專利名稱：半導體裝置、顯示模塊和電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用氧化物半導體制造的半導體裝置及該半導體裝置的制造方法。
背景技術：
金屬氧化物的種類繁多且用途廣泛。氧化銦為較普遍的材料，其被用作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，并且將這些呈現(xiàn)半導體特性的金屬氧化物用作溝道形成區(qū)的薄膜晶體管已經(jīng)是眾所周知的(參照專利文獻I至4、非專利文獻I)。

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，作為包含In、Ga及Zn的多元氧化物,具有同系物(homologous series)的InGaO3 (ZnO)m (m:自然數(shù))是周知的(參照非專利文獻2至4)。并且，已經(jīng)確認到可以將上述那樣的由In-Ga-Zn類氧化物構成的氧化物半導體用作薄膜晶體管的溝道層(參照專利文獻5、非專利文獻5及6)。[專利文件I]日本專利申請公開昭60-198861號公報[專利文件2]日本專利申請公開平8-264794號公報[專利文件3]PCT國際申請日本公表平11-505377號公報[專利文件4]日本專利申請公開2000-150900號公報[專利文件5]日本專利申請公開2004-103957號公報[非專利文獻 1]M. ff. Prins, K. O. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. M. Ci I lessen, J.B. Giesbersj R. P. Weening, and R. M. Wolf, 〃A ferroelectric transparent thin-filmtransistor"(透明鐵電薄膜晶體管)，App1. Phys. Lett.，17Junel996，Vol. 68p. 3650-3652[非專利文獻 2]Μ· Nakamura, Ν· Kimizukaj and Τ· Mohrij "The Phase Relationsin the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System atl350° C〃(In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 類在 1350° C 時的相位關系)，J. Solid State Chem.，1991，Vol. 93，p. 298-315[非專利文獻 3]Ν· Kimizuka，Μ· Isobe，and Μ· Nakamura，"Synthesesand Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO)m (m=3，4，and5)，InGaO3 (ZnO) 3，and Ga2O3 (ZnO) m (m=7，8，9，andl6) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnOSystem"(同系物的合成和單晶數(shù)據(jù)，In2O3-ZnGa2O4-ZnO類的In2O3(ZnO)m (m=3，4，and5)，InGaO3 (ZnO) 3，and Ga2O3 (ZnO) m (m=7，8，9，and 16) )，J. Sol id StateChem.，1995，Vol. 116，p. 170-178[非專利文獻4]中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彥、磯部光正，〃^壬口力' ^相、InFeO3 (ZnO)m(m :自然數(shù))i子O同型化合物合成杉太K結晶構造〃(同系物、銦鐵鋅氧化物(InFeO3(ZnO)m) (m為自然數(shù))及其同型化合物的合成以及晶體結構)，固體物理(SOLIDSTATE PHYSICS)，1993，Vol. 28，No. 5，p. 317-327[非專利文獻 5] K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano, andH. Hosono, 〃Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparentoxide semiconductor"(由單晶透明氧化物半導體制造的薄膜晶體管)，SCIENCE, 2003, Vol.300，ρ· 1269-1272[非專利文獻 6] K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano, and
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發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有電特性穩(wěn)定的薄膜晶體管的可靠性高的半導體裝置。在包括作為半導體層采用氧化物半導體層的反交錯型薄膜晶體管的半導體裝置中，在氧化物半導體層上具有緩沖層。緩沖層接觸于半導體層的溝道形成區(qū)與源電極層及漏電極層。緩沖層在其膜中具有電阻分布。在緩沖層中，設置在半導體層的溝道形成區(qū)上的區(qū)域的導電率低于半導體層的溝道形成區(qū)的導電率，并且接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域的導電率高于半導體層的溝道形成區(qū)的導電率。另外，與柵極絕緣層相比，緩沖層及半導體層的導電率高(電阻低)。因此，按照導電率從高到低的排列順序，其分別為緩沖層的低電阻區(qū)域(接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域)、半導體層的溝道形成區(qū)、緩沖層的高電阻區(qū)域(設置在溝道形成區(qū)上的區(qū)域)、柵極絕緣層。

因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造具有電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。作為緩沖層，可以使用包含鈦、鑰或錳的氧化物半導體層。當使氧化物半導體層包含鈦、鑰或錳的金屬元素時，氧化物半導體層的電阻增大。另外，在本說明書中，當形成緩沖層時使緩沖層包含鈦、鑰或錳等的元素。例如，使用包含鈦、鑰或錳的靶通過濺射法形成緩沖層。作為用于緩沖層的氧化物半導體層，使用具有半導體特性的氧化物材料即可。例如，可以使用具有表示為InMO3 (ZnO)m (m>0)的結構的氧化物半導體，特別優(yōu)選使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體。另外，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni )、錳(Mn)及鈷(Co)中的一種金屬元素或多種金屬元素。例如，作為M，除了有包含Ga的情況之外，還有包含Ga和Ni或Ga和Fe等的Ga以外的上述金屬元素的情況。此外,在上述氧化物半導體中，有不僅包含作為M的金屬元素,而且還包含作為雜質元素的Fe、Ni等其他過渡金屬元素或該過渡金屬的氧化物的氧化物半導體。在本說明書中，在具有表示為InMO3 (ZnO)m (m>0)的結構的氧化物半導體中，將具有作為M至少包含Ga的結構的氧化物半導體稱為In-Ga-Zn-O類氧化物半導體，并且將該薄膜也稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。另外，作為用于緩沖層的氧化物半導體層所適用的氧化物半導體，除了可以使用上述材料之外，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 類的氧化物半導體。另外，作為緩沖層，也可以使用具有低電阻的金屬區(qū)域以及高電阻的金屬氧化物區(qū)域的膜。在此情況下，可以通過在形成金屬膜之后對該金屬膜選擇性地進行氧化處理來在緩沖層中形成高電阻的金屬氧化物區(qū)域。本說明書所公開的發(fā)明的結構的一個方式包括具有絕緣表面的襯底上的柵電極層；柵電極層上的柵極絕·緣層；柵極絕緣層上的包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層；氧化物半導體層上的緩沖層；以及緩沖層上的源電極層及漏電極層，其中，在緩沖層中，接觸于源電極層或漏電極層的第一區(qū)域的導電率高于接觸于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域的導電率。本說明書所公開的發(fā)明的結構的另一個方式包括具有絕緣表面的襯底上的柵電極層；柵電極層上的柵極絕緣層；柵極絕緣層上的包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層；氧化物半導體層上的緩沖層；以及緩沖層上的源電極層及漏電極層，其中，緩沖層是包含鈦、鑰或錳的氧化物半導體層，并且，在緩沖層中，接觸于源電極層或漏電極層的第一區(qū)域的導電率高于接觸于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域的導電率。另外，當作為緩沖層使用包含鈦、鑰或錳的氧化物半導體層時，優(yōu)選將含有對氧的親和性高的金屬的材料用于源電極層及漏電極層。另外，上述對氧的親和性高的金屬優(yōu)選是選自鈦、鋁、錳、鎂、鋯、鈹、釷中的任一種或多種的材料。此時，優(yōu)選地，在緩沖層中，與接觸于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域相比，接觸于源電極層或漏電極層的第一區(qū)域所包含的氧的組成比(氧濃度)更低。本說明書所公開的發(fā)明的結構的另一個方式包括具有絕緣表面的襯底上的柵電極層；柵電極層上的柵極絕緣層；柵極絕緣層上的包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層；氧化物半導體層上的緩沖層；以及緩沖層上的源電極層和漏電極層，其中，在緩沖層中，接觸于源電極層或漏電極層的第一區(qū)域是金屬區(qū)域，接觸于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域是金屬氧化物區(qū)域，并且，金屬氧化物區(qū)域的導電率低于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的導電率。本說明書所公開的發(fā)明的結構的另一個方式包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成包括溝道形成區(qū)的第一氧化物半導體層；在第一氧化物半導體層上形成包含鈦、鑰或錳的第二氧化物半導體層；在第二氧化物半導體層上形成源電極層及漏電極層；并且對包含鈦、鑰或錳的第二氧化物半導體層以及源電極層及漏電極層進行加熱處理，以在第二氧化物半導體層中使接觸于源電極層或漏電極層的第一區(qū)域的導電率高于接觸于第一氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域的導電率。通過該加熱處理，可以使第一區(qū)域所包含的氧濃度低于第二區(qū)域所包含的氧濃度。本說明書所公開的發(fā)明的結構的另一個方式包括如下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層；在氧化物半導體層上形成金屬膜；在金屬膜的第一區(qū)域上形成源電極層及漏電極層；并且對金屬膜的接觸于氧化物半導體層的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域進行氧化處理，以形成金屬氧化物區(qū)域。作為該氧化處理，可以進行氧等離子體處理。也可以形成覆蓋如下薄膜晶體管且接觸于包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層的絕緣膜，該薄膜晶體管包括包括溝道形成區(qū)的氧化物半導體層；緩沖層；以及源電極層及漏電極層。因為靜電等容易損壞薄膜晶體管，所以優(yōu)選在與柵極線或源極線相同的襯底上設置用于保護驅動電路的保護電路。保護電路優(yōu)選采用使用氧化物半導體的非線性元件構成。注意，為方便起見而使用諸如“第一”、“第二”之類的序數(shù)，該序數(shù)不表示工序的順序或層疊的順序。另外，其在本說明書中不表示特定發(fā)明的事項的固有名稱。另外，作為包括驅動電路的顯示裝置，除了可以舉出液晶顯示裝置之外，還可以舉出使用發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置、使用電泳顯示元件的也稱為電子紙的顯示裝置。在使用發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置中，在像素部中包括多個薄膜晶體管，而且在像素部中也有連接某薄膜晶體管的柵電極與別的晶體管的源極布線或漏極布線的位置。此夕卜，在使用發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置的驅動電路中有連接薄膜晶體管的柵電極與該薄膜晶體管的源極布線或漏極布線的位置。另外，在本說明書中，半導體裝置是指通過利用半導體特性而能夠發(fā)揮其功能的所有裝置，因此光電裝置、半導體電路及電子設備都是半導體裝置。可以得到具有穩(wěn)定的電特性的薄膜晶體管，并且可以制造具有良好動態(tài)特性的薄膜晶體管。因此，可以提供包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。



