顯示裝置制造方法

顯示裝置制造方法
【專利摘要】一種顯示裝置，包括其中像素電極層按矩陣排列并且對應于該像素電極層而設置具有不同含氧量的至少兩種氧化物半導體層的組合的反交錯型薄膜晶體管的像素部。在該顯示裝置中在像素部周邊，焊盤部設置成通過由與像素電極層相同的材料形成的導電層電連接到形成在對置襯底上的共同電極層。通過提供適合于在顯示面板中設置的焊盤部的結構，可以實現本發明防止在各種顯示裝置中由于薄膜的分離所造成的缺陷的一個目的。
【專利說明】顯示裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用氧化物半導體的顯示裝置及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在液晶顯示裝置中典型看到的形成在例如玻璃襯底的平板上的薄膜晶體管使用非晶硅或多晶硅制造。使用非晶硅的薄膜晶體管具有低場效應遷移率，但是可以在大玻璃襯底上形成。另一方面，使用結晶硅的薄膜晶體管具有高場效應遷移率，但是由于需要進行例如激光退火的晶化工序，因此其并不總是能在大玻璃襯底上形成。
[0003]根據前述，使用氧化物半導體制造薄膜晶體管并將其應用于電子裝置或光學裝置的技術受到注目。專利文獻I及專利文獻2中公開這些技術的例子，其中采用用于氧化物半導體膜的氧化鋅或基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體來制造薄膜晶體管，并將其用于圖像顯示裝置的開關元件等。
[0004][引用文獻]
[0005][專利文獻I]日本專利申請公開2007-123861號公報
[0006][專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報
[0007]在溝道形成區中使用氧化物半導體的薄膜晶體管的場效應遷移率比使用非晶硅的薄膜晶體管更高。氧化物半導體膜可以利用濺射法等在300°C或以下的溫度下形成，其制造工序比使用多晶硅的薄膜晶體管簡單。
[0008]此類氧化物半導體預計用于在玻璃襯底、塑料襯底等上形成薄膜晶體管，并應用于液晶顯示裝置、電致發光顯示裝置、電子紙等。
[0009]氧化物半導體薄膜晶體管具有優良工作特性且可以在低溫下制造。然而，為了有效利用這些特征，需要對元件的結構和制造條件進行最優化，還需要顧慮到輸入和輸出信號所需的布線結構和布線的連接結構。雖然氧化物半導體膜可以在低溫下形成，但是如果用于布線或電極的金屬等的薄膜或者例如層間絕緣膜的絕緣膜分離，則產品可能有缺陷。另外，如果設置在顯示面板的元件襯底側的共同連接部中的電極的連接電阻高，則存在顯示屏幕上出現斑點且因而亮度降低的問題。

【發明內容】

[0010]本發明實施方式的一個目的在于提供一種適用于設置在顯示面板中的共同連接部的結構。
[0011]本發明實施方式的另一目的在于:在使用氧化物半導體、絕緣膜及導電膜的疊層制造的各種顯示裝置中，防止由于薄膜的分離所引起的缺陷。
[0012]根據本發明實施方式，顯示裝置包括像素部，其中掃描線與信號線交叉且像素電極層按矩陣排列，對應于該像素電極層設置具有不同含氧量的至少兩種氧化物半導體層的組合的反交錯型薄膜晶體管。在該顯示裝置中的像素部的周邊，設置焊盤部，其通過由與掃描線和信號線相同的材料制成的導電層電連接到面對像素電極層的共同電極層。[0013]根據本發明的示例方式，顯示裝置包括具有連接到像素電極的薄膜晶體管的像素部和與面對像素電極的共同電極電連接的焊盤部，并且顯示裝置包括以下結構。
[0014]在像素部中，掃描線和信號線彼此交叉，并且像素電極層按矩陣排列。對應于像素電極層設置薄膜晶體管，其包括:與掃描線連接的柵電極層，覆蓋柵電極層的柵極絕緣層，成為溝道形成區的第一氧化物半導體層，第一氧化物半導體層上的成為源區和漏區的第二氧化物半導體層，以及第一氧化物半導體層和第二氧化物半導體層上的源電極層和漏電極層。
[0015]焊盤部設置在像素部的周邊，并且包括使用與柵極絕緣層相同的層形成的絕緣層、絕緣層上使用與源電極層和漏電極層相同的層形成的導電層以及在導電層上的層間絕緣層。焊盤部通過層間絕緣層中的開口電連接到面對像素電極層的共同電極層。
[0016]根據本發明的示例方式，設置在像素部的周邊的焊盤部可具有另一結構:使用與柵電極層相同的層形成的第一導電層、使用與柵極絕緣層相同的層形成的絕緣層以及使用與源電極層和漏電極層相同的層形成的第二導電層按此順序層疊。焊盤部可以通過設置在第二導電層上的層間絕緣層中的開口電連接到面對像素電極層的共同電極層。
[0017]在上述結構中，焊盤部可以具有其中在使用與柵極絕緣層相同的層形成的絕緣層和該導電層(或第二導電層)之間設置使用與第二氧化物半導體層相同的層形成的氧化物半導體層的結構。
[0018]用作半導體層的溝道形成區的氧化物半導體層(第一氧化物半導體層)具有比用作源區和漏區的氧化物半導體層(第二氧化物半導體層)高的氧濃度。可以認為，第一氧化物半導體層為氧過剩氧化物半導體層，而第二氧化物半導體層為氧缺欠氧化物半導體層。
[0019]第二氧化物半導體層為η型導電型，并且具有比第一氧化物半導體層高的電導率。所以，使用第二氧化物半導體層的源區和漏區具有比使用第一氧化物半導體層的半導體層低的電阻。
[0020]在一些情況下，第一氧化物半導體層具有非晶結構，并且第二氧化物半導體層在非晶結構中包含晶粒(納米晶體)。注意，第二氧化物半導體層中的晶粒(納米晶體)具有Inm至IOnm并且典型地為大約2nm至4nm的直徑。
[0021]注意，為了方便起見，在說明書中使用例如“第一”和“第二”的序數詞。因此，它們并不表示工序順序、層的層疊順序和指定本發明的特定名稱。
[0022]作為成為溝道形成區的第一氧化物半導體層與/或成為源區和漏區的第二氧化物半導體層，可以使用包含In、Ga及Zn的氧化物半導體膜。可以用鎢、鑰、鈦、鎳或鋁來取代In、Ga及Zn中的任意一種。
[0023]在本說明書中，還將使用包含In、Ga及Zn的氧化物半導體膜形成的半導體層稱為“IGZ0半導體層”。IGZO半導體層是非單晶半導體層并且至少包含非晶成分。
[0024]將表面上形成有像素電極層及與像素電極層電連接的薄膜晶體管的襯底用稱為密封材料的粘結材料固定到對置襯底。
[0025]在液晶顯示裝置中，用密封材料在兩個襯底之間密封液晶材料。
[0026]密封材料混和有多個導電粒子(例如鍍金的塑料粒子)，因此設置在對置襯底上的對置電極(也稱為第一共同電極)與在另一襯底上的共同電極或共同電位線電連接。
[0027]可以通過與薄膜晶體管相同的制造工序在同一襯底上形成共同電位線。[0028]另外，可將共同電位線與密封材料中的導電粒子重疊的部分稱為共同連接部。也可以將共同電位線與導電粒子重疊的部分稱為共同電極。
[0029]可以將在與薄膜晶體管相同的襯底上形成的共同電位線稱為當液晶由交流驅動時供給用作基準的電壓的線。
[0030]除了與對置電極連接的共同電位線之外，與存儲電容器的一個電極連接的電容器布線也可被視為共同電位線的變型，并且以類似方式形成在與薄膜晶體管相同的襯底上。
[0031]使用電泳顯示元件的也被稱為電子紙的顯示裝置具有以下結構:其中在一對襯底之間容納白色粒子、具有與白色粒子相反極性的黑色粒子以及使它們分散的分散介質(氣體或液體)。設置在一對襯底中的一個襯底上的電極是共同電極。像素電極設置在另一個襯底上以面對共同電極，并且還在該襯底上設置多個與像素電極電連接的薄膜晶體管。例如，在使用電泳顯示元件的顯示裝置的操作中，為了將白色顯示變成黑色顯示，對像素電極施加相對于施加到共同電極的共同電位為正的電壓；為了將黑色顯示變成白色顯示，對像素電極施加相對于施加到共同電極的共同電位為負的電壓；并且，為了不改變顯示，將像素電極設定為與共同電位相同的電位。
[0032]可將在與薄膜晶體管相同的襯底上形成的共同電位線稱為當操作電泳顯示元件時供給用作基準電壓的線。
[0033]注意，使用電泳顯示元件的顯示裝置包括由一對襯底及在該對襯底之間設置的分隔壁形成的具有一致尺寸的多個獨立空間。獨立空間用作顯示部分圖像的像素單元。獨立空間包含多個白色粒子、具有與白色粒子相反極性的黑色粒子以及使它們分散的分散介質(氣體或液體)。
[0034]同樣，在使用電泳顯示元件的顯示裝置中，帶有不同極性的多個有色粒子以及使它們分散的分散介質用密封材料密封在兩個襯底之間。另外，在使用電泳顯示元件的顯示裝置中，設置在一個襯底上的共同電極與形成在另一個襯底上的共同電位線通過共同連接部中的導電粒子電連接。
[0035]根據制造過程的溫度，可以將塑料膜用作在液晶顯示裝置或使用電泳顯示元件的顯示裝置中使用的一對襯底的材料。
[0036]可以用濺射(濺射法)形成柵極絕緣層、成為溝道形成區的第一氧化物半導體層、成為源區和漏區的第二氧化物半導體層以及源電極層和漏電極層。
[0037]濺射法示例包括其中將高頻電源用于濺射電源的RF濺射法、DC濺射法以及其中以脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于形成絕緣膜的情形，而DC濺射法主要用于形成金屬膜的情形。
[0038]另外，也有其中可以設置不同材料的多個靶的多源濺射裝置。采用多源濺射裝置，不同材料的膜可以被沉積以層疊在同一反應室中，或者可以在同一反應室中同時通過放電來沉積多種材料。
[0039]另外，存在在反應室內部設置有磁鐵系統并用于磁控管濺射法的濺射設備以及用于ECR濺射法的濺射設備，在用于ECR濺射法的濺射裝置中，在不使用輝光放電的情況下使用通過使用微波產生的等離子體。
[0040]另外，作為使用濺射法的沉積方法，還有反應濺射法和偏壓濺射法，在反應濺射法中使靶物質和濺射氣體成分在沉積期間彼此起化學反應以形成其化合物薄膜，在偏壓濺射法中在沉積期間對襯底還施加電壓。
[0041]用任意這些各種濺射方法形成柵極絕緣層、半導體層、源區和漏區以及源電極層和漏電極層。
[0042]在使用IGZO半導體層作為第一氧化物半導體層(氧過剩氧化物半導體層)和第二氧化物半導體層(氧缺乏氧化物半導體層)的情況下，在不同的沉積條件下形成第一氧化物半導體層和第二氧化物半導體層。成為源區和漏區的第二氧化物半導體層在以下條件下沉積:在沉積后立即包含具有Inm至IOnm直徑的晶粒。例如，如果使用In2O3: Ga2O3: ZnO = I: I: I的靶通過DC濺射法沉積第二氧化物半導體層同時以2: I的流量比例引入氬氣體與氧或者只引入氬氣體，則在一些情況下在沉積后獲得含有直徑為Inm至IOnm的晶粒的膜。注意,故意將In2O3: Ga2O3: ZnO=I: I: I的祀設計成具有此類比例，以便獲得非晶氧化物半導體膜。所以，可以改變靶的組成比，使得進一步改善源區和漏區的結晶性。為使工序簡化和降低成本，優選的是，通過使用相同的靶并僅改變引入的氣體來分別形成成為溝道形成區的第一氧化物半導體層以及成為源區和漏區的第二氧化物半導體層。
[0043]為源電極層和漏電極層優選形成鈦膜。
[0044]在濺射法中，通過Ar離子對靶施加高能量；所以認為，在沉積的氧化物半導體層(典型地為IGZO半導體層)中存在強應變能。為了釋放應變能，優選在200°C至600°C并且典型地在300°C至500°C執行熱處理。該熱處理包括原子能級的重新排列。由于可通過該熱處理釋放阻礙載流子遷移的應變能，所以沉積和熱處理(包括光退火)是重要的。
[0045]注意，在本說明書中的半導體裝置表示可通過利用半導體特性工作的所有裝置，并且電光裝置、半導體電路以及電子設備都包含在半導體裝置中。
[0046]根據本發明的實施方式，可以提供適用于設置在顯示面板上的焊盤部的結構。
[0047]根據本發明的實施方式，在設置在像素部的周邊的焊盤部中，層疊氧化物半導體層和導電層，由此可以防止由于薄膜的分離造成的缺陷。另外，通過采用氧化物半導體層和導電層的層疊結構，焊盤部厚度增加而其電阻降低，從而導致結構強度的增加。
[0048]根據本發明的實施方式，可以制造具有少量光電流、低寄生電容、高導通截止比和良好動態特性的薄膜晶體管。
[0049]由此，根據本發明的實施方式，可以提供高電特性且高可靠性的顯示裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]在附圖中:
[0051]圖1A和IB是說明半導體裝置的圖；
[0052]圖2A和2B是說明半導體裝置的圖；
[0053]圖3A和3B是說明半導體裝置的圖；
[0054]圖4A至4C是說明制造半導體裝置的方法的圖；
[0055]圖5A至5C是說明制造半導體裝置的方法的圖；
[0056]圖6是說明制造半導體裝置的方法的圖；
[0057]圖7是說明制造半導體裝置的方法的圖；
[0058]圖8是說明制造半導體裝置的方法的圖；[0059]圖9是說明半導體裝置的圖；
[0060]圖1OA至IOD是說明半導體裝置的圖；
[0061]圖11是說明半導體裝置的圖；
[0062]圖12是說明半導體裝置的圖；
[0063]圖13A和13B是半導體裝置的框圖；
[0064]圖14是說明信號線驅動電路的配置的圖；
[0065]圖15是說明信號線驅動電路的工作的時序圖；
[0066]圖16是說明信號線驅動電路的工作的時序圖；
[0067]圖17是說明移位寄存器的配置的圖；
[0068]圖18是說明圖17所示的觸發器的連接結構的圖；
[0069]圖19是半導體裝置的像素的等效電路的圖；
[0070]圖20A至20C是各自說明半導體裝置的圖；
[0071]圖2IA至2IC是說明半導體裝置的圖；
[0072]圖22是說明半導體裝置的圖；
[0073]圖23A和23B是說明半導體裝置的圖；
[0074]圖24A和24B是說明電子紙的應用的圖；
[0075]圖25是示出電子書閱讀器的示例的外觀圖；
[0076]圖26A和26B是分別示出電視裝置及數碼相框的外觀圖；
[0077]圖27A和27B是示出娛樂機的例子的外觀圖；
[0078]圖28是示出蜂窩電話的外觀圖；
[0079]圖29A和29B是說明半導體裝置的圖；
[0080]圖30A和30B是說明半導體裝置的圖；以及
[0081]圖31A和31B是說明半導體裝置的圖。
【具體實施方式】
