CN101401213B - 使用氧化物膜用于沟道的场效应晶体管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管，其中所述氧化物膜包括添加有氢和氘之一的源极部分和漏极部分之一。

Description

使用氧化物膜用于沟道的场效应晶体管及其制造方法 
技术领域
本发明涉及包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管、制造它的方法以及显示装置。本发明特别涉及具有能够应用于显示装置等的晶体管特性的场效应晶体管、制造它的方法以及显示装置。 
背景技术
场效应晶体管(FET)是具有栅极电极、源极电极和漏极电极的三端子装置。而且，场效应晶体管是其中通过施加到栅极电极的电压来控制流过沟道层的电流(源极电极和漏极电极之间的电流)的电子有源装置。特别地，使用薄膜作为沟道层的FET被称作薄膜FET(薄膜晶体管，TFT)。可以在由陶瓷、玻璃或塑料等形成的几种基板上形成所述装置。 
因为上述TFT使用薄膜技术，所以该TFT具有易于形成在具有相对大面积的基板上的优点，并且被广泛地用于诸如液晶显示装置的平板显示装置中作为驱动装置。更具体地说，在有源液晶显示器(ALCD)中，将形成在玻璃基板上的TFT用于打开和关闭单个的图像像素。在将来的高性能有机LED显示器(OLED)中，用TFT电流驱动像素也被认为是有效的。而且，实现了更高性能的液晶显示装置，其中，在基板上在图像显示区域附近形成具有驱动和控制整个图像的功能的TFT电路。 
当前使用最广泛的TFT是使用多晶硅膜或者非晶硅膜作为沟道层材料的金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(MIS-FET)装置。实践上将非晶硅TFT用于像素驱动，而实践上将高性能多晶硅TFT用于整个图像的驱动控制。 
然而，因为高温处理对于装置形成是必不可少的，所以难以在诸       如塑料板或者塑料膜的基板上形成非晶硅TFT和多晶硅TFT。 
近年来，对于通过使用形成在诸如聚合物板或聚合物膜的基板上的TFT用于LCD或OLED的驱动电路而实现挠性(flexible)显示器，已经进行了积极的开发。注意力集中在能够在低温下形成、由能够被形成在塑料膜等上的材料制造的有机半导体膜上。 
例如，已经研究和开发并五苯(pentacene)用于有机半导体膜。所述有机半导体具有芳香环(aromatic ring)。在结晶化时在所述芳香环的堆叠方向中获得大的载流子迁移率。例如，有报导：在将并五苯用于有源层的情形中，载流子迁移率大约为0.5cm2(Vs)-1，这等于非晶Si MOSFET的载流子迁移率。 
然而，诸如并五苯的有机半导体具有低的热稳定性(当温度超过150℃时，它是不稳定的)和毒性(致癌性)。因此，还没有实现实际的装置。 
最近注意力已经集中在作为能够被应用于TFT沟道层的材料的氧化物材料上。 
例如，已经在积极开发使用包含ZnO作为主要成分的透明导电氧化物多晶薄膜作为其沟道层的TFT。可以在相对低温下形成所述薄膜，因此有可能在诸如塑料板或塑料膜的基板上形成所述膜。然而，在含有ZnO作为主要成分的化合物的情形中，不能在室温下形成稳定的非晶相，而形成多晶相。因此，由于多晶晶粒边界的散射，难以增加其电子迁移率。另外，因为多晶晶粒形状及其互连根据膜形成方法而显著地改变，所以难以实现TFT装置的特性的再现性。 
K.Nomura等人，Nature，432，488(2004)已经报导了使用非晶的基于In-Ga-Zn-O的氧化物的薄膜晶体管。可以在室温下在塑料板或者玻璃基板上形成所述薄膜晶体管。所述装置显示常闭(normally-off)特性，具有约6到9的场效应迁移率。还有如下优点：所述薄膜晶体管对可见光是透明的。 
本发明的发明人已经研究了使用包括非晶In-Ga-Zn-O氧化物的氧化物的薄膜晶体管。结果，存在TFT的晶体管特性(Id-Vg特性) 发生变化的情形，尽管变化的程度取决于沟道材料或者制造条件等。 
当将TFT用于例如显示器的像素电路时，特性的变化导致要被驱动的有机LED或者液晶元件的操作的变化，从而最终降低显示器的图像质量。 
发明内容
考虑到上述情况，本发明的目的是减少上述特性的变化。 
所述变化的因素的例子包括： 
1)在源极电极和漏极电极中的每一个与沟道之间导致的寄生电阻；以及 
2)栅极、源极和漏极之间位置关系的变化。 
具体地，本发明的第一个目的是设计在晶体管的沟道与其源极电极和漏极电极中的每一个之间的连接，从而减少特性的变化。 
本发明的第二个目的是提供能够以高精度形成在栅极、源极和漏极之间的位置关系的结构及其制造方法，从而减少特性的变化。 
本发明提供一种场效应晶体管，包括作为半导体层的氧化物膜，其中所述氧化物膜包括添加有氢和氘(deuterium)之一的源极部分和漏极部分之一。 
本发明还提供一种场效应晶体管，包括作为半导体层的氧化物膜，其中所述氧化物膜包括沟道部分、源极部分和漏极部分；并且所述源极部分和漏极部分中的氢和氘之一的浓度大于所述沟道部分中的氢和氘之一的浓度。 
根据本发明的场效应晶体管被用于根据本发明的显示装置。 
本发明还提供制造包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管的方法，包括步骤：在基板上形成氧化物膜；以及添加氢和氘之一到氧化物膜的一部分，以形成源极部分和漏极部分。 
而且，本发明提供制造包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管的方法，包括步骤：在基板上形成氧化物膜；通过栅极绝缘膜在氧化物膜上形成栅极电极；以及使用栅极电极的图案作为掩模添加氢 和氘之一到氧化物膜，以在氧化物膜中形成与栅极电极的图案自对准的源极部分和漏极部分。 
本发明还提供一种制造包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管的方法，所述氧化物膜包括沟道部分、源极部分和漏极部分，所述方法包括如下步骤：在基板上形成所述氧化物膜；以及将氢和氘之一添加到所述氧化物膜，以使得所述源极部分和漏极部分中氢和氘 之一的浓度大于所述沟道部分中氢和氘之一的浓度。 
