半导体器件及其制造方法

专利名称：半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件及其制造方法.本发明特别涉及使用 氧化物半导体的半导体器件.此外，本发明还涉及具备该半导体器件 的电子设备.背景技术以液晶显示器(LCD)和EL显示器为典型的平板显示器(FPD) 作为代替常规的CRT的显示器件引人注目.尤其是，安装有有源矩阵 驱动的大型液晶面板的大屏幕液晶电视的开发对液晶面板的制造者已 经成为该致力进行的重要课题.此外，大屏幕的EL电视的开发也在展 开.在常规的液晶器件或场致发光显示器件(以下称作发光显示器件 或EL显示器件)中，使用结晶硅或非晶硅的薄膜晶体管(以下示为 TFT)作为驱动每个像素的半导体元件.与使用非晶硅膜的TFT相比使用结晶硅膜的TFT的迁移率高二位 以上(包括二位)，从而当用于扫描线驱动电路或信号线驱动电路等 时可以期待高速动作，所述扫描线驱动电路用于选择发光显示器件的 像素，所述信号线驱动电路用于将视频信号供给给被选择了的像素. 然而，与将非晶硅用作半导体膜时相比，将结晶硅用作半导体膜时为 了使半导体膜结晶化而使步骤复杂化，从而具有一个难点，即成品率 降低而且成本上升.此外，用于该结晶化的加热温度为550。C或更高， 不易使用熔点低的树脂或塑料等的衬底.另一方面，将非晶硅用作半导体膜的TFT由于不进行高温加热， 所以可以使用树脂衬底或塑料衬底，从而可以以低成本制造.然而， 使用非晶硅的半导体膜形成沟道形成区域的TFT的迁移率最大也只能 得到0.2至1.0cmVV s左右，而且耗电量也高.此外，当将非晶硅膜形成在衬底上时， 一般使用等离子体CVD法. 等离子体CVD法当淀积时需要在高真空下进行的加热，有可能给在塑 料衬底或衬底上的有机树脂膜损伤.此外，除了使用等离子体CVD法淀积非晶硅膜之外使用溅射法淀积时，也在非晶硅膜淀积了之后被暴 露在空气中，则有可能在表面上形成很薄的绝缘膜.作为代替这种由硅构成的半导体的材料，近年来，有将氣化锌等氧化物半导体用于沟道形成区域来形成TFT的报告(例如参见专利文 献l、非专利文献l).由于氧化物半导体具有与由包括非晶硅的半导 体构成的TFT相同或比它高的迁移率，所以被谋求进一步提高其特性.专利文献1]日本专利申请特开200O-l50900号[非专利文献I] Elvira M.C.Fortunato以及六名Applied Physics Letters (应用物理快报)Vol.85、 No.l3、 P 2541 (2004)发明内容鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种半导体器件和其制造 方法，该半导体器件具有提高了特性的半导体元件.此外，另一方面，为了如液晶电视那样以更廉价的工序制造大面 积装置，衬底的面积越来越大.然而，有一个问題，即因为衬底的大 型化，容易受弯曲和扭曲的影响.此外，在热处理步骤中衬底被加热 到高温度，就有一个问趙，即扭曲和收缩导致村底的尺寸的变化，从 而光刻步骤的对准的精度降低.由此，本发明的目的在于提供一种技术，该技术在用于半导体器 件的半导体元件的结晶化步稞中即使在单边超过1米那样的大型衬底 上也可以以高成品率制造半导体器件.如上所述，本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法， 该半导体器件可以以比以前低成本且高生产率制造，并且具有进一步提高了特性的半导体元件.在本发明中使用化合物半导体作为半导体，优选使用氧化物半导 体.作为氧化物半导体，例如使用氣化锌(ZnO)、氣化钛(Ti02)、 InGa03(ZnO)s、氧化镁锌(Mg^n^O)、氧化镉锌(CdJm.xO)、 氣化镉(CdO)或In-Ga-Zn-O之类的非晶氧化物半导体(a-IGZO) 等.本发明旨在通过灯光快速退火(LRTA: lamp rapid thermal annealing,或简单称作灯加热)加热邻接于化合物半导体的栅极，选 择性地促进化合物半导体的结晶化，以制造使用至少在沟道形成区域 中包括促进了该结晶化的区域的化合物半导体的TFT,本发明之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘 膜、以及形成在绝缘膜上的氣化物半导体膜，该氧化物半导体膜具有 笫一氧化物半导体区域和第二氧化物半导体区域，并且在与栅极重叠 的位置中被形成的第一氣化物半导体区域的结晶性比第二氧化物半导 体区域高.注意，结晶性表示结晶中的原子排列的规则性的程度.如 果使用结晶性良好(也称为结晶性高、改善了结晶性)的氧化物半导体膜而制造TFT，其电特性则良好.此外，本发明之一在村底上具有栅极和氧化物半导体膜，该氣化 物半导体膜在中间夹着绝缘膜与栅极重叠的区域中包括一部分被结晶 化了的区域.此外，本发明之一在衬底上具有栅极、氧化物半导体膜、以及导 电膜，该导电膜提供得与氧化物半导体膜接触，该氧化物半导体膜在 中间夹着绝缘膜与栅极重叠的区域中具有一部分被结晶化了的区域.此外，本发明之一具有形成在衬底上的栅极、復盖栅极而被形成 的绝缘膜、以及形成在绝缘膜上的氧化物半导体膜，该氣化物半导体 膜至少在与栅极重叠的区域中被结晶化.注意，被结晶化是指从非晶 状态生成结晶核或从生成了结晶核的状态生长晶粒的情况.此外，本发明之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成 的绝缘膜、形成在绝缘膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上 的氧化物半导体膜，该氧化物半导体膜至少在与所述栅极重叠的区域 中被结晶化.此外，本发明之一具有形成在村底上的栅极、覆盖栅极而被形成 的绝缘膜、形成在绝缘膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上 的氧化物半导体膜，其中栅极的对用于结晶化的光源的反射率比导电 膜低.注意，当导电膜为具有遮光性的金属膜等时采用对反射率的比 较.此外，本发明之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成 的绝缘膜、形成在绝緣膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上 的氣化物半导体膜，其中栅极的热吸收率比导电膜高.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；在栅极上形成绝缘膜；以 及在绝缘膜上形成氣化物半导体膜；并且对栅极进行LRTA，使与栅 极重叠的氣化物半导体膜的一部分结晶化.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜； 以及在绝缘膜上形成氣化物半导体膜；并且通过对栅极进行LRTA, 在氧化物半导体膜中形成第一氧化物半导体区域和第二氧化物半导体 区域，其中形成在与栅极重叠的位置中的笫一氣化物半导体区域的结 晶性比所述第二氧化物半导体区域高.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；在栅极上形成绝缘膜；在 绝缘膜上形成导电膜；以及在绝缘膜和导电膜上形成氧化物半导体膜； 并且通过对栅极进行LRTA,选择性地使氣化物半导体膜的一部分结 晶化.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜； 在绝缘膜上形成氧化物半导体膜；以及在氣化物半导体膜上形成导电 膜；并且通过对栅极进行LRTA，选择性地使氧化物半导体膜的一部 分结晶化.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；復盖栅极地形成绝缘膜； 在绝缘膜上形成导电膜；以及在绝缘膜和导电膜上形成氧化物半导体 膜；并且通过对栅极进行LRTA，在氧化物半导体膜中形成第一氣化 物半导体区域和笫二氣化物半导体区域.此时，形成在与栅极重叠的 位置中的笫一氣化物半导体区域的结晶性比第二氧化物半导体区域 高.此外，本发明之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜； 在绝缘膜上形成氧化物半导体膜；以及在氧化物半导体膜上形成导电 膜；并且通过对栅极进行灯加热，在氧化物半导体膜中形成第一氧化 物半导体区域和笫二氧化物半导体区域.此时形成在与栅极重叠的位 置中的第一氣化物半导体区域的结晶性比笫二氧化物半导体区域高.上迷导电膜由选自Al、 Ti、 Cu、 Au、 Ag、 Mo、 Ni、 Ta、 Zr、以 及Co中的一种或多种元素形成.上述氧化物半导体膜优选至少包含氧化锌(ZnO).例如， lnGa03(ZnO)5、 Mg,Zn^0或CdxZn，-xO.上述衬底为选自有机树脂衬底、无机树脂村底、塑料衬底、以及 玻璃衬底中的任何一种.上述氣化物半导体膜通过溅射法形成。在上述氣化物半导体膜中可以添加有氮.通过添加氮，在氣化物半导体膜呈现n型的半导体特性的情况下，氮起受主杂质作用.因此， 可以控制使用添加有氮的氣化物半导体膜而制造的晶体管的阚值电 压.本发明之一使用W、 TaN、或Cr中的任何一种或者包含它们中的 任何一种的合金作为栅极.本发明之一通过辐射由灯的灯光而进行对氣化物半导体膜的结晶化.本发明之一使用波长区域为800至2400nm的光作为灯光.而且， 使用可见光或红外光区域的波长.本发明之一为具有上述半导体器件的液晶电视机或EL电视机.此外，在本发明中，可以代替LRTA輻射激光束来进行加热处理， 例如可以作为激光束辐射红外光激光束、可见光激光束、或紫外光激 光束等来选择性地改善氣化物半导体膜的结晶性.或者，还可以在进 行灯加热的同时辐射激光束来选择性地改善氣化物半导体膜的结晶 性.在使用激光辐照的情况下，可以使用连续振荡型的激光束(CW激 光束)或脉冲振荡型的激光束(脉冲激光束).在此可以使用的激光 束为由如下激光器中的一种或多种振荡出来的激光束Ar激光器、Kr 激光器、以及受激准分子激光器等的气体激光器；将在单晶的YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2Si04) 、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶瓷) 的YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdVO4中添加Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm、 Ta之中的一种或多种作为掺杂物而获得的材料用作介 质的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti:蓝宝石激 光器；铜蒸汽激光器；或者金蒸汽激光器.通过照射这种激光束的基 波以及这种基波的笫二高次谐波至笫四高次谐波的激光束，可以使其 结晶性良好.注意，作为激光束优选使用比氧化物半导体膜的带隙能 极大的激光束.例如，可以使用由KrF、 ArF、 XeCl、或XeF的受激 准分子激光振荡器发射的激光束.此外，在本发明中，半导体器件就是具有包括半导体元件(晶体 管或二极管等)的电路的器件，作为半导体器件可以举出由半导体元 件构成的集成电路、显示器件、无线标签、IC标签等.作为显示器件， 可以典型地举出液晶显示器件、发光器件、DMD (数字微镜设备)、 PDP (等离子体显示面板)、FED(场致发光器件)、以及电泳显示器(电子纸)等的显示器件.此外，在本发明中，显示器件就是使用显示元件的器件，即困像 显示装置.此外，显示器件包括以下模块在显示面板上安装有连接器如柔性印刷布线(FPC) 、 TAB (带式自动接合)胶带或TCP (薄 膜封装)的模块；在TAB胶带或TCP的端部安装有印刷布线板的模 块；或在显示元件上通过COG(玻璃上芯片)方式直接安装有IC(集 成电路)或CPU的模块.注意，在本发明中，氣化物半导体膜至少在沟道形成区域中被结 晶化，或者在该区域中改善结晶性即可.此外，沟道形成区域不需要 全部都被结晶化，至少在栅极一側的部分被结晶化即可.注意，作为化合物半导体，除了氧化物半导体之外还可以使用氮 化物半导体或碳化物半导体.此外，还可以使用对可见光具有透光性 的半导体.在本发明中，通过LRTA加热栅极，使氣化物半导体膜的沟道形 成区域中的结晶性良好.其结果，由于氣化物半导体膜仅仅局部性地 被加热，所以衬底的大部分没有被加热，以可以抑制衬底的收缩(缩 小)或弯曲的同时进行结晶化步骤.因此，可以在使步骤简单化的同 时制造具有提高了迁移率特性的半导体元件的半导体器件.此外，在以下情况下，即在衬底上形成栅极；在栅极上形成用作 栅极绝缘膜的绝缘膜；在绝缘膜上形成对LRTA的光源的反射率比栅 极高的布线；并且在布线上形成氣化物半导体膜之后从衬底表面或背 面进行LRTA，由于布线对LRTA的光源的反射率比栅极高，所以比 栅极被加热得少.由此，可以使用低电阻的铜、铝、银等的熔点比较 低的导电膜作为布线.其结果，可以提供廉价的半导体器件.此外，氧化物半导体膜即使暴露于含氣的气氛中也不像非晶硅膜 那样因为被氧化在表面上没有形成绝缘膜.因此，即使在形成膜之后 暴露于空气中，膜的变化也很少.此外，在使用ZnO作为氧化物半导体膜的情况下，可以将氣化物 半导体膜的结晶步猓中的热处理温度设定为350°C左右或更低.这是 因为ZnO即使在350。C左右或更低的热处理温度下也可以充分地促进 结晶化的缘故，其结果，在使用树脂衬底的情况下也可以抑制村底的 收缩。此外，由于使用对从灯发射的光的反射率低于源极布线和漏极布 线的材料作为栅极而进行灯加热，所以利用从栅极传导的热量使至少ZnO的沟道形成区域中改善结晶性，另一方面源极布线和漏极布线不 容易被加热，从而可以使用熔点比较低的材料作为源极布线和漏极布 线.例如，在使用Al作为源极布线和漏极布线的情况下，热处理温度 可以为350。C或更低，所以可以抑制Al扩散到半导体层中.如上所述，可以以低温热处理(350。C左右或更低)制造半导体器 件，从而工序很廉价.再者，由于氣化物半导体具有透光性，所以通过其源电极和漏极 等由具有透光性的导电膜形成，并且在其上形成像素电极，就可以提 高像素部分的开口率.在使用氣化锌作为氧化物半导体的情况下，氣 化锌与铟锡氣化物(ITO)相比，资源丰富并且电阻低，所以通过代替 ITO使用氧化锌作为像素电极，可以得到廉价的半导体器件.在将硅用于半导体膜的情况下，需要与沟道形成区域重叠地提供 遮光膜，以便防止光照射到沟道形成区域.其结果，在像素部分降低 开口率.另一方面，在将氣化锌用于氧化物半导体膜的情况下，由于 锌有较丰富的资源，并且氧化锌具有透光性，所以通过使用包括具有 透光性的铟锡氧化物(ITO)、由铟锡氧化物和氧化硅构成的ITSO、 有机铟、有机锡、氧化锌、氮化钛等的透明导电材料形成源电极、漏 极、以及像素电极，在透过型显示面板中可以实现开口率大的大型显 示.此外，可以有效地利用背光，而实现节电化.例如，通过将显示 面板贴合在建筑物的窗户上或汽车、火车、飞机等的挡风玻璃上，还 可以实现直接显示图像或文字信息的抬头显示器.