圖1A和圖1B是說明半導體裝置的圖；圖2A至圖2E是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖3A和圖3B是說明半導體裝置的圖；圖4A至圖4E是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖5A和圖5B是說明半導體裝置的圖；圖6A至圖6E是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖7A和圖7B是說明半導體裝置的圖；圖8A至圖8E是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖9A至圖9C是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖1OA至圖1OC是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖11是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖12是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖13是說明半導體裝置的制造方法的圖；圖14是說明半導體裝置的圖；圖15A1、圖15A2、圖15B1及圖15B2是說明半導體裝置的圖；圖16是說明半導體裝置的圖17是說明半導體裝置的圖；圖18A1、圖18A2及圖18B是說明半導體裝置的圖；圖19A和圖19B是說明半導體裝置的圖；圖20是說明半導體裝置的像素等效電路的圖；圖21A至圖21C是說明半導體裝置的圖；圖22是說明半導體裝置的圖；圖23A和圖23B是說明電子紙的使用方式的例子的圖；圖24是示出電子書籍的一例的外觀圖；圖25A和圖25B是示出電視裝置及數(shù)碼相框的例子的外觀圖；圖26A和圖26B是示出游戲機的例子的外觀圖；圖27A和圖27B是示出便攜式計 算機及移動電話機的一例的外觀圖；圖28是示出根據(jù)計算得到的結構的圖；圖29是示出根據(jù)計算得到的結構的圖；圖30A至圖30C是示出根據(jù)計算得到的態(tài)密度的圖；圖31A至圖31D是示出根據(jù)計算得到的態(tài)密度的圖；圖32A至圖32D是示出根據(jù)計算得到的態(tài)密度的圖；圖33A和圖33B是示出根據(jù)計算得到的態(tài)密度的圖；圖34A和圖34B是示出根據(jù)計算得到的結構的圖；圖35是示出計算前后的原子密度的圖。
具體實施例方式使用附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下的說明，本領域的技術人員能夠容易地理解，其方式和細節(jié)可以在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的條件下作各種各樣的變換。因此，所公開的發(fā)明不應該被解釋為僅限于以下所示的實施方式的記載內容。在以下說明的結構中，在不同附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略重復說明。實施方式I參照圖1A至圖2E說明半導體裝置及半導體裝置的制造方法。圖1A是半導體裝置所具有的薄膜晶體管470的平面圖，而圖1B是沿著圖1A的線C1-C2的截面圖。薄膜晶體管470是反交錯型薄膜晶體管，并在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、半導體層403、緩沖層404及源電極層或漏電極層405a、405b。另外，設置有覆蓋薄膜晶體管470且接觸于緩沖層404的絕緣膜407。緩沖層404包括接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的低電阻區(qū)域的第一區(qū)域409a、409b ;以及接觸于半導體層403的溝道形成區(qū)的高電阻區(qū)域的第二區(qū)域408。注意，在說明書的附圖中，將緩沖層404、半導體層403的陰影部分的區(qū)域表示為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域409a、409b、低電阻區(qū)域435a、435b。緩沖層404在其膜中具有電阻分布。設置在半導體層403的溝道形成區(qū)上的第二區(qū)域408的導電率低于半導體層403的溝道形成區(qū)的導電率，并且接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的第一區(qū)域409a、409b的導電率高于半導體層403的溝道形成區(qū)的導電率。另外，與柵極絕緣層402相比，緩沖層404及半導體層403的導電率高(電阻低)。因此，按照導電率從高到低的排列順序，其分別為緩沖層404的低電阻區(qū)域(第一區(qū)域409a、409b)、半導體層403的溝道形成區(qū)、緩沖層404的高電阻區(qū)域(第二區(qū)域408)、柵極絕緣層402。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。作為緩沖層404，可以使用包含鈦、鑰或錳的氧化物半導體層。通過使氧化物半導體層包含鈦、鑰或錳的金屬元素，氧化物半導體層的電阻增大。對具有如下結構的電子狀態(tài)進行計算，在該結構中作為緩沖層404的例子使In-Ga-Zn-O類氧化物半導體包含鈦(Ti)或鑰(Mo)。以下示出計算方法。將包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的密度和包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的密度固定于非晶In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的實驗值的5. 9g/cm3。以下述計算條件對上述兩個結構進行計算。另外，作為經(jīng)典分子動力學(MD)計算，使用富士通株式會社制造的計算軟件Materials Explorer5. O。作為第一原理計算,使用AccelrysK. K.制造的第一原子計算軟件CASTEP。首先，使通過經(jīng)典分子動力學(MD)計算和第一原理計算制造的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體包含Ti或Mo。接著，在第一原理MD計算中，將溫度從3000K降低至1500K、300K，并且以如下條件進行計算，該條件是粒子數(shù)(N)、體積(V)、溫度(T)是一定(系綜NVT)；時間步長是Ifsec ;各溫度下的步數(shù)是2000step ;電子的截止能量(cut-off energy)是260eV ;倒晶格(reciprocal lattice)的網(wǎng)格(k點)為I X I X I,最后通過以如下條件進行第一原理計算而進行結構的最適化，該條件是電子的截止能量是420eV ;倒晶格的網(wǎng)格(k點)為 2X2X2。圖28及圖29示出通過計算得到的包含Ti或Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的結構。黑色圓點表示金屬原子，而白色圓點表示氧原子。大的黑色圓點是Ti或Mo。在圖28的包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構中，In、Ga、Zn的原子數(shù)分別是12個，O的原子數(shù)是50個，并且Ti的原子數(shù)是I個。在圖29的包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構中，In、Ga、Zn的原子數(shù)分別是12個，O的原子數(shù)是51個，并且Mo的原子數(shù)是I個。通過第一原理計算并以以下條件對圖28及圖29的包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構及包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構進行計算，以求出電子的態(tài)密度，該條件是電子的截止能量是420eV ;倒晶格的網(wǎng)格(k點)為3X3X3。圖30A示出In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構整體的態(tài)密度，圖30B示出包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構整體的態(tài)密度，并且圖30C示出包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構整體的態(tài)密度。在圖30A、圖30B、圖30C中，將費米能(Fermi energy)設定為橫軸的原點。在圖30A的In-Ga-Z n-O類氧化物半導體結構中、在圖30B的包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構中、在圖30C的包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構中都有帶隙，并且價電子帶上端、傳導帶下端位于圖中所示的位置。費米能在價電子帶上端。圖3IA示出包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個In原子的部分態(tài)密度，圖31B示出包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個Ga原子的部分態(tài)密度，圖31C示出包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個Zn原子的部分態(tài)密度。圖32A示出包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個In原子的部分態(tài)密度，圖32B示出包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個Ga原子的部分態(tài)密度，圖32C示出包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的每個Zn原子的部分態(tài)密度。上述原子在系內分別有12個，在此采用其平均值。根據(jù)圖31A至圖31C及圖32A至圖32C的結果，可知η型載流子進入的傳導帶下端近旁的能級主要由In、Ga、Zn的s軌道形成。另一方面，圖3ID示出包含Ti的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的Ti的部分態(tài)密度，而圖32D示出包含Mo的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體結構的Mo的部分態(tài)密度。根據(jù)圖31D及圖32D的結果，可知最有影響的不是s軌道，而是d軌道。當使T1、Mo的濃度變高時，傳導帶下端的能級不由In、Ga、Zn的s軌道構成而由T1、Mo的d軌道構成。d軌道的各向異性高于s軌道的各向異性，并且d軌道在非晶結構中不容易傳導η型載流子，因此遷移率降低。據(jù)此，可知當使T1、Mo包含在In-Ga-Zn-O類氧化物半導體中時，其成為隨著高濃度增大，難以流過η型載流子的導電率低的膜。因此，通過使其d軌道、f軌道空著的過渡金屬元素的T1、Mo包含在氧化物半導體層中，可以降低導電率(實現(xiàn)高電阻化)。

另外，作為源電極層或漏電極層405a、405b,優(yōu)選使用含有對氧的親和性高的金屬的材料。另外，上述對氧的親和性高的金屬優(yōu)選為選自鈦、鋁、錳、鎂、鋯、鈹、釷中的一種或多種的材料。接觸于緩沖層404的源電極層或漏電極層405a、405b優(yōu)選使用對氧的親和性高的金屬。作為對氧的親和性高的金屬，例如可以舉出鈦、鋁、錳、鎂、鋯、鈹、釷等的與鋅相比其標準電極電位小的金屬。另外，也可以使用銅等。如上所述，通過采用對氧的親和性高的金屬與氧化物半導體層接觸的結構并進行熱處理等，作為氧化物半導體層的緩沖層404的接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的區(qū)域的氧的組成比小于其它區(qū)域的氧的組成比。因為在該低氧區(qū)域中有導電性提高的趨勢，所以成為低電阻區(qū)域。另外，對氧的親和性高的金屬不局限于上述材料。由于上述現(xiàn)象起因于對氧的親和性高的金屬使氧從氧化物半導體層脫嵌，所以可以得知在電極層中與氧化物半導體層接觸的區(qū)域中的氧的組成比大于其它區(qū)域的氧的組成比(換言之，在該區(qū)域中電極層被氧化)。考慮到上述情況，形成在電極層中的接觸于氧化物半導體層的區(qū)域中的金屬氧化物優(yōu)選具有導電性。例如，當作為對氧的親和性高的金屬使用鈦時，以形成近于一氧化物的組成比(例如，當采用TiOx時大致是O. 5〈x〈l. 5)的氧化物的條件進行各種處理即可。這是因為鈦的一氧化物具有導電性而鈦的二氧化物具有絕緣性的緣故。在此，基于計算模擬說明將對氧的親和性高的金屬用作電極層的情況的效果。雖然在此對將鈦用作對氧的親和性高的金屬并將In-Ga-Zn-O類氧化物半導體材料用作氧化物半導體層的情況進行計算，但是所公開的發(fā)明的一個方式不局限于此。另外，在計算中，將In-Ga-Zn-O類氧化物半導體材料的組成設定為In:Ga:Zn:0=l: 1: 1:4。