[0082]將參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。注意，本發明不局限于以下的說明，對本領域技術人員而言顯而易見，方式及細節在不脫離本發明的宗旨及范圍的情況下可以各種方式進行修改。因此，本發明不應該被解釋為限定在以下給出的對實施方式的描述中。在以下說明的本發明的結構中，用相似附圖標記表示具有類似功能的相似部分，并且省略對其的說明。
[0083]實施方式I
[0084]本實施方式示出液晶顯示裝置的例子，其中在第一襯底和第二襯底之間封入有液晶層，并且共同連接部(焊盤部)形成在第一襯底上以便與設置在第二襯底上的對置電極電連接。注意，在第一襯底上形成作為開關元件的薄膜晶體管，并且共同連接部在與像素部的開關元件相同的工序中制造，從而導致簡化的工序。
[0085]共同連接部設置在與用于粘接第一襯底和第二襯底的密封材料重疊的位置，并通過密封材料中的導電粒子與對置電極電連接。備選地，在不與密封材料重疊的位置(除了像素部以外)設置共同連接部，將含有導電粒子的膏劑與密封材料分開設置以與共同連接部重疊，由此共同連接部可以通過膏劑中的導電粒子與對置電極電連接。[0086]圖1A是其中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圖。注意，圖1A所示的薄膜晶體管為反交錯型薄膜晶體管，并且包括在半導體層103上的源電極層和漏電極層105a、105b，其中源區和漏區104a、104b夾在其間。在本實施方式中，具有溝道形成區的半導體層103是包含In、Ga、Zn以及O的非單晶半導體層(第一氧化物半導體層)，并且至少包含非晶成分。源區和漏區104a、104b是包含In、Ga、Zn以及O的氧化物半導體層(第二氧化物半導體層)，其在與半導體層103不同的條件下形成，并且與半導體層103相比具有低氧濃度與低電阻。源區和漏區104a、104b具有η型導電型與0.0leV至0.1eV的活化能(ΛE)，并且可被稱為n+區。注意，源區和漏區104a、104b是包含In、Ga、Zn以及O的非單晶半導體層，并且至少包含非晶成分。所以，用于半導體層103的氧化物半導體層為氧過剩氧化物半導體層，而用作源區和漏區的氧化物半導體層為氧缺欠半導體層。
[0087]當將氧缺欠氧化物半導體層作為源區和漏區104a、104b設置時，在為金屬層的源電極層及漏電極層105a、105b與半導體層103 (氧過剩氧化物半導體層)之間的結是有利的，且與肖特基結相比具有更高熱穩定性。另外，積極地設置源區和漏區以便將載流子供給溝道(源極側上)、穩定地吸收來自溝道(漏極側上)的載流子或者防止在與源電極層(或漏電極層)的界面產生電阻是重要的。電阻的降低即使在高漏極電壓下也允許保持良好的遷移率。
[0088]圖1B示出共同連接部的俯視圖的例子，圖1B中的虛線G1-G2相當于圖1A的共同連接部的截面。注意，在圖1B中與圖1A類似的部分用相同附圖標記表示。
[0089]共同電位線185設置在柵極絕緣層102上,并由與源電極層和漏電極層105a、105b相同的材料及在相同的工序中制造。
[0090]共同電位線185用保護絕緣層107覆蓋，并且保護絕緣層107在與共同電位線185重疊的位置具有多個開口。這些開口在與連接源電極層或漏電極層105b和像素電極層110的接觸孔相同的工序中制造。
[0091]注意，像素部中的接觸孔和共同連接部中的開口由于其尺寸顯著不同而進行區別性描述。在圖1A中，像素部和共同連接部不是在相同尺度進行圖示。例如，共同連接部中虛線G1-G2的長度為500 μ m左右,而薄膜晶體管的寬度小于50 μ m ;因此,共同連接部的面積是薄膜晶體管的10倍大或更大。但是，為了簡化，在圖1A中改變了像素部和共同連接部的尺度。
[0092]共同電極層190設置在保護絕緣層107上，并由與像素部的像素電極層110相同的材料和在相同的工序中制造。
[0093]如此，在與像素部的開關元件相同的制造工序中制造共同連接部。
[0094]然后，用密封材料將設置有像素部和共同連接部的第一襯底100固定到設置有對置電極的第二襯底。
[0095]在其中密封材料包含導電粒子的情況下，將該對襯底對準，使得密封材料和共同連接部重疊。例如，在小型液晶面板的情況下，兩個共同連接部在像素部的對角等處與密封材料重疊。在大型液晶面板的情況下，四個或更多共同連接部與密封材料重疊。
[0096]注意，共同電極層190是與包含在密封材料中的導電粒子接觸的電極，并與第二襯底的對置電極電連接。[0097]在使用液晶注入法的情況下，用密封材料固定該對襯底，然后將液晶注入在該對襯底之間。在使用液晶滴落法的情況下，在第二襯底或第一襯底上涂抹密封材料并且將液晶滴落在其上；然后，在減壓下將該對襯底相互粘接。
[0098]本實施方式示出與對置電極電連接的共同連接部的例子。但是，本發明不特別局限于此例子，并且可以應用于與其他布線連接的連接部或與外部連接端子等連接的連接部。
[0099]例如，在制造發光顯示裝置的情況下，與液晶顯示裝置不同，沒有與對置電極連接的連接部。發光顯示裝置而是具有將發光元件的陰極(負電極)連接到共同布線的部分，并且該部分可具有與圖1A所示相同的連接結構。發光元件的陰極可以具有用于每個像素的連接部。備選地，在像素部和驅動電路部之間設置連接部。
[0100]實施方式2
[0101]在本實施方式中，將在圖2A和2B中示出制造共同連接部(焊盤部)的例子，其中將由與柵極布線相同的材料以及在相同的工序中形成的布線用作共同電位線。
[0102]圖2B示出共同連接部俯視圖的例子，并且圖2B中的虛線E1-E2相當于圖2A的共同連接部的截面。
[0103]注意，如圖2A所示，像素部中的薄膜晶體管具有與實施方式I相同的結構；所以，與圖1A中類似的部分用相同附圖標記表示，并且在這里省略詳細說明。
[0104]共同電位線181設置在襯底100上，并由與柵電極層101相同的材料以及在相同的工序中制造。
[0105]另外，共同電位線181由柵極絕緣層102和保護絕緣層107覆蓋。柵極絕緣層102和保護絕緣層107在與共同電位線181重疊的位置具有多個開口。這些開口與實施方式I不同，具有相當于兩層絕緣層厚度的大深度。注意，這些開口通過在與連接源電極層105a或漏電極層105b和像素電極層110的接觸孔相同的工序中進行蝕刻并且接著進一步對柵極絕緣層102進行選擇性蝕刻來制造。
[0106]共同電極層190設置在保護絕緣層107上，并由與像素部中的像素電極層110相同的材料以及在相同的工序中制造。
[0107]如此，由與像素部的開關元件相同的制造工序制造共同連接部。
[0108]然后，使用密封材料將設置有像素部和共同連接部的第一襯底100固定至設置有對置電極的第二襯底。
[0109]在密封材料包含導電粒子的情況下，將該對襯底對準，使得密封材料和共同連接
部重疊。
[0110]注意，共同電極層190是與包含在密封材料中的導電粒子接觸的電極，并與第二襯底的對置電極電連接。
[0111]在使用液晶注入法的情況下，用密封材料固定該對襯底，然后將液晶注入在該對襯底之間。在使用液晶滴落法的情況下，在第二襯底或第一襯底上涂抹密封材料，并且將液晶滴落在其上；然后，在減壓下將該對襯底相互粘接。
[0112]本實施方式示出與對置電極電連接的共同連接部的例子。但是，本發明不特別局限于此例子，并且可以應用于與其他布線連接的連接部或與外部連接端子等連接的連接部。[0113]實施方式3
[0114]在該實施方式中，將在圖3A和圖3B中示出制造共同連接部(焊盤部)的例子，其中形成由與柵極布線相同的材料以及在相同的工序中形成的電極，以及設置由與源電極層相同的材料以及在相同的工序中形成的布線作為電極上的共同電位線。
[0115]圖3B是示出共同連接部俯視圖的例子，并且圖3B中的虛線F1-F2相當于圖3A的共同連接部的截面。
[0116]注意，如圖3A所示，像素部的薄膜晶體管具有與實施方式I相同的結構；所以，與圖1A相似的部分用相同附圖標記表示，并且在這里省略詳細說明。
[0117]連接電極層191設置在襯底100上，并由與柵電極層101相同的材料以及在相同的工序中制造。
[0118]另外，連接電極層191由柵極絕緣層102和保護絕緣層107覆蓋。柵極絕緣層102和保護絕緣層107在與共同電極層190重疊的位置具有開口。該開口與實施方式I不同，具有相當于兩層絕緣層厚度的大深度。注意，該開口通過在與連接源電極層105a或漏電極層105b和像素電極層110的接觸孔相同的工序中進行蝕刻并且接著進一步對柵極絕緣層102進行選擇性蝕刻來制造。
[0119]共同電位線185設置在柵極絕緣層102上，并由與源電極層和漏電極層105a、105b相同的材料以及在相同的工序中制造。
[0120]共同電位線185由保護絕緣層107覆蓋，并且保護絕緣層107在與共同電位線185重疊的位置具有多個開口。這些開口在與連接源電極層105a或漏電極層105b和像素電極層110的接觸孔相同的工序中制造。
[0121]共同電極層190設置在保護絕緣層107上，并由與像素部的像素電極層110相同的材料以及在相同的工序中制造。
[0122]如此，在與像素部中開關元件相同的制造工序中制造共同連接部。
[0123]然后，使用密封材料將設置有像素部和共同連接部的第一襯底100固定至設置有對置電極的第二襯底。
[0124]注意，在本實施方式中，在柵極絕緣層的開口中選擇性地設置多個導電粒子。SP，在其中共同電極層190與連接電極層191相互接觸的區域中設置多個導電粒子。與連接電極層191和共同電位線185的雙方接觸的共同電極層190是與導電粒子接觸的電極，并與第二襯底的對置電極電連接。
[0125]在使用液晶注入法的情況下，用密封材料固定該對襯底，然后將液晶注入在該對襯底之間。在使用液晶滴落法的情況下，在第二襯底或第一襯底上涂抹密封材料，并且將液晶滴落在其上；然后，在減壓下將該對襯底相互粘接。
[0126]本實施方式示出與對置電極電連接的共同連接部的例子。但是本發明不特別局限于此例子，并且可以應用于與其他布線連接的連接部或與外部連接端子等連接的連接部。
[0127]實施方式4
[0128]在此實施方式中，將在圖29A和29B中示出實施方式I中所示顯示裝置的另一個例子，其中源電極層和漏電極層及源區和漏區使用相同掩模進行蝕刻而形成。
[0129]圖29A是其中將薄膜晶體管和共同連接部(焊盤部)制造在同一襯底上的半導體裝置的截面圖。圖29A所示的薄膜晶體管172是反交錯型薄膜晶體管，并且是薄膜晶體管的例子，其中源電極層和漏電極層105a、105b設置在半導體層103上，源區和漏區104a、104b夾在其間。在薄膜晶體管172中，使用相同掩模來蝕刻形成源區和漏區104a、104b的氧化物半導體層以及形成源電極層和漏電極層105a、105b的導電層。
[0130]由此，在薄膜晶體管172中，源電極層和漏電極層105a、105b以及源區和漏區104a、104b具有相同形狀，并且源區和漏區104a、104b放置在源電極層和漏電極層105a、105b下方。
[0131]所以，同樣在共同連接部中，在柵極絕緣層102和共同電位線185之間形成由與源區和漏區104a、104b相同的材料以及在相同的工序中制造的氧化物半導體層186。
[0132]注意，圖29B示出共同連接部俯視圖的例子，并且圖29B中的虛線G1-G2相當于圖29A的共同連接部的截面。
[0133]注意，如圖29B所示，共同連接部的俯視圖具有與實施方式I相同的結構；所以與圖1B相似的部分用相同附圖標記表示，并且在這里省略詳細說明。
[0134]根據本實施方式，在設置在像素部周邊的共同連接部(焊盤部)中層疊氧化物半導體層和導電層，由此可以防止由于薄膜的分離所造成的缺陷，從而導致結構強度的增加。另外，通過采用氧化物半導體層和導電層的層疊結構，焊盤部的厚度增加并且其電阻降低。
[0135]實施方式5
[0136]在本實施方式中，將在圖30A和30B中示出實施方式3中所示顯示裝置的另一個例子，其中源電極層和漏電極層及源區和漏區通過使用相同掩模進行蝕刻而形成。
[0137]圖30A是其中薄膜晶體管和共同連接部(焊盤部)制造在同一襯底上的半導體裝置的截面圖。
[0138]注意，如圖30A所示，像素部的薄膜晶體管具有與實施方式4相同的結構；所以與圖29A相似的部分用相同附圖標記表示，并且在這里省略詳細說明。
[0139]在薄膜晶體管172中，使用相同掩模蝕刻形成源區和漏區104a、104b的氧化物半導體層以及形成源電極層和漏電極層105a、105b的導電層。由此，在薄膜晶體管172中，源電極層和漏電極層105a、105b以及源區和漏區104a、104b具有相同形狀，并且源區和漏區104a、104b放置在源電極層和漏電極層105a、105b下方。
[0140]同樣，在共同連接部中，在柵極絕緣層102和共同電位線185之間形成由與源區和漏區104a、104b相同的材料以及在相同的工序中制造的氧化物半導體層186。
[0141]圖30B示出共同連接部俯視圖的例子，并且圖30B中的虛線F1-F2相當于圖30A的共同連接部的截面。
[0142]注意，如圖30B所示，共同連接部的俯視圖具有與實施方式3相同的結構；所以與圖3B相似的部分用相同附圖標記表示，并且在這里省略詳細說明。
[0143]根據該實施方式，在設置在像素部周邊的共同連接部(焊盤部)中層疊氧化物半導體層和導電層，由此可以防止由于薄膜的分離所造成的缺陷，從而導致結構強度的增加。另外，通過采用氧化物半導體層和導電層的層疊結構，焊盤部的厚度增加并且其電阻降低。
[0144]實施方式6
[0145]在本實施方式中，將參照圖4A至4C、圖5A至5C、圖6-9、圖10A-10D以及圖11對包括本發明一個實施方式的薄膜晶體管的顯示裝置的制造工序進行說明。
[0146]在圖4A中，作為透光襯底100，能夠使用以Corning公司制造的#7059玻璃、#1737玻璃或諸如此類為代表的鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或諸如此類的玻璃襯底。
