半导体装置及半导体装置的制造方法与流程

1.本发明的一个方式涉及一种半导体装置。本发明的一个方式涉及一种显示装置。本发明的一个方式涉及半导体装置或显示装置的制造方法。
2.注意，本发明的一个方式不限定于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、其驱动方法或者其制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。


背景技术：

3.作为可用于晶体管的半导体材料，使用金属氧化物的氧化物半导体受到瞩目。例如，专利文献1公开了如下半导体装置：层叠有多个氧化物半导体层，在该多个氧化物半导体层中，被用作沟道的氧化物半导体层包含铟及镓，并且使铟的比率比镓的比率高，而场效应迁移率(有时，简称为迁移率或μfe)得到提高的半导体装置。
4.由于能够用于半导体层的金属氧化物可以利用溅射法等形成，所以可以被用于构成大型显示装置的晶体管的半导体层。此外，因为可以将使用多晶硅或非晶硅的晶体管的生产设备的一部分改良而利用，所以还可以抑制设备投资。此外，与使用非晶硅的晶体管相比，使用金属氧化物的晶体管具有高场效应迁移率，所以可以实现设置有驱动电路的高性能的显示装置。
5.此外，在由显示装置中的屏幕尺寸有大型化的趋势，于是，显示装置的研制甚至针对对角线60英寸以上，进而为对角线120英寸以上的屏幕。并且，屏幕也有走向高分辨率的趋势，如全高清(像素数为1920
×
1080，也被称为“2k”等)、ultra high-definition(像素数为3840
×
2160，也被称为“4k”等)、super high-definition(像素数为7680
×
4320，也被称为“8k”等)。[先行技术文献][专利文献]
[0006]
屏幕尺寸的大型化或分辨率的提高趋于导致显示部内的布线电阻的增大。专利文献2中公开了在使用非晶硅晶体管的液晶显示装置中为了抑制布线电阻的增大使用铜(cu)形成低电阻布线层的技术。
[0007]
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-7399号公报[专利文献2]日本专利申请公开第2004-163901号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
[0008]
本发明的一个方式的目的之一是提供一种电特性良好的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种
电特性良好的半导体装置的制造方法。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置的制造方法。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置的制造方法。
[0009]
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。并且，本发明的一个方式不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。解决技术问题的手段
[0010]
本发明的一个方式是一种包括半导体层、半导体层上的第一绝缘层以及第一绝缘层上的导电层的半导体装置。半导体层具有第一区域、一对的第二区域、一对的第三区域以及一对的第四区域。第二区域夹着第一区域设置，第三区域夹着第一区域及第二区域设置，第四区域夹着第一区域、第二区域及第三区域设置。第一区域具有与第一绝缘层及导电层重叠的区域，第二区域及第三区域分别具有与第一绝缘层重叠的区域且不与导电层重叠，第四区域不与第一绝缘层和导电层重叠。与第二区域重叠的区域的第一绝缘层的厚度大致相等于与第一区域重叠的区域的第一绝缘层的厚度。与第三区域重叠的区域的第一绝缘层的厚度比与第二区域重叠的区域的第一绝缘层的厚度薄。
[0011]
优选的是，上述半导体装置还包括第二绝缘层，第二绝缘层与第一绝缘层的顶面及侧面以及第四区域的顶面接触。
[0012]
在上述半导体装置中，优选的是，第一绝缘层包含氧化物或氧氮化物，第二绝缘层包含氧化物或氧氮化物。
[0013]
在上述半导体装置中，优选的是，第一绝缘层包含氧化物或氧氮化物，第二绝缘层包含氮化物或氮氧化物。
[0014]
在上述半导体装置中，第三区域及第四区域优选都包含第一元素。第三区域中的第一元素的浓度优选高于第二区域中的第一元素的浓度，第四区域中的第一元素的浓度优选高于第三区域中的第一元素的浓度。另外，第一元素优选为氢、硼、氮和磷中的任一个以上。
[0015]
在上述半导体装置中，优选的是，第二区域的电阻低于第一区域的电阻，第三区域的电阻低于第二区域的电阻，第四区域的电阻低于第三区域的电阻。
[0016]
在上述半导体装置中，第三区域的电阻优选为第二区域的电阻的2倍以上且1
×
103倍以下。
[0017]
在上述半导体装置中，与第三区域重叠的部分的第一绝缘层的厚度优选为与第二区域重叠的部分的第一绝缘层的厚度的0.2倍以上且0.9倍以下。
[0018]
在上述半导体装置中，第二区域的宽度及第三区域的宽度优选都为50nm以上且1μm以下。
[0019]
在上述半导体装置中，优选的是，半导体层包含铟、元素m及锌，元素m为铝、镓、钇和锡中的一个以上。
[0020]
本发明的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：形成岛状的半导体层的工序；在半导体层上形成绝缘膜的工序；在绝缘膜上形成导电膜的工序；在导电膜上形成其端部位于半导体层的端部内侧的第一抗蚀剂掩模的工序；使用第一抗蚀剂掩模对导电膜进行蚀刻来形成其端部位于第一抗蚀剂掩模的端部内侧的导电层的工序；使用第一抗蚀剂掩模对绝缘膜进行蚀刻来形成第一绝缘层的工序；缩小第一抗蚀剂掩模而形成其端
部位于导电层的端部外侧的第二抗蚀剂掩模的工序；使用第二抗蚀剂掩模对第一绝缘层的上部的一部分进行蚀刻来形成第二绝缘层的工序；去除第二抗蚀剂掩模的工序；在导电层、第二绝缘层及半导体层上形成第三绝缘层的工序；以及通过第二绝缘层及第三绝缘层对半导体层供应第一元素的工序。在此，第一元素为氢、硼、氮和磷中的一个以上。
[0021]
在上述半导体装置的制造方法中，优选的是，供应第一元素的工序优选在形成第三绝缘层的工序之后以不暴露于大气的方式连续进行。
[0022]
在上述半导体装置的制造方法中，优选的是，形成导电层的工序优选使用湿蚀刻法且形成第一绝缘层的工序及形成第二绝缘层的工序都使用干蚀刻法。发明效果
[0023]
根据本发明的一个方式，可以提供一种电特性良好的半导体装置。另外，可以提供一种可靠性高的半导体装置。另外，可以提供一种新颖的半导体装置。另外，可以提供一种电特性良好的半导体装置的制造方法。另外，可以提供一种可靠性高的半导体装置的制造方法。另外，可以提供一种新颖的半导体装置的制造方法。
[0024]
注意，上述效果的记载并不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。附图简要说明
[0025]
图1a、图1b、图1c是示出半导体装置的结构例子的图。图2a、图2b、图2c是示出半导体装置的结构例子的图。图3a、图3b是示出半导体装置的结构例子的图。图4a、图4b是示出半导体装置的结构例子的图。图5a是半导体装置的俯视图，图5b、图5c是半导体装置的截面图。图6a、图6b是半导体装置的截面图。图7a是半导体装置的俯视图，图7b、图7c是半导体装置的截面图。图8a、图8b、图8c是半导体装置的截面图。图9a是半导体装置的俯视图，图9b、图9c是半导体装置的截面图。图10a、图10b是半导体装置的截面图。图11a、图11b、图11c是半导体装置的截面图。图12是半导体装置的截面图。图13a是半导体装置的俯视图，图13b、图13c是半导体装置的截面图。图14是半导体装置的截面图。图15a、图15b、图15c、图15d是说明半导体装置的制造方法的截面图。图16a、图16b、图16c是说明半导体装置的制造方法的截面图。图17a、图17b、图17c是说明半导体装置的制造方法的截面图。图18a、图18b、图18c是说明半导体装置的制造方法的截面图。图19a、图19b、图19c、图19d是说明半导体装置的制造方法的截面图。图20a、图20b、图20c是说明半导体装置的制造方法的截面图。图21是说明半导体装置的制造方法的截面图。图22a、图22b、图22c是显示装置的俯视图。
图23是显示装置的截面图。图24是显示装置的截面图。图25是显示装置的截面图。图26是显示装置的截面图。图27a是显示装置的方框图，图27b、图27c是显示装置的电路图。图28a、图28c、图28d是显示装置的电路图，图28b是显示装置的时序图。图29a是示出显示模块的结构例子的图，图29b是显示模块的截面示意图。图30a是示出电子设备的结构例子的图，图30b是电子设备的截面示意图。图31a、图31b、图31c、图31d、图31e是示出电子设备的结构例子的图。图32a、图32b、图32c、图32d、图32e、图32f、图32g是示出电子设备的结构例子的图。图33a、图33b、图33c、图33d是示出电子设备的结构例子的图。图34a、图34b是截面stem图像。图35a、图35b是截面stem图像。图36a、图36b是截面stem图像。图37a、图37b是示出金属氧化物膜的电阻的图。图38a、图38b是示出金属氧化物膜的电阻的图。图39a、图39b是示出金属氧化物膜的电阻的图。实施发明的方式
[0026]
下面，参照附图对实施方式进行说明。注意，实施方式可以以多个不同方式来实施，所属技术领域的普通技术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。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下实施方式所记载的内容中。
[0027]
在本说明书所说明的附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示各构成要素的大小、层的厚度或区域。
[0028]
本说明书等所使用的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附加的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
[0029]
在本说明书等中，为了方便起见，使用“上”、“下”等表示配置的词句以参照附图说明构成要素的位置关系。此外，构成要素的位置关系根据描述各结构的方向适当地改变。因此，不局限于本说明书中所说明的词句，可以根据情况适当地更换。
[0030]
此外，在本说明书等中，在采用晶体管的极性不同的晶体管或电路工作中的电流方向变化的情况等下，晶体管所包括的源极及漏极的功能有时相互调换。因此，源极和漏极可以相互调换。
[0031]
注意，在本说明书等中，晶体管的沟道长度方向是指与以最短距离连接源区域和漏区域的直线平行的方向中的一个。也就是说，沟道长度方向相当于在晶体管处于开启状态时流过半导体层中的电流的方向之一。此外，沟道宽度方向是指与该沟道长度方向正交的方向。另外，根据晶体管的结构及形状，沟道长度方向及沟道宽度方向有时不限于一个值。
[0032]
在本说明书等中，“电连接”包括通过“具有某种电作用的元件”连接的情况。在此，“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接对象间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。例如，“具有某种电作用的元件”不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等的开关元件、电阻元件、电感器、电容器、其他具有各种功能的元件等。
[0033]
另外，在本说明书等中，可以将“膜”和“层”相互调换。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，例如，有时可以将“绝缘层”变换为“绝缘膜”。
[0034]
在本说明书等中，“顶面形状大致一致”是指叠层中的每一个层的轮廓的至少一部分重叠。例如，还是指上层及下层的一部分或全部通过同一的掩模图案被加工的情况。但是，严密地说，有时轮廓不重叠而上层的端部位于下层的端部的内侧或者上层的端部位于下层的端部的外侧，这些情况也包括在“顶面形状大致一致”的情况中。
[0035]
另外，在本说明书等中，在没有特别的说明的情况下，关态电流是指晶体管处于关闭状态(也称为非导通状态、遮断状态)时的漏极电流。在没有特别的说明的情况下，在n沟道晶体管中，关闭状态是指栅极与源极间的电压v
gs
低于阈值电压v
th
(p沟道型晶体管中v
gs
高于v
th
)的状态。
[0036]
在本说明书等中，显示装置的一个方式的显示面板是指能够在显示面显示(输出)图像等的面板。因此，显示面板是输出装置的一个方式。
[0037]
此外，在本说明书等中，有时将在显示面板的衬底上安装有例如fpc(flexible printed circuit：柔性印刷电路)或tcp(tape carrier package：载带封装)等连接器的结构或在衬底上以cog(chip on glass：玻璃覆晶封装)方式等直接安装ic(integrated circuit：集成电路)的结构称为显示面板模块或显示模块，或者也简称为显示面板等。
[0038]
注意，在本说明书等中，显示装置的一个方式的触摸面板具有如下功能：在显示面显示图像等的功能；以及检测出手指或触屏笔等被检测体接触、被压或靠近显示面的作为触摸传感器的功能。因此触摸面板是输入/输出装置的一个方式。
[0039]
触摸面板例如也可以称为具有触摸传感器的显示面板(或显示装置)、具有触摸传感器功能的显示面板(或显示装置)。触摸面板也可以包括显示面板及触摸传感器面板。或者，也可以具有在显示面板内部或表面具有触摸传感器的功能的结构。
[0040]
另外，在本说明书等中，有时将在触摸面板的衬底上安装有连接器或ic的结构称为触摸面板模块、显示模块，或者简称为触摸面板等。
[0041]
(实施方式1)在本实施方式中，说明本发明的一个方式的半导体装置及其制造方法。以下，作为半导体装置的一个例子说明将氧化物半导体用于沟道形成区域的晶体管的结构例子及其制造方法的例子。
[0042]
《结构例子1》〔结构例子1-1〕图1a示出晶体管10的沟道长度方向的截面示意图。
[0043]
晶体管10包括半导体层108、绝缘层110、导电层112。绝缘层110被用作栅极绝缘层。导电层112被用作栅电极。晶体管10是在半导体层108上设置栅电极的所谓的顶栅型晶体管。
[0044]
半导体层108包括区域108c、一对的区域108l1、一对的区域108l2以及一对的区域108n。区域108c具有与导电层112及绝缘层110重叠的区域且被用作沟道形成区域。一对的
区域108l1夹着区域108c设置。一对的区域108l2夹着区域108c及一对的区域108l1设置。另外，区域108l1及区域108l2具有不与导电层112重叠而绝缘层110重叠的区域。一对的区域108n夹着区域108c、一对的区域108l1及一对的区域108l2设置。区域108n不与导电层112和绝缘层110重叠。
[0045]
区域108n的电阻低于区域108c且被用作源区域及漏区域。区域108l1及区域108l2的电阻优选都低于区域108c且高于区域108n。区域108l1及区域108l2被用作用来缓和漏极电场的缓冲区域。区域108l1及区域108l2被用作所谓的ldd(lightly doped drain：轻掺杂漏)区域。
[0046]
通过在作为沟道形成区域的区域108c与被用作源区域或漏区域的区域108n间设置用作ldd区域的区域108l1及区域108l2，可以缓和漏区域的电场，所以可以减少起因于漏区域的电场的晶体管的阈值电压变动。
[0047]
区域108n的电阻越低越好，例如区域108n的薄层电阻的值优选为1ω/
□
以上且低于1
×
103ω/
□
，更优选为1ω/
□
以上且8
×
102ω/
□
以下。
[0048]
未形成沟道的状态下的区域108c的电阻越高越好，例如区域108c的薄层电阻的值优选为1
×
107ω/
□
以上，更优选为1
×
108ω/
□
以上，进一步优选为1
×
109ω/
□
以上。
[0049]
区域108l1和区域108l2的薄层电阻的值例如，优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
109ω/
□
以下，更优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
108ω/
□
以下，进一步优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
107ω/
□
以下，更进一步优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
106ω/
□
以下，还进一步优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
105ω/
□
以下。通过设定上述范围的电阻，可以实现电特性良好且可靠性高的晶体管。薄层电阻可以根据电阻值算出。通过将具有上述范围的电阻的区域108l1及区域108l2设置在区域108n与区域108c间，可以提高晶体管100的源极-漏极耐压。
[0050]
此外，未形成沟道的状态下的区域108c的电阻优选为区域108n的电阻的1
×
106倍以上且1
×
10
12
倍以下，更优选为1
×
106倍以上且1
×
10
11
倍以下，进一步优选为1
×
106倍以上且1
×
10
10
倍以下。
[0051]
未形成沟道的状态下的区域108c的电阻优选为区域108l1及区域108l2的每一个的电阻的1
×
100倍以上且1
×
109倍以下，更优选为1
×
101倍以上且1
×
108倍以下，进一步优选为1
×
102倍以上且1
×
107倍以下。
[0052]
区域108l1及区域108l2的每一个的电阻为区域108n的电阻的1
×
100倍以上且1
×
109倍以下，优选为1
×
101倍以上且1
×
108倍以下，更优选为1
×
101倍以上且1
×
107倍以下。
[0053]
优选的是，在半导体层108中，区域108c的载流子浓度最低且区域108n的载流子浓度最高。通过在区域108c与区域108n间设置区域108l1及区域108l2，例如即使在制造工序中从区域108n扩散氢等杂质也可以使区域108c的载流子浓度保持为极低。
[0054]
被用作沟道形成区域的区域108c中的载流子浓度越低越好，优选为1
×
10
18
cm-3
以下，更优选为1
×
10
17
cm-3
以下，进一步优选为1
×
10
16
cm-3
以下，更进一步优选为1
×
10
13
cm-3
以下，还进一步优选为1
×
10
12
cm-3
以下。注意，对区域108c的载流子浓度的下限值没有特别的限制，例如可以为1
×
10-9
cm-3
。
[0055]
另一方面，区域108n的载流子浓度例如可以为5
×
10
18
cm-3
以上，优选为1
×
10
19
cm-3
以上，更优选为5
×
10
19
cm-3
以上。对区域108n中的载流子浓度的上限值没有特别的限制，例如可以为5
×
10
21
cm-3
或1
×
10
22
cm-3
等。
[0056]
可以将区域108l1及区域108l2的每一个的载流子浓度设定为区域108c与区域108n之间的值。例如，可以设定为1
×
10
14
cm-3
以上且小于1
×
10
20
cm-3
的值。
[0057]
另外，区域108l1及区域108l2的每一个的载流子浓度并不需要均匀，有时具有从区域108n一侧到区域108c一侧载流子浓度降低的浓度梯度。另外，也可以具有区域108l1及区域108l2中的氢浓度从区域108n一侧到区域108c一侧降低的浓度梯度。
[0058]
更优选的是，区域108l2的电阻低于区域108l1。换言之，半导体层108的电阻优选从区域108c一侧到区域108n一侧逐渐降低。在电阻按区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序降低时，可以有效地缓和漏区域的电场，所以可以进一步减少晶体管的阈值电压的变动。
[0059]
除了其电阻高于区域108l2，区域108l1的薄层电阻的值例如优选为1
×
104ω/
□
以上且1
×
109ω/
□
以下，更优选为1
×
104ω/
□
以上且1
×
108ω/
□
以下，进一步优选为1
×
104ω/
□
以上且1
×
107ω/
□
以下，更进一步优选为1
×
104ω/
□
以上且1
×
106ω/
□
以下，还进一步优选为1
×
104ω/
□
以上且1
×
105ω/
□
以下。另外，区域108l2的薄层电阻的值例如优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
108ω/
□
以下，更优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
107ω/
□
以下，进一步优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
106ω/
□
以下，更进一步优选为1
×
103ω/
□
以上且1
×
105ω/
□
以下，还进一步优选为1
×
103ω/
□
以上1
×
104ω/
□
以下。
[0060]
区域108l1的电阻优选为区域108l2的电阻的2倍以上且1
×
103倍以下，更优选为3倍以上且1
×
102倍以下，进一步优选为4倍以上且10倍以下。通过将具有上述范围的电阻的区域108l1及区域108l2设置在区域108n与区域108c间，可以提高晶体管100的源极-漏极耐压。
[0061]
区域108l1、区域108l2及区域108n都是包含第一元素的区域。作为第一元素，例如可以使用氢、硼、碳、氮、氟、磷、硫、砷、铝、镁、氦、氖、氩、氪和氙中的一个以上。作为第一元素，尤其可以适当地使用氢、硼、氮和磷中的一个以上。区域108l1、区域108l2及区域108n也可以都包含多个第一元素。
[0062]
半导体层108中的第一元素的浓度优选按区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序高。半导体层108中的第一元素的浓度例如可以通过二次离子质谱分析法(sims：secondary ion mass spectrometry)、x射线光电子能谱(xps：x-ray photoelectron spectroscopy)等的分析法进行分析。在使用xps分析时，通过组合从表面一侧或背面一侧的离子溅射和xps分析，可以检测深度方向的浓度分布。在第一元素的浓度低时，有时通过分析也检测不出第一元素或成为检测下限以下。尤其是，区域108c的第一元素的浓度低，所以有时通过分析也检测不出第一元素或成为检测下限以下。同样地，也在区域108l1有时通过分析也检测不出第一元素或成为检测下限以下。
[0063]
与区域108l1重叠的区域的绝缘层110的厚度大致相等于与区域108c重叠的区域的绝缘层110的厚度。另外，与区域108l2重叠的区域的绝缘层110的厚度优选比与区域108l1重叠的区域的绝缘层110的厚度薄。换言之，绝缘层110的厚度优选为从区域108c一侧向区域108n一侧逐渐变薄的具有台阶的形状(以下记为台阶状)。
[0064]
在绝缘层110具有台阶状的形状时，可以控制区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108n的第一元素的量，从而可以按区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序降低半导体层108的电阻。另外，在绝缘层110具有台阶状的形状，形成在绝缘层110上的层(例
如，绝缘层118)的覆盖性提高，由此可以抑制在该层中发生如断开或空洞等的不良现象。
[0065]
在本说明书等中，a的厚度大致相等于b的厚度是指相对于a的厚度的b的厚度之比为0.8以上且1.2以下。
[0066]
