TWI545779B - 顯示裝置和其製造方法 - Google Patents

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Description

顯示裝置和其製造方法
本發明係關於顯示裝置及其製造方法。另外，本發明係關於具有這種顯示裝置的電子裝置。
有許多種金屬氧化物，並且有各種各樣的金屬氧化物的應用。氧化銦是一種公知的材料，被用作液晶顯示器等所需的透明電極的材料。
一些金屬氧化物具有半導體特性。具有半導體特性的金屬氧化物是一種化合物半導體。這種化合物半導體是一種用兩種或更多種結合在一起的元素構成的半導體。通常，金屬氧化物變為絕緣體。然而，公知的是，依據金屬氧化物中所包括的多種元素的組合，金屬氧化物也能變為半導體。
已知，某些金屬氧化物具有半導體特性，例如，氧化鎢、氧化錫、氧化銦和氧化鋅。有人已經揭示了一種薄膜電晶體，其通道形成區域是這種金屬氧化物所構成的透明半導體層(參照專利文獻1、2、3、4和非專利文獻 1)。
除了上述單一成分的氧化物以外，多種成分的氧化物也是具有半導體特性的金屬氧化物之一。例如，包括同系列的InGaO3(ZnO)m(m：自然數)就是一種公知的材料(非專利文獻2、3、4)。
此外，已經證明，上述這種同系列的薄膜可以被用作薄膜電晶體的通道層(參照專利文獻5和非專利文獻5、6)。
另外，專利文獻6、7揭示了多種技術，透過這些技術可利用氧化鋅或In-Ga-Zn-O基氧化物半導體來製造薄膜電晶體並將其用作利用金屬氧化物半導體的薄膜電晶體，並且這種薄膜電晶體被用作圖像顯示裝置的開關元件等。
參考文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本公開的專利申請No.S60-198861
[專利文獻2]PCT國際申請No.H11-505377的日文翻譯
[專利文獻3]日本公開的專利申請No.H8-264794
[專利文獻4]日本公開的專利申請No.2000-150900
[專利文獻5]日本公開的專利申請No.2004-103957
[專利文獻6]日本公開的專利申請No.2007-123861
[專利文獻7]日本公開的專利申請No.2007-96055
[非專利文獻]
[非專利文獻1] M. W. Prins, K. O. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. M. Cillessen, J. B. Giesbers, R. P. Weening,和R. M. Wolf, "A ferroelectric transparent thin-film transistor", Appl. Phys. Lett., 17 June 1996, Vol. 68 pp. 3650-3652
[非專利文獻2] M. Nakamura, N. Kimizuka，和T. Mohri, "The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350℃ ", J. Solid State Chem., 1991, Vol. 93, pp. 298-315
[非專利文獻3] N. Kimizuka, M. Isobe，和M. Nakamura, "Syntheses and Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO) m (m=3, 4, and 5), InGaO3(ZnO)3, and Ga2O3(ZnO) m (m=7, 8, 9, and 16)in the In2O3-ZnGa2O4-ZnO System", J. Solid State Chem., 1995, Vol. 116, pp. 170-178
[非專利文獻4] M. Nakamura, N. Kimizuka, T. Mohri, 和M. Isobe, "Homologous Series, Synthesis and Crystal Structure of InFeO3(ZnO)m (m: natural number) and its Isostructural Compound", KOTAI BUTSURI (SOLID STATE PHYSICS), 1993, Vol. 28, No. 5, pp. 317-327
[非專利文獻5] K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano，和H. Hosono, "Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor", SCIENCE, 2003, Vol. 300, pp. 1269-1272
[非專利文獻6] K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano，和H. Hosono, "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", NATURE, 2004, Vol. 432 pp. 488-492
其通道形成區域是用氧化物半導體構成的薄膜電晶體的場效應遷移率高於其通道區域是用非晶矽構成的薄膜電晶體的場效應遷移率。具有用氧化物半導體構成的薄膜電晶體的像素被預期應用於顯示裝置，比如液晶顯示裝置、電致發光顯示裝置或電子紙張。然而，與使用非晶矽的薄膜電晶體相比，使用氧化物半導體的薄膜電晶體需要在生產率方面加以改進。
由此，本發明的目的是，提高具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素製造的生產率。
本發明的一個實施例是一種顯示裝置，它包括：形成於基板之上的閘極電極；形成於閘極電極之上的閘極絕緣膜；設置於閘極絕緣膜之上的佈線和電極層；以及形成於閘極絕緣膜之上的佈線和電極層之間的高阻抗氧化物半導體層。在這種顯示裝置中，所述佈線包括第一低阻抗氧化物半導體層以及在第一低阻抗氧化物半導體層之上的第一導電層，所述電極層包括第二低阻抗氧化物半導體層以及用於覆蓋第二低阻抗氧化物半導體層的第一部分的第二導 電層，並且第二低阻抗氧化物半導體層的第二部分被安排成起到像素電極的作用。
本發明的另一個實施例是一種顯示裝置，它包括：形成於基板之上的閘極電極；形成於閘極電極之上的閘極絕緣膜；形成於閘極絕緣膜之上的島形的高阻抗氧化物半導體層；設置在閘極絕緣膜和高阻抗氧化物半導體層之上的佈線和電極層；以及高阻抗氧化物半導體層。在這種顯示裝置中，所述佈線包括第一低阻抗氧化物半導體層以及在第一低阻抗氧化物半導體層之上的第一導電層，所述電極層包括第二低阻抗氧化物半導體層以及用於覆蓋第二低阻抗氧化物半導體層的第一部分的第二導電層，並且第二低阻抗氧化物半導體層的第二部分被安排成起到像素電極的作用。
本發明的另一個實施例是一種顯示裝置，它包括：在基板之上的佈線和電極層；在基板之上的佈線和電極層之間的高阻抗氧化物半導體層；形成於高阻抗氧化物半導體層之上的閘極絕緣膜；以及形成於閘極絕緣膜之上的閘極電極。在這種顯示裝置中，所述佈線包括第一低阻抗氧化物半導體層以及在第一低阻抗氧化物半導體層之上的第一導電層，所述電極層包括第二低阻抗氧化物半導體層以及用於覆蓋第二低阻抗氧化物半導體層的第一部分的第二導電層，並且第二低阻抗氧化物半導體層的第二部分被安排成起到像素電極的作用。
本發明的另一個實施例是一種顯示裝置，它包括：形 成於基板之上的島形的高阻抗氧化物半導體層；在基板和高阻抗氧化物半導體層之上的佈線和電極層；形成於高阻抗氧化物半導體層之上的閘極絕緣膜；以及形成於閘極絕緣膜之上的閘極電極。在這種顯示裝置中，所述佈線包括第一低阻抗氧化物半導體層以及在第一低阻抗氧化物半導體層之上的第一導電層，所述電極層包括第二低阻抗氧化物半導體層以及用於覆蓋第二低阻抗氧化物半導體層的第一部分的第二導電層，並且第二低阻抗氧化物半導體層的第二部分被安排成起到像素電極的作用。
本發明的另一個實施例是一種製造顯示裝置的方法，其中：閘極電極形成於基板之上；閘極絕緣膜形成於閘極電極之上；透過堆疊低阻抗氧化物半導體層以及在低阻抗氧化物半導體層之上的導電層，在閘極絕緣膜之上形成佈線和電極層；在閘極絕緣膜之上的佈線和電極層之間形成高阻抗氧化物半導體層；以及用於起像素電極作用的電極層的區域所對應的導電層的區域被蝕刻，使得低阻抗氧化物半導體層露出來。
本發明的另一個實施例是一種製造顯示裝置的方法，其中：閘極電極形成於基板之上；閘極絕緣膜形成於閘極電極之上；在閘極絕緣膜之上形成島形的高阻抗氧化物半導體層；透過堆疊低阻抗氧化物半導體層以及在低阻抗氧化物半導體層之上的導電層，在閘極絕緣膜和高阻抗氧化物半導體層之上形成佈線和電極層；以及用於起像素電極作用的電極層的區域所對應的導電層的區域被蝕刻，使得 低阻抗氧化物半導體層露出來。
本發明的另一個實施例是一種製造顯示裝置的方法，其中：透過堆疊低阻抗氧化物半導體層以及在低阻抗氧化物半導體層之上的導電層，在基板之上形成佈線和電極層；在基板之上的佈線和電極層之間形成高阻抗氧化物半導體層；在高阻抗氧化物半導體層之上形成閘極絕緣膜；在閘極絕緣膜之上形成閘極電極；以及用於起像素電極作用的電極層的區域所對應的導電層的區域被蝕刻，使得低阻抗氧化物半導體層露出來。
本發明的另一個實施例是一種製造顯示裝置的方法，其中：在基板之上形成島形的高阻抗氧化物半導體層；透過堆疊低阻抗氧化物半導體層以及在低阻抗氧化物半導體層之上的導電層，在基板和高阻抗氧化物半導體層之上形成佈線和電極層；在高阻抗氧化物半導體層之上形成閘極絕緣膜；在閘極絕緣膜之上形成閘極電極；以及用於起像素電極作用的電極層的區域所對應的導電層的區域被蝕刻，使得低阻抗氧化物半導體層露出來。