首先，驗證氧從非晶狀態(tài)的氧化物半導體消失所產生的效果。首先,通過使用經(jīng)典MD (分子動力學)計算的熔融淬火法(melt-quench法),準備In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的非晶結構。在此，對其總原子數(shù)是84個，密度是5. 9g/cm3的結構進行計算。至于金屬-氧間及氧-氧間使用Born-Mayer-Huggins型勢,而至于金屬-金屬間使用Lennard-Jones型勢，并以NVT系綜進行計算。作為計算程序，使用MatereialsExplorer。然后，通過使用基于密度泛函理論(Density Functional Theory:DFT)的平面波贗勢方法的第一原理計算(量子MD計算)，對通過上述經(jīng)典MD計算得出的結構進行最適化，以求出態(tài)密度。另外，對去除任意一個氧原子的結構也進行最適化，以計算態(tài)密度。作為計算程序使用CASTEP，并且作為交換相關泛函使用GGA-PBE。圖33A和圖33B示出通過上述計算結果得出的結構的態(tài)密度。圖33A是沒有氧缺損的結構的態(tài)密度，而圖33B是有氧缺損的結構的態(tài)密度。在此，O (eV)表示對應于費米能級的能量。根據(jù)圖33A及圖33B，可知在沒有氧缺損的結構中費米能級存在于價電子帶的上端，與此相對，在有氧缺損的結構中費米能級存在于傳導帶中。因為在有氧缺損的結構中費米能級存在于傳導帶中，所以影響到傳導的電子數(shù)增加，以得到低電阻(高導電率)的結構。接著，通過作為電極層使用對氧的親和性高的金屬，確認到氧從非晶狀態(tài)的氧化物半導體移動到對氧的親和性 高的金屬的樣子。在此，在通過上述第一原理計算得出的In-Ga-Zn-O類非晶結構上層疊鈦晶體，并且以NVT系綜對該結構進行量子MD計算。作為計算程序使用CASTEP，并且作為交換相關泛函使用GGA-PBE。另外，將溫度條件設定為623K (350°C)。圖34A和圖34B示出實施量子MD計算前后的結構。圖34A是實施量子MD計算之前的結構，而圖34B是實施量子MD計算之后的結構。在實施量子MD計算之后的結構中，與實施量子MD計算之前相比與鈦鍵合的氧的數(shù)量增加。該結構變化示出氧原子從非晶狀態(tài)的氧化物半導體層移動到對氧的親和性高的金屬層。圖35不出實施量子MD計算的前后的鈦及氧的密度。各曲線分別表不實施量子MD計算之前的鈦密度(Ti_before)、實施量子MD計算之后的鈦密度(Ti_after)、實施量子MD計算之前的氧密度(0_before)、實施量子MD計算之后的氧密度(0_after)。根據(jù)圖35也可知氧原子移動到對氧的親和性高的金屬。據(jù)此，確認通過使氧化物半導體層與對氧的親和性高的金屬層接觸地進行熱處理，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，以使界面附近的載流子密度增高。該現(xiàn)象示出在界面附近形成低電阻區(qū)域，而可以說該現(xiàn)象發(fā)揮降低半導體層與電極層的接觸電阻的效
果O作為包括溝道形成區(qū)的半導體層403，使用具有半導體特性的氧化物材料即可。例如，可以使用具有表示為InMO3 (ZnO)m (m>0)的結構的氧化物半導體，特別優(yōu)選使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體。另外，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe )、鎳(Ni )、錳(Mn )和鈷(Co )中的一種金屬元素或多種金屬元素。例如，作為M，除了有包含Ga的情況之外，還有包含Ga和Ni或Ga和Fe等的Ga以外的上述金屬元素的情況。此外,在上述氧化物半導體中，有除了包含作為M的金屬元素的情況之外,還有包含諸如Fe或Ni等的其他過渡金屬元素或者該過渡金屬的氧化物作為雜質元素的情況。在本說明書中，將在具有表示為InMO3 (ZnO)m (m>0)的結構的氧化物半導體中的具有作為M至少包含Ga的結構的氧化物半導體稱為In-Ga-Zn-O類氧化物半導體，并且將該薄膜也稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。另外，作為用于氧化物半導體層的氧化物半導體，除了可以使用上述材料之外，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類的氧化物半導體。圖2A至2E相當于示出薄膜晶體管470的制造工序的截面圖。在圖2A中，在具有絕緣表面的襯底400上設置柵電極層401。也可以在襯底400和柵電極層401之間設置成為基底膜的絕緣膜?；啄ぞ哂蟹乐箒碜砸r底400的雜質元素的擴散的功能，并且其可以使用選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氧氮化硅膜中的一種或多種膜的疊層結構形成。柵電極層401的材料可以通過使用鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或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401的雙層的疊層結構，優(yōu)選采用在鋁層上層疊有鑰層的雙層結構；在銅層上層疊有鑰層的雙層結構；在銅層上層疊有氮化鈦層或氮化鉭層的雙層結構；或者層疊有氮化鈦層和鑰層的雙層結構。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。在柵電極層401上形成柵極絕緣層402。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、氧氮化硅層或氮氧化硅層的單層或疊層，可以形成柵極絕緣層402。另外，作為柵極絕緣層402，還可以通過使用有機娃燒氣體的CVD法而形成氧化娃層。作為有機娃燒氣體,可以使用正娃酸乙酯(TE0S :化學式為Si (OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS :化學式為Si (CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(0MCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(化學式為SiH(OC2H5)3X三(二甲氨基)硅烷(化學式為SiH(N(CH3)2)3)等含有硅的化合物。在柵極絕緣層402 上依次層疊第一氧化物半導體膜433、第二氧化物半導體膜434(參照圖2A)。另外，優(yōu)選在通過濺射法形成第一氧化物半導體膜433之前，進行通過導入氬氣體來產生等離子體的反濺射，而去除附著于柵極絕緣層402的表面的塵屑。反濺射是指一種方法，其中不對祀一側施加電壓而在IS氣氛下使用RF電源對襯底一側施加電壓來在襯底上產生等離子體，以對表面進行改性。另外，也可以使用氮、氦等代替氬氣氛。另外，也可以在對氬氣氛加入氧、N2O等的氣氛下進行反濺射。另外，也可以在對氬氣氛中加入ci2、CF4等的氣氛下進行反濺射。作為第一氧化物半導體膜433，使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜。第一氧化物半導體膜433使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶并通過濺射法形成。作為第二氧化物半導體膜434，使用包含鈦的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。第二氧化物半導體膜434使用包含氧化鈦的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶并通過濺射法形成。也可以不接觸于大氣地連續(xù)形成柵極絕緣層402、第一氧化物半導體膜433、第二氧化物半導體膜434。通過不接觸于大氣地連續(xù)形成柵極絕緣層402、第一氧化物半導體膜433、第二氧化物半導體膜434，可以不被大氣成分或懸浮在大氣中的雜質元素污染地形成各疊層界面，因此可以降低薄膜晶體管特性的不均勻性。通過光刻工序將第一氧化物半導體膜433、第二氧化物半導體膜434加工為作為島狀的氧化物半導體層的半導體層403、氧化物半導體層431。在柵極絕緣層402、半導體層403及氧化物半導體層431上形成導電膜432 (參照圖 2B)。作為導電膜432的材料，使用作為對氧的親和性高的金屬的鈦膜。另外，也可以在鈦膜上層疊選自Al、Cr、Ta、Mo、W中的元素；以上述元素為成分的合金；或組合了上述元素的合金膜等。通過蝕刻工序對氧化物半導體層431、導電膜432進行蝕刻，形成緩沖層404、源電極層或漏電極層405a、405b (參照圖2C)。另外，緩沖層404僅有一部分被蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的緩沖層404。接著，對作為氧化物半導體層的緩沖層404及源電極層或漏電極層405a、405b進行加熱處理。通過加熱處理，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，因此，接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的第一區(qū)域409a、409b的電阻降低。另一方面，接觸于半導體層403的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域408的電阻依然高。如上所述，在緩沖層404中形成作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域409a、409b以及作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域408 (參照圖2D)。另外，通過該加熱處理，在半導體層403的接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的區(qū)域中也是，同樣地，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，從而形成低電阻區(qū)域435a、435b。加熱處理優(yōu)選以200°C至600°C，典型為以300°C至500°C進行。例如，在氮氣氛下進行350°C且一小時的熱處理。以上述工序可以制造圖2E所示的反交錯型的薄膜晶體管470。另外，覆蓋薄膜晶體管470且接觸于緩沖層404地形成絕緣膜407。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域是高電阻區(qū)域，所以薄膜晶體管的電特性穩(wěn)定化，以可以防 止截止電流的增加等。另一方面，因為緩沖層的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域是低電阻區(qū)域，所以其接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。實施方式2在此，圖3A至圖4D示出包括如下薄膜晶體管的半導體裝置的例子，該薄膜晶體管在實施方式I中以不同蝕刻工序加工具有溝道形成區(qū)的氧化物半導體層與緩沖層。從而，除了氧化物半導體層與緩沖層的形成以外，該薄膜晶體管可以與實施方式I同樣地形成，而省略具有與實施方式I相同的部分、相同的功能的部分以及工序的重復的說明。圖3A是半導體裝置所具有的薄膜晶體管471的平面圖，而圖3B是沿著圖3A的線C3-C4的截面圖。薄膜晶體管471是反交錯型的薄膜晶體管，并在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401、柵極絕緣層402、半導體層403、緩沖層404、源電極層或漏電極層405a、405b。另外，覆蓋薄膜晶體管471且接觸于緩沖層404地設置有絕緣膜407。緩沖層404包括接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域409a、409b以及接觸于半導體層403的溝道形成區(qū)的作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域408。在薄膜晶體管471中，緩沖層404覆蓋半導體層403的端部且延伸到源電極層或漏電極層405a、405b下地形成。圖4A至圖4E相當于示出薄膜晶體管471的制造工序的截面圖。 在具有絕緣表面的襯底400上設置柵電極層401，并且在柵電極層401上形成柵極絕緣層402。在柵極絕緣層402上形成氧化物半導體膜并將其加工為島狀，而形成半導體層403 (參照圖4A)。覆蓋加工為島狀的半導體層403上地形成氧化物半導體膜436，并且在氧化物半導體膜436上層疊導電膜432 (參照圖4B)。氧化物半導體膜436是與實施方式I中的第二氧化物半導體膜434相同的膜，使用包含鈦的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。氧化物半導體膜436使用包含氧化鈦的In-Ga-Zn-O靶并通過濺射法形成。作為導電膜432的材料，使用作為對氧的親和性高的金屬的鈦膜。通過蝕刻工序對氧化物半導體膜436、導電膜432進行蝕刻，而形成緩沖層404、源電極層或漏電極層405a、405b (參照圖4C)。另外，緩沖層404僅有一部分被蝕刻,而成為具有槽部(凹部)的緩沖層404。接著，對作為氧化物半導體層的緩沖層404及源電極層或漏電極層405a、405b進行加熱處理。通過加熱處理，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，因此，接觸于源電極層或漏電極層405a、405b的第一區(qū)域409a、409b的電阻降低。另一方面，接觸于半導體層403的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域408的電阻依然高。如上所述，在緩沖層404中形成作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域409a、409b以及作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域408 (參照圖4D)。加熱處理優(yōu)選以200°C至600°C，典型為以300°C至500°C進行。例如，在氮氣氛下進行350°C且一小時的熱處理。以上述工序可以制造圖4E所示的反交錯型的薄膜晶體管471。另外，覆蓋薄膜晶體管471且接觸于緩沖層404地形成絕緣膜407。

