TWI624936B - 顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
在包括選擇電晶體、驅動電晶體及發光元件的像素中，作為驅動電晶體應用一種電晶體，其中在氧化物半導體膜中形成通道，並且其通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。此外，在該驅動電晶體中，包括分別層疊在氧化物半導體膜的上層及下層的第一閘極電極及第二閘極電極，並且各閘極電極彼此電連接。使不需要像驅動電晶體那樣高的場效移動率的像素的選擇電晶體的通道長度至少大於驅動電晶體的通道長度。
Description
本說明書等所公開的發明係關於一種顯示裝置及其製造方法。特別是，本發明的一個方式係關於一種具備包括氧化物半導體膜的電晶體的顯示裝置及其製造方法。
因為使用有機電致發光(Electroluminescence，下面也表示為EL)等發光元件的顯示裝置的可見度高而最合適於薄型化，且對視角也沒有限制，所以作為CRT(陰極射線管)或液晶顯示裝置的替代物，該使用發光元件的顯示裝置引人注目。使用發光元件的主動矩陣型的顯示裝置的被具體地提出的結構通常在其各像素中至少設置有發光元件、控制對像素的視訊信號的輸入的電晶體(開關(選擇)電晶體)、控制供應到該發光元件的電流值的電晶體(驅動電晶體)。
用於顯示裝置的電晶體包括形成在玻璃基板上的非晶矽、單晶矽或多晶矽等矽半導體。
此外，近年來，將具有半導體特性的金屬氧化物(氧化物半導體)用於電晶體的技術已引起注意替代矽半導體。例如，已公開了如下技術，即作為氧化物半導體使用氧化鋅或In-Ga-Zn氧化物製造電晶體並將該電晶體用於顯示裝置的像素的開關電晶體等的技術(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2007-123861號公報
在包括發光元件的顯示裝置中，驅動電晶體的汲極電流被供應給發光元件。因此，當驅動電晶體劣化且臨界電壓變動時，發光元件的亮度也變動。由此，為了提高顯示裝置的影像品質，驅動電晶體的臨界電壓的變動的抑制是重要的課題。
此外，為了實現顯示裝置的高速驅動，作為驅動電晶體需要使用具有高場效移動率的電晶體。
另一方面，為了實現顯示裝置的低耗電量化，作為選擇電晶體需要應用具有臨界電壓成為正的電特性(也稱為常關閉(normally-off)特性)的電晶體。或者，作為選擇電晶體需要應用一種電晶體，其中在汲極電流Id-閘極電壓Vg特性曲線中減少了閘極電壓為0V時的汲極電流(截止電流(Icut))的值。
鑒於上述問題，本發明的一個方式的目的之一是提供一種減少了電晶體的臨界電壓的變動所帶來的影響的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的之一是提供一種可靠性高的顯示裝置。
此外，本發明的一個方式的目的之一是提供一種具有良好的顯示特性的顯示裝置。
此外，本發明的一個方式的目的之一是提供一種實現了低耗電量化的顯示裝置。
注意，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發明的一個方式並不需要實現上述所有目的。另外，從說明書等的記載看來上述以外的目的是顯然的，且可以從說明書等的記載中抽出上述以外的目的。
在包括選擇電晶體、驅動電晶體及發光元件的像素中，作為驅動電晶體應用一種電晶體，其中在氧化物半導體膜中形成有通道，其通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。此外，該驅動電晶體包括氧化物半導體膜上的第一閘極電極及氧化物半導體膜下的第二閘極電極，該第一閘極電極和第二閘極電極彼此電連接並重疊於氧化物半導體膜。由此，可以實現能夠改善驅動電晶體的場效移動率及通態電流(on-state current)並在驅動頻率高時也進行良好的顯示的顯示裝置。此外，藉由使不需要像驅動電晶體那樣高的場效移動率的像素的選擇電晶體的通道長度至少
大於驅動電晶體的通道長度，可以在提高像素的孔徑比的同時實現低耗電量化。
更明確地說，例如可以採用以下結構。
本發明的一個方式是一種顯示裝置，包括像素，該像素包括：發光元件；用作發光元件的驅動電晶體的第一電晶體；以及與第一電晶體電連接並用作選擇電晶體的第二電晶體，其中，第一電晶體包括：絕緣表面上的第一閘極電極；第一閘極電極上的第一絕緣膜；隔著第一絕緣膜與第一閘極電極重疊的第一氧化物半導體膜；與第一氧化物半導體膜電連接且其端部在於第一氧化物半導體膜上的一對電極；第一氧化物半導體膜上的第二絕緣膜；以及隔著第二絕緣膜設置在第一氧化物半導體膜上並與第一閘極電極重疊的第二閘極電極，第二閘極電極包括在通道寬度方向上隔著第二絕緣膜與第一氧化物半導體膜的側面相對的區域，第二電晶體包括：絕緣表面上的第三閘極電極；第三閘極電極上的第一絕緣膜；隔著第一絕緣膜與第三閘極電極重疊的第二氧化物半導體膜；以及與第二氧化物半導體膜電連接且其端部在於第二氧化物半導體膜上的一對電極，並且，第一電晶體的一對電極之間的間隔為0.5μm以上且4.5μm以下，第二電晶體的一對電極之間的間隔大於第一電晶體的一對電極之間的間隔。
本發明的一個方式是一種顯示裝置，包括像素，該像素包括：發光元件；用作發光元件的驅動電晶體的第一電晶體；以及與第一電晶體電連接並用作選擇電晶
體的第二電晶體，其中，第一電晶體包括：絕緣表面上的第一閘極電極；第一閘極電極上的第一絕緣膜；隔著第一絕緣膜與第一閘極電極重疊的第一氧化物半導體膜；與第一氧化物半導體膜電連接且其端部在於第一氧化物半導體膜上的一對電極；第一氧化物半導體膜上的第二絕緣膜；以及隔著第二絕緣膜設置在第一氧化物半導體膜上並與第一閘極電極重疊的第二閘極電極，第二閘極電極包括在通道寬度方向上隔著第二絕緣膜與第一氧化物半導體膜的側面相對的區域，第二電晶體包括：絕緣表面上的第三閘極電極；第三閘極電極上的第一絕緣膜；隔著第一絕緣膜與第三閘極電極重疊的第二氧化物半導體膜；以及與第二氧化物半導體膜電連接且其端部在於第二氧化物半導體膜上的一對電極，並且，第一電晶體的一對電極之間的間隔為0.5μm以上且4.5μm以下，第二電晶體的一對電極之間的間隔大於第一電晶體的一對電極之間的間隔，且第二電晶體的截止電流值小於第一電晶體的截止電流值。
在上述顯示裝置中，第二電晶體也可以包括隔著第二絕緣膜設置在第二氧化物半導體膜上並與第三閘極電極重疊的第四閘極電極，第三閘極電極及第四閘極電極也可以包括相接的區域。
在上述顯示裝置中，第一閘極電極和第二閘極電極較佳為包括相接的區域。
在上述顯示裝置中，第一絕緣膜和第二絕緣膜中的至少一個較佳為包括包含超過化學計量組成的氧的
氧化物絕緣膜。
根據本發明的一個方式，可以提供一種減少了包括氧化物半導體膜的電晶體的臨界電壓的變動所帶來的影響的顯示裝置。
根據本發明的一個方式，還可以提供一種可靠性高的顯示裝置。
根據本發明的一個方式，還可以提供一種具有良好的顯示特性的顯示裝置。
根據本發明的一個方式，還可以提供一種實現低耗電量化的顯示裝置。
350‧‧‧發光元件
370‧‧‧電容元件
400a‧‧‧電晶體
400b‧‧‧電晶體
600‧‧‧像素部
601‧‧‧像素
604‧‧‧掃描線驅動電路
606‧‧‧信號線驅動電路
607‧‧‧掃描線
609‧‧‧信號線
615‧‧‧電容線
在圖式中：圖1A和1B是示出顯示裝置的一個方式的示意圖及示出像素的一個方式的電路圖；圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2和2D是示出顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖3A至3D是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖4A和4B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖5A和5B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖6A和6B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式