本发明还提供一种场效应晶体管，包括：包括沟道区的氧化物半导体层；栅极电极；栅极绝缘体；漏极电极；以及源极电极，其中所述氧化物半导体层进一步包括邻近所述源极电极或漏极电极的一对掺杂区，所述掺杂区中的每一个具有氢和氘中的至少一种，以及其中所述掺杂区中氢和氘之一的浓度大于所述沟道区中氢和氘之一的浓度。 
附图说明
图1A和1B是示出根据本发明的场效应晶体管的结构例子的横截面视图； 
图2是示出将氢添加到非晶In-Ga-Zn-O氧化物膜的情形中其电阻率的变化的图； 
图3A和3B是示出使用自对准方法制造根据本发明的场效应晶体管的方法的横截面视图； 
图4A、4B、4C和4D是示出制造根据本发明的场效应晶体管的方法的横截面视图； 
图5A和5B是示出根据本发明的场效应晶体管的结构例子的横截面视图； 
图6是示出根据本发明的场效应晶体管的结构例子的横截面视图； 
图7A和7B是示出根据本发明的场效应晶体管的TFT特性的曲线图； 
图8A和8B是示出根据本发明的场效应晶体管的滞后(hysteresis)特性的曲线图； 
图9是示出非晶In-Ga-Zn-O氧化物膜的电导率与膜形成期间的氧分压之间关系的曲线图； 
图10是示出用于形成非晶氧化物膜的设备的横截面视图； 
图11是示出根据本发明的显示装置的例子的横截面视图； 
图12是示出根据本发明的显示装置的另一例子的横截面视图；以及 
图13是示出其中二维布置每个包括有机EL装置和薄膜晶体管的像素的显示装置的结构的图。
具体实施方式
图1A和1B是示出根据本发明的实施例的场效应晶体管的结构例子的横截面视图。图1A示出顶栅极结构的例子，而图1B示出底栅极结构的例子。 
在图1A和1B中，在基板10上提供：沟道层(氧化物薄膜)11、栅极绝缘层12、源极电极13、漏极电极14、栅极电极15、源极部分16、漏极部分17以及沟道部分18。沟道层11包括源极部分16、漏极部分17以及沟道部分18。 
如图1A中所示，栅极绝缘层12和栅极电极15以所述顺序被形成在沟道层11上，从而获得顶栅极结构。如图1B中所示，栅极绝缘层12和沟道层11以所述顺序被形成在栅极电极15上，从而获得底栅极结构。在图1A中，所述源极部分和漏极部分还分别用作源极电极和漏极电极。在图1B中，晶体管的沟道部分和源极电极(漏极电极)通过源极部分(漏极部分)彼此连接。 
如图1A和1B中每一个所示，在根据这个实施例的场效应晶体管(FET)中，作为沟道层11的氧化物薄膜包括沟道部分18、源极部分16和漏极部分17。源极部分16和漏极部分17被添加有氢或氘以减小其电阻率。当沟道部分18包含氢或氘时，将源极部分16和漏极部分17中每一个的氢或氘的浓度设为大于沟道部分18的氢或氘的浓度的值。存在将氢或氘主动添加到沟道部分18的情形，以及氢包含在其中而没有主动添加氢的情形。如随后所述，能够通过添加氢或氘到源极部分(漏极部分)而增大源极部分(漏极部分)的电导率。另外，当源极部分(漏极部分)的氢或氘的浓度被增大到大于沟道部分18的氢或氘的浓度的值时，能够将源极部分(漏极部分)的电导率设为大于沟道部分的电导率的值。根据所述结构，能够以高可靠性彼此电连接沟道部分和源极(漏极)电极，由此能够实现具有小的变化的薄膜晶体管。 
特别地，根据这个实施例，源极部分和漏极部分被形成在氧化物膜中。因此，与其中源极电极和漏极电极被直接形成在氧化物膜上的 传统结构的情形相比，能够制造稳定的电连接。 
在这个实施例中，可以任意使用顶栅极结构、底栅极结构、交错(staggered)结构或共面结构作为场效应晶体管的结构。考虑到稳定的电连接，可以使用图1A中所示的共面结构。当使用共面结构时，源极电极和漏极电极与栅极绝缘层和沟道层之间的界面直接连接，并且可以获得高可靠性的电连接。 
根据这个实施例的晶体管可以具有其中自对准地形成栅极电极和源极(漏极)部分的结构。即，如随后所述，通过使用栅极电极的图案作为掩模，将氢添加到氧化物膜，从而在氧化物膜中形成关于栅极电极的图案自对准的源极部分和漏极部分。 
当使用自对准方法时，能够实现其中源极(漏极)部分和栅极电极之间的重叠小并且均匀的晶体管。结果，能够减小在栅极电极和漏极部分之间的重叠部分中导致的晶体管的寄生电容并且使其均匀。由于小的寄生电容，所以能够实现高速操作。由于均匀的寄生电容，所以能够实现均匀特性优异的晶体管。 
(源极部分和漏极部分) 
如前所述，源极部分16和漏极部分17被添加有氢或氘以减小其电阻率。本发明的发明人发现：当将氢(或氘)添加到非晶In-Ga-Zn-O薄膜时，氧化物薄膜的电导率变大。在沟道部分18包含氢或氘的情形中，源极部分和漏极部分中的每一个的氢或氘浓度被增大到大于沟道部分的氢或氘浓度的值，因而能够改善电连接。 
图2是示出氢离子注入量和电阻率之间关系的例子的特性图。图2示出在将离子注入具有大约500nm膜厚度的InGaZnO4薄膜的情形中电导率相对于氢离子注入量的变化。横坐标(x轴)是每单位面积氢离子注入量的对数表示，而纵坐标(y轴)是电阻率的对数表示。因此，能够将氢添加到非晶氧化物膜以控制电导率。 
当将氢或氘添加到源极部分和漏极部分时，能够增大其电导率。当沟道部分包含氢或氘时，源极部分和漏极部分中的每一个的氢浓度被增大到大于沟道部分的氢浓度的值。因此，能够将源极部分和漏极 部分中的每一个的电导率设成大于沟道部分的电导率的值。如上所述，当源极部分和漏极部分中的每一个由与沟道部分的材料基本上同样的材料(除了氢浓度外)制成时，能够实现沟道部分与源极电极和漏极电极中每一个之间的令人满意的电连接。即，源极(漏极)电极通过源极(漏极)部分与沟道部分连接，从而实现令人满意的电连接。 
在这个实施例中，能够使用小于沟道部分的电阻率的任何电阻率作为源极部分和漏极部分中的每一个的电阻率。源极部分和漏极部分中的每一个的电阻率可以等于或小于沟道部分电阻率的1/10。当源极部分和漏极部分中的每一个的电阻率变得等于或小于沟道部分电阻率的1/1000时，能够使用所述源极(漏极)部分作为源极(漏极)电极。 