如上所述，通過在薄膜晶體管的制造工序中使蝕刻加工的工序順序變化，可以制造各種形狀不同的薄膜晶體管。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。實施方式3使用圖5A至圖6E說明半導體裝置及半導體裝置的制造方法的別的例子。本實施方式是在實施方式I及實施方式2中使用不同的緩沖層的材料及制造方法的例子。從而，除了緩沖層之外，本實施方式的薄膜晶體管可以與實施方式I及實施方式2同樣地形成，而省略具有與實施方式I及實施方式2相同的部分、相同的功能的部分以及工序的重復的說明。圖5A是半導體裝置所具有的薄膜晶體管460的平面圖，而圖5B是沿著圖5A的線D1-D2的截面圖。薄膜晶體管460是反交錯型的薄膜晶體管，并在具有絕緣表面的襯底450上包括柵電極層451、柵極絕緣層452、半導體層453、緩沖層454、源電極層或漏電極層455a、455b。另外，覆蓋薄膜晶體管460且接觸于緩沖層454地設置有絕緣膜457。緩沖層454包括接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域459a、459b以及接觸于半導體層453的溝道形成區(qū)的作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域458。緩沖層454在其膜中具有電阻分布。設置在半導體層453的溝道形成區(qū)上的第二區(qū)域458的導電率低于半導體層453的溝道形成區(qū)的導電率，并且接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的第一區(qū)域459a、459b的導電率高于半導體層453的溝道形成區(qū)的導電率。另外，與柵極絕緣層452相比，緩沖層454及半導體層453的導電率高(電阻低)。因此，按照導電率從高到低的排列順序，其分別為緩沖層454的低電阻區(qū)域(第一區(qū)域459a、459b)、半導體層453的溝道形成區(qū)、緩沖層454的高電阻區(qū)域(第二區(qū)域458)、柵極絕緣層452。緩沖層454是如下膜由金屬區(qū)域構成低電阻的第一區(qū)域459a、459b ;并且由金屬氧化物區(qū)域構成高電阻的第二區(qū)域458。在形成金屬膜之后對該金屬膜選擇性地進行氧化處理，而可以形成上述緩沖層454。圖6A至圖6E是示出薄膜晶體管460的制造工序的截面圖。在襯底450上形成柵電極層451,并且在柵電極層451上形成柵極絕緣層452。在柵極絕緣層452上形成氧化物半導體膜463，并且在氧化物半導體膜463上依次疊層金屬膜464 (參照圖6A)。作為氧化物半導體膜463，使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜。氧化物半導體膜463使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶并通過濺射法形成。金屬膜464只要是在制造工序中可以選擇性地進行氧化處理以形成高電阻區(qū)域的材料即可，可以使用鉭(Ta)、鋁(Al)。形成鉭膜作為金屬膜464。通過光刻工序將氧化物半導體膜463、金屬膜464加工為作為島狀的氧化物半導體層的半導體層453、緩沖層454。在柵極絕緣層452、半導體層453及緩沖層454上形成導電膜462 (參照圖6B)。

通過蝕刻工序對導電膜462進行蝕刻，以形成源電極層或漏電極層455a、455b(參照圖6C)。接著，對緩沖層454選擇性地進行氧化處理。作為氧化處理，進行等離子體處理、使用化學溶液的改性處理即可。對緩沖層454的不被源電極層或漏電極層455a、455b覆蓋的區(qū)域進行氧等離子體處理作為氧化處理，以形成高電阻的金屬氧化物區(qū)域。該金屬氧化物區(qū)域是緩沖層454中的接觸于半導體層453的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域458。另一方面，因為接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的第一區(qū)域459a、459b不被氧化處理，因此其依然是低電阻的金屬區(qū)域。從而，在緩沖層454中形成作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域459a、459b以及作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域458 (參照圖6D)。然后，進行200°C至600°C，典型為300°C至500°C的熱處理即可。例如，在氮氣氛下進行350°C且一小時的熱處理。通過該熱處理進行構成半導體層453的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的原子級的重新排列。該熱處理(也包括光退火)可以釋放阻礙半導體層453中的載流子移動的應變能。另外，至于進行上述熱處理的時序，只要是在形成氧化物半導體膜463之后，就沒有特別的限定。另外，因為作為源電極層或漏電極層455a、455b使用對氧的親和性高的金屬的鈦膜，所以通過該加熱處理，在半導體層453的接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的區(qū)域中，與實施方式I及實施方式2同樣地，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層而形成低電阻區(qū)域 465a、465b。以上述工序可以制造圖6E所示的將半導體層453用作溝道形成區(qū)的反交錯型的薄膜晶體管460。另外，覆蓋薄膜晶體管460地形成接觸于緩沖層454的絕緣膜457。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。實施方式4在此，圖7A至圖SE示出具有如下薄膜晶體管的半導體裝置的例子，該薄膜晶體管在實施方式3中以不同蝕刻工序加工具有溝道形成區(qū)的氧化物半導體層與緩沖層。從而，除了氧化物半導體層與緩沖層的形成之外，該薄膜晶體管可以與實施方式3同樣地形成，而省略具有與實施方式3相同的部分、相同的功能的部分以及工序的重復的說明。圖7A是半導體裝置所具有的薄膜晶體管480的平面圖，而圖7B是沿著圖7A的線D3-D4的截面圖。薄膜晶體管480是反交錯型的薄膜晶體管，并在具有絕緣表面的襯底450上包括柵電極層451、柵極絕緣層452、半導體層453、緩沖層454、源電極層或漏電極層455a、455b。另外，覆蓋薄膜晶體管480且接觸于緩沖層454地設置有絕緣膜457。緩沖層454具有接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域459a、459b以及接觸于半導體層453的溝道形成區(qū)的作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域458。緩沖層454選擇性地覆蓋半導體層453上的溝道形成區(qū)及其近旁地形成。在半導體層453中，不被緩沖層454覆蓋的露出區(qū)域直接接觸于源電極層或漏電極層455a、455b，并且接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的區(qū)域成為低電阻區(qū)域465a、465b。緩沖層454是如下膜由金屬區(qū)域構成低電阻的第一區(qū)域459a、459b ;并且由金屬氧化物區(qū)域構成高電阻的第二區(qū)域458。在形成金屬膜之后對該金屬膜選擇性地進行氧化處理，而可以形成上述緩沖層454。圖8A至圖8E是示出薄膜晶體管480的制造工序的截面圖。在襯底450上形成柵電極層451,并且在柵電極層451上形成柵極絕緣層452。在柵極絕緣層452上形成氧化物半導體膜，并且通過光刻工序將其加工為島狀而形成半導體層453。在半導體層453上形成金屬膜464(參照圖8A)。形成鉭膜作為金屬膜464。通過光刻工序加工金屬膜464，以形成選擇性地覆蓋半導體層453的緩沖層454。緩沖層454覆蓋半導體層453的溝道形成區(qū)及其近旁地選擇性地形成。在柵極絕緣層452、半導體層453及緩沖層454上形成導電膜462 (參照圖8B)。通過蝕刻工序對導電膜462進行蝕刻，以形成源電極層或漏電極層455a、455b(參照圖8C)。接著，對緩沖層454選擇性地進行絕緣化處理。對緩沖層454的不被源電極層或漏電極層455a、455b覆蓋的區(qū)域進行氧等離子體處理作為氧化處理，以形成高電阻的金屬氧化物區(qū)域。該金屬氧化物區(qū)域是緩沖層454中的接觸于半導體層453的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域458。另一方面，因為接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的第一區(qū)域459a、459b不受到氧化處理，所以其依然是低電阻的金屬區(qū)域。從而，在緩沖層454中形成作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域459a、459b以及作為 高電阻區(qū)域的第二區(qū)域458 (參照圖8D)。然后，進行200°C至600°C，典型為300°C至500°C的熱處理即可。例如，在氮氣氛下進行350°C且一小時的熱處理。另外，因為作為源電極層或漏電極層455a、455b使用對氧的親和性高的金屬的鈦膜，所以通過該加熱處理，在半導體層453的接觸于源電極層或漏電極層455a、455b的區(qū)域中，與實施方式I及實施方式2同樣地，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層而形成低電阻區(qū)域 465a、465b。以上述工序可以制造圖SE所示的將半導體層453用作溝道形成區(qū)的反交錯型的薄膜晶體管480。另外，覆蓋薄膜晶體管480且接觸于緩沖層454地形成有絕緣膜457。如上所述，通過在薄膜晶體管的制造工序中使蝕刻加工的工序順序變化，可以制造各種形狀不同的薄膜晶體管。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。實施方式5使用圖9A至9C、圖1OA至10C、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15A1至15B2以及圖16說明包括薄膜晶體管的半導體裝置的制造工序。在圖9A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
璃等玻璃基板。接著，在襯底100的整個表面上形成導電層之后，進行第一光刻工序，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(包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108及第一端子121) 。此時，進行蝕刻以至少使柵電極層101的端部上形成錐形。圖9A示出該階段的截面圖。另外，圖11相當于該階段的平面圖。優(yōu)選使用耐熱導電材料形成包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108以及端子部的第一端子121，所述耐熱導電材料為選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素；以上述元素為成分的合金；組合了上述元素的合金膜；或以上述元素為成分的氮化物。在使用諸如鋁(Al)或銅(Cu)等的低電阻導電材料行程的情況下，因為Al單質具有低耐熱性、易受腐蝕等問題，所以將該低電阻導電材料與上述耐熱導電材料組合來使用。接著，在柵電極層101的整個表面上形成柵極絕緣層102。通過濺射法等形成其厚度為50nm至250nm的柵極絕緣層102。例如，通過濺射法并使用氧化硅膜形成厚度為IOOnm的柵極絕緣層102。不言而喻，柵極絕緣層102不限于這樣的氧化硅膜，而可以使用諸如氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜以及氧化鉭膜等的其它絕緣膜的單層結構或層疊結構形成柵極絕緣層102。接著，在柵極絕緣層102上形成第一氧化物半導體膜133 (第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜)。在等離子體處理之后不暴露于大氣地形成第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜是有效的，因為粉狀物質(也稱為微粒、塵屑)不附著到柵極絕緣層與半導體膜的界面。在此，在以下條件下進行成膜使用直徑為8英寸的包含In、Ga及Zn的氧化物半導體靶(In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1);襯底與祀之間的距離是170mm ;壓力是O. 4Pa ;直流(DC)電源是O. 5kW;并且在氬或氧氣氛下形成。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。第一 In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為5nm至200nm。第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為lOOnm。接著，通過濺射法不暴露于大氣地形成包含鈦的第二氧化物半導體膜134 (包含鈦的In-Ga-Zn-O類非單晶膜)(參照圖9B)。第二氧化物半導體膜134使用包含鈦的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體靶并通過濺射法形成。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具備磁體機構的磁控管濺射法；以及不使用輝光放電而利用使用微波來產生的等離子體的ECR濺射法。此外，作為使用濺射法的成膜方法，還有在成膜時使靶物質與濺射氣體成分產生化學反應而形成它們的化合物薄膜的反應濺射法以及在成膜時對襯底也施加電壓的偏壓濺射法。接著，進行第二光刻工序，形成抗蝕劑掩模，對第一氧化物半導體膜133及第二氧化物半導體膜134進行蝕刻。例如，通過使用混合了磷酸、醋酸以及硝酸的溶液的濕法蝕亥IJ，去除不需要的部分，從而形成半導體層103和氧化物半導體層111。注意，在此的蝕刻不限于濕蝕刻，而也可以利用干蝕刻。注意，該階段的平面圖相當于圖12。