的剖面圖；圖7A1、7A2、7B、7C1和7C2是示出顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖8A1、8A2、8B、8C1和8C2是示出顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖9A至9D是示出顯示裝置的一個方式的平面圖、剖面圖及電路圖；圖10A、10B1、10B2、10C1和10C2是示出電路標記和電晶體的結構的圖；圖11A1、11A2、11B、11C1和11C2是示出顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖12A1、12A2、12B、12C1和12C2是示出顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖13A和13B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖14A和14B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖15A和15B是說明顯示裝置的製造方法的一個方式的剖面圖；圖16是說明顯示裝置的像素結構的一個方式的平面圖；圖17是說明顯示裝置的像素結構的一個方式的剖面圖；圖18是說明顯示裝置的像素結構的一個方式的剖面
圖；圖19是說明顯示裝置的一個方式的剖面圖；圖20A1、20A2、20B、20C1和20C2是說明顯示裝置的一個方式的平面圖及剖面圖；圖21是說明顯示裝置的一個方式的剖面圖；圖22A至22C是說明電晶體的帶結構的圖；圖23是說明顯示裝置的像素結構的一個方式的電路圖；圖24A和24B是說明顯示裝置的俯視圖及剖面圖；圖25A至25F是說明電子裝置的一個例子的圖；圖26A至26C是根據實施例的電晶體的Vg-Id特性；圖27A至27C是根據實施例的電晶體的Vg-Id特性；圖28A至28C是根據實施例的電晶體的Vg-Id特性；圖29A至29C是說明用於計算的電晶體的結構以及藉由計算得到的場效移動率及通態電流的圖；圖30是說明用於計算的電晶體的模型的圖；圖31A和31B是說明藉由計算得到的飽和移動率的通道長度依賴性的圖；圖32是說明藉由計算得到的通態電流的通道長度依賴性的圖；圖33A是說明藉由計算得到的電晶體的Vg-Id特性的圖，圖33B和33C是說明藉由計算得到的氧化物半導體膜中的電流分佈的圖；圖34A是說明藉由計算得到的電晶體的Vg-Id特性的
圖，圖34B和34C是說明藉由計算得到的矽膜中的電流分佈的圖；圖35A是說明用於計算的電子陷阱的圖，圖35B和35C是說明藉由計算得到的飽和移動率的通道長度依賴性的圖；圖36A至36C是說明電晶體的關閉狀態及導通狀態下的載子的遷移的圖。
下面，參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在下面的實施方式及實施例所記載的內容中。另外，在下面所說明的實施方式及實施例中，在不同的圖式中使用相同的元件符號或相同的陰影線表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
注意，在本說明書所說明的每個圖式中，每個結構的大小、膜的厚度或區域為了清晰可見而有時被誇大。因此，本發明並不一定限定於該比例。
另外，本說明書所使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免結構要素的混同而附上的，而不是為了在數目方面上進行限定而附上的。因此，例如可以將“第一”
適當地調換為“第二”或“第三”等來進行說明。
另外，“源極”及“汲極”的功能在電路工作中的電流方向變化時，有時互相調換。因此，在本說明書等中，“源極”和“汲極”可以互相調換。
另外，電壓是指兩個點之間的電位差，電位是指某一點的靜電場中的單位電荷具有的靜電能(電位能量)。但是，一般來說，將某一點的電位與標準的電位(例如接地電位)之間的電位差簡單地稱為電位或電壓，通常，電位和電壓是同義詞。因此，在本說明書中，除了特別指定的情況以外，既可將“電位”稱為“電壓”，又可將“電壓”稱為“電位”。
在本說明書中，當在進行光微影製程之後進行蝕刻製程時，去除在光微影製程中形成的遮罩。
在本實施方式中，參照圖式對本發明的一個方式的顯示裝置及其製造方法進行說明。
圖1A示出顯示裝置的一個例子的方塊圖。圖1A所示的顯示裝置包括：像素部600；掃描線驅動電路604：信號線驅動電路606：分別以平行或大致平行的方式設置且其電位由掃描線驅動電路604控制的m個掃描線607；以及分別以平行或大致平行的方式設置且其電位由信號線
驅動電路606控制的n個信號線609。再者，像素部600具有設置為矩陣狀的多個像素601。另外，有時將掃描線驅動電路604及信號線驅動電路606總稱為驅動電路部。
各掃描線607與在像素部600中設置為m行n列的像素601中的設置在任一行的n個像素601電連接。此外，各信號線609與設置為m行n列的像素601中的配置在任一列的m個像素601電連接。m、n都是1以上的整數。此外，各電容線615與設置為m行n列的像素601中的配置在任一行的n個像素601電連接。另外，當電容線615沿著信號線609以分別平行或大致平行的方式設置時，電連接到配置為m行n列的像素601中的設置在任一列的m個像素601。
圖1B示出能夠用於圖1A所示的顯示裝置的像素601的電路結構的一個例子。
圖1B所示的像素601包括：用作選擇電晶體的電晶體400b；用作驅動電晶體的電晶體400a；電容元件370；以及發光元件350。
電晶體400a的源極電極和汲極電極中的一個與發光元件350的一個電極電連接，電晶體400a的源極電極和汲極電極中的另一個與被供應高電源電位的陽極線(未圖示)電連接。此外，電晶體400a包括以在其間夾著半導體膜的方式重疊的一對閘極電極，電晶體400a的
閘極電極的一個與電晶體400a的閘極電極的另一個、電晶體400b的源極電極和汲極電極中的一個以及電容元件370的一個電極電連接。電晶體400b的閘極電極與掃描線607電連接，電晶體400b的源極電極和汲極電極中的另一個與信號線609電連接。此外，電容元件370的另一個電極與電容線615電連接，發光元件350的另一個電極與被供應低電源電位的陰極線(未圖示)電連接。
電晶體400a具有藉由成為導通狀態或關閉狀態而對流過發光元件350的電流進行控制的功能。
作為用作驅動電晶體的電晶體400a，需要應用通態電流高的電晶體以使發光元件350具有充分的亮度。此外，為了提高顯示裝置的驅動頻率實現更流暢的動態影像顯示，需要應用場效移動率高的電晶體。
因此，在本實施方式的顯示裝置中，作為電晶體400a應用其通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下的電晶體。因為通道長度相對於通道寬度的比例(L/W比)越小，電晶體的通態電流越增加，所以藉由將電晶體400a的通道長度縮小為上述範圍程度，可以增加通態電流。或者，藉由將通道長度縮小為上述範圍程度且縮小通道寬度，可以在保持固定的通態電流的狀態下縮小電晶體尺寸，可以提高像素的孔徑比。
此外，電晶體400a包括形成有通道的氧化物
半導體膜以及以在其間夾著氧化物半導體膜的方式重疊的第一閘極電極和第二閘極電極。另外，包括在電晶體400a中的第一閘極電極和第二閘極電極電連接。像這樣，藉由以夾著氧化物半導體膜的方式設置一對閘極電極且使該一對閘極電極電連接，可以對一對閘極電極施加相同的電位，從而通道形成區域增大且可以實現增加電晶體400a的汲極電流，其情況與只有對一對閘極電極的一個施加一定的電位的情況不同。因此，可以抑制通態電流的降低且將電晶體400a的尺寸抑制為小。
再者，為了使第一閘極電極和第二閘極電極連接，以與氧化物半導體膜的通道寬度方向上的側面中的至少一個重疊的方式設置第二閘極電極。由此，氧化物半導體膜的通道寬度方向上的側面也被施加電場，從而可以擴大電流流過的區域。因此，可以提高電晶體400a的場效移動率。
此外，因為藉由設置電連接的一對閘極電極，在氧化物半導體膜中容易形成空乏層，所以可以改善電晶體400a的亞臨界值特性。
另外，藉由縮短通道長度，有時電晶體的臨界電壓向負方向變動。然而，在電晶體400a中，藉由除了第一閘極電極之外還設置背通道區域一側的第二閘極電極(背閘極電極)，可以防止在背通道區域產生負電荷且抑制電晶體的臨界電壓漂移到負方向。
電晶體400b具有藉由成為導通狀態或關閉狀
態控制資料信號的寫入的功能。
作為電晶體400b較佳為應用具有臨界電壓成為正的電特性(也稱為常關閉特性)的電晶體。此外，還較佳為應用減少了截止電流的電晶體。
如上所述，雖然藉由縮小電晶體的通道長度，可以得到高通態電流，但是有時電晶體的臨界電壓向負方向變動(負向漂移)。在本實施方式的顯示裝置中，藉由將用作被要求高通態電流、高場效移動率的驅動電晶體的電晶體400a的通道長度設定為0.5μm以上且4.5μm以下且設置電連接的一對閘極電極，在提高通態電流及場效移動率的同時抑制臨界電壓的負向漂移。
另一方面，因為用作選擇電晶體的電晶體400b不需要像電晶體400a那樣高的場效移動率，所以藉由使其通道長度大於電晶體400a的通道長度，抑制電晶體400b的臨界電壓的負向漂移。由此，可以實現顯示裝置的高速工作及低耗電量化。
