可以使用铬或氧化铬等的吸收光的遮光材料形成。
[0165]在对半色调掩模照射曝光光线的情况下，在遮光部中，光透过率为0%，而在没设置有遮光部及半透过部的区域中，光透过率为100%。另外，在半透过部中，可以以10%至70%的范围内调整光透过率。半透过部中的光透过率可以根据半透过部的材料调整。
[0166]通过使用多级灰度掩模来进行曝光之后进行显影，如图1OB所示可以形成具有膜厚不同的区域的掩模135。
[0167]接着，使用掩模135对半导体膜131、金属氧化物膜132、导电膜133进行蚀刻并进行分离。其结果是，可以形成半导体层103、具有η型导电型的金属氧化物膜137及导电膜138(参照图10Β)。
[0168]接着，对掩模135进行灰化。其结果，掩模的面积缩小并且其厚度减薄。此时，膜厚薄的区域的掩模的抗蚀剂(重叠于栅电极层101的一部分的区域)被去掉，而可以形成被分离的掩模139(参照图10C)。
[0169]使用掩模139对导电膜138进行蚀刻，而形成源电极层或漏电极层105a、105b。因为当如本实施方式所示对导电膜138进行湿蚀刻，导电膜138各向同性地被蚀刻，所以掩模139的端部和源电极层或漏电极层105a、105b的端部不一致而其进一步缩退，而在源电极层或漏电极层105a、105b的外侧突出具有η型导电型的金属氧化物膜137及半导体层103。接着，使用掩模139对具有η型导电型的金属氧化物膜137进行蚀刻，而形成缓冲层104a、104b(参照图10D)。注意，在相对于半导体层103的金属氧化物膜137的蚀刻选择比小的情况下，当金属氧化物膜137被蚀刻时半导体层103的露出区域的一部分被蚀刻，而具有未图示的槽部。
[0170]然后，去除掩模139。
[0171]通过上述工序，可以制造如图9A、9B所示的薄膜晶体管174。
[0172]如本实施方式所示，通过利用使用多级灰度掩模形成的具有多个(典型的是两个)厚度的抗蚀剂掩模，可以缩减抗蚀剂掩模数，因此可以实现工序的简化和低成本化。
[0173]本实施方式可以与其他实施方式适当地组合来实施。
[0174]实施方式5
[0175]在此，表示至少不使栅极绝缘膜和氧化物半导体层的叠层接触于大气地进行连续成膜的反交错型薄膜晶体管的制造例子。在此，表示直至进行连续成膜的工序的工序，而作为后面的工序根据实施方式I至4中的任一个制造薄膜晶体管即可。
[0176]在本说明书中，连续成膜是指如下状态:在从利用溅射法进行的第一成膜工序到利用溅射法进行的第二成膜工序的一系列工序中，放置有被处理衬底的气氛不接触于大气等的污染气氛而一直控制为真空或惰性气体气氛(氮气氛或稀有气体气氛)。通过进行连续成膜，可以避免水分等再附着于清净化的被处理衬底上而进行成膜。
[0177]在相同处理室内进行从第一成膜工序到第二成膜工序的一系列工序的状态包括在本说明书中的连续成膜的范围内。
[0178]另外，当在不同处理室内进行从第一成膜工序到第二成膜工序的一系列工序时，在结束第一成膜工序之后，不接触于大气地在处理室之间进行衬底搬运，然后进行第二成膜，这个状态也包括在本说明书中的连续成膜的范围内。
[0179]注意，在第一成膜工序和第二成膜工序之间具有衬底搬运工序、对准工序、缓冷工序或者加热或冷却衬底以将其设定为第二工序所需要的温度的工序等的状态也包括在本说明书中的连续成膜的范围内。
[0180]但是在第一成膜工序和第二成膜工序之间具有清洗工序、湿蚀刻、抗蚀剂形成等的使用液体的工序的情况不包括在本说明书中的连续成膜的范围内。
[0181]在不暴露于大气地进行连续成膜的情况下，优选使用如图12所示那样的多室型制造装置。
[0182]在制造装置的中央部中设置有具有搬运衬底的搬运机构(典型的是搬运机械81)的搬运室80，并且搬运室80联结有卡匣(cassette)室82，该卡匣室82设置收纳有搬入及搬出到搬运室80内的多个衬底的卡匣盒(cassette case)。
[0183]另外，搬运室80通过闸阀84至88分别连接到多个处理室。在此，表示五个处理室连接到上面形状是六角形的搬运室80的例子。另外，通过改变搬运室的上面形状，可以改变能够连接的处理室数。例如采用四角形则可以连接三个处理室，而采用八角形则可以连接七个处理室。
