜式游戲機所具有的功能不局限于此，而可以具 有各種各樣的功能。圖20B示出大型游戲機的一種的投幣機的一例。在投幣機9900的框體9901中安 裝有顯示部9903。另外，投幣機9900還具備如起動手柄、停止開關等的操作單元、投幣口、 揚聲器等。當然，投幣機9900的結構不局限于此，只要采用至少具備本說明書所公開的半 導體裝置的結構即可，可以采用適當?shù)卦O置有其它附屬設備的結構。圖21A是示出便攜式計算機的一例的立體圖。在圖21A所示的便攜式計算機中，當將連接上部框體9301與下部框體9302的鉸 鏈裝置設定為關閉狀態(tài)時，可以使具有顯示部9303的上部框體9301與具有鍵盤9304的下 部框體9302成為重疊狀態(tài)，而便于攜帶，并且，當使用者利用鍵盤進行輸入時，將鉸鏈裝置 設定為打開狀態(tài)，而可以看著顯示部9303進行輸入操作。另外，下部框體9302除了鍵盤9304之外還包括進行輸入操作的定位裝置9306。另 外，當顯示部9303為觸屏輸入面板時，可以通過觸摸顯示部的一部分來進行輸入操作。另 外，下部框體9302還包括CPU、硬盤等的計算功能部。此外，下部框體9302還具有用來插入其它器件，例如符合USB的通信標準的通信電纜的外部連接端口 9305。在上部框體9301中還具有通過使它滑動到上部框體9301內(nèi)部而可以收納的顯示 部9307，因此可以實現(xiàn)寬顯示畫面。另外，使用者可以調(diào)節(jié)可以收納的顯示部9307的畫面 的方向。另外，當可以收納的顯示部9307為觸屏輸入面板時，通過觸摸可以收納的顯示部 的一部分來可以進行輸入操作。顯示部9303或可以收納的顯示部9307使用如液晶顯示面板、諸如有機發(fā)光元件 或無機發(fā)光元件等的發(fā)光顯示面板等的影像顯示裝置。另外，圖21A的便攜式計算機安裝有接收機等，而可以接收電視廣播并將影像顯 示于顯示部9303或者顯示部9307。另外，使用者可以在連接上部框體9301與下部框體 9302的鉸鏈裝置處于關閉狀態(tài)的狀態(tài)下滑動顯示部9307而使其整個面露出并調(diào)整畫面角 度來觀看電視廣播。此時，不將鉸鏈裝置成為打開狀態(tài)并不使顯示部9303進行顯示，并僅 啟動只顯示電視廣播的電路，所以可以將耗電量控制為最少，這對電池容量有限的便攜式 計算機而言是十分有利的。另外，圖21B是示出像手表那樣能夠戴在使用者的手臂上的移動電話的一例的立 體圖。該移動電括包括包括電池以及至少具有電話功能的通信裝置的主體；用來將主 體戴在手臂上的帶部9204 ；調(diào)節(jié)帶部9204與手臂的固定狀態(tài)的調(diào)節(jié)部9205 ；顯示部9201 ； 揚聲器9207 ；以及麥克風9208。另外，主體具有操作開關9203，該操作開關9203除了用作電源輸入開關、顯示轉 換開關、攝像開始指示開關以外，還用作按一下就啟動網(wǎng)絡的程序的開關等，如此，可以將 操作開關9203設定為具有各種功能。通過用手指或輸入筆等觸摸顯示部9201 ；操作操作開關9203 ；或者對麥克風9208 輸入聲音來進行該移動電括的輸入操作。另外，在圖21B中，示出顯示在顯示部9201上的 顯示鈕9202，通過用手指等觸摸該顯示鈕9202來可以進行輸入。另外，主體具有影像拍攝裝置部9206，該影像拍攝裝置部9206具有將通過攝影透 鏡成像的物體圖像轉換為電子圖像信號的攝影單元。另外，也可以不特別設置影像拍攝裝置部。另外，圖21B所示的移動電話安裝有電視廣播的接收機等，而可以接收電視廣播 并將影像顯示于顯示部9201，并且它還具有存儲器等的存儲裝置等，而可以將電視廣播錄 像到存儲器中。此外，圖21B所示的移動電話還可以具有收集GPS等的位置信息的功能。顯示部9201使用如液晶顯示面板、諸如有機發(fā)光元件或無機發(fā)光元件等的發(fā)光 顯示面板等的影像顯示裝置。由于圖21B所示的移動電話為小型且重量輕，所以其電池 容量有限，從而作為用于顯示部9201的顯示裝置，優(yōu)選使用能夠以低耗電量進行驅動的面 板。另外，雖然在圖21B中示出戴在“手臂”上的方式的電子設備，但是不特別局限于 此，只要具有能夠攜帶的形狀的即可。