电阻率相对于氢浓度变化的变化量取决于氧化物膜的组分(composition)或其膜质量等等。例如，当将每体积约1017(1/cm3)的氢离子注入具有约1000Ωcm的In-Ga-Zn-O薄膜时，能够将其电阻率减小到约几个50Ωcm。当注入约1019(1/cm3)的氢离子时，能够将电阻率减小到约0.5Ωcm。添加到源极部分和漏极部分中的每一个的氢的浓度范围取决于氧化物膜的结构，但是浓度可以等于或大于1017/cm3。特别地，当设置等于或大于约1019/cm3的浓度时，源极部分和漏极部分中的每一个的电导率变得较大，因而能够将源极部分和漏极部分用作源极电极和漏极电极。 
如上所述，在一些情形中，取决于膜形成条件，氧化物膜可以包含氢而没有主动的氢添加。因此，存在沟道部分包含氢而没有主动添加氢的情形。即使在这样的情形中，为了形成源极部分和漏极部分，在后处理中添加氢，以将超过沟道部分中包含的氢量的氢量引入源极部分和漏极部分。因此，能够实现如上所述的结构和效果。 
也可以采用在氧化物膜的一部分中局部减少氢量的方法，以使用所述部分作为沟道部分。 
可以使用SIMS(二次离子质谱法，secondary ion massspectrometry)通过测量来评估氢浓度。取决于评估设备，检测极限约为1017/cm3。通过基于氢添加处理参数(如随后所述的膜形成时的 氧分压或者离子注入量)与薄膜中包含的氢量之间的线性关系的外推法，能够间接计算等于或小于检测极限的值。 
在图1A和1B的每一个中，形成单个源极部分和单个漏极部分。如图6中所示，可以提供多个源极部分16a和16b以及多个漏极部分17a和17b。源极部分16a和16b具有不同的电导率。漏极部分17a和17b具有不同的电导率。电导率可以按照沟道部分18、源极部分16a和源极部分16b的顺序增大。而且，电导率可以按照沟道部分18、漏极部分17a和漏极部分17b的顺序增大。为了获得这样的结构，只需按照沟道部分18、源极部分16a和源极部分16b的顺序增加氢离子添加量，以及按照沟道部分18、漏极部分17a和漏极部分17b的顺序增加氢添加量。 
(沟道层；氧化物膜) 
可以使用作为氧化物的任何材料作为沟道层(氧化物膜)的材料。所述材料的例子包括从其可以获得大的迁移率的In氧化物和Zn氧化物。而且，沟道层可由非晶氧化物制成。当下面的非晶氧化物膜被添加氢时，能够有效增大电导率。 
特别地，如下表示由非晶氧化物制成的沟道层的成分： 
[(Sn1-xM4x)O2]a·[(In1-yM3y)2O3]b·[(Zn1-zM2zO)]c 
其中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1、0≤a≤1、0≤b≤1、0≤c≤1且a+b+c＝1，M4为具有小于Sn的原子序数的第VI族元素(Si、Ge或者Zr)，M3为Lu或者具有小于In的原子序数的第III族元素(B、Al、Ga或者Y)，以及M2为具有小于Zn的原子序数的第II族元素(Mg或Ca)。 
特别地，[(In1-yGay)2O3]b·[(ZnO)]c(其中0≤y≤1，0≤b≤1且0≤c≤1)和[SnO2]a·[(In2O3)]b·[(ZnO)]c(其中0≤a≤1，0≤b≤1且0≤c≤1)是优选的。 
例如，能够基于位于其中在顶点设置SnO2、In2O3和ZnO的三角形的内部区域中的一元、二元或三元组分来实现非晶氧化物膜。取决于三元组分的组分比率，存在在一组分比率范围中发生结晶化的情 形。例如，关于如上所述包括三种化合物中的两种的二元组分(位于三角形的边中的组分)，能够以其中含有等于或大于约80原子％或更多的In的组分来形成非晶In-Zn-O膜，并且能够以其中含有约80原子％的In的组分来形成非晶Sn-In-O膜。 
而且，非晶氧化物可以包含In、Ga和Zn。 
本发明的发明人研究了其中将非晶氧化物应用于沟道层的薄膜晶体管。作为研究的结果，发现：为了获得优异的TFT特性，可以将具有10S/cm或以上及0.0001S/cm或以下的电导率的半绝缘非晶氧化物膜应用于沟道。取决于沟道的材料组分，为了获得所述电导率，可以形成具有约1014/cm3到1018/cm3的电子载流子浓度的非晶氧化物膜。 
当电导率为10S/cm或更大时，不能形成常闭晶体管，且不能使得开/关比率大。在极端情形中，即使施加栅极电压，源极电极和漏极电极之间的电流也不被接通/切断，且没有观察到晶体管操作。 
另一方面，在绝缘体的情形中，换句话说，当电导率等于或小于0.0001S/cm时，不能使得导通电流(on-current)大。在极端情形中，即使施加栅极电压，源极电极和漏极电极之间的电流也不被接通/切断，且没有观察到晶体管操作。 
例如，能够通过控制形成膜时的氧分压，控制用于沟道层的氧化物的电导率。更具体地，通过控制氧分压，主要控制薄膜中氧空位(vacancy)的量，从而控制电子载流子的浓度。图9是示出当通过溅射形成In-Ga-Zn-O氧化物薄膜时电导率对氧分压的示例性依赖性的图。实际上，通过高度控制氧分压，能够获得半绝缘膜，其为具有1014到1018/cm3电子载流子浓度的半绝缘性质的非晶氧化物膜。通过将如上所述的薄膜用于沟道层，能够形成令人满意的TFT。如图9中所示，通过以典型的约0.005Pa的氧分压形成膜，能够获得半绝缘薄膜。当氧分压为0.001Pa或更小时，所形成的薄膜是绝缘的，而当氧分压为0.01Pa或更大时，电导率是如此之高以致所述膜对于晶体管的沟道层是不合适的。 
制备在不同的氧分压下形成的几个非晶氧化物膜，并且比较它们 的输运性能。在膜形成中调整气氛以评估当氧分压增大时的电子输运性能，存在增大载流子浓度和电子迁移率两者的趋势。为了所述评估采用霍尔迁移率测量。 
在Si、GaAs、ZnO等一般半导体的情形中，当载流子浓度增大时，由于例如载流子和掺杂剂间的相互作用，电子迁移率降低。另一方面，在用于这个实施例的非晶氧化物膜的情形中，电子迁移率随着电子载流子浓度的增大而增大。当施加电压到栅极电极时，能够将电子注入非晶氧化物的沟道层。因此，电流在源极电极和漏极电极之间流动，在所述两个电极之间获得导通状态。在这个实施例中的非晶氧化物膜的情形中，当电子载流子浓度增大时，电子迁移率变大，因而能够使流入处于导通状态的晶体管的电流较大。即，能够使饱和电流和开/关比率较大。 
(栅极绝缘层) 