[0184]在五个处理室中，将至少一个处理室设定为进行溅射的溅射处理室。至少在溅射处理室的处理室内部中，设置有溅射靶子、用于对靶子进行溅射的电力施加机构、气体导入单元、将衬底保持在预定位置的衬底支架等。另外，在溅射处理室中设置有控制处理室内的压力的压力控制单元以将溅射处理室内处于减压状态。
[0185]溅射法包括如下方法:作为溅射电源使用高频电源的RF溅射法、DC溅射法以及以脉冲方式施加偏压的脉冲DC溅射法。RF溅射法主要用于形成绝缘膜，而DC溅射法主要用于形成金属膜。
[0186]另外，也有可以设置材料不同的多个靶子的多元溅射装置。多元溅射装置既可以在同一处理室中层叠形成不同的材料膜，又可以在同一处理室中同时对多种材料进行放电而进行成膜。
[0187]另外，也有使用磁控管溅射法的溅射装置和使用ECR溅射法的溅射装置:在使用磁控管溅射法的溅射装置中，在处理室内部具备磁铁机构；而在使用ECR溅射法的溅射装置中，不使用辉光放电而利用使用微波产生的等离子体。
[0188]作为溅射处理室，适当地使用上述多样的溅射法。
[0189]另外，作为成膜方法具有反应溅射法、偏压溅射法:在反应溅射法中，当进行成膜时使靶子物质和溅射气体成分起化学反应而形成这些化合物薄膜;而在偏压溅射法中，当进行成膜时对衬底也施加电压。
[0190]另外，将在五个处理室中的其他处理室之一设定为在进行溅射之前进行衬底的预热等的加热处理室、在进行溅射之后冷却衬底的冷却处理室或进行等离子体处理的处理室。
[0191]接着，说明制造装置的工作的一例。
[0192]将容纳有使被成膜面朝向下面的衬底94的衬底卡匣设置在卡匣室82，并利用设置在卡匣室82中的真空排气单元使卡匣室处于减压状态。注意，预先对各处理室及搬运室80的内部利用设置在它们中的真空排气单元进行减压。通过上述步骤，当在各处理室之间搬运衬底时可以不接触大气地维持清洁的状态。
[0193]注意，在使被成膜面朝向下面的衬底94上预先至少设置有栅电极。例如，在衬底和栅电极之间也可以设置通过等离子体CVD法可以得到的氮化硅膜、氮氧化硅膜等的基底绝缘膜。在作为衬底94使用包含碱金属的玻璃衬底的情况下，基底绝缘膜具有如下作用:抑制因钠等的可动离子从衬底侵入到其上的半导体区域中而使TFT的电特性变化。
[0194]在此，使用通过等离子体CVD法形成覆盖栅电极的氮化硅膜，以形成第一层的栅极绝缘膜的衬底。通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜致密，并通过将它用作第一层的栅极绝缘膜可以抑制针孔等的产生。注意，虽然在此示出栅极绝缘膜是叠层的例子，但是不局限于此而也可以采用单层或三层以上的叠层。
[0195]接着，开启闸阀83并利用搬运机械81从卡匣抽出第一个衬底94，开启闸阀84并将第一个衬底94搬运到第一处理室89中，并且关闭闸阀84。在第一处理室89中，利用加热器或灯加热对衬底进行加热来去除附着在衬底94上的水分等。特别是，因为当栅极绝缘膜包含水分时，有TFT的电特性变化的忧虑，所以进行溅射成膜之前的加热是有效的。注意，当在卡匣室82中设置衬底的阶段中充分地去除水分时，不需要进行该加热处理。
[0196]此外，也可以在第一处理室89中设置等离子体处理单元，并对第一层的栅极绝缘膜的表面进行等离子体处理。另外，还可以在卡匣室82中设置加热单元并在卡匣室82中进行加热以去除水分。
[0197]接着，开启闸阀84并利用搬运机械81将衬底搬运到搬运室80，开启闸阀85将衬底搬运到第二处理室90中，并且关闭闸阀85。
[0198]在此，作为第二处理室90，采用使用RF磁控溅射法的溅射处理室。在第二处理室90中，形成用作第二层的栅极绝缘膜的氧化硅膜(S1x膜)。作为第二层的栅极绝缘膜，除了氧化硅膜之外，还可以使用氧化铝膜(Al2O3膜)、氧化镁膜(MgOx膜)、氮化铝膜(AlNx膜)、氧化钇膜(YOx膜)等。