如图1a所示，绝缘层110的端部位于半导体层108的端部的内侧。另外，绝缘层110具有第一侧面110s1、第二侧面110s2。在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1及第二侧面110s2都位于半导体层108上。另外，在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1位于导电层112的端部的外侧，第二侧面110s2位于第一侧面110s1的外侧。
[0067]
与半导体层108接触的绝缘层110优选具有氧化物或氧氮化物。此外，绝缘层110更优选具有含有超过化学计量组成的氧的区域。换言之，绝缘层110是能够释放氧的绝缘膜。例如，通过在氧气氛下形成绝缘层110，对形成后的绝缘层110在氧气氛下进行热处理，对形成后的绝缘层110在氧气氛下进行等离子体处理等或者在绝缘层110上在氧气氛下形成氧化物膜或氧氮化物膜等，可以将氧供应到绝缘层110中。在上述供应氧的各处理中，代替氧或者除了氧以外还可以使用氧化气体(例如，一氧化二氮、臭氧等)。
[0068]
例如，绝缘层110可以利用溅射法、化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(pld：pulsed laser deposition)法、原子层沉积(ald：atomic layer deposition)法等形成。作为cvd法有等离子体增强化学气相沉积(pecvd：plasma enhanced cvd)法、热cvd法等。
[0069]
尤其是，绝缘层110优选利用pecvd(等离子体cvd)法形成。
[0070]
半导体层108包含示出半导体特性的金属氧化物(以下，也称为氧化物半导体)。半导体层108优选至少包含铟及氧。通过半导体层108包含铟的氧化物，可以提高载流子迁移率。例如可以实现与使用非晶硅的情况相比能够流过大电流的晶体管。
[0071]
对用于半导体层108的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体、单晶半导体或者单晶半导体以外的具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用单晶半导体或具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
[0072]
半导体层108优选包含金属氧化物。此外，半导体层108也可以包含硅。作为硅，可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
[0073]
在作为半导体层108使用金属氧化物时，例如优选包含铟、元素m(m为镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一个以上)、锌。尤其是，元素m优选为铝、镓、钇和锡中的一个以上。另外，元素m更优选包含镓和锡中的任一个或两个。
[0074]
作为半导体层108，例如可以适当地使用包含铟(in)、镓(ga)及锌(zn)的氧化物(以下，也记为igzo)。作为半导体层108，例如可以适当地使用金属元素的原子数比为in：ga：zn＝1：1：1或其附近的氧化物。
[0075]
尤其是，作为半导体层108除了铟、镓及锌以外，还可以使用铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一个以上的氧化物。尤其是，通过作为半导体层优选使用除了铟、镓及锌以外还包含锡、铝或硅的氧化物，可以实现高场效应迁移率的晶体管，所以是优选的。
[0076]
当半导体层108为in-m-zn氧化物时，优选用来形成in-m-zn氧化物的溅射靶材中
的相对于m的in的原子数比为1以上。作为这种溅射靶材的金属元素的原子数比，可以举出in：m：zn＝1：1：1、in：m：zn＝1：1：1.2、in：m：zn＝2：1：3、in：m：zn＝3：1：2、in：m：zn＝4：2：3、in：m：zn＝4：2：4.1、in：m：zn＝5：1：3、in：m：zn＝10：1：3、in：m：zn＝5：1：6、in：m：zn＝5：1：7、in：m：zn＝5：1：8、in：m：zn＝6：1：6、in：m：zn＝5：2：5等。在此，在元素m包含两种以上的元素时，上述原子数比中的元素m的比率对应于该两种以上的金属元素的原子数之和。
[0077]
此外，作为溅射靶材优选使用含有多晶氧化物的靶材，由此可以易于形成具有结晶性的半导体层。注意，所形成的半导体层的原子数比分别包含上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的
±
40％的范围内。例如，在被用于半导体层的溅射靶材的组成为in：m：zn＝4：2：4.1[原子数比]时，所形成的半导体层的组成有时为in：m：zn＝4：2：3[原子数比]或其附近。
[0078]
当记载为原子数比为in：m：zn＝4：2：3或其附近时包括如下情况：in的原子数比为4时，元素m的原子数比为1以上且3以下，zn的原子数比为2以上且4以下。此外，当记载为原子数比为in：m：zn＝5：1：6或其附近时包括如下情况：in为5时，m大于0.1且为2以下，zn为5以上且7以下。此外，当记载为原子数比为in：m：zn＝1：1：1或其附近时包括如下情况：in为1时，元素m大于0.1且为2以下，zn大于0.1且为2以下。
[0079]
这里，对半导体层108的组成进行说明。半导体层108优选至少包括包含铟及氧的金属氧化物。此外，半导体层108还可以包含锌。半导体层108也可以包含镓。
[0080]
这里，半导体层108的组成给晶体管10的电特性及可靠性带来很大的影响。例如，通过增加半导体层108中的铟的含量，可以提高载流子迁移率，因此可以实现场效应迁移率高的晶体管。
[0081]
这里，作为评价晶体管的可靠性的指标之一，有保持对栅极施加的电场的栅极偏置应力测试(gbt：gate bias stress test)。其中，相对于源极电位及漏极电位，对栅极施加正电位的状态下在高温下保持的测试称为pbts(positive bias temperature stress)测试，对栅极施加负电位的状态下在高温下保持的测试称为nbts(negative bias temperature stress)测试。此外，将在照射白色led光等的光的状态下进行的pbts测试及nbts测试分别称为pbtis(positive bias temperature illumination stress)测试及nbtis(negative bias temperature illumination stress)测试。
[0082]
尤其是，在使用氧化物半导体的n型晶体管中，使晶体管开启状态(流过电流的状态)时对栅极施加正电位，因此pbts测试的阈值电压的变动量为着眼于晶体管的可靠性指标的很重要的因素之一。
[0083]
这里，作为半导体层108的组成，使用不包含镓或镓的含有率低的金属氧化物膜，由此可以减少pbts测试中的阈值电压的变动量。此外，在包含镓时，作为半导体层108的组成，优选使镓的含量比铟的含量小。由此，可以实现可靠性高的晶体管。
[0084]
作为pbts测试中的阈值电压的变动的原因之一，可以举出在半导体层和栅极绝缘层的界面或界面附近的缺陷态。缺陷态密度越大，pbts测试中的劣化越显著。通过减少半导体层的与栅极绝缘层接触的部分的镓的含量，可以抑制该缺陷态的生成。
[0085]
通过不包含镓或减少镓的含量可以抑制pbts劣化的理由例如为如下。包含在半导体层108中的镓与其他金属元素(例如铟或锌)相比更容易抽吸氧。因此，在包含更多的镓的金属氧化物膜与包含氧化物的绝缘层110的界面，通过镓与绝缘层110中的过剩氧键合，容
易产生载流子(这里是电子)陷阱位点(trap site)。因此，当对栅极施加正电位时，在半导体层与栅极绝缘层的界面载流子被俘获，阈值电压会变动。
[0086]
更具体而言，在作为半导体层108使用in-ga-zn氧化物的情况下，可以将in的原子数比高于ga的原子数比的金属氧化物膜用于半导体层108。更优选使用zn的原子数比高于ga的原子数比的金属氧化物膜。换言之，将金属元素的原子数比满足in》ga且zn》ga的金属氧化物膜用于半导体层108。
[0087]
例如，作为半导体层108，可以使用金属元素的原子数比为in：ga：zn＝2：1：3、in：ga：zn＝3：1：2、in：ga：zn＝4：2：3、in：ga：zn＝4：2：4.1、in：ga：zn＝5：1：3、in：ga：zn＝10：1：3、in：ga：zn＝5：1：6、in：ga：zn＝5：1：7、in：ga：zn＝5：1：8、in：ga：zn＝6：1：6、in：ga：zn＝5：2：5及其附近的金属氧化物膜。
[0088]
在作为半导体层108使用包含铟及镓的金属氧化物膜时，包含在金属氧化物中的相对于金属元素的原子数的镓的原子数的比率(原子数比)大于0且小于50％，优选为0.05％以上且30％以下，更优选为0.1％以上且15％以下，进一步优选为0.1％以上且5％以下。注意，在半导体层108包含镓时，不容易产生氧空位(以下，也记为vo)。
[0089]
作为半导体层108，也可以使用不包含镓的金属氧化物膜。例如，可以将in-zn氧化物用于半导体层108。此时，当提高包含在金属氧化物膜中的相对于金属元素的原子数的in的原子数比时，可以提高晶体管的场效应迁移率。另一方面，当提高包含在金属氧化物中的相对于金属元素的原子数的zn的原子数比时，金属氧化物膜具有高结晶性，因此晶体管的电特性的变动得到抑制，可以提高可靠性。此外，作为半导体层108可以使用氧化铟等的不包含镓及锌的金属氧化物膜。通过使用不包含镓的金属氧化物膜，尤其是可以使pbts测试中的阈值电压的变动极为小。
[0090]
例如，可以作为半导体层108使用包含铟及锌的氧化物。此时，可以使用例如金属元素的原子数比为in：zn＝2：3、in：zn＝4：1或其附近的金属氧化物膜。
[0091]
尤其是，作为半导体层108优选使用in的原子数比高于元素m的原子数比的金属氧化物膜。此外，优选使用zn的原子数比高于元素m的原子数比的金属氧化物膜。
[0092]
作为半导体层108优选使用具有结晶性的金属氧化物膜。例如，可以使用具有后面说明的caac(c-axis aligned crystal)结构、nc(nano crystal)结构、多晶结构、微晶结构等的金属氧化物膜。通过将具有结晶性的金属氧化物膜用于半导体层108，可以降低半导体层108中的缺陷态密度，由此可以实现可靠性高的半导体装置。
[0093]
半导体层108具有越高的结晶性，该膜中的缺陷态密度越低。另一方面，通过使用结晶性低的金属氧化物膜，可以实现能够流过大电流的晶体管。
[0094]
半导体层108也可以采用层叠有组成不同的层、结晶性不同的层或杂质浓度不同的层的叠层结构。
[0095]
在利用溅射法形成金属氧化物膜时，形成膜时的衬底温度(载物台温度)越高，金属氧化物膜的结晶性可以越提高。相对于在形成膜中使用的形成气体整体的氧气体的流量比率(也称为氧流量比)越高，金属氧化物膜的结晶性越提高。如此，被形成的金属氧化物膜的结晶性可以根据衬底温度及成膜气体中的氧流量比进行控制。
[0096]
导电层112优选使用低电阻材料。通过作为导电层112使用低电阻材料，可以降低寄生电阻而使晶体管具有高通态电流，由此可以实现通态电流高的半导体装置。例如，当作
为导电层112使用包含金属或合金的导电膜时，可以抑制电阻，所以是优选的。注意，也可以作为导电层112使用包含氧化物的导电膜。此外，通过在大型显示装置、高分辨率的显示装置中降低布线电阻，可以抑制信号延迟而实现高速驱动。例如，作为导电层112，可以使用铜、银、金或铝等。因为铜具有低电阻和高量产性的优点，所以是尤其优选的。
[0097]
导电层112可以具有叠层结构。当导电层112具有叠层结构时，在低电阻的第一导电层的上部和/或底部设置第二导电层。作为第二导电层，优选使用与第一导电层相比不容易氧化(具有耐氧化性)的导电材料。另外，作为第二导电层，优选使用抑制第一导电层的成分扩散的材料。作为第二导电层，例如可以适合使用氧化铟、铟锌氧化物、铟锡氧化物(ito)、含有硅的铟锡氧化物(itso)、氧化锌等金属氧化物或氮化钛、氮化钽、氮化钼、氮化钨等金属氮化物。
[0098]
晶体管10优选还包括绝缘层118。绝缘层118被用作保护晶体管10的保护层。作为绝缘层118例如可以使用氧化物、氧氮化物、氮氧化物或氮化物等无机绝缘材料。更具体而言，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧氮化铝、氮化铝、氧化铪、铝酸铪等的无机绝缘材料。绝缘层118也可以具有两层以上的叠层结构。
[0099]
注意，在本说明书中，“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如，在本说明书中，“氧氮化硅”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化硅”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
[0100]
另外，在本说明书中，在记载包含相同元素的氧氮化物及氮氧化物时，氧氮化物包括与氮氧化物相比氧含量多或/且氮含量少材料。同样地，氮氧化物包括与氧氮化物相比氧含量少且/或氮含量多的材料。例如，在记载氧氮化硅及氮氧化硅时，氧氮化硅包括与氮氧化硅相比氧含量多且氮含量少的材料。同样地，氮氧化硅包括与氧氮化硅相比氧含量少且氮含量多的材料。
[0101]
绝缘层118优选被用作对区域108l1、区域108l2及区域108n供应第一元素的供应源。例如，绝缘层118可以被用作对区域108l1、区域108l2及区域108n供应氢的供应源。区域108l1、区域108l2及区域108n的每一个与绝缘层118间的距离不同，所以从绝缘层118供应的氢量可以为不同。具体而言，与绝缘层118间的距离按区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序缩短，所以可以按该顺序增加所添加的氢量。换言之，可以按区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序降低电阻。另外，绝缘层118与半导体层108的区域108n接触。通过将绝缘层118与区域108n接触，尤其可以降低区域108n的电阻。由于在区域108c与绝缘层118间设置有导电层112及绝缘层110，所以氢不容易被添加，从而可以抑制区域108c的电阻降低。
[0102]
当作为第一元素使用氢时，绝缘层118也可以使用包括包含氢的气体的混合气体形成。由此，可以有效地对在形成绝缘层118时暴露的区域108n供应氢，因此可以进一步降低区域108n的电阻。作为包含氢的气体，例如可以使用氢(h2)、氨(nh3)、硅烷(sih4)等。
[0103]
本发明的一个方式的晶体管10通过在区域108c与区域108n间具有区域108l1及区域108l2可以实现具有高漏极耐压和通态电流的同时可靠性高的晶体管。
[0104]
〔结构例子1-2〕图1b示出与上述晶体管10不同的结构例子。图1b是晶体管10a的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10a与晶体管10不同之处主要在于包括导电层106。
[0105]
导电层106包括隔着绝缘层103与半导体层108、绝缘层110及导电层112重叠的区域。导电层106被用作第一栅电极(也称为背栅电极)。绝缘层103被用作第一栅极绝缘层。此时，导电层112被用作第二栅电极(也称为顶栅电极)，绝缘层110被用作第二栅极绝缘层。
[0106]
例如，在对导电层112及导电层106施加相同的电位时，可以增大在处于开启状态的晶体管10a中流过的电流。此外，在晶体管10a中，可以对导电层112和导电层106中的一个供应控制阈值电压的电位，对导电层112和导电层106中的另一个供应控制晶体管10a的开启/关闭状态的电位。另外，通过使导电层112及导电层106中的一个与源极电连接，也可以使晶体管10a的电特性稳定。
[0107]
被用作第二栅极绝缘层的绝缘层103优选被用作用来抑制杂质从绝缘层103的被形成面一侧扩散到半导体层108等的阻挡层。作为该杂质，例如可以举出包含在导电层106中的金属成分。另外，绝缘层103优选满足如下条件中的一个以上，更优选满足所有如下条件：耐压性高、膜的应力小、不容易释放氢或水、不容易使氢或水扩散、缺陷少。作为绝缘层103可以使用可用于绝缘层110的绝缘膜。
[0108]
作为导电层106，可以使用可用于导电层112的导电膜。
[0109]
注意，图1b示出导电层106的端部与导电层112的端部大致一致的例子，但是本发明的一个方式不局限于此。导电层106的端部也可以位于导电层112的端部的外侧。另外，导电层106的端部也可以位于导电层112的端部的内侧。在本说明书等中，“端部大致一致”是指叠层中的每一个层的轮廓的至少一部分重叠。例如，还是指上层及下层的一部分或全部通过同一的掩模图案被加工的情况。但是，严密地说，有时轮廓不重叠而上层的端部位于下层的端部的内侧或者上层的端部位于下层的端部的外侧，这些情况也包括在“端部大致一致”的情况中。
[0110]
〔结构例子1-3〕图1c示出与上述晶体管10a不同的结构例子。图1c是晶体管10b的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10b与晶体管10a不同之处主要在于绝缘层103具有叠层结构。
[0111]
图1c示出绝缘层103具有从导电层106一侧依次层叠有绝缘层103a、绝缘层103b、绝缘层103c的三层结构的例子。绝缘层103a与导电层106接触。另外，绝缘层103c与半导体层108接触。
[0112]
优选的是，绝缘层103所包括的三个绝缘膜中位于绝缘层103的被形成面一侧的绝缘层103a使用包含氮的绝缘膜。另一方面，与半导体层108接触的绝缘层103c优选使用含氧的绝缘膜。绝缘层103所包括的三个绝缘膜优选利用等离子体cvd装置以不接触于大气的方式连续地形成。
[0113]
绝缘层103a优选为防止来自这些膜的下方的杂质的扩散的致密膜。绝缘层103a优选使用能够阻挡绝缘层103a的被形成面一侧的构件(例如，衬底等)中的金属元素、氢、水等的膜。因此，绝缘层103a可以使用在与绝缘层103b相比沉积速度更低的条件下形成的绝缘膜。
[0114]
作为绝缘层103a，例如可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氮化铪膜等含氮的绝缘膜。尤其是，作为绝缘层103a优选使用利用等离子体cvd装置形成的致密的氮化硅膜。通过使用上述包含氮的绝缘膜，即使厚度薄也可以适当地抑制杂质从被形成面一侧扩散。
[0115]
与半导体层108接触的绝缘层103c优选由包含氧化物或氧氮化物的绝缘膜形成。尤其是，作为绝缘层103c优选使用氧化物膜或氧氮化物膜。另外，绝缘层103c优选使用水等杂质不容易附着于表面的致密的绝缘膜。此外，优选的是使用缺陷尽可能少且水及氢等杂质得到降低的绝缘膜。
[0116]
绝缘层103c更优选具有含有超过化学计量组成的氧的区域。换言之，绝缘层103c优选为能够通过加热释放氧的绝缘膜。例如，通过在氧气氛下形成绝缘层103c，对形成后的绝缘层103c在氧气氛下进行热处理，对形成后的绝缘层103c在氧气氛下进行等离子体处理等或者在绝缘层103c上在氧气氛下形成氧化物膜或氧氮化物等，可以将氧供应到绝缘层103c中。在上述供应氧的各处理中，代替氧或者除了氧以外还可以使用氧化气体(例如，一氧化二氮、臭氧等)。或者，也可以通过在绝缘层103c上形成能够通过加热释放氧的绝缘膜之后进行加热处理，从该绝缘膜对绝缘层103c中供应氧。
[0117]
另外，当在含氧气氛下通过溅射法形成成为半导体层108的金属氧化物膜时，可以对绝缘层103c中供应氧。并且，通过在形成成为半导体层的金属氧化物膜之后进行加热处理，可以将绝缘层103c中的氧供应给该金属氧化物膜，由此可以降低金属氧化物膜中的氧空位(vo)。
[0118]
例如，作为绝缘层103c，可以使用包含氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜中的一种以上的绝缘层。尤其是，作为绝缘层103c优选使用氧化硅膜或氧氮化硅膜。
[0119]
作为位于绝缘层103a与绝缘层103c间的绝缘层103b，优选使用在应力小且成膜速度高的条件下形成的绝缘膜。例如，绝缘层103b优选为其应力小于绝缘层103a及绝缘层103c的膜。另外，绝缘层103b优选为在其成膜速度高于绝缘层103a及绝缘层103c的条件下形成的膜。
[0120]
绝缘层103b优选使用尽量不释放氢或水的绝缘膜。通过使用上述绝缘膜，可以防止由加热处理或工序中的热等氢或水从绝缘层103b通过绝缘层103c扩散到半导体层108，从而可以降低区域108c中的载流子浓度。
[0121]
另外，绝缘层103b优选使用不容易抽吸氧的绝缘膜。换言之，优选使用氧不容易扩散的绝缘膜。由此，通过在进行将从绝缘层103c对半导体层108(或成为半导体层108的金属氧化物膜)供应氧的热处理时从绝缘层103c向绝缘层103b一侧扩散氧，可以抑制供应给半导体层108的氧量减少。
[0122]
作为绝缘层103b，例如可以使用包含氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧化铪膜、氮化铝膜和氮化铪膜中的一种以上的绝缘层。尤其是，作为绝缘层103b优选使用氮氧化硅膜或氮化硅膜。
[0123]
优选的是，构成绝缘层103的绝缘层103a、绝缘层103b及绝缘层103c中绝缘层103b的厚度最厚。鉴于绝缘层103所需要的相对介电常数的值、绝缘层103所需要的绝缘耐压的性能等，绝缘层103的厚度(总厚度)可以根据各绝缘膜的相对介电常数的值及各绝缘膜的厚度决定。就是说，各绝缘膜的厚度可以在满足上述要求的范围内彼此调整。
[0124]
尤其是，绝缘层103b的厚度优选比绝缘层103a厚。通过使绝缘层103b的厚度比绝缘层103a厚，即使作为绝缘层103a使用通过加热容易释放氢的膜，也可以减少可到达绝缘
层103c的氢。另外，通过使绝缘层103a的厚度比绝缘层103b薄，可以相对地减小绝缘层103a的体积，所以可以减少绝缘层103a会释放的氢量本身。
[0125]
另外，绝缘层103b的厚度优选比绝缘层103c厚。在绝缘层103c的厚度过厚的情况下进行对绝缘层103c中供应氧的处理时，通过加热也不从绝缘层103c释放而残留的氧量增加，所以有减少供应到半导体层108(或成为半导体层108的金属氧化物膜)的氧量的担忧。因此，通过使绝缘层103c的厚度比绝缘层103b薄(减小体积)，可以减少加热后残留在绝缘层103c中的氧。其结果，可以提高供应到绝缘层103c的氧中供应到半导体层108的氧的比率，所以可以有效地提高供应到半导体层108的氧量。
[0126]
另外，通过以成膜速度高的条件形成厚度最厚的绝缘层103b且以成膜速度低的条件成为致密的膜的方式形成厚度更薄的绝缘层103a及绝缘层103c，可以不降低可靠性而缩短绝缘层103的成膜时间，因此可以提高生产率。
[0127]
在此，作为绝缘层103a优选使用至少包含硅、氮的绝缘膜，典型的是氮化硅膜或氮氧化硅膜。另外，作为绝缘层103b优选使用至少包含硅、氮及氧的绝缘膜，典型的是氮氧化硅膜或氧氮化硅膜。另外，作为绝缘层103c优选使用至少包含硅及氧的绝缘膜，典型的是氧化硅膜或氧氮化硅膜。此时，含在绝缘层103b的氧量优选多于绝缘层103a且少于绝缘层103c。另外，含在绝缘层103b的氮量优选少于绝缘层103a且多于绝缘层103c。
[0128]
含在绝缘层103a、绝缘层103b及绝缘层103c的氧及氮的含量可以通过二次离子质谱分析法(sims)、x射线光电子能谱(xps)等的分析方法进行分析。在膜中的目的元素的含有率高(例如，0.5atoms/cm3以上或1atoms/cm3以上)时，适合使用xps。另一方面，在膜中的目的元素的含有率低(例如，0.5atoms/cm3以下或1atoms/cm3以下)时，适合使用sims。在比较膜中的元素的含量时，更优选通过使用sims和xps的两种分析方法的复合分析。
[0129]