[0147]在將導電層形成在襯底100的整個表面上之后，由第一光刻工序形成抗蝕劑掩模。然后通過蝕刻去除不需要的部分，從而形成布線及電極(包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108以及第一端子121)。在此，執行蝕刻，使得至少柵電極層101的邊緣為錐形。圖4A中示出在該階段的截面圖。注意，圖6是在該階段的俯視圖。
[0148]包括柵電極層101的柵極布線、電容布線108以及端子部中的第一端子121優選由例如鋁(Al)或銅(Cu)的低電阻導電材料形成。然而，單獨的Al有低耐熱性及容易被腐蝕等缺點；所以其與具有耐熱性的導電材料組合使用。作為耐熱性的導電材料，能夠使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鶴(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)與鈧(Sc)中的元素、包含任意這些元素為成分的合金、包含任意這些元素的組合的合金或者包含任意這些元素為成分的氮化物。
[0149]接著，在柵電極層101的整個表面上形成柵極絕緣層102。柵極絕緣層102通過濺射法等形成為50nm至250nm的厚度。
[0150]例如，作為柵極絕緣層102，通過濺射法將氧化硅膜形成為IOOnm的厚度。不用說，柵極絕緣層102不局限于這種氧化硅膜，并且可以使用例如氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜或氧化鉭膜的其他絕緣膜來形成單層結構或多層結構。
[0151]可以在形成成為溝道形成區的氧化物半導體層(IGZ0半導體層)之前，利用等離子體處理對柵極絕緣層的表面進行清洗。執行等離子體處理以去除柵極絕緣層表面上例如有機物的碎屑是有效的。同樣有效的是:柵極絕緣層表面經過等離子體處理而成為氧過剩區域，其用作氧供給源以在熱處理(200°C至600°C)中對柵極絕緣層和IGZO半導體層之間的界面改性從而在后面的工序中提高可靠性。
[0152]在等離子體處理之后，優選在不暴露于大氣的情況下用濺射法沉積氧化物半導體層。如果在沉積氧化物半導體層之前，沉積靶襯底暴露于大氣，則沉積靶襯底附著有水分等，這可能不利地影響界面狀態，從而導致閾值變化、電特性劣化或產生常開(normallyon)TFT等。等離子體處理使用氧氣體或氬氣體來執行。可以使用其它稀有氣體替代氬氣體。
[0153]為了在等離子體處理之后在不暴露于大氣的情況下用濺射方法形成成為溝道形成區的IGZO半導體層，優選的是執行一種稱為反濺射法的等離子體處理，其可以在與形成IGZ0半導體層所用的同一反應室中執行。反濺射法是其中在不向靶側施加電壓的情況下在氧氣氛或氧及氬氣氛中對襯底側施加電壓使得產生等離子體來對襯底上的薄膜的表面進行改性的方法。
[0154]在其中在氧氣氛中執行等離子體處理的情況下，柵極絕緣層的表面暴露于氧自由基，從而被改性成氧過剩區域，因此在與后面沉積為溝道形成區的氧化物半導體層的界面增加氧濃度。也就是說，如果對柵極絕緣層執行氧自由基處理，并且其上層疊氧化物半導體層，然后執行加熱處理，則也可以使成為溝道形成區的氧化物半導體層在柵極絕緣層側的氧濃度增加。因此，氧濃度在柵極絕緣層與成為溝道形成區的氧化物半導體層的界面處達到峰值，并且柵極絕緣層的氧濃度具有濃度梯度，該梯度朝著柵極絕緣層與成為溝道形成區的氧化物半導體層的界面增加。包括氧過剩區域的柵極絕緣層與成為作為氧過剩氧化物半導體層的溝道形成區的氧化物半導體層親和，使得可以得到良好的界面特性。[0155]可通過利用包含氧的氣體在等離子體產生裝置中或者在臭氧產生裝置中產生氧自由基。通過將薄膜暴露于所產生的氧自由基或氧，能夠對膜表面改性。
[0156]等離子體處理不局限于使用氧自由基的等離子體處理，并且可以使用氬和氧的自由基來執行。使用氬和氧自由基的處理是其中引入氬氣體和氧氣體來產生等離子體從而對薄膜表面改性的處理。
[0157]在施加電場而產生放電等離子體的反應空間中的Ar原子(Ar)被放電等離子體中的電子(e)激發或電離，從而變成氬自由基(Ar*)、氬離子(Ar+)或電子(e)。處于高能量亞穩定狀態的氬自由基(Ar*)與周圍的同種或異種原子通過使該原子激發或電離而起反應從而返回到穩定狀態，由此發生如雪崩現象那樣的反應。此時，若周圍存在有氧，則氧原子(O)被激發或電離而變成氧自由基(Cf)、氧離子(0+)或氧(O)。氧自由基(Cf)與要被處理的薄膜的表面上的材料起反應使得對表面進行改性，并且氧自由基還與表面上的有機物起反應使得去除有機物。由此執行等離子體處理。注意，與反應性氣體(氧氣體)的自由基相比，氬氣體的自由基具有維持亞穩定狀態更長時間的特性。因此通常使用氬氣體來產生等離子體。
[0158]接下來，在柵極絕緣層102上沉積第一氧化物半導體膜(在本實施方式中為第一IGZO膜)。在等離子體處理后，在不暴露于大氣的情況下沉積第一 IGZO膜，這是有利的，因為塵屑或水分不附著于柵極絕緣層與半導體膜之間的界面。這里，通過使用直徑為8英寸的包含In、Ga及Zn的氧化物半導體祀(In2O3: Ga2O3: ZnO=1:1:1),以170mm的襯底與靶間距離、0.4Pa的壓力和0.5kW的直流(DC)電源在氬或氧氣氛中執行沉積。注意，優選使用脈沖直流(DC)電源來減少塵屑且獲得分布均勻的膜厚度。第一 IGZO膜的厚度為5nm至200nm,并且在本實施方式中，第一 IGZO膜的厚度為lOOnm。
[0159]在不暴露于大氣的情況下用濺射法通過適當地改變引入反應室內的氣體或置于反應室中的靶，可以連續地沉積柵極絕緣層和第一 IGZO膜。當在不暴露于大氣的情況下連續沉積這些膜時，可以防止雜質進入膜中。在不暴露于大氣的情況下連續沉積膜的情形中，優選使用多室型制造設備。
[0160]接下來，在不暴露于大氣的情況下用濺射法沉積第二氧化物半導體膜(在本實施方式中為第二 IGZO膜)。這里，通過使用In2O3: Ga2O3: ZnO = I: I: I的靶，以0.4Pa的壓力、500W的功率、室溫的溫度以及40sCCm的氬氣體流量執行濺射沉積。雖然，故意使用In2O3: Ga2O3: ZnO = I: I: I的靶，但在一些情況下在沉積后立即形成包含直徑為Inm至IOnm的晶粒的IGZO膜。可以說，通過適當地調整例如靶的成分比、沉積壓力(0.1Pa至
2.0Pa)、功率(250W至3000W:8英寸Φ)或溫度(室溫至100°C )的反應性濺射的沉積條件，可以控制晶粒的有無、密度以及直徑。將晶粒的直徑控制在Inm至IOnm的范圍內。第二 IGZO膜的厚度為5nm至20nm。不用說，如果膜包括晶粒，則晶粒的直徑不超過膜的厚度。在本實施方式中，第二 IGZO膜的厚度為5nm。
[0161]在不同條件下沉積第一 IGZO膜與第二 IGZO膜，使得第一 IGZO膜的氧濃度比第二IGZO膜的高。例如，第一 IGZO膜沉積條件下的氧氣與氬氣流量比第二 IGZO膜的沉積條件下的高。具體而言，第二 IGZO膜在稀有氣體(氬或氦等)氣氛(或含10%或以下的氧以及90%或以上的氬氣體的氣氛)中沉積，并且第一 IGZO膜在氧氣氛(或氧氣體的流量等于或大于氬氣體的流量)下沉積。當第一 IGZO膜包含更多氧時，可以使第一 IGZO膜的電導率低于第二 IGZO膜的電導率。另外，當第一 IGZO膜包含更多氧時，可以降低第一 IGZO膜的截止電流，所以可以得到具有高導通截止比的薄膜晶體管。
[0162]第二 IGZO膜可以在與之前反濺射法處理所用相同的反應室中沉積，或者可以在不同反應室中沉積，只要它可以在不暴露于大氣的情況下沉積。
[0163]接下來，優選在200°C至600°C并且典型在300°C至500°C執行熱處理。在此，在爐中，在氮氣氛下執行350°C I小時的熱處理。該熱處理包括IGZO膜中的原子能級的重新排列。在此工序的熱處理(包括光退火)因為可以釋放阻礙載流子遷移的應變而是重要的。注意，對熱處理的時序沒有特別的限制，并且熱處理可以在沉積第二 IGZO膜之后在任意時間執行，例如在形成像素電極之后執行。
[0164]接著，執行第二光刻工序以形成抗蝕劑掩模，并且對第一 IGZO膜及第二 IGZO膜進行蝕刻。在此，通過使用IT007N(由KANTO CHEMICAL C0.，INC.制造)進行濕蝕刻而去除不需要的部分，從而形成作為氧過剩型第一 IGZO膜的IGZO膜109及作為氧缺欠型第二 IGZO膜的IGZO膜111。注意，此蝕刻工序不局限于濕蝕刻，并且可以執行干蝕刻。圖4B中示出在該階段的截面圖。注意，圖7是在該階段的俯視圖。
[0165]接下來，用濺射法或真空蒸鍍法在IGZO膜109以及IGZO膜111上形成由金屬材料制成的導電膜132。圖4C中示出在該階段的俯視圖。
[0166]作為導電膜132的材料，存在選自Al、Cr、Ta、T1、Mo與W中的元素、以任意這些元素為成分的合金、包含任意這些元素的組合的合金等。如果執行在200°C至600°C的熱處理，則導電膜優選具有足以承受該熱處理的耐熱性。由于單獨的鋁具有低耐熱性、容易被腐蝕等缺點，所以它與具有耐熱性的導電材料組合使用。作為與Al組合的具有耐熱性的導電材料，能夠使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)與Sc (鈧)中的元素、以任意這些元素為成分的合金、包含任意這些元素的組合的合金或者包含任意這些元素作為成分的氮化物。
[0167]在此，導電膜132具有鈦膜的單層結構。導電膜132還可以具有其中在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結構。備選地，導電膜132還可以具有Ti膜、包含釹的鋁膜(Al-Nd膜)以及Ti膜按順序層疊的的三層結構。另外，備選地，導電膜132可以具有包含硅的鋁膜的單層結構。
[0168]接著，執行第三光刻工序以形成抗蝕劑掩模131，并通過蝕刻去除不必要的部分，從而形成源電極層和漏電極層105a、105b以及源區和漏區104a、104b。該蝕刻步驟用濕蝕刻或干蝕刻執行。例如，在作為導電膜132使用鋁膜或鋁合金膜的情況下，可以使用將磷酸、醋酸以及硝酸混合的溶液執行濕蝕刻。這里，通過使用過氧化氫氨水混合物(過氧化氫:氨水:水=5: 2: 2)，對Ti制成的導電膜132進行濕蝕刻以形成源電極層和漏電極層105a、105b，并對IGZO膜111進行濕蝕刻以形成源區和漏區104a、104b。在該蝕刻工序中，IGZO膜109的露出區域被部分蝕刻為半導體層103。由此，半導體層103在源區或漏區104a、104b之間的溝道形成區具有小的厚度。在圖5A中，使用過氧化氫氨水混合物同時對源電極層和漏電極層105a、105b以及源區和漏區104a、104b進行蝕刻；所以，源電極層和漏電極層105a、105b的邊緣與源區和漏區104a、104b的邊緣對準，從而具有連續結構。此外，濕蝕刻允許這些層被各向同性地進行蝕刻，使得源電極層和漏電極層105a、105b的邊緣從抗蝕劑掩模131縮退。通過上述工序，可以制造包括IGZO半導體層103作為溝道形成區的薄膜晶體管170。圖5A中示出在該階段的截面圖。注意，圖8是在該階段的俯視圖。
[0169]再者，半導體層103的暴露的溝道形成區可經過氧自由基處理，使得可以獲得常關(normally-off)的薄膜晶體管。另外，自由基處理可以修復因半導體層103的蝕刻所造成的損傷。優選地，自由基處理在O2或N2O氣氛下并且優選在各自包含氧的N2、He或Ar氣氛下執行。自由基處理還可以在上述氣氛中添加有Cl2或CF4的氣氛下執行。注意，優選在沒有施加偏壓的情況下執行自由基處理。
[0170]在第三光刻工序中，在端子部中留有由與源電極層和漏電極層105a、105b相同的材料制成的第二端子122。注意，第二端子122與源極布線(源極布線包括源電極層和漏電極層105a、105b)電連接。
[0171]如果使用通過使用多級灰度(mul1-tone)掩模形成的具有不同厚度(典型地為兩種厚度)的多個區域的抗蝕劑掩模，則可以減少抗蝕劑掩模的數目，所以導致簡化的工序以及更低的成本。
[0172]接下來，去除抗蝕劑掩模131，并且形成保護絕緣層107以覆蓋薄膜晶體管170。保護絕緣層107可以使用用濺射法獲得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜或諸如此類來形成。
[0173]接著，執行第四光刻工序以形成抗蝕劑掩模，并且蝕刻保護絕緣層107以形成到達源電極層105a或漏電極層105b的接觸孔125。另外，在同一蝕刻工序中還形成到達第二端子122的接觸孔127。為了減少掩模數，優選使用同一抗蝕劑掩模對柵極絕緣層進行蝕亥IJ，使得使用同一抗蝕劑掩模形成到達柵電極的接觸孔126。圖5B中示出在該階段的截面圖。
[0174]接下來，去除抗蝕劑掩模，然后形成透明導電膜。透明導電膜利用濺射法、真空蒸鍍法或諸如此類由氧化銦(In2O3)、氧化銦-氧化錫合金(縮寫為ITO的In2O3-SnO2)或諸如此類來形成。用基于鹽酸的溶液對此類材料進行蝕刻。但是，因為在蝕刻ITO時尤其容易產生殘渣，所以可以使用氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)來改善蝕刻加工性能。
[0175]接著，執行第五光刻工序以形成抗蝕劑掩模，并且通過蝕刻去除不需要的部分，從而形成像素電極層110。
[0176]在第五光刻工序中，通過將在電容器部中的柵極絕緣層102及保護絕緣層107用作電介質，在電容器布線108和像素電極層110之間形成存儲電容器。
[0177]另外，在第五光刻工序中，用抗蝕劑掩模覆蓋第一端子和第二端子，使得在端子部中留有透明導電膜128、129。透明導電膜128、129用作與FPC連接的電極或布線。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連接端子電極。
[0178]接著，去除抗蝕劑掩模。圖5C中示出在該階段的截面圖。注意，圖9是在該階段的俯視圖。