當製造具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素時，生產率可以提高。相應地，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示裝置。
100‧‧‧像素
101‧‧‧TFT
102‧‧‧佈線
103‧‧‧佈線
104‧‧‧佈線
105‧‧‧氧化物半導體層
106‧‧‧氧化物半導體層
107‧‧‧電極
108‧‧‧氧化物半導體層
121‧‧‧基板
122‧‧‧閘極絕緣膜
123‧‧‧絕緣層
124‧‧‧儲存電容器
201‧‧‧像素部分
202‧‧‧閘極線驅動電路
203‧‧‧源極線驅動電路
407‧‧‧導電層
125‧‧‧像素電極
1105‧‧‧氧化物半導體層
401‧‧‧抗蝕劑掩模
1300‧‧‧像素
1301‧‧‧TFT
1302‧‧‧佈線
1303‧‧‧佈線
1304‧‧‧佈線
1305‧‧‧氧化物半導體層
1306‧‧‧氧化物半導體層
1307‧‧‧電極
1308‧‧‧氧化物半導體層
1321‧‧‧基板
1322‧‧‧閘極絕緣膜
1323‧‧‧絕緣層
1324‧‧‧儲存電容器
1407‧‧‧導電層
1405‧‧‧部分
1401‧‧‧抗蝕劑掩模
1600‧‧‧像素
1601‧‧‧TFT
1602A‧‧‧佈線
1602B‧‧‧佈線
1603‧‧‧佈線
1605‧‧‧氧化物半導體層
1606‧‧‧氧化物半導體層
1607‧‧‧電極
1608‧‧‧氧化物半導體層
1609‧‧‧電極
1621‧‧‧基板
1622‧‧‧閘極絕緣膜
1623‧‧‧絕緣層
1624‧‧‧儲存電容器
1707‧‧‧導電層
1800‧‧‧像素
1801‧‧‧TFT
1802A‧‧‧佈線
1802B‧‧‧佈線
1803‧‧‧佈線
1805‧‧‧氧化物半導體層
1806‧‧‧氧化物半導體層
1807‧‧‧電極
1808‧‧‧氧化物半導體層
1809‧‧‧電極
1821‧‧‧基板
1822‧‧‧閘極絕緣膜
1823‧‧‧絕緣層
1824‧‧‧儲存電容器
1907‧‧‧導電層
2001‧‧‧TFT
2002‧‧‧TFT
2003‧‧‧發光元件
2004‧‧‧電容器
2005‧‧‧源極佈線層
2006‧‧‧閘極佈線層
2007‧‧‧電源線
2020‧‧‧第一電極層
2022‧‧‧電致發光層
2027‧‧‧發光元件
2021‧‧‧隔膜
2281‧‧‧TFT
2287‧‧‧第一電極層
2289‧‧‧球形粒子
2288‧‧‧第二電極層
2290a‧‧‧黑色區域
2290b‧‧‧白色區域
2294‧‧‧腔體
2295‧‧‧填充劑
9630‧‧‧外殼
9631‧‧‧顯示部分
9633‧‧‧揚聲器
9635‧‧‧操作按鍵
9636‧‧‧連接端子
9672‧‧‧記錄媒體插入讀取部分
9676‧‧‧快門按鈕
9677‧‧‧成像接收部分
9681‧‧‧定點設備
9680‧‧‧外部連接埠
9638‧‧‧麥克風
圖1A-1B示出了顯示裝置的製造過程；圖2示出了顯示裝置的製造過程； 圖3A-3C示出了顯示裝置的製造過程；圖4A-4E示出了顯示裝置的製造過程；圖5示出了顯示裝置的製造過程；圖6示出了顯示裝置的製造過程；圖7示出了顯示裝置的製造過程；圖8示出了顯示裝置的製造過程；圖9示出了顯示裝置的製造過程；圖10A-10B示出了顯示裝置的製造過程；圖11A-11B示出了顯示裝置的製造過程；圖12A-12E示出了顯示裝置的製造過程；圖13A-13B示出了顯示裝置的製造過程；圖14A-14E示出了顯示裝置的製造過程；圖15A-15B示出了顯示裝置的製造過程；圖16A-16B示出了顯示裝置的製造過程；圖17A-17E示出了顯示裝置的製造過程；圖18A-18B示出了顯示裝置的製造過程；圖19A-19E示出了顯示裝置的製造過程；圖20A-20B示出了顯示裝置的製造過程；圖21示出了顯示裝置的製造過程；圖22示出了顯示裝置的製造過程；圖23A-23C示出了電子裝置；以及圖24A-24B示出了電子裝置。
下文將結合附圖描述本發明的各個實施例。注意到，本發明並不限於下面的描述，因為本領域技術人員很容易理解，在不背離本發明的精神和範圍的情況下可以作出各種修改和變化。因此，將要揭示的本發明不應該被解釋為受限於下面的實施例的描述。注意到，在下文所描述的本發明的結構中，相同的標號指代相同的部件或具有相似功能的部件，其解釋將省略。
注意到，在每一個附圖中，每一個元件的大小或每一個層或區域的厚度在某些情況下為了清晰可見而可能被誇大。因此，比例並不必然限於附圖中的比例。
注意到，術語“第一”、“第二”和“第三”僅用於避免多個結構元件的混淆，並不意味著要限制這些結構元件的個數。因此，如果合適的話，在“第一”、“第二”和“第三”互換時也能夠進行描述。
[實施例1]
下面描述一個示例，其中，顯示裝置的像素是用薄膜電晶體構成的。在本實施例中，作為示例，描述了液晶顯示裝置的像素中所包括的薄膜電晶體(在下文中，也被稱為TFT)以及連接到TFT的起像素電極作用的電極(簡單地，也被稱為像素電極)。注意到，本實施例中所描述的結構不僅可以應用於液晶顯示裝置，還可以應用於任何顯示裝置，只要電晶體連接到起像素電極作用的電極就可以。注意到，像素是指元件組，它包括設置在顯示裝置的 每一個像素之中的多個元件，例如，根據電信號來控制顯示的元件(比如薄膜電晶體)、起像素電極作用的電極或佈線。注意到，像素可以包括濾色片、顯示元件等，並且可以對應於一個可控制其照度的彩色元件。因此，例如，對於包括RGB彩色元件的彩色顯示裝置而言，圖像的最小單元包括RGB三個像素，並且可以透過多個像素來獲得圖像。
注意到，當描述到“A與B彼此連接”時，A與B彼此電連接的情況以及A與B彼此直接連接的情況都是被包括的。此處，A與B各自對應於一物體(例如，設備、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜或層)。
注意到，顯示裝置是指一種包括顯示元件的設備，其對比度、照度、反射率、透射率等可透過電磁作用而改變，例如，EL(電致發光)元件(EL元件包括有機物質和無機物質，有機EL元件或無機EL元件)、電子發射器、液晶元件、電子墨水以及電泳元件。
首先，圖1A示出了像素的頂視圖。注意到，圖1A所示的TFT具有底部閘極結構和所謂的共面結構(也被稱為底部接觸結構)，其中，要成為TFT的源極電極和汲極電極的佈線層被設置在要成為通道區域的氧化物半導體層與要成為閘極的佈線之間。在圖1A所示的像素100中，設置了下列：連接到TFT 101的閘極的佈線102(也被稱為閘極佈線或第一佈線)；連接到TFT 101的電極(也被稱為第一端子、第二佈線或源極電極)的佈線103 (也被稱為源極佈線)；為與佈線102同一層設置的佈線104(也被稱為電容器佈線或第三佈線)，用於保持將要施加到作為顯示元件的液晶元件上的電壓；按照島形構成的氧化物半導體層105；起像素電極作用的氧化物半導體層106；以及電極107(也被稱為第二端子或汲極電極)，它與氧化物半導體層106重疊並且設置成與佈線103同處一層。此外，佈線103與氧化物半導體層108的佈線重疊，後者與氧化物半導體層106相層。
圖1B示出了沿著圖1A的鏈式線A-B而獲得的橫截面結構。在圖1B所示的橫截面結構中，作為閘極佈線的佈線102以及作為電容器佈線的佈線104被設置在基板121之上。閘極絕緣膜122被設置成覆蓋佈線102和佈線104。氧化物半導體層106和氧化物半導體層108被設置在閘極絕緣膜122之上。在氧化物半導體層106之上，電極107被設置在將要連接到TFT 101的區域之中。佈線103被設置在氧化物半導體層108之上。氧化物半導體層105被設置在佈線103與電極107之間且在佈線102之上的一個區域中，同時閘極絕緣膜122被插在氧化物半導體層105和佈線102之間。起鈍化膜作用的絕緣層123被設置成覆蓋TFT 101。氧化物半導體層106、佈線104以及充當電介質的閘極絕緣膜122構成了儲存電容器124。
注意到，圖1A-1B所示的像素對應於圖2所示的基板121之上按矩陣排列的多個像素100中的一個。圖2示出了一種結構，其中，像素部分201、閘極線驅動電路202 以及源極線驅動電路203被設置在基板121之上。像素100是處於選中狀態還是處於非選中狀態，這是根據連接到閘極線驅動電路202的佈線102所提供的掃描信號而決定的。透過連接到源極線驅動電路203的佈線103，向掃描信號所選中的像素100提供視頻電壓(也被稱為視頻信號或視頻資料)。
圖2示出了閘極線驅動電路202以及源極線驅動電路203被設置在基板121之上的結構。或者，可以使用另一種結構，其中閘極線驅動電路202或源極線驅動電路203被設置在基板121之上。此外，也可以只有像素部分201被設置在基板121之上。
圖2示出了一個示例，其中，多個像素100按照矩陣(按照條帶)排列在像素部分201中。注意到，像素100並非必然按照矩陣來設置。或者，例如，像素100也可以按照δ圖案或Bayer排列方式進行排列。作為像素部分201的顯示方法，循序漸進法或隔行掃描法都是可以使用的。注意到，在彩色顯示時，像素中受到控制的彩色元件並不限於RGB三種顏色(RGB分別對應於紅綠藍)，也可以使用超過三種顏色的彩色元件，例如，RGB以及W(W對應於白)、RGB以及黃、青、品紅等中的一種等等。此外，在各個彩色元件的點之間，顯示區域的大小可以是不同的。
在圖2中，佈線102和佈線103的個數對應於行方向和列方向中的像素的個數。注意到，根據像素中所包括的 子像素的個數或像素中的電晶體的個數，佈線102的個數和佈線103的個數可以增大。或者，可以透過在像素之間共同使用的佈線102和佈線103，來驅動像素100。