在根据这个实施例的场效应晶体管的情形中，任何具有令人满意的绝缘性能的材料可以被用于栅极绝缘层12。例如，Al2O3、Y2O3、HfO2或者包括那些化合物中至少两个的混合化合物可被用于栅极绝缘层12。因此，能够将在源极电极和栅极电极之间流动的漏电流与在漏极电极和栅极电极之间流动的漏电流中的每一个减小到约10-7安培。 
(电极) 
具有令人满意的电导率以及能够与源极部分16和漏极部分17进行电连接的任何材料可以被用于源极电极13、漏极电极14中的每一个。任何材料也可以被用于栅极电极15。例如，可以使用由In2O3:Sn或ZnO等组成的透明导电膜或者由Au、Pt、Al或Ni等组成的金属膜。 
当栅极部分和漏极部分中的每一个具有足够的电导率时，可以如图1A中所示省略电极。 
图1B、5A和5B每个都示出其中提供源极电极13和漏极电极14的结构例子。在图5A中，在图1A中所示的结构上提供绝缘层19， 并且通过通路(via)将源极电极和漏极电极与源极部分和漏极部分连接。 
(基板) 
可以使用玻璃基板、塑料基板或塑料膜等作为基板10。 
如上所述的沟道层和栅极绝缘层对可见光是透明的。因此，当透明材料被用于电极和基板时，能够制备透明的薄膜晶体管。 
(TFT特性) 
场效应晶体管具有包括栅极电极15、源极电极13和漏极电极14的三端子装置。场效应晶体管是具有用于基于施加到栅极电极的电压Vg来控制流入沟道的电流Id的功能的电子有源装置。这使得能够控制在源极电极和漏极电极之间流动的电流Id。 
图7A和7B示出根据这个实施例的场效应晶体管的典型特性。当在源极电极和漏极电极之间施加约5V的电压Vd时，要施加的栅极电压Vg在0V和5V之间切换，能够控制(接通/切断)在源极电极和漏极电极之间流动的电流Id(单位：μA)。图7A示出在各Vg处的Id-Vd特性的例子，而图7B示出在6V的Vd处的Id-Vg特性(传输特性)的例子。 
(滞后) 
将参考图8A和8B描述作为这个实施例中效果之一的滞后的减少。滞后是指：如图8A和8B中所示，在评估TFT传输特性的情形中，当在保持Vd的同时扫过(swept)(上升和下降)Vg时，在电压上升期间Id值的变化不同于在电压下降期间Id值的变化。当滞后大时，在固定的(set)Vg处获得的Id值变化。因此，可以使用具有小的滞后的装置。 
图8A和8B示出在传统结构的情形中TFT传输特性以及在这个实施例的结构的情形中TFT传输特性的例子，在所述传统结构中，源极电极和漏极电极直接形成在氧化物膜上，在这个实施例的结构中，提供源极部分和漏极部分，所述源极部分和漏极部分中的每一个具有高的氢浓度。所述传统结构展现如图8A所示的滞后特性。与此相比， 当如在这个实施例中进一步提供每一个都添加有氢的源极部分和漏极部分时，能够获得具有如图8B中所示小的滞后的装置。 
当通过添加有氢的源极(漏极)部分连接沟道与源极(漏极)电极时，可以降低俘获在连接部分中的电荷的量以减少滞后。 
(制造方法) 
可以通过下面的制造方法制造上述场效应晶体管。 
即，制造方法包括：形成作为沟道层的氧化物膜的步骤，以及添加氢到氧化物膜的部分以形成源极部分和漏极部分的步骤。 
可以使用如下方法：预先形成具有适于提供沟道部分的电阻值的氧化物膜，以及然后添加氢到氧化物膜的部分以形成源极部分和漏极部分。 
作为替换方案，可以使用如下方法：其中，预先形成具有略微小于适于提供沟道部分的电阻值的电阻值的氧化物膜，以及然后降低一部分氧化物膜的氢浓度以形成沟道部分。因为易于控制氢浓度，所以前面的方法是适合的。 
可以使用诸如溅射方法(SP方法)、脉冲激光沉积方法(PLD方法)或者电子束沉积方法的几种沉积方法作为形成氧化物膜的方法。考虑到大生产能力，所述SP方法是适合的。然而，膜形成方法不限于那些方法。能够将膜形成期间的基板温度保持到基本上为室温而没有故意加热。 
可以使用诸如氢离子注入、氢等离子体处理、氢气氛处理或者从邻近含氢膜扩散的方法作为添加氢到氧化物膜的方法。在所述方法中，考虑到氢含量控制，离子注入方法是适合的。可以使用H+离子、H-离子、D+离子(氘离子)或H2+离子(氢分子离子)等作为离子注入方法的离子物种(species)。与此相比，考虑到生产量，氢等离子体处理是适合的。 
例如，可以使用平行板类型的等离子体CVD设备或者RIE类型的等离子体蚀刻设备执行氢等离子体处理。 
然后，将描述这个实施例中的自对准处理。
在这个方法中，为了形成源极部分和漏极部分，使用位于沟道层之上的栅极电极的图案作为掩模，将氢添加到氧化物膜。根据所述方法，可以与栅极电极自对准地形成源极部分和漏极部分。 
将参考图3A和3B描述关于图1A中所示顶栅极薄膜晶体管例子的这个实施例中的自对准处理。 
首先，通过图案化在基板10上形成作为沟道层11的氧化物膜。然后，沉积栅极绝缘层12。然后，通过图案化形成栅极电极15。在氢添加步骤中，使用栅极电极作为掩模(图3A)，通过诸如氢离子注入或者氢等离子体处理的方法，将氢添加到氧化物膜中，从而形成源极部分16和漏极部分17(图3B)。在那之后，可以进行退火以使氢的量均匀。 
因此，能够通过使用栅极电极15作为掩模将氢添加到沟道层11的自对准方法容易地制备共面晶体管。 
当使用这样的方法时，能够减少栅极电极与源极部分和漏极部分中的每一个之间的重叠。因为重叠作为电容器(寄生电容器)起作用，所以重叠禁止了晶体管的高速操作。重叠的变化导致晶体管特性的变化。当使用自对准处理时，能够减少在栅极电极与源极部分和漏极部分中每一个之间的重叠部分中导致的晶体管的寄生电容并使其均匀。结果，有可能制备具有高驱动能力和优异均匀性的晶体管。 
当使用所述方法时，能够自动确定栅极、源极和漏极之间的位置关系，而没有可能导致误差的掩模对准。因为使用自对准方法，所以高精度掩模对准是不必要的。用于允许掩模对准中导致的误差的掩模对准余裕(margin)也是不必要的，所以能够减小装置的尺寸。 
能够在低温处理中执行所述方法，因此能够在诸如塑料板或塑料膜的基板上形成薄膜晶体管。 
根据这个实施例，能够减少蚀刻处理的数量以及剥离(lift-off)处理的数量以形成源极和漏极。因此，能够以低成本处理以及优异稳定性实现电极-半导体连接。 