图1A和1B为说明根据本发明的半导体器件的制造步骤的截面困； 图2为说明本发明的氧化物半导体膜的结晶化的温度依赖性的图； 图3A至3C为说明根据本发明的半导体器件的制造步驟的截面困； 图4A至4H为说明根据本发明的半导体器件的制造步骤的截面图；图5A至5C为说明根据本发明的半导体器件的制造步稞的截面图； 图6A至6F为说明根据本发明的半导体器件的制造步稞的截面困；困7为根据本发明的半导体器件的截面图； 困8A至8F为表示根据本发明的发光元件的方式的图； 困9A至9F为说明根据本发明的显示面板的像素电路及其工作结 构的图；困IOA至IOC为对根据本发明的驱动电路的安装进行说明的困； 图11为说明根据本发明的显示模块的图； 图12A至12F为说明电子设备的一例的图； 图13A和13B为根据本发明的半导体器件的截面图； 图14A和14B为本发明的半导体器件中的像素的电路困和截面图； 图15为根据本发明的半导体器件的截面图； 图16为表示本发明的半导体器件中的元件衬底的一个方式的图； 图17A和17B为表示本发明的半导体器件中的元件衬底的一个方 式的图；图18A和18B为表示本发明的半导体器件的结构的框困； 图19A和19B为表示根据本发明的LRTA设备的结构的图； 图20为说明根据本发明的电子设备的一例的图； 图21为说明根据本发明的电子设备的一例的图.具体实施方式
下面，关于本发明的实施方式将参照附图给予说明.但是，本发 明可能通过多种不同的方式来实施，所属领域的普通人员可以很容易 地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形 式，而不脱离本发明的宗旨及其范围.例如，本实施方式和本实施例 可以适当地组合来实施本发明.因此，本发明不应该被解释为仅限定 在实施方式所记栽的内容中.实施方式1在本实施方式中，将参照图1A和1B说明TFT的制造步骤，所述 TFT中将通过LRTA改善了结晶性的氣化物半导体膜的一部分的区域 用作沟道形成区域.首先，在衬底101上形成基底膜102.作为衬底IOI，可以使用聚 对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醜砜(PES)、丙烯酸、以及聚酰亚胺等的塑料(合成树脂)或玻璃.作为基底膜102,使用氧化硅膜、氮化硅膜、氣氮化硅膜(SiOxNy) (x>y)或氮氣化硅膜(SiNxOy) (x>y)等的绝缘膜的单层或叠层. 通过溅射法或CVD法等形成基底膜102即可.注意，虽然可以不提供， 然而在本发明中优选形成基底膜102.通过形成基底膜102,可以抑制 从形成在基底膜102上的电极或布线等产生的热量传递到衬底101 — 側.作为基底膜102,例如可以使用膜厚度为10至400nm的氮氧化硅 膜.随后，在基底膜102上形成栅极103.通过栽射法形成膜厚度为100至200nm的栅极103即可.此外， 可以使用选自钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、 以及铌(Nb)等的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物 材料来形成栅极103.此外，栅极103还可以由以掺杂有磷等杂质元素 的多晶硅为典型的半导体材料形成.接着，以50至500mn左右的膜厚度形成覆盖栅极103的栅极绝缘 膜104,作为栅极绝缘膜104，通过溅射法或各种CVD法如等离子体 CVD法等单独或层叠形成含有硅的氧化物或硅的氮化物的膜.具体地， 以单层结构形成含有氧化硅的膜(SiOx)、含有氣氮化硅的膜(SiOxNy)、 含有氮氧化硅的膜(SiNxOy)，或者，适当地层叠上述膜来形成.此 外，还可以通过在含有氧、氮、或氧和氮的气氛中对栅极103进行高 密度等离子体处理，使栅极103的表面氣化或氮化，以形成栅极绝缘 膜.通过高密度等离子体处理而形成了的栅极绝缘膜优异于膜厚度和 膜质量等的均匀性并且可以形成致密的膜.作为含氧的气氛，可以使 用氣(02) 、 二氣化氮(N02)或一氧化二氮(N20)与稀有气体的混 合气体；或者，氧(02) 、 二氧化氮(N02)或一氧化二氮(N20)与 稀有气体、以及氢(H2)的混合气体.此外，作为含氮的气氛，可以 使用氮(N2)或氨(NH3)与稀有气体的混合气体；或者，氮(NJ或 氨(NH3)与稀有气体、以及氢(H2)的混合气体.可以由高密度等 离子体所生成的氧基(有时包括OH基)或氮基(有时包括NH基) 使栅极103的表面氣化或氮化.当进行高密度等离子体处理形成栅极绝缘膜104时，以度盖栅极 103地形成厚度为1至20nm,优选为5至10nm的绝缘膜.这种情况 下的反应是固相反应，罔此可以极度降低该栅极绝缘膜104和栅极103之间的界面态密度.此外，由于栅极103直接被氧化或氮化，所以可 以使被形成的栅极绝缘膜104的厚度均匀.就是说，通过这里所示的 高密度等离子体处理使电极的表面固相氣化，可以形成具有良好均匀 性和低界面态密度的绝缘膜.这里，选自钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、 钼(Mo)、铬(Cr)、以及铌(Nb)等的元素、以上述元素为主要成 分的合金材料或化合物材料的氧化物用作栅极绝缘膜104.注意，栅极绝缘膜104可以仅仅使用通过高密度等离子体处理形 成的绝缘膜，还可以通过利用等离子体或热反应的CVD法层叠包含氧 化硅、含氧的氮化硅、含氮的氧化硅等的另一个绝缘膜中的至少一个. 在哪一种情况下，当将晶体管制成其具有的栅极绝缘膜的一部分或全 部包含通过高密度等离子体形成的绝缘膜时，可以减少特性的不均匀 性.此外，栅极绝緣膜104可以使用与氧化物半导体膜的匹配性良好 的氣化铝(A1203)、氮化铝(A1N)、氧化钛(Ti02)、氧化锆(Zr02)、 氣化锂(Li20)、氧化钾(K20)、氧化钠(Na20)、氧化铟(ln203)、 氧化钇(Y203)、锆酸钙(CaZr03)或至少含有上述材料中的两种的 材料，也可以单独形成或者层叠两层或更多层来形成.接着，在栅极绝缘膜104上膜厚度成为50至200nm地形成布线 105,作为布线材料，使用银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、 以及它们的合金等.只要比用于栅极103的材料反射率高就可以用作 布线材料，通过考虑到与栅极103的关系而适当地组合来使用.布线 可以层叠而形成，例如，可以采用从衬底一側层叠铝和钛的布线.钛 对使氧化物半导体膜和铝的电接触特性良好很有效.钛还具有抑制铝 扩散到氧化物半导体膜中的功能.此外，布线还可以由透明导电膜形 成，例如铟锡氣化物(ITO: Indium Tin Oxide)、含有氣化硅的铟揚 氧化物(ITSO)、铟锌氣化物(IZO: Indium Zinc Oxide)、氧化铟 (ln203 )、氧化锡(Sn02 )、氣化锌(ZnO )、添加有铝的氣化锌(AlZnO )、 添加有镓的氧化锌(GaZnO)、氧化锌(ZnO)等.注意，作为布线 105优选使用对灯光的反射率比栅极103高或透光率比它高(或者，热 吸收率比它低)的材料.接下来，在栅极绝缘膜104和布线105上形成氧化物半导体膜106. 作为氣化物半导体膜106可以使用如下状态的氧化锌(ZnO),即非晶(非晶质的)状态、多晶状态、或非晶状态和多晶状态同时存在的 微晶(也称作微晶体)状态，所述氣化锌中添加有元素周期表中笫一族元素(例如，锂(Li)、钠(Na )、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs ))、 笫十三族元素(例如，硼(B)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl))、 第十四族元素(例如，碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅 (Pb))、第十五族元素(例如，氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑 (Sb)、铋(Bi))或笫十七族元素(例如，氣(F)、氯(Cl)、溴 (Br)、碘(I))等杂质元素中的一种或多种，或者，还可以使用什 么杂质元素都没添加有的氧化锌.此外，还可以使用氧化钛(Ti02)、 InGa03(ZnO)s、氣化镁锌(MgxZm.xO)、氣化铺锌(Cd^Zn^O)、 氧化镉(CdO)、以及In-Ga-Zn-O之类的非晶氣化物半导体(a-IGZO) 中的任何一种.氣化物半导体膜106以25至200nm (优选以30至 150nm)的厚度在0.4Pa的压强下并且以Ar(氩):O2-50:5sccm的流量的 条件下通过溅射法淀积，然后，使用稀释到0.05%的氢氟酸通过蚀刻 来形成为所希望的困形.与使用非晶硅膜的半导体膜相比，氧化物半 导体膜106由于不会被氣化并且不在高真空中也可以形成，从而工序 很廉价.此外，包含氣化锌的氣化物半导体膜由于难受到等离子体的 影响，所以还可以使用等离子体CVD (也称作PCVD或PECVD)法 淀积，在CVD法的装置中，等离子体CVD法的装置尤其简单，而且 其生产率也高.接着，对衬底101的背面进行LRTA (闺1A) . LRTA以250至 570°C (优选以300至400°C,更优选以300至350°C)进行1分钟至1 小时，优选进行10分钟至30分钟.通过来自选自由素灯、金属由化 物灯、氣孤灯、炭弧灯、高压钠灯、以及高压汞灯中的一种或多种的 辐射进行LRTA.通过LRTA法可以以短时间进行热处理，所以只要 布线105的反射率或透过率比栅极103高就可以使用熔点较低的材料. 具有红外光区域、可见光区域、紫外光区域等的波长的光可以用于 LRTA法.注意，可以使用激光束代替LRTA来进行加热处理，例如， 可以使用红外光激光、可见光激光、紫外光激光等作为激光束.此外， 可以组合LRTA和激光束辐照来选择性地改善氧化物半导体膜的结晶 性.在使用激光辐照的情况下，可以使用连续振荡型激光束(CW激 光束)和脉冲振荡型激光束(脉冲激光束).作为这里可以使用的激光束，可以使用由如下激光器的一种或多种振荡的激光束气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器等；以将Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶 YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2SK)4) 、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶 资)YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdV04作为介质的激光器；玻璃激 光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti:蓝宝石激光器；铜蒸汽激光 器；或者金蒸汽激光器.通过照射上述激光束的基波以及该基波的第 二至笫四高次谐波的激光束，可以使结晶性良好.注意，作为激光束 优选使用其能量比氣化物半导体膜的带隙大的激光束.例如可以使用 由KrF、 ArF、 XeCl或XeF的受激准分子激光振荡器发射的激光束.此时，栅极103由与布线105相比对灯光的反射率低且吸收更大 的热量的材料形成，从而栅极103加热到比布线105更高的温度.由 此，栅极103周围的氧化物半导体膜106被加热，以形成第二氧化物 半导体区域108和笫一氣化物半导体区域107,该笫一氣化物半导体膜 107的结晶性比第二氣化物半导体区域108良好(参照图1B).这里， 使用由素灯对栅极103照射灯光使它加热到约300°C，并且利用其热量 使氧化物半导体膜106结晶化来改善结晶性.此时，由于将对灯光的 反射率或透过率比栅极103高的材料用于布线105，所以即使在使氧化 物半导体膜106结晶化，布线105的温度也成为300°C或更低.这里，将用作氣化物半导体膜的ZnO的结晶性的热处理温度依赖 性示出于图2.图2示出在以下情况下测定了 (002)面的X射线的强 度的结果，即喷射流量为Ar:O2-50:5(sccm)的比例的成膜气体的状态 (as-d印o);以200°C、 300。C、 350°C各个温度加热1小时的情况. 随着热处理温度的上升，(002)面的强度高峰变大.由此，至少直到 350°C，热处理温度越高ZnO的结晶性也越高. 一般来说，由于结晶 性越进展迁移率越高，所以热处理优选以350。C左右进行.注意，若 衬底没有闪烁等问題，就可以进行ZnO达到400。C左右的热处理，另一方面，在闺1A中，与形成有栅极103或布线105的区域相比， 没形成有栅极103和布线105的区域，即层叠有村底101、基底膜102、 栅极绝缘膜104、以及氣化物半导体膜106的区域中灯光容易透过，从 而该区域不容易吸收热量，其加热温度比布线105低.因此，衬底IOI 的大部分区域为350°C或更低，所以不容易产生收缩，注意，没形成有栅极103的区域越大，抑制衬底IOI收缩的效果越大.接着，通过在氣化物半导体膜106上形成层间绝缘膜、源电极、 漏极、像素电极、发光元件等结构来形成半导体器件.在本发明中，在使用ZnO作为半导体的情况下，由于可以以300°C 左右的热处理温度改善ZnO层的结晶性，所以与使用结晶硅膜作为半 导体膜的情况相比，可以抑制热处理温度.另外，由于使用透光性高 的氧化物半导体膜并通过LRTA选择性地加热栅极，从而可以抑制衬 底的闪烁，而不使衬底的大部分被加热.此外，由于将对灯光的反射 率比栅极高的材料用于布线，即使在将加热布线的温度抑制为350°C 左右，也可以改善氧化物半导体膜的结晶性.由此，可以使用熔点低 的Al布线.此外，可以防止氣化物半导体膜中的氣气扩散在Al中而 形成绝缘膜.Al布线^f艮廉价且低电阻，从而可以以低成本并且良好生 产率来制造功能好的半导体器件.