[0179]圖1OA到IOD分別是在該階段的柵極布線端子部的俯視圖和截面圖。圖1OA是沿著圖1OB中線條C1-C2得到的截面圖。在圖1OA中，形成在保護絕緣膜154上的透明導電膜155是用作輸入端子的連接端子電極。另外，在圖1OA中的端子部中，由與柵極布線相同的材料制成的第一端子151與由與源極布線相同的材料制成的連接電極層153相互重疊，其中柵極絕緣層152夾在其間，并且通過透明導電膜155相互電連接。注意，圖5C中透明導電膜128與第一端子121接觸的部分對應于圖1OA中透明導電膜155與第一端子151接觸的部分。
[0180]圖1OC和IOD分別是與圖5C所示不同的源極布線端子部的截面圖和俯視圖。圖1OC是沿著圖1OD中線條D1-D2得到的截面圖。在圖1OC中，形成在保護絕緣膜154上的透明導電膜155是用作輸入端子的連接端子電極。另外，在圖1OC的端子部中，由與柵極布線相同的材料制成的電極層156在與源極布線電連接的第二端子150下方形成且與第二端子150重疊，其中柵極絕緣層152夾在其間。電極層156不與第二端子150電連接，并且如果將電極層156的電位設定為與第二端子150不同的電位，例如浮置、GND或0V，則可以形成防止雜波或靜電的電容器。第二端子150與透明導電膜155電連接，其中保護絕緣膜154的開口夾在其間。
[0181]根據像素密度設置多個柵極布線、源極布線以及電容布線。同樣在端子部中，各自排列多個與柵極布線同電位的第一端子、多個與源極布線同電位的第二端子、多個與電容布線同電位的第三端子等。對各端子的數目沒有特別限制，并且實施者可以適當地確定端子的數目。
[0182]通過這五個光刻工序，可以使用五個光掩模完成包括作為底柵型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以及存儲電容器。當這些像素薄膜晶體管部和存儲電容器對應于相應像素以矩陣排列時，可形成像素部，并且可以獲得用來制造有源矩陣型顯示裝置的襯底中之一。在本說明書中，為了方便將此類襯底稱為有源矩陣襯底。
[0183]在制造有源矩陣型液晶顯示裝置的情況下，有源矩陣襯底與設置有對置電極的對置襯底相互粘接，其中液晶層夾在其間。注意，將與在對置襯底上的對置電極電連接的共同電極設置在有源矩陣襯底上，并將與共同電極電連接的第四端子設置在端子部中。設置第四端子，使得共同電極固定到預定電位，例如GND或0V。
[0184]本發明的一個實施方式不局限于圖9的像素結構，并且圖11中示出與圖9不同的俯視圖的例子。圖11示出如下的例子:在該例子中，不設置電容器布線，并且像素電極層與相鄰像素的柵極布線重疊，其中保護絕緣膜以及柵極絕緣層夾在其間，以便形成存儲電容器。在此情況下，可以省略電容器布線以及與電容器布線連接的第三端子。注意，在圖11中，與圖9類似的部分用相同附圖標記表示。
[0185]在有源矩陣型液晶顯示裝置中，驅動排列為矩陣的像素電極，以在屏幕上形成顯示圖案。具體而言，在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，使得對設置在像素電極與對置電極之間的液晶層進行光學調制，并且該光學調制由觀察者識別為顯示圖案。
[0186]在顯示運動圖像時,液晶顯示裝置具有液晶分子本身長響應時間引起余像或運動圖像模糊的問題。為了改善液晶顯示裝置的運動圖像特性，采用被稱為黑插入的驅動方法，其中每隔一個幀期在整個屏幕上顯示黑色。
[0187]另外，存在作為所謂的倍幀速率驅動的另一種驅動方法。在倍幀速率驅動中，將垂直周期設定為如正常垂直周期1.5倍那么高或更高(優選為2倍或更高)，從而改善運動圖像特性。
[0188]另外，備選地，為了改善液晶顯示裝置的運動圖像特性，可采用如下的驅動方法:其中，使用多個LED (發光二極管)或多個EL光源構成作為背光燈的表面光源，并且將表面光源的各個光源在一個幀期內以脈沖方式獨立進行驅動。作為表面光源，可以使用三種或更多LED，并且可使用發白光的LED。由于可以獨立控制多個LED，所以可以使LED的發光時序與液晶層光學調制的時序同步。根據該驅動方法，可以將LED部分地關斷；所以，尤其是在顯示在大部分上顯示黑色的圖像的情況下，可以獲得降低功耗的效果。
[0189]通過組合這些驅動方法，相比現有液晶顯示裝置，可以改善液晶顯示裝置的顯示特性，例如運動圖像特性。
[0190]本實施方式的η溝道型晶體管在溝道形成區中包含IGZO半導體層，并具有良好的動態特性。所以，可以將這些驅動方法組合應用于該實施方式的η溝道晶體管。
[0191]在制造發光顯示裝置的情況下，將有機發光元件的一個電極(也稱為陰極)設定為低電源電位，例如GND或OV ;所以，端子部設置有用來將陰極設定為例如GND或OV的低電源電位的第四端子。同樣，在制造發光顯示裝置的情況下，除源極布線和柵極布線之外還設置電源線。所以，端子部設置有與電源線電連接的第五端子。
[0192]如果在不設置源區和漏區(包含In、Ga及Zn的氧缺欠氧化物半導體層)的情況下層疊柵電極層、柵極絕緣層、半導體層(含有In、Ga以及Zn的氧過剩氧化物半導體層)以及源電極層和漏電極層，則柵電極層與源和漏電極層之間的距離被降低，從而增加其間的寄生電容。此外，寄生電容進一步因半導體層厚度的降低而增加。在本實施方式中，薄膜晶體管具有其中層疊柵電極層、柵極絕緣層、半導體層、源電極層和漏電極層以及源電極層和漏電極層的疊層結構，即使在半導體層的厚度小時也可以抑制寄生電容。
[0193]根據本實施方式，可以制造具有少量光電流、低寄生電容、高導通截止比以及良好動態特性的薄膜晶體管。因此，可以提供包括具有高電特性與高可靠性的薄膜晶體管的半導體裝置。
[0194]實施方式7
[0195]在本實施方式中，在圖31Α和31Β中示出在實施方式3中所示的顯示裝置的另一例子，其包括其中源電極層和漏電極層與半導體層接觸的薄膜晶體管。
[0196]圖31Α是示出其中將薄膜晶體管和共同連接部(焊盤部)制造在同一襯底上的半導體裝置的截面圖。圖31Α所示的薄膜晶體管171為反交錯型薄膜晶體管，并且是其中與半導體層103相接觸地設置源電極層和漏電極層105a、105b的例子。
[0197]在薄膜晶體管171中，優選利用等離子體處理來對半導體層103與源和漏電極層105a、105b的接觸區域進行改性。在本實施方式中，在形成用作源電極層和漏電極層的導電膜之前，氧化物半導體層(在本實施方式中為IGZO半導體層)經過等離子體處理。
[0198]使用氬氣體、氫氣體或氬和氫的混合氣體執行等離子體處理。可以將氧氣體添加到這些氣體。還可以使用其它稀有氣體代替氬氣體。
[0199]在本實施方式中，源電極層和漏電極層105a、105b由鈦膜制成，并且經過利用過氧化氫氨水(過氧化氫:氨水:水=5: 2: 2)的濕蝕刻。在該蝕刻工序中，作為IGZO半導體層的半導體層的露出區域被部分蝕刻，而成為半導體層103。所以源電極層和漏電極層105a、105b之間的半導體層103的溝道形成區具有小的厚度。
[0200]與通過等離子體處理改性的半導體層103相接觸地形成導電層，從而形成源電極層和漏電極層105a、105b。因此,可以降低半導體層103與源電極層和漏電極層105a、105b之間的接觸電阻。
[0201]通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的高可靠性顯示裝置。[0202]本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當組合地實施。
[0203]實施方式8
[0204]在本實施方式中，將說明作為本發明半導體裝置的一個例子的顯示裝置的例子。在該顯示裝置中，在一個襯底上至少形成驅動電路的一部分以及設置在像素部的薄膜晶體管。
[0205]根據實施方式6或實施方式7形成配置在像素部中的薄膜晶體管。此外，實施方式6或實施方式7所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，因此將驅動電路中可以包括η溝道型TFT的驅動電路的一部分形成在與像素部中的薄膜晶體管相同的襯底上。
[0206]圖13Α示出作為本發明的半導體裝置例子的有源矩陣型液晶顯示裝置的框圖的例子。圖13Α所示的顯示裝置在襯底5300上包括:具有多個各自具備顯示元件的像素的像素部5301 ;選擇像素的掃描線驅動電路5302 ;以及控制至所選像素的視頻信號輸入的信號線驅動電路5303。
[0207]像素部5301通過 從信號線驅動電路5303在列方向上延伸的多個信號線Sl-Sm(未圖示)與信號線驅動電路5303連接，并且通過從掃描線驅動電路5302在行方向上延伸的多個掃描線Gl-Gn(未圖示)與掃描線驅動電路5302連接。像素部5301具有配置為矩陣以對應于信號線Sl-Sm以及掃描線Gl-Gn的多個像素(未圖示)。各個像素與信號線Sj (信號線Sl-Sm中之一)和掃描線Gi (掃描線Gl-Gn中之一)連接。
[0208]實施方式6或7中所示的薄膜晶體管是η溝道型TFT，并且參照圖14說明包含η溝道型TFT的信號線驅動電路。
[0209]圖14所示的信號線驅動電路包括:驅動器IC5601 ;開關群5602_1至5602_Μ ?’第一布線5611 ;第二布線5612 ;第三布線5613 ;以及布線5621_1至5621_Μ。開關群5602_1至5602_Μ中的每個包括第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b以及第三薄膜晶體管 5603c。
[0210]驅動器IC5601連接到第一布線5611、第二布線5612、第三布線5613及布線5621_1至5621_M。開關群5602_1至5602_M中的每個連接到第一布線5611、第二布線5612和第三布線5613，并且開關群5602_1至5602_M分別連接到布線5621_1至5621_M。布線5621_1至5621_M中的每個通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到三個信號線。例如，第J列的布線5621_J(布線5621_1至布線5621_M中之一)通過開關群5602_J中包含的第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到信號線Sj-1、信號線Sj、信號線Sj+1。
[0211]對第一布線5611、第二布線5612與第三布線5613中的每個輸入信號。
[0212]注意，驅動器IC5601優選形成在單晶襯底上。再者，開關群5602_1至5602_M優選形成在與像素部相同的襯底上。因此，驅動器IC5601優選通過FPC等連接到開關群5602_1至 5602_M。
[0213]接著，參照圖15的時序圖說明圖14所不的/[目號線驅動電路的工作。圖15的時序圖示出選擇第i行掃描線Gi的情況。第i行掃描線Gi的選擇期被分為第一子選擇期Tl、第二子選擇期T2及第三子選擇期T3。此外，圖14的信號線驅動電路即使在選擇其他行的掃描線時也按與圖15相似的方式工作。
[0214]注意，圖15的時序圖示出第J列布線5621_J通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c連接到信號線Sj-Ι、信號線Sj與信號線Sj+Ι的情況。
[0215]圖15的時序圖示出第i行掃描線Gi被選擇的時序、第一薄膜晶體管5603a導通/截止的時序5703a、第二薄膜晶體管5603b導通/截止的時序5703b、第三薄膜晶體管5603c導通/截止的時序5703c及輸入到第J列布線5621_J的信號5721_J。
[0216]在第一子選擇期Tl、第二子選擇期T2及第三子選擇期T3中，對布線5621_1至布線5621_11輸入不同的視頻信號。例如，在第一子選擇期Tl中輸入到布線5621_J的視頻信號被輸入到信號線Sj-Ι，在第二子選擇期T2中輸入到布線5621J的視頻信號被輸入到信號線Sj，在第三子選擇期T3中輸入到布線5621J的視頻信號被輸入到信號線Sj+Ι。在第一子選擇期Tl、第二子選擇期T2及第三子選擇期T3中輸入到布線5621_J的視頻信號分別表不為 Data_j-1、Data_j、Data_j+1。
[0217]如圖15所示，在第一子選擇期Tl中，第一薄膜晶體管5603a導通，而第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-1通過第一薄膜晶體管5603a輸入到信號線Sj-Ι。在第二子選擇期T2中，第二薄膜晶體管5603b導通，而第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入到布線5621_J的DataJ通過第二薄膜晶體管5603b輸入到信號線Sj。在第三子選擇期T3中，第三薄膜晶體管5603c導通，而第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b截止。此時，輸入到布線5621_J的Data_j+1通過第三薄膜晶體管5603c輸入到信號線Sj+1。
[0218]如上所述，在圖14的信號線驅動電路中，通過將一個柵極選擇期分為三個，可以在一個柵極選擇期中將視頻信號從一個布線5621輸入到三個信號線。因此，在圖14的信號線驅動電路中，可以將設置有驅動器IC5601的襯底和設置有像素部的襯底之間的連接數減少到信號線數的大約1/3。在將連接數減少到信號線數的大約1/3時，可以提高圖14的信號線驅動電路的可靠性、成品率等。
[0219]注意，只要如圖14所示將一個柵極選擇期分為多個子選擇期并在相應子選擇期中將視頻信號從一個布線輸入到多個信號線，就不存在對薄膜晶體管的配置、數量、驅動方法等的特別限制。
[0220]例如，當在三個或更多子選擇期中將視頻信號從一個布線輸入到三個或更多信號線時，只需要追加薄膜晶體管及用于控制薄膜晶體管的布線。注意，當將一個柵極選擇期分為四個或更多子選擇期時，一個子選擇期變得較短。因此，優選將一個柵極選擇期分為兩個或三個子選擇期。