作為用于干蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選采用含有氯的氣體(氯類氣體，例如氯(Cl2)、氯化硼(BC13)、氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等)。另外，還可以使用含有氟的氣體(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)、或對上述氣體添加了氦(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 :反應性離子蝕亥1J)法或ICP (Inductively Coupled Plasma :感應稱合等離子體)蝕刻法。適當?shù)卣{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)，以便將膜蝕刻為所希望加工的形狀。作為用于濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液；或氨水-過氧化氫混合液(過氧化氫氨水=5 2 :2)等。此外，還可以使用IT007N (關東化學株式會社制造)。通過清洗去除濕蝕刻后的蝕刻劑以及被蝕刻掉的材料。也可以提純包括該被蝕刻掉的材料的蝕刻劑的廢液，從而重復使用所含的材料。通過從蝕刻后的廢液收集包含在氧化物半導體層中的銦等的材料并且再利用，可以高效地使用資源且實現(xiàn)低成本化。根據(jù)材料適當?shù)卣{節(jié)蝕刻條件(蝕刻劑、蝕刻時間以及溫度等)，從而可以將材料蝕刻為所希望的形狀。接著，進行第三光刻工序，形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，而形成達到由與柵電極層相同材料構成的布線或電極層的接觸孔。設置該接觸孔以與在之后形成的導電膜直接連接。例如，當在驅動電路部中形成柵電極層直接接觸于源電極層或漏電極層的薄膜晶體管時或者當形成電連接到端子部的柵極布線的端子時，形成接觸孔。接著，通過濺射法或真空蒸鍍法在半導體層103及氧化物半導體層111上形成由金屬材料構成的導電膜132 (參照圖9C)。作為導電膜132的材料，使用對氧的親和性高的金屬的鈦膜。另外，也可以在鈦膜上層疊選自Al、Cr、Ta、Mo、W中的元素、以上述元素為成分的合金、組合了上述元素的合金
月旲等。接著，進行第四光刻工序，形成抗蝕劑掩模131，通過蝕刻去除不需要的部分，從而形成源電極層或漏電極層105a、105b、緩沖層104、及第二端子122 (參照圖10A)。此時，作為蝕刻方法使用濕蝕刻或干蝕刻。例如，在作為導電膜132使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可以進行使用將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液的濕蝕刻。在此，通過使用氨水-過氧化氫混合液(過氧化氫氨水=5:2:2)的濕蝕刻，對Ti膜的導電膜132進行蝕刻以形成源電極層或漏電極層105a、105b。在該蝕刻工序中，氧化物半導體層111的露出區(qū)域也被部分地蝕刻，以成為緩沖層104。因此，源電極層或漏電極層105a、105b之間的緩沖層104中的半導體層103的溝道形成區(qū)上的第二區(qū)域成為膜厚度薄的區(qū)域。在圖1OA中，利用氨水-過氧化氫混合液的蝕刻劑對源電極層或漏電極層105a、105b、緩沖層104 —同進行蝕刻。因此，源電極層或漏電極層105a、105b及緩沖層104的端部一致，成為連續(xù)的結構。此外，因為采用濕蝕刻，所以各向同性地進行蝕刻，從而源電極層或漏電極層105a、105b的端部比抗蝕劑掩模131退后。接著，去除抗蝕劑掩模131，并且對作為氧化物半導體層的緩沖層104及源電極層或漏電極層105a、105b進行加熱處理。因為通過加熱處理氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，所以接觸于源電極層或漏電極層105a、105b的第一區(qū)域109a、109b的電阻降低。另一方面，接觸于半導體層103的溝道形成區(qū)的第二區(qū)域112的電阻依然高。如上所述，在緩沖層104中形成作為低電阻區(qū)域的第一區(qū)域109a、109b以及作為高電阻區(qū)域的第二區(qū)域112(參照圖10B)。另外，通過該加熱處理，氧原子從氧化物半導體層移動到金屬層，因此，半導體層103的接觸于源電極層或漏電極層105a、105b的區(qū)域也同樣地形成有低電阻區(qū)域。加熱處理以200°C至600°C，典型為以300°C至500°C進行即可。例如，在氮氣氛下進行350°C且一小時的熱處理。通過上述工序可以制造薄膜晶體管170。注意，該階段的平面圖相當于圖13。另外，在該第四光刻工序中，使與源電極層或漏電極層105a、105b相同的材料的第二端子122殘留在端子部中。另外，第二端子122與源極布線(包括源電極層或漏電極層105a、105b的源極布線)電連接。另外，由于通過使用利用多級灰度掩模形成的具有多個(典型的是兩個)厚度的區(qū)域的抗蝕劑掩模，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。接著，形成覆蓋薄膜晶體管170的保護絕緣層107。作為保護絕緣層107，可以使用利用濺射法等而得到的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。

接著，進行第五光刻工序，形成抗蝕劑掩模，對保護絕緣層107進行蝕刻，而形成到達源電極層或漏電極層105b的接觸孔125。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。圖1OB表示該階段的截面圖。
接著，在去除抗蝕劑掩模之后形成透明導電膜。作為透明導電膜的材料，通過濺射法或真空蒸鍍法等形成氧化銦(Ιη203)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2、縮寫為ΙΤ0)等。使用鹽酸類的溶液對這些材料進行蝕刻處理。然而，由于對ITO的蝕刻特別容易產生殘渣，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，進行第六光刻工序，形成抗蝕劑掩模，通過蝕刻去除不需要的部分，以形成像素電極層110。此外，在該第六光刻工序中，以電容部中的柵極絕緣層102及保護絕緣層107為電介質并使用電容布線108和像素電極層110形成存儲電容(storage capacitor)。另外，在該第六光刻工序中，使用抗蝕劑掩模覆蓋第一端子121及第二端子122并使形成在端子部的透明導電膜128、129殘留。透明導電膜128、129成為用來與FPC連接的電極或布線。形成在第一端子121上的透明導電膜128成為用作柵極布線的輸入端子的用于連接的端子電極。形成在第二端子122上的透明導電膜129是用作源極布線的輸入端子的用于連接的端子電極。接著，去除抗蝕劑掩模。圖1OC示出該階段的截面圖。另外，圖14相當于該階段的平面圖。此外，圖15A1 和圖15A2分別示出該階段的柵極布線端子部的截面圖及平面圖。圖15A1相當于沿著圖15A2中的線E1-E2的截面圖。在圖15A1中，形成在保護絕緣膜154上的透明導電膜155是用作輸入端子的用于連接的端子電極。另外，在圖15A1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層153隔著柵極絕緣層152互相重疊，并以透明導電膜155實現(xiàn)導通。另外，圖1OC所示的透明導電膜128與第一端子121接觸的部分對應于圖15A1的透明導電膜155與第一端子151接觸的部分。另外，圖15B1及圖15B2分別示出與圖1OC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平面圖。此外，圖15B1相當于沿著圖15B2中的線F1-F2的截面圖。在圖15B1中，形成在保護絕緣膜154上的透明導電膜155是用作輸入端子的用于連接的端子電極。另外，在圖15B1中，在端子部中，使用與柵極布線相同的材料形成的電極層156隔著柵極絕緣層152重疊于與源極布線電連接的第二端子150的下方。電極層156不與第二端子150電連接，通過將電極層156設定為與第二端子150不同的電位，例如浮置電位、GND、OV等，可以形成用于對雜波的措施的電容或用于對靜電的措施的電容。此外，第二端子150隔著保護絕緣膜154與透明導電膜155電連接。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，通過六次的光刻工序，使用六個光掩模，可以完成包括作為底柵型的η溝道型薄膜晶體管的薄膜晶體管170的像素薄膜晶體管部、存儲電容。而且，通過對應于每個像素將該像素薄膜晶體管部、存儲電容配置為矩陣狀來構成像素部，可以將其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，為方便起見將這種襯底稱為有源矩陣襯底。
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共同電極，并且在端子部設置與共同電極電連接的第四端子。該第四端子是用來將共同電極設定為固定電位，例如GND、0V等的端子。此外，本發(fā)明不局限于圖14的像素結構。圖16示出與圖14不同的平面圖的例子。圖16示出一例，其中不設置電容布線，并隔著保護絕緣膜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。在此情況下，可以省略電容布線及與電容布線連接的第三端子。另外，在圖14中，使用相同的附圖標記說明與圖16相同的部分。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制，該光學調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，所以有產生余象或動態(tài)圖像的模糊的問題。有一種被稱為黑插入的驅動技術，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，每隔一幀地進行整個畫面的黑顯示。此外，還有被稱為倍速驅動的驅動技術，其中通過將垂直同步頻率設定為通常的1.5倍以上，優(yōu)選設定為通常的2倍以上來改善動態(tài)圖像特性。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制的切換時序使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。由于在本說明書所公開的η溝道型晶體管中將氧化物半導體膜用于溝道形成區(qū)并具有良好的動態(tài)圖像特性，因此可以組合這些驅動技術。此外，在制造發(fā)光顯示裝置的情況下，因為將有機發(fā)光元件的一方電極(也稱為陰極)設定為低電源電位，例如GND、0V等，所以在端子部設置用來將陰極設定為低電源電位，例如GND、0V等的第四端子。此外，當制造發(fā)光顯示裝置時，除了源極布線及柵極布線之外還設置電源供給線。由此，在端子部中設置與電源供給線電連接的第五端子。通過用使用了薄膜晶體管的氧化物半導體來形成，可以降低制造成本。因為緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。本實施方式可以與其他的實施方式所記載的結構適當?shù)亟M合而實施。實施方式6在上述實施方式1、實施方式2及實施方式5中，作為用作緩沖層的氧化物半導體層，也可以使用其它的氧化物半導體膜代替In-Ga-Zn-O類非單晶膜。例如，可以使用將M設定為其他金屬元素的InMO3 (ZnO)m (m>0)膜。另外，M表示選自鐵(Fe)、鎳(Ni)、猛(Mn)及鈷(Co)中的一種金屬元素或選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)及鈷(Co)中的多種金屬元素。例如，作為M，除了有包含Ga的情況之外，還有包含Ga和Ni或Ga和Fe等的Ga以外的上述金屬元素的情況。此外,在上述氧化物半導體中，有不僅包含作為M的金屬元素,而且還包含作為雜質元素的Fe、Ni等其他過渡金屬元素或該過渡金屬的氧化物的氧化物半導體。當形成氧化物半導體膜時包含表示為M的金屬元素及上述雜質元素，而成為InMO3 (ZnO)m (m>0)膜。另外，作為用于氧化物半導體層的氧化物半導體，除了可以使用上述材料之外，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類的氧化物半導體膜。當使上述氧化物半導體層包含鈦、鑰或錳的金屬元素時，氧化物半導體層的電阻增大而可以將其用于緩沖層。另外，在本說明書中，當形成緩沖層時使緩沖層包含鈦、鑰或錳的元素。例如，使用包含鈦、鑰或錳的靶通過濺射法形成緩沖層。因為當設置如上所述那樣的具有高電阻區(qū)域及低電阻區(qū)域的緩沖層時，緩沖層中的接觸于溝道形成區(qū)的區(qū)域為高電阻區(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。另一方面，因為緩沖層中的接觸于源電極層及漏電極層的區(qū)域為低電阻區(qū)域，所以接觸電阻低，而可以使導通電流增高。因此，可以制造包括電特性高且可靠性高的薄膜晶體管的半導體裝置。通過上述工序，可以制造可靠性高的半導體裝置作為半導體裝置。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，可以使用薄膜晶體管與像素部在同一襯底上一體地形成驅動電路的一部分或整體，而形成系統(tǒng)型面板(system-on-panel)0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)光元件的范疇內包括利用電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括無機EL (Electro Luminescence ;電致發(fā)光)、有機EL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和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個方式的元件襯底在多個各像素中分別具備用于將電流供給到顯示元件的單元。