实施方式2在本实施方式中，将使用图3A至3C说明与实施方式1不同的结 构.注意，至在衬底301上形成基底膜302、栅极303、以及栅极绝缘 膜304的步骤，参照实施方式1所示的至在村底101上形成基底膜102、 栅极103、以及栅极绝缘膜104的步碟而进行.在栅极绝缘膜304上形成第一氣化物半导体膜305.作为氧化物半 导体膜305可以使用三种状态的添加有元素周期表中第一族元素、第 十三族元素、第十四族元素、第十五族元素或第十七族元素等杂质元 素中的一种或多种的氣化锌(ZnO)、或者什么杂质元素都没有添加 的氣化锌，所述三种状态如下非晶(非晶质)状态；多晶状态；以 及非晶状态和多晶状态同时存在的微晶(也称作微晶体)状态.此外， 还可以使用lnGa03(ZnO)s、氣化镁锌(MglZni_xO )、氣化镉锌(CdxZih.xO)、氣化镉(CdO)、或In-Ga-Zn-O之类的非晶氧化物 半导体(a-IGZO)中的任何一种.这里，通过栽射法以50至200nm(优选以100至150nm )的厚度形成第一氣化物半导体膜305.接下来，从衬底表面进行LRTA，以便使结晶性良好(图3A). LRTA以250至570。C (优选以300至400°C，更优选以300至350°C ) 进行l分钟至l小时，更优选进行10至30分钟即可，并且通过从选自离素灯、金属由化物灯、氣孤灯、炭弧灯、高压钠灯、以及高压汞灯中的一种或多种的辐射来进行.在本实施方式中，在氧气氛中进行30 分钟的灯加热，以便使栅极303达到约300。C，以使中间夹着栅极绝缘 膜304与栅极303重叠的第一氧化物半导体膜305的区域提高结晶性. 因为第 一氧化物半导体膜305具有透光性，所以通过优先加热栅极303, 笫一氣化物半导体膜305的结晶性从栅极303的周闺向外側提高.于 是，如困3B所示，第二氣化物半导体膜被形成，该笫二氣化物半导体 膜包括第二氧化物半导体区域309以及比第二氣化物半导体区域309 结晶性良好的第一氣化物半导体区域308.注意，在图3A中虽然从衬 底301的表面一側进行灯加热，然而还可以从衬底背面进行LRTA. 因为氧化物半导体膜305具有透光性，所以即使进行LRTA,村底的 大部分区域也不容易加热.由此，如果使用熔点低的树脂等作为衬底， 也可以抑制由衬底的缩小等导致的变形.注意，还可以通过提高LRTA 的输出功率从衬底表面进行灯加热，而直接改善氣化物半导体膜表面 附近的结晶性.此外，通过调节灯光的波长、栅极的反射率、以及氧 化物半导体膜的膜厚度，当从衬底的表面进行灯加热时，在栅极反射的灯光在氧化物半导体膜的栅极绝缘膜304 —側的表面附近被吸收， 使得与栅极重叠的氣化物半导体膜的栅极绝缘膜304 —側的表面附近 被优先结晶化，此外，在使用玻璃衬底作为衬底的情况下，灯光利用 从可见光至红外光的区域.这种波长区域的光不容易被玻璃村底吸收， 从而可以将玻璃衬底的加热限度抑制得最小.灯加热可以多次进行. 通过多次进行，可以在抑制村底温度的上升的同时以长时间加热栅极.注意，还可以代替LRTA而照射激光束或紫外光，或者組合它们 选择性的改善氣化物半导体膜的结晶性.在使用激光輻照的情况下， 可以使用连续振荡型激光束(CW激光束)和脉冲振荡型激光束(脉 冲激光束).作为这里可以使用的激光束，可以使用由如下激光器的 一种或多种振荡的激光束气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受 激准分子激光器等；以将Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的 一种或多种作为掺杂剂添加的单晶YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2Si04 )、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶资)YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdV04 作为介质的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti: 蓝宝石激光器；铜蒸汽激光器；或者金蒸汽激光器.通过照射上述激光束的基波以及该基波的第二至第四高次谐波的激光束，可以使结晶 性良好.注意，作为激光束优选使用其能量比氧化物半导体膜的带隙大的激光束.例如可以使用由KrF、 ArF、 XeCl或XeF的受激准分子 激光震荡器发射的激光束.接着，通过溅射法在笫一氧化物半导体区域308和笫二氧化物半 导体区域309上按顺序沉积Ti和Al,以形成Ti层和Al层.然后，通 过使用光刻法和Cl2气体对Ti和Al层进行干蚀刻，形成成为源极布线 和漏极布线的布线306和布线307 (困3C ).在加速电压为1.5kW、 压强为0.4Pa的情况下使用Ar (流量为30sccm )以10至200nm的膜 厚度形成布线306和307.注意，虽然层叠形成布线306和307,然而 只要使用与氣化物半导体膜305的匹配性好的材料，就可以单独形成 布线306和307.作为布线306和307可以适当地使用铝(Al)、钨(W)、 钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、 铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛(TO 、钕(Nd)等 的金属、上述金属的合金或其金属氮化物、铟锡氧化物(ITO)、铟锌 氧化物(IZO)、包含氣化硅的铟锡氣化物(ITSO)、氣化铟(ln203)、 氣化锡(Sn02)、氣化锌(ZnO)、添加有铝的氧化锌(AlZnO)、 或添加有镓的氧化锌(GaZnO)等的具有透光性的材料.之后，在氣化物半导体膜305、布线306、以及布线307上形成层 间绝缘膜、布线、像素电极、发光元件等的结构，以制造半导体器件.在本实施方式中，在对氧化物半导体膜305进行LRTA来改善结 晶性之后形成布线.因此，布线306可以使用对灯光的反射率比栅极 303低的材料并且其材料不局限于实施方式1所述的材料，只要是与氣 化物半导体膜305的匹配性好的材料即可.注意，通过LRTA的加热在形成氣化物半导体膜305之后使它加 工成所要求的形状之前或使它加工成所要求的形状之后都可以进行.在本发明中，当使用氧化锌作为半导体膜时以300°C左右的热处 理温度改善半导体膜的结晶性，所以与使用结晶硅膜作为半导体膜的 情况相比可以抑制热处理温度，从而可以以低成本进行结晶化步骤. 此外，本发明由于使用透光性高的氣化物半导体膜通过LRTA选择 性的加热栅极，所以衬底的大部分没有被加热，以可以抑制村底的 收缩.实施方式3将参照困4A至5C说明本发明的实施方式.本实施方式为具有沟 道保护型的薄膜晶体管的半导体器件的例子.作为衬底400,使用由硼硅酸钡玻璃、硼硅酸铝玻璃等构成的玻璃 衬底、硅衬底、具有耐热性的塑料衬底或树脂衬底.作为塑料衬底或 树脂衬底，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙 二醇酯(PEN)、聚酸砜(PES)、丙烯酸、聚酰亚胺等.此外，可以 通过CMP法等抛光衬底400的表面，以使它平坦化.还可以在衬底400 上形成绝缘层.绝缘层通过CVD法、等离子体CVD法、栽射法、旋 转涂敷法等已知的方法使用含硅的氧化物材料、氮化物材料的至少一 种由单层或叠层形成.可以不形成该绝缘层，然而，该绝缘层具有遮 断来自衬底400的污染物质的效果以及抑制热量传到衬底的效果.在衬底400上形成导电膜401.导电膜401被加工成所要求的形状， 而成为栅极.导电膜401优选通过印刷法、电场电镀法、蒸发沉积法 等的方法使用对用于LRTA加热的光源的波长的反射率低(容易吸收 热量，即容易被加热)的材料形成.通过使用反射率低的材料，可以 进行之后的加热步骤.作为导电膜401,可以适当地使用金属如钨(W)、 钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、 铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛(Ti)、钕(Nd)等； 它们的合金；或它们的金属氮化物.此外，还可以层叠上述材料的多 个层形成导电膜401.典型地是，可以在村底表面上形成氮化钽膜，并 且在其上层叠鵠膜.此外，还可以使用在硅中添加赋予一个导电类型 的杂质元素的材料.例如，可以使用具有n型的硅膜等，该硅膜包含 如磷(P)等赋予n型的杂质元素.导电膜401以10至200nm的膜厚 度形成.在本实施方式中，通过溅射法使用钨(W)形成膜厚度为150nm 的导电膜401.使用光刻步骤在导电膜401上形成由抗蚀刑构成的掩模，并且使 用该掩模将导电膜401加工成所要求的形状，以形成栅极402 (参照图 4B).接着，在栅极402上形成栅极绝緣膜403a和栅极绝缘膜403b,以形成两层的叠层结构.优选地，通过在保持真空状态下改变反应气体， 在同一容器内且相同的温度下，连续叠层来形成绝缘层.当在保持真 空状态下连续地形成时，可以防止要叠层的膜之间的界面受到污染.栅极绝缘膜403a和栅极绝缘膜403b可以适当地使用氧化硅 (SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy) (x>y)、氮氣化硅 (SiNxOy) (x〉y)等.再者，可以使栅极402氣化来形成氣化膜而代 替栅极绝缘膜403a.注意，优选使用氮化硅(SiNx)、氮氣化硅(SiN,Oy) (^y)等形成栅极绝缘膜403a，以便防止杂质等从衬底一側扩散.此 外，优选使用氣化硅(SiOx)、氧氮化硅(SiOxNy) (x>y)形成栅极 绝缘膜403b.注意，为了以低成膜温度形成栅极漏电流少的致密的绝 缘膜，优选将氩等稀有气体元素包含在反应气体中，以使它混入在要 形成的绝缘膜中.在本实施方式中，使用SiH4和NH3作为反应气体以 50至140nm的膜厚度由氮化硅膜形成栅极绝缘膜403a,并且使用SiH4 和N20作为反应气体以1 OOnm的膜厚度由氧化硅膜层叠形成栅极绝缘 膜403b,注意，优选将栅极绝缘膜403a和栅极绝缘膜403b的膜厚度 分别i殳定为50至lOOnm.此外，栅极绝缘膜403b可以由与之后要形成的氧化物半导体膜的 匹配性良好的氧化铝(A1203)或氮化铝(A1N)形成.在此情况下， 通过使用绝缘性高的氣化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等作为栅 极绝缘膜403a，并且使用与氧化物半导体膜的界面特性好的氧化铝或 氮化铝作为栅极绝缘膜403b，可以形成可靠性高的栅极绝缘膜，注意， 还可以将栅极绝缘膜形成为三层，并且将第三层作为使用氣化铝或氮 化铝的栅极绝缘膜.接着，在栅极绝缘膜403b上形成氧化物半导体膜404.通过栽射 法在流量为Ar:O2=50:5 (seem)、压强为0.4Pa的情况下以lOOnm的 膜厚度形成氧化物半导体膜404.作为氣化物半导体膜404可以使用三种状态的添加有元素周期表 中第一族元素、第十三族元素、第十四族元素、第十五族元素或第十 七族元素等杂质元素中的一种或多种的氧化锌(ZnO)、或者什么杂 质元素都没有添加的氧化锌，所述三种状态如下非晶(非晶质)状 态；多晶状态；以及非晶状态和多晶状态同时存在的微晶(也称作微 晶体)状态.此外，还可以使用氧化钛(Ti02) 、 InGa03(ZnO)5、氧化镁锌(MgxZnnO )、氣化镉锌(CdxZm-xO )、氧化镉(CdO )、 或In-Ga-Zn-O之类的非晶氧化物半导体(a-IGZO )中的任何一种.注意，在将ZnO用作氣化物半导体膜404的情况下，优选摻杂氮. ZnO本来呈现n型半导体的性质.通过添加氮，氮对ZnO起受主杂质 的作用，结果可以控制阈值电压.接着，使用LRTA法从村底400的表面或背面进行对氣化物半导 体膜404的加热(图4D) . LRTA通过从选自由素灯、氙孤灯、金属 由化物灯、炭弧灯、高压钠灯、以及高压汞灯中的一种或多种的辐射 来进行.LRTA以250至570°C (优选以300至400°C，更优选以300 至350。C)进行1分钟至1小时，优选进行10至30分钟.在本实施方 式，以卣素灯为光源在氧气氛中并且在300。C、 30分钟的条件下进行 灯加热，通过进行LRTA，以短时间选择性地加热栅极402，在形成在栅极 402周围的用虚线所示的区域434中由加热的热量形成结晶性提高了的 第一氧化物半导体区域.另一方面，在用虚线所示的区域434之外的 区域424中很少吸收灯光，从而该区域几乎没有被加热，以形成结晶 性与笫一氧化物半导体区域不同的第二氧化物半导体区域(图4E). 因此，仅仅形成有栅极402的区域被选择性地加热，而其它区域没有 被加热，从而可以抑制衬底400的缩小和弯曲.注意，通过提高LRTA 的输出功率从衬底表面进行灯加热，而直接改善氧化物半导体膜表面 附近的结晶性.此外，还可以通过调节灯光的波长、栅极的反射率、 以及氧化物半导体膜的膜厚度，当从衬底的表面进行灯加热时，在栅 极反射的灯光在氧化物半导体膜的栅极绝缘膜403b —側的表面附近被 吸收，以与栅极重叠的氣化物半导体膜的栅极绝缘膜403b —側的表面 附近被优先结晶化.此外，在使用玻璃衬底作为衬底的情况下，灯光 利用从可见光至红外光的区域.这种波长区域的光不容易被玻璃衬底 吸收，从而可以将玻璃衬底的加热限度抑制得最小.注意，灯加热可 以多次进行.通过多次进行，可以在抑制衬底温度的上升的同时以长 时间加热栅极.注意，还可以代替LRTA而照射激光束或紫外光，或者组合它们 选择性的改善氧化物半导体膜的结晶性.在使用激光辐照的情况下， 可以使用连续振荡型激光束(CW激光束)和脉冲振荡型激光束(脉冲激光束).