例如，在電晶體400a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下時，電晶體400b的通道長度可以為6μm。注意，電晶體400b的通道長度只要至少大於電晶體400a的通道長度，可以根據顯示裝置被要求的特性適當地進行設定。
此外，電晶體400b的截止電流值較佳為小於電晶體400a的截止電流值。例如，藉由使電晶體400b的通道長度相對於通道寬度的比例(L/W比)大於電晶體
400a的L/W比，可以使電晶體400b的截止電流值小於電晶體400a的截止電流值。另外，在電晶體400a和電晶體400b的通道寬度相等時，藉由使電晶體400b的通道長度大於電晶體400a的通道長度，可以減少電晶體400b的截止電流值。
另外，電晶體400b也可以採用與電晶體400a同樣的包括電連接的一對閘極電極的結構。但是，在電晶體400b採用上述結構時需要用來連接一對閘極電極的區域，其結果是，電晶體400b的面積變大而導致像素的孔徑比降低。因此，電晶體400b較佳為採用單閘極結構。此外，在顯示裝置大型化時，電晶體400b的閘極佈線的寄生電容影響到顯示裝置的工作速度。由此，電晶體400b較佳為採用閘極佈線的寄生電容小的單閘極結構。
作為發光元件350例如可以使用有機電致發光元件(有機EL元件)或無機EL元件。
在此，圖10A示出在本說明書中使用的包括以在其間夾著氧化物半導體膜的方式重疊的一對閘極電極的電晶體的電路標記。在圖10A所示的電路標記中，由FG、BG表示一對閘極電極，由S表示源極電極，由D表示汲極電極。
圖10B2示出能夠由圖10B1的電路標記表示的電晶體400a的剖面圖的一個例子。在圖10B2所示的電
晶體400a中，用作源極電極或汲極電極的一對電極20a、20b在氧化物半導體膜17a上與閘極電極31部分地重疊。在圖10B1所示的電路標記中，與圖10A所示的電路標記同樣，由FG、BG表示一對閘極電極，由S表示源極電極，由D表示汲極電極。
在圖10B2所示的電晶體400a的通道長度方向上，一對電極20a、20b的端部之間的距離Wsd短於閘極電極31的端部之間的距離Wbg。而且，在通道長度方向上的剖面圖中，閘極電極31的一對端部與一對電極20a、20b重疊。
圖10C2示出能夠由圖10C1的電路標記表示的電晶體400a的剖面圖的一個例子。在圖10C2所示的電晶體400a中，用作源極電極或汲極電極的一對電極20a、20b在氧化物半導體膜17a上不與閘極電極31重疊。在圖10C1所示的電路標記中，與圖10A所示的電路標記同樣，由FG、BG表示一對閘極電極，由S表示源極電極，由D表示汲極電極。
在圖10C2所示的電晶體400a的通道長度方向上，一對電極20a、20b之間的距離Wsd長於閘極電極31的端部之間的距離Wbg。而且，在通道長度方向上的剖面圖中，閘極電極31的一對端部不與一對電極20a、20b重疊。
在本說明書的圖式中，圖10A所示的電路標記包括具有由圖10B1的電路標記表示的結構的電晶體
400a以及具有由圖10C1的電路標記表示的結構的電晶體400a。
接著，說明顯示裝置的像素所包括的電晶體的具體結構。
圖2A1至2C2示出顯示裝置的像素601所包括的電晶體400a及電晶體400b的俯視圖及剖面圖。圖2A1是用作驅動電晶體的電晶體400a的俯視圖，圖2A2是用作選擇電晶體的電晶體400b的俯視圖，圖2B是沿著圖2A1的點劃線A1-B1及沿著圖2A2的點劃線A2-B2的剖面圖，圖2C1是沿著圖2A1的點劃線C1-D1的剖面圖，圖2C2是沿著圖2A2的點劃線C2-D2的剖面圖。注意，在圖2A1和2A2中，為了方便起見，省略基板11及絕緣膜15等。
圖2A1、2B和2C1所示的電晶體400a是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13a；形成在基板11及閘極電極13a上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13a重疊的氧化物半導體膜17a；以及與氧化物半導體膜17a接觸的一對電極20a、20b。此外，在絕緣膜15、氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上包括由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的絕緣膜28以及形成在絕緣膜28上的閘極電極31。閘極電極31在設置在絕緣膜15及絕緣膜
28中的開口部42、43中與閘極電極13a連接。此外，與一對電極20a、20b的一個，在此電極20b連接的電極32形成在氮化物絕緣膜27上。另外，電極32用作像素電極。
圖2B和2C2所示的電晶體400b是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13b；形成在基板11及閘極電極13b上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13b重疊的氧化物半導體膜17b；以及與氧化物半導體膜17b接觸的一對電極20c、20d。此外，在絕緣膜15、氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上包括由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的絕緣膜28。
在電晶體400a及電晶體400b中，絕緣膜15用作閘極絕緣膜(電晶體400a中的第一閘極絕緣膜)。此外，絕緣膜28用作電晶體400a的第二閘極絕緣膜，並且在電晶體400b中絕緣膜28用作保護絕緣膜。
本實施方式所示的電晶體400a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。此外，在電晶體400a的通道寬度方向上，氧化物半導體膜17a隔著閘極電極13a和氧化物半導體膜17a之間的絕緣膜15以及閘極電極31和氧化物半導體膜17a之間的絕緣膜28設置在閘極電極13a和閘極電極31之間。此外，如圖2A1所示，在俯視時閘極電極
31隔著絕緣膜28與氧化物半導體膜17a的端部重疊。
電晶體400a所包括的氧化物半導體膜17a的通道長度方向上的側面與一對電極20a、20b重疊，其通道寬度方向上的側面與閘極電極31重疊。當藉由用來將氧化物半導體膜17a加工為島狀的蝕刻處理將氧化物半導體膜17a的端部暴露於電漿時，在該端部中來源於蝕刻氣體的氯自由基、氟自由基等容易與構成氧化物半導體的金屬元素鍵合。因此，在氧化物半導體膜17a的端部中與該金屬元素鍵合的氧處於容易脫離的狀態，所以有時形成氧缺損而容易使該端部n型化。特別是，在氧化物半導體膜17a的端部中的由虛線33及虛線34圍繞的區域n型化時，容易藉由該區域在一對電極20a、20b之間流過洩漏電流。然而，在電晶體400a中，因為上述區域與閘極電極31重疊，所以藉由控制閘極電極31(包括具有與閘極電極31相同的電位的閘極電極13a)的電位，可以控制施加到該區域的電場。因此，即使氧化物半導體膜17a的端部n型化，也可以由對一對閘極電極施加的電位控制會產生在一對電極20a、20b之間的洩漏電流。
明確而言，在對一對閘極電極施加電晶體400a成為非導通狀態的電位時，可以將藉由由虛線33及虛線34圍繞的氧化物半導體膜17a的端部在一對電極20a、20b之間流過的關態電流抑制為小。因此，在電晶體400a中，當為得到大通態電流而縮短通道長度時，即使氧化物半導體膜17a的端部中的一對電極20a、20b之
間的距離變短，也可以將關態電流抑制為小。也就是說，電晶體400a在導通狀態下可以得到大通態電流，而在非導通狀態下可以將關態電流抑制為小。
此外，本實施方式所示的電晶體400b的通道長度大於電晶體400a的通道長度。由此，可以抑制單閘極結構的電晶體400b的臨界電壓向負方向變動並將截止電流值抑制為小。
絕緣膜15及絕緣膜28包括多個開口部。典型的是，包括如圖2B所示的使一對電極20a和20b中的一個露出的開口部41。此外，如圖2C1所示，包括在通道寬度方向上夾著氧化物半導體膜17a的開口部42、43。也就是說，在氧化物半導體膜17a的側面的外側包括開口部42、43。在開口部41中，一對電極20a和20b中的一個，在此電極20b和電極32連接。另外，在開口部42、43中，閘極電極13a和閘極電極31連接。也就是說，在通道寬度方向上，閘極電極13a及閘極電極31分別隔著絕緣膜15及絕緣膜28圍繞氧化物半導體膜17a。此外，在該開口部42、43的側面，閘極電極31與氧化物半導體膜17a的側面相對。