另外，当绝缘层103a、绝缘层103b及绝缘层103c的膜密度互不相同时，有时在绝缘层103截面的透射电子显微镜(tem：transmission electron microscopy)图像等中，可以将这些边界作为对比度的差异进行观察而可以区别。有时在组成或膜密度接近的情况等下，这些边界看不清楚。
[0130]
绝缘层103可以为两层或四层以上。例如，可以使绝缘层103具有绝缘层103a与绝缘层103c的两层结构。
[0131]
〔结构例子1-4〕图2a示出与上述晶体管10不同的结构例子。图2a是晶体管10c的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10c与晶体管10不同之处主要在于绝缘层110具有叠层结构。
[0132]
图2a示出绝缘层110具有从半导体层108一侧依次层叠有绝缘层110a、绝缘层110b、绝缘层110c的三层结构的例子。
[0133]
绝缘层110a具有与区域108c、区域108l1及区域108l2接触的区域。绝缘层110c具有与导电层112接触的区域。绝缘层110b位于绝缘层110a与绝缘层110c间。
[0134]
绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c优选都是包含氧化物或氧氮化物的绝缘膜。另外，绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c优选都使用相同成膜装置以不暴露于大气的方式连续形成。通过连续地进行成膜，可以抑制水等杂质附着于绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c的各界面。
[0135]
例如，作为绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c，可以使用包含氧化硅膜、氧氮
化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜中的一种以上的绝缘层。
[0136]
例如，绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c可以利用溅射法、cvd法、真空蒸镀法、pld法、ald法等形成。另外，作为cvd法，可以举出等离子体cvd法、热cvd法等。
[0137]
尤其是，绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c优选通过等离子体cvd法形成。
[0138]
绝缘层110a由于形成于半导体层108上，所以优选为尽可能在不给半导体层108带来损伤的条件下形成的膜。例如，可以在沉积速度(也称为沉积率)充分低的条件下形成。通过不给不对半导体层108带来损伤的条件下形成绝缘层110a，半导体层108与绝缘层110界面的缺陷态密度减少而可以实现具有高可靠性的晶体管10c。
[0139]
例如，在作为绝缘层110a利用等离子体cvd法形成氧氮化硅膜时，通过在低功率的条件下形成，可以使给半导体层108带来的损伤极小。
[0140]
作为用于形成氧氮化硅膜的成膜气体例如可以使用包含硅烷、乙硅烷等含硅的沉积气体以及氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等氧化气体的源气体。此外，除了源气体以外也可以包含氩、氦或氮等稀释气体。
[0141]
例如，通过减小相对于形成气体的总流量的沉积气体的流量的比率(以下，简称为流量比)，可以降低沉积速度，因此可以形成致密且缺陷少的膜。
[0142]
绝缘层110b优选为在其成膜速度高于绝缘层110a的条件下形成的膜。由此，可以提高生产率。
[0143]
例如，当采用与绝缘层110a相比增加沉积气体的流量比的条件时，绝缘层110b可以在提高沉积速度的条件下形成。
[0144]
绝缘层110c优选为其表面缺陷得到降低、不容易附着水等包含在大气中的杂质、极为致密的膜。例如，与绝缘层110a同样地，可以在沉积速度充分低的条件下形成。
[0145]
由于绝缘层110c形成于绝缘层110b上，所以与绝缘层110a相比在形成绝缘层110c时给半导体层108带来的影响很小。因此，绝缘层110c可以与绝缘层110a相比在高功率的条件下形成。通过降低沉积气体的流量比且在较高的功率下形成，可以实现致密且其表面缺陷得到降低的膜。
[0146]
换言之，可以将在绝缘层110b的沉积速度最高且绝缘层110a、绝缘层110c的沉积速度依次降低的条件下形成的叠层用于绝缘层110。此外，在绝缘层110中，在湿蚀刻或干蚀刻的同一条件下，绝缘层110b的蚀刻速度最高，绝缘层110a、绝缘层110c的蚀刻速度依次降低。
[0147]
绝缘层110b的厚度优选形成为比绝缘层110a及绝缘层110c厚。通过使沉积速度最高的绝缘层110b形成得厚，可以缩短绝缘层110的形成工序所需要的时间。
[0148]
注意，由于可以使用相同材料的绝缘膜形成绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c，所以有时不能明确地确认到绝缘层110a与绝缘层110b的边界及绝缘层110b与绝缘层110c的边界。因此，在图2a等中，以虚线表示这些绝缘层的边界。注意，由于绝缘层110a与绝缘层110b的膜密度不同，所以有时在绝缘层110的截面的透射电子显微镜(tem：transmission electron microscopy)图像等中，以对比度的不同而可以观察到这些边界。同样地，有时以对比度的不同而可以观察到绝缘层110b和绝缘层110c的边界。
[0149]
图2a示出与区域108c接触的区域的绝缘层110及与区域108l1接触的区域的绝缘
层110都具有绝缘层110a、绝缘层110b及绝缘层110c的叠层结构，与区域108l2重叠的区域的绝缘层110具有绝缘层110a及绝缘层110b的叠层结构，但是本发明的一个方式不局限于此。如图2b所示的晶体管10d，也可以与区域108l2重叠的区域的绝缘层110具有绝缘层110a、绝缘层110b与绝缘层110c的叠层结构。如图2c所示的晶体管10e，与区域108l2重叠的区域的绝缘层110也可以具有绝缘层110a的单层结构。
[0150]
注意，绝缘层110可以具有绝缘层110a和绝缘层110a上的绝缘层110c的两层结构。此外，绝缘层110可以具有单层结构。作为绝缘层110，根据需要可以适当地选择上述绝缘层110a、绝缘层110b和绝缘层110c中的任一个。
[0151]
〔结构例子1-5〕图3a示出与上述晶体管10不同的结构例子。图3a是晶体管10f的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10f与晶体管10不同之处主要在于在绝缘层110与导电层112间包括金属氧化物层114。
[0152]
金属氧化物层114具有对绝缘层110中供应氧的功能。此外，当作为导电层112使用包含容易氧化的金属或合金的导电膜时，也可以使金属氧化物层114被用作防止因绝缘层110中的氧导致导电层112被氧化的阻挡层。
[0153]
再者，金属氧化物层114还被用作防止导电层112所包含的氢或水扩散到绝缘层110一侧的阻挡膜。金属氧化物层114例如可以使用至少与绝缘层110相比不容易使氧及氢透过的材料。
[0154]
借助于金属氧化物层114，即使将如铝或铜等容易抽吸氧的金属材料用于导电层112，也可以防止氧从绝缘层110扩散到导电层112。此外，即使导电层112包含氢，也可以防止氢从导电层112通过绝缘层110扩散到半导体层108。其结果是，可以使区域108c的沟道形成区域中的载流子浓度极低。
[0155]
作为金属氧化物层114，可以使用绝缘材料或导电材料。当金属氧化物层114具有绝缘性时，该金属氧化物层114被用作栅极绝缘层的一部分。另一方面，当金属氧化物层114具有导电性时，该金属氧化物层114被用作栅电极的一部分。
[0156]
尤其是，作为金属氧化物层114，优选使用其介电常数比氧化硅高的绝缘材料。尤其是，优选使用氧化铝膜、氧化铪膜或铝酸铪膜等，因为可以降低驱动电压。
[0157]
作为金属氧化物层114可以使用金属氧化物。例如，可以使用氧化铟、铟锌氧化物、铟锡氧化物(ito)、含有硅的铟锡氧化物(itso)等含有铟的氧化物。优选使用包含铟的导电氧化物，因为其导电性高。此外，itso包含硅而不容易结晶化，具有高平坦性，由此itso与在其上形成的膜的紧密性得到提高。作为金属氧化物层114，能够使用氧化锌、含有镓的氧化锌等金属氧化物。另外，金属氧化物层114也可以具有上述层的叠层结构。
[0158]
此外，作为金属氧化物层114，优选使用包含一个以上的与半导体层108相同的元素的氧化物材料。尤其是，优选使用可应用于上述半导体层108的氧化物半导体材料。此时，通过使用利用与半导体层108相同的溅射靶材而形成的金属氧化物膜作为金属氧化物层114，可以共用设备，所以这是优选的。
[0159]
此外，在半导体层108和金属氧化物层114的双方都使用包含铟及镓的金属氧化物材料的情况下，通过使用其镓组成(含有比率)高于半导体层108的材料，可以提高对氧的阻挡性，所以这是优选的。此时，通过将其铟组成高于金属氧化物层114的材料用于半导体层
108，可以提高晶体管100的场效应迁移率。
[0160]
金属氧化物层114优选利用溅射装置形成。例如，在利用溅射装置形成氧化物膜时，通过在包含氧气体的气氛下形成该氧化物膜，可以适当地对绝缘层110或半导体层108中添加氧。
[0161]
在为了对绝缘层110供应氧而形成金属氧化物层114时，也可以形成成为金属氧化物层114的金属氧化物膜之后去除该金属氧化物膜。另外，如果不需要就可以不设置金属氧化物层114。
[0162]
〔结构例子1-6〕图3b示出与上述晶体管10不同的结构例子。图3b是晶体管10g的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10g与晶体管10不同之处主要在于在区域108n与区域108l2之间包括区域108l3。
[0163]
半导体层108包括区域108c、一对的区域108l1、一对的区域108l2、一对的区域108l3以及一对的区域108n。一对的区域108l3夹着区域108c、一对的区域108l1及一对的区域108l2设置。另外，区域108l3具有不与导电层112重叠而与绝缘层110重叠的区域。区域108c、区域108l1及区域108l2可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0164]
区域108l1、区域108l2及区域108l3的电阻优选都低于区域108c且高于区域108n。区域108l1、区域108l2及区域108l3被用作ldd区域。
[0165]
更优选的是，区域108l3的电阻低于区域108l2。在电阻按区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108l3、区域108n的顺序降低时，可以有效地缓和漏区域的电场，所以可以进一步减少晶体管的阈值电压的变动。
[0166]
与区域108l3重叠的区域的绝缘层110的厚度优选比与区域108l2重叠的区域的绝缘层110的厚度薄。换言之，绝缘层110的厚度优选为从区域108c一侧到区域108n一侧逐渐减薄的具有台阶状的形状。通过绝缘层110具有台阶状的形状，可以使半导体层108的电阻按区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108l3、区域108n的顺序降低。
[0167]
如图3b所示，绝缘层110具有第一侧面110s1、第二侧面110s2及第三侧面110s3。在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1、第二侧面110s2及第三侧面110s3都位于半导体层108上。另外，在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1位于导电层112的端部的外侧，第二侧面110s2位于第一侧面110s1的外侧，第三侧面110s3位于第二侧面110s2的外侧。
[0168]
〔结构例子1-7〕图1a至图1c、图2a至图2c及图3a示出在区域108c与区域108n之间具有两个ldd区域(区域108l1及区域108l2)的结构，图3b示出具有三个ldd区域(区域108l1、区域108l2及区域108l3)的结构，但是本发明的一个方式不局限于此。也可以采用在区域108c与区域108n间具有p个(p为2以上)的ldd区域的结构。
[0169]
图4a是晶体管10h的沟道长度方向的截面示意图。晶体管10h在区域108c与区域108n间具有区域108l1至区域108lp。
[0170]
如图4a所示，绝缘层110具有第一侧面110s1至第p侧面110sp。在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1至第p侧面110sp都位于半导体层108上。另外，在沟道长度方向的截面中，第一侧面110s1位于导电层112的端部的外侧，第二侧面110s2位于第一侧面110s1的外侧，第p侧面110sp位于第p-1侧面110sp-1的外侧。
[0171]
绝缘层110也可以不具有台阶状的形状而其厚度从区域108c一侧向区域108n一侧连续地减薄。图4b是晶体管10i的沟道长度方向的截面示意图。如图4b所示，绝缘层110的侧面110s也可以具有坡状的形状。另外，晶体管10i具有绝缘层110的厚度从区域108c一侧向区域108n一侧连续地减薄且其电阻从区域108l1向区域108lp连续地降低的结构。
[0172]
《结构例子2》以下，说明更具体的晶体管的结构例子。
[0173]
〔结构例子2-1〕图5a是晶体管100的俯视图，图5b是沿着图5a所示的点划线a1-a2的截面图，图5c是沿着图5a所示的点划线b1-b2的截面图。在图5a中，省略晶体管100的构成要素的一部分(保护层等)进行图示。另外，点划线a1-a2的方向相当于沟道长度方向，点划线b1-b2的方向相当于沟道宽度方向。另外，与图5a同样，在后面的晶体管的俯视图中省略构成要素的一部分进行图示。
[0174]
图6a示出图5b中的以点划线围绕的区域p的放大图。图6b示出图5c中的以点划线围绕的区域r的放大图。
[0175]
晶体管100设置在衬底102上且包括半导体层108、绝缘层110、导电层112、绝缘层118等。岛状的半导体层108设置在衬底102上。绝缘层110以覆盖衬底102的顶面的一部分、半导体层108的侧面及半导体层108的顶面的一部分的方式设置。导电层112设置在绝缘层110上且具有与半导体层108重叠的部分。
[0176]
导电层112的端部位于绝缘层110的端部内侧。换言之，绝缘层110至少在半导体层108上具有突出到导电层112的端部外侧的部分。
[0177]
绝缘层110的端部的一部分位于半导体层108上。绝缘层110与导电层112重叠且具有被用作栅极绝缘层的部分及不与导电层112重叠的部分(即，与区域108l1或区域108l2重叠的部分)。
[0178]
半导体层108包括区域108c、一对的区域108l1、一对的区域108l2以及一对的区域108n。区域108c具有与导电层112及绝缘层110重叠的区域且被用作沟道形成区域。一对的区域108l1夹着区域108c设置。一对的区域108l2夹着区域108c及一对的区域108l1设置。另外，区域108l1及区域108l2具有不与导电层112重叠且与绝缘层110重叠的区域。区域108n夹着区域108c、一对的区域108l1及一对的区域108l2设置。区域108n不与导电层112和绝缘层110重叠。
[0179]
区域108l1及区域108l2是半导体层108中与绝缘层110重叠而不与导电层112重叠的区域。在图6a中，以宽度l0表示晶体管100的沟道长度方向上的区域108c的宽度，以宽度l1表示区域108l1的宽度，以宽度l2表示区域108l2的宽度。另外，以厚度tn0表示与区域108c重叠的区域的绝缘层110的厚度，以厚度tn1表示与区域108l1重叠的区域的绝缘层110的厚度，以厚度tn2表示与区域108l2重叠的区域的绝缘层110的厚度。
[0180]
厚度tn1优选与厚度tn0大致相等。相对于厚度tn1的厚度tn2优选为0.2倍以上且0.9倍以下，更优选为0.3倍以上且0.8倍以下，进一步优选为0.4倍以上且0.7倍以下。通过设定上述范围的厚度，可以控制区域108l1及区域108l2的电阻。
[0181]
如后面说明，由于可以自对准地形成区域108l1及区域108l2，所以不需要用来形成区域108l1及区域108l2的光掩模，可以降低制造成本。此外，当自对准地形成区域108l1
及区域108l2时，不发生区域108l1、区域108l2与导电层112的相对错位，由此可以使半导体层108中的区域108l1及区域108l2的宽度大致一致。
[0182]
可以在被用作沟道形成区域的区域108c与低电阻的区域108n之间均匀且稳定地形成不被施加栅极的电场(或者与区域108c相比不容易被施加栅极的电场)的被用作偏置区域的区域108l1及区域108l2。其结果是，可以提高晶体管的源极-漏极耐压，而可以实现可靠性高的晶体管。另外，可以缓和区域108c与区域108n的边界的电流密度，由此沟道与源极或漏极的边界的发热得到抑制，可以实现可靠性高的晶体管、半导体装置。
[0183]
区域108l1的宽度l1和区域108l2的宽度l2优选为50nm以上且1μm以下，更优选为70nm以上且700nm以下，进一步优选为100nm以上且500nm以下。通过设置区域108l1及区域108l2，可以缓和漏极附近的电场的集中，所以尤其可以抑制在漏极电压高的状态下的晶体管的劣化。尤其是，通过将宽度l1和宽度l2的总宽度大于绝缘层110的厚度，可以有效地抑制漏极附近的电场集中。另一方面，在宽度l1和宽度l2的总宽度长于2μm时，有时源极-漏极电阻提高而晶体管的驱动速度变低。通过将宽度l1及宽度l2设定为上述范围，可以实现可靠性高且驱动速度高的晶体管及半导体装置。宽度l1及宽度l2分别可以根据半导体层108的厚度、绝缘层110的厚度、驱动晶体管100时施加到源极-漏极间的电压的大小而决定。
[0184]
绝缘层110所包括的第一侧面110s1和第二侧面110s2优选都具有锥形形状。通过第一侧面110s1和第二侧面110s2都具有锥形形状，形成在绝缘层110上的层(例如，绝缘层118)的覆盖性提高而可以抑制在该层中发生断开或空洞等问题。在图5a所示的俯视图中，以虚线表示绝缘层110的端部、第一侧面110s1及第二侧面110s2。
[0185]
说明图6a及图6b所示的角度θ1及角度θ2。角度θ1是使第一侧面110s1的下端接触的绝缘层110的顶面延伸到绝缘层110的内部的面与第一侧面110s1所形成的角度。角度θ2是绝缘层110的底面与第二侧面110s2所形成的角度。角度θ1和角度θ2优选为30度以上且小于90度，更优选为35度以上且85度以下，进一步优选为40度以上且80度以下，更进一步优选为45度以上且80度以下，还进一步优选为50度以上且80度以下。通过设定上述范围的角度，可以提高设置在绝缘层110上的绝缘层118的覆盖性。
[0186]
在本说明书等中，锥形角是指在从垂直于截面(例如，与衬底的表面正交的面)的方向观察目的的层时，该层的侧面和底面所形成的倾斜角。
[0187]
区域108n的第一元素的浓度优选具有越接近绝缘层118浓度越高的浓度梯度。因此，与整个区域108n具有均匀的浓度的情况相比，可以进一步降低区域108n的第一元素的总量，由此可以将因制造工序中加热等而有可能扩散到区域108c的第一元素量保持为较低水平。由此，越靠近区域108n的上部，电阻越低，从而可以更有效地降低与导电层120a(或导电层120b)之间的接触电阻。
[0188]
对区域108l1、区域108l2及区域108n添加第一元素的处理可以使用导电层112及绝缘层110作为掩模进行。由此，可以自对准地形成区域108l1、区域108l2及区域108n。
[0189]
区域108n优选包含第一元素的浓度为1
×
10
19
atoms/cm3以上且1
×
10
23
atoms/cm3以下，优选为5
×
10
19
atoms/cm3以上且5
×
10
22
atoms/cm3以下，更优选为1
×
10
20
atoms/cm3以上且1
×
10
22
atoms/cm3以下的区域。
[0190]
在作为第一元素使用硼、磷、镁、铝、硅等容易被氧化的元素时，优选在区域108l1、区域108l2及区域108n中第一元素以被氧化的状态存在。上述容易被氧化的元素会键合于
半导体层108中的氧而以被氧化的状态稳定地存在，所以即使在后面工序中施加高温度(例如400℃以上、600℃以上或800℃以上)也抑制上述容易被氧化的元素的脱离。另外，在第一元素夺取半导体层108中的氧时，在区域108l1、区域108l2及区域108n中产生氧空位(vo)。膜中的氢进入该氧空位(vo)的缺陷(以下也记为voh)成为载流子供应源，区域108l1、区域108l2及区域108n的电阻降低。
[0191]
在此，对半导体层108以及有可能形成在半导体层108中的氧空位进行说明。
[0192]
形成在半导体层108的沟道形成区域中的氧空位对晶体管特性造成影响而引起问题。例如，当在半导体层108中形成氧空位时，该氧空位有时与氢键合而成为载流子供应源。当在沟道形成区域中产生载流子供应源时，晶体管100的电特性发生变动，典型为阈值电压的漂移。因此，在沟道形成区域中，氧空位越少越好。
[0193]
于是，在本发明的一个方式中，半导体层108的沟道形成区域附近的绝缘膜，具体而言，位于沟道形成区域上方的绝缘层110及位于沟道形成区域下方的绝缘层103包含氧化物膜或氧氮化物膜。通过利用制造工序中的加热等将氧从绝缘层103及绝缘层110移动到沟道形成区域，可以减少沟道形成区域中的氧空位。
[0194]
半导体层108优选具有相对于元素m的in的原子数比大于1的区域。in的含有率越高，越可以提高晶体管的场效应迁移率。
[0195]
在此，在包含in、ga及zn的金属氧化物中，in与氧的键合力比ga与氧的键合力弱，因此在in的含有率高的情况下，氧空位容易形成在金属氧化物膜中。此外，在使用元素m代替ga的情况下，也有同样的倾向。当在金属氧化物膜中存在较多的氧空位时，晶体管的电特性及可靠性下降。
[0196]
但是，在本发明的一个方式中，能够对包含金属氧化物的半导体层108的沟道形成区域中供应极多的氧，由此可以使用in的含有率高的金属氧化物材料。因此，可以实现具有极高的场效应迁移率、稳定的电特性以及高可靠性的晶体管。
[0197]
例如，可以适当地使用相对于元素m的in的原子数比为1.5以上、2以上、3以上、3.5以上或4以上的金属氧化物。
[0198]
尤其是，半导体层108的in、m及zn的原子数比优选为in：m：zn＝4：2：3或其附近。或者，半导体层108的in、m及zn的原子数的比率优选为in：m：zn＝5：1：6或其附近。此外，在半导体层108的组成中，半导体层108的in、元素m及zn的原子数的比率也可以大致相等。也就是说，半导体层108可以包含in、元素m及zn的原子数比为in：m：zn＝1：1：1或其附近的材料。
[0199]
例如，通过将上述场效应迁移率高的晶体管用于生成栅极信号的栅极驱动器，可以提供边框宽度窄(也称为窄边框)的显示装置。此外，通过将上述场效应迁移率高的晶体管用于源极驱动器(尤其是，与源极驱动器所包括的移位寄存器的输出端子连接的解复用器)，可以提供一种与显示装置连接的布线数较少的显示装置。
[0200]
注意，即使半导体层108包括相对于元素m的in的原子数比大于1的区域，也在半导体层108的结晶性较高时，有时场效应迁移率降低。半导体层108的结晶性例如可以通过x射线衍射(xrd：x-ray diffraction)或透射电子显微镜(tem)进行分析。
[0201]
这里，通过降低半导体层108的沟道形成区域的杂质浓度及缺陷态密度(减少氧空位)，可以降低膜中的载流子浓度。将该金属氧化物膜用于半导体层的沟道形成区域的晶体管很少具有负阈值电压的电特性(也称为常开启特性)。此外，使用该金属氧化物膜的晶体
管具有关态电流极小的特性。
[0202]