作为这里可以使用的激光束，可以使用由如下激光器的一种或多种振荡的激光束气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受 激准分子激光器等；以将Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的 一种或多种作为掺杂刑添加的单晶YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2Si04)、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶资)YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdV04 作为介质的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti: 蓝宝石激光器；铜蒸汽激光器；或者金蒸汽激光器.通过照射上述激 光束的基波以及该基波的第二至第四高次谐波的激光束，可以使结晶 性良好.注意，作为激光束优选使用其能量比氣化物半导体膜的带隙 大的激光束。例如可以使用由KrF、 ArF、 XeCl或XeF的受激准分子 激光振荡器发射的激光束.接着，在氧化物半导体膜404上形成保护膜405,并且在保护膜405 上形成抗蚀刑406 (参照困4F).将抗蚀刑406作为掩模通过光刻步 骤将保护膜405加工成所要求的形状，以形成沟道保护膜407.作为沟 道保护膜可以适当地使用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氣氮化硅 (SiOxNy) (x>y)、氮氧化硅(SiNxOy) (x〉y)等.通过形成沟道 保护膜407，当形成源极层和漏极层时可以防止沟道部的半导体层被蚀 刻.在本实施方式中，形成氮化硅膜作为保护膜405，以形成沟道保护 膜407 (参照图4G).接着，使用光刻步骤由抗蚀剂制作掩模408 (图4H)，并且使用 该掩模408对氧化物半导体膜404进行蚀刻，以形成被加工成所要求 的形状的氣化物半导体膜409(也称作岛状氧化物半导体膜)(图5A). 注意，对蚀刻使用稀释了的氢氟酸.之后，在氧化物半导体膜409上 形成笫一导电膜411和第二导电膜412,并且使用光刻步骤由抗蚀剂形 成掩模413 (图5B ).使用掩模413将第一导电膜411和第二导电膜 412加工成所要求的形状，形成用作源电极或漏极的第一导电膜414a 和414b以及笫二导电膜415a和415b (图5C).作为掩模可以使用包含感光剂的市场上销售的抗蚀刑材料，例如 可以使用作为典型的正性抗蚀剂的盼醛树酯、作为感光刑的萘載二叠 氮化物、作为负性抗蚀剂的基托树脂、二苯基硅二醇、以及产酸剂等. 使用任何材料，其表面张力和粘度该通过调整溶剂的浓度或加界面激 活剂等而适当地调整.此外，当使用包含具有感光性的感光物质的导电材料作为导电膜时，即使不形成由抗蚀刑构成的掩模，也通过直接 对导电膜照射激光束，并且由咏光和蚀刻刑进行去除，而可以加工成 所要求的形状.在此情况下，可以不形成掩模，从而有步骤简单化的 优点.包含感光性物质的导电材料可以包括诸如Ag、 Au、 Cu、 Ni、 Al 和Pt等金属或其合金以及感光性树脂，该感光树脂由有机高分子树脂、 光重合起动剂、光重合单体或溶剂等构成.作为有机高分子树脂，使 用纷醛清漆树脂、丙烯酸类共聚物、甲基丙烯酸类共聚物、纤维素衍 生物、环化橡胶类树脂等.注意，在形成笫一导电膜411之前，可以将例如由添加有铝的氧 化锌(AlZnO)或添加有镓的氣化锌(GaZnO)构成的导电膜再一层 形成在氧化物半导体膜404上而作为n型氧化物半导体.通过形成由 AlZnO或GaZnO构成的导电膜，笫一导电膜411和氣化物半导体膜 409的匹配性良好，以可以降低源电极和漏极的接触电阻.此外，还可 以采用在GaZnO上形成Ti或在Ti上形成GaZnO的层叠结构.此外，作为第一导电膜414a和414b以及第二导电膜415a和415b， 可以适当地使用铝(Al)、鴒(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、 钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、 镍(Ni)、钿(Pt)、钛(Ti)、钕(Nd)等的金属或其合金，或者 其金属氮化物.例如，可以考虑如下组合第一导电膜为Ti，并且笫 二导电膜为A1;第一导电膜为Ta，并且第二导电膜为W;第一导电膜 为TaN，并且笫二导电膜为A1;笫一导电膜为TaN,并且笫二导电膜 为Cu;以及第一导电膜为Ti，第二导电膜为Al，并且第三导电膜为 Ti.笫一层和第二层中的任一个可以由AgPdCu合金形成.而且，也 可以采用按顺序层叠W、 Al和Si的合金(Al-Si)、以及TiN的三层 结构.可以使用氮化钨代替W，可以使用Al和Ti的合金膜(Al-Ti) 代替Al和Si的合金(Al-Si)，或者可以使用Ti代替TiN.为了改善 耐热性，铝可以添加0.5至5原子％的元素，诸如钛、硅、钪、钕和铜 等.此外，作为形成第一导电膜411和第二导电膜412的导电材料， 可以使用铟锡氣化物(ITO)、铟锌氣化物(IZO)、含有氧化硅的铟 锡氣化物(ITSO )、氧化铟(ln203 )、氣化锡(Sn02)、氣化锌(ZnO )、氣化钛等的具有透光性的材料、以及适当组合它们的材料.注意，在本实施方式中，在对氧化物半导体膜305进行LRTA使 它改善其结晶性之后，形成第一导电膜411和第二导电膜412.因此， 笫一导电膜411和笫二导电膜412可以由比栅极402对灯光的反射率低 的材料形成，用作布线或电极的导电材料只要与氧化物半导体膜305 的匹配性好，就不局限于实施方式l中举出的材料.注意，在本实施方式中，蚀刻加工可以采用等离子体蚀刻(干蚀 刻)或湿蚀刻的任一种，然而当处理大面积衬底时等离子体蚀刻更合 适.作为蚀刻气体，使用CF4、 NF3、 SF6、 CHF3等的氟类、以Cl2、 BC13、 SiCl4或CCl4等为典型的氯类气体或者02气体，还可以适当地 添加He和Ar等的惰性气体，此外，如果应用大气压放电的蚀刻加工， 就可以局部放电加工，从而无须在衬底的整个面上形成掩模层.注意，在本实施方式的光刻步骤中，可以在涂敷抗蚀剂之前将膜 厚度为几nm左右的绝缘膜形成在氧化物半导体膜的表面上.通过该步 骤可以避免氧化物半导体膜和抗蚀剂直接接触，从而可以防止包含在 抗蚀剂中的杂质进入在氧化物半导体膜中.通过上述步猓可以制造沟道部分的半导体层没有蚀刻的底栅型 (也称作反交错型)的薄膜晶体管.注意，在本实施方式中虽然制造 了底栅型TFT，然而只要将中间夹着栅极绝缘膜形成在提供在衬底上 的氧化物半导体膜上的栅极通过LRTA加热，并且可以改善至少氣化 物半导体膜的沟道形成区域的结晶性，就可以采用顶栅型TFT.本实施方式可以与实施方式1和2适当地组合.实施方式4将使用图6A至6F对本发明的实施方式进行说明.本实施方式为 在实施方式3中具有沟道蚀刻型薄膜晶体管的半导体器件的例子.由 此，对于相同的部分或具有相同功能的部分省略其重复说明.在衬底600上形成槺极层602，并且菝盖栅极层602地形成栅极绝 缘膜603a和栅极绝缘膜603b (参照图6A).在栅极绝缘膜603b上形 成氧化物半导体膜，并且形成具有第一氧化物半导体区域604和第二 氣化物半导体区域605的氧化物半导体膜，所述笫一氧化物半导体区 域604为由虚线所示的区域并且通过从衬底表面进行LRTA提高其结晶性，所述笫二氣化物半导体区域605没有比笫一氧化物半导体区域 604进行结晶化(参照图6B ).在氣化物半导体膜上提供掩模608 (困 6C),使用光刻步骤将它加工成所要求的形状，以形成氣化物半导体 膜609 (困6D).接着，形成笫一导电膜611和笫二导电膜612.然后形成由抗蚀刑 构成的掩模613 (参照困6E).在本实施方式中，通过溅射法形成分 别包含钛和铝的导电膜作为笫一导电膜611和第二导电膜612.之后，通过光刻步骤通过掩模613将第一导电膜611和笫二导电 膜612加工成所要求的形状，以形成用作源极或漏极的笫一导电膜 615a、 615b以及笫二导电膜616a、 616b (图6F).通过上述步骤可以制造沟道部分的一部分的半导体层被蚀刻的薄 膜晶体管.注意，在本实施方式中，还可以再加在氣化物半导体膜和第一导 电膜611之间提供例如由掺杂有铝的氧化锌(AlZnO)或掺杂有镓的氧 化锌(GaZnO)构成的导电膜以作为n型氧化物半导体.此外，还可 以采用例如将Ti形成在GaZnO上或将GaZnO形成在Ti上的叠层结 构。通过形成n型氣化物半导体膜，使成为源极以及漏极的笫一导电 膜611与氣化物半导体膜的连接良好，从而可以降低接触电阻.本实施方式可以与实施方式1至3适当地组合.实施方式5将使用图7对根据实施方式3或4形成的底栅型薄膜晶体管和像 素电极彼此连接的发光器件进行说明.注意，本实施方式的薄膜晶体 管为沟道蚀刻型.图7表示用于驱动电路的TFT的截面图以及用于像素部分的TFT 的截面图.701相当于用于驱动电路的TFT的截面图，702相当于用于 像素部分的TFT的截面图，以及703相当于由该TFT 702供给电流的 发光元件的截面图.TFT701和TFT702为底栅型。驱动电路的TFT 701具有形成在衬底700上的栅极710、 4L盖槺极 710的栅极绝缘膜711、以及中间夹着栅极绝缘膜711与栅极710重叠 并且含有氧化锌的氧化物半导体膜712. TFT701还具有用作源极或漏 极的笫一导电膜713和第二导电膜714.注意，第一导电膜713和第二导电膜714还用作布线层.在图7中，栅极绝緣膜711由两层绝缘膜形成，然而，本发明不 局限于该结构.栅极绝缘膜711还可以由单层或三层以上(包括三层) 的绝缘膜形成.此外，第二导电膜714由铝或含有铝的合金形成.而且， 一对第 '二导电膜714中间夹着氧化物半导体膜712的沟道形成区域彼此相对.此外，第一导电膜713由钛形成.第一导电膜713不必形成，然 而如果提供，氧化物半导体膜712与笫二导电膜714的电接触性更良 好.此外，第一导电膜713还具有阻挡层的功能，该阻挡层防止在氣 化物半导体膜712中的氧扩散到笫二导电膜中.其结果，可以提高TFT 的可靠性.注意，人们知道氧化物半导体膜即使对它没做什么也呈现n 型.因此，还可以通过对沟道被形成的笫一氣化物半导体膜添加赋予p 型导电性的杂质，控制其导电类型，以便其导电类型尽可能接近I型(也 称作内在型，该类型定义为具有相同数量的负电荷和正电荷的导电类 型).像素部分的TFT 702具有形成在衬底700上的栅极720、覆盖栅极 720的栅极绝缘膜711、以及中间夹着栅极绝缘膜711与栅极720重叠 的氧化物半导体膜722. TFT 702还具有用作源极或漏极的一对笫一导 电膜723以及第二导电膜724.此外，笫二导电膜724由铝或含铝的合金形成.此外， 一对笫二 导电膜724中间夹着氧化物半导体膜722的沟道被形成的区域彼此相 对.此外，第一导电膜723由钛形成.第一导电膜723不必形成，然 而如果提供，与氧化物半导体膜722的电接触性变得更良好.此外， 笫一导电膜723还具有阻挡层的功能，该阻挡层防止在氣化物半导体 膜722中的氧扩散到第二导电膜724中.结果，可以提高TFT的可靠 性.注意，人们知道氧化物半导体膜722即使对它没做什么也呈现n 型.因此，还可以对沟道被形成的第一氣化物半导体膜添加赋予p型 导电性的杂质来控制其导电类型，以便其导电类型尽可能接近I型.此外，褒盖TFT 701和TFT 702地形成由绝缘膜构成的第一钝化 膜740和笫二钝化膜741,可以通过等离子体CVD法或溅射法等薄膜 形成法使用氮化硅、氧化硅、氮氣化硅、氧氮化硅、氧氮化铝、或氣化铝、类金刚石碳(DLC)、含有氮的碳(CN)、以及其他绝缘材料 形成笫一钝化膜740和第二钝化膜741.復盖TFT 701和TFT 702的 钝化膜不限定于两层，可以为单层，还可以为三层或更多层.例如， 第一钝化膜740可以由氮化硅形成，第二钝化膜741可以由氧化硅形 成.通过由氮化硅或氮氣化硅形成钝化膜，可以防止来自外部的杂质 进入半导体元件中，还可以防止TFT 701和TFT 702因为受水分等的 影响而恶化.在本实施方式中在相同的室内替换气体，连续形成笫一 钝化膜740和第二钝化膜741.接着，第二导电膜724的一方连接到发光元件703的像素电极730.接着，选择性地形成绝缘层729 (也称作隔壁、提、提坝).在像 素电极730上具有开口部分并且覆盖第二钝化膜741地形成绝缘层 729.在本实施方式中，覆盖整个表面地形成绝缘层729，然后通过抗 蚀刑等的掩模来蚀刻，以加工成所要求的形状.绝缘层729可以由如下材料形成，即由氣化硅、氮化硅、氣氮化 硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、以及其他无机绝缘材料；或硅氣烷 类材料为起始材料而形成的硅、氧、氢构成的化合物中含有Si-O-Si鍵 的无机硅氣烷；诸如甲基或苯基的有机基取代硅上的氢的有机硅氣烷 之类的绝缘材料.还可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等的感光性 或非感光性材料来形成.绝缘层729优选具有曲率半径连续改变的形 状，这样可以提高在上面形成的场致发光层731和相对电极732的被 覆盖性.接着，在像素电极730上接触地形成场致发光层731.作为场致发 光层731,分别通过使用蒸发掩模的蒸发沉积法等选择性地形成呈现红 色(R)、绿色(G)、蓝色(B)发光的材料.呈现红色(R)、绿色 (G)、蓝色(B)发光的材料与彩色过滤器相同可以通过液滴喷射法 形成(低分子量或高分子量材料等)，并且此时不使用掩模也可以分 别涂敷RGB,从而是优选的.注意，除了由RGB三种颜色的组合之 外，还可以为加翡翠绿的四种颜色.此外，还可以加朱红.此外，还 可以组合包括呈现白色发光的EL元件的像素.