[0199]此外，也可以对第二层的栅极绝缘膜中添加少量的例如氟、氯等的卤素来将钠等的可动离子固定化。作为其方法，在处理室中引入包含卤素的气体进行溅射。但是，在引入包含卤素元素的气体的情况下，处理室的排气单元需要设置有除害装置。优选将使栅极绝缘膜包含的卤素元素的浓度设定为如下浓度:通过使用SMS(二次离子质谱分析计)的分析而可以得到的浓度峰值在I X 115CnT3以上且I X 12t3CnT3以下的范围内。
[0200]在得到S1x膜的情况下，可以采用如下方法:作为靶子使用人工石英并使用稀有气体，典型地使用氩的溅射法;或作为靶子使用单晶硅并与氧气体起化学反应而得到S1x膜的反应溅射法。在此，为了使S1x膜包含极多的氧，作为靶子使用人工石英，在只有氧的气氛下，或在氧为90%以上且Ar为10%以下的气氛下进行溅射，来形成具有过量的氧的S1x 膜。
[0201]在形成S1x膜之后，以不接触大气的方式开启闸阀85并利用搬运机械81将衬底搬运到搬运室80，开启闸阀86并将衬底搬运到第三处理室91中，并且关闭闸阀86。
[0202]在此，作为第三处理室91，采用使用DC磁控溅射法的溅射处理室。在第三处理室91中，形成包含In、Ga及Zn的氧化物半导体膜(IGZ0膜)作为半导体层。可以在稀有气氛下或氧气氛下使用包含In、Ga及Zn的氧化物半导体靶子进行成膜。在此，为了使IGZO膜包含极多的氧，在只有氧的气氛下，或在氧为90%以上且Ar为10%以下的气氛下作为靶子使用包含In、Ga及Zn的氧化物半导体，并进行采用脉冲DC溅射法的溅射，来形成具有过量的氧的IGZO膜。
[0203]如上所述，通过以不接触大气的方式连续形成具有过量的氧的S1x膜和具有过量的氧的IGZO膜，因为其彼此是具有过量的氧的膜所以可以使其界面状态稳定，并提高TFT的可靠性。当在形成IGZO膜之前衬底接触于大气时，水分等附着在衬底上并对界面状态造成坏影响，因此有引起阈值的不均匀性、电特性退化、成为常开启状态的TFT等的忧虑。水分是氢化合物，而通过以不接触于大气的方式进行连续成膜，可以防止氢化合物存在于界面中。从而，通过进行连续成膜，可以减少阈值的不均匀性，防止电特性的退化，并且减少TFT移动到常开启一侧的状态，优选避免该移动。
[0204]此外，也可以通过在第二处理室90的溅射处理室中设置人工石英的靶子和包含In、Ga及Zn的氧化物半导体靶子的双方，并使用挡板按顺序层叠而进行连续形成，在相同的处理室中进行层叠。在靶子和衬底之间设置挡板，打开进行成膜的靶子的挡板，而关闭不进行成膜的靶子的挡板。在相同的处理室中进行层叠的优点是可减少所使用的处理室数并可以防止当在不同的处理室之间搬运衬底时微粒等附着在衬底上。
[0205]接着，不使接触于大气地开启闸阀86并使用搬运机械81将衬底搬运到搬运室80。
[0206]在不使用灰色调掩模的工序中，在此通过卡匣室从制造装置搬出衬底并使用光刻技术对具有过量的氧的IGZO膜进行构图。但是在使用灰色调掩模的工序中，继续进行以下所示的连续成膜。
[0207]接着，不接触于大气地开启闸阀87，将衬底搬运到第四处理室92内，并且关闭闸阀87ο
[0208]在此，作为第四处理室92，采用使用DC磁控溅射法的溅射处理室。在第四处理室92中，形成缓冲层。在此，表示形成氧化钛膜(T1x膜)作为用于缓冲层的显示η型导电型的金属氧化物膜的例子。在第四处理室92的溅射处理室导入氧气体，并使用钛的靶子进行反应溅射法，而形成T1x膜。也可以使用对钛靶子添加In、Ga或Zn的靶子。另外，也可以使用对钛靶子添加Mg或Al的靶子。该T1x膜用作源区或漏区。
[0209]另外，也可以在包含In、Ga及Zn的氧化物半导体膜和缓冲层之间通过连续成膜形成载流子浓度比半导体层高并载流子浓度比缓冲层低的第二缓冲层(η—层)。在作为第二缓冲层使用包含In、Ga及Zn的氧化物半导体层和缓冲层的混合层的情况下，在同一处理室内设置包含In、Ga及Zn的氧化物半导体靶子和钛靶子的双方，使用挡板依次层叠进行连续成膜。首先，关闭钛靶子的挡板，形成包含In、Ga及Zn的氧化物半导体膜。接着，开启钛靶子的挡板，同时形成包含In、Ga及Zn的氧化物半导体膜和T1x。接着，通过关闭包含In、Ga及Zn的氧化物半导体的靶子的挡板，并形成T1x膜，可以在半导体层上依次形成η—层、n+层。