通过将结晶性高的金属氧化物膜用于半导体层108，可以抑制在加工半导体层108时或在形成绝缘层110时的损伤，由此可以实现高可靠性的晶体管。另一方面，通过将结晶性较低的金属氧化物膜用于半导体层108，可以提高导电性，由此可以实现场效应迁移率高的晶体管。
[0203]
例如，半导体层108优选使用具有后面所述的caac(c-axis aligned crystal)结构的金属氧化物膜、具有nc(nano crystal)结构的金属氧化物膜或混有caac结构和nc结构的金属氧化物膜。
[0204]
另外，半导体层108也可以具有两层以上的叠层结构。
[0205]
例如，可以使用层叠其组成彼此不同的两个以上的金属氧化物膜而成的半导体层108。例如，当使用in-m-zn氧化物时，优选层叠利用如下溅射靶材形成的膜中的两个以上而使用，该溅射靶材的in、元素m及zn的原子数的比率为in：m：zn＝5：1：6、in：m：zn＝4：2：3、in：m：zn＝1：1：1、in：m：zn＝2：2：1、in：m：zn＝1：3：4、in：m：zn＝1：3：2或其附近。
[0206]
此外，可以使用层叠其结晶性彼此不同的两个以上的金属氧化物膜而成的半导体层108。在此情况下，优选使用相同的氧化物靶材在不同的成膜条件下以不暴露于大气的方式连续地形成该金属氧化物膜。
[0207]
此时，作为半导体层108可以采用具有nc结构的金属氧化物膜与具有caac结构的金属氧化物膜的叠层结构。或者，可以采用具有nc结构的金属氧化物膜与具有nc结构的金属氧化物膜的叠层结构。另外，适用于该金属氧化物膜的金属氧化物的功能或材料结构可以援用后面所述的cac(cloud-aligned composite)的记载。
[0208]
例如，将先形成的第一金属氧化物膜的成膜时的氧流量比设定为比后形成的第二金属氧化物膜的成膜时的氧流量比小。或者，采用在第一金属氧化物膜的成膜时不引入氧的条件。由此，可以在第二金属氧化物膜的成膜时有效地供应氧。此外，第一金属氧化物膜可以具有比第二金属氧化物膜低的结晶性以及比第二金属氧化物膜高的导电性。另一方面，通过使设置在上部的第二金属氧化物膜的结晶性高于第一金属氧化物膜的结晶性，可以抑制在半导体层108的加工时或绝缘层110的成膜时造成的损伤。
[0209]
更具体而言，第一金属氧化物膜的成膜时的氧流量比为0％以上且低于50％，优选为0％以上且30％以下，更优选为0％以上且20％以下，典型为10％。第二金属氧化物膜的成膜时的氧流量比为50％以上且100％以下，优选为60％以上且100％以下，更优选为80％以上且100％以下，进一步优选为90％以上且100％以下，典型为100％。此外，虽然可以使第一金属氧化物膜与第二金属氧化物膜的成膜时的压力、温度、电力等的条件不同，但是通过使氧流量比以外的条件相同，可以缩短成膜工序所需要的时间，所以是优选的。
[0210]
通过采用上述结构，可以实现电特性良好且可靠性高的晶体管100。
[0211]
如图5a及图5b所示，晶体管100也可以在绝缘层118上包括导电层120a及导电层120b。导电层120a及导电层120b被用作源电极或漏电极。导电层120a及导电层120b通过设置在绝缘层118中的开口部141a或开口部141b与区域108n电连接。
[0212]
以上是结构例子2-1的说明。
[0213]
下面说明其一部分的结构与上述结构例子2-1不同的晶体管的结构例子。下面，有时省略与上述结构例子2-1重复的部分的说明。此外，在以下所示的附图中，关于具有与上
述结构例子相同的功能的部分使用相同的阴影线，而有时不附加附图标记。
[0214]
〔结构例子2-2〕图7a是晶体管100a的俯视图，图7b是晶体管100a的沟道长度方向的截面图，图7c是晶体管100a的沟道宽度方向的截面图。图8a示出图7b中的以点划线围绕的区域p的放大图，图8b示出区域q的放大图。图8c示出图7c中的以点划线围绕的区域r的放大图。
[0215]
晶体管100a与晶体管100不同之处主要在于：在衬底102与半导体层108间包括绝缘层103及导电层106。导电层106具有与区域108c重叠的区域。
[0216]
在晶体管100a中，导电层106具有第一栅电极(也称为底栅电极)的功能，导电层112具有第二栅电极(也称为顶栅电极)的功能。此外，绝缘层103的一部分被用作第一栅极绝缘层，绝缘层110的一部分被用作第二栅极绝缘层。
[0217]
半导体层108的与导电层112和导电层106中的至少一个重叠的部分被用作沟道形成区域。下面，为了便于说明，有时将半导体层108的与导电层112重叠的部分称为沟道形成区域，但是实际上有时沟道还形成在不与导电层112重叠而与导电层106重叠的部分。
[0218]
如图7a及图7c所示，导电层106可以通过设置在绝缘层110以及绝缘层103中的开口部142电连接到导电层112。由此，可以对导电层106和导电层112供应相同的电位。
[0219]
作为导电层106，可以使用与可用于导电层112、导电层120a或导电层120b相同的材料。尤其是，当将包含铜的材料用于导电层106时，可以降低布线电阻，所以是优选的。此外，当将钨或钼等高熔点材料用于导电层106时，可以在后面的工序中进行高温处理。
[0220]
此外，如图7a及图7c所示，优选在沟道宽度方向上导电层112及导电层106突出到半导体层108端部的外侧。此时，如图7c所示，导电层112及导电层106隔着绝缘层110及绝缘层103覆盖整个半导体层108的沟道宽度方向。
[0221]
通过采用上述结构，可以利用由一对栅电极产生的电场电围绕半导体层108。此时，尤其优选对导电层106和导电层112供应相同的电位。由此，可以对半导体层108有效地施加用来引起沟道的电场，而可以增大晶体管100a的通态电流(on-state current)。因此，可以实现晶体管100a的微型化。
[0222]
此外，导电层112也可以不与导电层106连接。此时，可以对一对栅电极中的一个供应固定电位，对另一个供应用来使晶体管100a驱动的信号。此时，可以通过利用供应给一个栅电极的电位控制用另一个栅电极使晶体管100a驱动时的阈值电压。
[0223]
绝缘层103也可以具有叠层结构。图7b及图7c示出在绝缘层103中从导电层106一侧依次层叠有绝缘层103a、绝缘层103b、绝缘层103c的例子。绝缘层103a与导电层106接触。另外，绝缘层103c与半导体层108接触。绝缘层103可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0224]
另外，在作为导电层106使用不容易扩散到绝缘层103的金属膜或合金膜等情况下，绝缘层103c也可以具有单层结构而不设置绝缘层103a及绝缘层103b。
[0225]
晶体管100a具有绝缘层103c与绝缘层118接触的区域。通过具有绝缘层103c与绝缘层118接触的区域，绝缘层118所包含的氧经过绝缘层103c扩散到半导体层108而可以减少半导体层108中的氧空位。
[0226]
以上是结构例子2-2的说明。
[0227]
〔结构例子2-3〕
图9a至图9c示出与晶体管100a不同的结构。图9a是晶体管100b的俯视图，图9b是晶体管100b的沟道长度方向的截面图，图9c是晶体管100b的沟道宽度方向的截面图。图10a示出图9b中的以点划线围绕的区域q的放大图。图10b示出图9c中的以点划线围绕的区域r的放大图。图9b中的以点划线围绕的区域p的放大图可以参照图8a。
[0228]
如图10a及图10b所示，晶体管100b与晶体管100a不同之处主要在于：具有绝缘层118与绝缘层103b接触的区域。不与半导体层108重叠的区域的绝缘层118以与绝缘层103c接触的方式设置。另外，绝缘层103c的端部与半导体层108的端部大致一致。例如，通过在形成绝缘层110时去除成为绝缘层103c的绝缘膜的一部分形成绝缘层103c，可以使绝缘层103c的端部与半导体层108的端部大致一致。
[0229]
以上是结构例子2-3的说明。
[0230]
〔结构例子2-4〕图11a是晶体管100c的截面图。在图11a中，在点划线的左侧示出沟道长度方向的截面，在点划线的右侧示出沟道宽度方向的截面。
[0231]
晶体管100c与晶体管100b不同之处主要在于绝缘层118具有叠层结构。绝缘层118也可以具有两层以上的叠层结构。在绝缘层118具有叠层结构时，不局限于由相同材料构成的叠层结构，也可以使用由不同材料构成的叠层结构。
[0232]
图11a示出绝缘层118具有绝缘层118a与绝缘层118a上的绝缘层118b的两层结构的例子。作为绝缘层118a及绝缘层118b，可以使用可用于绝缘层118的材料。绝缘层118a及绝缘层118b可以使用相同材料也可以使用不同材料。绝缘层118a及绝缘层118b可以使用相同种类的材料的绝缘膜，所以有时不能明确地确认到绝缘层118a与绝缘层118b的界面。因此，在图11a中以虚线表示绝缘层118a与绝缘层118b的界面。
[0233]
图11b及图11c示出与晶体管100c不同的结构。图11b是晶体管100d的截面图。图11c是晶体管100e的截面图。在图11b及图11c中，分别在点划线的左侧示出沟道长度方向的截面，在点划线的右侧示出沟道宽度方向的截面。
[0234]
在晶体管100d及晶体管100e中，绝缘层118a及绝缘层118b使用彼此不同的材料。
[0235]
在晶体管100d中，绝缘层118a的氧阻挡性高于绝缘层118b。例如，可以作为绝缘层118a使用氮化物或氮氧化物且作为绝缘层118b使用氧化物或氧氮化物。
[0236]
在晶体管100e中，绝缘层118b的氧阻挡性高于绝缘层118a。例如，可以作为绝缘层118a使用氧化物或氧氮化物且作为绝缘层118b使用氮化物或氮氧化物。
[0237]
在形成绝缘层118之后进行施加高温度的处理时，有时多量氧从晶体管的外部或区域108n的附近的膜供应到区域108n而区域108n的电阻上升。因此，在进行施加高温度的处理时优选以使用氧阻挡性高的绝缘层覆盖半导体层108的状态进行处理。
[0238]
以上是结构例子2-4的说明。
[0239]
〔结构例子2-5〕图12是晶体管100f的截面图。在图12中，在点划线的左侧示出沟道长度方向的截面，在点划线的右侧示出沟道宽度方向的截面。
[0240]
晶体管100f与晶体管100c不同之处主要在于：在绝缘层110与导电层112间包括金属氧化物层114。可用于金属氧化物层114的材料可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0241]
图12示出导电层112的端部与金属氧化物层114的端部大致一致的例子。通过在形
成导电层112时还形成金属氧化物层114，可以使导电层112的端部与金属氧化物层114的端部大致一致。注意，导电层112的端部与金属氧化物层114的端部也可以不是大致一致。例如，也可以导电层112的端部位于金属氧化物层114的端部内侧。
[0242]
以上是结构例子2-5的说明。
[0243]
〔结构例子2-6〕图13a至图13c示出与晶体管100b不同的结构。图13a是晶体管100g的俯视图，图13b是晶体管100g的沟道长度方向的截面图，图13c是晶体管100g的沟道宽度方向的截面图。图14示出图13b中的以点划线围绕的区域p的放大图。
[0244]
如图13b、图13c及图14所示，在区域108n与区域108l2间具有区域108l3，这一点与晶体管100b主要不同之处。
[0245]
在图14中，以宽度l0表示晶体管100g的沟道长度方向上的区域108c的宽度，以宽度l1表示区域108l1的宽度，以宽度l2表示区域108l2的宽度，宽度l3表示区域108l3的宽度。另外，以厚度tn0表示与区域108c重叠的区域的绝缘层110的厚度，以厚度tn1表示与区域108l1重叠的区域的绝缘层110的厚度，以厚度tn2表示与区域108l2重叠的区域的绝缘层110的厚度，以厚度tn3表示与区域108l3重叠的区域的绝缘层110的厚度。
[0246]
厚度tn0优选与厚度tn1大致相等。相对于厚度tn1的厚度tn2优选为0.2倍以上且0.9倍以下，更优选为0.3倍以上且0.8倍以下，进一步优选为0.4倍以上且0.7倍以下。相对于厚度tn1的厚度tn3优选为0.1倍以上且0.6倍以下，更优选为0.15倍以上且0.5倍以下，进一步优选为0.2倍以上且0.4倍以下。通过设定上述范围的厚度，可以控制区域108l1、区域108l2及区域108l3的电阻。
[0247]
宽度l1、宽度l2及宽度l3优选为50nm以上且1μm以下，更优选为70nm以上且700nm以下，进一步优选为100nm以上且500nm以下。尤其是，通过将宽度l1、宽度l2及宽度l3的总宽度大于绝缘层110的厚度，可以有效地抑制电场集中于漏极附近。另一方面，在宽度l1、宽度l2及宽度l3的总宽度长于2μm时，有时源极-漏极电阻提高而晶体管的驱动速度变低。通过将宽度l1、宽度l2及宽度l3设定为上述范围，可以实现可靠性高且驱动速度高的晶体管及半导体装置。宽度l1、宽度l2及宽度l3分别可以根据半导体层108的厚度、绝缘层110的厚度、驱动晶体管100时施加到源极-漏极间的电压的大小而决定。
[0248]
绝缘层110所包括的第一侧面110s1、第二侧面110s2及第三侧面110s3优选具有锥形形状。通过第一侧面110s1、第二侧面110s2及第三侧面110s3具有锥形形状，形成在绝缘层110上的层(例如，绝缘层118)的覆盖性提高而可以抑制在该层中发生断开或空洞等问题。
[0249]
图14示出第一侧面110s1的下端接触的面与第一侧面110s1所形成的角度θ1、第二侧面110s2的下端接触的面与第二侧面110s2所形成的角度θ2以及第三侧面110s3的下端接触的面与第三侧面110s3所形成的角度θ3。角度θ1、角度θ2及角度θ3优选为30度以上且小于90度，更优选为35度以上且85度以下，进一步优选为40度以上且80度以下，更进一步优选为45度以上且75度以下。通过设定上述范围的角度，可以提高设置在绝缘层110上的绝缘层118的覆盖性。
[0250]
说明图14所示的角度θ1、角度θ2及角度θ3。角度θ1是使第一侧面110s1的下端接触的绝缘层110的顶面延伸到绝缘层110的内部的面与第一侧面110s1所形成的角度。角度θ2
是使第二侧面110s2的下端接触的绝缘层110的顶面延伸到绝缘层110的内部的面与第二侧面110s2所形成的角度。角度θ3是绝缘层110的底面与第三侧面110s3所形成的角度。角度θ1和角度θ2及角度θ3优选为30度以上且小于90度，更优选为35度以上且85度以下，进一步优选为40度以上且80度以下，更进一步优选为45度以上且75度以下。通过设定上述范围的角度，可以提高设置在绝缘层110上的绝缘层118的覆盖性。
[0251]
以上是结构例子2-6的说明。
[0252]
《制造方法例子1》以下，参照附图说明本发明的一个方式的半导体装置的制造方法。在此，以在上述结构例子中示出的晶体管100c为例进行说明。
[0253]
构成半导体装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以通过溅射法、化学气相沉积(cvd)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(pld)法、原子层沉积(ald)法等形成。作为cvd法，可以举出等离子体增强化学气相沉积(pecvd)法、热cvd法等。另外，作为热cvd法的方法之一，可以举出有机金属化学气相沉积(mocvd：metal organic cvd)法。
[0254]
构成半导体装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
[0255]
另外，当对构成半导体装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等进行加工。除了上述方法以外，还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外，可以利用金属掩模等遮蔽掩模的成膜方法直接形成岛状的薄膜。
[0256]
光刻法典型地有如下两种方法。一个是在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，通过蚀刻等对该薄膜进行加工，并去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是在形成感光性薄膜之后，进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
[0257]
在光刻法中，作为用于曝光的光，例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。此外，还可以使用紫外线、krf激光或arf激光等。此外，也可以利用液浸曝光技术进行曝光。作为用于曝光的光，也可以使用极紫外光(euv：extreme ultra-violet)或x射线。此外，也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、x射线或电子束时，可以进行极其精细的加工，所以是优选的。注意，在通过利用电子束等光束进行扫描而进行曝光时，不需要光掩模。
[0258]
作为薄膜的蚀刻方法，可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
[0259]
图15a至图15d、图16a至图16c、图17a至图17c、图18a至图18c的各图示出晶体管100c的制造工序的各阶段中的截面。在各截面图中，中央虚线左侧示出沟道长度方向的截面，中央虚线右侧示出沟道宽度方向的截面。
[0260]
〔导电层106的形成〕在衬底102上形成导电膜，对其进行蚀刻加工得到用作第一栅电极的导电层106。此时，导电层106的端部优选以具有锥形形状的方式进行加工。由此，可以提高接着形成的绝缘层103的台阶覆盖性。
[0261]
当将成为导电层106的导电膜使用含铜的导电膜时，可以减少布线电阻。例如在将本发明的一个方式的半导体装置应用于大型显示装置或分辨率高的显示装置的情况下优选使用含铜的导电膜。即使作为导电层106使用含铜的导电膜，也可以由绝缘层103抑制铜
扩散到半导体层108一侧，由此可以得到可靠性高的晶体管。
[0262]
〔绝缘层103的形成〕接着，以覆盖衬底102及导电层106的方式形成绝缘层103(参照图15a)。绝缘层103可以利用pecvd法、ald法、溅射法等形成。
[0263]
在此，层叠绝缘层103a、绝缘层103b与绝缘层103c来形成绝缘层103。尤其是，构成绝缘层103的各绝缘层优选通过pecvd法形成。绝缘层103的形成可以参照上述结构例子1的记载，所以省略其详细说明。
[0264]
在形成绝缘层103之后，也可以对绝缘层103进行氧供应处理。例如，可以在氧气氛下进行等离子体处理或加热处理等。或者，也可以利用等离子体离子掺杂法或离子注入法对绝缘层103供应氧。
[0265]
〔半导体层108的形成〕接着，在绝缘层103上形成用作半导体层108的金属氧化物膜108f(参照图15b)。
[0266]
金属氧化物膜108f优选通过使用金属氧化物靶材的溅射法形成。
[0267]
金属氧化物膜108f优选为缺陷尽可能少的致密的膜。金属氧化物膜108f优选为高纯度的膜，其中尽可能降低氢及水等杂质。尤其是，作为金属氧化物膜108f，优选使用具有结晶性的金属氧化物膜。
[0268]
在形成金属氧化物膜108f时，也可以混合氧气体和惰性气体(例如，氦气体、氩气体、氙气体等)。注意，在形成金属氧化物膜时的形成气体整体中所占的氧气体的比率(以下，也称为氧流量比)越高，金属氧化物膜的结晶性可以越高，可以实现具有高可靠性的晶体管。另一方面，氧流量比越低，金属氧化物膜的结晶性越低，可以实现通态电流高的晶体管。
[0269]
在半导体层108具有叠层结构的情况下，优选使用相同的溅射靶材在相同的成膜室中连续形成膜，这是因为可以得到良好的界面。此外，虽然可以使各金属氧化物膜的成膜时的压力、温度、电力等的条件不同，但是通过使氧流量比以外的条件相同，可以缩短成膜工序所需要的时间，所以是优选的。此外，在层叠组成不同的金属氧化物膜的情况下，优选以不暴露于大气的方式连续形成膜。
[0270]
在此，金属氧化物膜108f优选以成为具有caac结构的金属氧化物膜、具有nc结构的金属氧化物膜或者混有caac结构和nc结构的金属氧化物膜的方式设定成膜条件。注意，形成的金属氧化物膜为caac结构的成膜条件及成为nc结构的成膜条件根据所使用的溅射靶材的组成而不同，所以可以根据其组成适当地设定衬底温度、氧流量比、压力、电力等。
[0271]
金属氧化物膜108f的成膜时的衬底温度优选为室温以上且450℃以下，更优选为室温以上且300℃以下，进一步优选为室温以上且200℃以下，更进一步优选为室温以上且140℃以下。例如，在使用大型玻璃衬底或树脂衬底作为衬底102的情况下，衬底温度优选为室温以上且低于140℃，这是因为可以提高生产率的缘故。此外，通过在衬底温度为室温或者没进行加热的状态下形成金属氧化物膜，可以降低结晶性。
[0272]
此外，优选在形成金属氧化物膜108f之前进行用来使附着于绝缘层103表面的水、氢、有机物等脱离的处理或者进行将氧引入绝缘层103中的处理。例如，可以在减压气氛下以70℃以上且200℃以下的温度进行加热处理。或者，也可以在含氧气氛下进行等离子体处理。通过在含氧气氛，例如包含一氧化二氮气体的气氛下进行等离子体处理，可以对绝缘层
103供应氧。另外，当在包含一氧化二氮气体的气氛下进行等离子体处理时，可以适当地去除绝缘层103的表面的有机物。优选的是，在这种处理之后，以不使绝缘层103的表面暴露于大气的方式连续地形成金属氧化物膜108f。
[0273]
接着，对金属氧化物膜108f进行加工，来同时形成岛状的半导体层108(参照图15c)。
[0274]
当对金属氧化物膜108f进行加工时，可以使用湿蚀刻法和/或干蚀刻法。此时，也可以对不与半导体层108重叠的绝缘层103c的一部分进行蚀刻来去除。通过去除绝缘层103c的一部分，半导体层108与绝缘层103c的顶面形状大致一致。另外，通过去除绝缘层103c的一部分，绝缘层103b的一部分露出而后面形成的绝缘层118与绝缘层103b接触。
[0275]
此外，也可以在形成金属氧化物膜108f之后或者将该金属氧化物膜108f加工为半导体层108之后进行用来去除金属氧化物膜或半导体层108中的氢或水的加热处理。通过加热处理，可以去除包含在金属氧化物膜108f或半导体层108中或附着在金属氧化物膜108f或半导体层108的表面的氢或水。此外，通过加热处理，有时金属氧化物膜108f或半导体层108的膜质得到提高(例如，缺陷的降低、结晶性的提高等)。
[0276]
通过加热处理，可以将氧从绝缘层103供应给金属氧化物膜108f或半导体层108。在将氧从绝缘层103供应时，优选在加工为半导体层108之前进行加热处理。
[0277]
典型地，可以将加热处理的温度设定为150℃以上且低于衬底的应变点、250℃以上且450℃以下、或者300℃以上且450℃以下。另外，也可以在形成金属氧化物膜108f之后或将金属氧化物膜108f加工为半导体层108之后不进行加热处理。另外，加热处理也可以在形成金属氧化物膜之后的任意阶段进行。另外，也可以兼作后面的加热处理或施加热的工序。
[0278]
可以在包含稀有气体或氮的气氛中进行加热处理。或者，也可以在该气氛中进行加热之后在包含氧的气氛中进行加热。作为含氮气氛或含氧气氛，也可以使用超干燥空气(cda：clean dry air)。此外，上述加热处理的气氛优选不包含氢、水等。另外，通过使用露点为-60℃以下，优选为-100℃以下的高纯度气体，可以尽可能地防止氢、水等混入半导体层108中。此外，该加热处理可以使用电炉、快速热退火(rta：rapid thermal annealing)装置等。通过使用rta装置，可以缩短加热处理时间。
[0279]
另外，优选在形成半导体层108之后立刻形成绝缘膜110f。在半导体层108的表面被露出的状态中，有时水附着于半导体层108的表面上。在水附着于半导体层108的表面上时，通过后面的加热处理等氢扩散到半导体层108中而有时形成voh。voh有可能成为载流子的发生源，所以附着于半导体层108的水越少越好。
[0280]
〔绝缘膜110f的形成〕接着，以覆盖绝缘层103及半导体层108的方式形成绝缘膜110f(参照图15d)。