注意到，在圖1A中，TFT構成一種形狀，使得佈線103圍繞著電極107(特別是，U形或C形)，由此，轉移載流子所透過的區域增大了，流動的電流量也增大了。或者，也可以使用另一種形狀。例如，可以使用圖3A所示的這種結構，其中，氧化物半導體層105按照矩形來構成，佈線103和電極107排列成大致彼此平行，同時氧化物半導體層105被插在其間。另外，也可以使用圖3B所示的這種結構，其中，以一種與圖3A相似的方式按照矩形來構成氧化物半導體層105，並且氧化物半導體層105形成得小於佈線103和電極107。如圖3A-3B所示，透過改變氧化物半導體層105的大小，可以控制流過TFT 101的電流的量。此外，如圖3C所示，透過改變圍繞著電極的佈線的形狀以及被佈線所圍繞的電極的形狀並且增大圖1A所描述的結構中的佈線和電極的個數(其中佈線103圍繞著電極107)，轉移載流子所透過的區域就可以進一步增大，流動的電流的量也可以增大。在圖3A-3C中，佈線102的大小形成得大於氧化物半導體層105，使得氧化物半導體層105可以被充分地遮住以防光線照射到，並且可以減小因光敏性所導致的TFT的特性變化。
注意到，圖1A和圖3A-3C所示的TFT可以具有不同的結構。例如，可以使用具有兩個或更多個閘極的多閘極 結構。在多閘極結構中，多個通道區域是串聯連接的。相應地，在這種結構中，多個電晶體是串聯連接的。透過使用這種多閘極結構，可以減小截止電流，並且可以增大電晶體的耐受電壓(提高可靠性)。
注意到，TFT是一種具有閘極、汲極和源極的至少三個端子的元件。TFT包括在汲極區域和源極區域之間的通道區域，並且電流可以流過汲極區域、通道區域和源極區域。因此，因為電晶體的源極和汲極可以根據電晶體的結構、工作條件等而變化，所以很難定義哪一個是源極或汲極。因此，起源極和汲極作用的區域在某些情況下並非被稱為源極或汲極。在這種情況下，例如，源極和汲極之一被描述成第一端子，另一個則被描述成第二端子。或者，源極和汲極之一可以被稱為第一電極，另一個可以被稱為第二電極。或者，源極和汲極之一可以被稱為第一區域，另一個可以被稱為第二區域。
接下來，基於圖1A-1B所示的頂視圖和橫截面視圖，結合附圖4A-4E、5-9描述了製造像素的方法。
首先，作為具有透光性質的基板121，可以使用像硼矽酸鋇玻璃、硼矽酸鋁玻璃這樣的玻璃基板，典型的有康寧公司製造的#7059玻璃、#1737玻璃等。注意到，基模可以被設置在基板121上，以防止來自基板121的雜質的擴散，或者改善基板121上所設置的多個元件之間的黏合。
接下來，在基板121的整個表面上形成導電層。之 後，執行第一光微影步驟，使得抗蝕劑掩模得以形成。然後，導電層的非必要部分被蝕刻，使得第一佈線等(要成為閘極電極的佈線102以及要成為電容器佈線的佈線104)得以形成。此時，執行蝕刻，使得佈線102的至少邊緣部分具有錐形。圖4A示出了這一階段的橫截面圖。注意到，這一階段的頂視圖對應於圖5。
佈線102和佈線104最好是用低阻抗導電材料(比如鋁或銅)構成。然而，單用鋁的缺點是耐熱性很低，很容易被腐蝕。因此，鋁與具有耐熱性的導電材料組合起來使用。作為具有耐熱性的導電材料，有可能使用：選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)的元素；以這些元素中的任何作為其成分的合金；包括這些元素中的任何組合的合金；或以這些元素中的任何作為其成分的氮化物。
注意到，TFT中所包括的佈線等是可以透過噴墨方法或印刷方法而形成的。相應地，TFT可以在室溫下形成，在低真空中形成，或者用大基板來形成。此外，因為TFT在製造時可以不使用光掩膜，所以電晶體的佈局可以很容易地改變。此外，因為沒必要使用抗蝕劑，所以材料成本可以減小並且步驟的個數也可以減小。另外，抗蝕劑掩模等也可以是透過使用噴墨方法或印刷方法來形成的。當透過噴墨方法或印刷方法僅在必要的部分之上形成抗蝕劑以便用作曝光和顯影的抗蝕劑掩模時，與在整個表面上形成抗蝕劑的情況相比可以進一步減小成本。
或者，用多色調(multi-tone)掩模也可以形成具有多種厚度(通常兩種厚度)的區域的抗蝕劑掩模，從而形成佈線。
接下來，在佈線102和佈線104的整個表面之上，形成絕緣膜(閘極絕緣膜122)。閘極絕緣膜122是透過濺射方法等而形成的。
例如，透過濺射方法，使用氧化矽膜，形成閘極絕緣膜122。閘極絕緣膜122並不限於這種氧化矽膜，並且可以是單層或包括另一個絕緣膜的多層堆疊，比如氧氮化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜或氧化鉭膜。
注意到，較佳地，在形成氧化物半導體膜之前，透過反向濺射，除去閘極絕緣膜122的表面所附著的灰塵，其中，引入氬氣以產生電漿。注意到，若不用氬氣，也可以使用氮氣、氦氣等。或者，可以使用其中添加了氧、氫、N2O等的氬氣。或者，可以使用其中添加了Cl2、CF4等的氬氣。
接下來，在閘極絕緣膜122的表面上執行電漿處理，在不暴露於大氣的情況下在閘極絕緣膜122之上形成了低阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中，也被稱為第一氧化物半導體膜或n+層)。注意到，作為低阻抗氧化物半導體膜，使用了In-Ga-Zn-O基非單晶膜。此處，用In2O3：Ga2O3：ZnO=1：1：1這樣的靶在下列條件下執行濺射：壓力是0.4Pa；功率是500W；沈積溫度是室溫；以及以40sccm的流速引入氬氣。儘管故意使用了In2O3：Ga2O3： ZnO=1：1：1這樣的靶，但是在某些情況下在該膜形成之後緊接著就形成了其晶粒大小為1-10nm的In-Ga-Zn-O基非單晶膜。注意到，可以這樣講，透過適當調節靶中的成分比例、膜沈積壓力(0.1Pa-2.0Pa)、功率(250W-3000W：8英寸)、溫度(室溫到100℃)、反應濺射的沈積條件等等，晶粒的有或無或者晶粒的密度都可以得到調節，直徑大小也可以在1-10nm的範圍中得到調節。
低阻抗氧化物半導體膜可以在與先前執行反向濺射的腔室相同的腔室中形成，或者可以在與先前執行反向濺射的腔室不同的腔室中形成。
濺射方法的示例包括：RF濺射方法，其中高頻功率源被用作濺射功率源；DC濺射方法；以及脈衝DC濺射方法，其中以脈衝的方式施加偏壓。在形成絕緣膜的情況下，主要使用RF濺射方法，在形成金屬膜的情況下，主要使用DC濺射方法。
另外，也有一種多源濺射裝置，其中可以設置多個不同材料的靶。透過使用這種多源濺射裝置，可以在同一腔室中形成不同材料的膜從而堆疊起來，或者透過在同一腔室中同一時刻進行放電，可以形成多種材料的膜。
另外，有一種濺射裝置在其腔室內配有磁體系統並且用於磁控濺射，還有一種濺射裝置可用於ECR濺射，其中使用了用微波產生的電漿而沒有使用輝光放電。
此外，作為濺射的沈積方法，也有一種反應濺射方法，其中在沈積過程中靶物質與濺射氣體成分彼此發生化 學反應以形成薄化合物膜；還有一種偏壓濺射，其中在沈積過程中向基板施加電壓。
接下來，透過濺射方法或真空蒸鍍方法，在低阻抗氧化物半導體膜之上，由金屬材料形成導電膜。作為導電膜的材料，有選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的元素，也有以這些元素中的任何作為其成分的合金，也有含這些元素中的任何組合的合金。此外，針對200℃-600℃的熱處理，導電膜最好具有適於該熱處理的耐熱性。因為單用鋁的缺點是耐熱性很低，很容易腐蝕，所以將鋁與具有耐熱性的導電材料結合起來使用。作為與鋁結合使用的具有耐熱性的導電材料，有可能使用：選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)的元素；以這些元素中的任何作為其成分的合金；包括這些元素中的任何組合的合金；或以這些元素中的任何作為其成分的氮化物。
此處，導電膜具有鈦膜的單層結構。或者，導電膜可以具有雙層結構，其中，鈦膜被疊放在鋁膜上。或者，導電膜可以具有三層結構，其中，按順序層疊著鈦膜、包括Nd(Al-Nd)的鋁膜以及鈦膜。此外，導電膜可以具有包括矽的鋁膜的單層結構。
接下來，執行第二光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模。然後，非必要的部分被蝕刻，使得形成了氧化物半導體層108和氧化物半導體層106(它們由低阻抗氧化物半導體膜構成)以及佈線103和導電層407(它們由導電膜構 成)。注意到，層疊著氧化物半導體層108(由低阻抗氧化物半導體膜構成)和佈線103(由導電膜構成)的層被稱為第二佈線，並且層疊著氧化物半導體層106和導電層407的層被稱為電極層。此時，濕法蝕刻或乾法蝕刻被用作蝕刻方法。例如，透過濕法蝕刻，使用氨和過氧化氫混合物(過氧化氫：氨：水=5：2：2)，鈦膜的導電膜被蝕刻，以形成佈線103和導電層407，並且低阻抗氧化物半導體膜被蝕刻，以形成氧化物半導體層108和氧化物半導體層106。在圖4B中，因為導電膜的蝕刻與低阻抗氧化物半導體膜的蝕刻是在同一時刻使用氨和過氧化氫混合物的蝕刻劑進行的，所以，氧化物半導體層108和氧化物半導體層106的邊緣部分分別與佈線103和導電層407的邊緣部分對齊，以形成連續的結構。圖4B示出了這一階段的橫截面圖。注意到，這一階段的頂視圖對應於圖6。