實施方式9在本實施方式中，作為半導體裝置的一種形式，參照圖22至圖35而說明具有實施 方式1至實施方式6所示的薄膜晶體管的顯示裝置的實例。在本實施方式中，參照圖22至圖35而說明將液晶元件用作顯示元件的液晶顯示裝置的實例。作為用于圖22至圖35的液 晶顯示裝置的TFT628、629，可以應用實施方式1、2、5、6所示的薄膜晶體管，并且，它們是可 以與實施方式1至實施方式6所示的工序同樣地制造的電特性及可靠性高的薄膜晶體管。首先，對VA(Vertical Alignment 垂直取向)型液晶顯示裝置進行描述。VA型 液晶顯示裝置是指一種控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式。VA型液晶顯示裝 置具有在沒有施加電壓時液晶分子朝垂直于面板表面的方向的方式。在本實施方式中， 特別地，將像素分成幾個區(qū)域(子像素)，并分別將分子朝不同的方向推倒。這稱為多疇 (multi-domain)化或多疇設計。在下面的說明中，對考慮多疇設計的液晶顯示裝置進行說 明。圖23及圖24分別示出像素電極及對置電極。注意，圖23是形成像素電極的襯底 一側的平面圖，并將對應于圖中的切斷線E-F的截面結構示出于圖22。此外，圖24是形成 對置電極的襯底一側的平面圖。下面，參照這些附圖進行說明。圖22示出襯底600和對置襯底601重疊并且注入有液晶的狀態(tài)，在該襯底600上 形成有TFT628、與該TFT628連接的像素電極層624以及存儲電容器部630，并且在該對置 襯底601上形成有對置電極層640等。在對置襯底601上形成有著色膜636、對置電極層640，并且在對置電極層640上 形成有突起644。在像素電極層624上形成有取向膜648，并且，同樣地在對置電極層640 及突起644上也形成有取向膜646。在襯底600與對置襯底601之間形成有液晶層650。間隔物可以是柱狀間隔物或者珠狀間隔物。在間隔物具有透光性的情況下，也可 以在形成于襯底600上的像素電極層624上形成間隔物。在襯底600上形成TFT628、與該TFT628連接的像素電極層624以及存儲電容器部 630。像素電極層624通過貫穿覆蓋TFT628、布線616、存儲電容器部630的絕緣膜620、覆 蓋絕緣膜620的絕緣膜622的接觸孔623連接到布線618。作為TFT628，可以適當?shù)厥褂?實施方式1至實施方式6所示的薄膜晶體管。另外，存儲電容器部630使用與TFT628的柵 極布線602同時形成的第一電容布線604、柵極絕緣層606以及與布線618同時形成的第二 電容布線617構成。像素電極層624、液晶層650以及對置電極層640彼此重疊，從而形成液晶元件。圖23示出襯底600上的結構。像素電極層624使用實施方式1所示的材料來形 成。在像素電極層624中設置狹縫625。狹縫625用來控制液晶取向。圖23所示的TFT629、與該TFT629連接的像素電極層626及存儲電容器部631分 別可以與TFT628、像素電極層624及存儲電容器部630同樣地形成。TFT628和TFT629都 連接到布線616。該液晶顯示面板的像素使用像素電極層624及像素電極層626構成。像 素電極層624及像素電極層626是子像素。圖24示出對置襯底一側的平面結構。在遮光膜632上形成有對置電極層640。對 置電極層640優(yōu)選使用與像素電極層624同樣的材料形成。在對置電極層640上形成有用 來控制液晶取向的突起644。另外，在圖24中，以虛線表示形成在襯底600上的像素電極 層624及像素電極層626，并且示出對置電極層640、像素電極層624及像素電極層626彼 此重疊地配置的情況。圖25示出該像素結構的等效電路。TFT628和TFT629都連接到柵極布線602和布線616。在此情況下，通過使電容布線604和電容布線605的電位不同，可以使液晶元件 651和液晶元件652進行不同的工作。就是說，通過分別控制電容布線604和電容布線605 的電位，來精密地控制液晶的取向并擴大視角。當對設置有狹縫625的像素電極層624施加電壓時，在狹縫625附近發(fā)生電場的 畸變(傾斜電場)。通過互相咬合地配置所述狹縫625和對置襯底601 —側的突起644，有 效地產(chǎn)生傾斜電場來控制液晶的取向，從而根據(jù)位置而使液晶所取向的方向不同。