[0221]作為另一個例子，如圖16的時序圖所示，可以將一個選擇期分為預充電期Tp、第一子選擇期Tl、第二子選擇期Τ2和第三子選擇期Τ3。圖16的時序圖示出選擇第i行掃描線Gi的時序、第一薄膜晶體管5603a導通/截止的時序5803a、第二薄膜晶體管5603b導通/截止的時序5803b、第三薄膜晶體管5603c導通/截止的時序5803c以及輸入到第J列布線5621_J的信號5821J。如圖16所示，在預充電期Tp中，第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c導通。此時，輸入到布線5621_J的預充電電壓Vp通過第一薄膜晶體管5603a、第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c輸入到信號線Sj-Ι、信號線Sj與信號線Sj+Ι中的每個。在第一子選擇期Tl中，第一薄膜晶體管5603a導通，第二薄膜晶體管5603b及第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入到布線5621_J的DataJ-1通過第一薄膜晶體管5603a輸入到信號線Sj-1。在第二子選擇期T2中，第二薄膜晶體管5603b導通，而第一薄膜晶體管5603a及第三薄膜晶體管5603c截止。此時，輸入到布線5621_J的DataJ通過第二薄膜晶體管5603b輸入到信號線Sj。在第三子選擇期T3中，第三薄膜晶體管5603c導通，而第一薄膜晶體管5603a及第二薄膜晶體管5603b截止。此時，輸入到布線5621_J的Data_j+1通過第三薄膜晶體管5603c輸入到信號線Sj+1。
[0222]如上所述，在應用圖16中時序圖的圖14的信號線驅動電路中，可以將視頻信號高速寫入到像素，因為可以通過在子選擇期之前提供預充電選擇期對信號線進行預充電。注意，在圖16中，用相同附圖標記來表示與圖15相似的部分，并且省略對類似部分或具有相似功能的部分的詳細說明。
[0223]此外，說明掃描線驅動電路的結構。掃描線驅動電路包括移位寄存器和緩沖器。此夕卜，在一些情況中，掃描線驅動電路可以包括電平轉移器。在掃描線驅動電路中，在對移位寄存器輸入時鐘信號(CLK)及起始脈沖信號(SP)時，生成選擇信號。所生成的選擇信號通過緩沖器緩沖和放大，并將所得信號供給到對應的掃描線。掃描線連接到一條線的像素中的晶體管的柵電極。由于一條線的像素中的晶體管必須一齊導通，因此使用可提供大電流的緩沖器。
[0224]參照圖17和圖18說明用于掃描線驅動電路的一部分的移位寄存器的一個方式。
[0225]圖17示出移位寄存器的電路結構。圖17所示的移位寄存器包括多個觸發器(觸發器5701_1至5701_n)。此外，移位寄存器通過輸入第一時鐘信號、第二時鐘信號、起始脈沖信號與復位信號而工作。
[0226]說明圖17中移位寄存器的連接關系。在圖17的移位寄存器的第i級觸發器5701_i (觸發器5701_1至5701_n中之一)中，圖18所示的第一布線5501連接到第七布線5717_1-Ι,圖18所示的第二布線5502連接到第七布線5717」+1，圖18所示的第三布線5503連接到第七布線5717」，并且圖18所示的第六布線5506連接到第五布線5715。
[0227]此外，圖18所示的第四布線5504在奇數編號級觸發器中連接到第二布線5712，而在偶數編號級觸發器中連接到第三布線5713。圖18所示的第五布線5505連接到第四布線5714。
[0228]注意，圖18所示的第一級觸發器5701_1中第一布線5501連接到第一布線5711。此外，圖18所示的第η級觸發器5701_η中第二布線5502連接到第六布線5716。
[0229]注意，第一布線5711、第二布線5712、第三布線5713和第六布線5716可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線和第四信號線。第四布線5714和第五布線5715可以分別稱為第一電源線和第二電源線。
[0230]接著，圖18示出圖17所示的觸發器的細節。圖18所示的觸發器包括第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八薄膜晶體管5578。第一薄膜晶體管5571、第二薄膜晶體管5572、第三薄膜晶體管5573、第四薄膜晶體管5574、第五薄膜晶體管5575、第六薄膜晶體管5576、第七薄膜晶體管5577以及第八薄膜晶體管5578中的每個是η溝道型晶體管，并且在柵極-源極電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)時導通。
[0231]接著，下面示出圖18所示的觸發器的連接結構。
[0232]第一薄膜晶體管5571的第一電極(源電極與漏電極中之一)連接到第四布線5504。第一薄膜晶體管5571的第二電極(源電極與漏電極中的另一個)連接到第三布線5503。
[0233]第二薄膜晶體管5572的第一電極連接到第六布線5506。第二薄膜晶體管5572的第二電極連接到第三布線5503。
[0234]第三薄膜晶體管5573的第一電極連接到第五布線5505，并且第三薄膜晶體管的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第三薄膜晶體管5573的柵電極連接到第五布線5505。
[0235]第四薄膜晶體管5574的第一電極連接到第六布線5506。第四薄膜晶體管5574的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第四薄膜晶體管5574的柵電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。
[0236]第五薄膜晶體管5575的第一電極連接到第五布線5505。第五薄膜晶體管5575的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第五薄膜晶體管5575的柵電極連接到第一布線5501。
[0237]第六薄膜晶體管5576的第一電極連接到第六布線5506。第六薄膜晶體管5576的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第六薄膜晶體管5576的柵電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。
[0238]第七薄膜晶體管5577的第一電極連接到第六布線5506。第七薄膜晶體管5577的第二電極連接到第一薄膜晶體管5571的柵電極。第七薄膜晶體管5577的柵電極連接到第二布線5502。第八薄膜晶體管5578的第一電極連接到第六布線5506。第八薄膜晶體管5578的第二電極連接到第二薄膜晶體管5572的柵電極。第八薄膜晶體管5578的柵電極連接到第一布線5501。
[0239]注意，第一薄膜晶體管5571的柵電極、第四薄膜晶體管5574的柵電極、第五薄膜晶體管5575的第二電極、第六薄膜晶體管5576的第二電極以及第七薄膜晶體管5577的第二電極相連接的點被各自稱為節點5543。第二薄膜晶體管5572的柵電極、第三薄膜晶體管5573的第二電極、第四薄膜晶體管5574的第二電極、第六薄膜晶體管5576的柵電極及第八薄膜晶體管5578的第二電極相連接的點被各自稱為節點5544。
[0240]注意，第一布線5501、第二布線5502、第三布線5503以及第四布線5504可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線和第四信號線。第五布線5505和第六布線5506可以分別稱為第一電源線和第二電源線。
[0241]此外，可以僅使用實施方式6所述的η溝道型TFT形成信號線驅動電路及掃描線驅動電路。因為實施方式6所述的η溝道型TFT的高遷移率，所以可以提高驅動電路的驅動頻率。另外，在實施方式6所述的η溝道型TFT中，由于通過作為包含銦、鎵以及鋅的氧缺欠氧化物半導體層的源區或漏區而減少寄生電容，因此可獲得高頻率特性(稱為F特性)。例如，使用實施方式6所述的η溝道型TFT的掃描線驅動電路可以高速工作，因此可以提高幀頻率并且實現黑屏圖像插入等。
[0242]再者，在增大掃描線驅動電路中晶體管的溝道寬度或配置多個掃描線驅動電路時，可以實現更高的幀頻率。在配置多個掃描線驅動電路時，將用于驅動偶數編號掃描線的掃描線驅動電路配置在一側，并將用于驅動奇數編號掃描線的掃描線驅動電路配置在相反一側，因此可以實現幀頻率的提高。[0243]此外，在制造作為本發明的半導體裝置的例子的有源矩陣型發光顯示裝置時，在至少一個像素中配置多個薄膜晶體管，因此優選配置多個掃描線驅動電路。圖13B是有源矩陣型發光顯示裝置的框圖的例子。
[0244]圖13B所示的發光顯示裝置在襯底5400上包括:具有多個各自具備顯示元件的像素的像素部5401 ;選擇像素的第一掃描線驅動電路5402及第二掃描線驅動電路5404 ;以及控制至所選像素的視頻信號輸入的信號線驅動電路5403。
[0245]在輸入到圖13B所示發光顯示裝置的像素的視頻信號為數字方式時，通過切換晶體管導通/截止，像素發光或不發光。因此，可以采用面積灰度級法或時間灰度級法進行灰度級顯示。面積灰度級法指的是其中將一個像素分為多個子像素并根據視頻信號單獨驅動相應子像素使得進行灰度級顯示的一種驅動法。此外，時間灰度級法指的是其中控制像素發光的時段使得進行灰度級顯示的一種驅動法。
[0246]因為發光元件的響應時間比液晶元件等的高，所以與液晶元件相比發光元件更適合于時間灰度級法。具體而言，在采用時間灰度級法進行顯示的情況下，將一個幀期分為多個子幀期。然后，根據視頻信號，在各子幀期中使像素的發光元件處于發光狀態或非發光狀態。通過將一個幀期分割為多個子幀期，在一個幀期中像素實際發光的總時間長度可受視頻信號控制，使得可以顯示灰度級。
[0247]在圖13B所示的發光顯示裝置中，在其中在一個像素中配置開關TFT和電流控制TFT的兩個TFT的情況下，第一掃描線驅動電路5402生成輸入到第一掃描線的信號，第一掃描線用作開關TFT的柵極布線，而第二掃描線驅動電路5404生成輸入到第二掃描線的信號，第二掃描線用作電流控制TFT的柵極布線；但是，一個掃描線驅動電路可以生成輸入到第一掃描線的信號和輸入到第二掃描線的信號。此外，例如，根據開關元件中包含的晶體管的數量，存在在各像素中設置用來控制開關元件的工作的多個第一掃描線的可能性。在此情況下，一個掃描線驅動電路可生成輸入到多個第一掃描線的所有信號，或者多個掃描線驅動電路可生成輸入到多個第一掃描線的信號。
[0248]同樣，在發光顯示裝置中，可以將驅動電路中可包括η溝道型TFT的驅動電路的一部分形成在與像素部中薄膜晶體管相同的襯底上。備選地，也可以僅使用實施方式6或7所述的η溝道型TFT形成信號線驅動電路及掃描線驅動電路。
[0249]此外，上述驅動電路可以用于利用與開關元件電連接的元件來驅動電子墨水的電子紙，而不限于對液晶顯示裝置或者發光顯示裝置的應用。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并且其優點在于:它具有與普通紙相同的易讀性水平，它與其他的顯示裝置相比具有更低功耗，并且它可形成得薄且輕。
[0250]電泳顯示器可具有各種方式。電泳顯示器含有分散在溶劑或溶質中的多個微囊，每個微囊含有帶正電的第一粒子和帶負電的第二粒子。通過對微囊施加電場，微囊中的粒子互相沿相反方向移動，并且僅顯示集合在一側的粒子的顏色。注意，第一粒子和第二粒子各自包含色素，且在沒有電場時不移動。此外，第一粒子和第二粒子具有不同顏色(可為無色)。
[0251]因此，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應的顯示器，通過介電電泳效應，具有高介電常數的物質移動到高電場區。電泳顯示裝置不需要液晶顯示裝置中所需的偏振片或對置襯底，并且電泳顯示裝置的厚度和重量可以減少到液晶顯示裝置的一半。[0252]將在溶劑中分散有上述微囊的溶液稱作電子墨水，該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，通過使用彩色濾光片或具有色素的粒子，還可以獲得彩色顯
/Jn ο
[0253]此外，如果在有源矩陣襯底上適當地設置多個上述微囊以使其夾在兩個電極之間，則完成有源矩陣型顯示裝置，并且通過對微囊施加電場可以執行顯示。例如，可以使用實施方式6或7所述的薄膜晶體管而獲得的有源矩陣襯底。
[0254]注意，微囊中的第一粒子及第二粒子可以各自由選自導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發光材料、電致變色材料與磁泳材料中的單個材料制成，或者由這些材料中任意材料的復合材料制成。
[0255]通過上述過程，可以制造作為半導體裝置的高可靠性顯示裝置。
[0256]本實施方式可以與其他的實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
[0257]實施方式9
[0258]在本發明的一個實施方式的薄膜晶體管被制造并用于像素部以及進一步用于驅動電路時，可制造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，在將使用本發明的一個實施方式的薄膜晶體管的驅動電路的部分或全部形成在與像素部相同的襯底上時，可獲得板上系統(system-on-panel)。
[0259]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)或發光元件(也稱為發光顯示元件)。發光元件在其類別中包括其亮度受電流或電壓控制的元件，具體而言，包括無機電致發光(EL)元件、有機EL元件等。此外，也可以使用通過電作用而改變其對比度的顯示介質，例如電子墨水。
[0260]此外，顯示裝置包括其中密封顯示元件的面板和其中在面板上安裝包括控制器的IC等的模塊。本發明的一個實施方式還涉及與在顯示裝置的制造過程中在顯示元件完成之前的一個方式對應的元件襯底，并且該元件襯底設置有用于將電流供給到在多個像素的每個中的顯示元件的單元。具體而言，元件襯底可以處于只形成顯示元件的像素電極之后的狀態、形成作為像素電極的導電膜之后且蝕刻導電膜以形成像素電極之前的狀態或其他狀態中的任何狀態。