能够制备显示装置，其中将对应于场效应晶体管的输出端子的漏 极与诸如有机或无机电致发光(EL)元件或液晶元件的显示元件的电极连接。下面将参考显示装置横截面视图描述具体显示装置的结构例子。 
例如，如图11中所示，在基底111上形成包括氧化物膜(沟道层)112、源极电极113、漏极电极114、栅极绝缘膜115和栅极电极116的场效应晶体管。漏极电极114通过层间绝缘膜117连接到电极118。电极118与发光层119接触。发光层119与电极120接触。根据这样的结构，能够基于通过在氧化物膜112中形成的沟道在源极电极113和漏极电极114之间流动的电流值，控制注入发光层119的电流。因此，可以基于施加到场效应晶体管的栅极电极116的电压，控制注入发光层119的电流。所述电极118、发光层119和电极120组成无机或有机电致发光元件。 
作为替换方案，如图12中所示，漏极电极114延伸以同样用作电极118，因而能够提供其中漏极电极114被用作电极118的结构，所述电极118用于施加电压到夹在高电阻膜121和122之间的液晶单元或电泳颗粒单元123。液晶单元或电泳颗粒单元123、高电阻膜121和122、电极118以及电极120组成显示元件。能够基于漏极电极114的电压值控制施加到显示元件的电压。因此，能够基于施加到TFT的栅极电极116的电压控制施加到显示元件的电压。当显示元件的显示介质为其中流体和颗粒被密封在绝缘涂层中的囊状物(capsule)时，高电阻膜121和122是不必要的。 
在上述场效应晶体管的两个例子中，典型地显示了顶栅极共面结构。然而，这个实施例不必限于这个结构。例如，在作为场效应晶体管的输出端子的漏极电极和显示元件之间的连接拓扑上(topologically)相同，可以采用诸如交错结构的另一结构。 
在所述两个例子中，显示出其中与基底平行地提供用于驱动显示元件的一对电极的例子。然而，这个实施例不必限于这样的结构。例如，在作为场效应晶体管的输出端子的漏极电极和显示元件之间的连接拓扑上相同，可以垂直于基底提供所述电极中的任何一个或者两个电极。
在所述两个例子中，只显示了与显示元件连接的一个场效应晶体管。然而，这个实施例不必限于这样的结构。例如，根据这个实施例，可以将图中显示的场效应晶体管连接到另一场效应晶体管。只需要在包括场效应晶体管的电路的最后级提供图中所示的场效应晶体管。 
在与基底平行地提供用于驱动显示元件的一对电极的情形中，当显示元件为EL元件或诸如反射液晶元件的反射显示元件时，任何一个电极对发射光的波长或者反射光的波长都必须是透明的。作为替换方案，在诸如透射型液晶元件的显示装置的情形中，每个电极对透射的光必须是透明的。 
也可以使组成根据这个实施例的场效应晶体管的所有部件都是透明的，结果能够制备透明的显示元件。能够在诸如重量轻、挠性的和透明的树脂塑料基板的低耐热(heat-resistance)基底上提供这样的显示元件。 
然后，将参考图13描述其中二维布置每个包括EL元件(这种情形中的有机EL元件)和场效应晶体管的像素的显示装置。 
在图13中，晶体管181驱动有机EL层184，且晶体管182选择像素。被用于维持所选状态以及位于公共电极线187和晶体管182的源极部分之间的电容器183存储电荷，以保持施加到晶体管181的栅极的信号。通过扫描电极线185和信号电极线186确定像素选择。 
更具体地，从驱动电路(没有示出)将图像信号作为脉冲信号通过扫描电极线185施加到栅极电极。同时，从另一驱动电路(没有示出)通过信号电极线186将脉冲信号施加到晶体管182，从而选择像素。这时，晶体管182被导通，以将电荷存储在位于信号电极线186和晶体管182的源极之间的电容器183中。因此，晶体管181的栅极电压被保持在期望的电压，因而使所述晶体管导通。这样的状态被保持，直到接收到下一信号。在其中晶体管181被导通的状态期间，电压和电流被供给到有机EL层184以维持发光。 
在图13中所示的结构例子中，每个像素包括两个晶体管和一个电容器。为了改善性能，可以并入大量的晶体管等。必要的是：能够 在低温形成的、作为根据这个实施例的透明场效应晶体管的In-Ga-Zn-O场效应晶体管被用于晶体管部分。因此，获得有效的EL元件。 
然后，将参考附图描述本发明的例子。 
(例子1) 
在这个例子中，制造了具有如图1A中所示的共面结构的顶栅极TFT装置。 
关于制造方法，将图3A和3B中所示的自对准方法应用于这个例子。 
将非晶In-Ga-Zn-O氧化物用于沟道层11。使用氢离子注入方法以形成源极部分和漏极部分。 
首先，在玻璃基板10(由Corning Incorporated，1737制造)上形成作为沟道层11的非晶氧化物膜。在这个例子中，在氩气和氧气的混合气氛下通过射频溅射形成非晶In-Zn-Ga-O氧化物膜。 
使用如图10中所示用于膜形成的溅射设备，包括：样品51、靶52、真空泵53、真空计54、基板保持装置55、给各气体引入系统提供的气体流率(flow rate)控制装置56、压力控制装置57和膜形成腔58。 
即，使用用于膜形成的所述溅射设备，其包括：膜形成腔58、用于排空(evacuate)所述膜形成腔的真空泵53、用于在所述膜形成腔中保持在其上形成了氧化物膜的基板的基板保持装置55、以及与基板保持装置相对的固体材料源(靶)52，并进一步包括：用于从所述固体材料源蒸发材料的能量源(没有示出的射频电源)，以及用于将氧气供应到膜形成腔中的装置。 
给氩、氧以及氩与氧的混合气体(Ar:O2＝80:20)提供有三个气体引入系统。利用能够独立控制各气体流率的气体流率控制装置56和用于控制排出(exhaust)速度的压力控制装置57，能够在膜形成腔中获得预定的气体气氛。 
在这个例子中，使用具有两英寸的尺寸、具有InGaO3(ZnO)组 分的多晶烧结材料作为靶(材料源)，且施加的RF功率为100W。当形成膜时的气氛的总压力是0.5Pa，其中气体流比(flow ratio)为Ar:O2＝100:1。膜形成速率为13nm/min，而基板温度为25℃。 
关于获得的膜，当近似地在膜的表面上执行掠射角(glance angle)X射线衍射(薄膜方法，入射角为0.5度)时，没有检测到清楚的衍射峰，这显示制造的In-Zn-Ga-O膜为非晶膜。 