另外，如圖2C1所示，通道寬度方向上的氧化物半導體膜17a的側面和開口部42、43中的閘極電極31之間的距離d是絕緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的1倍以上且7.5倍以下。在氧化物半導體膜17a的側面和開口部42、43中的閘極電極31之間的距
離d是絕緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的1倍以上時，如圖2D的電力線444所示，閘極電極31的電場影響到氧化物半導體膜17a的側面或包括側面及其附近的端部，所以可以抑制產生在氧化物半導體膜17a的側面或端部中的寄生通道。另一方面，在氧化物半導體膜17a的側面和開口部42、43中閘極電極31之間的距離d是絕緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的7.5倍以下時，可以進一步減小電晶體的面積。
電晶體400a所包括的氧化物半導體膜17a和電晶體400b所包括的氧化物半導體膜17b可以藉由同一製程形成。氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜17b由至少包含In或Zn的金屬氧化物形成，典型的是，由In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)等形成。
另外，當氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜17b包含In-M-Zn氧化物時，作為除了Zn和O以外的In和M的原子百分比，較佳為：In為25atomic%以上且M低於75atomic%，更佳為：In為34atomic%以上且M低於66atomic%。
氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上。像這樣，藉由使用能隙寬的氧化物半導體，可以降低電晶體400a及電晶體400b的關態電流。
氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b
的厚度為3nm以上且200nm以下，較佳為3nm以上且100nm以下，更佳為3nm以上且50nm以下。
當氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材中的金屬元素的原子數比較佳為滿足InM及ZnM。這種濺射靶材中的金屬元素的原子數比較佳為In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=3：1：2。另外，在所形成的氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的原子數比中，分別包括上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內的變動。
作為氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b使用載子密度較低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b使用載子密度為1×1017個/cm3以下，較佳為1×1015個/cm3以下，更佳為1×1013個/cm3以下，進一步佳為1×1011個/cm3以下的氧化物半導體膜。
注意，不侷限於上述記載，可以根據所需的電晶體的半導體特性及電特性(場效移動率、臨界電壓等)來使用具有適合於各種氧化物半導體膜的組成的材料。另外，較佳為適當地設定氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需的電晶體的半導體特性。
此外，藉由作為氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b使用雜質濃度低且缺陷態密度低的氧化物半導體膜，可以製造具有更優良的電特性的電晶體，所以是較佳的。另外，作為雜質可以舉出氫、氮、鹼金屬或鹼土金屬等。在本說明書中，將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。在高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體中，載子發生源很少，因此可以降低載子密度。由此，在該氧化物半導體膜中形成有通道區域的電晶體容易具有臨界電壓成為正的電特性(也稱為常關閉特性)。此外，高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較低的缺陷態密度，因此有時具有較低的陷阱態密度。此外，使用高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜的電晶體的關態電流顯著小，當源極電極與汲極電極間的電壓(汲極電壓)在1V至10V的範圍時，關態電流也可以為半導體參數分析儀的測量極限以下，即1×10-13A以下。因此，在該氧化物半導體膜中形成有通道區域的電晶體的電特性變動小，因此該電晶體的可靠性高。此外，被氧化物半導體膜的陷阱能階俘獲的電荷到消失需要較長的時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，有時在陷阱態密度高的氧化物半導體膜中形成有通道區域的電晶體的電特性不穩定。
氧化物半導體膜所包含的氫與鍵合於金屬原子的氧起反應成為水，且與氫起反應的氧從金屬原子脫離
而在晶格(或氧脫離的部分)中形成氧缺損。當氫進入該氧缺損中時，有時會生成作為載子的電子。另外，當氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧發生鍵合時，有時會生成作為載子的電子。因此，使用含有氫的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。
因此，較佳的是，在氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中除了氧缺損之外還儘量減少氫。明確而言，在氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中，藉由二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測量的氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的氫濃度為2×1020atoms/cm3以下，較佳為5×1019atoms/cm3以下，更佳為1×1019atoms/cm3以下，進一步佳為5×1018atoms/cm3以下，還進一步佳為1×1018atoms/cm3以下，還進一步佳為5×1017atoms/cm3以下，還進一步佳為1×1016atoms/cm3以下。
當氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b包含第14族元素中之一的矽或碳時，氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的氧缺損增加，會導致氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的n型化。因此，將氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的矽或碳的濃度(利用二次離子質譜分析法得到的濃度)設定為2×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1017atoms/cm3以下。
另外，將藉由二次離子質譜分析法得到的氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的鹼金屬或鹼土
金屬的濃度為1×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1016atoms/cm3以下。鹼金屬和鹼土金屬有時會與氧化物半導體鍵合而生成載子，導致電晶體的關態電流的增大。由此，較佳為降低氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的鹼金屬或鹼土金屬的濃度。
另外，當在氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中含有氮時產生作為載子的電子，載子密度增加而容易導致氧化物半導體膜17a、氧化物半導體膜17b的n型化。其結果是，使用含有氮的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。因此，在該氧化物半導體膜中，較佳為盡可能地減少氮。例如，藉由二次離子質譜分析法測量的氮濃度較佳為5×1018atoms/cm3以下。