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的端部中設置有印刷線路板的模塊；通過COG (Chip OnGlass ;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18A1、18A2以及18B說明相當于半導體裝置的一個方式的液晶顯示面板的外觀及截面。圖18A1U8A2是一種面板的平面圖，其中利用密封材料4005將包括形成在第一襯底4001上的實施方式5所示的緩沖層及氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶體管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18B相當于沿著圖18A1、18A2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的方式設置有密封材料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、密封材料4005和第二襯底4006密封。此外，在第一襯底4001上的與由密封材料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，對于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18A1是通過COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖18A2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18B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上設置有絕緣層4020、4021?？梢詫嵤┓绞?所示的包括緩沖層及氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶體管用于薄膜晶體管4010、4011。此外，也可以使用實施方式I至4及實施方式6所示的薄膜晶體管。在本實施方式中，薄膜晶體管4010、4011是η溝道型薄膜晶體管。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。注意，像素電極層4030、對置電極層4031分別設置有用作取向膜的絕緣層4032、4033，并隔著絕緣層4032、4033夾有液晶層4008。注意，作為第一襯底4001、第二襯底4006，可以使用玻璃、金屬(典型的是不銹鋼)、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，還可以使用具有將鋁箔夾在PVF薄膜之間或聚酯薄膜之間的結構的薄片。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(液晶盒間隙)而設置的。注意，還可以使用球狀間隔物。另外，對置電極層4031電連接到與薄膜晶體管4010設置在同一襯底上的公共電位線。使用公共連接部，可以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，將導電粒子包含在密封材料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，是指當使膽留相液晶的溫度上升時即將從膽留相轉變到均質相之前出現(xiàn)的相。由于藍相只出現(xiàn)在較窄的溫度范圍內，所以為了改善溫度范圍而將混合有5wt%以上的手性試劑的液晶組成物用于液晶層4008。包含呈現(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10 μ s至100 μ S，并且由于其具有光學各向同性而不需要取向處理，從而視角依賴性低。除了可以應用于透射型液晶顯示裝置之外，還可以應用于反射型液晶顯示裝置或半透射型液晶顯示裝置。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，并在內側依次設置著色層、用于顯示元件的電極層的例子，但是也可以在襯底的內側設置偏振片。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)偏振片和著色層的材料或制造工序條件適當?shù)卦O定偏振片和著色層的疊層結構即可。另外，還可以設置用作黑底(black matrix)的遮光膜。另外，使用用作保護膜或平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020、絕緣層4021)覆蓋在實施方式中所得到的薄膜晶體管，以便減少薄膜晶體管的表面的凹凸并提高薄膜晶體管的可靠性。另外，因為保護膜用來防止懸浮在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質的侵入，所以優(yōu)選采用致密的膜。利用濺射法并使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層而形成保護膜即可。雖然示出利用濺射法形成保護膜的例子，但是并不局限于此，而使用各種方法形成保護膜即可。在此，形成疊層結構的絕緣層4020作為保護膜。在此，利用濺射法形成氧化硅膜作為絕緣層4020的第一 層。當作為保護膜使用氧化硅膜時，有防止用作源電極層及漏電極層的鋁膜的小丘的效果。另外，形成絕緣層作為保護膜的第二層。在此，利用濺射法形成氮化硅膜作為絕緣層4020的第二層。當使用氮化硅膜作為保護膜時，可以抑制鈉等的可動離子侵入到半導體區(qū)域中而使TFT的電特性變化。另外，也可以在形成保護膜之后進行對半導體層的退火(300°C至400°C)。另外，形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。作為絕緣層4021，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等。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由這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣層4021。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S1-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。對絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，可以根據(jù)其材料利用濺射法、SOG法、旋涂、浸潰、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮片、輥涂機、幕涂機、刮刀涂布機等。在使用材料液形成絕緣層4021的情況下，也可以在進行焙燒的工序中同時進行對半導體層的退火(300°C至400°C)。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鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、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/口以下，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O.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，供給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供給的。連接端子電極4015由與液晶元件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由與薄膜晶體管4010、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18Α1、18Α2以及18Β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22示出使用通過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22是液晶顯示模塊的一例，利用密封材料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。光源由冷陰極管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，并且其中組裝有控制電路及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；Mult1-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 Symmetricaligned 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8作為半導體裝置，示出電子紙的例子?？梢詫⑹褂脤嵤┓绞絀至實施方式6所記載的氧化物半導體層的薄膜晶體管用于利用開關元件以及與開關元件電連接且包括電子墨水的元件來驅動電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點與紙相同的易讀性、耗電量比其他的顯示裝置小、可以形成為薄且輕的形狀。作為電泳顯示器，可以考慮各種方式。在電泳顯示器中，在溶劑或溶質中分散有多個包含具有正電荷的第一粒子和具有負電荷的第二粒子的微囊，并且通過對微囊施加電場來使微囊中的粒子向彼此相反的方向移動，以僅顯示集合在一側的粒子的顏色。另外，第一粒子或第二粒子包含染料，并且在沒有電場時不移動。此外，第一粒子和第二粒子的顏色不同(包含無色)。像這樣，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應的顯示器，在該介電電泳效應中，介電常數(shù)高的物質移動到高電場區(qū)。電泳顯示器不需要液晶顯示裝置所需要的偏振片，也不需要對置襯底，從而可以使其厚度和重量減少一半。在溶劑中分散有上述微囊的溶液稱為電子墨水，該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用彩色濾光片或具有色素的粒子來進行彩色顯
示此外，通過在有源矩陣襯底上適當?shù)卦O置多個上述微囊以使微囊夾在兩個電極之間，而完成有源矩陣型顯示裝置，并且通過對微囊施加電場可以進行顯示。例如，可以使用根據(jù)實施方式I至實施方式6的薄膜晶體管而得到的有源矩陣襯底。此外，作為微囊中的第一粒子及第二粒子，使用選自導電體材料、絕緣體材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種或這些材料的組合材料即可。在圖17中，作為半導體裝置的例子示出有源矩陣型電子紙。用于半導體裝置的薄膜晶體管581可以與實施方式5所示的薄膜晶體管同樣地制造，并且該半導體裝置581是包括緩沖層及氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以將實施方式I至實施方式4及實施方式6所示的薄膜晶體管用于本實施方式的薄膜晶體管581。圖17的電子紙是采用旋轉球顯示(twisting ball display)方式的顯示裝置的例子。旋轉球顯示方式是指一種方法，其中將分別著色為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，并在第一電極層和第二電極層之間產生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯示。密封在襯底580與襯底596之間的薄膜晶體管581是底柵結構的薄膜晶體管，并且源電極層或漏電極層在形成于絕緣層583、584、585中的開口中接觸于第一電極層587并與其電連接。在第一電極層587和第二電極層588之間設置有球形粒子589，該球形粒子589具有黑色區(qū)590a、白色區(qū)590b，并且其周圍包括充滿了液體的空洞594，并且球形粒子589的周圍充滿有樹脂等的填料595 (參照圖17)。第一電極層587相當于像素電極，第二電極層588相當于公共電極。第二電極層588電連接到與薄膜晶體管581設置在同一襯底上的公共電位線。使用公共連接部來可以通過配置在一對襯底之間的導電粒子電連接第二電極層588和公共電位線。此外，還可以使用電泳元件代替旋轉球。使用直徑為ΙΟμπι至200μπι左右的微囊，該微囊中封入有透明液體、帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。在設置在第一電極層和第二電極層之間的微囊中，當由第一電極層和第二電極層施加電場時，白色微粒和黑色微粒向相反方向移動，從而可以顯示白色或黑色。應用該原理的顯示元件就是電泳顯示元件，一般地稱為電子紙。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，耗電量低，并且在昏暗的地方也能夠辨認顯示部。另外，即使不向顯示部供應電源，也能夠保持顯示過一次的圖像。從而，即使使具有顯示功能的半導體裝置(簡單地稱為顯示裝置，或稱為具備顯示裝置的半導體裝置)從電波發(fā)射源離開，也能夠保存顯示過的圖像。通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的可靠性高的電子紙。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9作為半導體裝置，示出發(fā)光顯示裝置的例子。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。