接下來，在閘極絕緣膜122、佈線103和導電層407之上，形成了高阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中即第二氧化物半導體膜)。注意到，作為高阻抗氧化物半導體膜，使用了In-Ga-Zn-O基非單晶膜。此處，用靶In2O3：Ga2O3：ZnO=1：1：1在下列沈積條件下執行濺射：壓力是0.4Pa；功率是500W；分別以10sccm和5sccm的流速引入氬氣和氧氣。注意到，最好使用脈衝式直流電源，使用這種電源可以使灰塵減少並且使厚度分佈均勻化。
高阻抗氧化物半導體膜的沈積條件不同於低阻抗氧化物半導體膜的沈積條件。例如，在高阻抗氧化物半導體膜 的沈積條件下，氧氣的流速與氬氣的流速之比高於低阻抗氧化物半導體膜的沈積條件下的情況。具體來講，低阻抗氧化物半導體膜是在稀有氣體(比如氬氣或氦氣)環境(或氧氣為10%或更少且氬氣為90%或更多的環境)中沈積的，高阻抗氧化物半導體膜是在氧氣環境(或包括氬氣和氧氣且流速之比是1：1或更大的環境)中沈積的。注意到，低阻抗氧化物半導體膜可以按照這樣一種方式來形成：先形成高阻抗氧化物半導體膜，然後，用氫等對該膜進行摻雜以重新形成。
注意到，高阻抗氧化物半導體和低阻抗氧化物半導體都用InMO3(ZnO)m(m>0)來表示。注意到，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)和鈷(Co)的金屬元素中的一種或多種。除了僅以Ga作為M的情況以外，還有一種情況，即Ga與上述金屬元素中除Ga以外的任何元素(例如，Ga和Ni，或者Ga和Fe)一起作為M。此外，在氧化物半導體中，在某些情況下，除了作為M被包括進來的金屬元素以外，過渡金屬元素(比如Fe或Ni)或過渡金屬的氧化物作為雜質元素被包括進來。在本說明書中，該薄膜也被稱為“In-Ga-Zn-O基非單晶膜”。
在透過濺射方法形成In-Ga-Zn-O基非單晶膜之後，即使在200℃-500℃(通常是300℃-400℃)下熱處理10-100分鐘，透過X射線衍射(XRD)仍然可以觀察到In-Ga-Zn-O基非單晶膜的非晶結構。另外，可以製造這樣的 TFT，其中，高阻抗氧化物半導體被用於通道區域，並且其電學特性諸如在閘極電壓是±20V時的開關比大於或等於109且遷移率大於或等於10。與使用非晶矽構成的薄膜電晶體相比，使用氧化物半導體膜構成的具有上述電學特性的薄膜電晶體具有更高的遷移率，並且可以高速驅動被設置在像素部分中的這種使用氧化物半導體膜構成的薄膜電晶體。另外，按照一種與上述高阻抗氧化物半導體和低阻抗氧化物半導體相似的方式，透過調節靶中的成分比例、膜沈積壓力、功率、溫度、反應濺射的沈積條件等，就可以改變In-Ga-Zn-O基非單晶膜的電阻率。
注意到，在本實施例中，In-Ga-Zn-O基非單晶膜是高阻抗氧化物半導體和低阻抗氧化物半導體的示例。或者，另一種氧化物半導體也可以被用於高阻抗氧化物半導體和低阻抗氧化物半導體，只要根據沈積方法改變其成分比例從而改變氧化物半導體的電阻率並且該氧化物半導體具有透光特性就可以。例如，可以使用Zn-O基氧化物半導體、In-Ti-O基氧化物半導體、In-Zn-O基氧化物半導體或Al-Zn-Sn-O基氧化物半導體。
接下來，執行第三光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且高阻抗氧化物半導體膜被蝕刻。透過濕法蝕刻或幹法蝕刻，非必要的部分被除去，使得氧化物半導體層105得以形成。圖4C示出了這一階段的橫截面圖。注意到，這一階段的頂視圖對應於圖7。
接下來，執行第四光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模 401，電極層中所包括的導電層407的非必要的部分被蝕刻，這些非必要的部分對應於起像素電極作用的電極層的區域。然後，與導電層407重疊的低阻抗氧化物半導體層106的部分露出來，使得像素電極125得以形成。圖4D示出了這一階段的橫截面圖。這一階段的頂視圖對應於圖8。
注意到，當氧化物半導體層108和氧化物半導體層106被設置時，佈線103和電極107(它們都是導電層)與氧化物半導體層105之間的接面是良好的，並且從熱這方面看實現了比肖特基接面更高的工作穩定性。另外，在TFT 101中設置低阻抗氧化物半導體層是有效的，目的是使電阻元件不要形成在與第一端子(要成為源極，用於提供通道的載流子)或第二端子(要成為汲極，用於吸收通道的載流子)相接之處。此外，透過使用低阻抗氧化物半導體層，TFT可以具有良好的遷移率，即使是汲極電壓很高之時。
注意到，在形成氧化物半導體層105之後，最好在200℃-600℃(通常是300℃-500℃)下執行熱處理。此處，在350℃的爐子中氮氣環境下執行1個小時的熱處理。這種熱處理允許氧化物半導體層105的原子重新排列。因為這種熱處理釋放了禁止載流子移動的應變，所以這種熱處理(包括光學退火)是重要的。對熱處理的時間選定並沒有什麽特別的限制，只要在形成氧化物半導體層105之後執行就可以。例如，在形成導電層407之後，可 以執行熱處理。
此外，露出來的氧化物半導體層105的通道區域可以經受氧自由基處理。透過氧自由基處理，薄膜電晶體通常可以截止。另外，透過自由基處理，因蝕刻所導致的氧化物半導體層105的破損也可以被修復。自由基處理最好是在氧氣或N2O的環境中進行，或者在包括氧氣的氮氣、氦氣或氬氣環境中進行。
接下來，抗蝕劑掩模401被除去，絕緣層得以形成。然後，執行第五光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且絕緣層被蝕刻，以形成用於覆蓋TFT 101的絕緣層123。作為絕緣層，可以使用透過濺射方法等獲得的氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。該絕緣層可以是單層，也可以是任何上述材料構成的多層的層疊體。充當電介質的閘極絕緣膜122、佈線104以及氧化物半導體層106在與佈線104重疊的區域中形成了儲存電容器124。圖4E示出了這一階段的橫截面圖。圖9示出了這一階段的頂視圖。
這樣，可以形成具有底部閘極底部接觸n通道TFT 101的像素。這些按照矩陣排列在各個像素中，使得像素部分得以形成，這種像素部分可以被用作製造主動矩陣顯示裝置的多個板中的一個。在本說明書中，為了方便，這種基板被稱為主動矩陣基板。
在主動矩陣液晶顯示裝置中，按照矩陣排列的像素電極被驅動，使得顯示圖案形成於螢幕上。更具體地講，當 在選定的像素電極與所選像素電極所對應的對置電極之間施加電壓時，該像素電極與對置電極之間所設置的液晶層被光學地調制，並且觀看者將這種光學調制識別為顯示圖案。在起像素電極作用的氧化物半導體層106上，設置了像液晶元件這樣的顯示元件。
本實施例並不限於圖1A-1B所示的像素。或者，也可以使用另一種結構。作為一個示例，圖10A-10B示出了不同於圖1A-1B的頂視圖和橫截面圖。注意到，圖10B示出了沿著圖10A的鏈式線A-B和C-D而獲得的橫截面結構。圖10A-10B示出了一個示例，其中，起像素電極作用的氧化物半導體層106與起相鄰像素的閘極線作用的佈線彼此重疊，閘極絕緣膜122被插在氧化物半導體層106和起相鄰像素的閘極線作用的佈線之間，使得儲存電容器124得以形成而且不帶有電容器佈線。在這種情況下，圖1A-1B所示的起電容器佈線作用的佈線104可以被省略。注意到，在圖10A-10B中，與圖1A-1B相同的部分是用相同的標號來表示的，其有關描述也與圖1A-1B相同。在圖10A-10B中，佈線102A(用作閘極線)以及佈線102B(用作在包括佈線102A的像素之前的像素的閘極線)構成儲存電容器。因此，因為並不需要設置電容器佈線，所以可以改善孔徑比例。
本實施例並不限於圖1A-1B的像素結構。或者，也可以使用另一種結構。作為一個示例，圖11A-11B示出了不同於圖1A-1B的頂視圖和橫截面圖。在圖11A-11B中， 導電層407的非必要的部分被蝕刻，而不需要在圖4D所描述的第四光微影步驟中形成抗蝕劑掩模401，使得與導電層407重疊的低阻抗氧化物半導體層106的部分露出來。在圖11A-11B所示的示例中，要成為通道區域的氧化物半導體層1105被用作蝕刻導電層407的掩模，並且與導電層407重疊的低阻抗氧化物半導體層106的部分可以露出來。因此，使用氧化物半導體層的像素電極的形成以及抗蝕劑掩模的形成可以一次執行。因此，過程可以縮短，抗蝕劑等材料可以減少，使得成本可以減小。注意到，在圖11A-11B中，與圖1A-1B相同的部分是用相同的標號來表示的，其有關描述也與圖1A-1B相同。
按照一種與圖4A-4E所示製造方法的描述相似的方式，結合圖12A-12E，描述了圖11B所示的橫截面圖。注意到，在圖12A-12E所示的製造方法中，與圖4A-4E不同之處在於：高阻抗氧化物半導體膜在第三光微影步驟中被處理，以具有一種與圖12C所示氧化物半導體層1105相似的形狀；以及在第四光微影步驟中不形成抗蝕劑掩模401，與導電層407重疊的低阻抗氧化物半導體層106的部分以這樣一種方式露出來，使得如圖12D所示那樣，在將氧化物半導體層1105用作掩模的情況下導電層407的非必要的部分被蝕刻。因此，使用氧化物半導體層的像素電極的形成以及抗蝕劑掩模的形成可以一次執行。因此，過程可以縮短，抗蝕劑等材料可以減少，使得成本可以減小。