藉由將氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的雜質濃度減少到上述值，可以使電晶體400a、400b具有臨界電壓成為正的電特性(也稱為常關閉特性)。
此外，氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b例如也可以具有非單晶結構。非單晶結構例如包括下述CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向的結晶氧化物半導體)、多晶結構、下述微晶結構或非晶結構。在非單晶結構中，非晶結構的缺陷態密度最高，而CAAC-OS的缺陷態密度最低。
另外，藉由使用CAAC-OS膜形成氧化物半導體膜17a，即使通道長度小，典型的是0.5μm以上且
4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下，也可以製造通道蝕刻型電晶體，所以是較佳的。
此外，氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b也可以為具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的混合膜。混合膜有時例如具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的區域。另外，混合膜有時例如具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的區域的疊層結構。
包括氧化物半導體膜的電晶體是積累型電晶體。在此，參照圖36A至36C所示的示意圖說明包括氧化物半導體膜的電晶體處於關閉狀態及導通狀態時的載子的遷移。此外，圖36A及36B是通道長度方向上的剖面圖，圖36C是通道寬度方向上的剖面圖。
在圖36A至36C中，包括氧化物半導體膜的電晶體具有：閘極電極GE_1；閘極電極GE_1上的閘極絕緣膜GI_1；閘極絕緣膜GI_1上的氧化物半導體膜OS；氧化物半導體膜OS上的電極S、D；氧化物半導體膜OS及電極S、D上的閘極絕緣膜GI_2；以及閘極絕緣膜GI_2上的閘極電極GE_2。氧化物半導體膜OS包括通道區域i以及與電極S、D接觸的低電阻區域n+。如圖
36C所示，閘極電極GE_1和閘極電極GE_2連接。
如圖36A所示，在電晶體處於關閉狀態的情況下，當對閘極電極GE_1、GE_2施加負電壓時電子從氧化物半導體膜OS的通道區域i被排除而通道區域i完全空乏化。其結果是，電晶體的關態電流變得極小。
另一方面，如圖36B所示，在電晶體處於導通狀態的情況下，電子從與電極S接觸的低電阻區域n+積累到與電極D接觸的低電阻區域n+中，因此如箭頭所示那樣形成電流路徑。如圖36C所示，使閘極電極GE_1及閘極電極GE_2具有相同的電位且使氧化物半導體膜OS的側面與閘極電極GE_2相對，而且在通道寬度方向上閘極電極GE_1及閘極電極GE_2分別隔著閘極絕緣膜GI_1及閘極絕緣膜GI_2圍繞氧化物半導體膜OS，從而如圖36B所示，氧化物半導體膜OS中的載子不僅在閘極絕緣膜GI_1及GI_2與氧化物半導體膜OS之間的介面，而且還在氧化物半導體膜OS中的廣泛的範圍中流過，由此電晶體中的載子移動量增加。其結果是，電晶體的通態電流增大且場效移動率增高，典型的是，場效移動率為10cm2/V．s以上，進一步為20cm2/V．s以上。注意，在此的場效移動率是電晶體的飽和區域中的場效移動率，而不是作為氧化物半導體膜的物性值的移動率的近似值。另外，藉由將電晶體的通道長度(也稱為L長度)設定為0.5μm以上且6.5μm以下，較佳為大於1μm且低於6μm，還較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm
且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下，顯著地增加場效移動率。此外，藉由將通道長度設定得小，即0.5μm以上且6.5μm以下，可以減小通道寬度。因此，如圖36C所示，即使設置用作閘極電極GE_1及閘極電極GE_2的連接部的區域，也可以縮小電晶體的面積。
在圖2A1、2B、2C1、2D所示的電晶體400a中，藉由設置閘極電極13a及閘極電極31，基板11和閘極電極13a之間及閘極電極31上的固定電荷不影響到氧化物半導體膜17a，因為閘極電極13a及閘極電極31分別具有遮罩來自外部的電場的功能。其結果是，可以抑制應力測試(例如，對閘極電極施加負電位的-GBT(Gate Bias-Temperature：閘極偏壓-溫度)應力測試)所導致的劣化，且還可以抑制汲極電壓不同時的通態電流的上升電壓的變動。
注意，BT應力測試是一種加速試驗，它可以在短時間內評估由於使用很長時間而發生的電晶體的特性變化(即，隨時間變化)。尤其是，BT應力測試前後的電晶體的臨界電壓的變動量是檢查可靠性時的重要指標。可以說是，在BT應力測試前後，臨界電壓的變動量越少，電晶體的可靠性越高。
在減小電晶體的通道長度時，臨界電壓會向負方向漂移。然而，在本實施方式的顯示裝置中，藉由使用作像素的選擇電晶體的電晶體400b的通道長度大於用作驅動電晶體的電晶體400a的通道長度，可以實現顯示
裝置的高速工作和低耗電量化。
此外，設置在氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b上的絕緣膜28較佳為包括包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜是藉由加熱而使其氧的一部分脫離的氧化物絕緣膜。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜藉由在表面溫度為100℃以上且700℃以下或者為100℃以上且500℃以下的條件下進行TDS分析(Thermal Desorption Spectroscopy：熱脫附譜分析)，換算為氧原子的氧的脫離量為1.0×1018atoms/cm3以上，較佳為3.0×1020atoms/cm3以上。
在絕緣膜28包括包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜時，可以使絕緣膜28所包含的氧的一部分移動到氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中來減少該氧化物半導體膜會包含的氧缺損。
在使用包含氧缺損的氧化物半導體膜的電晶體中，臨界電壓容易向負方向變動，而容易具有常開啟特性。這是因為由於氧化物半導體膜所包含的氧缺損而產生電荷，導致氧化物半導體膜的低電阻化。當電晶體具有常開啟特性時，產生各種問題，諸如在工作時容易產生工作故障或者在非工作時耗電量增大等。另外，還存在以下問題：即由於經過時間或進行應力測試而導致電晶體的電特性，典型的臨界電壓的變動量的增大。
然而，在本實施方式所示的電晶體400a及電
晶體400b中，藉由設置在氧化物半導體膜17a、17b上的絕緣膜28包括包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，可以使絕緣膜28所包含的氧移動到氧化物半導體膜17a、17b來減少該氧化物半導體膜中的氧缺損。此外，由於絕緣膜28不被暴露於蝕刻氛圍，因此缺陷較少。其結果是，得到具有常關閉特性的電晶體。此外，可以減少由於經過時間或進行應力測試而導致的電晶體的電特性，典型的是相對於工作時間的臨界電壓的變動量。再者，即使反復應力測試也可以減少臨界電壓的變動。
另外，電晶體400a及電晶體400b是通道蝕刻型電晶體在提高電特性時有效。在此，對通道蝕刻型電晶體和通道保護型電晶體進行比較。例如，在夾著氧化物半導體膜包括兩個閘極電極的通道保護型電晶體中，在第一閘極電極上形成有第一閘極絕緣膜，在第一閘極絕緣膜上形成有氧化物半導體膜，在氧化物半導體膜上形成有通道保護膜，並且在該通道保護膜上形成有與氧化物半導體膜接觸的一對電極。再者，在通道保護膜及一對電極上形成有第二閘極絕緣膜，並且在第二閘極絕緣膜上形成有第二閘極電極。
在形成一對電極時的蝕刻製程中，通道保護膜被暴露於電漿而受到損傷。因此，在通道保護膜中容易形成缺陷。其結果是，在氧化物半導體膜中流過的載子被通道保護膜的缺陷俘獲，電晶體的電特性隨工作時間變動，所以可靠性降低。然而，由於本實施方式所示的電晶