根據(jù)其發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件進行區(qū)別，一般前者稱為有機EL元件，而后者稱為無機EL元件。在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴從一對電極分別注入到包含發(fā)光有機化合物的層，以電流流過。而且，通過這些載流子(電子和空穴)重新結合，發(fā)光有機化合物形成激發(fā)態(tài)，并且當該激發(fā)態(tài)恢復到基態(tài)時獲得發(fā)光。根據(jù)該機理，這種發(fā)光元件稱為電流激發(fā)型的發(fā)光元件。無機EL元件根據(jù)其元件結構分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機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)光機理是利用施主能級和受主能級的施主-受主重新結合型發(fā)光。薄膜型無機EL元件具有利用電介質層夾持發(fā)光層并還利用電極夾持該夾有發(fā)光層的電介質層的結構，并且其發(fā)光機理是利用金屬離子的內層電子躍遷的定域型發(fā)光。另外，在此，使用有機EL元件作為發(fā)光元件而進行說明。圖20是示出 可以使用數(shù)字時間灰度級驅動的像素結構的一例作為半導體裝置的例子的圖。說明可以使用數(shù)字時間灰度級驅動的像素的結構以及像素的工作。在此示出在一個像素中使用兩個η溝道型晶體管的例子，在該η溝道型晶體管中將氧化物半導體層用于溝道形成區(qū)。像素6400包括開關晶體管6401、驅動晶體管6402、發(fā)光元件6404以及電容元件6403。在開關晶體管6401中，柵極與掃描線6406連接,第一電極(源電極和漏電極中的一方)與信號線6405連接，并且第二電極(源電極和漏電極中的另一方)與驅動晶體管6402的柵極連接。在驅動晶體管6402中，柵極通過電容元件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。另外，將發(fā)光元件6404的第二電極(共同電極6408)設定為低電源電位。另外，低電源電位是指以電源線6407所設定的高電源電位為基準滿足低電源電位〈高電源電位的電位，作為低電源電位例如可以設定為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，為了使電流流過發(fā)光元件6404以使發(fā)光元件6404發(fā)光，以使高電源電位與低電源電位的電位差成為發(fā)光兀件6404的正向閾值電壓以上的方式分別設定其電位。另外，還可以使用驅動晶體管6402的柵極電容代替電容元件6403而省略電容元件6403。至于驅動晶體管6402的柵極電容，也可以在溝道區(qū)與柵電極之間形成有電容。在此，當采用電壓輸入電壓驅動方式時，對驅動晶體管6402的柵極輸入能夠使驅動晶體管6402充分處于導通或截止的兩個狀態(tài)的視頻信號。即，使驅動晶體管6402在線形區(qū)域中工作。由于使驅動晶體管6402在線形區(qū)域中工作，所以將比電源線6407的電壓高的電壓施加到驅動晶體管6402的柵極。另外，對信號線6405施加(電源線電壓+驅動晶體管6402的Vth)以上的電壓。另外，當進行模擬灰度級驅動而代替數(shù)字時間灰度級驅動時，通過使信號的輸入不同，可以使用與圖20相同的像素結構。當進行模擬灰度級驅動時，對驅動晶體管6402的柵極施加發(fā)光元件6404的正向電壓+驅動晶體管6402的Vth以上的電壓。發(fā)光元件6404的正向電壓是指設定為所希望的亮度時的電壓，至少包括正向閾值電壓。另外，通過輸入使驅動晶體管6402在飽和區(qū)域中工作的視頻信號，可以使電流流過發(fā)光元件6404。為了使驅動晶體管6402在飽和區(qū)域中工作，將電源線6407的電位設定得高于驅動晶體管6402的柵極電位。通過將視頻信號設定為模擬方式，可以使與視頻信號對應的電流流過發(fā)光元件6404，而進行模擬灰度級驅動。此外，圖20所示的像素結構不局限于此。例如，也可以還對圖20所示的像素追加開關、電阻元件、電容元件、晶體管或邏輯電路等。

接著，參照圖21A至21C說明發(fā)光元件的結構。在此，以驅動TFT是η型的情況為例子來說明像素的截面結構。用于圖21Α、21Β和21C的半導體裝置的驅動TFT7001、7011、7021可以與實施方式5所示的薄膜晶體管同樣地制造，并且驅動TFT7001、7011、7021是包括緩沖層及氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以將實施方式I至實施方式4及實施方式6所示的薄膜晶體管用作TFT7001、7011、7021。為了得到發(fā)光，發(fā)光元件的陽極或陰極的至少一方是透明的即可。而且，在襯底上形成薄膜晶體管及發(fā)光元件，并且發(fā)光元件有如下結構，即從與襯底相反的面得到發(fā)光的頂部發(fā)射、從襯底一側的面得到發(fā)光的底部發(fā)射以及從襯底一側及與襯底相反的面得到發(fā)光的雙面發(fā)射結構。像素結構可以應用于任何發(fā)射結構的發(fā)光元件。使用圖21A說明頂部發(fā)射結構的發(fā)光元件。在圖21A中示出當驅動TFT7001是η型，并且從發(fā)光元件7002發(fā)射的光穿過陽極7005 —側時的像素的截面圖。在圖21Α中，發(fā)光元件7002的陰極7003與驅動TFT7001電連接，在陰極7003上按順序層疊有發(fā)光層7004、陽極7005。作為陰極7003，只要是功函數(shù)小且反射光的導電膜，就可以使用各種材料。例如，優(yōu)選采用Ca、Al、MgAg、AlLi等。而且，發(fā)光層7004可以由單層或多個層的疊層構成。當發(fā)光層7004由多個層構成時，在陰極7003上按順序層疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。注意，不需要設置上述的所有層。使用具有透過光的透光性的導電材料形成陽極7005，也可以使用具有透光性的導電膜，例如包含氧化鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、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。使用陰極7003及陽極7005夾有發(fā)光層7004的區(qū)域相當于發(fā)光元件7002。在圖21A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)射到陽極7005 —側。接著，使用圖2IB說明底部發(fā)射結構的發(fā)光元件。圖21B示出在驅動TFT7011是η型，并且從發(fā)光元件7012發(fā)射的光向陰極7013 —側出射的情況下的像素的截面圖。在圖21B中，在與驅動TFT7011電連接的具有透光性的導電膜7017上形成有發(fā)光元件7012的陰極7013，并且在陰極7013上按順序層疊有發(fā)光層7014、陽極7015。另外，當陽極7015具有透光性時，也可以覆蓋陽極上地形成有用于反射光或進行遮光的屏蔽膜7016。與圖21A的情況同樣地，作為陰極7013，只要是功函數(shù)小的導電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定為透過光的程度(優(yōu)選為5nm至30nm左右)。例如，也可以將膜厚度為20nm的鋁膜用作陰極7013。而且，與圖21A同樣地，發(fā)光層7014可以由單層或多個層的疊層構成。陽極7015不需要透過光，但是可以與圖21A同樣地使用具有透光性的導電材料形成。并且，雖然作為屏蔽膜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脂等。由陰極7013及陽極7015夾有發(fā)光層7014的區(qū)域相當于發(fā)光元件7012。在圖21B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向陰極7013 —側出射。接著，使用圖21C說明雙面發(fā)射結構的發(fā)光元件。在圖21C中，在與驅動TFT7021電連接的具有透光性的導電膜7027上形成有發(fā)光元件7022的陰極7023，并且在陰極7023上按順序層疊有發(fā)光層7024、陽極7025。與圖21A的情況同樣地，作為陰極7023，只要是功函數(shù)小的導電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定為透過光的程度。例如，可以將膜厚度為20nm的Al用作陰極7023。而且，與圖21A同樣地，發(fā)光層7024可以由單層或多個層的疊層構成。陽極7025可以與圖21A同樣地使用具有透過光的透光性的導電材料形成。陰極7023、發(fā)光層7024和陽極7025重疊的部分相當于發(fā)光元件7022。在圖21C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向陽極7025 —側和陰極7023 —側這兩側出射。注意，雖然在此描述了有機EL元件作為發(fā)光元件，但是也可以設置無機EL元件作為發(fā)光元件。注意，雖然在此示出了控制發(fā)光元件的驅動的薄膜晶體管(驅動TFT)與發(fā)光元件電連接的例子，但是也可以采用在驅動TFT和發(fā)光元件之間連接有電流控制TFT的結構。注意，半導體裝置不局限于圖21A至21C所示的結構而可以根據(jù)本說明書所公開的技術思想進行各種變形。接著，參照圖19A和19B說明相當于半導體裝置的一個方式的發(fā)光顯示面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀及截面。圖19A是一種面板的平面圖，其中利用密封材料在第一襯底與第二襯底之間密封形成在第一襯底上的薄膜晶體管及發(fā)光元件。圖19B相當于沿著圖19A的H-1的截面圖。以圍繞設置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b的方式設置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b上設置有第二襯底4506。因此，像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b、以及掃描線驅動電路4504a、4504b與填料4507一起由第一襯底4501、密封材料4505和第二襯底4506密封。像這樣，為了不暴露于空氣中，優(yōu)選使用氣密性高且漏氣少的保護 薄膜(貼合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料進行封裝(密封)。
此外，設置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b包括多個薄膜晶體管。在圖19B中例示包括在像素部4502中的薄膜晶體管4510和包括在信號線驅動電路4503a中的薄膜晶體管4509。作為薄膜晶體管4509、4510，可以使用實施方式5所示的包括緩沖層及氧化物半導體層的可靠性高的薄膜晶體管。此外，也可以使用實施方式I至實施方式4及實施方式6所示的薄膜晶體管。薄膜晶體管4509、4510是η溝道型薄膜晶體管。此外，附圖標記4511相當于發(fā)光元件，發(fā)光元件4511所具有的作為像素電極的第一電極層4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。注意，雖然發(fā)光元件4511的結構是第一電極層4517、電場發(fā)光層4512、第二電極層4513的疊層結構,但是不局限于所示出的結構?？梢愿鶕?jù)從發(fā)光元件4511得到的光的方向等適當?shù)馗淖儼l(fā)光元件4511的結構。使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷形成分隔壁4520。特別優(yōu)選的是，使用感光材料，在第一電極層4517上形成開口部，以將該開口部的側壁形成為具有連續(xù)的曲率地形成的傾斜面。電場發(fā)光層4512既可以由單層構成，又可以由多個層的疊層構成。也可以在第二電極層4513及分隔壁4520上形成保護膜，以防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4511中。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。另外，供給到信號線驅動電路4503a、4503b、掃描線驅動電路4504a、4504b、或像素部4502的各種信號及電位是從FPC4518a、4518b供給的。連接端子電極4515由與發(fā)光兀件4511所具有的第一電極層4517相同的導電膜形成，并且端子電極4516由與薄膜晶體管4509、4510所具有的源電極層及漏電極層相同的導電膜形成。