[0281]
绝缘膜110f是后面成为绝缘层110的膜。作为绝缘膜110f例如优选通过使用等离子体增强化学气相沉积装置(被称为pecvd装置或等离子体cvd装置)形成氧化硅膜、氧氮化硅膜等氧化物膜或氧氮化物膜。另外也可以通过利用微波的pecvd法形成。
[0282]
也可以在形成绝缘膜110f之后进行加热处理。通过进行加热处理，可以去除绝缘膜110f中的杂质及附着于绝缘膜110f表面上的水。加热处理可以在含氮、氧、稀有气体中的一个以上的气氛下以200℃以上且400℃以下的温度进行。另外，也可以在形成绝缘膜110f
之后不进行加热处理。另外，加热处理也可以在形成绝缘膜110f之后的任意阶段进行。另外，也可以兼作后面的加热处理或施加热的工序。
[0283]
优选在绝缘膜110f的成膜之前对半导体层108的表面进行等离子体处理。通过该等离子体处理，可以减少附着于半导体层108的表面的水等的杂质。因此，可以减少半导体层108与绝缘膜110f的界面中的杂质，所以可以实现可靠性高的晶体管。尤其是，从半导体层108的形成到绝缘膜110f的成膜之间半导体层108的表面暴露于大气的情况下，进行等离子体处理是优选的。等离子体处理例如可以在包含氧、臭氧、氮、一氧化二氮、氩等的气氛下进行。另外，等离子体处理及绝缘膜110f的成膜优选以不暴露于大气的方式连续地进行。
[0284]
在此，优选在形成绝缘膜110f之后进行加热处理。通过加热处理，可以去除含在绝缘膜110f中的或附着于表面的氢或水。另外，可以减少绝缘膜110f中的缺陷。
[0285]
加热处理的条件可以参照上述条件。
[0286]
也可以在形成绝缘膜110f之后或者进行去除上述氢或水的加热处理之后进行对绝缘膜110f供应氧的处理。例如，可以在含氧气氛下进行等离子体处理或加热处理等。或者，也可以通过等离子体离子掺杂法、离子注入法等对绝缘膜110f供应氧。在等离子体处理中，例如适当地利用pecvd装置。在利用pecvd装置形成绝缘膜110f时，优选在形成绝缘膜110f之后在真空中连续进行等离子体处理。通过在真空中连续进行绝缘膜110f的形成和等离子体处理，可以提高生产率。
[0287]
在进行对绝缘膜110f供应氧的处理之后进行加热处理的情况下，优选在绝缘膜110f上形成膜(例如，金属氧化物膜114f)之后进行加热处理。在以绝缘膜110f被露出的状态进行加热处理时，有时供应到绝缘膜110f的氧脱离到绝缘膜110f之外。通过在绝缘膜110f上形成膜(例如，金属氧化物膜114f)之后进行加热处理，可以抑制供应到绝缘膜110f的氧脱离到绝缘膜110f之外。
[0288]
〔开口部142的形成〕接着，去除绝缘层110及绝缘层103的一部分形成到达导电层106的开口部142(参照图16a)。由此，可以通过开口部142使导电层106与后面形成的导电层112电连接。
[0289]
〔导电膜112f的形成〕接着，形成成为导电层112的导电膜112f(参照图16b)。导电膜112f优选通过使用金属或合金的溅射靶材的溅射法形成。
[0290]
〔绝缘层110、导电层112的形成〕接着，在导电膜112f上形成抗蚀剂掩模115(参照图16b)。然后，去除不被抗蚀剂掩模115覆盖的区域的导电膜112f而形成导电层112(参照图16c)。
[0291]
在形成导电层112时，可以适当地使用湿蚀刻法。作为湿蚀刻法，例如可以使用包含过氧化氢的蚀刻剂。例如，可以使用包含磷酸、醋酸、硝酸、盐酸、硫酸中的一个以上的蚀刻剂。尤其是，在作为导电层112使用包含铜的材料时，可以适当地使用包含磷酸、醋酸及硝酸的蚀刻剂。
[0292]
如图16c所示，以导电层112的端部位于抗蚀剂掩模115的轮廓内侧的方式进行加工。在形成导电层112时，优选使用湿蚀刻法。通过调整蚀刻时间，可以控制区域108c的宽度l0。
[0293]
在形成导电层112时，也可以使用不同蚀刻条件或方法至少分为两次进行蚀刻。例
如，也可以在使用各向异性的蚀刻法对导电膜112f进行蚀刻，然后利用各向同性蚀刻法对导电膜112f的侧面进行蚀刻，来使端面缩小(也被称为侧面蚀刻)。由此，可以形成在平面中位于绝缘层110内侧的导电层112。
[0294]
接着，在不被抗蚀剂掩模115覆盖的区域中去除绝缘膜110f，来形成绝缘层110a(参照图17a)。在形成绝缘层110a时，优选使用各向异性蚀刻。尤其是，优选使用干蚀刻法。通过使用干蚀刻法，可以使抗蚀剂掩模115的端部与绝缘层110a的端部大致一致。
[0295]
接着，使抗蚀剂掩模115缩小来形成抗蚀剂掩模115a(参照图17b)。图17b示出缩小后的抗蚀剂掩模115a且以虚线表示缩小之前的抗蚀剂掩模115。抗蚀剂掩模115a的端部优选位于导电层112的端部的外侧。换言之，抗蚀剂掩模115a的端部优选位于导电层112的端部与绝缘层110a的端部间。
[0296]
在形成抗蚀剂掩模115a时，可以适当地使用灰化法。例如，作为灰化法也可以使用以高频等使氧、臭氧等的气体等离子体化而利用其离子体与抗蚀剂掩模起反应的等离子体灰化法。或者，也可以使用对氧、臭氧等的气体照射紫外线等的光而促进气体与抗蚀剂掩模的反应的光激发灰化。在使用灰化法时，也可以在平面中的抗蚀剂掩模115的面积缩小的同时抗蚀剂掩模115的厚度变薄。
[0297]
接着，在不被抗蚀剂掩模115a覆盖的区域中去除绝缘层110a的一部分，来形成绝缘层110(参照图17c)。在形成绝缘层110时，优选使用各向异性蚀刻。尤其是，优选使用干蚀刻法。此时，优选以如下方式进行加工，即通过不去除绝缘层110a中的所有露出区域而去除该区域中的绝缘层110a的上部的一部分(以下也称为半蚀刻)，绝缘层110a的上部的一部分的厚度变薄。如此，通过缩小用于绝缘层的加工的抗蚀剂掩模而使用所缩小的抗蚀剂掩模再加工该绝缘层，可以形成具有台阶状形状的绝缘层110。另外，通过调整缩小抗蚀剂掩模的量，可以控制区域108l2的宽度l2。
[0298]
由于在形成绝缘层110时使用半蚀刻，所以优选的是，预先确认成为绝缘层110a的膜的蚀刻速度而算出到成为所希望的厚度tn2的蚀刻时间。通过以所算出的蚀刻时间进行半蚀刻，可以以高精度形成绝缘层110。另外，通过在形成绝缘层110时使用干蚀刻法，可以仔细地调整厚度tn2，所以可以实现电特性良好且可靠性高的晶体管。
[0299]
形成绝缘层110之后，去除抗蚀剂掩模115。
[0300]
在此，也可以进行去除杂质的洗涤。通过进行洗涤，可以去除附着于绝缘层110及半导体层108的被露出的区域的杂质而抑制晶体管的电特性及可靠性降低。作为杂质，例如可以举出蚀刻绝缘膜110f时附着的蚀刻气体或蚀刻剂的成分或者导电膜112f的成分、金属氧化物膜114f的成分等。
[0301]
作为洗涤方法，可以使用利用洗涤液等的湿式洗涤或等离子体处理等。另外，也可以适当地组合上述洗涤而进行。湿式洗涤可以使用包含草酸、磷酸、氨水或氟化氢酸等的洗涤液。
[0302]
〔绝缘层118的形成〕接着，以覆盖绝缘层103、半导体层108、绝缘层110及导电层112的方式形成绝缘层118。在此，说明绝缘层118层叠有绝缘层118a与绝缘层118b的结构。
[0303]
以覆盖绝缘层103、半导体层108、绝缘层110及导电层112的方式形成绝缘层118a(参照图18a)。
[0304]
绝缘层118a优选通过使用含氢的成膜气体的等离子体cvd法形成。例如，通过使用包含硅烷气体及氨气体的成膜气体形成氮化硅膜。通过除了硅烷气体以外还使用氨气体，可以在膜中包含多量氢。另外，在成膜时也可以对半导体层108的被露出的部分中供应氢。通过供应氢，可以在半导体层108中形成电阻极低的区域108n。
[0305]
接着，以导电层112作为掩模通过绝缘层110及绝缘层118a对半导体层108供应(也记为添加或注入)第一元素140(参照图18b)。通过对半导体层108供应第一元素140，不被导电层112覆盖的区域的半导体层108的电阻下降而可以形成区域108l1、区域108l2及区域108n。此时，设置在区域108l1、区域108l2及区域108n上的绝缘层118a及绝缘层110的总厚度按区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序减薄。因此，第一元素140的供应量按区域108l1、区域108l2、区域108n的顺序增加，电阻可以按该顺序降低。通过调整绝缘层110的厚度、绝缘层118a的厚度及供应第一元素140的条件，可以控制区域108l1、区域108l2及区域108n的各电阻。
[0306]
鉴于导电层112的材料或厚度，优选以尽量对半导体层108的与导电层112重叠的区域108c供应第一元素140的方式决定供应第一元素140的条件。由此，可以在半导体层108的与导电层112重叠的区域形成杂质浓度充分降低的区域108c。
[0307]
可用于第一元素140的元素可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0308]
在供应第一元素140时，可以适当地使用等离子体处理。在使用等离子体处理时，通过在包含所添加的第一元素140的气体气氛下产生等离子体进行等离子体处理，可以添加第一元素140。作为产生等离子体的装置，可以使用干蚀刻法装置、灰化装置、等离子体cvd装置、高密度等离子体cvd装置等。
[0309]
第一元素140的供应优选在形成绝缘层118a之后以不暴露于大气的方式连续进行。例如，通过使用等离子体cvd装置，可以在形成绝缘层118a之后以不暴露于大气的方式连续供应第一元素140。通过连续进行，可以提高半导体装置的生产率。
[0310]
在进行等离子体处理时，作为供应第一元素140的气体，优选使用包含第一元素的气体。尤其是，优选使用包含氢的气体，通过对区域108l1、区域108l2及区域108n添加氢可以控制各电阻。作为包含第一元素140的气体，例如可以适当地使用氢(h2)、氨(nh3)、硅烷(sih4)。
[0311]
等离子体处理时的衬底温度优选为室温以上且450℃以下，更优选为150℃以上且400℃以下，进一步优选为200℃以上且350℃以下。通过设定上述范围的衬底温度，构成半导体层108的材料与第一元素140的反应促進，由此可以降低半导体层108的电阻。
[0312]
等离子体处理时的处理室内的压力优选为50pa以上且1500pa以下，更优选为100pa以上且1000pa以下，进一步优选为120pa以上且500pa以下，更进一步优选为150pa以上且300pa以下。通过设定上述范围的压力，可以稳定地产生等离子体。
[0313]
通过适当地选择等离子体处理的条件，可以调整添加到半导体层108的第一元素140的量而控制电阻值。另外，第一元素140通过绝缘层118a及绝缘层110添加到半导体层108，所以优选以成为所希望的电阻的方式调整绝缘层118a的厚度及绝缘层110的厚度。
[0314]
另外，在供应第一元素140时也可以使用通过利用包含第一元素140的气体的加热进行热扩散的处理。
[0315]
另外，在供应第一元素140时，也可以使用等离子体离子掺杂法或离子注入法。通
过使用这些方法，可以根据离子加速电压及剂量等以高精度控制深度方向上的浓度轮廓。此外，通过使用利用质量分离的离子注入法，可以提高被供应的第一元素的纯度。另外，作为第一元素140，尤其优选使用硼、磷、铝、镁和硅中的一个以上。
[0316]
在第一元素140的供应处理中，优选以半导体层108与绝缘层110的界面、半导体层108中接近该界面的部分或者绝缘层110中接近该界面的部分成为最高浓度的方式控制处理条件。由此，可以将具有最合适的浓度的第一元素140通过一次的处理供应到半导体层108及绝缘层110的双方。
[0317]
在使用等离子体离子掺杂法或离子注入法时，作为供应第一元素140的气体可以使用包含上述第一元素的气体。当供应硼时，典型地可以使用b2h6气体或bf3气体等。此外，当供应磷时，典型地可以使用ph3气体等。此外，也可以使用由稀有气体稀释这些源气体的混合气体。除了上述以外，作为供应第一元素140的气体，可以使用ch4、n2、nh3、alh3、alcl3、sih4、si2h6、f2、hf、h2、(c5h5)2mg以及稀有气体等。此外，离子源不局限于气体，也可以使用对固体或液体加热而被汽化了的。
[0318]
通过根据绝缘层110及半导体层108的组成、密度、厚度等设定加速电压或剂量等的条件，可以控制第一元素140的添加。
[0319]
当使用离子注入法或等离子体离子掺杂法添加硼时，加速电压例如可以为5kv以上且100kv以下，优选为7kv以上且70kv以下，更优选为10kv以上且50kv以下。此外，剂量例如可以为1
×
10
13
ions/cm2以上且1
×
10
17
ions/cm2以下，优选为1
×
10
14
ions/cm2以上且5
×
10
16
ions/cm2以下，更优选为1
×
10
15
ions/cm2以上且3
×
10
16
ions/cm2以下。
[0320]
此外，当使用离子注入法或等离子体离子掺杂法添加磷离子时，加速电压例如可以为10kv以上且100kv以下，优选为30kv以上且90kv以下，更优选为40kv以上且80kv以下。此外，剂量例如可以为1
×
10
13
ions/cm2以上且1
×
10
17
ions/cm2以下，优选为1
×
10
14
ions/cm2以上且5
×
10
16
ions/cm2以下，更优选为1
×
10
15
ions/cm2以上且3
×
10
16
ions/cm2以下。
[0321]
在本发明的一个方式中，可以将第一元素140通过绝缘层110及绝缘层118a供应到半导体层108。由此，即使在半导体层108具有结晶性的情况下，也可以抑制在供应第一元素140时半导体层108受到的损伤，因此可以抑制结晶性损失。由此，适合用于由结晶性降低导致电阻增大等的情况。
[0322]
在此，示出在形成绝缘层118a之后将第一元素140供应到半导体层108的制造方法，但是本发明的一个方式不局限于此。也可以在形成绝缘层118a之前将第一元素140供应到半导体层108。另外，也可以在形成绝缘层118b之后将第一元素140供应到半导体层108。
[0323]
接着，以覆盖绝缘层118a的方式形成绝缘层118b(参照图18c)。
[0324]
通过使用等离子体cvd装置进行绝缘层118a的形成、第一元素140的供应及绝缘层118b的形成，可以连续进行上述处理。通过在等离子体cvd装置内连续进行处理，可以抑制杂质附着于绝缘层118a与绝缘层118b界面。另外，可以提高半导体装置的生产率。
[0325]
在使用等离子体cvd法形成绝缘层118的情况下，当成膜温度过高时，包含在区域108n等中的杂质有可能扩散到包括区域108c的周围部。其结果，有区域108c的电阻下降或者区域108n的电阻上升等担忧。绝缘层118的成膜温度例如优选为150℃以上且400℃以下，更优选为180℃以上且360℃以下，进一步优选为200℃以上且250℃以下。通过在低温下形成绝缘层118，即使是沟道长度短的晶体管，也可以得到良好的电特性。
[0326]
此外，也可以在形成绝缘层118之后进行加热处理。
[0327]
〔开口部141a、开口部141b的形成〕接着，通过部分地去除绝缘层118，形成到达区域108n的开口部141a及开口部141b。
[0328]
〔导电层120a、导电层120b的形成〕接着，以覆盖开口部141a及开口部141b的方式在绝缘层118上形成导电膜，加工该导电膜，来形成导电层120a及导电层120b(参照图11a)。
[0329]
通过上述工序，可以制造晶体管100c。
[0330]
《制造方法例子2》以下，以晶体管100f例示出的在导电层112与绝缘层110间包括金属氧化物层114的结构为例进行说明。
[0331]
到形成绝缘膜110f为止与上述《制造方法例子1》相同(参照图15a至图15d)。
[0332]
〔金属氧化物膜114f的形成〕接着，以覆盖绝缘膜110f的方式形成金属氧化物膜114f(参照图19a)。
[0333]
金属氧化物膜114f是后面成为金属氧化物层114的膜。尤其是，金属氧化物膜114f例如优选在包含氧的气氛下利用溅射法形成。由此，可以在形成金属氧化物膜114f时对绝缘膜110f供应氧。
[0334]
在与上述半导体层108同样通过使用包含金属氧化物的氧化物靶材的溅射法形成金属氧化物膜114f的情况下，可以援用上述记载。
[0335]
例如，作为金属氧化物膜114f的形成条件，可以作为成膜气体使用氧，通过使用金属靶材的反应性溅射法形成金属氧化物膜。在作为金属靶材使用铝的情况下，可以形成氧化铝膜。
[0336]
当形成金属氧化物膜114f时，引入到成膜装置的成膜室内的成膜气体的总流量中的氧流量的比率(氧流量比)或成膜室内的氧分压越高，越可以增大供应给绝缘层110中的氧量，所以是优选的。氧流量比或氧分压例如大于0％且为100％以下，优选为10％以上且100％以下，更优选为20％以上且100％以下，进一步优选为30％以上且100％以下，进一步优选为40％以上且100％以下。尤其是，优选将氧流量比设定为100％，来使氧分压尽量接近于100％。
[0337]
如此，通过在包含氧的气氛下利用溅射法形成金属氧化物膜114f，可以当形成金属氧化物膜114f时在对绝缘膜110f供应氧的同时防止氧从绝缘膜110f脱离。其结果是，可以将极多的氧封闭在绝缘膜110f中。并且，通过后面的加热处理对半导体层108的沟道形成区域供应多量氧而可以降低沟道形成区域中的氧空位，由此可以实现可靠性高的晶体管。
[0338]
金属氧化物膜114f的成膜时的衬底温度优选为室温以上且450℃以下，更优选为室温以上且300℃以下，进一步优选为室温以上且200℃以下，更进一步优选为室温以上且140℃以下。例如，在作为衬底102使用大型玻璃衬底或树脂衬底的情况下，在衬底温度为室温以上且低于140℃时生产率提高，所以是优选的。另外，在形成金属氧化物膜114f时的衬底温度高时，金属氧化物膜114f的结晶性提高而有时蚀刻速度变低。在衬底温度低时，金属氧化物膜114f的结晶性变低而有时蚀刻速度变快。另外，也可以适当地选择金属氧化物膜114f的成膜温度，以便对加工金属氧化物膜114f时使用的蚀刻剂来说很适合的蚀刻速度。
[0339]
此外，也可以在形成金属氧化物膜114f之后进行加热处理，以将氧从绝缘膜110f供应到半导体层108。加热处理可以在含氮、氧、稀有气体中的一个以上的气氛下以200℃以上且400℃以下的温度进行。另外，也可以在形成金属氧化物膜114f之后不进行加热处理。另外，加热处理在形成金属氧化物膜114f之后的任意阶段进行。另外，也可以兼作后面的加热处理或施加热的工序。
[0340]
〔开口部142的形成〕接着，去除金属氧化物膜114f、绝缘膜110f及绝缘层103的一部分形成到达导电层106的开口部142。由此，可以通过开口部142使导电层106与后面形成的导电层112电连接。
[0341]
〔导电膜112f的形成〕接着，形成成为导电层112的导电膜112f(参照图19b)。导电膜112f可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0342]
〔绝缘层110、金属氧化物层114、导电层112的形成〕接着，在导电膜112f上形成抗蚀剂掩模(未图示)去除不被该抗蚀剂掩模覆盖的区域的导电膜112f及金属氧化物膜114f，来形成导电层112及金属氧化物层114(参照图19c)。
[0343]
在形成导电层112及金属氧化物层114时，可以适当地使用湿蚀刻法。湿蚀刻法可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0344]
在形成导电层112及金属氧化物层114时，也可以使用不同蚀刻条件或方法至少分为两次进行蚀刻。例如，也可以在使用各向异性的蚀刻法对导电膜112f及金属氧化物膜114f进行蚀刻，然后利用各向同性蚀刻法对导电膜112f及金属氧化物膜114f的侧面进行蚀刻，来使端面缩小(也被称为侧面蚀刻)。由此，可以形成在平面中位于绝缘层110内侧的导电层112及金属氧化物膜114。
[0345]
接着，在不被抗蚀剂掩模覆盖的区域中去除绝缘膜110f，来形成绝缘层110(参照图19d)。绝缘层110可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0346]
形成绝缘层110之后，去除抗蚀剂掩模。
[0347]
在此，也可以进行去除杂质的洗涤。洗涤可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0348]
以下，形成绝缘层118之后的工序可以参照《制造方法例子1》的记载，所以省略其详细说明。
[0349]
通过上述工序，可以制造晶体管100f。
[0350]
《制造方法例子3》以下，以晶体管100g所例示出的在区域108n与区域108c间具有区域108l1、区域108l2及区域108l3的结构为例进行说明。
[0351]
到形成绝缘层110a为止与上述《制造方法例子1》相同(参照图15a至图15d、图16a至图16c、图17a)。
[0352]
〔绝缘层110的形成〕接着，使抗蚀剂掩模115缩小来形成抗蚀剂掩模115a(参照图20a)。图20a示出缩小后的抗蚀剂掩模115a且以虚线表示缩小之前的抗蚀剂掩模115。抗蚀剂掩模115a的端部优选位于导电层112的端部的外侧。换言之，抗蚀剂掩模115a的端部优选位于导电层112的端部与绝缘层110a的端部间。
[0353]
在形成抗蚀剂掩模115a时，可以适当地使用灰化法。在使用灰化法时，也可以在平面中的抗蚀剂掩模115的面积缩小的同时抗蚀剂掩模115的厚度变薄。
[0354]
接着，在不被抗蚀剂掩模115a覆盖的区域中去除绝缘层110a的上部的一部分，来形成绝缘层110b(参照图20b)。在形成绝缘层110b时，优选使用各向异性蚀刻。尤其是，优选使用干蚀刻法。
[0355]
接着，使抗蚀剂掩模115a缩小来形成抗蚀剂掩模115b(参照图20c)。图20c示出缩小后的抗蚀剂掩模115b且以虚线表示缩小之前的抗蚀剂掩模115a。抗蚀剂掩模115b的端部优选位于导电层112的端部的外侧。换言之，抗蚀剂掩模115b的端部优选位于导电层112的端部与绝缘层110b的端部间。
[0356]
在形成抗蚀剂掩模115b时，可以适当地使用灰化法。在使用灰化法时，也可以在平面中的抗蚀剂掩模115a的面积缩小的同时抗蚀剂掩模115a的厚度变薄。
[0357]
接着，在不被抗蚀剂掩模115b覆盖的区域中去除绝缘层110b的上部的一部分，来形成绝缘层110(参照图21)。在形成绝缘层110时，优选使用各向异性蚀刻。尤其是，优选使用干蚀刻法。
[0358]
通过分别调整缩小抗蚀剂掩模115及抗蚀剂掩模115a的量，可以控制区域108l1的宽度l1及区域108l2的宽度l2及区域108l3的宽度l3。
[0359]
形成绝缘层110之后，去除抗蚀剂掩模115b。
[0360]
在此，也可以进行去除杂质的洗涤。洗涤可以参照上述记载，所以省略其详细说明。
[0361]
以下，形成绝缘层118之后的工序可以参照《制造方法例子1》的记载，所以省略其详细说明。
[0362]
通过上述工序，可以制造晶体管100g。
[0363]
《半导体装置的构成要素》接着，对本实施方式的半导体装置所包括的构成要素进行详细的说明。
[0364]
〔衬底〕虽然对衬底102的材料等没有特别的限制，但是至少需要具有能够承受后续的加热处理的耐热性。例如，可以使用以硅或碳化硅为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、硅锗等化合物半导体衬底、soi衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等作为衬底102。另外，也可以将在上述衬底上设置有半导体元件的衬底用作衬底102。
[0365]
另外，作为衬底102，也可以使用柔性衬底，并且在柔性衬底上直接形成晶体管100等。或者，也可以在衬底102与晶体管100等之间设置剥离层。当剥离层上制造半导体装置的一部分或全部，然后将其从衬底102分离并转置到其他衬底上时可以使用剥离层。此时，也可以将晶体管100等转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。
[0366]