就是說， 通過進行多疇化來擴大液晶顯示面板的視角。接著，參照圖26至圖29而說明與上述不同的VA型液晶顯示裝置。圖26及圖27示出VA型液晶顯示面板的像素結構。圖27是襯底600的平面圖， 而且圖26示出沿著圖中的切斷線Y-Z的截面結構。在該像素結構中，一個像素具有多個像素電極，并且各像素電極連接到TFT。各 TFT使用不同的柵極信號驅動。具體而言，在以多疇方式設計的像素中，獨立地控制施加到 各像素電極的信號。像素電極層624在貫穿絕緣膜620、絕緣膜622的接觸孔623中利用布線618連接 到TFT628。此外，像素電極層626在分別貫穿絕緣膜620、絕緣膜622的接觸孔627中利用 布線619連接到TFT629。TFT628的柵極布線602和TFT629的柵極布線603彼此分離，以能 夠提供不同的柵極信號。另一方面，TFT628和TFT629共用用作數(shù)據(jù)線的布線616。TFT628 和TFT629可以適當?shù)厥褂脤嵤┓绞?至實施方式6所示的薄膜晶體管。注意，在柵極布線 602、柵極布線603上形成有柵極絕緣層606。像素電極層624和像素電極層626具有不同的形狀，并且被狹縫625彼此分離。像 素電極層626被形成為圍繞擴展為V字狀的像素電極層624的外側。使用TFT628及TFT629 分別施加到像素電極層624和像素電極層626的電壓不同，以控制液晶的取向。圖29示出 該像素結構的等效電路。TFT628連接到柵極布線602，而且TFT629連接到柵極布線603。 此夕卜，TFT628和TFT629都連接到布線616并通過電容器連接到電容布線660。通過對柵極布 線602和柵極布線603施加不同的柵極信號，可以使液晶元件651和液晶元件652的工作不同。 就是說，通過個別控制TFT628和TFT629的工作，可以精密地控制液晶的取向并擴大視角。在對置襯底601上形成有著色膜636、對置電極層640。此外，在著色膜636和對 置電極層640之間形成有平坦化膜637，以防止液晶的取向錯亂。圖28示出對置襯底一側 的結構。在不同的像素之間共同使用對置電極層640，并且在該對置電極層640中形成有 狹縫641。通過互相咬合地配置所述狹縫641和像素電極層624及像素電極層626 —側的 狹縫625，可以有效地產(chǎn)生傾斜電場來控制液晶的取向。由此，可以根據(jù)位置而使液晶所取 向的方向不同，從而擴大視角。另外，在圖28中，以虛線表示形成在襯底600上的像素電極 層624及像素電極層626，并且示出對置電極層640、像素電極層624及像素電極層626彼 此重疊地配置的情況。在像素電極層624及像素電極層626上形成有取向膜648，同樣地在對置電極層 640上也形成有取向膜646。在襯底600和對置襯底601之間形成有液晶層650。此外，像 素電極層624、液晶層650和對置電極層640彼此重疊，從而形成第一液晶元件。此外，像素 電極層626、液晶層650和對置電極層640彼此重疊，從而形成第二液晶元件。在圖30至 圖33中說明的顯示面板的像素結構是在一個像素中設置有第一液晶元件和第二液晶元件的多疇結構。接著，說明橫向電場方式的液晶顯示裝置。橫向電場方式是指通過對單元內(nèi)的液 晶分子沿水平方向施加電場來驅動液晶而顯示灰度的方式。通過橫向電場方式，可以使視 角擴大為大約180度。以下，對采用橫向電場方式的液晶顯示裝置進行說明。圖30示出襯底600和對置襯底601重疊并且注入了液晶的狀態(tài)，在該襯底600上 形成有電極層607、TFT628、連接到TFT628的像素電極層624。在對置襯底601上形成有著 色膜636、平坦化膜637等。注意，在對置襯底601—側不設置對置電極層。此外，在襯底 600和對置襯底601之間隔著取向膜646及取向膜648而形成有液晶層650。在襯底600上形成電極層607、與電極層607連接的電容布線604以及TFT628。電 容布線604可以與TFT628的柵極布線602同時形成。TFT628可以應用實施方式1至實施 方式6所示的薄膜晶體管。電極層607可以使用與實施方式1至實施方式6所示的像素電 極層相同的材料。另外，將電極層607形成為大致分割成像素形狀的形狀。柵極絕緣層606 形成在電極層607及電容布線604上。