与该场致发光层731接触地形成相对电极732,注意，发光元件703 具有阳极和阴极，其中任一方用作像素电极，另一方用作相对电极. 这样，完成使用发光元件并且具有显示功能的发光器件.在本发明中，由于氣化物半导体膜的沟道形成区域至少包括结晶化了的区域，所以可以得到具有与使用非晶硅膜的TFT相比高的迁移 率的TFT.此外，该TFT在结晶化步碟的温度比使用结晶硅膜的TFT 低，所以工序很廉价.本实施方式可以与实施方式1至4ii当地组合.实施方式6在本实施方式中，将使用困13A至18B说明一种液晶显示器件， 该液晶显示器件中由应用了本发明的底栅型薄膜晶体管构成的半导体 元件与像素电极彼此连接.注意，直到形成第二钝化膜741的步稞可 以参照实施方式5进行，从而在此使用与困7相同的符号，省略其说 明.如图13A所示，在形成第二钝化膜741之后，戾盖该笫二钝化膜 741地形成绝缘层1329.接着，形成通过接触孔分别连接到第二导电膜714和724的布线 1371、 1372、 1373、以及1374.第二导电膜724通过布线1374电连接 到液晶元件1303的像素电极1330.在制造透光型的液晶显示面板的情 况下，作为像素电极1330可以使用包含氧化钨的铟氧化物、包含氣化 鴒的铟锌氧化物、包含氣化钛的铟氣化物、以及包含氧化钛的铟锡氣 化物等.当然，还可以使用铟锡氣化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、 添加了氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)等.此外，在制造反射型显示面 板的情况下，作为具有反射性的金属薄膜可以使用由钛、钨、镍、金、 铂、银、铝、镁、钙、锂、以及它们的合金构成的导电膜等.像素电 极1330可以使用蒸发沉积法、溅射法、CVD法、印刷法或液滴喷射法 等来形成.此外，在像素电极1330上与它接触地形成定向膜1331.另一方面， 在中间夹着像素电极1330相对于第一衬底700的第二村底1340下按顺 序层叠相对电极1341和定向膜1342.在像素电极1330以及定向膜1331 与相对电极1341以及定向膜1342之间提供有液晶1343.像素电极 1330、液晶1343、以及相对电极1341重叠的部分相当于液晶元件1303. 注意，如困13B所示，像素电极1330可以延长形成在TFT 702上.氧 化物半导体膜对可见光具有透光性，所以在使用包含具有透光性的铟锡氣化物(ITO)、由铟镇氣化物和氧化硅构成的ITSO、有机铟、有 机锡、氧化锌或氮化钛等的透明导电膜作为笫一导电膜713、 723以及 第二导电膜714、 724的情况下，可以提高像素部分的开口率.由间隔物1361控制在像素电极1330和相对电极1341之间的距离 (盒间隙).在困13A中，通过将提供在第一衬底700 —側的绝缘膜 加工成所要求的形状来形成间隔物1361，然而还可以将另行准备的球 状间隔物分散在定向膜1331上控制盒间隙.1362相当于密封刑，可以 由该密封刑1362将液晶1343密封在笫一衬底700和笫二衬底1340之 间.在笫一村底700的未形成有TFT 701和TFT 702的一面提供有偏 振光片1350.此外，在笫二衬底1340的与形成有相对电极1341的一 面相反的表面上提供有偏振光片1351,注意，在本发明的液晶显示器 件中，定向膜和偏振光片的数目和提供它们的位置不局限于困13A所 示的结构.本发明改善了至少氣化物半导体膜的沟道形成区域中的结晶性， 所以可以获得具有比使用非晶硅膜的TFT高的迁移率的TFT.此外， 该TFT与使用结晶硅膜的TFT相比结晶化步骤的温度低，从而工序很 廉价.再者，由于通过灯加热选择性地提高氧化物半导体膜的结晶性， 所以与使氣化物半导体膜的所有部分结晶化时相比可以缩短为了结晶 化所需要的时间.由此，可以提高成品率.此外，选择性地并且短时 间进行结晶化，所以不容易发生衬底的收缩，从而可以使用树脂衬底 等熔点比较低的村底.因此，可以以低成本制造TFT.此外，沟道形成区域不吸收可见光，所以不发生不需要的光栽流 子.由此，可以形成优异于耐光性的TFT.接着，对本发明的液晶显示器件所具有的像素的别的结构进行说 明.图14A表示像素的电路困的一个方式，困14B表示对应于困14A 的像素的截面结构的一个方式.在图14A和14B中，1501相当于开关TFT，而1502相当于液晶 元件，所述开关TFT用于控制向像素的视频信号的输入.具体而言， 通过开关TFT 1501输入到像素的视频信号的电势被供给到液晶元件 1502的像素电极.此外，1503相当于用于在开关TFT 1501关断(OFF) 时保持液晶元件1502的像素电极和相对电极之间的电压的电容元件.具体而言，开关TFT 1501的栅极连接到扫描线G,其源极区域和 漏极区域中的一方连接到信号线S，而另一方连接到液晶元件1502的 像素电极1504.电容元件1503所具有的两个电极中， 一方连接到液晶 元件1502的像素电极1504,并且一定的电势，优选与相对电极相同的 电势供给给另一方.在图14A和14B中采用了多栅结构，其中开关TFT1501串联连接 并且其栅极1510相互连接的多个TFT具有公共的氣化物半导体膜 1512.通过采用多栅结构，可以减少开关TFT1501的关断电流.具体 地说，在图14A和14B中开关TFT1501尽管具有以下结构，即其中两 个TFT相互串联连接，但是还可以具有多栅结构，其中三个或更多个 TFT相互串联连接并且它们的栅极相互连接.此外，开关TFT并非必 须具有多栅结构，同样可以使用包括单一的栅极和沟道形成区域的一 般的单栅结构的TFT.接着，对本发明的液晶显示器件所具有的TFT进行说明，该TFT 与图13A至14B不同，图15中表示用于驱动电路的TFT的截面困以 及用于像素部分的TFT的截面图.2301相当于用于驱动电路的TFT 的截面图，2302相当于用于像素部分的开关TFT的截面图，2303相当 于液晶元件的截面图.驱动电路的TFT 2301具有形成在衬底2300上的栅极2310、覆盖 栅极2310的栅极绝缘膜2311、以及中间夹着栅极绝缘膜2311与栅极 2310重叠的氧化物半导体膜2312，而像素部分的TFT 2302具有形成 在衬底2300上的栅极2320、復盖栅极2320的栅极绝缘膜2311、以及 中间夹着栅极绝缘膜2311与栅极2320重叠的氧化物半导体膜2322， 所述氧化物半导体膜2312和2322在沟道形成区域中至少具有结晶化 了的区域.覆盖氧化物半导体膜2312和2322的沟道形成区域地形成 由绝缘膜形成的沟道保护膜2390和2391.为了防止在制造TFT 2301 和2302的步骤中氣化物半导体膜2312和2322的沟道形成区域被蚀刻 而提供沟道保护膜2390和2391. TFT 2301和2302还具有用作源极或 漏极的一对第一导电膜2313和2323、以及第二导电膜2314和2324. 注意，笫一导电膜2313和2323以及笫二导电膜2314和2324还用作布 线层.在图15中，栅极绝缘膜2311由两层绝缘膜形成，然而本发明不局限于该结构.栅极绝缘膜2311还可以由单层或三层以上(包括三层) 的绝缘膜形成.此外，第二导电膜2314和2324由铝或含有铝的合金形成. 一对笫 二导电膜2314和2324中间夹着氣化物半导体膜2322的沟道被形成的 区域彼此相对，此外，第一导电膜2313和2323由钬形成.笫一导电膜2313和2323 并非必须提供，然而，如果提供，与氣化物半导体膜2312和2322的 电接触性就良好.此外，第一导电膜2313和2323还具有防止在氧化 物半导体膜2312和2322中的氣扩到在第二导电膜2314和2324中的阻 挡层的功能.结果，可以提高TFT的可靠性.注意，人们知道氣化物 半导体膜2312和2322即使对它没做什么也呈现n型.因此，还可以 通过对沟道被形成的氧化物半导体膜添加赋予p型导电性的杂质来控 制其导电类型，以便其导电类型尽可能接近I型.此外，覆盖TFT 2301和2302地形成由绝缘膜构成的第一钝化膜 2380以及第二钝化膜2381.可以通过等离子体CVD法或栽射法等薄 膜形成法使用氮化硅、氣化硅、氮氧化硅、氣氮化硅、氣氮化铝、或 氣化铝、类金刚石碳(DLC)、含有氮的碳(CN)、以及其他绝缘材 料形成笫一钝化膜2380和笫二钝化膜2381.覆盖TFT 2301和TFT 2302的钝化膜不限定于两层，可以为单层，也可以为三层或更多层. 例如，笫一钝化膜2380可以由氮化硅形成，笫二钝化膜2381可以由 氣化硅形成.通过由氮化硅或氮氣化硅形成钝化膜，可以防止来自外 部的杂质进入半导体元件中，还可以防止TFT 2301和TFT 2302因为 受水分等的影响而恶化.在本实施方式中在相同的室内替换气体，连 续形成笫一钝化膜2380和笫二钝化膜2381.接着，覆盖笫二钝化膜2381地形成绝缘层2329.然后形成通过接 触孔与第二导电膜2314和2324分别连接的布线2371、 2372、 2373以 及2374.第二导电膜2324通过布线2374电连接到液晶元件2303的像 素电极2330.此外，在像素电极2330上与它接触地形成定向膜2331.另 一方面， 在中间夹着像素电极2330相对于笫一衬底2300的第二衬底2340上按 顺序层叠相对电极2341和定向膜2342.在像素电极2330、定向膜2331 与相对电极2341、定向膜2342之间提供有液晶2343,像素电极2330、液晶2343、以及相对电极2341重叠的部分相当于液晶元件2303.注意， 像素电极可以延长形成在TFT上.在使用包含具有透光性的铟锡氧化 物(ITO)、由铟锡氣化物和氧化硅构成的ITSO、有机铟、有机锡、 氣化锌或氮化钛等的透明导电膜作为第一导电膜和第二导电膜的情况 下，可以提高像素部分的开口率.由间隔物2361控制在像素电极2330和相对电极2341之间的距离 (盒间隙).在图15中，通过将绝缘膜加工成所要求的形状来形成间 隔物2361，然而还可以将另行准备的球状间隔物分散在定向膜2331上 来控制盒间隙.2362相当于密封刑，可以由该密封刑2362将液晶2343 密封在第 一衬底2300和第二衬底2340之间.在第一衬底2300的与形成有TFT 2301和TFT 2302的一面相反的 表面上提供有偏振光片2350.此外，在第二衬底2340的与形成有相对 电极2341的一面相反的表面上提供有偏振光片2351.注意，在本发明 的液晶显示器件中，定向膜和偏振光片的数目和提供它们的位置不局 限于图15所示的结构.接着，将表示用于本发明的液晶显示器件的元件衬底的结构.图16示出了元件衬底的示例，在该示例中，另行只形成信号线驱 动电路6013，该信号线驱动电路6013连接到形成在第一村底6011上 的像素部分6012.像素部分6012和扫描线驱动电路6014使用具有氣 化物半导体膜的TFT形成，所述氧化物半导体膜至少在沟道形成区域 中包括结晶化了的区域.通过由呈现出比使用非晶硅膜的TFT更高的 迁移率的晶体管形成信号线驱动电路，可以稳定信号线驱动电路的工作，该信号线驱动电路需要比扫描线驱动电路更高的驱动频率.应当 指出，信号线驱动电路6013可以由使用单晶硅半导体的晶体管、使用 多晶半导体的TFT或者使用SOI的晶体管形成.通过FPC 6015,向 像素部分6012、信号线驱动电路6013和扫描线驱动电路6014的每一 个提供电源电势和各种信号等.注意，可以将信号线驱动电路和扫描线驱动电路集成地形成在与 像素部分相同的衬底上.而且，在另行形成驱动电路的情况中，在其上形成驱动电路的衬 底不必附着于在其上形成像素部分的衬底上，例如，也可以附着在FPC 上.图17A示出了元件衬底的示例，在该示例中，另行只形成信号线驱动电路6023,该信号线驱动电路6023连接到形成在笫一衬底6021 上的像素部分6022和扫描线驱动电路6024.像素部分6022和扫描线 驱动电路6024由使用氣化物半导体膜的TFT形成，所述氣化半导体膜 至少在沟道形成区域中包括结晶化了的区域.信号线驱动电路6023通 过FPC 6025连接到像素部分6022.通过FPC 6025,向每一个像素部 分6022、信号线驱动电路6023和扫描线駔动电路6024提供电源电势 和各种信号等.此外，可以通过使用具有氧化物半导体膜的TFT，仅将信号线驱 动电路的一部分或者扫描线驱动电路的一部分形成在与像素部分相同 的衬底上，而另行形成其剩余部分并且电连接到像素部分，所述氧化 物半导体膜至少在沟道形成区域包括结晶化了的区域.图17B示出了 元件衬底的示例，在该示例中，将信号线驱动电路所具有的模拟开关 6033a形成在与像素部分6032以及扫描线驱动电路6034相同的笫一村 底6031上，而将信号线驱动电路所具有的移位寄存器6033b另行形成 在不同衬底上并附着于村底6031上.像素部分6032和扫描线驱动电 路6034由具有氧化物半导体膜的TFT形成，所述氧化物半导体膜至少 在沟道形成区域包括结晶化了的区域.具有信号线驱动电路所具有的 移位寄存器6033b通过FPC 6035连接到像素部分6032.通过FPC 6035，向每一个像素部分6032、包括于信号线驱动电路中的模拟开关 6033a和移位寄存器6033b、以及扫描线驱动电路6034提供电源电势和 各种信号等.如图16至17B所示，本发明的液晶显示器件可以使用具有氧化物 半导体膜的TFT在与像素部分相同的衬底上形成驱动电路的一部分或 所有部分，所述氧化物半导体膜至少在沟道形成区域包括结晶化了的区域.对另行形成的村底的连接方法没有特别的限制，可以使用COG(玻 璃上芯片安装)法、引线鍵合法或TAB (带式自动接合)法等.此外， 只要可以电连接，连接点就不限于闺18A和18B所示的位置.而且， 控制器、CPU、存储器等可以另行形成来连接.注意，本发明中使用的信号线驱动电路不限于仅包括移位寄存器 和模拟开关的方式.其可以既包括移位寄存器和模拟开关，还包括緩 冲器、电平移位器和源极跟随器等的其他电路，此外，并非必需提供移位寄存器和模拟开关，例如，可以使用诸如解码器电路的用于选择 信号线的别的电路而替代移位寄存器，并且还可以使用闩锁等而替代 模拟开关.