〔绝缘层103〕绝缘层103可以适当地使用溅射法、cvd法、蒸镀法、脉冲激光沉积(pld)法等而形成。另外，绝缘层103例如可以使用氧化物绝缘膜、氧氮化物绝缘膜、氮氧化物绝缘膜或氮化物绝缘膜的单层或叠层。注意，为了提高绝缘层103与半导体层108的界面特性，绝缘层103中的至少与半导体层108接触的区域优选使用氧化物绝缘膜或氧氮化物膜形成。此外，绝缘层103优选使用通过加热释放氧的膜。
[0367]
绝缘层103例如可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化镓或者ga-zn氧化物等，并且以叠层或单层设置。
[0368]
此外，当在绝缘层103的与半导体层108接触的一侧使用氮化硅膜等氧化物膜或氧氮化物膜以外的膜时，优选对与半导体层108接触的表面进行氧等离子体处理等预处理使该表面或表面附近氧化。
[0369]
〔导电膜〕作为导电层106、用作源电极和漏电极中的一个的导电层120a及用作源电极和漏电极中的另一个的导电层120b，可以使用选自铬、铜、铝、金、银、锌、钼、钽、钛、钨、锰、镍、铁、钴的金属元素或以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等来分别形成。
[0370]
此外，作为导电层106、导电层120a以及导电层120b，可以使用in-sn氧化物、in-w氧化物、in-w-zn氧化物、in-ti氧化物、in-ti-sn氧化物、in-zn氧化物、in-sn-si氧化物、in-ga-zn氧化物等的氧化物导电体或者金属氧化物膜。
[0371]
这里，对氧化物导电体(oc：oxide conductor)进行说明。例如，氧化物导电体是通过如下步骤而得到的：在具有半导体特性的金属氧化物中形成氧空位，对该氧空位添加氢而在导带附近形成施主能级。其结果，金属氧化物的导电性增高，而成为导电体。可以将成为导电体的金属氧化物称为氧化物导电体。
[0372]
此外，作为导电层106等，也可以采用含有上述氧化物导电体(金属氧化物)的导电膜、含有金属或合金的导电膜的叠层结构。通过使用包含金属或合金的导电膜，可以降低布线电阻。此时，优选作为与被用作栅极绝缘膜的绝缘层接触的部分，使用包含氧化物导电体的导电膜。
[0373]
此外，导电层106、120a、120b尤其优选包含选自上述金属元素中的钛、钨、钽和钼中的任一个或多个。尤其是，优选使用氮化钽膜。该氮化钽膜具有导电性，并对铜、氧或氢具有高阻挡性，且从氮化钽膜本身释放的氢少，由此可以作为与半导体层108接触的导电膜或半导体层108附近的导电膜适合地使用氮化钽膜。
[0374]
〔绝缘层110〕用作晶体管100等的栅极绝缘膜的绝缘层110可以使用pecvd法、溅射法等而形成。作为绝缘层110，可以使用包含氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜和氧化钕膜中的一种以上的绝缘层。此外，绝缘层110也可以具有两层的叠层结构或三层以上的叠层结构。
[0375]
此外，与半导体层108接触的绝缘层110优选为氧化物绝缘膜或氧氮化物膜，更优选具有氧含量超过化学计量组成的区域。换言之，绝缘层110是能够释放氧的绝缘层。例如，通过在氧气氛下形成绝缘层110；通过对形成后的绝缘层110在氧气氛下进行热处理、在形成绝缘层110之后在氧气氛下进行等离子体处理等；或者通过在绝缘层110上在氧气氛下形成氧化物膜或氧氮化物膜等，可以将氧供应到绝缘层110中。在上述供应氧的各处理中，代替氧或者除了氧以外还可以使用氧化气体(例如，一氧化二氮、臭氧等)。
[0376]
作为绝缘层110，也可以使用相对介电常数比氧化硅或氧氮化硅高的氧化铪等材料。由此，可以增加绝缘层110的厚度以抑制由隧道电流导致的泄漏电流。尤其是，优选使用
具有结晶性的氧化铪，因为其相对介电常数比非晶氧化铪高。
[0377]
〔半导体层〕当半导体层108为in-m-zn氧化物时，优选用来形成in-m-zn氧化物的溅射靶材中的相对于m的原子数比的in的原子数比为1以上。作为这种溅射靶材的金属元素的原子数比，可以举出in：m：zn＝1：1：1、in：m：zn＝1：1：1.2、in：m：zn＝2：1：3、in：m：zn＝3：1：2、in：m：zn＝4：2：3、in：m：zn＝4：2：4.1、in：m：zn＝5：1：6，in：m：zn＝5：1：7，in：m：zn＝5：1：8，in：m：zn＝6：1：6，in：m：zn＝5：2：5等。
[0378]
此外，作为溅射靶材优选使用含有多晶氧化物的靶材，由此可以易于形成具有结晶性的半导体层108，所以是优选的。注意，所形成的半导体层108的原子数比分别包含上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的
±
40％的范围内。例如，在被用于半导体层108的溅射靶材的组成为in：ga：zn＝4：2：4.1[原子数比]时，所形成的半导体层108的组成有时为in：ga：zn＝4：2：3[原子数比]或其附近。
[0379]
注意，当记载为原子数比为in：ga：zn＝4：2：3或其附近时包括如下情况：in为4时，ga为1以上且3以下，zn为2以上且4以下。此外，当记载为原子数比为in：ga：zn＝5：1：6或其附近时包括如下情况：in比为5时，ga大于0.1且为2以下，zn为5以上且7以下。此外，当记载为原子数比为in：ga：zn＝1：1：1或其附近时包括如下情况：in为1时，ga大于0.1且为2以下，zn大于0.1且为2以下。
[0380]
半导体层108的能隙为2ev以上，优选为2.5ev以上。如此，通过使用能隙比硅宽的金属氧化物，可以减少晶体管的关态电流。
[0381]
优选将载流子浓度低的金属氧化物用于半导体层108。为了降低金属氧化物的载流子浓度，降低金属氧化物中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。另外，作为金属氧化物中的杂质，例如有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
[0382]
特别是，由于包含在金属氧化物中的氢与键合到金属原子的氧起反应而成为水，因此有时在金属氧化物中形成氧空位。当金属氧化物中的沟道形成区域中包括氧空位时，晶体管有时具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中而成的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，有时氢的一部分键合到与金属原子键合的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含多量氢的金属氧化物的晶体管容易具有常开启特性。
[0383]
氢进入了氧空位的缺陷可能被用作金属氧化物的供体。然而，定量地评价该缺陷是困难的。于是，在金属氧化物中，有时不以供体浓度而以载流子浓度进行评价。因此，在本说明书等中，有时作为金属氧化物的参数，不采用供体浓度而采用假定不施加电场的状态的载流子浓度。也就是说，本说明书等所记载的“载流子浓度”有时可以称为“供体浓度”。
[0384]
由此，优选尽可能减少金属氧化物中的氢。具体而言，在金属氧化物中，利用二次离子质谱(sims)测得的氢浓度低于1
×
10
20
atoms/cm3，优选低于1
×
10
19
atoms/cm3，更优选低于5
×
10
18
atoms/cm3，进一步优选低于1
×
10
18
atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分降低的金属氧化物用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。
[0385]
沟道形成区域的金属氧化物的载流子浓度优选为1
×
10
18
cm-3
以下，更优选小于1
×
10
17
cm-3
，进一步优选小于1
×
10
16
cm-3
，更进一步优选小于1
×
10
13
cm-3
，还进一步优选小于1
×
10
12
cm-3
。注意，对沟道形成区域的金属氧化物的载流子浓度的下限值没有特别的限制，
例如可以为1
×
10-9
cm-3
。
[0386]
半导体层108优选具有非单晶结构。非单晶结构例如包括后述的caac结构、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，caac结构的缺陷态密度最低。
[0387]
下面对caac(c-axis aligned crystal)进行说明。caac表示结晶结构的一个例子。
[0388]
caac结构是指包括多个纳米晶(最大直径小于10nm的结晶区域)的薄膜等的结晶结构之一，具有如下特征：各纳米晶的c轴在特定方向上取向，其a轴及b轴不具有取向性，纳米晶彼此不形成晶界而连续地连接。尤其是，在具有caac结构的薄膜中，各纳米晶的c轴容易在薄膜的厚度方向、被形成面的法线方向或者薄膜表面的法线方向上取向。
[0389]
caac-os(oxide semiconductor)是结晶性高的氧化物半导体。另一方面，在caac-os中观察不到明确的晶界，因此不容易发生起因于晶界的电子迁移率的下降。另外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入或缺陷的生成等而降低，因此可以说caac-os是杂质或缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，包含caac-os的氧化物半导体的物理性质稳定。因此，包含caac-os的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。
[0390]
在晶体学的单位晶格中，一般以构成单位晶格的a轴、b轴、c轴这三个轴(晶轴)中较特殊的轴为c轴。尤其是，在具有层状结构的结晶中，一般来说，与层的面方向平行的两个轴为a轴及b轴，与层交叉的轴为c轴。作为这种具有层状结构的结晶的典型例子，有分类为六方晶系的石墨，其单位晶格的a轴及b轴平行于劈开面，c轴正交于劈开面。例如，为层状结构的具有ybfe2o4型结晶结构的ingazno4的结晶可分类为六方晶系，其单位晶格的a轴及b轴平行于层的面方向，c轴正交于层(即，a轴及b轴)。
[0391]
具有微晶结构的氧化物半导体膜(微晶氧化物半导体膜)在利用tem观察到的图像中有时不能明确地确认到结晶部。微晶氧化物半导体膜中含有的结晶部的尺寸大多为1nm以上且100nm以下或1nm以上且10nm以下。尤其是，将具有尺寸为1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的纳米晶体(nc：nanocrystal)的氧化物半导体膜称为nc-os(nanocrystalline oxide semiconductor)膜。例如，在使用tem观察nc-os膜时，有时不能明确地确认到晶界。
[0392]
在nc-os膜中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。另外，nc-os膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-os膜在某些分析方法中与非晶氧化物半导体膜没有差别。例如，在通过其中利用使用其束径比结晶部大的x射线的xrd装置的out-of-plane法对nc-os膜进行结构分析时，检测不出表示结晶面的峰值。此外，在使用其束径比结晶部大(例如，50nm以上)的电子射线获得的nc-os膜的电子衍射图案(也称为选区电子衍射图案)中，观察到光晕图案。另一方面，在对nc-os膜进行使用其电子束径接近结晶部的大小或者比结晶部小(例如，1nm以上且30nm以下)的电子射线的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)时，观察到呈圈状(环状)的亮度高的区域，有时该环状区域内观察到多个斑点。
[0393]
nc-os膜比非晶氧化物半导体膜的缺陷态密度低。但是，nc-os膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。所以，nc-os膜的缺陷态密度比caac-os膜高。因此，nc-os
膜有时具有比caac-os膜高的载流子浓度及电子迁移率。由此，使用nc-os膜的晶体管有时具有较高的场效应迁移率。
[0394]
nc-os膜可以以比caac-os膜成膜时更小的氧流量比形成。此外，nc-os膜可以以比caac-os膜形成时更低的衬底温度形成。例如，nc-os膜可以在衬底温度为较低的低温(例如130℃以下的温度)的状态或不对衬底进行加热的状态下形成，因此适用于大型玻璃衬底、树脂衬底等，可以提高生产率。
[0395]
下面，对金属氧化物的结晶结构的一个例子进行说明。注意，以使用in-ga-zn氧化物靶材(in：ga：zn＝4：2：4.1[原子数比])且通过溅射法形成的金属氧化物为一个例子进行说明。使用上述靶材在衬底温度为100℃以上且130℃以下的条件下利用溅射法形成的金属氧化物易于具有nc(nano crystal)结构和caac结构中的任一方的结晶结构或其混在的结构。在衬底温度为室温(r.t.)的条件下利用溅射法形成的金属氧化物易于具有nc结晶结构。注意，这里的室温(r.t.)是指包括对衬底不进行加热时的温度。
[0396]
《金属氧化物的构成》以下，对可用于本发明的一个方式所公开的晶体管的cac(cloud-aligned composite)-os的构成进行说明。
[0397]
在本说明书等中，有时记载caac(c-axis aligned crystal)或cac(cloud-aligned composite)。注意，caac是指结晶结构的一个例子，cac是指功能或材料构成的一个例子。
[0398]
cac-os或cac-metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为材料的整体具有半导体的功能。此外，在将cac-os或cac-metal oxide用于晶体管的活性层的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使cac-os或cac-metal oxide具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。通过在cac-os或cac-metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。
[0399]
此外，cac-os或cac-metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。另外，导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外，有时观察到其边缘模糊而以云状连接的导电性区域。
[0400]
此外，在cac-os或cac-metal oxide中，导电性区域和绝缘性区域有时以0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
[0401]
此外，cac-os或cac-metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，cac-os或cac-metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该结构中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分与具有宽隙的成分互补作用，与具有窄隙的成分联动地在具有宽隙的成分中载流子流过。因此，在将上述cac-os或cac-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时，在晶体管的开启状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。
[0402]
就是说，也可以将cac-os或cac-metal oxide称为基质复合材料(matrix composite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
[0403]
以上是构成要素的说明。
[0404]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0405]
(实施方式2)在本实施方式中对具有上述实施方式例示的晶体管的显示装置的一个例子进行说明。
[0406]
《结构例子》图22a示出显示装置700的俯视图。显示装置700包括利用密封剂712贴合在一起的第一衬底701和第二衬底705。在被第一衬底701、第二衬底705及密封剂712密封的区域中，第一衬底701上设置有像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706。像素部702设置有多个显示元件。
[0407]
另外，第一衬底701的不与第二衬底705重叠的部分中设置有与fpc716(fpc：flexible printed circuit柔性印刷电路)连接的fpc端子部708。利用fpc716通过fpc端子部708及信号线710分别对像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706提供各种信号等。
[0408]
可以设置多个栅极驱动电路部706。另外，栅极驱动电路部706及源极驱动电路部704分别另行形成在半导体衬底等上，也可以采用被封装的ic芯片的方式。该ic芯片可以安装在第一衬底701上或安装到fpc716。
[0409]
像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706包括的晶体管可以使用本发明的一个方式的半导体装置的晶体管。
[0410]
作为设置在像素部702中的显示元件，可以举出液晶元件、发光元件等。作为液晶元件，可以采用透射型液晶元件、反射型液晶元件、半透射型液晶元件等。另外，作为发光元件可以举出led(light emitting diode：发光二极管)、oled(organic led：有机led)、qled(quantum-dot led：量子点led)、半导体激光器等自发光性的发光元件。另外，可以使用快门方式或光干涉方式的mems(micro electro mechanical systems：微电子机械系统)元件或采用微囊方式、电泳方式、电润湿方式或电子粉流体(注册商标)方式等的显示元件等。
[0411]
图22b所示的显示装置700a是使用具有柔性的树脂层743代替第一衬底701的能够用作柔性显示器的显示装置的例子。
[0412]
显示装置700a的像素部702不是矩形而是角部具有圆弧形的形状。另外，如图22b中的区域p1所示，像素部702及树脂层743的一部分具有切断的缺口部。一对栅极驱动电路部706夹着像素部702设置在两侧。栅极驱动电路部706在像素部702的角部沿着圆弧形的轮廓内侧设置。
[0413]
树脂层743的设置有fpc端子部708的部分突出。树脂层743的包括fpc端子部708的一部分可以沿着图22b中的区域p2折到背面。通过将树脂层743的一部分折到背面，可以在fpc716与像素部702的背面重叠配置的状态下将显示装置700a安装到电子设备，由此可以节省电子设备的空间。
[0414]
与显示装置700a连接的fpc716安装有ic717。ic717例如具有源极驱动电路的功能。这里，显示装置700a中的源极驱动电路部704可以采用至少包括保护电路、缓冲器电路、解复用器电路等中的一种的结构。
[0415]
图22c所示的显示装置700b是适用于具有大画面的电子设备的显示装置。例如，显示装置700b适用于电视装置、显示器装置、个人计算机(包括笔记本型或台式)、平板终端、数字标牌等。
[0416]
显示装置700b包括多个源极驱动器ic721和一对栅极驱动电路部722。
[0417]
多个源极驱动器ic721分别安装在fpc723上。此外，多个fpc723的一个端子与第一衬底701连接，另一个端子与印刷电路板724连接。通过使fpc723弯曲，可以将印刷电路板724配置在像素部702的背面，安装在电子设备中，而可以减小用来设置电子设备的空间。
[0418]
另一方面，栅极驱动电路部722形成在第一衬底701上。由此，可以实现窄边框的电子设备。
[0419]
通过采用上述结构，可以实现大型且高分辨率的显示装置。例如，可以实现屏幕尺寸为对角线30英寸以上、40英寸以上、50英寸以上或60英寸以上的显示装置。此外，可以实现4k2k、8k4k等极为高分辨率的显示装置。
[0420]
《截面结构例子》下面参照图23至图26对作为显示元件使用液晶元件的结构及使用el元件的结构进行说明。图23至图25是分别沿着图22a所示的点划线q-r的截面图。图26是沿着图22b所示的显示装置700a中的点划线s-t的截面图。图23及图24是作为显示元件使用液晶元件的结构，图25及图26是使用el元件的结构。
[0421]
〔显示装置的相同部分的说明〕图23至图26所示的显示装置包括引绕布线部711、像素部702、源极驱动电路部704及fpc端子部708。引绕布线部711包括信号线710。像素部702包括晶体管750及电容器790。源极驱动电路部704包括晶体管752。图24示出不包括电容器790的情况。
[0422]
晶体管750及晶体管752可以使用实施方式1所示的晶体管。
[0423]
本实施方式使用的晶体管包括高度纯化且氧空位的形成被抑制的氧化物半导体膜。该晶体管可以具有低关态电流。因此，可以延长图像信号等电信号的保持时间，可以延长图像信号等的写入间隔。因此，可以降低刷新工作的频度，由此可以发挥降低功耗的效果。
[0424]
另外，在本实施方式中使用的晶体管能够得到较高的场效应迁移率，因此能够进行高速驱动。例如，通过将这种能够进行高速驱动的晶体管用于显示装置，可以在同一衬底上形成像素部的开关晶体管及用于驱动电路部的驱动晶体管。即，可以采用不采用由硅片等形成的驱动电路的结构，由此可以减少显示装置的构件数。另外，通过在像素部中也使用能够进行高速驱动的晶体管，可以提供高品质的图像。
[0425]
图23、图25及图26所示的电容器790包括通过对与晶体管750包括的第一栅电极为同一膜的膜进行加工形成的下部电极以及通过对与半导体层为同一导电膜的金属氧化物膜进行加工形成的上部电极。上部电极与晶体管750的源区域及漏区域同样地被低电阻化。另外，在下部电极与上部电极之间设置有用作晶体管750的第一栅极绝缘层的绝缘膜的一部分。也就是说，电容器790具有在一对电极间夹有用作电介质膜的绝缘膜的叠层结构。另外，上部电极连接有通过对与晶体管的源电极及漏电极为同一膜进行加工形成的布线。
[0426]
另外，晶体管750、晶体管752及电容器790上设置有平坦化绝缘膜770。
[0427]
另外，像素部702所包括的晶体管750与源极驱动电路部704所包括的晶体管752也
可以使用不同结构的晶体管。例如，可以采用其中一方使用顶栅极型晶体管而另一方使用底栅极型晶体管的结构。另外，上述栅极驱动电路部706也与源极驱动电路部704同样。
[0428]
信号线710与晶体管750、752的源电极及漏电极等由同一导电膜形成。这里，优选使用含有铜元素的材料等低电阻材料，由此可以减少起因于布线电阻的信号延迟等，从而可以实现大屏幕显示。
[0429]
fpc端子部708包括其一部分用作连接电极的布线760、各向异性导电膜780及fpc716。布线760通过各向异性导电膜780与fpc716的端子电连接。在此，布线760是由与晶体管750、752的源电极及漏电极等为同一导电膜的膜形成。
[0430]
作为第一衬底701及第二衬底705，例如可以使用玻璃衬底或塑料衬底等具有柔性的衬底。当作为第一衬底701使用具有柔性的衬底时，优选在第一衬底701与晶体管750等之间设置对水或氢具有阻挡性的绝缘层。
[0431]
另外，第二衬底705一侧设置有遮光膜738、着色膜736以及与它们接触的绝缘膜734。
[0432]
〔使用液晶元件的显示装置的结构例子〕图23所示的显示装置700包括液晶元件775及间隔物778。液晶元件775包括导电层772、导电层774以及导电层772与导电层774之间的液晶层776。导电层774设置在第二衬底705一侧，用作共通电极。另外，导电层772与晶体管750所包括的源电极或漏电极电连接。导电层772形成在平坦化绝缘膜770上用作像素电极。