进一步，作为使用椭圆偏振光谱(spectroscopic ellipsometry)的图案分析的结果，发现薄膜的均方根粗糙度(Rrms)约为0.5nm以及其膜厚度约为60nm。作为X射线荧光(XRF)光谱的结果，薄膜中金属的组分比率为In:Ga:Zn＝38:37:25。 
电导率约为10-2S/cm，电子载流子浓度为4×1016/cm3，以及估计的电子迁移率约为2cm2/V·sec。 
从光吸收光谱分析，制造的非晶氧化物膜的禁带能量宽度约为3eV。 
然后，使用光刻方法和剥离方法通过图案化形成栅极绝缘层12。通过使用电子束沉积方法以150nm的厚度形成Y2O3膜而获得栅极绝缘层。Y2O3膜的相对介电常数约为15。 
进一步，使用光刻方法和剥离方法形成栅极电极15。其沟道长度为40μm，同时，其沟道宽度为200μm。电极由Au制成，并且具有30nm的厚度。 
接着，将氢(或氘)离子注入非晶氧化物薄膜(图3A)，以在沟道层中形成源极部分和漏极部分(图3B)。在离子注入期间，如图3A中所示，氢离子通过栅极绝缘层被注入沟道层。 
根据这样的方式，使用栅极电极作为掩模，且对应于栅极电极的图案自对准地布置源极部分和漏极部分。 
在离子注入中，使用H+(质子)作为离子物种，且加速电压为20kV。能够将每面积的离子照射(irradiation)量设为约1x1013(1/cm2)到1x1017(1/cm2)。如在上述情形中一样，单独制备注入了氘离子D+的样品。
使用SIMS执行组分分析以评估氢含量0。以1×1015(1/cm2)的离子照射的样品薄膜的氢浓度约为2×1019(1/cm3)。因此，例如，在其中离子照射量为1×1013(1/cm2)的样品的情形中，因为氢浓度等于或小于检测极限，所以不能测量氢浓度。然而，能够评估氢浓度约为2×1017(1/cm3)。 
在依据这个例子的薄膜晶体管中源极部分和漏极部分中的每一个的氢离子照射量被设为1x1016(1/cm2)。氢浓度被评估为约2×1020(1/cm3)。评估单独制备的样品的电导率。所述电导率约为80S/cm。在这个例子中，源极部分和漏极部分中的每一个具有足够高的电导率，从而采用图1A中所示省略了源极电极和漏极电极的结构。 
(比较例1) 
在比较例中，制备具有其中在氧化物膜上直接形成源极电极和漏极电极的结构的装置。在基板上形成非晶氧化物层。在那之后，通过图案化形成源极电极、漏极电极、栅极绝缘层和栅极电极。没有使用自对准方法。基于例子1执行每一层的形成。使用具有30nm厚度的Au电极作为源极电极和漏极电极中的每一个。 
评估TFT装置的特性 
图7A和7B示出在室温测量的TFT装置的示例性电流-电压特性。图7A示出Id-Vd特性，而图7B示出Id-Vg特性。如图7A中所示，当施加预定栅极电压Vg并测量源极-漏极电流Id对漏极电压Vd连同Vd的变化的依赖性时，展现典型的半导体晶体管行为，即，当Vd约为6V时饱和(夹断)。关于增益特性，当施加4V的Vd时，栅极电压VG的阈值约为-0.5V。当Vg为10V时，约1.0×10-5A的电流Id流动。 
晶体管的开/关比率为106或更大。进一步，当由输出特性计算场效应迁移率时，在饱和区域中获得约8cm2(Vs)-1的场效应迁移率。用可见光照射所制造的装置，并进行相同的测量。没有观察到晶体管特性的变化。 
评估了在相同基板上制备的多个装置的特性的变化。这个例子中 的变化小于比较例中的变化。例如，评估了导通电流的变化。在比较例中变化约为±15％。与此相比，在这个例子中变化约为±10％。 
在依据这个例子的场效应晶体管中，沟道层(氧化物薄膜)包括沟道部分以及源极部分和漏极部分，源极部分和漏极部分中的每一个具有大于沟道部分氢浓度的氢浓度。因此，预期能够在沟道部分与源极电极和漏极电极中的每一个之间进行稳定的电连接，从而改善装置的均匀性和可靠性。 
依据这个例子的TFT具有小于比较例的TFT滞后的滞后。图8A和8B示出这个例子和比较例中的Id-Vg特性，用于在它们之间进行比较。图8A示出比较例，而图8B示出这个例子中TFT特性的例子。如图中所示，当将氢添加到沟道层时，能够减少TFT的滞后。 
即，根据这个例子，能够在源极电极和漏极电极中每一个与沟道之间实现对俘获电荷有抵抗力的令人满意的电连接，因而能够实现具有小的滞后的薄膜晶体管。 
然后，评估顶栅极薄膜晶体管的动态特性。在源极与漏极之间施加5V的电压。交替切换施加到栅极电极的+5V和-5V的电压，以测量漏极电流的响应，所述电压中的每一个具有30μsec.的脉冲宽度和30msec.的周期。在这个例子中，电流上升是优异的，而且装置之间上升时间的变化是小的。 
即，根据这个例子，能够通过自对准方法高精度地实现栅极、源极和漏极间的位置关系。因此，高速操作是可能的，并且能够实现具有高均匀性的装置。 
在氢离子注入的情形与氘离子注入的情形之间没有观察到大的特性差异。 
可以预期：依据这个例子的具有相对大的场效应迁移率的场效应晶体管被用于，例如，用于操作有机发光二极管的电路。 
(例子2) 
在这个例子中，结构和制造方法基于例子1。然而，控制氢注入量，以使源极部分和漏极部分中的每一个的氢浓度变为约1x1018 (1/cm3)。 
在这个例子中，源极部分和漏极部分中的每一个的电导率是不够的，因此导通电流略微小于例子1中的导通电流。评估以上述氢浓度单独制备的样品的电导率，以获得约0.01S/cm的电导率。 
当施加相对低的氢浓度到源极部分和漏极部分时，如图5A中所示进一步提供绝缘层19、源极电极和漏极电极，从而如在例子1的情形中，能够实现令人满意的晶体管特性。滞后特性、均匀性和高速操作性能也是优选的。 
(例子3) 
这个例子是其中制造具有如图1B中所示共面结构的底栅极TFT装置的例子。 
在这个例子中，使用图4A到4D所示的制造方法制备所述装置。没有使用自对准方法。 
使用PLD方法形成由非晶In-Ga-Zn-O氧化物制成的沟道层。使用氢等离子体处理形成源极部分和漏极部分。 
首先，在玻璃基板10(由Corning Incorporated，1737制造)上使用光刻方法和剥离方法将栅极电极15图案化。电极由Ta制成，并且具有50nm的厚度。 