體400a及電晶體400b是通道蝕刻型，因此在絕緣膜28中的與氧化物半導體膜17a或氧化物半導體膜17b重疊的區域不被暴露於蝕刻氛圍。因此，絕緣膜28中的缺陷少且電晶體具有高可靠性。
此外，關於通道保護型電晶體，在氧化物半導體膜中的與一對電極重疊的區域中一對電極遮罩第二閘極電極的電場，第二閘極電極的電場給氧化物半導體膜帶來的影響不均勻。其結果是，被第二閘極電極的電場誘導而流過氧化物半導體膜中的載子量減少。然而，由於本實施方式所示的電晶體400a是通道蝕刻型電晶體，因此閘極電極31的電場給氧化物半導體膜17a的背通道帶來的影響均勻。再者，氧化物半導體膜17a的側面也受到閘極電極31的電場的影響。其結果是，載子在氧化物半導體膜17a中的廣泛的範圍中流過，電晶體的場效移動率提高且通態電流增大。
此外，通道保護型電晶體為使氧化物半導體膜和一對電極的每一個連接而使一對電極的每一個的一個端部位於通道保護膜上。另外，一對電極的每一個的一個端部位於氧化物半導體膜和一對電極的每一個的連接區域的內側。因此，當考慮光罩的位置偏差時需要將氧化物半導體膜與一對電極的每一個的連接區域之間的間隔設計得寬。另一方面，因為在通道蝕刻型電晶體中氧化物半導體膜與一對電極的每一個的一個端部直接連接，所以與通道保護型電晶體相比，在通道蝕刻型電晶體中較容易減小一
對電極之間的距離。特別是，因為在本發明的一個方式的顯示裝置中用作像素的驅動電晶體的電晶體400a的通道長度短，所以藉由採用通道蝕刻型的結構，可以以高良率製造顯示裝置。
再者，因為電晶體400a和電晶體400b都是通道蝕刻型，且電晶體400b和電晶體400a的結構的不同之處在於通道長度及電晶體400a包括用作背閘極電極的閘極電極31，所以可以藉由同一製程製造電晶體400a及電晶體400b。因此，可以實現顯示裝置的製程的簡化。
下面，說明電晶體400a、電晶體400b的詳細結構。
雖然對基板11的材質等沒有大限制，但是至少需要具有能夠承受後面的加熱處理的耐熱性。例如，作為基板11，也可以使用玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板等。此外，也可以利用：使用矽或碳化矽等的單晶半導體基板或多晶半導體基板；使用矽鍺等的化合物半導體基板；以及SOI基板等，並且也可以將在這些基板上設置有半導體元件的基板用作基板11。另外，當作為基板11使用玻璃基板時，藉由使用第六代(1500mm×1850mm)、第七代(1870mm×2200mm)、第八代(2200mm×2400mm)、第九代(2400mm×2800mm)、第十代(2950mm×3400mm)等的大面積基板，可以製造大型顯示裝置。
此外，作為基板11使用撓性基板，也可以在撓性基板上直接形成電晶體400a、電晶體400b。或者，也可以在基板11和電晶體400a、電晶體400b之間設置剝離層。剝離層可以用於如下情況，即在其上製造半導體裝置的一部分或全部，然後將其從基板11分離並轉置到其他基板上。此時，也可以將電晶體400a、電晶體400b轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。
閘極電極13a、13b可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、鎢中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或組合上述金屬元素的合金等而形成。此外，也可以使用選自錳、鋯中的任一種或多種的金屬元素。此外，閘極電極13a、13b也可以具有單層結構或者兩層以上的疊層結構。例如，有含矽的鋁膜的單層結構、在鈦膜上層疊鋁膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結構、在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構、鈦膜、鋁膜和鈦膜以此順序層疊的三層結構等。另外，也可以使用：組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的元素的膜、組合多種元素的合金膜或氮化膜。
另外，閘極電極13a、13b也可以使用銦錫氧化物(ITO)、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等透光導電材料。另外，也可以採用上述透光導電材料和上述金屬
元素的疊層結構。
絕緣膜15例如可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵或Ga-Zn類金屬氧化物、氮化矽等來以單層或疊層結構形成。
此外，藉由作為絕緣膜15使用矽酸鉿(HfSiOx)、添加有氮的矽酸鉿(HfSixOyNz)、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿、氧化釔等high-k材料，可以降低電晶體的閘極洩漏電流。
較佳為將絕緣膜15的厚度設定為5nm以上且400nm以下，更佳為設定為10nm以上且300nm以下，進一步佳為設定為50nm以上且250nm以下。
一對電極20a、20b及一對電極20c、20d可以使用由鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢構成的金屬或以這些元素為主要成分的合金的單層結構或疊層結構。例如，有如下結構：包含矽的鋁膜的單層結構；在鈦膜上層疊鋁膜的兩層結構；在鎢膜上層疊鋁膜的兩層結構；在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構；在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構；在鎢膜上層疊銅膜的兩層結構；在鈦膜或氮化鈦膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鈦膜或氮化鈦膜的三層結構；以及在鉬膜或氮化鉬膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外，可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。
絕緣膜28包括與氧化物半導體膜17a、17b
接觸的氧化物絕緣膜23、與氧化物絕緣膜23接觸的氧化物絕緣膜25以及與氧化物絕緣膜25接觸的氮化物絕緣膜27。絕緣膜28較佳為至少包括包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。在此，作為氧化物絕緣膜23形成使氧透過的氧化物絕緣膜，作為氧化物絕緣膜25形成包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，作為氮化物絕緣膜27形成阻擋氫及氧的氮化物絕緣膜。此外，雖然在此絕緣膜28採用三層結構，但是也可以適當地採用單層、兩層或四層以上的結構。另外，在這些情況下，較佳為至少包括包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜。
氧化物絕緣膜23為使氧透過的氧化物絕緣膜。因此，可以使從設置在氧化物絕緣膜23上的氧化物絕緣膜25脫離的氧藉由氧化物絕緣膜23移動到氧化物半導體膜17a、17b。另外，當在後面形成氧化物絕緣膜25時，氧化物絕緣膜23還用作緩和對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷的膜。
作為氧化物絕緣膜23，可以使用厚度為5nm以上且150nm以下，較佳為5nm以上且50nm以下的氧化矽膜、氧氮化矽膜等。注意，在本說明書中，“氧氮化矽膜”是指在其組成中氧含量多於氮含量的膜，而“氮氧化矽膜”是指在其組成中氮含量多於氧含量的膜。
此外，較佳為使氧化物絕緣膜23中的缺陷量較少，典型的是，藉由ESR(Electron Spin Resonance：電子自旋共振)測量的起因於矽的懸空鍵的g=2.001處呈
現的信號的自旋密度較佳為3×1017spins/cm3以下。這是因為若氧化物絕緣膜23中所含的缺陷密度較高，則氧與該缺陷鍵合，使透過氧化物絕緣膜23的氧減少。
此外，較佳為使在氧化物絕緣膜23與氧化物半導體膜17a、17b之間的介面的缺陷量較少，典型的是，藉由ESR測量的起因於氧化物半導體膜17a、17b中的缺陷的g=1.93處呈現的信號的自旋密度較佳為1×1017spins/cm3以下，更佳為檢測下限以下。
此外，在氧化物絕緣膜23中，有時從外部進入氧化物絕緣膜23中的氧的全部移動到氧化物絕緣膜23的外部。或者，有時從外部進入氧化物絕緣膜23中的氧的一部分留在氧化物絕緣膜23中。此外，在氧從外部進入氧化物絕緣膜23中的同時，氧化物絕緣膜23中所含的氧移動到氧化物絕緣膜23的外部，由此有時會發生氧化物絕緣膜23中氧的移動。