[0261]注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置在其類別中還包括以下模塊:附著有諸如柔性印刷電路(FPC)、載帶自動鍵合(TAB)帶或載帶封裝TCP (TCP)的連接器的模塊；具有其端部設置印刷線路板的TAB帶或TCP的模塊；以及通過玻璃上芯片(COG)將集成電路(IC)直接安裝在顯示元件上的模塊。
[0262]在本實施方式中，參照圖21A至21C說明作為本發明的半導體裝置的一個實施方式的液晶顯示面板的外觀及截面。圖21A1和21A2是一種面板的俯視圖，在該面板中利用密封材料4005將實施方式6中所示的高可靠性薄膜晶體管4010、4011及液晶元件4013密封在第一襯底4001與第二襯底4006之間，薄膜晶體管4010、4011中的每個包含作為溝道形成區的氧過剩半導體層以及作為源區和漏區的氧缺欠氧化物半導體層。圖21B是沿著圖2IAl和21A2的線條M-N得到的截面圖。
[0263]密封材料4005設置成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。在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置第二襯底4006。因此，像素部4002和掃描線驅動電路4004通過第一襯底4001、密封材料4005和第二襯底4006與液晶層4008密封在一起。在第一襯底4001上的與由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝信號線驅動電路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單獨準備的襯底上。
[0264]注意，對于單獨形成的驅動電路的連接方法沒有特別限制，而可以采用C0G、引線鍵合、TAB或諸如此類。圖21A1說明通過COG安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖21A2說明通過TAB安裝信號線驅動電路4003的例子。
[0265]設置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004各自包括多個薄膜晶體管。圖21B說明像素部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上設置絕緣層4020、4021。
[0266]作為薄膜晶體管4010、4011，可以使用包含作為溝道形成區的氧過剩氧化物半導體層以及作為源區和漏區的氧缺欠氧化物半導體層的實施方式6中所示的高可靠性薄膜晶體管。備選地，實施方式7中所示的薄膜晶體管可以用作薄膜晶體管4010、4011。在本實施方式中，薄膜晶體管4010、4011是η溝道型薄膜晶體管。
[0267]液晶元件4013中包含的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。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相互重疊的部分相當于液晶元件4013。注意，像素電極層4030與對置電極層4031分別設置有各自用作取向膜的絕緣層4032與絕緣層4033。液晶層4008夾在像素電極層4030與對置電極層4031之間，其中絕緣層4032、4033置于其間。
[0268]注意，第一襯底4001與第二襯底4006可以由玻璃、金屬(典型的是不銹鋼)、陶瓷或者塑料制成。作為塑料，可以使用玻璃纖維增強塑料(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜或丙烯酸樹脂膜。備選地，可以使用具有將鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結構的薄片。
[0269]附圖標記4035表示通過對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而獲得的柱狀間隔物，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。備選地，可以使用球狀間隔物。對置電極層4031與在與薄膜晶體管4010相同的襯底上設置的共同電位線電連接。通過使用實施方式I至3中任一個所示的共同連接部，對置電極層4031通過配置在該對襯底間的導電粒子與共同電位線電連接。注意，導電粒子包含在密封材料4005 中。
[0270]備選地，可以使用取向膜不是必需的顯示藍相的液晶。藍相是液晶相的一種，它正好在使膽留型液晶的溫度上升的同時在膽留相轉變到均質相之前出現。由于藍相只出現在窄的溫度范圍內，所以為了改善溫度范圍而將含有5重量％或更多的手性試劑的液晶組成物用于液晶層4008。包含顯不監相的液晶和手性試劑的液晶組成物具有10 μ s至100 μ s的短響應時間，具有使得不需要取向處理的光學各向同性，并且具有小的視角依賴性。
[0271]雖然在本實施方式中示出透射型液晶顯示裝置的例子，但是本發明的實施方式可以還應用到反射型液晶顯示裝置或者半透射型液晶顯示裝置。
[0272]在本實施方式中，示出其中在襯底的外表面(在觀察者側)上設置偏振片并在襯底的內表面上依次設置著色層和用于顯示元件的電極層的液晶顯示裝置例子；但是，可以在襯底的內表面上設置偏振片。偏振片和著色層的疊層結構不局限于本實施方式所示的結構，并且根據偏振片和著色層的材料或制造工序條件適當地設定。另外，還可以設置用作黑矩陣的遮光膜。
[0273]在本實施方式中，使用用作保護膜或平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020與絕緣層4021)覆蓋通過實施方式6得到的薄膜晶體管，以降低薄膜晶體管的表面粗糙度并提高薄膜晶體管的可靠性。注意，保護膜設置成防止懸浮在大氣中的例如有機物質、金屬物質或者水蒸氣的雜質的侵入，并且優選為致密膜。通過濺射法將保護膜形成為氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜的單層膜或多層膜。雖然本實施方式示出通過濺射法形成保護膜的例子，但是本發明并不局限于該方法，而可以使用各種方法。
[0274]在本實施方式中，形成具有多層結構的絕緣層作為保護膜。作為絕緣層4020的第一層，通過濺射法形成氧化硅膜。將氧化硅膜用作保護膜具有防止用作源電極層和漏電極層的鋁膜的小丘的效果。
[0275]還形成絕緣層作為保護膜的第二層。在本實施方式中，作為絕緣層4020的第二層，通過濺射法形成氮化硅膜。將氮化硅膜用作保護膜可以抑制例如鈉離子的可動離子侵入到半導體區中，從而抑制TFT的電特性變化。
[0276]在形成保護膜之后，可以將IGZO半導體層退火(在300°C至400°C )。
[0277]形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。對于絕緣層4021，可以使用具有耐熱性的有機材料，例如聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰亞胺、苯并環丁烯、聚酰胺或環氧樹脂。除了上述有機材料之外，可以使用低介電常數材料(低k材料)、硅氧烷基樹脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)或者諸如此類。硅氧烷基樹脂除了氫之外還可以包括氟、烷基和芳基中的至少一種作為取代基。注意，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。
[0278]注意，硅氧烷基樹脂是由作為起始材料的硅氧烷材料形成的并且包含S1-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷基樹脂除了氫以外還可以包括氟、烷基和芳香烴中的至少一種作為取代基。
[0279]對形成絕緣層4021的方法沒有特別限制，絕緣層4021可以根據材料通過濺射法、S0G、旋涂、浸潰、噴涂、液滴噴射法(例如噴墨法、絲網印刷或膠版印刷)、刮刀、棍涂機、簾涂機、刮刀涂布機或者諸如此類來形成。在使用材料液形成絕緣層4021的情況下，可以在焙燒工序的同時將IGZO半導體層退火(在300°C至400°C )。絕緣層4021的焙燒工序還用作IGZO半導體層的退火工序，從而可以高效地制造半導體裝置。
[0280]像素電極層4030和對置電極層4031可以由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)、氧化銦鋅或者添加有氧化硅的氧化銦錫的透光導電材料制成。
[0281]可以將包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物用于像素電極層4030和對置電極層4031。由導電組成物制成的像素電極優選具有10000Ω/ □或更小的薄層電阻以及在波長550nm的70%或過高的透光率。另外，導電組成物所包含的導電高分子的電阻率優選為0.1 Ω * cm或更小。
[0282]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，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物或者上述材料中兩種或更多種的共聚物。
[0283]另外，將各種信號及電位從FPC4018供給到單獨形成的信號線驅動電路4003以及掃描線驅動電路4004或像素部4002。[0284]在本實施方式中，連接端子電極4015使用與液晶元件4013所包含的像素電極層4030相同的導電膜形成，并且端子電極4016使用與薄膜晶體管4010、4011的源電極層和柵電極層的導電膜相同的導電膜形成。
[0285]連接端子電極4015通過各向異性導電膜4019電連接到FPC4018所包含的端子。
[0286]注意，圖21A及21B示出其中單獨形成信號線驅動電路4003并將其安裝在第一襯底4001的例子；但是本實施方式不局限于該結構。可以單獨形成并安裝掃描線驅動電路，或者可以僅單獨形成并安裝信號線驅動電路的一部分或掃描線驅動電路的一部分。
[0287]圖22示出通過使用通過本發明制造的TFT襯底2600來制成為半導體裝置的液晶顯示模塊的例子。
[0288]圖22是液晶顯示模塊的例子，其中利用密封材料2602相互粘接TFT襯底2600和對置襯底2601，并在這些襯底之間設置包括TFT或諸如此類的像素部2603、包括液晶層的顯示元件2604以及著色層2605以形成顯示區。執行彩色顯示需要著色層2605。在RGB系統的情況下，對于相應像素設置對應于紅色、綠色與藍色的相應著色層。在TFT襯底2600和對置襯底2601外配置偏振片2606與2607以及漫射片2613。光源包括冷陰極管2610和反射板2611。電路板2612通過柔性布線板2609與TFT襯底2600的布線電路部2608連接，且包含例如控制電路或電源電路的外部電路。偏振片和液晶層可以層疊有置于其間的延遲板。
[0289]對于液晶顯示模塊，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(軸對稱排列微單兀；Axially Symmetricaligned Micro-cell)模式、OCB(光學補償雙折射；0ptical Compensated Birefringence)模式、FLC(鐵電液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC(反鐵電液晶；AntiFerroelectric Liquid Crystal)模式或者諸如此類。
[0290]通過上述過程，可以制造作為半導體裝置的高可靠性顯示面板。
[0291]本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
[0292]實施方式10
[0293]在本實施方式中，將電子紙的例子描述為本發明的一個實施方式的半導體裝置。
[0294]圖12將有源矩陣型電子紙示出為應用本發明的半導體裝置的例子。可以按與實施方式6中所示薄膜晶體管類似的方式制造用于半導體裝置的薄膜晶體管581，并且該薄膜晶體管581是包括作為溝道形成區的氧過剩氧化物半導體層以及作為源區和漏區的氧缺欠氧化物半導體層的高可靠性薄膜晶體管。實施方式7所示的薄膜晶體管還可以用作本實施方式的薄膜晶體管581。
[0295]圖12的電子紙是采用扭轉球顯示系統的顯示裝置的例子。扭轉球顯示系統是指如下的方法:其中，將各自以黑色與白色著色的球形粒子配置在作為用于顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，并且在第一電極層與第二電極層之間產生電位差以控制球形粒子的方向，使得執行顯示。
[0296]密封在襯底580與襯底596之間的薄膜晶體管581是底柵薄膜晶體管，并且源電極層或漏電極層通過形成在絕緣層585中的開口與第一電極層587接觸，從而將薄膜晶體管581電連接到第一電極層587。在第一電極層587和第二電極層588之間設置球形粒子589，球形粒子589各自具有黑色區590a、白色區590b以及在這些區周圍的充滿液體的空洞594。球形粒子589周圍的空間填充有例如樹脂的填充材料595 (參見圖12)。在本實施方式中，第一電極層587相當于像素電極，而第二電極層588相當于共同電極。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共同電位線。通過使用實施方式I至3中任一個所示的共同連接部，第二電極層588通過配置在一對襯底間的導電粒子與共同電位線電連接。
[0297]還可以使用電泳元件來代替扭轉球。使用直徑為10 μ m至200 μ m左右的微囊，在微囊中封入有透明液體、帶正電的白色微粒以及帶負電的黑色微粒。在設置在第一電極層和第二電極層之間的微囊中，在第一電極層和第二電極層之間施加電場時，白色微粒和黑色微粒相互移動到相反側，使得可以顯示白色或黑色。使用這種原理的顯示元件是電泳顯示元件，并且一般被稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射率，因而不需要輔助燈，功耗低，并且在昏暗的地方能夠辨別顯示部。另外，甚至在不給顯示部供應電源時，也能夠保持顯示過一次的圖像。因此，即使具有顯示功能的半導體裝置(其可簡單地稱為顯示裝置或設置有顯示裝置的半導體裝置)遠離電波源，也能夠儲存顯示過的圖像。