[0210]接着，不接触大气地开启闸阀87并利用搬运机械81将衬底搬运到搬运室80，开启闸阀88将衬底搬运到第五处理室93中，并且关闭闸阀88。
[0211]在此，作为第五处理室93，采用使用DC磁控溅射法的溅射处理室。在第五处理室93中，形成成为源电极或漏电极的金属多层膜。在第五处理室93的溅射处理室中设置钛靶子和铝靶子的双方，并使用挡板按顺序层叠进行连续成膜来在同一个处理室中进行层叠。在此，在钛膜上层叠铝膜，而且在铝膜上层叠钛膜。
[0212]如上所述，在使用灰色调掩模的情况下，可以不接触于大气地连续形成具有过量的氧的S1x膜、具有过量的氧的IGZO膜、金属氧化物膜和金属多层膜。特别是，可以将具有过量的氧的IGZO膜的界面状态更稳定化，提高TFT的可靠性。在IGZO膜的形成前后衬底接触于大气的情况下，水分等附着在衬底上，对界面状态造成坏影响，并且有引起阈值的不均匀，电特性的退化，成为常开启的TFT的状态等的忧虑。因为水分是氢化合物，所以通过不接触于大气地连续形成，可以防止氢化合物存在于IGZO膜的界面。从而，通过连续形成四个膜，可以减少阈值的不均匀性，防止电特性的退化，并且减少TFT移动到常开启一侧的状态，优选避免该移动。
[0213]另外，通过不接触于大气地连续形成金属氧化物膜和金属多层膜，在金属氧化物膜和金属多层膜之间可以实现良好的界面状态，而可以降低接触电阻。
[0214]另外，也可以不使用第四处理室92而在第五处理室93中连续形成T1x膜和金属多层膜。在此情况下，通过使用挡板依次层叠而连续形成，在同一处理室内进行层叠。在此，使用挡板遮挡铝靶子，并导入氧气体进行反应溅射，而形成氧化钛膜(T1x膜)。接着，从第五处理室93排出氧气体而导入氩气体，进行溅射，以形成钛膜。接着，使用挡板遮挡钛靶子，在钛膜上层叠铝膜，然后使用挡板遮挡铝靶子，在铝膜上层叠钛膜。在相同的处理室中进行层叠的优点是可以减少所使用的处理室数并可以防止当在不同的处理室之间搬运衬底时微粒等附着在衬底上。
[0215]在反复进行上述工序对卡匣盒内的衬底进行成膜处理，而结束多个衬底的处理之后，将真空状态的卡匣室暴露于大气并取出衬底及卡匣。
[0216]另外，在第一处理室89中可以进行具有过量的氧的IGZO膜的形成之后的加热处理，具体而言可以进行300°C至400°C的加热处理，优选的是350°C以上的加热处理。通过进行该加热处理，可以提高反交错型薄膜晶体管的电特性。该加热处理只要在具有过量的氧的IGZO膜的成膜之后进行，则没有特别的限制，例如可以在刚形成具有过量的氧的IGZO膜之后或在刚形成金属多层膜之后进行该加热处理。
[0217]接着，使用灰色调掩模对各叠层膜进行构图。即可以使用干蚀刻、湿蚀刻进行形成，又可以在多次蚀刻中分别选择性地进行蚀刻。
[0218]在以下的工序中，根据上述实施方式4可以制造反交错型薄膜晶体管。
[0219]虽然在此以多室方式的制造装置为例子进行说明，但是也可以使用串联联结溅射处理室的串列方式的制造装置来不接触于大气地进行连续成膜。
[0220]此外，图12所示的装置中采用将被成膜面朝向下面，即采用所谓的朝下方式的处理室，但是也可以采用将衬底竖为垂直的纵向安装方式的处理室。纵向安装方式的处理室具有其占地面积比朝下方式的处理室小的优点，并且当使用因衬底的自重而会弯曲的大面积的衬底时是有效。
[0221]实施方式6
[0222]在实施方式中，以下说明在同一衬底上至少制造驱动电路的一部分和配置在像素部中的薄膜晶体管的例子。
[0223]根据实施方式I至4形成配置在像素部中的薄膜晶体管。此外，因为实施方式I至实施方式4所示的薄膜晶体管是η沟道型TFT，所以将可以由η沟道型TFT构成的驱动电路的一部分形成在与像素部的薄膜晶体管相同的衬底上。