氧化物絕緣膜25以與氧化物絕緣膜23接觸的方式形成。較佳為使用包含超過化學計量組成的氧的氧化絕緣膜形成氧化物絕緣膜25。在包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜中藉由加熱使氧一部分脫離。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜藉由在表面溫度為100℃以上且700℃以下或者為100℃以上且500℃以下的條件下進行TDS分析，換算為氧原子的氧的脫離量為1.0×1018atoms/cm3以上，較佳為3.0×1020atoms/cm3以上。
作為氧化物絕緣膜25可以使用厚度為30nm以上且500nm以下，較佳為50nm以上且400nm以下的氧化矽膜、氧氮化矽膜等。
此外，較佳為使氧化物絕緣膜25中的缺陷量較少，典型的是，藉由ESR測量的起因於矽的懸空鍵的g=2.001處呈現的信號的自旋密度低於1.5×1018spins/cm3，更佳為1×1018spins/cm3以下。另外，由於氧化物絕緣膜25比氧化物絕緣膜23離氧化物半導體膜17a、17b更遠，因此氧化物絕緣膜25的缺陷密度可以高於氧化物絕緣膜23。
氮化物絕緣膜27至少對氫及氧具有阻擋效果。再者，較佳為對氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等具有阻擋效果。藉由在絕緣膜28設置氮化物絕緣膜27，可以防止氧從氧化物半導體膜17a、17b擴散到外部以及氫、水等從外部侵入氧化物半導體膜17a、17b中。
作為氮化物絕緣膜27有厚度為50nm以上且300nm以下，較佳為100nm以上且200nm以下的氮化矽、氮氧化矽、氮化鋁、氮氧化鋁等。
另外，也可以設置對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜代替氮化物絕緣膜27。作為對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜，有氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧氮化鎵、氧化釔、氧氮化釔、氧化鉿、氧氮化鉿等。
在電晶體400a中，作為閘極電極31及電極
32使用透光導電膜。作為透光導電膜有銦錫氧化物(下面也稱為ITO)、銦鋅氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、包含氧化矽的銦錫氧化物等。
在本實施方式的顯示裝置中，作為用作被要求高通態電流及高電場效移動率的像素的驅動電晶體的電晶體400a，使用一種電晶體，其中包括分別重疊於形成有通道的氧化物半導體膜17a的上層及下層的閘極電極13a及閘極電極31，各閘極電極彼此電連接，即進行雙閘極驅動，並且減小通道長度，即為0.5μm以上且4.5μm以下。下面，說明藉由在夾著氧化物半導體膜相對的閘極電極連接且兩個電極具有相同的電位的雙閘極驅動的電晶體中減小通道長度L，提高電流驅動力的情況。
首先，利用模擬對不考慮介面能階或介面散射等的影響的理想模型進行檢討。圖30示出用於計算的電晶體的模型。另外，使用元件模擬軟體“Atlas”(矽谷科技有限公司製造)進行計算。
在圖30所示的電晶體中，在閘極電極GE_1上形成有閘極絕緣膜GI_1，在閘極絕緣膜GI_1上形成有氧化物半導體膜OS，在閘極絕緣膜GI_1及氧化物半導體
膜OS上形成有源極電極S及汲極電極D，在氧化物半導體膜OS、源極電極S及汲極電極D上形成有閘極絕緣膜GI_2，在閘極絕緣膜GI_2上形成有閘極電極GE_2。此外，閘極電極GE_1及閘極電極GE_2藉由形成在閘極絕緣膜GI_1及閘極絕緣膜GI_2中的開口部(未圖示)連接。
表1示出用於計算的條件。
由於閘極電極GE_1和閘極電極GE_2連接，因此經常具有相同的電位。此外，由於該模型利用二維模擬，因此不考慮通道寬度方向上的效果。另外，藉由將汲極電壓Vd為10V時的Vg-Id特性的值代入算式1中，算出飽和移動率μFE。注意，在此以飽和區域的場效移動率
為飽和移動率進行說明。另外，藉由計算得到的飽和移動率的最大值是飽和區域(閘極電壓Vg<汲極電壓Vd+臨界電壓Vth)中的電流驅動力的指標，而與作為氧化物半導體膜的物性值的移動率的近似值不同。
注意，在算式1中，W是電晶體的通道寬度，CBottom是閘極電極GE_1和氧化物半導體膜OS之間的每單位面積的電容值。
圖31A示出雙閘極驅動的電晶體的計算結果，圖31B示出不包括閘極電極GE_2的單閘極驅動的電晶體的計算結果。
由圖31A和31B可知，在雙閘極驅動的電晶體和單閘極驅動的電晶體中都可以得到具有尖峰的峰值的飽和移動率。此外，通道長度越短，飽和移動率的峰值越高。
在此，隨著通道長度L變短而飽和移動率變高。下面說明這情況是否相當於電晶體的電流驅動力的提高。
關於藉由理想模型的模擬得到的結果，圖32
示出相對於通道長度標繪出閘極電壓為Vg=Vth+5V時和閘極電壓為Vg=Vth+10V時的通態電流而得到的圖表。圖32的上段圖表表示通態電流，圖32的下段圖表表示通態電流×通道長度。另外，在圖32中，左邊圖表表示汲極電壓Vd為1V時的計算結果，右邊圖表表示汲極電壓Vd為10V時的計算結果。
圖32所示的通態電流與通道長度L成反比。這是因為通態電流與通道長度L成反比。
此外，在通態電流完全與通道長度成反比時，通態電流×通道長度是一定值而不依賴於通道長度。在圖32中，在汲極電壓Vd為1V的情況下通態電流×通道長度的值相對於通道長度L成為大致一定值。另一方面，在汲極電壓Vd為10V的情況下，隨著通道長度L變短而通態電流×通道長度的值變大。這情況表示：在汲極電壓Vd為10V的情況下，有效通道長度(將在後面說明)短於在圖30中決定的通道長度(源極電極S和汲極電極D之間的距離)。
下面說明在理想模型的電晶體的飽和移動率中以低閘極電壓產生峰值的原因。
在圖30所示的電晶體中，假定氧化物半導體膜OS中的電子密度由在氧化物半導體膜OS的厚度方向上一定的值n0(y)表示。y表示氧化物半導體膜OS的通
道長度方向上的任意位置。算式2表示氧化物半導體膜OS的厚度方向上的勢Φ，該勢Φ成為一定。注意，閘極電極GE_1的閘極電壓Vg_1和閘極電極GE_2的閘極電壓Vg_2具有相同的電位，並且將閘極電極GE_1一側和閘極電極GE_2一側的平帶電壓都假定為平帶電壓VFB。
此時，在積累型的包括氧化物半導體膜的電晶體中，汲極電流Id只有由算式3所示的體電流Ibulk近似地表示。
注意，在算式3中，t表示氧化物半導體膜的厚度，μ表示氧化物半導體膜的電子移動率，kB表示波茲曼常數，T表示絕對溫度，Leff表示有效通道長度。另外，在此，通道長度是指源極電極和汲極電極之間的間隔，有效通道長度是指氧化物半導體膜中的在源極電極下擴大的n區域和在汲極電極下擴大的n區域之間的距離。
特別是，在通道長度短或汲極電壓高時，有效通道長度短於通道長度。
注意，n0(0)表示由上述有效通道長度決定的區域的源極電極一側的端部的電子密度，可以由算式4表示。此外，n0(Leff)是由上述有効通道長度決定的區域的汲極電極一側的端部的電子密度，可以由算式5表示。另外，在算式4及算式5中，ND表示氧化物半導體膜的通道區域的施體密度，q表示基本電荷。
在滿足Vd>Vg-Vth及Vg>Vth的飽和區域中，汲極電壓Vd被置換為Vg-Vth，所以算式3變為算式6。
以算式7表示相對於根據算式6得到的汲極電流Id的飽和移動率μFE sat。
在算式7中，當Vg為Vth時分母為0而飽和移動率μFE sat無限大地發散。這種性質是圖31A和31B所示的在低閘極電壓Vg處呈現飽和移動率的峰值的原因。換言之，流過氧化物半導體膜OS中的體電流越引起汲極電流，呈現像圖31A和31B的通道長度為2μm時的飽和移動率那樣的越明顯的峰值。
此外，作為飽和移動率增大的其他原因之一，可以想到有効通道長度Leff短於通道長度L的情況。例如，在氧化物半導體膜OS中，當在其接觸於源極電極S或汲極電極D的區域附近形成n區域時，有効通道長度Leff短於通道長度L。這種影響也從算式7所示的飽和移動率μFE sat和L/Leff之間的比例關係明顯看出。
體電流影響到飽和移動率的現象是積累型裝置的包括氧化物半導體膜的電晶體特有的，而如作為半導體膜包括矽膜的電晶體那樣的反轉型裝置很少受到體電流的影響。
接著，圖33B和33C示出標繪出藉由進行元件模擬得到的電流密度分佈的圖表。圖33A示出在汲極電壓為10V時藉由計算得到的Vg-Id特性，圖33B及圖33C示出沿著圖30所示的氧化物半導體膜的A1-A2的剖面方向上的電流密度分佈。圖33B示出飽和區域(Vg=0.5V)中的電流密度分佈，圖33C示出線性區域(Vg=15V)中的電流密度分佈。注意，用於計算的電晶體的通道長度L/通道寬度W為2μm/50μm，並且汲極電壓Vd為10V。