如上所述，使用了本實施例中所描述的結構，由此，TFT 101以及氧化物半導體層106(它起像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)可以彼此相連接，不必透過接觸孔等，而是直接相連接。直接連接能夠確保良好的接觸，並且減少步驟的個數(比如打開接觸孔這樣的步驟)，使得生產率可以提高。另外，電極107與氧化物半導體層106(它起TFT 101的像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)的接觸阻抗可以減小。此外，接觸孔的個數也可以減小，使得所佔據的區域也可以減小。因此，當製造具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素時，生產率可以提高。相應地，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示裝置。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例2]
下面描述一個示例，其中，顯示裝置的像素是用與上述實施例不同的薄膜電晶體構成的。
圖13A示出了像素的頂視圖。注意到，圖13A所示的TFT具有底部閘極結構和所謂的交錯結構(也被稱為頂部接觸結構)，其中，要成為TFT的源極電極和汲極電極的佈線層被設置在要成為通道區域的氧化物半導體層之上。在圖13A所示的像素1300中，設置了：連接到TFT 1301的閘極的佈線1302(也被稱為閘極佈線或第一 佈線)；連接到TFT 1301的電極(也被稱為第一端子、第二佈線或源極電極)的佈線1303(也被稱為源極佈線)；設置為與佈線1302同一層的佈線1304(也被稱為電容器佈線或第三佈線)，用於保持將要施加到作為顯示元件的液晶元件上的電壓；按照島形構成的氧化物半導體層1305；起像素電極作用的氧化物半導體層1306；以及電極1307(也被稱為第二端子或汲極電極)，它與氧化物半導體層1306相重疊並且設置為與佈線1303同層。此外，佈線1303與氧化物半導體層1308的佈線重疊，後者與氧化物半導體層1306同層。
另外，圖13B示出了沿著圖13A的鏈式線A-B而獲得的橫截面結構。在圖13B所示的橫截面結構中，作為閘極佈線的佈線1302以及作為電容器佈線的佈線1304被設置在基板1321之上。閘極絕緣膜1322被設置成覆蓋佈線1302和佈線1304。在閘極絕緣膜1322上，設置了氧化物半導體層1305，並且氧化物半導體層1306和氧化物半導體層1308被設置成覆蓋氧化物半導體層1305的一部分。在氧化物半導體層1306之上，電極1307被設置在將要連接到TFT 1301的區域之中。佈線1303被設置在氧化物半導體層1308之上。起鈍化膜作用的絕緣層1323被設置成覆蓋TFT 1301。氧化物半導體層1306、佈線1304以及充當電介質的閘極絕緣膜1322構成了儲存電容器1324。
注意到，在層的沈積順序方面，圖13A-13B所示的像素與上述實施例的圖1A-1B所示的像素是不同的。因此， 在本實施例中，按照一種與實施例1的圖4A-4E相似的方式詳細描述了像素的製造過程，並且在引用實施例1的描述的情況下描述了佈線的材料等。
接下來，基於圖13A-13B所示的頂視圖和橫截面圖，結合圖14A-14E，描述了製造像素的方法。
在基板1321的整個表面上，形成導電層。之後，執行第一光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模。然後，導電層的非必要部分被蝕刻，使得第一佈線等(要成為閘極電極的佈線1302以及要成為電容器佈線的佈線1304)得以形成。圖14A示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在佈線1302和佈線1304的整個表面之上，形成絕緣膜(閘極絕緣膜1322)。
接下來，在閘極絕緣膜1322上，形成高阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中即第一氧化物半導體膜)。接下來，執行第二光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，然後，高阻抗氧化物半導體膜被蝕刻。透過濕法蝕刻或幹法蝕刻，非必要的部分被除去，使得氧化物半導體層1305得以形成。圖14B示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在氧化物半導體層1305和閘極絕緣膜1322的表面之上，形成低阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中，也被稱為第二氧化物半導體膜或n+層)。然後，在低阻抗氧化物半導體膜之上，由金屬材料構成導電膜。
接下來，執行第三光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模。然後，非必要的部分被蝕刻，使得形成了氧化物半導體層 1306和氧化物半導體層1308(它們由低阻抗氧化物半導體膜構成)以及佈線1303和導電層1407(它們由導電膜構成)。注意到，層疊著氧化物半導體層1308(由低阻抗氧化物半導體膜構成)和佈線1303(由導電膜構成)的層被稱為第二佈線，並且層疊著氧化物半導體層1306和導電層1407的層被稱為電極層。透過這種蝕刻，氧化物半導體層1305的一部分(圖14C中虛線所表示的部分1405)被蝕刻。因此，氧化物半導體層1305最好形成得很厚。圖14C示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，執行第四光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模1401，用作電極層的導電層1407的非必要的部分(即起電極層的像素電極作用的區域)被蝕刻。然後，與導電層1407重疊的低阻抗氧化物半導體層1306的一部分露出來，使得電極1307得以形成。低阻抗氧化物半導體層1306的露出的一部分可以起像素1300的像素電極的作用。圖14D示出了這一階段的橫截面圖。
注意到，當氧化物半導體層1308和氧化物半導體層1306被設置時，佈線1303和電極1307(它們都是導電層)與氧化物半導體層1305之間的接面是良好的，並且從熱這方面看實現了比肖特基接面更高的工作穩定性。另外，在TFT 1301中設置低阻抗氧化物半導體層是有效的，目的是使電阻元件不要形成在與第一端子(要成為源極，用於提供通道的載流子)或第二端子(要成為汲極，用於吸收通道的載流子)相接之處。此外，透過使用低阻 抗氧化物半導體層，TFT可以具有良好的遷移率，即使是汲極電壓很高之時。
接下來，抗蝕劑掩模1401被除去，絕緣層得以形成。然後，執行第五光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且絕緣層被蝕刻，以形成用於覆蓋TFT 1301的絕緣層1323。充當電介質的閘極絕緣膜1322、佈線1304以及氧化物半導體層1306在與佈線1304重疊的區域中形成了儲存電容器1324。圖14E示出了這一階段的橫截面圖。
這樣，可以形成具有底部閘極頂部接觸n通道TFT 1301的像素。這些像素按照矩陣排列在各個像素中，使得像素部分得以形成，這種像素部分可以被用作製造主動矩陣顯示裝置的多個板中的一個。
本實施例並不限於圖13A-13B所示的像素。或者，也可以使用另一種結構。作為一個示例，圖15A-15B示出了不同於圖13A-13B的頂視圖和橫截面圖。注意到，圖15B示出了沿著圖15A的鏈式線A-B和C-D而獲得的橫截面結構。圖15A-15B示出了一個示例，其中，起像素電極作用的氧化物半導體層1306與起相鄰像素的閘極線作用的佈線彼此重疊，閘極絕緣膜1322被插在氧化物半導體層1306和起相鄰像素的閘極線作用的佈線之間，使得儲存電容器1324得以形成而且不帶有電容器佈線。在這種情況下，圖13A-13B所示的起電容器佈線作用的佈線1304可以被省略。注意到，在圖15A-15B中，與圖13A-13B相同的部分是用相同的標號來表示的，其有關描述也與圖 13A-13B相同。在圖15A-15B中，佈線1302A(用作閘極線)以及佈線1302B(用作在包括佈線1302A的像素之前的像素的閘極線)構成儲存電容器。因此，因為並不需要設置電容器佈線，所以可以改善孔徑比例。
如上所述，使用了本實施例中所描述的結構，由此，TFT 1301以及氧化物半導體層1306(它起像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)可以彼此相連接，不必透過接觸孔等，而是直接相連接。直接連接能夠確保良好的接觸，並且減少步驟的個數(比如打開接觸孔這樣的步驟)，使得生產率可以提高。另外，電極1307與氧化物半導體層1306(它起TFT 1301的像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)的接觸阻抗可以減小。此外，接觸孔的個數也可以減小，使得所佔據的區域也可以減小。因此，當製造具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素時，生產率可以提高。相應地，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示裝置。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例3]
下面描述一個示例，其中，顯示裝置的像素是用與上述實施例不同的薄膜電晶體構成的。