[0224]图13Α示出有源矩阵型液晶显示装置的框图的一例。图13Α所示的显示装置在衬底5300上包括:具有多个具备显示元件的像素的像素部5301;选择各像素的扫描线驱动电路5302;以及控制对被选择了的像素的视频信号输入的信号线驱动电路5303。像素部5301通过从信号线驱动电路5303在行方向上延伸地配置的多个信号线Sl-Sm(未图示)与信号线驱动电路5303连接，并且通过从扫描线驱动电路5302在列方向上延伸地配置的多个扫描线Gl-Gn(不进行图示)与扫描线驱动电路5302连接，并具有对应于信号线Sl-Sm以及扫描线Gl-Gn配置为矩阵形的多个像素(未图示)。并且，各个像素与信号线Sj(信号线Sl-Sm中任一)、扫描线Gi(扫描线Gl-Gn中任一)连接。
[0225]此外，实施方式I至4所示的薄膜晶体管是η沟道型TFT，参照图14说明由η沟道型TFT构成的信号线驱动电路。
[0226]图14所示的信号线驱动电路包括:驱动器IC5601;开关群5602_1至5602_Μ;第一布线5611;第二布线5612;第三布线5613;以及布线5621_1至5621_Μ。开关群5602_1至5602_Μ分别包括第一薄膜晶体管5603a、第二薄膜晶体管5603b以及第三薄膜晶体管5603c。
[0227]驱动器IC5601连接到第一布线5611、第二布线5612、第三布线5613及布线5621_1至5621_M。而且，开关群5602_1至5602_M分别连接到第一布线5611、第二布线5612、第三布线5613及分别对应于开关群5602_1至5602_M的布线5621_1至5621_M。而且，布线5621_1至5621_M分别通过第一薄膜晶体管5603a、第二薄膜晶体管5603b及第三薄膜晶体管5603c连接到三个信号线。例如，第J行的布线5621_J(布线5621_1至5621_11中任一个)分别通过开关群5602_J所具有的第一薄膜晶体管5603a、第二薄膜晶体管5603b及第三薄膜晶体管5603c连接到信号线Sj-1、信号线Sj、信号线S j+1。
[0228]注意，对第一布线5611、第二布线5612、第三布线5613分别输入信号。
[0229]注意，驱动器IC5601优选形成在单晶衬底上。再者，开关群5602_1至5602_M优选形成在与实施方式I至4所示的像素部相同的衬底上。因此，优选通过FPC等连接驱动器IC5601和开关群5602_1至5602_M。
[0230]接着，参照图15的时序图说明图14所示的信号线驱动电路的工作。注意，图15的时序图示出选择第i列扫描线Gi时的时序图。再者，第i列扫描线Gi的选择期间被分割为第一子选择期间Tl、第二子选择期间T2及第三子选择期间T3。而且，图14的信号线驱动电路在其他列的扫描线被选择的情况下也进行与图15相同的工作。
[0231]注意，图15的时序图示出第J行布线5621_J分别通过第一薄膜晶体管5603a、第二薄膜晶体管5603b及第三薄膜晶体管5603c连接到信号线Sj-1、信号线Sj、信号线Sj+Ι的情况。
[0232]注意，图15的时序图示出第i列扫描线Gi被选择的时序、第一薄膜晶体管5603a的导通.截止的时序5703a、第二薄膜晶体管5603b的导通/截止的时序5703b、第三薄膜晶体管5603c的导通.截止的时序5703c及输入到第J行布线5621_J的信号5721J。
[0233]注意，在第一子选择期间Tl、第二子选择期间T2及第三子选择期间T3中，对布线5621_1至布线5621_M分别输入不同的视频信号。例如，在第一子选择期间Tl中输入到布线5621_J的视频信号输入到信号线Sj-Ι，在第二子选择期间T2中输入到布线5621」的视频信号输入到信号线Sj，在第三子选择期间T3中输入到布线5621_J的视频信号输入到信号线Sj+ 1。再者，在第一子选择期间Tl、第二子选择期间T2及第三子选择期间T3中输入到布线5621_J 的视频信号分别为 DataJ-1、Data_j、Data_j+l。
[0234]如图15所示，在第一子选择期间Tl中，第一薄膜晶体管5603a导通，第二薄膜晶体管5603b及第三薄膜晶体管5603c截止。此时，输入到布线5621_^^Data_j-l通过第一薄膜晶体管5603a输入到信号线Sj-Ι。在第二子选择期间T2中，第二薄膜晶体管5603b导通