然后，使用光刻方法和剥离方法通过图案化形成栅极绝缘层12。通过使用激光沉积方法以150nm的厚度形成HfO2膜而获得栅极绝缘层。 
进一步，使用光刻方法和剥离方法通过图案化形成作为沟道层的非晶In-Zn-Ga-O氧化物膜。 
使用KrF受激准分子激光器通过PLD方法沉积非晶In-Zn-Ga-O氧化物膜。 
使用具有InGaO3(ZnO)4组分的多晶烧结材料作为靶，沉积非晶In-Zn-Ga-O氧化物膜。当形成所述膜时的氧分压为7Pa。应当注意，KrF受激准分子激光器的功率为1.5×10-3mJ/cm2/脉冲，脉冲宽度为20nsec，而重复频率为10Hz。进一步，基板的温度为25℃。
作为X射线荧光(XRF)光谱的结果，薄膜中金属的组分比率为In：Ga:Zn＝0.97:1.01:4。进一步，作为使用椭圆偏振光谱的图案分析的结果，发现薄膜的均方根粗糙度(Rrms)约为0.6nm以及其膜厚度约为100nm。关于获得的膜，当近似地在膜的表面上执行掠射角X射线衍射(薄膜方法，入射角＝0.5度)时，没有检测到清楚的衍射峰，这显示制造的In-Zn-Ga-O膜为非晶膜。 
然后，通过图案化形成具有与栅极电极的图案相同的图案的抗蚀剂掩模20(图4A)。 
在那之后，使用等离子体处理设备通过氢等离子体处理将氢添加到作为沟道层的非晶In-Ga-Zn-O薄膜。可以使用平行板类型的等离子体CVD设备或者RIE类型的等离子体蚀刻设备执行氢等离子体处理(图4B)。 
将要被处理的样品(在以上步骤后获得的基板)保存在被排空的设备中。在那之后，从反应性气体引入端口将含氢的气体引入，且通过射频(RF)电源将射频功率引入处理容器中，从而产生等离子体。例如，将电极间隔设为5cm，将基板温度设为100℃，将H2气体流率设为500sccm，且将腔的内部压力设为1Torr。受到氢等离子体处理的薄膜的氢含量增加，且其电阻率减小。 
接着，通过图案化形成漏极电极14和源极电极13。所述电极中的每一个由金制成，并且具有30nm的厚度(图4C)。 
最后，蚀刻掩模20以形成图4D中所示的薄膜晶体管。沟道长度为50μm，且沟道宽度为180μm。 
(比较例2) 
制备没有受到上述氢等离子体处理的样品。即，沟道层在其整个膜区域上具有基本上均匀的氢浓度，且不包括源极部分和漏极部分。其他的结构和制造方法基于例子2。 
TFT装置的特性评估 
根据这个实施例的薄膜晶体管展现在Vd＝6V处饱和(夹断)的典型半导体晶体管的行为。所述晶体管的开/关比率为106或更大， 且其场效应迁移率约为7cm2(Vs)-1。 
当制备多个装置时，根据例子3的TFT的特性的变化小于根据比较例2的TFT的特性的变化。例子3的装置的滞后特性和高速操作性能也是优选的。 
在依据这个例子的场效应晶体管中，沟道层(氧化物薄膜)包括沟道部分以及源极部分和漏极部分，源极部分和漏极部分中的每一个具有大于沟道部分氢浓度的氢浓度。因此，预期能够在沟道部分与源极电极和漏极电极中的每一个之间制造稳定的电连接，从而改善装置的均匀性和可靠性。 
可以预期：依据这个例子的具有相对大的场效应迁移率的场效应晶体管被用于，例如，用于操作有机发光二极管的电路。 
(例子4) 
这个例子是其中在塑料基板上形成如图5B中所示顶栅极TFT装置的例子。 
使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)膜作为基板。 
首先，通过图案化在基板上形成沟道层。 
进一步，在这个例子中，在沟道层的形成中，使用具有两英寸的尺寸、具有In2O3/ZnO组分的多晶烧结材料作为靶(材料源)，且施加的RF功率为100W。当形成膜时的气氛的总压力是0.4Pa，其中气体流比为Ar：O2＝100:2。膜形成速率为12nm/min，且基板温度为25℃。 
关于获得的膜，当近似地在膜的表面上执行掠射角X射线衍射(薄膜方法，入射角＝0.5度)时，没有检测到清楚的衍射峰，这显示制造的In-Zn-O膜为非晶膜。作为X射线荧光(XRF)光谱的结果，金属的组分比率为In:Zn＝1.1:0.9。 
然后，堆叠栅极绝缘层和栅极电极。栅极绝缘层和栅极电极被形成为相同的图案。栅极电极是由In2O3:Sn组成的透明导电膜。 
然后，如在例子3的情形中那样，执行氢等离子体处理。使用栅 极电极作为掩模自对准地形成源极部分16和漏极部分17。 
通过图案化形成源极电极和漏极电极。使用由In2O3:Sn组成的透明导电膜作为源极电极和漏极电极中的每一个，且其厚度为100nm。 
TFT装置的特性评估 
在室温测量形成在PET膜上的TFT。晶体管的开/关比率为103或更大。计算的场效应迁移率约为3cm2(Vs)-1。如在例子1的情形中那样，装置之间特性的变化、滞后特性和高速操作性能是优选的。 
当以30mm的曲率半径弯曲形成在PET膜上的装置时，以相同的方式测量晶体管特性。没有观察到晶体管特性的大的变化。用可见照射执行相同的测量。没有观察到晶体管特性的变化。在这个实施例中制备的薄膜晶体管对可见光是透明的并且形成在挠性基板上。 
(例子5) 
在这个例子中，将描述使用图12中所示场效应晶体管的显示装置。在所述场效应晶体管中，用作漏极电极的ITO膜的岛状物(island)从其短边延伸直到100μm。留下对应延伸部分90μm的部分，以确保用于源极电极和栅极电极的配线。然后，用绝缘层涂覆TFT。聚酰亚胺膜被施加到绝缘层上并且经受摩擦(rub)步骤。另一方面，制备其中ITO膜和聚酰亚胺膜被形成在其上并且执行了摩擦步骤的塑料基板。所述塑料基板与其上以5μm的缝隙形成每个场效应晶体管的基板相对，且然后将向列液晶注入到那儿。在这样的结构的两侧提供一对偏振片(polarizing plate)。当施加电压到场效应晶体管的源极电极并且调整施加到其栅极电极的电压时，光透射率仅在作为从漏极电极延伸的ITO膜岛状物的部分的30μm×90μm的区域中被改变。在场效应晶体管变为导通状态的栅极电压的施加期间，能够通过源极-漏极电压连续改变所述透射率。因此，制备了使用液晶单元作为如图12中所示显示元件的显示装置。 