[0298]通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的高可靠性電子紙。
[0299]本實施方式可以與實施方式I至5中任一個所記載的共同連接部結構適當地組合而實施。
[0300]實施方式11
[0301]在本實施方式中，將發光顯不裝置的例子描述為本發明的一個實施方式的半導體裝置。作為顯示裝置所包含的顯示元件，這里描述利用電致發光的發光元件。利用電致發光的發光元件根據發光材料是有機化合物還是無機化合物進行分類。一般來說，前者被稱為有機EL元件，而后者被稱為無機EL元件。
[0302]在有機EL元件中，通過對發光元件施加電壓，電子和空穴從一對電極分別注入到包含發光有機化合物的層，并且電流流過。然后，這些載流子(電子和空穴)重新結合，使得發光有機化合物被激發。發光有機化合物從激發態返回到基態，從而發光。由于這種機理，該發光元件被稱為電流激發型發光元件。
[0303]無機EL元件根據其元件結構分類為分散型無機EL元件和薄膜無機EL元件。分散型無機EL元件具有其中在粘合劑中分散有發光材料粒子的發光層，且其發光機理是利用供體能級和受體能級的供體-受體重新結合型發光。薄膜型無機EL元件具有其中發光層夾在電介質層之間、電介質層進一步夾在電極之間的結構，且其發光機理是利用金屬離子的內殼電子躍遷的定域型發光。注意，在此使用有機EL元件作為發光元件進行說明。
[0304]圖19示出作為本發明的半導體裝置例子的可以通過數字時間灰度級方法驅動的像素結構的例子。
[0305]對可以通過數字時間灰度級方法驅動的像素的結構以及工作進行說明。這里示出其中一個像素包含兩個在溝道形成區中使用氧化物半導體層(IGZ0半導體層)的η溝道型的晶體管的例子。
[0306]像素6400包括開關晶體管6401、驅動晶體管6402、發光元件6404以及電容元件6403。開關晶體管6401的柵極與掃描線6406連接,開關晶體管6401的第一電極(源電極以及漏電極中之一)與信號線6405連接，并且開關晶體管6401的第二電極(源電極以及漏電極中的另一個)與驅動晶體管6402的柵極連接。驅動晶體管6402的柵極通過電容器6403與電源線6407連接，驅動晶體管6402的第一電極與電源線6407連接，并且驅動晶體管6402的第二電極與發光兀件6404的第一電極(像素電極)連接。發光兀件6404的第二電極相當于共同電極6408。共同電極6408與設置在同一襯底上的共同電位線電連接，并且可以將連接部分用作共同連接部而獲得圖1A、圖2A或圖3A所示的結構。
[0307]注意，將發光元件6404的第二電極(共同電極6408)設定為低電源電位。低電源電位低于供應給電源線6407的高電源電位。例如，可以將低電源電位設定為GND或0V。將高電源電位與低電源電位之差施加到發光元件6404，以使電流在發光元件6404中流過，由此發光元件6404發光。因此，設定每個電位，使得高電源電位與低電源電位之差等于或高于正向閾值電壓。
[0308]在驅動晶體管6402的柵極電容用作電容器6403的替代時，可省略電容器6403。驅動晶體管6402的柵極電容可以形成在溝道形成區與柵電極之間。
[0309]在采用電壓輸入電壓驅動方法的情況下，對驅動晶體管6402的柵極輸入使驅動晶體管6402完全導通或截止的視頻信號。即，驅動晶體管6402工作在線性區域，并且因此將比電源線6407的電壓高的電壓施加到驅動晶體管6402的柵極。注意，對信號線6405施加高于或等于(電源線電壓+驅動晶體管6402的Vth)的電壓。
[0310]在使用模擬灰度級方法代替數字時間灰度級方法的情況下，通過以不同方式輸入信號可以使用與圖19相同的像素結構。
[0311]在使用模擬灰度級方法的情況下，對驅動晶體管6402的柵極施加高于或等于(發光兀件6404的正向電壓+驅動晶體管6402的Vth)的電壓。發光兀件6404的正向電壓是指獲得所希望亮度的電壓，并且至少包含正向閾值電壓。通過輸入允許驅動晶體管6402工作在飽和區的視頻信號，電流可以在發光元件6404中流過。為了允許驅動晶體管6402工作在飽和區，電源線6407的電位高于驅動晶體管6402的柵極電位。因為視頻信號為模擬信號，所以根據視頻信號的電流在發光元件6404中流過并且可以執行模擬灰度級方法。
[0312]注意，像素結構不局限于圖19中所示。例如，圖26中的像素還可以包括開關、電阻器、電容器、晶體管、邏輯電路或諸如此類。
[0313]接著，參照圖20A至20C說明發光元件的結構。通過把η溝道驅動TFT作為例子來說明像素的截面結構。用于圖20Α至20C所示的半導體裝置的驅動TFT7001、7011和7021可以按與實施方式6中所述的薄膜晶體管類似的方式進行制造，并且是各自包括作為溝道形成區的氧過剩氧化物半導體層以及作為源區和漏區的氧缺欠氧化物半導體層的高可靠性薄膜晶體管。備選地，可以將實施方式7中所述的薄膜晶體管用作驅動TFT7001、7011、7021。
[0314]為了取出從發光元件發出的光，要求陽極與陰極中至少之一透射光。在襯底上形成薄膜晶體管及發光元件。發光元件可具有其中通過與襯底相反的表面取出光的頂部發射結構、其中通過襯底側上的表面取出光的底部發射結構或者通過與襯底相反的表面和襯底側上的表面取出光的雙發射結構。本發明實施方式的像素結構可以應用于具有任何這些發射結構的發光元件。
[0315]參照圖20Α說明具有頂部發射結構的發光元件。[0316]圖20A是在驅動TFT7001為η型且光從發光元件7002發射到陽極7005側的情況下像素的截面圖。在圖20Α中，發光元件7002的陰極7003和驅動TFT7001電連接，并且在陰極7003上按順序層疊發光層7004與陽極7005。陰極7003可以由各種導電材料制成，只要它們具有低功函數且反射光。例如，優選采用Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi或者諸如此類。發光層7004可以使用單層或層疊的多層構成。在發光層7004使用多層構成時，通過在陰極7003上按順序層疊電子注入層、電子傳輸層、發光層、空穴傳輸層與空穴注入層來構成發光層7004。不需要設置所有這些層。陽極7005由例如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面表示為ΙΤ0)、氧化銦鋅或者添加有氧化硅的氧化銦錫的透光導電材料形成。
[0317]發光元件7002相當于陰極7003與陽極7005將發光層7004夾在中間的區域。在圖20A所示像素的情況下，光從發光元件7002發射到陽極7005側，如箭頭所示。
[0318]接著，參照圖20B說明具有底部發射結構的發光元件。圖20B是在驅動TFT7011是η型且光從發光元件7012發射到陰極7013側的情況下像素的截面圖。在圖20Β中，在與驅動TFT7011電連接的透光導電膜7017上形成發光元件7012的陰極7013，并且在陰極7013上按順序層疊發光層7014和陽極7015。在陽極7015具有透光屬性時，可以形成用來反射光或阻擋光的光阻擋膜7016以覆蓋陽極7015。至于陰極7013，與圖20Α的情況類似，可以使用各種材料，只要它們是具有低功函數的導電材料。注意，將陰極7013形成為具有可透射光的厚度(優選為5nm至30nm左右)。例如，可以將厚度為20nm的招膜用作陰極7013。與圖20A的情況類似，發光層7014可以使用單層或層疊的多層構成。陽極7015不需要透射光，但是可以由與圖20A的情況類似的透光導電材料形成。作為光阻擋膜7016，例如可以使用反射光的金屬；但是，它不局限于金屬膜。例如，也可以使用添加有黑色色素的樹脂等。
[0319]發光元件7012相當于陰極7013及陽極7015將發光層7014夾在中間的區域。在圖20B所示像素的情況下，光從發光元件7012發射到陰極7013側，如箭頭所示。
[0320]接著，參照圖20C說明具有雙發射結構的發光元件。在圖20C中，在與驅動TFT7021電連接的透光導電膜7027上形成發光元件7022的陰極7023，在陰極7023上按順序層疊發光層7024與陽極7025。與圖20A的情況類似，陰極7023可由各種導電材料制成，只要它們具有低功函數。注意，陰極7023形成為具有可以透射光的厚度。例如，可以將具有20nm厚度的Al膜用作陰極7023。與圖20A中一樣，發光層7024可以使用單層或層疊的多層構成。陽極7025可以由與圖20A的情況類似的透光導電材料形成。
[0321]發光元件7022相當于陰極7023、發光層7024和陽極7025相互重疊的區域。在圖20C所示像素的情況下，光從發光元件7022發射到陽極7025側和陰極7023側，如箭頭所示。
[0322]雖然在此將有機EL元件描述為發光元件，但是也可以將無機EL元件設置為發光元件。
[0323]在本實施方式中，描述了其中控制發光元件的驅動的薄膜晶體管(驅動TFT)和發光元件電連接的例子；但是，可以采用其中用于電流控制的TFT連接在驅動TFT和發光元件之間的結構。
[0324]本實施方式所述的半導體裝置的結構不局限于圖20A至20C所示的結構，而可以根據本發明的技術精神以各種方式進行修改。
[0325]接著，參照圖23A和23B說明作為本發明半導體裝置的一個實施方式的發光顯示面板的外觀及截面。圖23A是其中利用密封材料將薄膜晶體管及發光元件密封在第一襯底與第二襯底之間的面板的俯視圖。圖23B是沿著圖23A的線條H-1得到的截面圖。
[0326]密封材料4505設置成圍繞設置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a和4503b以及掃描線驅動電路4504a和4504b。此外，在像素部4502、信號線驅動電路4503a和4503b以及掃描線驅動電路4504a和4504b上設置第二襯底4506。因此，像素部4502、信號線驅動電路4503a和4503b以及掃描線驅動電路4504a和4504b通過第一襯底4501、密封材料4505和第二襯底4506與填充材料4507 —起密封。因此優選的是，用高氣密性且少脫氣的保護膜(例如貼合膜或者紫外線固化樹脂膜)或覆蓋材料來封裝(密封)顯示裝置，使得顯示裝置不暴露于外部空氣。
[0327]形成在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a和4503b及掃描線驅動電路4504a和4504b各自包括多個薄膜晶體管，并且在圖23B中作為例子示出包括在像素部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。
[0328]作為薄膜晶體管4509和4510，可以使用實施方式6中所述的包括作為溝道形成區的氧過剩氧化物半導體層以及作為源區和漏區的氧缺欠氧化物半導體層的薄膜晶體管。備選地，可以將實施方式7所述的薄膜晶體管用作薄膜晶體管4509和4510。在本實施方式中，薄膜晶體管4509和4510是η溝道薄膜晶體管。
[0329]此外，附圖標記4511表示發光元件。發光元件4511所包含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，發光兀件4511的結構不局限于本實施方式所不的疊層結構，其包括第一電極層4517、電致發光層4512和第二電極層4513。可以根據將光從發光元件4511取出的方向或者諸如此類來適當地改變發光元件4511的結構。
[0330]分隔壁4520由有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷制成。特別優選的是，分隔壁4520由感光材料形成為在第一電極層4517上具有開口使得該開口的側壁形成為具有連續曲率的傾斜面。
[0331]電致發光層4512可以使用單層或者層疊的多層形成。
[0332]為了阻止氧、氫、水分、二氧化碳或者諸如此類侵入到發光元件4511，可以在第二電極層4513以及分隔壁4520上形成保護膜。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜或者諸如此類。
[0333]將各種信號及電位從FPC4518a和4518b供給到信號線驅動電路4503a和4503b、掃描線驅動電路4504a和4504b或像素部4502。
[0334]在本實施方式中，連接端子電極4515使用與發光兀件4511所包含的第一電極層4517相同的導電膜形成，并且端子電極4516使用與薄膜晶體管4509和4510所包含的源電極層和漏電極層相同的導電膜形成。
[0335]連接端子電極4515通過各向異性導電膜4519電連接到FPC4518a的端子。
[0336]位于將光從發光兀件4511取出的方向上的第二襯底4506需要具有透光屬性。在此情況下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜的透光材料。
[0337]作為填充材料4507，除了例如氮或氬的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂。例如，可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環氧樹脂、硅酮樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。在本實施方式中，將氮用作填充材料4507。
[0338]若有需要的話，可以在發光元件的發光面上適當地設置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、延遲板(λ/4板或λ/2板)或者彩色濾光片的光學膜。另外，可以給偏振片或圓偏振片設置抗反射膜。例如，可以執行抗眩光處理，通過該處理反射光被表面上的凹凸擴散從而降低眩光。