[0433]
导电层772可以使用对可见光具有透光性的材料或具有反射性的材料。作为透光性材料，例如，可以使用含有铟、锌、锡等的氧化物材料。作为反射性材料，例如，可以使用含有铝、银等材料。
[0434]
当作为导电层772使用反射性材料时，显示装置700为反射型液晶显示装置。当作为导电层772使用透光性材料时，显示装置700为透射型液晶显示装置。当为反射型液晶显示装置的情况下，在观看侧设置偏振片。当为透射型液晶显示装置的情况下，以夹着液晶元件的方式设置一对偏振片。
[0435]
图24所示的显示装置700示出使用横向电场方式(例如，ffs模式)的液晶元件775的例子。导电层772上隔着绝缘层773设置有用作公共电极的导电层774。可以通过导电层772与导电层774间产生的电场控制液晶层776的取向状态。
[0436]
在图24中，可以以导电层774、绝缘层773、导电层772的叠层结构构成存储电容器。因此，不需要另外设置电容器，可以提高开口率。
[0437]
另外，虽然图23及图24中没有进行图示，也可以采用设置与液晶层776接触的取向膜。另外，可以适当地设置偏振构件、相位差构件、抗反射构件等的光学构件(光学衬底)及背光、侧光等光源。
[0438]
液晶层776可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(pdlc：polymer dispersed liquid crystal)、高分子网络型液晶(pnlc：polymer network liquid crystal)、铁电液晶、反铁电液晶等。另外，在采用横向电场方式的情况下，也可以使用不需要取向膜的呈现蓝相的液晶。
[0439]
另外，作为液晶元件的模式，可以采用tn(twisted nematic：扭曲向列)模式、va(vertical alignment：垂直取向)模式、ips(in-plane-switching：平面内转换)模式、ffs
(fringe field switching：边缘电场转换)模式、asm(axially symmetric aligned micro-cell：轴对称排列微单元)模式、ocb(optically compensated birefringence：光学补偿弯曲)模式、ecb(electrically controlled birefringence：电控双折射)模式、宾主模式等。
[0440]
另外，液晶层776可以采用使用高分子分散型液晶、高分子网络型液晶等的散乱型液晶。此时，可以采用不设置着色膜736进行黑白色显示的结构，也可以采用使用着色膜736进行彩色显示的结构。
[0441]
另外，作为液晶元件的驱动方法，可以应用利用继时加法混色法进行彩色显示的分时显示方式(也称为场序制列驱动方式)。在该情况下，可以采用不设置着色膜736的结构。当采用分时显示方式的情况下，例如无需设置分别呈现r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)的子像素，因此具有可以提高像素的开口率、分辨率等优点。
[0442]
〔使用发光元件的显示装置〕图25所示的显示装置700包括发光元件782。发光元件782包括导电层772、el层786及导电膜788。el层786具有有机化合物或量子点等的无机化合物。
[0443]
作为可用于有机化合物的材料，可以举出荧光性材料或磷光性材料等。另外，作为可用于量子点的材料，可以举出胶状量子点材料、合金型量子点材料、核壳(core shell)型量子点材料、核型量子点材料等。
[0444]
图25所示的显示装置700在平坦化绝缘膜770上设置有覆盖导电层772的一部分的绝缘膜730。在此，发光元件782包括透光性导电膜788为顶部发射型发光元件。另外，发光元件782也可以采用从导电层772侧射出光的底部发射结构或者从导电层772一侧及导电膜788一侧的双方射出光的双面发射结构。
[0445]
另外，着色膜736设置在与发光元件782重叠的位置，遮光膜738设置在与绝缘膜730重叠的位置，引绕布线部711及源极驱动电路部704中。另外，着色膜736及遮光膜738由绝缘膜734覆盖。另外，发光元件782与绝缘膜734之间由密封膜732充填。另外，当通过在各像素中将el层786形成为岛状或者在各像素列中将el层786形成为条状，也就是说，通过分开涂布来形成el层786时，也可以采用不设置着色膜736的结构。
[0446]
图26示出适用于柔性显示器的显示装置的结构。图26是沿着图22b所示的显示装置700a中的点划线s-t的截面图。
[0447]
图26所示的显示装置700a采用支撑衬底745、粘合层742、树脂层743及绝缘层744的叠层结构代替图25所示的第一衬底701。晶体管750、电容器790等设置于形成在树脂层743上的绝缘层744上。
[0448]
支撑衬底745是包含有机树脂、玻璃等的具有柔性的薄衬底。树脂层743是包含聚酰亚胺、丙烯酸树脂等的有机树脂的层。绝缘层744包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等的无机绝缘膜。树脂层743与支撑衬底745通过粘合层742贴合在一起。树脂层743优选比支撑衬底745薄。
[0449]
另外，图26所示的显示装置700包括保护层740代替图25所示的第二衬底705。保护层740与密封膜732贴合在一起。保护层740可以使用玻璃衬底、树脂薄膜等。另外，保护层740也可以使用偏振片、散射板等光学构件、触摸传感器面板等输入装置或上述两个以上的叠层结构。
[0450]
另外，发光元件782包括的el层786在绝缘膜730及导电层772上以岛状设置。通过以各子像素中的el层786的发光色都不同的方式分开形成el层786，可以在不使用着色膜736的情况下实现彩色显示。另外，覆盖发光元件782设置有保护层741。保护层741可以防止水等杂质扩散到发光元件782中。保护层741优选使用无机绝缘膜。另外，更优选的是采用无机绝缘膜和有机绝缘膜各为一个以上的叠层结构。
[0451]
另外，图26中示出能够折叠的区域p2。区域p2中包括不设置有支撑衬底745、粘合层742以及绝缘层744等无机绝缘膜的部分。另外，在区域p2中，覆盖布线760设置有树脂层746。通过尽量不在能够折叠的区域p2中设置无机绝缘膜而采用仅层叠含有金属或合金的导电层、含有有机材料的层的结构，可以防止在使其弯曲时产生裂缝。另外，通过不在区域p2设置支撑衬底745，可以使显示装置700a的一部分以极小的曲率半径弯曲。
[0452]
〔在显示装置中设置输入装置的结构例子〕另外，也可以对图23至图26所示的显示装置设置输入装置。作为该输入装置，例如，可以举出触摸传感器等。
[0453]
例如，作为传感器的方式，可以利用静电电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。此外，可以组合使用上述方式中的两个以上。
[0454]
另外，触摸面板有如下结构：输入装置形成在一对衬底之间的所谓的in-cell型触摸面板；输入装置形成在显示装置上的所谓的on-cell型触摸面板；与显示装置贴合的所谓的out-cell型触摸面板；等等。
[0455]
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合而实施。
[0456]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0457]
(实施方式3)在本实施方式中参照图27对包括本发明的一个方式的半导体装置的显示装置进行说明。
[0458]
图27a所示的显示装置包括像素部502、驱动电路部504、保护电路506及端子部507。注意，也可以采用不设置保护电路506的结构。
[0459]
对像素部502或驱动电路部504所包括的晶体管可以使用本发明的一个方式的晶体管。此外，也可以对保护电路506使用本发明的一个方式的晶体管。
[0460]
像素部502包括使配置为x行y列(x、y为分别独立的2以上的自然数)的多个显示元件驱动的多个像素电路501。
[0461]
驱动电路部504包括对栅极线gl_1至gl_x输出扫描信号的栅极驱动器504a、对数据线dl_1至dl_y供应数据信号的源极驱动器504b等的驱动电路。栅极驱动器504a采用至少包括移位寄存器的结构即可。此外，源极驱动器504b例如由多个模拟开关等构成。此外，也可以由移位寄存器等构成源极驱动器504b。
[0462]
端子部507是指设置有用来从外部的电路对显示装置输入电源、控制信号及图像信号等的端子的部分。
[0463]
保护电路506是在自身所连接的布线被供应一定的范围之外的电位时使该布线与其他布线之间处于导通状态的电路。图27a所示的保护电路506例如与栅极驱动器504a和像
素电路501之间的布线的栅极线gl_1至gl_x、或者与源极驱动器504b和像素电路501之间的布线的数据线dl_1至dl_y等的各种布线连接。
[0464]
此外，既可以采用栅极驱动器504a及源极驱动器504b各自设置在与像素部502相同的衬底上的结构，又可以采用形成有栅极驱动电路或源极驱动电路的另一衬底(例如，使用单晶半导体、多晶半导体形成的驱动电路板)以cog或tab(tape automated bonding：卷带自动结合)安装于衬底上的结构。
[0465]
此外，图27a所示的多个像素电路501例如可以采用与图27b、图27c所示的结构。
[0466]
图27b所示的像素电路501包括液晶元件570、晶体管550及电容器560。此外，与像素电路501连接有数据线dl_n、栅极线gl_m及电位供应线vl等。
[0467]
根据像素电路501的规格适当地设定液晶元件570的一对电极中的一个电极的电位。根据被写入的数据设定液晶元件570的取向状态。此外，也可以对多个像素电路501的每一个所具有的液晶元件570的一对电极中的一个电极供应公共电位。此外，也可以对各行的像素电路501的每一个所具有的液晶元件570的一对电极中的一个电极供应不同的电位。
[0468]
此外，图27c所示的像素电路501包括晶体管552、晶体管554、电容器562以及发光元件572。此外，与像素电路501连接有数据线dl_n、栅极线gl_m、电位供应线vl_a及电位供应线vl_b等。
[0469]
此外，电位供应线vl_a和电位供应线vl_b中的一个被施加高电源电位vdd，电位供应线vl_a和电位供应线vl_b中的另一个被施加低电源电位vss。根据晶体管554的栅极被施加的电位，流过发光元件572中的电流被控制，从而来自发光元件572的发光亮度被控制。
[0470]
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合而实施。
[0471]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0472]
(实施方式4)下面对备有用来校正像素所显示的灰度的存储器的像素电路以及具有该像素电路的显示装置进行说明。实施方式1中例示出的晶体管可以用于下文中例示出的像素电路所使用的晶体管。
[0473]
《电路结构》图28a示出像素电路400的电路图。像素电路400包括晶体管m1、晶体管m2、电容器c1及电路401。此外，像素电路400连接有布线s1、布线s2、布线g1及布线g2。
[0474]
晶体管m1的栅极与布线g1连接，源极和漏极中的一个与布线s1连接，源极和漏极中的另一个与电容器c1的一个电极连接。晶体管m2的栅极与布线g2连接，源极和漏极中的一个与布线s2连接，源极和漏极中的另一个与电容器c1的另一个电极及电路401连接。
[0475]
电路401至少包括一个显示元件。显示元件可以使用各种各样的元件，典型地可以使用有机el元件或led元件等发光元件、液晶元件或mems(micro electro mechanical systems)元件等。
[0476]
将连接晶体管m1与电容器c1的节点记作节点n1，将连接晶体管m2与电路401的节点记作节点n2。
[0477]
像素电路400通过使晶体管m1变为关闭状态可以保持节点n1的电位。另外，通过使
晶体管m2变为关闭状态可以保持节点n2的电位。另外，当在晶体管m2处于关闭状态的状态下通过晶体管m1对节点n1写入规定的电位时，由于通过电容器c1的电容耦合，可以使节点n2的电位对应节点n1的电位变化而发生改变。
[0478]
在此，作为晶体管m1、晶体管m2中的一方或双方可以使用实施方式1中例示出的使用氧化物半导体的晶体管。由于该晶体管具有极低的关态电流，因此可以长时间地保持节点n1及节点n2的电位。另外，当各节点的电位保持期间较短时(具体而言，帧频为30hz以上时等)也可以采用使用硅等半导体的晶体管。
[0479]
《驱动方法例子》接着，参照图28b对像素电路400的工作方法的一个例子进行说明。图28b是像素电路400的工作的时序图。注意，这里为了便于说明，不考虑布线电阻等各种电阻、晶体管或布线等的寄生电容及晶体管的阈值电压等的影响。
[0480]
在图28b所示的工作中，将1个帧期间分为期间t1和期间t2。期间t1是对节点n2写入电位的期间，期间t2是对节点n1写入电位的期间。
[0481]
〔期间t1〕在期间t1，对布线g1和布线g2的双方供给使晶体管变为开启状态的电位。另外，对布线s1提供为固定电位的电位v
ref
，对布线s2提供第一数据电位vw。
[0482]
节点n1通过晶体管m1从布线s1被供给电位v
ref
。另外，节点n2从布线s2通过晶体管m2被供给第一数据电位vw。因此，电容器c1变为保持电位差v
w-v
ref
的状态。
[0483]
〔期间t2〕接着，在期间t2，布线g1被供应使晶体管m1变为开启状态的电位，布线g2被供应使晶体管m2变为关闭状态的电位。布线s1被提供第二数据电位v
data
。另外，可以对布线s2提供预定的恒电位或使其成为浮动状态。
[0484]
节点n1从布线s1通过晶体管m1被供应第二数据电位v
data
。此时，由于通过电容器c1的电容耦合，对应第二数据电位v
data
节点n2的电位发生变化，其变化量为电位dv。也就是说，电路401被输入将第一数据电位vw和电位dv加在一起的电位。注意，虽然图28b示出电位dv为正的值，但是其也可以为负的值。也就是说，电位v
data
也可以比第二数据电位v
ref
低。
[0485]
这里，电位dv基本由电容器c1的电容值及电路401的电容值决定。当电容器c1的电容值充分大于电路401的电容值时，电位dv成为接近第二数据电位v
data
的电位。
[0486]
如上所述，由于像素电路400可以组合两种数据信号生成供应给包括显示元件的电路401的电位，所以可以在像素电路400内进行灰度校正。
[0487]
另外，像素电路400可以生成超过可对布线s1及布线s2供给的最大电位的电位。例如，在使用发光元件的情况下，可以进行高动态范围(hdr)显示等。另外，在使用液晶元件的情况下，可以实现过驱动等。
[0488]
《应用例子》〔使用液晶元件的例子〕图28c所示的像素电路400lc包括电路401lc。电路401lc包括液晶元件lc及电容器c2。
[0489]
液晶元件lc的一个电极与电容器c1的另一个电极、晶体管m2的源极和漏极中的另一个电极及电容器c2的一个电极连接，另一个电极与被供应电位v
com2
的布线连接。电容器
c2的另一个电极与被供应电位v
com1
的布线连接。
[0490]
电容器c2用作存储电容器。另外，当不需要时可以省略电容器c2。
[0491]
由于像素电路400lc可以对液晶元件lc提供高电压，所以例如可以通过过驱动实现高速显示，可以采用驱动电压高的液晶材料等。另外，通过对布线s1或布线s2提供校正信号，可以根据使用温度或液晶元件lc的劣化状态等进行灰度校正。
[0492]
〔使用发光元件的例子〕图28d所示的像素电路400el包括电路401el。电路401el包括发光元件el、晶体管m3及电容器c2。
[0493]
晶体管m3的栅极与电容器c2的一个电极连接，源极和漏极中的一个与被供应电位vh的布线连接，源极和漏极中的另一个与发光元件el的一个电极连接。电容器c2的另一个电极与被供应电位v
com
的布线连接。发光元件el的另一个电极与被供应电位v
l
的布线连接。
[0494]
晶体管m3具有控制对发光元件el供应的电流的功能。电容器c2用作存储电容器。不需要时也可以省略电容器c2。
[0495]
另外，虽然这里示出发光元件el的阳极一侧与晶体管m3连接的结构，但是也可以采用阴极一侧与晶体管m3连接的结构。当采用阴极一侧与晶体管m3连接的结构时，可以适当地改变电位vh与电位v
l
的值。
[0496]
在像素电路400el中，可以通过对晶体管m3的栅极施加高电位使大电流流过发光元件el，所以可以实现hdr显示等。另外，此外，通过对布线s1或布线s2提供校正信号可以对晶体管m3及发光元件el的电特性偏差进行校正。
[0497]
另外，不局限于图28c及图28d所示的电路，也可以采用另外附加晶体管或电容器等的结构。
[0498]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0499]
(实施方式5)在本实施方式中，对可以使用本发明的一个方式制造的显示模块进行说明。
[0500]
图29a所示的显示模块6000在上盖6001与下盖6002之间包括与fpc6005连接的显示装置6006、框架6009、印刷电路板6010及电池6011。
[0501]
例如，可以将使用本发明的一个方式制造的显示装置用作显示装置6006。通过利用显示装置6006，可以实现功耗极低的显示模块。
[0502]
上盖6001及下盖6002可以根据显示装置6006的尺寸适当地改变其形状或尺寸。
[0503]
显示装置6006也可以具有作为触摸面板的功能。
[0504]
框架6009具有保护显示装置6006的功能、遮断因印刷电路板6010的工作而产生的电磁波的功能以及散热板的功能等。
[0505]
印刷电路板6010具有电源电路以及用来输出视频信号及时钟信号的信号处理电路、电池控制电路等。
[0506]
图29b是具备光学触摸传感器的显示模块6000的截面示意图。
[0507]
显示模块6000包括设置在印刷电路板6010上的发光部6015及受光部6016。此外，由上盖6001与下盖6002围绕的区域设置有一对导光部(导光部6017a、导光部6017b)。
[0508]
显示装置6006隔着框架6009与印刷电路板6010、电池6011重叠。显示装置6006及
框架6009固定在导光部6017a、导光部6017b。
[0509]
从发光部6015发射的光6018经过导光部6017a、显示装置6006的上部及导光部6017b到达受光部6016。例如，当光6018被指头或触屏笔等被检测体阻挡时，可以检测触摸操作。
[0510]
例如，多个发光部6015沿着显示装置6006的相邻的两个边设置。多个受光部6016配置在与发光部6015对置的位置。由此，可以取得触摸操作的位置的信息。
[0511]
作为发光部6015例如可以使用led元件等光源，尤其是，优选使用发射红外线的光源。作为受光部6016可以使用接收发光部6015所发射的光且将其转换为电信号的光电元件。优选使用能够接收红外线的光电二极管。
[0512]
通过使用使光6018透过的导光部6017a及导光部6017b，可以将发光部6015及受光部6016配置在显示装置6006中的下侧，可以抑制外光到达受光部6016而导致触摸传感器的错误工作。尤其优选使用吸收可见光且透过红外线的树脂，由此可以更有效地抑制触摸传感器的错误工作。
[0513]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0514]
(实施方式6)在本实施方式中对能够使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备的例子进行说明。
[0515]
图30a所示的电子设备6500是可以用作智能手机的便携式信息终端设备。
[0516]
电子设备6500包括外壳6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
[0517]
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。
[0518]
图30b是包括外壳6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
[0519]
外壳6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510，被外壳6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
[0520]
保护构件6510通过没有图示的粘合层固定到显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513。
[0521]
在显示部6502外侧的区域中，显示面板6511的一部分被折叠。此外，该被折叠的部分与fpc6515连接。fpc6515安装有ic6516。此外，fpc6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
[0522]
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器面板。由此，可以实现极轻量的电子设备。此外，由于显示面板6511极薄，所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下搭载大容量的电池6518。此外，通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与fpc6515的连接部，可以实现窄边框的电子设备。
[0523]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0524]
(实施方式7)在本实施方式中对包括使用本发明的一个方式制造的显示装置的电子设备进行
说明。
[0525]
以下所例示的电子设备是在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置的电子设备，因此是可以实现高分辨率的电子设备。此外，可以同时实现高分辨率及大屏幕的电子设备。
[0526]
在本发明的一个方式的电子设备的显示部上例如可以显示具有全高清、4k2k、8k4k、16k8k或更高的分辨率的影像。
[0527]
作为电子设备，例如除了电视装置、笔记本型个人计算机、显示器装置、数字标牌、弹珠机、游戏机等具有比较大的屏幕的电子设备之外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
[0528]
使用了本发明的一个方式的电子设备可以沿着房屋或楼的内壁或外壁、汽车等的内部装饰或外部装饰等的平面或曲面组装。
[0529]
图31a是安装有取景器8100的照相机8000的外观图。
[0530]
照相机8000包括外壳8001、显示部8002、操作按钮8003、快门按钮8004等。此外，照相机8000安装有可装卸的透镜8006。
[0531]
在照相机8000中，透镜8006和外壳也可以被形成为一体。
[0532]
照相机8000通过按下快门按钮8004或者触摸用作触摸面板的显示部8002，可以进行成像。
[0533]
外壳8001包括具有电极的嵌入器，除了可以与取景器8100连接以外，还可以与闪光灯装置等连接。
[0534]
取景器8100包括外壳8101、显示部8102以及按钮8103等。
[0535]
外壳8101通过嵌合到照相机8000的嵌入器装到照相机8000。取景器8100可以将从照相机8000接收的图像等显示到显示部8102上。
[0536]
按钮8103被用作电源按钮等。
[0537]
本发明的一个方式的显示装置可以用于照相机8000的显示部8002及取景器8100的显示部8102。此外，也可以在照相机8000中内置有取景器。
[0538]
图31b是头戴显示器8200的外观图。
[0539]