在另一个例子中，使用白色塑料基板作为其上形成每个TFT的基板。用金代替TFT电极中的每一个的材料。省略聚酰亚胺膜和偏振 片。用其中颗粒和流体被用绝缘涂层涂覆的囊状物填充白色塑料基板和透明塑料基板之间的缝隙。在具有这样结构的显示装置的情形中，通过场效应晶体管控制延伸的漏极电极和位于其上的ITO膜之间的电压，以使囊状物中的颗粒在纵向方向移动。因此，能够为显示器控制从透明基板侧观察的延伸漏极区域的反射率。 
在另一例子中，彼此邻近地形成多个场效应晶体管，以制备例如包括四个晶体管和一个电容器的正常电流控制电路。因此，能够使用图11中所示TFT作为最后级晶体管中的一个，以驱动EL元件。例如，采用使用ITO膜作为漏极电极的场效应晶体管。在作为从漏极电极延伸的ITO膜岛状物的部分的30μm×90μm的区域中形成包括电荷注入层和发光层的有机电致发光元件。这样，能够制备使用所述EL元件的显示装置。 
(例子6) 
二维布置显示元件和场效应晶体管，所述显示元件和场效应晶体管中的每一个与例子5中的对应。例如，以短边方向40μm的间距和长边方向120μm的间距以正方形形状布置7425×1790个像素，每个像素包括例子5中的诸如液晶单元或EL元件的显示元件与场效应晶体管，并且具有30μm×115μm的面积。然后，提供通过长边方向的7425个场效应晶体管的栅极电极的1790条栅极配线，且提供通过在短边方向从非晶氧化物半导体膜岛状物突出5μm的1790个TFT的源极电极的部分的7425条信号配线。所述配线与栅极驱动电路和源极驱动电路连接。在液晶显示元件的情形中，当在装置的表面上提供其每个的尺寸与液晶显示元件的相等并且与其对准的滤色器以在长边方向重复红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器时，能够构建有源矩阵彩色图像显示装置(约211ppi和A4尺寸)。 
在EL元件的情形中，在EL元件中包括的两个场效应晶体管中，第一场效应晶体管的栅极电极与栅极线连接，而第二场效应晶体管的源极电极与信号线连接。在长边方向以R、G和B光的顺序重复EL元件的发光波长。因此，能够构建具有相同分辨率的发光彩色图像显 示装置。 
可以使用与像素的场效应晶体管同样的根据这个实施例的TFT来构建或者使用现有的IC芯片来构建用于驱动有源矩阵电路的驱动电路。 
能够在包括PET膜的挠性材料上形成根据本发明的场效应晶体管。即，能够以弯曲状态执行开关(switch)。另外，场效应晶体管对可见光和具有400nm或更长波长的红外光是透明的，从而能够将根据本发明的场效应晶体管应用作为LCD或有机EL显示器的开关元件。能够将根据本发明的场效应晶体管广泛应用于挠性显示器、透视(see-through)显示器、IC卡和ID标签等等。 
根据本发明的场效应晶体管，沟道层(氧化物膜)包括添加有氢或氘的源极部分和漏极部分。作为替换方案，沟道层(氧化物膜)包括含有氢或氘的沟道部分与具有大于沟道部分氢浓度的氢浓度的源极部分和漏极部分。因此，能够在沟道部分与源极电极和漏极电极中的每一个之间制造稳定的电连接，从而改善装置的均匀性和可靠性。能够在源极电极和漏极电极中每一个与沟道之间实现对俘获电荷有抵抗力的令人满意的电连接，从而能够实现具有小的滞后与优异的特性稳定性的场效应晶体管。 
根据本发明，当要制造场效应晶体管时，使用栅极电极的图案作为掩模将氢添加到氧化物膜。因此，能够与栅极电极的图案自对准地形成源极部分和漏极部分，结果能够以高精度实现栅极、源极和漏极间的位置关系。 
这个申请要求2006年3月17日提交的日本专利申请No.2006-074630的优先权，其在此通过引用而被并入。

Claims (9)

1.一种场效应晶体管，包括作为半导体层的氧化物膜，
其中所述氧化物膜包括沟道部分、源极部分和漏极部分，以及
其中所述源极部分和漏极部分中氢和氘之一的浓度大于所述沟道部分中氢和氘之一的浓度。
2.根据权利要求1的场效应晶体管，其中所述源极部分和漏极部分被与栅极电极自对准地设置，并且具有共面结构。
3.根据权利要求1的场效应晶体管，其中所述源极部分和漏极部分之一的电阻率为所述沟道部分的电阻率的1/10或更小。
4.根据权利要求1的场效应晶体管，其中所述氧化物膜由下式表达的非晶氧化物形成：
[(Sn1-xM4x)O2]a·[(In1-yM3y)2O3]b·[(Zn1-zM2zO)]c
其中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1、0≤a≤1、0≤b≤1、0≤c≤1且a+b+c＝1；M4为原子序数比Sn小的从由Si、Ge和Zr构成的组选择的第VI族元素；M3为Lu或者原子序数比In小的从由B、Al、Ga和Y构成的组选择的第III族元素；以及M2为原子序数比Zn小的从由Mg和Ca构成的组选择的第II族元素。
5.一种显示装置，包括：
包括电极的显示元件；以及
根据权利要求1的场效应晶体管，
其中所述场效应晶体管的源极部分和漏极部分之一与所述显示元件的所述电极电连接。
6.根据权利要求5的显示装置，其中多个显示元件与多个场效应晶体管被二维布置在基板上。
7.一种制造包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管的方法，所述氧化物膜包括沟道部分、源极部分和漏极部分，所述方法包括如下步骤：
在基板上形成所述氧化物膜；以及
将氢和氘之一添加到所述氧化物膜，以使得所述源极部分和漏极部分中氢和氘之一的浓度大于所述沟道部分中氢和氘之一的浓度。
8.一种制造包括作为半导体层的氧化物膜的场效应晶体管的方法，包括如下步骤：
在基板上形成所述氧化物膜；
在所述氧化物膜上形成栅极绝缘膜；
在所述栅极绝缘膜上形成栅极电极；以及
使用所述栅极电极的图案作为掩模，将氢和氘之一添加到所述氧化物膜，以在所述氧化物膜中与所述栅极电极的图案自对准地形成源极部分和漏极部分。
9.一种场效应晶体管，包括：
包括沟道区的氧化物半导体层；
栅极电极；
栅极绝缘体；
漏极电极；以及
源极电极，
其中所述氧化物半导体层进一步包括邻近所述源极电极或漏极电极的一对掺杂区，所述掺杂区中的每一个具有氢和氘中的至少一种，以及
其中所述掺杂区中氢和氘之一的浓度大于所述沟道区中氢和氘之一的浓度。
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