圖16A示出了像素的頂視圖。注意到，圖16A所示的TFT具有頂部閘極結構和所謂的交錯結構(也被稱為 底部接觸結構)，其中，要成為TFT的源極電極和汲極電極的佈線層被設置在要成為通道區域的氧化物半導體層之下。在圖16A所示的像素1600中，設置了下列：連接到TFT 1601的閘極的佈線1602A(也被稱為閘極佈線或第二佈線)；連接到TFT 1601的電極(也被稱為第一端子、第一佈線或源極電極)的佈線1603(也被稱為源極佈線)；設置為與佈線1602A同層的佈線1602B(也被稱為電容器佈線或第三佈線)，用於保持將要施加到作為顯示元件的液晶元件上的電壓；具有島形的氧化物半導體層1605；起像素電極作用的氧化物半導體層1606；以及電極1607(也被稱為第二端子或汲極電極)，它與氧化物半導體層1606相重疊並且與佈線1603同層。此外，佈線1603與氧化物半導體層1608的佈線重疊，後者與氧化物半導體層1606同層。圖16A示出了佈線1602B，用作在包括佈線1602A的像素之前的像素的閘極線。然後，設置電極1609，電極1609與氧化物半導體層1606和佈線1602B重疊，並且構成與佈線1603同層。
另外，圖16B示出了沿著圖16A的鏈式線A-B和C-D而獲得的橫截面結構。在圖16B所示的橫截面結構中，氧化物半導體層1608和氧化物半導體層1606被設置在基板1621上。佈線1603被設置在氧化物半導體層1608之上。此外，在用作TFT 1601的區域中，電極1607被設置在氧化物半導體層1606上，電極1609被設置在氧化物半導體層1606上與佈線1602B重疊的區域中。另外，氧化 物半導體層1605被設置在佈線1603和電極1607之間，以覆蓋佈線1603和電極1607的一部分。閘極絕緣膜1622被設置在電極1609上，以覆蓋氧化物半導體層1605。在閘極絕緣膜1622上，設置了佈線1602A和佈線1602B，佈線1602A與氧化物半導體層1605重疊並且要成為閘極佈線。另外，起鈍化膜作用的絕緣層1623被設置成覆蓋TFT 1601。此外，電極1609、佈線1602B以及充當電介質的閘極絕緣膜1622構成了儲存電容器1624。
注意到，在層的沈積順序方面，圖16A-16B所示的像素與上述實施例的圖1A-1B所示的像素是不同的。因此，在本實施例中，按照一種與實施例1的圖4A-4E相似的方式詳細描述了像素的製造過程，並且在引用實施例1的描述的情況下描述了佈線的材料等。
接下來，基於圖16A-16B所示的頂視圖和橫截面圖，結合圖17A-17E，描述了製造像素的方法。
在基板1621上，形成低阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中，也被稱為第一氧化物半導體膜或n+層)。接下來，在低阻抗氧化物半導體膜之上，由金屬材料構成導電膜。然後，執行第一光微影步驟以形成抗蝕劑掩模，非必要的部分被蝕刻，使得形成了氧化物半導體層1606和氧化物半導體層1608(它們由低阻抗氧化物半導體膜構成)以及佈線1603和導電層1707(它們由導電膜構成)。注意到，層疊著氧化物半導體層1608(由低阻抗氧化物半導體膜構成)和佈線1603(由導電膜構成)的 層被稱為第一佈線，並且層疊著氧化物半導體層1606和導電層1707的層被稱為電極層。圖17A示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在基板1621、佈線1603和導電層1707之上，形成了高阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中即第二氧化物半導體膜)。接下來，執行第二光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，然後，高阻抗氧化物半導體膜的非必要部分被蝕刻。透過濕法蝕刻或乾法蝕刻，非必要的部分被除去，使得氧化物半導體層1605得以形成。圖17B示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在氧化物半導體層1605、佈線1603和導電層1707的整個表面上，形成了絕緣膜。執行第三光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模。然後，絕緣膜的非必要部分被蝕刻，使得閘極絕緣膜1622得以形成。注意到，閘極絕緣膜1622是以這樣一種方式形成的，使得在形成了儲存電容器的那個區域中絕緣膜仍保留。圖17C示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在閘極絕緣膜1622和導電層1707之上形成導電層之後，執行第四光微影步驟以形成抗蝕劑掩模。然後，導電層被蝕刻，並且非必要的部分被除去，使得第二佈線等(要成為閘極電極的佈線1602A以及佈線1602B)得以形成。圖17D示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在佈線1602A、佈線1602B、閘極絕緣膜1622和導電層1707之上，形成絕緣層。然後，執行第五 光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且絕緣層被蝕刻，以形成用於覆蓋TFT 1601和儲存電容器1624的絕緣層1623。接下來，在將絕緣層1623用作掩模的情況下，充當電極層的導電層1707的非必要部分(即用作電極層的像素電極的區域)被蝕刻。然後，與導電層1707重疊的低阻抗氧化物半導體層1606的一部分露出來，使得電極1607和電極1609得以形成。露出的低阻抗氧化物半導體層1606可以起像素1600的像素電極的作用。圖17E示出了這一階段的橫截面圖。
注意到，當氧化物半導體層1608和氧化物半導體層1606被設置時，佈線1603和電極1607(它們都是導電層)與氧化物半導體層1605之間的接面是良好的，並且從熱這方面看實現了比肖特基接面更高的工作穩定性。另外，在TFT 1601中設置低阻抗氧化物半導體層是有效的，目的是使電阻元件不要形成在與第一端子(要成為源極，用於提供通道的載流子)或第二端子(要成為汲極，用於吸收通道的載流子)相接之處。此外，透過使用低阻抗氧化物半導體層，TFT可以具有良好的遷移率，即使是汲極電壓很高之時。
這樣，可以製造具有頂部閘極底部接觸n通道TFT 1601的像素。當這些像素按照與各個像素相對應的矩陣進行排列時，可以形成像素部分，並且可以獲得用於製造主動矩陣顯示裝置的多個基板中的一個。
如上所述，使用了本實施例中所描述的結構，由此， TFT 1601以及氧化物半導體層1606(它起像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)可以彼此相連接，不必透過接觸孔等，而是直接相連接。直接連接能夠確保良好的接觸，並且減少步驟的個數(比如打開接觸孔這樣的步驟)，使得生產率可以提高。另外，電極1607與氧化物半導體層1606(它起TFT 1601的像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)的接觸阻抗可以減小。此外，接觸孔的個數也可以減小，使得所佔據的區域也可以減小。因此，當製造具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素時，生產率可以提高。相應地，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示裝置。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例4]
下面描述一個示例，其中，顯示裝置的像素是用與上述實施例不同的薄膜電晶體構成的。
圖18A示出了像素的頂視圖。注意到，圖18A所示的TFT具有頂部閘極結構和所謂的共面結構(也被稱為頂部接觸結構)，其中，要成為TFT的源極電極和汲極電極的佈線層被設置在要成為通道區域的氧化物半導體層之上。在圖18A所示的像素1800中，設置了下列：連接到TFT 1801的閘極的佈線1802A(也被稱為閘極佈線或第二佈線)；連接到TFT 1801的電極(也被稱為第一端 子、第一佈線或源極電極)的佈線1803(也被稱為源極佈線)；設置為與佈線1802A同層的佈線1802B(也被稱為電容器佈線或第三佈線)，用於保持將要施加到作為顯示元件的液晶元件上的電壓；按照島形構成的氧化物半導體層1805；起像素電極作用的氧化物半導體層1806；以及電極1807(也被稱為第二端子或汲極電極)，它與氧化物半導體層1806相重疊並且設置成與佈線1803同層。此外，佈線1803與氧化物半導體層1808的佈線重疊，後者與氧化物半導體層1806同層。在圖18A中，示出了佈線1802B，它用作在包括佈線1802A的像素之前的像素的閘極線。然後，設置電極1809，電極1809與氧化物半導體層1806和佈線1802B重疊，並且構成與佈線1803同層。
另外，圖18B示出了沿著圖18A的鏈式線A-B和C-D而獲得的橫截面結構。在圖18B所示的橫截面結構中，氧化物半導體層1805被設置在基板1821上。另外，氧化物半導體層1808和氧化物半導體層1806被設置成覆蓋氧化物半導體層1805的一部分。佈線1803被設置在氧化物半導體層1808之上。此外，在用作TFT 1801的區域中，電極1807被設置在氧化物半導體層1806上，電極1809被設置在氧化物半導體層1806上與佈線1802B重疊的區域中。在電極1809、佈線1803、電極1807和氧化物半導體層1805上，設置閘極絕緣膜1822。在閘極絕緣膜1822上，設置了佈線1802A和佈線1802B，佈線1802A與氧 化物半導體層1605重疊並且要成為閘極佈線。另外，起鈍化膜作為的絕緣層1823被設置成覆蓋TFT 1801。此外，電極1809、佈線1802B以及充當電介質的閘極絕緣膜1822構成了儲存電容器1824。
注意到，在層的沈積順序方面，圖18A-18B所示的像素與上述實施例的圖1A-1B所示的像素是不同的。因此，在本實施例中，按照一種與實施例1的圖4A-4E相似的方式詳細描述了像素的製造過程，並且在引用實施例1的描述的情況下描述了佈線的材料等。