連接端子電極4515通過各向異性導電膜4519電連接到FPC4518a所具有的端子。位于從發(fā)光兀件4511的發(fā)光的方向上的第二襯底需要具有透光性。在此情況下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜等的具有透光性的材料。此外，作為填料4507，除了氮及氬等的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂。可以使用PVC (聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、或EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填料使用氮即可。另外，若有需要，也可以在發(fā)光元件的出射面上適當?shù)卦O置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、彩色濾光片等的光學薄膜。另外，也可以在偏振片或圓偏振片上設置抗反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴散反射光并降低眩光的處理。信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b也可以作為在另行準備的襯底上由單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的驅動電路安裝。此外，也可以另行僅形成信號線驅動電路或其一部分、或者掃描線驅動電路或其一部分而安裝。據(jù)此，不局限于圖19A和19B的結構。通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的可靠性高的發(fā)光顯示裝置(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10本說明書所公開的半導體裝置可以用于電子紙。電子紙可以用于顯示信息的所有領域的電子設備。例如，可以將電子紙用于電子書籍(電子書)、海報、電車等的交通工具的車廂廣告、信用卡等的各種卡片中的顯示等。圖23A和23B以及圖24示出電子設備的一例。圖23A示出使用電子紙制造的海報2631。在廣告媒體是紙印刷物的情況下用手進行廣告的交換，但是如果使用應用本說明書所公開的電子紙，則可以在短時間內改變廣告的顯示內容。此外，顯示不會打亂而可以獲得穩(wěn)定的圖像。注意，海報也可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結構。此外，圖23B示出電車等的交通工具的車廂廣告2632。在廣告媒體是紙印刷物的情況下用手進行廣告的交換，但是如果使用本說明書所公開的電子紙，則可以在短時間內不需要許多人手地改變廣告的顯示內容。此外，顯示不會打亂而可以得到穩(wěn)定的圖像。注意，車廂廣告也可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結構。另外，圖24示出電子書籍2700的一例。例如，電子書籍2700由兩個框體，即框體2701及框體2703構成?？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24中的顯示部2705)中顯示文章，而在左邊的顯示部(圖24中的顯示部2707)中顯示圖像。此外，在圖24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11本說明書所公開的半導體裝置可以應用于各種電子設備(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25A示出電視裝置9600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可以顯示映像。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,可以進行頻道及音量的操作，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采用具備接收機及調制解調器等的結構。通過利用接收機可以接收一般的電視廣播。再者，通過調制解調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)的信息通ィ目。圖25B示出數(shù)碼相框9700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。這種結構也可以組裝到與顯示部同一個面上，但是通過將它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)碼相框的記錄媒體插入部插入儲存有由數(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既可以采用以無線的方式收發(fā)信息的結構，又可以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26A示出一種便攜式游戲機，其由框體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26A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、轉速、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?shù)卦O置有其它附屬設備的結構。圖26A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)并將其顯示在顯示部上；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26A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26B示出大型游戲機的ー種的投幣機9900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、停止開關等的操作単元、投幣ロ、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。因此，可以采用適當?shù)卦O置有其它附屬設備的結構。圖27A是示出便攜式計算機的一例的透視圖。圖27A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的鉸鏈裝置設置為關閉狀態(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處于重疊狀態(tài)，而便于攜帯，并且，當使用者利用鍵盤進行輸入時，將鉸鏈裝置設置為打開狀態(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。另夕卜，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。另夕卜，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還具有其它的器件，例如包括符合USB的通信標準的用來插入通信電纜的外部連接端ロ 9305。在上部框體9301中還具有通過使其滑動到上部框體9301內部而能夠進行收納的顯示部9307，因此可以實現(xiàn)寬顯示畫面。另外，使用者可以調節(jié)能夠收納的顯示部9307的畫面的方向。另外，當能夠收納的顯示部9307為觸屏輸入面板時，可以通過觸摸能夠收納的顯示部的一部分來進行輸入操作。顯示部9303或能夠收納的顯示部9307使用如液晶顯示面板、有機發(fā)光元件或無機發(fā)光元件等的發(fā)光顯示面板等的圖像顯示裝置。另外，圖27A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圖像顯示于顯示部。另外，在連接上部框體9301與下部框體9302的鉸鏈裝置為關閉狀態(tài)的狀態(tài)下，使用者可以通過滑動顯示部9307而使其整個面露出，調整畫面角度來觀看電視廣播。此時，不用將鉸鏈裝置設置為開啟狀態(tài)來使顯示部9303進行顯示，而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低，這對于電池容量有限的便攜式計算機而言是十分有利的。另外，圖27B是示出像手表一樣能夠戴在使用者的手腕上的移動電話的一例的立體圖。該移動電括包括至少包具有電話功能的通信裝置和具有電池的主體；用來將主體戴在手腕上的帶部；調節(jié)帶部與手腕的固定狀態(tài)的調節(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，通過使用操作開關9203，諸如電源輸入開關、顯示轉換開關、攝像開始指示開關、按ー下就可以啟動網(wǎng)絡的程序的開關等，可以對應各種功倉^:。通過用手指或輸入筆等觸碰顯示部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27B中，圖示出顯示在顯示部9201上的顯示鈕9202，通過用手指等觸碰該顯示鈕9202來可以進行輸入。另外，主體具有 相機部9206，該相機部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，也可以不特別設置相機部。另外，圖27B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圖像顯示于顯示部9201，并且其還具有存儲器等的存儲裝置等，而可以將電視廣播錄制到存儲器中。此外，圖27B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、有機發(fā)光元件或無機發(fā)光元件等的發(fā)光顯示面板等的圖像顯示裝置。由于圖27B所示的移動電話為小型且重量輕，所以其電池容量有限，從而優(yōu)選將能夠使用低耗電量進行驅動的面板用作用于顯示部9201的顯示裝置。另外，雖然在圖27B中圖示戴在“手腕”上的方式的電子裝置，但是不局限于此，只要具有能夠攜帶的形狀即可。本申請基于2009年3月6日在日本專利局受理的日本專利申請第2009-053399號而制作，所述申請內容包括在本說明書中。
權利要求
1.一種半導體裝置，該半導體裝置具有晶體管，所述晶體管包括第一氧化物半導體層、在所述第一氧化物半導體層上的第二氧化物半導體層、在所述第二氧化物半導體層上的源電極、以及在所述第二氧化物半導體層上的漏電極，其中，所述第一氧化物半導體層包括作為溝道形成區(qū)的第一區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述第一區(qū)域重疊的第二區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述源電極接觸的第三區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述漏電極接觸的第四區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一導電率，所述第二區(qū)域具有第二導電率，所述第三區(qū)域具有第三導電率，所述第四區(qū)域具有第四導電率，所述第二導電率低于所述第一導電率，所述第三導電率高于所述第二導電率，所述第四導電率高于所述第二導電率。
2.—種半導體裝置，該半導體裝置具有晶體管，所述晶體管包括第一氧化物半導體層、在所述第一氧化物半導體層上的第二氧化物半導體層、在所述第二氧化物半導體層上的源電極、以及在所述第二氧化物半導體層上的漏電極，其中，所述第一氧化物半導體層包括作為溝道形成區(qū)的第一區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述第一區(qū)域重疊的第二區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述源電極接觸的第三區(qū)域，所述第二氧化物半導體層包括與所述漏電極接觸的第四區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一導電率，所述第二區(qū)域具有第二導電率，所述第三區(qū)域具有第三導電率，所述第四區(qū)域具有第四導電率，所述第二導電率低于所述第一導電率，所述第三導電率高于所述第二導電率，所述第四導電率高于所述第二導電率，所述第二區(qū)域中包含的氧的濃度高于所述第三區(qū)域和第四區(qū)域中包含的氧的濃度。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，所述第二氧化物半導體層含有鈦。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，所述第二氧化物半導體層含有鑰。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，所述第二氧化物半導體層含有錳。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中， 所述源電極和所述漏電極均含有鈦膜， 所述鈦膜與所述第三區(qū)域以及所述第四區(qū)域接觸。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，所述第二氧化物半導體層的上表面與所述源電極和所述漏電極直接接觸。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，所述半導體裝置被包含于選自由計算機、便攜式信息終端、移動電話機、照相機、電視機組成的組中的一個中。
9.一種顯示模塊，具有權利要求1或2所述的半導體裝置，且具有柔性印刷電路板。
10.一種電子設備，具有權利要求1或2所述的半導體裝置，且至少具有揚聲器、電池、操作鍵之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體裝置、顯示模塊和電子設備，該半導體裝置具有晶體管，所述晶體管包括第一氧化物半導體層、在第一氧化物半導體層上的第二氧化物半導體層、在第二氧化物半導體層上的源電極、以及在第二氧化物半導體層上的漏電極，其中，第一氧化物半導體層包括作為溝道形成區(qū)的第一區(qū)域，第二氧化物半導體層包括與第一區(qū)域重疊的第二區(qū)域，第二氧化物半導體層包括與源電極接觸的第三區(qū)域，第二氧化物半導體層包括與漏電極接觸的第四區(qū)域，第一區(qū)域具有第一導電率，第二區(qū)域具有第二導電率，第三區(qū)域具有第三導電率，第四區(qū)域具有第四導電率，第二導電率低于第一導電率，第三導電率高于第二導電率，第四導電率高于第二導電率。
文檔編號H01L29/786GK103066130SQ20131000697
公開日2013年4月24日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者坂田淳一郎, 廣橋拓也, 岸田英幸 申請人:株式會社半導體能源研究所