图18A表示应用本发明的液晶显示器件的框困.困18A所示的液 晶显示器件包括具有液晶元件的多个像素的像素部分801、选择每个像 素的扫描线驱动电路802和控制视频信号输入到被选择的像素的信号 线驱动电路803.在图18A中，信号线驱动电路803包括移位寄存器804和模拟开 关805.时钟信号(CLK)和起始脉冲信号(SP)输入到移位寄存器 804.当输入时钟信号(CLK)和起始脉冲信号(SP)时，定时信号在 移位寄存器804中产生并输入到模拟开关805.另外，将视频信号输入到模拟开关805.根据输入的定时信号，视 频信号在模拟开关805中被采样，并被提供给下一行信号线.接着，将说明扫描线驱动电路802的结构.扫描线驱动电路802 包括移位寄存器806和緩冲器807.在某些情况下，扫描线驱动电路 802可包含电平移动器.通过将时钟信号(CLK)和起始脉冲信号(SP) 输入到移位寄存器806中，在扫描线驱动电路802中产生选择信号. 所产生的选择信号通过緩冲器807緩冲并放大，并且提供到对应的扫 描线.其中一条线上的像素的晶体管的栅极连接到扫描线.因为必须 使一条线上的像素的晶体管同时接通，从而，使用能够流过大电流的 緩冲器807.全彩色液晶显示器件中，在将对应于R(红)、G(绿)、B(蓝) 的视频信号按顺序取样而供给给对应的信号线的情况下，用于连接移 位寄存器804和模拟开关805的端子数目相当于用于连接模拟开关805 和像素部分801的信号线的端子数目的三分之一左右.因此，通过将 模拟开关805形成在与像素部分801相同的村底上，与将模拟开关805 形成在与像素部分801不同的衬底上时相比，可以减少用于连接另外 形成的衬底的端子数目，并且抑制连接不良的发生比率，以可以提高 成品率.图18B示出与图18A不同的根据本发明的液晶显示器件的框图. 在图18B中，信号线驱动电路813具有移位寄存器814、闩锁A815、 闩锁B816、以及D/A转换电路(以下称作DAC817).扫描线驱动电路812具有与图18A的情况相同的结构.移位寄存器814中输入时钟信号(CLK)和起始脉冲信号(SP). 当输入时钟信号(CLK)和起始脉冲信号(SP)时，在移位寄存器814 中产生定时信号，然后按顺序输入到第一段闩锁A 815中.与定时信 号输入到闩锁A815中同步，视频信号按顺序被写入到闩锁A815中并 被存储.注意，在图18B中虽然假定了视频信号按顺序写入到闩锁A 815中，但是本发明并不限于这种结构.也可以将具有多个级(stage) 的闩锁A 815分成几个组，然后给各组并行输入视频信号，即进行分 区驱动.在这种情况下，组的数量被称作分区的数量.例如，如果在 每四个级中将闩锁分成组，就称作使用四个分区进行分区驱动.向闩锁A 815的所有级写入视频信号的周期被称为行周期.实际 上，有可能在上述行周期加上水平回扫周期的周期包含在行周期.当一个行周期结束时，向第二段的闩锁B 816供给闩锁信号(Latch Signal).与该闩锁信号的输入同步，存储在闩锁A815中的视频信号 同时写入并存储在闩锁B 816中.在将视频信号传输到闩锁B 816的闩 锁A815中，与从移位寄存器814输入的定时信号同步，又一次按顺序 进行下一视频信号的写入.在笫二行周期期间，写入并存储在闩锁B 816中的视频信号输入到DAC 817.DAC 817将被输入的视频信号从数字转换为模拟，并将它供给给 对应的信号线.注意，示出于图18A和18B的结构为根据本实施方式的液晶显示 器件的一个方式，所以信号线驱动电路和扫描线驱动电路的结构不局 限于此。注意，困16至图18B可以应用于发光器件和其他显示器件，而不 限定于根据本实施方式的液晶显示器件.注意，本实施方式可以与实施方式1至4适当地组合.实施例1在本实施例中，将使用图8A至8F对用于在实施方式5说明的发 光器件的发光元件的方式进行说明.图8A为将具有透光性且功函数大的导电膜用作第一像素电极11 并且将功函数小的导电膜用作笫二像素电极17的例子.笫一像素电极11由透光性的氣化物导电材料形成，典型地由以1至15原子％的浓度 含有氣化硅的氣化物导电材料形成.在其上提供含有发光物质的层16， 其中层叠有空穴注入层或空穴传输层41、发光层42、电子传输层或电 子注入层43.笫二像素电极17由第一电极层33和第二电极层34形成， 所述第一电极层33包含LiF或MgAg等碱金属或碱土金属的单质、化 合物或合金，所述第二电极层34由铝等金属材料形成.具有该结构的 像素如图中的箭头所示那样可以从第一像素电极ll一側发射光.困8B为将功函数大的导电膜用作第一像素电极11并且将具有透 光性且功函数小的导电膜用作第二像素电极17的例子.第一像素电极 11由笫一电极层35和第二电极层32的叠层结构形成，所述第一电极 层35由铝和钛等的金属、或者该金属以及以化学计量组成比或更低的 浓度含有氮的金属材料形成，所述第二电极层32由以1至15原子％的 浓度含有氣化硅的氧化物导电材料形成.在其上提供包含发光物质的 层16，其中层叠有空穴注入层或空穴传输层41、发光层42、电子传输 层或电子注入层43.第二像素电极17由第三电极层33和第四电极层 34形成，所述笫三电极层33包含LiF或CaF等碱金属或碱土金属的 单质、化合物或合金，所述第四电极层34由铝等金属材料形成.通过 将第二电极中的任一层都形成为100nm或更薄，使它成为能够透光的 状态，如图中的箭头所示那样可以从笫二像素电极17发射光.图8E示出从双方向、即从笫一电极和第二电极发射光的例子.其 中将具有透光性且功函数大的导电膜用作第一像素电极11,并且将具 有透光性且功函数小的导电膜用作笫二像素电极17.典型地，第一像 素电极11由以1至15原子％的浓度含有氣化硅的氧化物导电材料形 成，而第二像素电极17由分别为100nm或更薄的第三电极层33和第 四电极层34形成，所述第三电极层33包含LiF或CaF等碱金属或碱 土金属的单质、化合物或合金，所述笫四电极层34由铝等金属材料形 成.这样，就可以如图中的箭头所示那样从第一像素电极ll和笫二像 素电极17两側发射光.困8C为将具有透光性且功函数小的导电膜用作第一像素电极11， 并且将功函数大的导电膜用作第二像素电极17的例子，其中示出了将 电子传输层或电子注入层43、发光层42、以及空穴注入层或空穴传输 层41按顺序层叠而形成包含发光物质的层的结构.第二像素电极17具有从包含发光物质的层16 —側形成第二电极层32和第一电极层35 的叠层结构，所述第二电极层32由以1至15原子％的浓度含有氧化硅 的氧化物导电材料形成，所述笫一电极层35由铝和钛等的金属、或者 该金属以及以化学计量组成比或更低的浓度含有氣的金属材料形成. 笫一像素电极ll由笫三电极层33和第四电极层34形成，所述笫三电 极层33包含LiF和CaF等碱金属或碱土金属的单质、化合物或合金， 所述第四电极层34由铝等金属材料形成.通过将两个层都形成为 100nm或更薄，使它成为能够透光的状态，这样，就可以如困中的箭 头所示那样从第一像素电极11发射光.图8D为将功函数小的导电膜用作笫一像素电极11、将具有透光性 且功函数大的导电膜用作第二像素电极17的例子.其中示出了将电子 传输层或电子注入层43、发光层42、以及空穴注入层或空穴传输层41 按顺序层叠而形成包含发光物质的层的结构.第一像素电极11具有与 图8A相同的结构，其膜厚度形成为如下程度，即可以反射在包含发光 物质的层中发光的光.第二像素电极17由以1至15原子》/。的浓度含有 氣化硅的氧化物导电材料构成.在该结构中，通过由作为无机物的金 属氧化物(典型为氣化钼或氣化钒)形成空穴注入层，当形成第二电 极层32时引入的氧被供给而提高空穴注入性，以可以降低驱动电压 此外，通过由具有透光性的导电膜形成第二像素电极17,如困中的箭 头所示那样可以从第二像素电极17—側发射光.图8F示出从双方向、即从第一像素电极和第二像素电极发射光的 例子，将具有透光性且功函数小的导电膜用作第一像素电极11,将具 有透光性且功函数大的导电膜用作第二像素电极17.典型地，笫一像 素电极ll由分别为lOOnm或更薄的第三电极层33和第四电极层34形 成，所述笫三电极层包含LiF和CaF等碱金属或碱土金属的单质、化 合物或合金，所述笫四电极层由铝等金属材料形成.并且第二像素电 极17由以1至15原子％的浓度含有氧化硅的氧化物导电材料形成，即 可.注意，如上所述，包含发光物质的层16由含有有机化合物或无机 化合物的电荷注入传输物质和发光材料形成，根据其分子数量包含选 自低分子量有机化合物、中分子量有机化合物(没有升华性并且连接 分子的长度为10nm或更短的有机化合物，可以典型地举出树枝状聚合物、低聚物等)、高分子量有机化合物中的一种或多种的层，并且可 以与电子注入传输性或空穴注入传输性的无机化合物组合.在电荷注入传输物质中，作为具有超高电子传输性的物质，可以举出具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物等，诸如三(8-羟基喹 啉)铝(缩写AIq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写Ahnq3)、双 (10-羟基苯并h]-喹啉)铍(缩写BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)誦4-苯基苯纷-铝(缩写BAlq)等.作为具有高空穴传输性的物质，可以举出芳香胺(亦即具有苯环-氮键) 的化合物，诸如4，4，-双N-(l-萘基)-N-苯基-氨基I-联苯(缩写 a-NPD) 、 4，4，-双N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基l-联苯(缩写TPD)、 4，4，，4"-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(缩写TDATA) 、 4，4，，4，，-三N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基-三苯胺 ( 缩写 MTDATA)等.在电荷注入传输物质中，作为具有超高电子注入性的物质，可以 举出氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的碱金属或 碱土金属的化合物.此外，还有诸如Alq3之类的具有高电子传输性的 材料与诸如镁(Mg)之类的械土金属的混合物.在电荷注入传输物质中，作为具有高空穴注入性的物质，可以举 出例如钼氣化物(MoOx)、钒氧化物(VOJ 、钌氣化物(RuOj 、 鴒氧化物(WOJ 、铥氧化物(MnOx)之类的金属氧化物.此外，还 可以举出舦著(缩写H2Pc)或酞*铜(CuPc)等的汰胥化合物.发光层42可以具有以下结构，即在各个像素中分别形成具有不同 发光波段的发光层，以使它进行彩色显示.典型地形成对应于R(红 色)、G (绿色)、以及B (蓝色)各个颜色的发光层.在此情况下， 借助于在像素发光側提供透过其发光波段内的光的滤色器(着色层)， 能够改善彩色纯度并防止像素部分成为镜面(反射).借助于提供滤 色器(着色层)，可以省略常规需要的圃偏振光片等，而且，能够不 损失从发光层发射的光.而且，能够降低倾斜地观察像素部分(显示 屏面)的情况下出现的色调改变.存在着各种用来形成发光层42的发光材料.作为低分子类有机发 光材料，能够采用4-亚甲基双氛-2-甲基-6-[2-(l，l，7，7-四甲基久洛尼定 -9-基)乙烯基-4H-吡喃(缩写DCJT) 、 4-亚甲基双氰-2-tert-丁基 -6-2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基-4H-吡喃(缩写DCJTB )、吡啶醇、2，5-双氛-1，4-双[2-(10-甲氣基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙 烯基苯、N，N，-二甲基喹吖啶新(缩写DMQd)、香豆素6、香豆素 545T、三(8-羟基喹啉)铝(缩写:Alq3) 、 9，9，-联蒽基、9，10-二苯基蒽 (缩写DPA) 、 9，10-双(2-萘基)蒽(缩写DNA)等.此外，还可以 采用其它物质.另一方面，高分子类有机发光材料具有比低分子类有机发光材料 高的物理强度，并且元件的耐用性高.由于能够通过涂敷来制作，所 以能够比较容易地制作元件.采用高分子类有机发光材料的发光元件 的结构基本上与采用低分子类有机发光材料的发光元件的结构相同， 其中按顺序层叠有阴极、包含发光物质的层、以及阳极.但在用高分 子类有机发光材料形成包含发光物质的层的情况下，难以像采用低分 子类有机发光材料的情况那样形成层叠结构，在很多情况下成为双层 结构.具体地说，此结构为按顺序层叠阴极、发光层、空穴传输层、 以及阳极.由于发射的颜色依赖于发光层的材料，所以借助于选择材料，能 够形成呈现所需发光的发光元件.作为能够用于发光层的高分子类发 光材料，可以举出聚亚乙烯对苯类材料、聚对苯类材料、聚噻吩类材 料、或聚芴类材料，作为聚亚乙烯聚对苯类材料，可以举出聚(亚乙烯对苯)PPV1 的衍生物、聚(2，5-二烷氧-l，4，亚乙烯苯)[RO-PPV]、聚(2-(2，-乙基-六 氧)-5-甲氧基-l，4-亚乙烯苯)MEH-PPV、聚(2-二烷氣苯基)-l，4-亚乙烯 苯)ROPh-PPV等.作为聚对苯类材料，可以举出聚对苯PPP的衍生 物、聚(2，5-二烷氧-l，4-亚苯基)RO-PPP]、聚(2，5-二六氧-l，4-亚苯基) 等.作为聚噻吩类材料，可以举出聚!S吩PT的衍生物、聚(3-烷基噻 吩)PAT、聚(3-己基噻吩)PHTl、聚(3-环己基嚷吩)PCHT、聚(3-环 己基-4-甲基瘗吩)[PCHMT、聚(3，4-二环己基瘙吩)PDCHT、聚3-(4-辛苯基)-嚷吩POPT卜聚[3-(4-辛苯基)-2，2-并噻吩]PTOPTl等.