接下來，基於圖18A-18B所示的頂視圖和橫截面圖，結合圖19A-19E，描述了製造像素的方法。
在基板1821上，形成高阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中即第一氧化物半導體層)。然後，執行第一光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且高阻抗氧化物半導體層的非必要部分被蝕刻。透過濕法蝕刻或乾法蝕刻，非必要的部分被除去，使得氧化物半導體層1805得以形成。圖19A示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，形成低阻抗氧化物半導體膜(在本實施例中，也被稱為第二氧化物半導體膜或n+層)。然後，在低阻抗氧化物半導體膜之上，由金屬材料構成導電膜。接下來，執行第二光微影步驟以形成抗蝕劑掩模，非必要的部分被蝕刻，使得形成了氧化物半導體層1806和氧化物半導體層1808(它們由低阻抗氧化物半導體膜構成)以及佈線1803和導電層1907(它們由導電膜構成)。注意 到，層疊著氧化物半導體層1808(由低阻抗氧化物半導體膜構成)和佈線1803(由導電膜構成)的層被稱為第一佈線，並且層疊著氧化物半導體層1806和導電層1907的層被稱為電極層。透過此刻的蝕刻，氧化物半導體層1805的一部分被蝕刻。因此，氧化物半導體層1805最好形成得很厚。圖19B示出了這一階段的橫截面圖。
然後，在基板1821、氧化物半導體層1805、佈線1803和導電層1907之上，形成了絕緣膜。執行第三光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且絕緣膜的非必要部分被蝕刻，以形成閘極絕緣膜1822。注意到，閘極絕緣膜1822是以這樣一種方式形成的，使得在形成了儲存電容器的那個區域中絕緣膜仍保留。圖19C示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在閘極絕緣膜1822和導電層1907之上形成導電層之後，執行第四光微影步驟以形成抗蝕劑掩模。然後，導電層被蝕刻，並且非必要的部分被除去，使得第二佈線等(要成為閘極電極的佈線1802A以及佈線1802B)得以形成。圖19D示出了這一階段的橫截面圖。
接下來，在佈線1802A、佈線1802B、閘極絕緣膜1822和導電層1907之上，形成絕緣層。然後，執行第五光微影步驟，以形成抗蝕劑掩模，並且絕緣層被蝕刻，以形成用於覆蓋TFT 1801和儲存電容器1824的絕緣層1823。接下來，在將絕緣層1823用作掩模的情況下，充當電極層的導電層1907的非必要部分(即用作電極層的 像素電極的區域)被蝕刻。然後，與導電層1907重疊的低阻抗氧化物半導體層1806的一部分露出來，使得電極1807和電極1809得以形成。露出的低阻抗氧化物半導體層1806可以起像素1800的像素電極的作用。圖19E示出了這一階段的橫截面圖。
注意到，當氧化物半導體層1808和氧化物半導體層1806被設置時，佈線1803和電極1807(它們都是導電層)與氧化物半導體層1805之間的接面是良好的，並且從熱這方面看實現了比肖特基接面更高的工作穩定性。另外，在TFT 1801中設置低阻抗氧化物半導體層是有效的，目的是使電阻元件不要形成在與第一端子(要成為源極，用於提供通道的載流子)或第二端子(要成為汲極，用於吸收通道的載流子)相接之處。此外，因為阻抗減小了，所以即使使用很高的汲極電壓也能夠確保良好的遷移率。
這樣，可以製造具有頂部閘極頂部接觸n通道TFT 1801的像素。當這些像素薄膜電晶體部分與儲存電容器按照與各個像素相對應的矩陣進行排列時，可以形成像素部分，並且可以獲得用於製造主動矩陣顯示裝置的多個基板中的一個。
如上所述，使用了本實施例中所描述的結構，由此，TFT 1801以及氧化物半導體層1806(它起像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)可以彼此相連接，不必透過接觸孔等，而是直接相連接。直接連接能夠確保良好的接觸，並且減少步驟的個數(比如打開接觸孔這樣 的步驟)，使得生產率可以提高。另外，電極1807與氧化物半導體層1806(它起TFT 1801的像素電極的作用，並且由低阻抗氧化物半導體構成)的接觸阻抗可以減小。此外，接觸孔的個數也可以減小，使得所佔據的區域也可以減小。因此，當製造具有使用氧化物半導體的薄膜電晶體的像素時，生產率可以提高。相應地，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示裝置。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例5]
在本實施例中，描述了一個示例，其中，實施例1的圖10A-10B所描述的顯示裝置被應用於發光顯示裝置。使用電致發光的發光元件是根據發光材料的類型進行分類的，即有機化合物或無機化合物。通常，前者被稱為有機EL元件，後者被稱為無機EL元件。
在有機EL元件中，電壓被施加到發光元件上，使得電子被從電極注入到包括發光有機化合物的層中，電洞被從另一個電極注入到包括發光有機化合物的層中，並且有電流流動。然後，透過這些載流子(電子和電洞)的複合，具有發光特性的有機化合物進入激發態，並且當激發態返回到基態時發出了光。根據這種機制，這種發光元件被稱為電流激發型發光元件。
無機EL元件根據其元件結構被分成分散型無機EL 元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件包括發光層，其中，發光材料的粒子分散在黏合劑中，其發光機制是施主-受主複合光發射，其中，使用了施主能級和受主能級。薄膜型無機EL元件具有一種結構，其中，發光層被夾在電介質層之間，它們進一步被夾在電極之間，並且其光發射機制是使用金屬離子的內層電子躍遷的局域型光發射。注意到，此處，是將有機EL元件用作發光元件進行描述的。
圖20A-20B示出了主動矩陣發光顯示裝置。圖20A是發光顯示裝置的平面圖，圖20B是沿著圖20A的Y-Z線獲得的橫截面圖。圖21示出了圖20A-20B所示的發光顯示裝置的等效電路。
TFT 2001和2002是按照與實施例1的圖10A-10B所示的TFT相似的方式製造的，TFT 2001和2002是高度可靠的薄膜電晶體並且包括由In-Ga-Zn-O基非單晶膜構成的氧化物半導體層。注意到，TFT 2001和2002可以是按照與實施例1-4中所示的任何TFT相似的方式進行製造的。
本實施例的圖20A和21所示的發光顯示裝置包括TFT 2001、TFT 2002、發光元件2003、電容器2004、源極佈線層2005、閘極佈線層2006和電源線2007。TFT 2001和2002是n通道TFT。注意到，源極佈線層2005、閘極佈線層2006、電源線2007以及每個TFT的電極都具有這樣一種結構，其中，導電層和氧化物半導體層彼此重 疊，其重疊的方式與上述實施例中所描述的佈線和電極相似。
另外，在圖20B中，本實施例的發光顯示裝置包括TFT 2002和用於發光元件2027的第一電極層2020、電致發光層2022和第二電極層2023。注意到，隔膜(partition)2021可以形成於TFT 2002上，並且可以形成發光元件2027以覆蓋該隔膜的一部分。
因為在本實施例中像素中的TFT 2002是n通道電晶體，所以陰極最好被用作連接到像素電極層的第一電極層2020。具體來講，作為陰極，可以使用一種具有低功函數的材料，比如Ca、Al、CaF、MgAg或AlLi。或者，像素電極層可以被用作第一電極層。
電致發光層2022可以是使用單層構成的，或者是使用多個層疊的層構成的。
使用陽極的第二電極層2023形成於電致發光層2022之上。第二電極層2023可以是使用透光導電材料構成的，比如包括氧化鎢的氧化銦、包括氧化鎢的氧化銦鋅、包括氧化鈦的氧化銦、包括氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(在下文中被稱為ITO)、氧化銦鋅、或添加了氧化矽的氧化銦錫。除了上述透光導電膜以外，第二電極層2023也可以是使用氮化鈦膜或鈦膜構成的。第一電極層2020、電致發光層2022以及第二電極層2023彼此重疊，由此形成了發光元件2027。之後，可以在第二電極層2023和隔膜2021之上形成保護膜，為的是防止氧氣、氫 氣、濕氣、二氧化碳等進入發光元件2027中。作為保護膜，也可以形成氮化矽膜、氮氧化矽膜、DLC膜等。
此外，在實際中，較佳的是，用保護膜(比如附著膜或紫外可固化樹脂膜)或覆蓋材料對完成至圖20B所示狀態的發光顯示裝置進行封裝(密封)，這種保護膜或覆蓋材料具有高度氣密性且很小的除氣作用，使得顯示裝置不會暴露於外部空氣中。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例6]
在本實施例中，描述了一個示例，其中，實施例1的圖10A-10B中所描述的顯示裝置被用於電子紙張(也被稱為數位紙張或像紙張的顯示器)。
圖22示出了主動矩陣電子紙張的橫截面結構。TFT 2281是按照與實施例1的圖10A-10B所示的TFT相似的方式製造的，TFT 2281是高度可靠的TFT並且包括由In-Ga-Zn-O基非單晶膜構成的氧化物半導體層。注意到，TFT 2281可以是按照與實施例1-4中所示的任何TFT相似的方式進行製造的。