在柵極絕緣層606上形成TFT628的布線616及布線618。布線616是在液晶顯示 面板中傳送視頻信號的數(shù)據(jù)線，是沿一個方向延伸的布線，并且它與TFT628的源區(qū)或漏區(qū) 連接而成為源極及漏極中的一方的電極。布線618成為源區(qū)及漏區(qū)中的另一方的電極，是 與像素電極層624連接的布線。在布線616及布線618上形成絕緣膜620。另外，在絕緣膜620上，形成通過形成 在絕緣膜620中的接觸孔623連接到布線618的像素電極層624。像素電極層624使用與 實施方式1至實施方式6所示的像素電極相同的材料來形成。如上所述，在襯底600上形成TFT628以及與它連接的像素電極層624。注意，存儲 電容器形成在電極層607和像素電極層624之間。圖31是說明像素電極的結構的平面圖。圖30示出對應于圖31所示的切斷線0_P 的截面結構。在像素電極層624中設置狹縫625。該狹縫625用來控制液晶的取向。在此 情況下，電場在電極層607和像素電極層624之間發(fā)生。在電極層607和像素電極層624之 間形成有柵極絕緣層606，但是柵極絕緣層606的膜厚度為50nm至200nm，該膜厚度與2 μ m 至10 μ m的液晶層的膜厚度相比充分薄，因此實際上在平行于襯底600的方向(水平方向) 上發(fā)生電場。通過該電場控制液晶的取向。通過利用該大致平行于襯底的方向的電場來使 液晶分子水平地旋轉。在此情況下，由于液晶分子在任何狀態(tài)下都為水平，所以觀看角度所 導致的對比度等的影響很少，從而擴大視角。而且，電極層607和像素電極層624都是透光 電極，因此可以提高開口率。下面，說明橫向電場方式的液晶顯示裝置的另一個實例。圖32及圖33示出IPS型液晶顯示裝置的像素結構。圖33是平面圖，而且圖32 示出對應于圖中的切斷線V-W的截面結構。下面，參照上述兩個附圖而進行說明。圖32示出襯底600和對置襯底601重疊并且注入了液晶的狀態(tài)，在該襯底600上 形成有TFT628及與它連接的像素電極層624。在對置襯底601上形成有著色膜636、平坦 化膜637等。注意，在對置襯底601 —側不設置對置電極層。在襯底600和對置襯底601 之間隔著取向膜646及取向膜648而形成有液晶層650。在襯底600上形成公共電位線609及TFT628。公共電位線609可以與TFT628的柵極布線602同時形成。TFT628可以應用實施方式1至實施方式6所示的薄膜晶體管。在柵極絕緣層606上形成TFT628的布線616及布線618。布線616是在液晶顯示 面板中傳送視頻信號的數(shù)據(jù)線，是沿一個方向延伸的布線，并且它與TFT628的源區(qū)或漏區(qū) 連接而成為源極及漏極中的一方的電極。布線618成為源極及漏極中的另一方的電極，它 是與像素電極層624連接的布線。在布線616及布線618上形成絕緣膜620及絕緣膜621。另外，在絕緣膜620上 形成通過形成在絕緣膜620中的接觸孔623連接到布線618的像素電極層624。像素電極 層624使用與實施方式1至實施方式6所示的像素電極相同的材料形成。注意，如圖33所 示，將像素電極層624形成為與在形成公共電位線609的同時形成的梳形電極之間產(chǎn)生橫 向電場。而且，將像素電極層624的梳齒部分形成為與在形成公共電位線609的同時形成 的梳形電極互相咬合。在施加到像素電極層624的電位和公共電位線609的電位之間產(chǎn)生電場時，由于 該電場而控制液晶的取向。通過利用該大致平行于襯底的方向的電場來使液晶分子水平地 旋轉。在此情況下，由于液晶分子在任何狀態(tài)下也為水平，所以觀看角度所導致的對比度等 的影響很少，可以擴大視角。如上所述，在襯底600上形成TFT628及與它連接的像素電極層624。存儲電容器 通過在公共電位線609和電容電極615之間設置柵極絕緣層606而形成。電容電極615和 像素電極層624通過接觸孔633連接。下面，說明TN型液晶顯示裝置的方式。圖34及圖35示出TN型液晶顯示裝置的像素結構。圖35是平面圖，而且圖34示 出對應于沿著圖中的切斷線K-L的截面結構。下面，參照上述兩個附圖進行說明。像素電極層624通過形成在第二柵極絕緣層606b中的接觸孔623利用布線618 連接到TFT628。