作为 聚芴类材料，可以举出聚芴PF的衍生物、聚(9，9-二烷基芴)PDAF、 聚(9，9-二辛芴)PDOF等.通过将具有空穴传输性的高分子类有机发光材料夹在阳极与具有 发光性的高分子类有机发光材料之间，能够提高从阳极的空穴注入性. 通常，通过旋涂法涂敷与受主材料一起溶解在水中的具有空穴传输性的高分子类有机发光材料.此外，因为不溶解于有机溶刑，所以此材 料能够被层叠在上述的具有发光性的发光材料上.作为具有空穴传输性的高分子类有机发光材料，可以举出PEDOT与作为受主材料的樟脑 磺酸(CSA)的混合物以及聚苯胺PANI1与作为受主材料的聚苯乙烯 磺酸[PSSI的混合物等.发光层42能够被形成为呈现单色或白色发光.在采用白色发光材 料的情况下，通过将透过特定波长光的滤色器(着色层)提供在像素 的光发射一側，而能够实现彩色显示.为了形成呈现白色发光的发光层，例如用蒸发沉积法来相继淀积 了 Alq3、部分地添加了尼罗红的Alq3 (尼罗红是一种红色发光颜料)、 Alq3、 p-EtTAZ、 TPD (芳香双胺).在通过利用旋涂的涂敷法形成发 光层的情况下，优选在涂敷发光材料之后使用真空加热进行焙烧.例 如，将起空穴注入层作用的聚(乙烯二氧噻吩)/聚(磺化苯乙烯)溶液 (PEDOT/PSS)涂敷在整个表面上并使它焙烧，然后将添加有发光中 心颜料(1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯(TPB) 、 4-双氛亚甲基-2-甲基-6-(p-二甲基氨-苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM1)、尼罗红、香豆素6等)的用 作发光层的聚乙烯啼唑(PVK)溶液涂敷在整个表面上并使它焙烧， 即可.发光层可以由单层組成，在此情况下，发光层可以由分散有具有 电子传输性的1，3，4-恶二唑衍生物(PBD)的具有空穴传输性的聚乙烯 呼唑(PVK)组成.此外，借助于分散作为电子传输剂的30重量°/。的 PBD以及分散适当量的4种颜料(TPB、香豆素6、 DCM1、以及尼罗 红)，能够得到白色发光.除了上述呈现白色发光的发光元件之外， 借助于适当地选择发光层的材料，还能够制造呈现红色发光、缘色发 光、或蓝色发光的发光元件.注意，借助于将具有空穴传输性的高分子类有机发光材料夹在阳 极与具有发光性的高分子类有机发光材料之间，能够改善从阳极的空 穴注入性.通常，通过旋涂法等来涂敷与受主材料一起溶解在水中的 具有空穴传输性的高分子类有机发光材料.此外，因为不溶解于有机 溶刑，所以此材料能够被层叠在具有发光性的有机发光材料上.作为 具有空穴传输性的高分子类有机发光材料，可以举出PEDOT与作为受 主材料的樟脑磺酸(CSA)的混合物以及聚苯胺[PANI与作为受主材料的聚苯乙烯磺酸PSS的混合物等.再者，除了单重态激发的发光材料之外，包括金属络合物等的三重态激发的发光材料也可以用于发光层42.例如，在具有红色发光性 的像素、具有绿色发光性的像素、以及具有蓝色发光性的像素中，亮 度半衰寿命比较短的具有红色发光性的像素由三重态激发的发光材料 形成，并且其它像素由单重态激发的发光材料形成.由于三重态激发 的发光材料具有优异的发光效率，所以为了得到相同的亮度所需的耗 电量少.换言之，在将三重态激发的发光材料应用于红色像素的情况 下，发光元件要求更少量的电流，从而能够提高可靠性.为了降低耗 电量，可以用三重态激发的发光材料来形成具有红色发光性的像素以 及具有绿色发光性的像素而用单重态激发的发光材料来形成具有蓝色 发光性的像素.借助于用三重态激发的发光材料来形成人眼能见度高 的绿色发光元件，能够更降低耗电量.作为三重态激发的发光材料的一个例子，有以金属络合物作为掺 杂刑的材料，已知有采用以第三过渡系元素的铂作为中心金属的金属 络合物或以铱作为中心金属的金属络合物等.三重态激发的发光材料 不局限于这些化合物，也可以采用这样的化合物，即具有上述结构且 作为中心金属具有属于元素周期表中笫8至第IO族的元素.形成包含发光物质的层的上述物质仅仅是一个例子，借助于适当 地层叠空穴注入传输层、空穴传输层、电子注入传输层、电子传输层、 发光层、电子阻挡层或空穴阻挡层等具有功能性的各种层，能够形成 发光元件.此外，还可以形成组合了这些各个层的混合层或混合接合. 发光层的层结构能够被改变，在不脱离本发明的宗旨的范闺内可以代 替不具备有特定的电子注入区域或发光区域，而具备专用于该目的的电极，或分散发光性的材料具备的变形. 实施例2在本实施例中，将参照图9A至9F说明根据本发明的发光器件的 显示面板的像素电路及其工作结构.在视频信号为数字的显示器件中， 显示面板的工作结构被分成输入在像素中的视频信号被电压调节的工 作以及输入在像素中的视频信号被电流调节的工作.作为输入在像素 中的视频信号被电压调节的工作，有施加到发光元件的电压恒定的工作(cvcv)以及施加到发光元件的电流恒定的工作(cvcc).此夕卜作为输入在像素中的视频信号被电流调节的工作，有施加到发光元件的电压恒定的工作(cccv)以及施加到发光元件的电流恒定的工作 (CCCC).在本实施例中，参照困9A和9B来说明进行CVCV工作 的像素，参照图9C至9F来说明进行CVCC工作的像素.在图9A和9B所示的像素中，沿列方向排列信号线3710和电源线 3711,而沿行方向排列扫描线3714.此像素具有开关TFT3701、驱动 TFT3703、电容元件3702、以及发光元件3705.开关TFT 3701和驱动TFT 3703当接通(ON )时工作于线状区域. 此外，驱动TFT 3703用来控制是否将电压施加到发光元件3705.根据 制造步骤，两种TFT优选具有相同的导电类型.在本实施例中，开关 TFT 3701为n沟道型TFT，而驱动TFT 3703为p沟道型TFT.作为 驱动TFT3703,不仅可以采用增强型，而且可以采用耗尽型的TFT. 此外，驱动TFT 3703的沟道宽度W与沟道长度L的比率(W/L)优 选为1至1000，但取决于TFT的迁移率.W/L越大，TFT的电特性越 提高.在困9A和9B所示的像素中，开关TFT 3701用来控制视频信号到 像素的输入.当开关TFT3701接通时，视频信号被输入到像素中.然 后，电容元件3702保持该视频信号的电压.在图9A中的电源线3711是Vss且发光元件3705的相对电极是 Vdd的情况下，亦即在困8C和8D的情况下，发光元件的相对电极是 阳极，而且连接到驱动TFT3703的电极是阴极.在此情况下，可以抑 制由驱动TFT 3703的特性不均匀性所造成的亮度不规则性.在困9A中的电源线3711是Vdd且发光元件3705的相对电极是 Vss的情况下，亦即在图8A和8B的情况下，发光元件的相对电极是 阴极，而且连接到驱动TFT3703的电极是阳极.在此情况下，通过将 电压高于Vdd的视频信号输入到信号线3710，该视频信号的电压被保 持在电容元件3702中，并且驱动TFT 3703工作于线状区域，从而能 够改善由于TFT的特性不均匀性所造成的亮度不规则性.除了增加了 TFT 3706和扫描线3715之外，图9B所示的像素具有 与图9A所示的像素相同的像素结构.TFT 3706的接通或关断由另外提供的扫描线3715控制.当TFT3706接通时，保持在电容元件3702中的电荷被放电，驱动TFT 3703 关断.亦即，根据TFT 3706的配置，能够形成强迫电流在发光元件3705 中停止流动的状态，因此，TFT3706能够被称为擦除TFT.因此，与 写入周期开始的同时或紧随写入周期开始之后，能够开始发光周期， 而无须等待信号在所有像素中的写入.结果，能够提高发光的占空比.在具有上述工作结构的像素中，可以由工作于线状区域的驱动 TFT 3703来确定发光元件3705的电流值.根据上述结构，能够抑制 TFT特性的不均匀性.因此，借助于改善发光元件由于TFT特性的不 均匀性而造成的亮度不规则性，就能够提供提高了困像质量的显示器 件.接下来，参照困9C至9F来说明进行CVCC工作的像素.通过在 困9A所示的像素结构中提供电源线3712和电流控制TFT3704,来形 成困9C所示的像素，除了驱动TFT 3703的栅极连接到沿行方向配置的电源线3712之 外，图9E所示的像素具有与图9C所示的像素相同的结构.亦即，图 9C和9E所示的两种像素都具有相同的等效电路图.但在沿行方向配 置电源线3712的情况下(图9C),以及在沿列方向配置电源线3712 的情况下(图9E)，各个电源线由提供在不同层中的导电膜形成.这 里，着眼于与驱动TFT3703的栅极连接的布线，为了表示这些布线是 由不同的层形成的，分别使用图9C和9E来说明.开关TFT 3701工作于线状区域，而驱动TFT 3703工作于饱和区 域.此外，驱动TFT 3703用来控制流过发光元件3705的电流值，而 电流控制TFT 3704工作于饱和区域并且用来控制电流对发光元件 3705的供应.除了擦除TFT 3706和扫描线3715增加到图9C和9E所示的像素 之外，图9D和9F所示的像素具有与图9C和9E所示的像素相同的像 素结构.注意，困9A和9B所示的像素也能够进行CVCC工作.此外，具 有困9C至9F所示工作结构的像素，能够像图9A和9B那样根据发光 元件的电流流动方向适当地改变Vdd和Vss.在具有上述结构的像素中，由于电流控制TFT3704工作于线状区 域，所以电流控制TFT 3704的Vgs的稍许改变不影响到发光元件3705的电流值.亦即，可以根据工作于饱和区域的驱动TFT 3703来确定发 光元件3705的电流值.根据上述结构，通过改善发光元件由于TFT特 性的不均匀性而造成的亮度不规则性，能够提供提高了困像质量的显 示器件.注意，在此示出了提供电容元件3702的结构，然而本发明不局限 于此，栅极电容等能够补给保持視频信号的电容时，可以不提供电容 元件3702.一般认为，在增加像素密度的情况下，这种有源矩阵型显示器件 由于在各个像素中提供了 TFT，而具有以低电压进行驱动的优点.在根据本发明的显示器件中，屏幕显示的驱动方法不受特别的限 制，例如，可以采用逐点驱动方法、逐行驱动方法、或逐面驱动方法. 典型地采用逐行驱动方法，并可以适当地采用时分灰度驱动方法或区 域灰度驱动方法.此外，输入到显示器件的源极线的视频信号可以 是模拟信号或数字信号.可以根据视频信号来适当地设计驱动电路 等.实施例3在本实施例中，将使用图IOA至IOC说明根据本发明的驱动电路 的安装方式.如图10A所示，将信号线驱动电路1402以及扫描线驱动电路1403a 和1403b安装在像素部分1401的周围，在困10A中，通过使用已知的 各向异性导电粘接刑和各向异性导电薄膜的安装方法、COG方式、引 线键合法、以及使用焊接凸块的回流处理等在村底1400上安装集成IC 芯片1405而作为信号线驱动电路1402以及扫描线驱动电路1403a和 1403b等.这里使用COG方式.然后，通过FPC(柔性印刷电路)1406 连接IC芯片和外部电路.此外，如图10B所示，当使用氧化物半导体形成以TFT为典型的 半导体元件时，有这样的情况，即在衬底上集成地形成像素部分1401 以及扫描线驱动电路1403a和1403b等，并且另外安装信号线驱动电 路1402等而作为IC芯片.在图10B中，通过COG方式在衬底1400 上安装IC芯片1405而作为信号线驱动电路1402.然后，通过FPC 1406 连接IC芯片和外部电路.再者，如图10C所示，也可以通过TAB方式代替COG方式来安 装信号线驱动电路1402等.然后，通过FPC1406连接IC芯片和外部 电路.在图10C中，通过TAB方式安装信号线驱动电路，然而，扫描 线驱动电路也可以通过TAB方式安装.当通过TAB方式安装IC芯片时，可以相对于衬底提供更大的像 素部分，从而获得较窄的框架.虽然使用硅片形成IC芯片，然而，也可以提供将IC形成在玻璃 衬底上的IC(以下称作驱动IC)而代替IC芯片.因为IC芯片由圃形 硅片取得，所以其母板的形状受到限制.与此相反，驱动IC的母板是 玻璃，其形状没有限制，从而可以提高生产率.因此，可以自由设计 驱动IC的形状和尺寸。例如，当形成长边为15至80mm的驱动IC时， 与安装IC芯片的情况相比，可以减少所需的驱动IC的数目.其结果， 可以减少连接端子的数目，而可以提高制造上的产品率.驱动IC可以使用形成在衬底上的结晶半导体形成，结晶半导体优 选通过辐射连续振荡型的激光束来形成.通过辐射连续振荡型的激光 束来获得的半导体膜具有很少的晶体缺陷，并具有大粒径的晶粒.其 结果，具有这种半导体膜的晶体管具有优越的迁移率和响应速度，可 以高速驱动.因此，该晶体管适合于驱动IC.此外，还可以使用本发 明的至少在沟道形成区域改善了结晶性的氣化物半导体膜形成驱动 IC,实施例4在本实施例中，将描述根据本发明的显示模块.这里，将使用困 11说明液晶模块而作为显示模块的一个例子.衬底1601与相对衬底1602由密封剂1600粘接，在其之间提供像 素部分1603和液晶层1604以形成显示区域.着色层1605用于进行彩色显示.在RGB方式的情况下，与各个 像素对应地提供对应于红、绿、蓝各种颜色的着色层.在衬底1601和 相对衬底1602的外側配置有偏振光片1606和1607.另外，在偏振光 片1606的表面上形成保护膜1616,以緩和来自外部的冲撞.提供在衬底1601上的连接端子1608，通过FPC 1609与布线衬底 1610连接，在布线衬底1610上组合有外部电路1612诸如像素驱动电路(IC芯片、驱动IC等)、控制电路或电源电路等.冷阴极管1613、反射板1614、以及光学薄膜1615都是背光单元， 它们用作光源而向液晶显示面板投射光.液晶面板、光源、布线村底、 FPC等都通过挡板1617固定和保护.实施例5在本实施例中，作为根据本发明的电子设备将参照附困对电视装 置(也称为电视机或电视接收机)、数字相机、数字摄像机、移动电 话机(也称为移动电话或手机)、PDA等便携式信息终端、便携式游 戏机、计算机的监视器、计算机、汽车音响等音响再生装置、家庭游 戏机等具备记录介质的图像再生装置等进行说明.