圖22所示的電子紙張是使用扭轉球顯示系統的顯示裝置的示例。扭轉球顯示系統是指這樣一種方法，其中，每一個染成黑色和白色的球形粒子排列在第一電極層和第二電極層之間，並且在第一電極層和第二電極層之間產生 電勢差以控制球形粒子的取向，使得顯示得以執行。
TFT 2281電連接到第一電極層2287，球形粒子2289被設置在第一電極層2287和第二電極層2288之間。每一個球形粒子2289具有黑色區域2290a和白色區域2290b，這些區域被填充有液體的腔體2294所圍繞著。球形粒子2289周圍的空間被填充了填充劑2295，比如樹脂(參照圖22)。
此外，若不用扭轉球，也可以使用電泳元件。因為與液晶顯示元件相比電泳元件具有更高的反射率，所以輔助的光是不必要的，更少的功率被消耗，並且即使在很暗的地方也能夠識別顯示部分。另外，即使在不向顯示部分提供電能的時候，曾經顯示的圖像也可以被維持。相應地，即使具有顯示部分的外殼離電波源很遠，所顯示的圖像也能夠被儲存。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
[實施例7]
在本實施例中，描述了電子裝置的多個示例，它們具有上述實施例中所描述的顯示裝置。
圖23A示出了一種攜帶型遊戲機，它包括外殼9630、顯示部分9631、揚聲器9633、操作按鍵9635、連接端子9636、記錄媒體插入讀取部分9672等等。圖23A所示的攜帶型遊戲機可以具有如下功能：讀取記錄媒體中 所儲存的程式或資料以將它顯示在顯示部分上；透過無線通信與另一個攜帶型遊戲機共用資訊；等等。圖23A所描述的攜帶型遊戲機可以具有各種功能，而並不限於上述這些功能。
圖23B示出了一種數位相機，它包括外殼9630、顯示部分9631、揚聲器9633、操作按鍵9635、連接端子9636、快門按鈕9676、成像接收部分9677等等。圖23B所示的具有電視接收功能的數位相機可以具有各種功能，比如對靜止圖像和運動圖像進行拍照的功能、自動或手動調節所拍攝的圖像的功能、從天線獲得各類資訊的功能、儲存所拍攝的圖像或從天線獲得的資訊的功能以及在顯示部分上顯示所拍攝的圖像或從天線獲得的資訊的功能。注意到，圖23B所示的具有電視接收功能的數位相機可以具有各種功能，而並不限於上述這些功能。
圖23C示出了電視機，它可以包括外殼9630、顯示部分9631、揚聲器9633、操作按鍵9635、連接端子9636等等。圖23C所示的電視機具有如下功能：處理電視電波並將該電波轉換成像素信號；處理該像素信號並將該像素信號轉換成適於顯示的信號；轉換像素信號的幀頻率；等等。注意到，圖23C所示的電視機可以具有各種功能，而並不限於上述這些功能。
圖24A示出了一種電腦，它可以包括外殼9630、顯示部分9631、揚聲器9633、操作按鍵9635、連接端子9636、定點設備9681、外部連接埠9680等等。圖24A所 示的電腦可以具有如下功能：在顯示部分上顯示各種資訊(例如，靜止圖像、運動圖像和文本圖像)的功能；透過各種軟體(程式)來控制處理過程的功能；通信功能，比如無線通信或有線通信；透過使用通信功能連接到各種電腦網路的功能；透過使用通信功能來發送或接收各種資料的功能；等等。注意到，圖24A所示的電腦可以具有各種功能，而並不限於上述這些功能。
圖24B示出了行動電話，它可以包括外殼9630、顯示部分9631、揚聲器9633、操作按鍵9635、麥克風9638等等。圖24B所示的行動電話可以具有各種功能，比如顯示各種資訊(例如，靜止圖像、運動圖像和文本圖像)的功能、在顯示部分上顯示日曆、日期、時間等的功能、操作或編輯顯示部分上所顯示的資訊的功能以及透過各種軟體(程式)控制處理過程的功能。注意到，圖24B所示的行動電話可以具有各種功能，而並不限於上述這些功能。
用於顯示本實施例中所描述的電子裝置的資訊的顯示部分中的TFT可以是透過上述各實施例中所描述的任何製造方法來構成的。即，如實施例1中所描述的那樣，生產率可以提高，可以低成本地提供具有高電學特性的顯示部分的電子裝置。
如果合適的話，本實施例可以與其他實施例所揭示的任何結構組合起來。
101‧‧‧TFT
102‧‧‧佈線
103‧‧‧佈線
104‧‧‧佈線
105‧‧‧氧化物半導體層
106‧‧‧氧化物半導體層
107‧‧‧電極
108‧‧‧氧化物半導體層
121‧‧‧基板
122‧‧‧閘極絕緣膜
123‧‧‧絕緣層
124‧‧‧儲存電容器

Claims (17)

  1. 一種半導體裝置，包含：包含銦的第一氧化物半導體層；包含銦的第二氧化物半導體層，該第二氧化物半導體層與該第一氧化物半導體層接觸；閘極電極；在該閘極電極和該第一氧化物半導體層之間的閘極絕緣膜；以及包含矽的絕緣膜，該絕緣膜與該第二氧化物半導體層及該閘極絕緣膜接觸，其中，該第二氧化物半導體層包括與該閘極電極重疊的凹部，且其中，該第二氧化物半導體層的該凹部的厚度薄於該第一氧化物半導體層的厚度。
  2. 一種半導體裝置，包含：包含銦的第一氧化物半導體層；包含銦的第二氧化物半導體層，該第二氧化物半導體層與該第一氧化物半導體層接觸；閘極電極；在該閘極電極和該第一氧化物半導體層之間的閘極絕緣膜；與該第一氧化物半導體層電性接觸的源極電極；與該第一氧化物半導體層電性接觸的汲極電極；以及包含矽的絕緣膜，該絕緣膜與該第二氧化物半導體層 、該源極電極、該汲極電極及該閘極絕緣膜接觸，其中，該第二氧化物半導體層包括與該閘極電極重疊的凹部，其中，該凹部位於該源極電極和該汲極電極之間，且其中，該第二氧化物半導體層的該凹部的厚度薄於該第一氧化物半導體層的厚度。
  3. 一種半導體裝置，包含：包含銦的第一氧化物半導體層；包含銦的第二氧化物半導體層，該第二氧化物半導體層與該第一氧化物半導體層接觸；閘極電極；在該閘極電極和該第一氧化物半導體層之間的閘極絕緣膜；與該第一氧化物半導體層電性接觸的源極電極；與該第一氧化物半導體層電性接觸的汲極電極；包含矽的第一絕緣膜，該第一絕緣膜與該第二氧化物半導體層、該源極電極、該汲極電極及該閘極絕緣膜接觸；在該第一絕緣膜上的包含矽和氮的第二絕緣膜；在該第二絕緣膜上的包含有機材料的第三絕緣膜；以及在該第三絕緣膜上的像素電極，其中該像素電極電性連接至該源極電極和該汲極電極中一者，其中，該第二氧化物半導體層包括與該閘極電極重疊 的凹部，其中，該凹部位於該源極電極和該汲極電極之間，且其中，該第二氧化物半導體層的該凹部的厚度薄於該第一氧化物半導體層的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1、2、和3項中任一項的半導體裝置，更包含具有該第一氧化物半導體層的電容器。
  5. 如申請專利範圍第1、2、和3項中任一項的半導體裝置，其中該第二氧化物半導體層包括結晶結構。
  6. 如申請專利範圍第1、2、和3項中任一項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層的成分比例不同於該第二氧化物半導體層的成分比例。
  7. 如申請專利範圍第1、2、和3項中任一項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層和該第二氧化物半導體層各者更包含鋅。
  8. 如申請專利範圍第1、2、和3項中任一項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層具有錐形側表面。
  9. 如申請專利範圍第2或3項中的半導體裝置，其中，該源極電極位於該第一氧化物半導體層上方，且其中，該第二氧化物半導體層位於該源極電極上方。
  10. 一種半導體裝置，包含：第一氧化物半導體層；與該第一氧化物半導體層的側面和頂面接觸的第二氧化物半導體層； 與該第二氧化物半導體層接觸的電極；與該電極重疊的閘極電極；在該閘極電極和該第二氧化物半導體層之間的閘極絕緣膜；以及與該第二氧化物半導體層和該電極接觸的絕緣膜，其中，該第二氧化物半導體層的至少一部分與該閘極絕緣膜接觸，且其中，該第二氧化物半導體層的該部分設置於該閘極電極和該電極之間。
  11. 一種半導體裝置，包含：第一氧化物半導體層；與該第一氧化物半導體層的側面和頂面接觸的第二氧化物半導體層；與該第二氧化物半導體層接觸的電極；與該電極重疊的閘極電極；在該閘極電極和該第二氧化物半導體層之間的閘極絕緣膜；以及與該第二氧化物半導體層和該電極接觸的絕緣膜，其中，該電極設置於該第一氧化物半導體層上方，其中，該第二氧化物半導體層的至少一部分與該閘極絕緣膜接觸，且其中，該第二氧化物半導體層的該部分設置於該閘極電極和該電極之間。
  12. 如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置，其 中該第一氧化物半導體層的成分比例不同於該第二氧化物半導體層的成分比例。
  13. 如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層包括結晶結構。
  14. 如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層包含銦和鋅。
  15. 如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置，更包含具有該第二氧化物半導體層的電容器。
  16. 如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置，其中該第一氧化物半導體層具有錐形側表面。
  17. 一種包含如申請專利範圍第10或11項的半導體裝置以及從揚聲器、操作按鍵和天線所組成的群組中所選出的至少一者的電子裝置。
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