用作數(shù)據(jù)線的布線616與TFT628連接。TFT628可以應用實施方式1至實 施方式6所示的TFT的任一種。像素電極層624使用實施方式1至實施方式6所示的像素電極來形成。電容布線 604可以與TFT628的柵極布線602同時形成。在柵極布線602及電容布線604上形成第一 柵極絕緣層606a、第二柵極絕緣層606b。存儲電容器在電容布線604和電容電極615之間 隔著第一柵極絕緣層606a、第二柵極絕緣層606b而形成。電容電極615和像素電極層624 通過接觸孔623彼此連接。在對置襯底601上形成有著色膜636、對置電極層640。此外，在著色膜636和對 置電極層640之間形成平坦化膜637，以防止液晶的取向錯亂。液晶層650隔著取向膜648 及取向膜646而形成在像素電極層624和對置電極層640之間。像素電極層624、液晶層650以及對置電極層640彼此重疊，從而形成液晶元件。此外，著色膜636也可以形成在襯底600 —側。此外，將偏振片貼合到襯底600的 與形成有薄膜晶體管的表面相反的表面，并且，將偏振片貼合到對置襯底601的與形成有 對置電極層640的表面相反的表面。通過上述工序，可以制造作為顯示裝置的液晶顯示裝置。本說明書根據(jù)2009年8月7日在日本專利局受理的日本專利申請編號 2009-185318而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權利要求
1.一種半導體裝置，包括同一個襯底上的包括第一薄膜晶體管的驅動電路部、包括第二薄膜晶體管的像素部， 所述第一薄膜晶體管及所述第二薄膜晶體管分別包括 襯底上的柵電極層； 所述柵電極層上的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的氧化物半導體層，所述氧化物半導體層重疊于所述柵電極層； 所述氧化物半導體層上的第一導電層，所述第一導電層與所述氧化物半導體層電連接；所述氧化物半導體層上的第二導電層，所述第二導電層與所述氧化物半導體層電連接；所述氧化物半導體層、所述第一導電層和所述第二導電層上的氧化物絕緣層，所述氧 化物絕緣層接觸于所述氧化物半導體層的端部的第一上表面以及所述第一導電層和所述 第二導電層之間的所述氧化物半導體層的第二上表面； 所述氧化物絕緣層上的像素電極層；以及 所述像素電極層上的液晶層，其中，所述第一薄膜晶體管還包括重疊于所述氧化物絕緣層上的所述氧化物半導體層 的第三導電層，并且，所述第二薄膜晶體管的所述第二導電層與所述像素電極層電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，還包括所述第一導電層和所述氧化物半導體 層之間的第一氧化物導電層以及所述第二導電層和所述氧化物半導體層之間的第二氧化 物導電層，其中，所述第一氧化物導電層和所述第二氧化物導電層分別包括氧化鋅、氧化鋅 鋁、氧氮化鋅鋁或者氧化鎵鋅。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述柵極絕緣層具有氧化硅層、氧氮化硅 層或者氧化鋁層的單層結構或疊層結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述像素電極層包括氧化銦、氧化銦氧化 錫合金、氧化銦氧化鋅合金或者氧化鋅。
5.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述第二薄膜晶體管的所述第一導電層 和所述第二導電層使用以選自Al、Cr、CU、Ta、Ti、M0、W中的元素為主要成分的膜、所述元素 的合金膜、或者所述元素的疊層膜形成。