图12A所示的便携式信息终端包括主体9201、显示部分9202等. 通过使用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供便携式信息终端.图12B所示的数字摄像机包括显示部分9701、 9702等.通过使用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供数字摄像机.图12C所示的便携式终端包括主体9101、显示部分9102等.实施方式1至5及实施例1至4所示的半导体器件可以适用于显示部分9102.通过使用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供便携式终端.图12D所示的便携式电视装置包括主体9301、显示部分9302等， 通过使用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供便携式电視装置. 这种电视装置可以广泛地适用于搭栽在便携式电话等的便携式信息终 端中的小型电视装置、能搬运的中型电视装置、或者大型电视装置(例 如40英寸或更大).图12E所示的便携式计算机包括主体9401、显示部分9402等.通 过使用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供便携式计算机.困12F所示的电视装置包括主体9501、显示部分9502等.通过使 用本发明之一的显示器件，而可以便宜地提供电视装置.上述中使用可充电电池的电子设备因为降低耗电量，所以可以延 长电子设备的使用时间，以可以节省充电可充电电池的工夫.实施例6在本实施例中，将使用困19A和19B对用于本发明的LRTA设备 的结构进行说明.在困19A中，在玻璃衬底1901上形成有栅极1922、栅极绝缘膜 1923a和1923b、以及氣化物半导体膜1902.此外，在衬底下表面一側 提供有红外光灯1903并且在衬底上表面一側提供有紫外光灯1904.与 紫外光灯l卯4并列地配置笫一红外光辅助灯l卯5和第二红外光辅助 灯1906,注意，也可以不提供第一红外光辅助灯1905和笫二红外光辅 助灯1906.在本实施例中采用了在紫外光灯1904的(对衬底的移动方向)前 面和后面配置第一红外光辅助灯1905和笫二红外光辅助灯1906的结 构，然而也可以采用将它们仅仅配置在一方的结构.在如上所述的结构中，各个灯(红外光灯1903至第二红外光辅助 灯1906)向图中的箭头方向移动，以扫描线状光.在本实施例的结构 中，首先从笫一红外光辅助灯l卯5对氣化物半导体膜1902中的虚线 所示的区域1908照射红外光，该区域被加热，所述虚线所示的区域l卯8 中间夹着栅极绝缘膜1923a和1923b与栅极1922重叠.而且，还会随 着衬底的移动而向前方移动.当对村底进行灯辐照时移动各个灯，然 而还可以使玻璃衬底1901移动或使灯和衬底双方移动.在辐射第一红外光辅助灯l卯5之后，从衬底上表面一側辐射来自 紫外光灯1904的紫外光，并且从衬底下表面一側辐射来自红外光灯 l卯3的红外光，以加热氣化物半导体膜1902的与栅极1922重叠的区 域1908.在本实施例中，对该区域1908优先进行氧化物半导体膜1902 的结晶化.被来自紫外光灯l卯4和红外光灯1903的辐射加热的区域1908被 来自配置在紫外光灯1904后面的第二红外光辅助灯1906的红外光加 热.为了进一步加热促进了结晶化的区域1908而进行从第二红外光辅 助灯1906的红外光的辐射.如上所述，在氣化物半导体膜1902中的与栅极1922重叠的区域 (在进行步躁中成为结晶氧化物半导体膜的区域)1908看起来跟着衬 底的移动向前面移动.图19B示出了对于氣化物半导体膜1902的区域1908表示时间 (Time)和温度(Temp.)的关系.如图19B所示，随着时间的经过，首先处于前加热(预加热)的状态，接着继续为主加热(主要加热) 状态、后加热(后热)状态.图19B明显地显示，在预加热状态中加热到一定的温度，该状态 起到緩和与之后的主要加热状态的温度梯度的作用.这是为了防止氧 化物半导体膜因为在主要加热状态中急剧被加热而存储弯曲能级等.因此，第一红外光辅助灯1905的输出能级优选设定为比红外光灯 1903的输出能級小.此时，实施者可以适当地决定输出能级使它形成 什么样的温度梯度.接着，经过预加热状态之后，从衬底下表面一側辐射红外光，以 处于膜表面温度上升到250至570°C的主要加热状态.在该状态下， 氣化物半导体膜1902中的区域1908具有良好的结晶性.注意，同时辐射的紫外光因为有助于电子激发，所以不导致热变化.在主要加热状态中获得的改善了结晶性的区域1908由配置在紫外 光灯1904后面的笫二红外光辅助灯1906加热.上述后加热状态起到 防止在因为主要加热状态的快速冷却在失去热平衡的状态下结束结晶 化的作用.这是为了使结晶化所需要的时间充裕而获得最稳定的连接 状态，因此，第二红外光辅助灯1906的输出能级也优选设定为比配置在 村底下表面的红外光灯1903低，并且形成渐渐降低温度的温度梯度地 调节.通过具有上述结构，由于与栅极重叠的氣化物半导体膜的一部分 被加热，所以可以抑制村底的收缩.此外，通过使各个灯或衬底移动 地进行结晶化步骤，可以提高处理率.此外，抑制因为急剧加热氧化 物半导体膜以及快速冷却结晶氧化物半导体膜而产生的应力弯曲和悬 空键等的晶体缺陷，以可以得到具有优异于结晶性的区域1卯8的氣化 物半导体膜.此外，也可以通过没有提供第一红外光辅助灯1905和笫二红外光 辅助灯1906地进行照射加热，而抑制对于村底的热量.注意，在本实施例中，对使用了线状灯的LRTA设备的结构进行 说明，然而也可以使用面状灯进行结晶化步驟.实施例7在本实施例中，将参照图20示出将根据本发明的半导体器件适用 于电泳显示器的例子.图20所示的电泳显示器包括主体2010、显示图像的像素部分 2011、驱动IC 2012、接收器2013、薄膜电池2014等.可以使用半导 体部件而安装驱动IC 2012和接收器2013等.本发明的半导体器件可 以用于像素部分2011和驱动IC 2012.注意，像素部分2011具有层叠 了排列有微胶嚢和旋转球(gyricon beads)等的显示层以及控制该显示 层的驱动层的结构.显示层和驱动层被夹在两张塑料薄膜之间.这种电泳显示器也称作电子纸，该电泳显示器非常薄并且具有柔 软性，所以可以弄园成筒形，很优异于携带.因此，可以自由地携带 大平面的显示介质.此外，将本发明的半导体器件用于像素部分2011 等，所以可以提供廉价的显示器件.作为本实施例的电泳显示器可以考虑到各种各样的形式，然而， 本实施例的电泳显示器为如下器件，即在溶刑或溶质中分散有多个包 括具有正电荷的第一粒子以及具有负电荷的第二粒子的微胶囊，并且 通过对微胶嚢施加电场使微胶嚢中的粒子互相向反方向移动，以仅仅 显示集合在一方的粒子的颜色.注意，第一粒子或笫二粒子包含染料， 并且在没有电场的情况下不移动.第一粒子的颜色和第二粒子的颜色 不同(包括无色).将微胶囊分散到溶剂中的被称作电子墨，该电子 墨可以印刷到玻璃、塑料、布、纸等的表面上.此外，本发明的半导体器件使用对可见光具有透光性的氣化物半 导体膜，并且可以使用包含对可见光具有透光性的铟錄氧化物(ITO)、 由铟锡氧化物和氣化硅构成的ITSO、有机铟、有机锡、氧化锌、氧化 钛等的透明导电膜作为源电极和漏极等.如果对用于驱动层的TFT使 用常规的非晶硅或多晶硅，则需要与沟道形成区域重叠地提供遮光膜， 以便光不照射到沟道形成区域.然而，像本发明，通过使用对可见光 具有透光性的氧化物半导体膜、源电极和漏极来制造驱动层，可以得 到双面显示的电泳显示器.另外，本发明的半导体器件可以主要用作显示静态困像的装置， 从例如用于像导航系统、音响再现设备(汽车音响、音响组件等)、个人 计算机、游戏机、便携信息终端(移动计算机、携带电话、便携式游戏 机、或电子书等)、到如冰箱、洗衣机、电饭煲、固定电话、真空清洁器、体温计等家庭电气化产品， 一直到大面积的信息显示器如火车里 的吊牌广告、火车站和机场的到达/出发指示牌等.实施例8在本实施例中，将参照困21说明根据本发明的数字音响播放器.困21所示的数字音响播放器包括主体2U0、显示部分2111、存储 部分2112、搮作部分2113、以及耳机2114等.注意，可以使用头戴式 耳机或无线耳机而代替耳机2114.作为显示部分2111可以使用液晶或 有机EL等.作为存储部分2112使用存储容量为20兆字节(MB)至 200千兆字节(GB)的闪存，并且搮作搮作部分2113,而可以存储、 再生图像或声音(音乐).本发明的半导体器件所具有的TFT的氣化物半导体膜的沟道形成 区域至少具有结晶化了的区域，所以通过将本发明的半导体器件提供 在显示部分2111中，可以提供价格低而且性能好的数字音响播放器. 再者，由于氧化物半导体膜的沟道形成区域为透明而且不吸收可见光， 所以不产生不需要的光栽流子.因此，在沟道形成区域中不产生由 于光照射的特性劣化，从而可以提供可靠性高的数字音响播放器.本实施例可以与实施方式1至6、实施例1至4任意组合.本说明书根据2005年9月29日在日本专利局受理的日本专利申请 编号2005-283782而制造，所申请内容包括在本说明书中.
权利要求
1.一种电泳显示装置，包括像素部分和驱动器IC，所述像素部分包括衬底之上的栅电极；栅电极之上的绝缘膜；栅电极之上的氧化物半导体膜，所述绝缘膜夹在栅电极和氧化物半导体膜之间；沟道保护膜，形成于氧化物半导体膜之上，源电极和漏电极，形成于氧化物半导体膜和沟道保护膜之上；以及钝化膜，包括至少形成于源电极、漏电极、沟道保护膜和氧化物半导体膜之上的绝缘材料。
2. 如权利要求1所述的电泳显示装置，其中氣化物半导体膜包括 基于In-Ga-Zn-0的非晶氧化物半导体.
3. 如权利要求l所述的电泳显示装置，其中氧化物半导体膜厚度 为50 - 200mn。
4. 如权利要求1所述的电泳显示装置，其中钝化膜包括氣化硅.
5. 如权利要求l所述的电泳显示装置，还包括接收装置.
6. 如权利要求l所述的电泳显示装置，其中驱动器IC包括形成 于衬底之上的使用氧化物半导体膜的薄膜晶体管.
7. —种电泳显示装置，包括像素部分和驱动器IC,所述像素部分 包括衬底之上的栅电极； 栅电极之上的绝缘摸；栅电极之上的氧化物半导体膜，所述绝缘膜夹在栅电极和氧化物 半导体膜之间；沟道保护膜，形成于氧化物半导体膜之上，源电极和漏电极，形成于氧化物半导体膜和沟道保护膜之上，其 中源电极和漏电极中每个包括与氣化物半导体膜的上表面接触的钛 膜；以及钝化膜，包括至少形成于源电极、漏电极、沟道保护膜和氣化物半导体膜之上的绝缘材料.
8. 如权利要求7所述的电泳显示装置，其中氣化物半导体膜包括 基于In-Ga-Zn-0的非晶氣化物半导体.
9. 如权利要求7所述的电泳显示装置，其中钝化膜包括氣化硅.
10. 如权利要求7所述的电泳显示装置，还包括位于源电极和漏 电极中每个中的钛膜上的、包括铝或其合金的笫二导电膜.
11. 如权利要求7所述的电泳显示装置，还包括接收装置.
12. 如权利要求7所述的电泳显示装置，其中驱动器IC包括形成 于衬底之上的使用氣化物半导体膜的薄膜晶体管.
13. —种电泳显示装置，包括像素部分和驱动器IC,所述像素部 分包括衬底之上的栅电极； 栅电极之上的绝缘膜；栅电极之上的氣化物半导体膜，所述绝缘膜夹在栅电极和氧化物半导体膜之间；源电极和漏电极，形成于氧化物半导体膜之上；以及钝化膜，包括至少形成于源电极、漏电极和氧化物半导体膜之上的绝缘材料，其中钝化膜至少与源电极和漏电极的上表面、以及源电极和漏电 极之间的氣化物半导体膜的上表面直接接触.
14. 如权利要求13所述的电泳显示装置，其中氣化物半导体膜包 括基于In-Ga-Zn-0的非晶氣化物半导体.
15. 如权利要求13所述的电泳显示装置，其中钝化膜包括氧化硅，
16. 如权利要求13所述的电泳显示装置，还包括接收装置.
17. 如权利要求13所述的电泳显示装置，其中驱动器IC包括形 成于衬底之上的使用氣化物半导体膜的薄膜晶体管.
18. —种电泳显示装置，包括像素部分和驱动器IC,所述像素部 分包括衬底之上的栅电极； 栅电极之上的绝缘膜；栅电极之上的氧化物半导体膜，所述绝缘膜夹在栅电极和氧化物 半导体膜之间；源电极和漏电极，形成于氧化物半导体膜之上，其中源电极和漏电极中每个包括与氧化物半导体膜的上表面接触的钛膜；以及钝化膜，包括至少形成于源电极、漏电极、和氣化物半导体膜之 上的绝缘材料，其中钝化膜至少与源电极和漏电极的上表面、以及源电极和漏电 极之间的氧化物半导体膜的上表面直接接触.
19. 如权利要求18所述的电泳显示装置，其中氧化物半导体膜包 括基于In-Ga-Zn-0的非晶氧化物半导体.
20. 如权利要求18所述的电泳显示装置，其中钝化膜包括氣化硅.
21. 如权利要求18所述的电泳显示装置，还包括位于源电极和漏 电极中每个中的钛膜上的、包括铝或其合金的第二导电膜.
22. 如权利要求18所述的电泳显示装置，还包括接收装置.
23. 如权利要求18所述的电泳显示装置，其中驱动器IC包括形 成于衬底之上的使用氣化物半导体膜的薄膜晶体管.
全文摘要
本发明的目的在于通过使用以氧化锌为典型的氧化物半导体膜形成薄膜晶体管，以低成本提供一种半导体器件及其制造方法，而不使制造工序复杂化。本发明的半导体器件之一，在衬底上形成栅极，覆盖栅极地形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜，并且在氧化物半导体膜上形成第一导电膜和第二导电膜，其中氧化物半导体膜在沟道形成区域中至少包括结晶化了的区域。
文档编号G02F1/1368GK101335275SQ20081014597
公开日2008年12月31日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者曾根宽人, 本田达也, 秋元健吾 申请人:株式会社半导体能源研究所