[0339]信號線驅動電路4503a和4503b及掃描線驅動電路4504a和4504b可以安裝為在單獨準備的襯底上使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的驅動電路。備選地，可以僅單獨形成并安裝信號線驅動電路或其部分或者掃描線驅動電路或其部分。本實施方式不局限于圖23A和23B所示的結構。
[0340]通過上述工序，可以制造作為半導體裝置的高可靠性發光顯示裝置(顯示面板)。
[0341]本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
[0342]實施方式12
[0343]本發明的一個實施方式的半導體裝置的可以應用于電子紙。電子紙可以用于各種領域的電子設備，只要它們可顯示數據。例如，可以將電子紙應用于電子書閱讀器(電子書)、招貼、例如列車的交通工具內的廣告或者例如信用卡的各種卡的顯示。圖24A和24B以及圖25中示出電子設備的例子。
[0344]圖24A示出使用電子紙的招貼2631。在其中廣告介質是打印紙的情況下，用手替換廣告；但是，通過使用應用本發明的電子紙，可以在短時間內改變廣告顯示。此外，可以在沒有顯示缺陷的情況下獲得穩定的圖像。注意，招貼也可以具有能夠無線收發數據的結構。
[0345]圖24B示出例如列車的交通工具內的廣告2632。在其中廣告介質是打印紙的情況下，用手替換廣告；但是，通過使用應用本發明的電子紙，可以用較少的人力在短時間內改變廣告顯示。此外，可以在沒有顯示缺陷的情況下獲得穩定的圖像。注意，交通工具內的廣告可以具有能夠無線收發數據的結構。
[0346]圖25示出電子書閱讀器2700的例子。例如，電子書閱讀器2700包括兩個框體，即框體2701及框體2703。框體2701及框體2703用鉸鏈2711組合，使得電子書閱讀器2700可以用鉸鏈2711作為軸進行開閉。采用這種結構，電子書閱讀器2700可以如紙質書那樣進行操作。
[0347]框體2701與框體2703分別合并有顯示部2705和顯示部2707。顯示部2705及顯示部2707可以顯示一個圖像或不同圖像。在其中顯示部2705及顯示部2707顯示不同圖像的情況下，例如在右側的顯示部(圖25中的顯示部2705)上可以顯示文本，而在左側的顯示部(圖25中的顯示部2707)上可以顯示圖形。
[0348]圖25示出其中框體2701設置有操作部等的例子。例如，框體2701設置有電源開關2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。注意，可以在與框體的顯示部相同的面上設置鍵盤、指點裝置等。另外，可以在框體的背面或側面上設置外部連接端子(耳機端子、USB端子、可與例如AC適配器及USB電纜的各種電纜連接的端子或者諸如此類)、記錄介質插入部等。再者，電子書閱讀器2700可以具有電子詞典的功能。
[0349]電子書閱讀器2700可以具有能夠無線收發數據的結構。通過無線通信，可以從電子書籍服務器購買或下載所希望的書籍數據或者諸如此類。
[0350]實施方式13
[0351]本發明的半導體裝置可以應用于各種電子設備(包括娛樂機)。電子設備的例子是電視裝置(也稱為電視或電視接收機)、計算機或諸如此類的監視器、例如數碼相機或數碼攝像機的相機、數碼相框、蜂窩電話(也稱為移動電話或移動電話裝置)、便攜式游戲控制臺、便攜式信息終端、聲音再現裝置、例如彈珠機的大型游戲機等。
[0352]圖26A示出電視裝置9600的例子。在電視裝置9600中，顯示部9603合并在框體9601中。圖像可以顯示在顯示部9603上。在此，用支架9605支撐框體9601。
[0353]可以通過框體9601的操作開關或者單獨的遙控器9610操作電視裝置9600。通過遙控器9610的操作鍵9609可以控制頻道及音量，使得可以控制在顯示部9603上顯示的圖像。此外，遙控器9610可以設置有顯示從遙控器9610輸出的數據的顯示部9607。
[0354]注意，電視裝置9600設置有接收器、調制解調器等。利用接收機可以接收一般的電視廣播。再者，在經由調制解調器通過有線或無線連接將電視裝置9600連接到通信網絡時，可以執行單向(從發送器到接收器)或雙向(在發送器和接收器之間、在接收器之間或者諸如此類)的數據通信。
[0355]圖26B示出數碼相框9700的例子。例如，在數碼相框9700中，在框體9701中合并有顯示部9703。在顯示部9703上可以顯示各種圖像。例如，顯示部9703可以顯示由數碼相機或諸如此類拍攝的圖像的數據，以發揮一般相框的功能。
[0356]注意，數碼相框9700設置有操作部、外部連接部(USB端子、可以與例如USB電纜的各種電纜連接的端子或者諸如此類)、記錄介質插入部等。盡管它們可以設置在與顯示部相同的面上，但是優選的是將它們設置在側面或背面上以便設計數碼相框9700。例如，在數碼相框的記錄介質插入部中插入儲存由數碼相機拍攝的圖像的數據的存儲器，從而可以下載圖像數據并將其顯示在顯示部9703上。
[0357]數字相框9700可以具有能夠無線收發數據的結構。通過無線通信，可以下載所希望的圖像數據來進行顯示。
[0358]圖27A示出一種便攜式娛樂機，包括兩個框體，框體9881和框體9891。框體9881和框體9891與連接部9893連接以進行開閉。框體9881和框體9891分別合并有顯示部9882和顯示部9883。另外，圖27A所示的便攜式娛樂機還包括揚聲器部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(傳感器具有測定力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液體、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線的功能)或者麥克風9889)等。不用說，便攜式娛樂機的結構不局限于上文所述，可以采用至少設置有本發明的半導體裝置的其它結構。便攜式娛樂機可以適當地包括其它附屬設備。圖27A所示的便攜式娛樂機具有讀出存儲在記錄介質中的程序或數據以將其顯示在顯示部上的功能以及通過無線通信與其他便攜式娛樂機共享信息的功能。圖27A所示的便攜式娛樂機可以具有不限于上文所述的各種功能。
[0359]圖27B示出作為大型娛樂機的自動販賣機9900的例子。在自動販賣機9900中，顯示部9903合并在框體9901中。另外，自動販賣機9900包括如起動桿或停止開關的操作單元、投幣口、揚聲器等。不用說，自動販賣機9900的結構不局限于上文所述，并且可以采用至少設置有本發明的半導體裝置的其它結構。自動販賣機9900可以適當地包括其它附屬設備。
[0360]圖28示出蜂窩電話1000的例子。蜂窩電話1000設置有合并在框體1001中的顯示部1002、操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚聲器1005、麥克風1006等。
[0361]在用手指或者諸如此類觸摸圖28所示的蜂窩電話1000的顯示部1002時，可將數據輸入到蜂窩電話1000。此外，可以通過用手指或者諸如此類觸摸顯示部1002來執行例如打電話和撰寫郵件的操作。
[0362]主要有三種顯示部1002的屏幕模式。第一種模式是主要用于顯示圖像的顯示模式。第二種模式是主要用于輸入例如文本的數據的輸入模式。第三種模式是其中組合顯示模式和輸入模式的兩種模式的顯不與輸入模式。
[0363]例如，在打電話或撰寫郵件的情況下，為顯示部1002選擇主要用于輸入文本的文本輸入模式，使得可輸入在屏幕上顯示的文本。在此情況下，優選的是，在顯示部1002的幾乎所有屏幕區域上顯示鍵盤或號碼按鈕。
[0364]當在蜂窩電話1000內部設置包括例如陀螺儀或加速度傳感器的用于檢測傾斜度的傳感器的檢測裝置時，通過確定蜂窩電話1000的方向(蜂窩電話1000對于橫向模式或縱向模式被水平放置還是垂直放置)，可以自動切換顯示部1002的屏幕上的顯示。
[0365]屏幕模式通過觸摸顯示部1002或操作框體1001的操作按鈕1003進行切換。備選地，可以根據顯示在顯示部1002上的圖像種類切換屏幕模式。例如，當顯示在顯示部上的圖像信號為運動圖像的數據時，將屏幕模式切換成顯示模式。當信號為文本數據時，將屏幕模式切換成輸入模式。
[0366]另外，在輸入模式中，當在顯示部1002中的光傳感器檢測到信號的同時在某個時段沒有執行通過觸摸顯示部1002的輸入時，可以控制屏幕模式以便從輸入模式切換成顯示模式。
[0367]可以將顯示部1002用作圖像傳感器。例如，通過用手掌或手指觸摸顯示部1002，拍攝掌紋、指紋或者諸如此類的圖像，從而可以執行個人驗證。此外，通過為顯示部提供發射近紅外光的背光燈或感測光源，還可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈或者諸如此類的圖像。
[0368]本申請基于2008年9月19日提交日本專利局的日本專利申請序號2008-241335，因此通過引用合并該申請的全部內容。
【權利要求】
1.一種半導體裝置，包括: 具有像素部和共同連接部的第一襯底； 具有第一導電層的第二襯底；以及 夾在所述第一襯底與所述第二襯底之間的導電粒子， 其中，所述像素部包括: 所述第一襯底上的柵電極； 所述柵電極上的第一絕緣層； 所述第一絕緣層上的氧化物半導體層； 電連接到所述氧化物半導體層的第二導電層； 電連接到所述氧化物半導體層的第三導電層； 在所述第二導電層、所述第三導電層和所述氧化物半導體層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層具有在所述第三導電層上形成的第一接觸孔；以及 所述第二絕緣層上的并且通過所述第一接觸孔電連接到所述第三導電層的第四導電層， 其中，所述共同連接部包括: 所述第一襯底上的第三絕緣層； 所述第三絕緣層上的第五導電層； 所述第五導電層上形成的具有第二接觸孔的第四絕緣層；和 所述第四絕緣層上的并且通過所述第二接觸孔電連接到所述第五導電層的第六導電層， 其中，所述第六導電層通過所述導電粒子電連接到所述第一導電層， 其中，所述第二導電層、所述第三導電層以及所述第五導電層由相同材料形成， 其中，所述第四導電層和所述第六導電層由相同材料形成， 其中，所述第一絕緣層和所述第三絕緣層由相同材料形成，并且 其中，所述第二絕緣層和所述第四絕緣層由相同材料形成。
2.—種半導體裝置，包括: 具有像素部和共同連接部的第一襯底； 具有第一導電層的第二襯底；以及 夾在所述第一襯底與所述第二襯底之間的導電粒子， 其中，所述像素部包括: 所述第一襯底上的柵電極； 所述柵電極上的第一絕緣層； 所述第一絕緣層上的包括溝道形成區的氧化物半導體層； 電連接到所述氧化物半導體層的第二導電層； 電連接到所述氧化物半導體層的第三導電層； 在所述第二導電層、所述第三導電層和所述氧化物半導體層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層具有在所述第三導電層上形成的第一接觸孔；和 所述第二絕緣層上的并且通過所述第一接觸孔電連接到所述第三導電層的第四導電層，其中，所述共同連接部包括: 所述第一襯底上的第五導電層； 具有第二接觸孔的第三絕緣層，所述第三絕緣層形成在所述第五導電層上；和 所述第三絕緣層上的并且通過所述第二接觸孔電連接到所述第五導電層的第六導電層， 其中，所述共同連接部中的所述第六導電層通過所述導電粒子電連接到所述第一導電層， 其中，所述柵電極和所述第五導電層由相同材料形成， 其中，所述第四導電層和所述第六導電層由相同材料形成，并且 其中，所述第一絕緣層和所述第三絕緣層由相同材料形成。
3.一種半導體裝置，包括: 具有像素部和共同連接部的第一襯底； 具有第一導電層的第二襯底；以及 夾在所述第一襯底與所述第二襯底之間的導電粒子， 其中，所述像素部包括: 所述第一襯底上的柵電極； 所述柵電極上的第一絕緣層； 所述第一絕緣層上的包括溝道形成區的氧化物半導體層； 電連接到所述氧化物半導體層的第二導電層； 電連接到所述氧化物半導體層的第三導電層； 在所述第二導電層、所述第三導電層和所述氧化物半導體層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層具有在所述第三導電層上形成的第一接觸孔；和 所述第二絕緣層上的并且通過所述第一接觸孔電連接到所述第三導電層的第四導電層， 其中，所述共同連接部包括: 所述第一襯底上的第五導電層； 所述第五導電層上的第三絕緣層； 所述第三絕緣層上的第六導電層； 所述第六導電層上形成的具有第二接觸孔的第四絕緣層；和 所述第四絕緣層上的并且通過所述第二接觸孔電連接到所述第六導電層的第七導電層， 其中，所述共同連接部中的所述第七導電層通過所述導電粒子電連接到所述第一導電層， 其中，所述柵電極和所述第五導電層由相同材料形成， 其中，所述第二導電層、所述第三導電層和所述第六導電層由相同材料形成， 其中，所述第四導電層和所述第七導電層由相同材料形成， 其中，所述第一絕緣層和所述第三絕緣層由相同材料形成，并且 其中，所述第二絕緣層和所述第四絕緣層由相同材料形成。
4.如權利要求3所述的半導體裝置，其中，所述第五導電層電連接到所述第七導電層。
5.如權利要求1-3中任一項所述的半導體裝置，其中，所述氧化物半導體層包括銦、鎵和鋅。
6.如權利要求1-3中任一項所述的半導體裝置，其中，所述第二導電層和所述第三導電層包括Ti。
7.如權利要求1-3中任一項所述的半導體裝置， 其中，所述導電粒子被包含在密封材料中，并且 其中，所述第一襯底用所述密封材料固定到所述第二襯底。
8.如權利要求1-3中任一項所述的半導體裝置，其中，整個所述氧化物半導體層與所述柵電極重疊。
【文檔編號】H01L27/12GK103985718SQ201410239406
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2009年9月1日 優先權日:2008年9月19日
【發明者】山崎舜平, 秋元健吾, 小森茂樹, 魚地秀貴, 和田理人, 千葉陽子 申請人:株式會社半導體能源研究所