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。此外，在安装部8201中内置有电池8206。
[0540]
通过电缆8205，将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等，能够将所接收的图像信息等显示到显示部8204上。此外，主体8203具有相机，由此可以利用使用者的眼球及眼睑的动作作为输入方法。
[0541]
此外，也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极，以检测出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流，由此实现识别使用者的视线的功能。此外，还可以具有根据流过该电极的电流监视使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等各种传感器，也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能或与使用者的头部的动作同步地使显示在显示部8204上的图像变化的功能。
[0542]
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8204。
[0543]
图31c、图31d及图31e是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括外壳8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。
[0544]
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选的是，弯曲配置显示部8302。因为使用者可以感受高真实感。此外，通过透镜8305分别看到显示在显示部8302的不同区域上的图像，来可以进行利用视差的三维显示等。此外，本发明的一个方式不局限于设置有一个显示部8302的结构，也可以设置两个显示部8302以对使用者的一对眼睛分别配置一个显示部。
[0545]
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。因为包括本发明的一个方式的半导体装置的显示装置具有极高的分辨率，所以即使如图31e那样地使用透镜8305放大，也可以不使使用者看到像素而可以显示现实感更高的影像。
[0546]
图32a至图32g所示的电子设备包括外壳9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
[0547]
图32a至图32g所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来处理的功能；等。注意，电子设备的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在该电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像或动态图像来将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
[0548]
下面，详细地说明图32a至图32g所示的电子设备。
[0549]
图32a是示出电视装置9100的立体图。可以将例如是50英寸以上或100英寸以上的大型显示部9001组装到电视装置9100。
[0550]
图32b是示出便携式信息终端9101的立体图。便携式信息终端9101例如可以用作智能手机。便携式信息终端9101也可以设置有扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。图32b示出显示三个图标9050的例子。此外，也可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到电子邮件、sns或电话等的信息；电子邮件或sns等的标题；发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收信号强度等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
[0551]
图32c是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，使用者也可以在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下确认显示在能够从便携式信息终端9102的上方观察到的位置上的信息9053。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102，由此能够判断例如是否接电话。
[0552]
图32d是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。便携式信息终端9200例如可以用作智能手表(注册商标)。此外，显示部9001的显示面被弯曲，能够在所弯曲的显示面上
进行显示。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，便携式信息终端9200可以进行免提通话。此外，便携式信息终端9200包括连接端子9006，可以与其他信息终端进行数据的交换或者进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行。
[0553]
图32e、图32f及图32g是示出能够折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外，图32e是便携式信息终端9201为展开状态的立体图，图32g是便携式信息终端9201为折叠状态的立体图，并且图32f是便携式信息终端9201为从图32e和图32g中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域而其显示的一览性优异。便携式信息终端9201所包括的显示部9001由铰链9055所连接的三个外壳9000来支撑。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半径使显示部9001弯曲。
[0554]
图33a示出电视装置的一个例子。电视装置7100的显示部7500被组装在外壳7101中。在此示出利用支架7103支撑外壳7101的结构。
[0555]
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图33a所示的电视装置7100的操作。此外，也可以将触摸面板应用于显示部7500，通过用手指等触摸显示部7500可以进行电视装置7100的操作。此外，遥控操作机7111也可以除了具备操作按钮以外还具备显示部。
[0556]
此外，电视装置7100也可以具备电视广播的接收机或用来连接到通信网络的通信设备。
[0557]
图33b示出笔记型个人计算机7200。笔记型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在外壳7211中组装有显示部7500。
[0558]
图33c及图33d示出数字标牌(digital signage)的一个例子。
[0559]
图33c所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7500及扬声器7303等。此外，还可以包括led灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器以及麦克风等。
[0560]
此外，图33d示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7500。
[0561]
显示部7500越大，一次能够提供的信息量越多，并且容易吸引人的注意，由此例如可以提高广告宣传效果。
[0562]
优选将触摸面板用于显示部7500，使得使用者能够操作。由此，不仅可以用于广告，还可以用于提供路线信息或交通信息、商用设施的指南等使用者需要的信息。
[0563]
如图33c和图33d所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信可以与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311联动。例如，显示在显示部7500上的广告的信息可以显示在信息终端设备7311的屏幕，并且通过操作信息终端设备7311，可以切换显示部7500的显示。
[0564]
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
[0565]
本发明的一个方式的显示装置可以应用于图33a至图33d所示的显示部7500。
[0566]
虽然本实施方式的电子设备采用具有显示部的结构，但是本发明的一个实施方式也可以用于不具有显示部的电子设备。
[0567]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而
实施。[实施例1]
[0568]
在本实施例中，制造模仿图7所示的晶体管100a的形状的样品(sample a)及模仿图13所示的晶体管100g的形状的样品(sample b)而评价截面形状。
[0569]
《样品的制造》首先，通过溅射法在玻璃衬底上依次形成厚度为30nm的钛膜与厚度为100nm的铜膜，对其进行加工来得到第一栅电极(底栅极)。
[0570]
接着，作为第一栅极绝缘层，依次形成厚度为300nm的氮化硅层及厚度为100nm的第一氧氮化硅层。第一栅极绝缘层利用pecvd装置形成。
[0571]
接着，在第一氧氮化硅层上形成厚度为25nm的金属氧化物膜。金属氧化物膜通过采用in-ga-zn氧化物靶材(in：ga：zn＝1：1：1[原子数比])的溅射法形成。成膜时的压力为0.6pa、电源功率为2.5kw、衬底温度为室温。作为成膜气体使用氧气体和氩气体的混合气体，相对于成膜气体的总流量的氧气体的流量比率(氧流量比)为30％。
[0572]
接着，对金属氧化物膜加工为岛状而形成金属氧化物层。
[0573]
接着，在氮气氛下以370℃进行1小时的加热处理，然后在氮和氧的混合气体(氮气体流量：氧气体流量＝4：1)气氛下以370℃进行1小时的加热处理。加热处理利用烘箱装置。
[0574]
接着，作为第二栅极绝缘层形成厚度为130nm的第二氧氮化硅膜。第二栅极绝缘层利用pecvd装置形成。
[0575]
接着，在氮气氛下以370℃进行1小时的加热处理。加热处理利用烘箱装置。
[0576]
接着，在第二氧氮化硅膜上形成厚度为100nm的钼膜。钼膜利用溅射法形成。
[0577]
接着，在钼膜上形成第一抗蚀剂掩模而形成钼层。在形成钼层时，使用湿蚀刻法。蚀刻剂使用混酸铝蚀刻液。此时，以钼层的端部位于第一抗蚀剂掩模的端部内侧的方式调整蚀刻时间。
[0578]
接着，将第一抗蚀剂掩模作为掩模加工第二氧氮化硅膜。
[0579]
接着，缩小第一抗蚀剂掩模而形成第二抗蚀剂掩模。在缩小第一抗蚀剂掩模时，使用灰化法。
[0580]
接着，将第二抗蚀剂掩模作为掩模加工第二氧氮化硅膜而得到第二氧氮化硅层。将通过上述工序制造的样品记作sample a。
[0581]
接着，sample b缩小第二抗蚀剂掩模而形成第三抗蚀剂掩模。在缩小第二抗蚀剂掩模时，使用灰化法。
[0582]
接着，sample b将第三抗蚀剂掩模作为掩模加工第二氧氮化硅膜而得到第二氧氮化硅层。
[0583]
通过上述工序得到sample a及sample b。
[0584]
《截面观察》接着，通过聚焦离子束(fib：focused ion beam)使sample a及sample b薄片化，用stem观察其截面。
[0585]
图34a示出sample a的截面的stem图像，图34b示出sample b的截面的stem图像。图34a及图34b都是倍率为1800倍的透射电子(te：transmission electron)图像。
[0586]
图35a及图35b示出扩大sample a的第二氧氮化硅层的端部附近的stem图像。图
36a及图36b示出扩大sample b的第二氧氮化硅层的端部附近的stem图像。图35a、图35b、图36a及图36b都是倍率为10万倍的透射电子(te)图像。
[0587]
图35b示出与图35a相同的stem图像，图36b示出与图36a相同的stem图像。图35b及图36b分别示出测量区域108l1的宽度l1、区域108l2的宽度l2、区域108l3的宽度l3、与区域108l1重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn1、与区域108l2重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn2及与区域108l3重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn3的部分。
[0588]
在图34a、图34b、图35a、图35b、图36a及图36b中，玻璃衬底记为glass、铜层记为cu、氮化硅层记为sin、第一氧氮化硅层记为sion-1、金属氧化物层记为os、第二氧氮化硅层记为sion-2、钼层记为mo、光致抗蚀剂记为pr。
[0589]
如图34a、图34b、图35a、图35b、图36a及图36b所示，确认到第二氧氮化硅层的形状为台阶状。
[0590]
表1示出sample a和sample b的每一个的区域108l1的宽度l1、区域108l2的宽度l2、区域108l3的宽度l3、与区域108l1重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn1、与区域108l2重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn2及与区域108l3重叠的区域的第二氧氮化硅层的厚度tn3。sample a不设置有区域108l3，所以表1不示出宽度l3及厚度tn3的值。
[0591]
[表1] sample asample bl1399nm254nml2181nm181nml3-181nmtn0133nm133nmtn1129nm131nmtn283.3nm87.3nmtn3-35.7nm
[0592]
如图34a、图34b、图35a、图35b、图36a、图36b及表1所示，可确认到：sample a具有包括区域108l1及区域108l2的晶体管的形状；sample b具有包括区域108l1、区域108l2及区域108l3的晶体管的形状。另外，可确认到：在sample a中相对于厚度tn0的厚度tn1的比率为0.97，厚度tn0与厚度tn1大致相同。此外，也确认到：在sample b中相对于厚度tn0的厚度tn1的比率为0.99，厚度tn0与厚度tn1大致相同。[实施例2]
[0593]
在本实施例中，制造相当于区域108c、区域108l1、区域108l2、区域108l3、区域108n的样品而评价上述区域的电阻。
[0594]
《样品的制造》首先，在玻璃衬底上依次形成厚度为240nm的第一氮化硅膜、厚度为60nm的第二氮化硅膜及厚度为100nm的第一氧氮化硅膜。
[0595]
接着，在第一氧氮化硅层上形成厚度为25nm的金属氧化物膜。金属氧化物膜通过采用in-ga-zn氧化物靶材(in：ga：zn＝1：1：1[原子数比])的溅射法形成。成膜时的压力为0.6pa、电源功率为2.5kw、衬底温度为室温。作为成膜气体，使用氧气体及氩气体的混合气体，氧流量比为30％。
[0596]
接着，在cda气氛下以340℃进行1小时的加热处理。加热处理利用烘箱装置。
[0597]
接着，在金属氧化物膜上形成第二氧氮化硅膜。在此，各样品使用不同厚度的第二氧氮化硅膜。第二氧氮化硅的厚度设为20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、140nm。另外，也制造不形成第二氧氮化硅膜的样品。第二氧氮化硅膜相当于在供应实施方式1所示的第一元素140时设置在半导体层108上的绝缘层。例如，第二氧氮化硅膜相当于图18b所示的绝缘层110及绝缘层118a。
[0598]
接着，在cda气氛下以340℃进行1小时的加热处理。加热处理利用烘箱装置。另外，不形成第二氧氮化硅膜的样品不进行该加热处理。
[0599]
接着，使用氨气体进行等离子体处理。在此，各样品中的等离子体处理时的衬底温度及等离子体处理的处理时间不同。等离子体处理时的衬底温度设为240℃、350℃。等离子体处理的处理时间为15sec、30sec、60sec、90sec。另外，也制造不进行等离子体处理的样品。
[0600]
接着，在氮气氛下进行1小时的加热处理。加热处理利用烘箱装置。在此，各样品的加热处理的温度不同。加热处理的温度设为250℃、300℃、350℃。另外，也制造不进行加热处理的样品。
[0601]
接着，在第二氧氮化硅膜形成到达金属氧化物膜的开口而设置端子。
[0602]
《薄层电阻测量》接着，测量上述制造的样品的薄层电阻而评价金属氧化物膜的电阻。
[0603]
图37a、图37b、图38a、图38b、图39a及图39b示出各样品的金属氧化物膜的薄层电阻的值。
[0604]
在图37a、图37b、图38a及图38b中，横轴表示等离子体处理的处理时间且纵轴表示金属氧化物膜的薄层电阻rs。图37a摘要示出等离子体处理时的衬底温度为350℃且不进行等离子体处理后的加热处理的样品的结果。图37b摘要示出等离子体处理时的衬底温度为240℃且不进行等离子体处理后的加热处理的样品的结果。图38a摘要示出等离子体处理时的衬底温度为350℃且等离子体处理后的加热处理的温度为250℃的样品的结果。图38b摘要示出等离子体处理时的衬底温度为240℃且等离子体处理后的加热处理的温度为250℃的样品的结果。
[0605]
在图39a及图39b中，横轴表示第二氧氮化硅膜的厚度(sion厚度)且纵轴表示金属氧化物膜的薄层电阻rs。图39a摘要示出等离子体处理时的衬底温度为350℃且等离子体处理的处理时间为60sec的样品的结果。图39b摘要示出等离子体处理时的衬底温度为240℃且等离子体处理的处理时间为60sec的样品的结果。
[0606]
如图37a、图37b、图38a及图38b所示，确认到：等离子体处理的处理时间越长，金属氧化物膜的电阻越低。另外，可知：与等离子体处理时的衬底温度为240℃的样品相比，衬底温度为350℃的样品的金属氧化物膜的电阻低。如图39a及图39b所示，确认到如下倾向：通过在等离子体处理之后进行加热处理金属氧化物膜的电阻提高，加热处理的温度越高金属氧化物膜的电阻越高。另外，也确认到如下倾向：第二氧氮化硅膜的厚度越薄，金属氧化物膜的电阻越低。注意，在不形成第二氧氮化硅膜而进行等离子体处理的样品中，有金属氧化物膜的电阻高的倾向。不形成第二氧氮化硅膜的样品以金属氧化物膜被露出的状态进行等离子体处理，可认为由于金属氧化物膜受损伤而电阻变高。
[0607]
通过上述结果，可知通过调整第二氧氮化硅膜的厚度以及等离子体处理的处理条件，可以控制金属氧化物膜的电阻。注意，在本实施例中，在等离子体处理之后进行加热处理，但是可以将加热处理代替为施加热的处理。如本实施例所示，可知金属氧化物膜的电阻根据等离子体处理后的加热处理的温度不同，所以通过考虑等离子体处理后施加热的处理的温度调整第二氧氮化硅膜的厚度以及等离子体处理的处理条件，可以控制金属氧化物膜的电阻。[符号说明]
[0608]
c1：电容器、c2：电容器、dl_y：数据线、dl_1：数据线、g1：布线、g2：布线、gl_x：栅极线、gl_1：栅极线、m1：晶体管、m2：晶体管、m3：晶体管、n1：节点、n2：节点、p1：区域、p2：区域、s1：布线、s2：布线、t1：期间、t2：期间、tn0：厚度、tn1：厚度、tn2：厚度、tn3：厚度、10：晶体管、10a：晶体管、10b：晶体管、10c：晶体管、10d：晶体管、10e：晶体管、10f：晶体管、10g：晶体管、10h：晶体管、10i：晶体管、100：晶体管、100a：晶体管、100b：晶体管、100c：晶体管、100d：晶体管、100e：晶体管、100f：晶体管、100g：晶体管、102：衬底、103：绝缘层、103a：绝缘层、103b：绝缘层、103c：绝缘层、106：导电层、108：半导体层、108c：区域、108f：金属氧化物膜、108l1：区域、108l2：区域、108l3：区域、108lp：区域、108n：区域、110：绝缘层、110a：绝缘层、110a：绝缘层、110b：绝缘层、110b：绝缘层、110c：绝缘层、110f：绝缘膜、110s1：第一侧面、110s2：第二侧面、110s3：第三侧面、110sp：第p侧面、112：导电层、112f：导电膜、114：金属氧化物层、114f：金属氧化物膜、115：抗蚀剂掩模、115a：抗蚀剂掩模、115b：抗蚀剂掩模、118：绝缘层、118a：绝缘层、118b：绝缘层、120a：导电层、120b：导电层、140：第一元素、141a：开口部、141b：开口部、142：开口部、400：像素电路、400el：像素电路、400lc：像素电路、401：电路、401el：电路、401lc：电路、501：像素电路、502：像素部、504：驱动电路部、504a：栅极驱动器、504b：源极驱动器、506：保护电路、507：端子部、550：晶体管、552：晶体管、554：晶体管、560：电容器、562：电容器、570：液晶元件、572：发光元件、700：显示装置、700a：显示装置、700b：显示装置、701：衬底、702：像素部、704：源极驱动电路部、705：衬底、706：栅极驱动电路部、708：fpc端子部、710：信号线、711：布线部、712：密封剂、716：fpc、717：ic、721：源极驱动器ic、722：栅极驱动电路部、723：fpc、724：印刷电路板、730：绝缘膜、732：密封膜、734：绝缘膜、736：着色膜、738：遮光膜、740：保护层、741：保护层、742：粘合层、743：树脂层、744：绝缘层、745：支撑衬底、746：树脂层、750：晶体管、752：晶体管、760：布线、770：平坦化绝缘膜、772：导电层、773：绝缘层、774：导电层、775：液晶元件、776：液晶层、778：间隔物、780：各向异性导电膜、782：发光元件、786：el层、788：导电膜、790：电容器、6000：显示模块、6001：上盖、6002：下盖、6005：fpc、6006：显示装置、6009：框架、6010：印刷电路板、6011：电池、6015：发光部、6016：受光部、6017a：导光部、6017b：导光部、6018：光、6500：电子设备、6501：外壳、6502：显示部、6503：电源按钮、6504：按钮、6505：扬声器、6506：麦克风、6507：照相机、6508：光源、6510：保护构件、6511：显示面板、6512：光学构件、6513：触摸传感器面板、6515：fpc、6516：ic、6517：印刷电路板、6518：电池、7100：电视装置、7101：外壳、7103：支架、7111：遥控操作机、7200：笔记本式个人计算机、7211：外壳、7212：键盘、7213：指向装置、7214：外部连接端口、7300：数字标牌、7301：外壳、7303：扬声器、7311：信息终端设备、7400：数字标牌、7401：柱子、7500：显示部、8000：照相机、8001：外壳、8002：显示部、8003：操作按钮、8004：快门按钮、8006：透镜、8100：取景器、8101：外壳、8102：显示部、8103：按钮、8200：头戴显示器、
8201：安装部、8202：透镜、8203：主体、8204：显示部、8205：电缆、8206：电池、8300：头戴显示器、8301：外壳、8302：显示部、8304：固定工具、8305：透镜、9000：外壳、9001：显示部、9003：扬声器、9005：操作键、9006：连接端子、9007：传感器、9008：麦克风、9050：图标、9051：信息、9052：信息、9053：信息、9054：信息、9055：铰链、9100：电视装置、9101：便携式信息终端、9102：便携式信息终端、9200：便携式信息终端、9201：便携式信息终端。