6.一種半導體裝置，包括同一個襯底上的包括第一薄膜晶體管的驅動電路部、包括第二薄膜晶體管的像素部， 所述第一薄膜晶體管及所述第二薄膜晶體管分別包括 襯底上的柵電極層； 所述柵電極層上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的氧化物半導體層；所述氧化物半導體層上的源電極層，所述源電極層具有與所述氧化物半導體層的邊緣 部相比其邊緣部位于內(nèi)側的形狀；所述氧化物半導體層上的漏電極層，所述漏電極層具有與所述氧化物半導體層的端部 相比其端部位于內(nèi)側的形狀；與所述源電極層和所述氧化物半導體層接觸的第一氧化物導電層； 與所述漏電極層和所述氧化物半導體層接觸的第二氧化物導電層； 所述氧化物半導體層、所述源電極層以及所述漏電極層上的氧化物絕緣層； 所述氧化物絕緣層上的像素電極層；以及 所述像素電極層上的液晶層，其中，所述第一薄膜晶體管還包括重疊于所述氧化物絕緣層上的所述氧化物半導體層 的導電層，并且，所述第二薄膜晶體管與所述像素電極層電連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其中，所述第一氧化物導電層和所述第二氧化 物導電層分別包括氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁或者氧化鎵鋅。
8.根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其中，所述柵極絕緣層具有氧化硅層、氧氮化硅 層或者氧化鋁層的單層結構或疊層結構。
9.根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其中，所述像素電極層和所述導電層包括氧化 銦、氧化銦氧化錫合金、氧化銦氧化鋅合金或者氧化鋅。
10.根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其中，所述第二薄膜晶體管的所述源電極層和 所述漏電極層使用以選自Al、Cr、CU、Ta、Ti、M0、W中的元素為主要成分的膜、所述元素的合 金膜、或者所述元素的疊層膜形成。
11.一種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成第一柵電極層和第二柵電極層；在所述第一柵電極層和所述第二柵電極層上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成氧化物半導體層； 在所述氧化物半導體層上形成第一導電層；在所述第一導電層上形成包括第一區(qū)域和其厚度比所述第一區(qū)域的厚度薄的第二區(qū) 域的第一抗蝕劑掩模；通過利用所述第一抗蝕劑掩模對所述第一導電層和所述氧化物半導體層進行蝕刻來 形成重疊于所述第一柵電極層的第一島狀氧化物半導體層、重疊于所述第二柵電極層的第 二島狀氧化物半導體層、所述第一島狀氧化物半導體層上的第一島狀導電層、以及所述第 二島狀氧化物半導體層上的第二島狀導電層；對所述第一抗蝕劑掩模進行灰化以去掉所述第二區(qū)域來形成第二抗蝕劑掩模； 通過利用所述第二抗蝕劑掩模對所述第一島狀導電層和所述第二島狀導電層進行蝕 刻來形成電連接到所述第一島狀氧化物半導體層的第一源電極層、電連接到所述第一島狀 氧化物半導體層的第一漏電極層、電連接到所述第二島狀氧化物半導體層的第二源電極層 以及電連接到所述第二島狀氧化物半導體層的第二漏電極層；在所述第一島狀氧化物半導體層、所述第二島狀氧化物半導體層、所述第一源電極層、 所述第一漏電極層、所述第二源電極層以及所述第二漏電極層上形成氧化物絕緣層； 在所述氧化物絕緣層上形成透明導電膜；對所述透明導電膜進行蝕刻來形成電連接到所述第二漏電極層的像素電極層以及重 疊于所述第一柵電極層的第二導電層；以及 在所述像素電極層上形成液晶層。
全文摘要
本發(fā)明的課題之一是提高半導體裝置的可靠性。本發(fā)明的一種方式是一種半導體裝置，包括同一個襯底上的驅動電路部、顯示部(也稱為像素部)，驅動電路部和顯示部包括其半導體層使用氧化物半導體構成的薄膜晶體管、第一布線、第二布線，并且，薄膜晶體管包括與半導體層的邊緣部相比其邊緣部位于內(nèi)側的源電極層或漏電極層，并且，在驅動電路部中的薄膜晶體管中，利用柵電極層和導電層夾持半導體層，并且，第一布線和第二布線通過設置在柵極絕緣層中的開口中隔著氧化物導電層電連接。
文檔編號H01L21/31GK101997003SQ20101024675
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權日2009年8月7日
發(fā)明者丸山穗高, 岡崎健一, 及川欣聰, 坂倉真之, 坂田淳一郎, 山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所