由圖33B可知，在飽和區域(閘極電壓Vg低)中，在氧化物半導體膜OS中的電流密度分佈大致均等。另一方面，如圖33C所示，在線性區域(閘極電壓Vg高)中，流過氧化物半導體膜OS的表面附近的電流佔優勢。因為如圖33B所示，在飽和區域中，氧化物半導體膜OS中的電流密度分佈大致均等，所以可以知道飽和移動率呈現峰值的原因之一是體電流。
另一方面，圖34B和34C示出標繪出藉由進行元件模擬得到的反轉型裝置的半導體膜的電流密度分佈的圖表。圖34A至34C是在將圖30所示的電晶體的氧化物半導體膜OS替換為包括n-p-n接面的半導體膜(矽)時得到的計算結果。作為半導體膜的通道區域假定其密度為1×17/cm3的受體型雜質。
圖34A示出當汲極電壓為10V時藉由計算得到的Vg-Id特性，圖34B及34C示出沿著圖30所示的半導體膜的A1-A2的剖面方向上的電流密度分佈。圖34B
示出飽和區域(Vg=0.5V)中的電流密度分佈，圖34C示出線性區域(Vg=15V)中的電流密度分佈。注意，用於計算的電晶體的通道長度L/通道寬度W為2μm/50μm，並且汲極電壓Vd為10V。
如圖34B所示，與積累型裝置的包括氧化物半導體膜的電晶體不同地，在反轉型裝置的包括半導體膜的電晶體中，臨界電壓附近的流過半導體膜表面的電流較多，因此體電流的影響比積累型裝置小。
由此可知，在積累型裝置的包括氧化物半導體膜的電晶體的理想模型中，因體電流而使飽和移動率呈現尖峰的峰值。此外，由於體電流，而通道長度L越短，飽和移動率越高。
另外，通道長度L越短，因體電流而產生的飽和移動率的峰值越高，這可以認為是因為在氧化物半導體膜OS的與源極電極S及汲極電極D接觸的區域附近中，因n區域擴大而有効通道長度Leff短於通道長度L。此外，還可以認為是因為在通道長度L小時，受到源極電極S及汲極電極D的影響而氧化物半導體膜OS的導帶底端的能量(Ec)降低且導帶底端的能量和費米能量靠近的現象(CBL效果(Conduction band lowering effect：導帶降低效果))使有効通道長度Leff比通道長度L短。如算式7所示，隨著有効通道長度Leff變小而飽和移動率與L/Leff成正比地增大。由於通道長度L越小，越明顯地產生這種効果，因此可以認為通道長度L越小，飽和移動率
越提高。
接著，圖35A至35C示出為了將理想模型的電晶體近似於實際上的電晶體的飽和移動率，在理想模型的電晶體中，假定在閘極絕緣膜GI_1和氧化物半導體膜OS之間介面存在當俘獲電子時帶負電的受體型能階，即淺的電子陷阱能階來進行計算而得到的結果。
圖35A示出在閘極絕緣膜GI_1和氧化物半導體膜OS之間的介面上假定的電子陷阱能階的DOS(density of state：態密度)。
接著，對雙閘極驅動的電晶體的飽和移動率及單閘極驅動的電晶體的飽和移動率進行計算。圖35B示出雙閘極驅動的電晶體的飽和移動率的計算結果，圖35C示出單閘極驅動的電晶體的飽和移動率的計算結果。
由圖35B及圖35C可知，在雙閘極驅動的電晶體及單閘極驅動的電晶體的飽和移動率中觀察不到在理想模型中得到的尖峰的峰值。此外，由圖35C可知，單閘極驅動的電晶體的飽和移動率的峰值為5cm2/V．sec左右，這表示單閘極驅動的電晶體的飽和移動率不太依賴於通道長度L。另一方面，在雙閘極驅動的電晶體中，通道長度L越小，飽和移動率的峰值越高，即為15cm2/V．sec至20cm2/V．sec。其結果具有與在後面描述的實施例的結果相同的傾向。
由此可知，在雙閘極驅動的電晶體中，通道長度L越降低，飽和移動率越提高。
下面，使用對通道蝕刻型電晶體及通道保護型電晶體的電特性進行計算而得到結果來對通道蝕刻型電晶體及通道保護型電晶體的場效移動率及通態電流分別進行比較。注意，在此對夾著氧化物半導體膜相對的閘極電極連接並具有相同的電位的雙閘極驅動的電晶體的場效移動率μFE及通態電流Ion進行比較。
圖29A示出在計算時使用的通道保護型電晶體的結構。注意，使用元件模擬軟體“Atlas”(矽谷科技有限公司製造)進行計算。
在通道保護型電晶體中，在閘極電極GE_1上形成有閘極絕緣膜GI_1，在閘極絕緣膜GI_1上形成有氧化物半導體膜OS，在閘極絕緣膜GI_1及氧化物半導體膜OS上形成有源極電極S及汲極電極D，在源極電極S及汲極電極D的端部和氧化物半導體膜OS之間形成有通道保護膜CS，在氧化物半導體膜OS、源極電極S和汲極電極D以及通道保護膜CS上形成有閘極絕緣膜GI_2，在閘極絕緣膜GI_2上形成有閘極電極GE_2，閘極電極GE_1和閘極電極GE_2藉由形成在閘極絕緣膜GI_1及閘極絕緣膜GI_2的開口部(未圖示)連接。
在通道蝕刻型電晶體中，不設置通道保護膜CS，源極電極S及汲極電極D的端部與氧化物半導體膜OS接觸。
表2示出用於計算的條件。
圖29A示出雙閘極驅動的電晶體，但是作為比較例子，還對不設置閘極電極GE_2的單閘極驅動的電晶體進行與雙閘極驅動的電晶體同樣的計算。單閘極驅動的電晶體相當於圖2A2、2B、2C2所示的用作選擇電晶體的電晶體400b。
在通道保護型電晶體中，氧化物半導體膜OS和源極電極S或汲極電極D隔著通道保護膜CS重疊的區域的長度為Sov。此外，源極電極S及汲極電極D中的隔
著通道保護膜CS與氧化物半導體膜OS重疊的區域為Sov區域。圖29B示出計算Sov和場效移動率之間的關係而得到的結果，圖29C示出計算Sov和通態電流之間的關係而得到的結果。
此外，在通道蝕刻型電晶體中，在Sov為0μm的條件下計算場效移動率及通態電流。另外，圖29B及29C分別示出它們的計算結果。
圖29B是汲極電壓Vd為1V時的結果。圖29C是汲極電壓Vd為1V且閘極電壓Vg為10V時的結果。
如圖29B所示，在通道蝕刻型電晶體(Sov為0μm)中，雙閘極驅動的電晶體的場效移動率為單閘極驅動的電晶體的場效移動率的大約2倍。另一方面，在通道保護型電晶體中，雙閘極驅動的電晶體的場效移動率隨著Sov的長度增大而減少。
此外，如圖29C所示，在通道蝕刻型電晶體(Sov為0μm)中，雙閘極驅動的電晶體的通態電流為單閘極驅動的電晶體的通態電流的大約2倍。另一方面，在通道保護型電晶體中，雙閘極驅動的電晶體的通態電流隨著Sov的長度增大而減少。
在通道保護型電晶體中，源極電極S及汲極電極D中的Sov區域遮罩閘極電極GE_2的電場。因此，在氧化物半導體膜OS中，不能由閘極電極GE_2的電壓控制載子密度的區域擴大。其結果是，可以認為隨著Sov
的長度增大而場效移動率及通態電流減少。由此，與通道保護型電晶體相比，通道蝕刻型電晶體的雙閘極驅動的場效移動率的增大効果及電流放大効果較高。也就是說，在本實施方式的顯示裝置中，作為用作發光元件的驅動電晶體的電晶體400a應用通道蝕刻型電晶體是有效的。
此外，與通道保護型電晶體相比通道蝕刻型電晶體較容易縮短一對電極之間的距離。因此，電晶體400a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。
接著，參照圖3A至圖6B說明包括圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、2D所示的電晶體400a及電晶體400b的顯示裝置的製造方法。另外，在圖3A至圖6B中，使用由A1-B1表示的通道長度方向上的剖面圖及由C1-D1表示的通道寬度方向上的剖面圖說明電晶體400a的製造方法，使用由A2-B2表示的通道長度方向上的剖面圖說明電晶體400b的製造方法。
另外，除了電晶體400b不包括在開口部42、43中與閘極電極13a接觸的閘極電極31以外，電晶體400b的通道寬度方向上的剖面圖與電晶體400a同樣。
如圖3A所示，在基板11上形成在後面成為閘極電極13a、13b的導電膜12。
在此，基板11使用玻璃基板。
藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜12。
在此，作為導電膜12藉由濺射法形成100nm厚的鎢膜。
接下來，藉由使用第一光罩的光微影製程在導電膜12上形成遮罩。接著，用該遮罩對導電膜12的一部分進行蝕刻來形成閘極電極13a、13b。然後，去除遮罩(參照圖3B)。
作為對導電膜12的一部分進行蝕刻的方法有濕蝕刻法、乾蝕刻法等，可以使用這些方法中的一者或兩者。
在此，藉由光微影製程形成遮罩，使用該遮罩對導電膜12進行乾蝕刻形成閘極電極13a、13b。
另外，也可以藉由電鍍法、印刷法、噴墨法等形成閘極電極13a、13b而代替上述形成方法。
接著，如圖3C所示，在基板11及閘極電極13a、13b上形成在後面成為絕緣膜15的絕緣膜14，在絕緣膜14上形成在後面成為氧化物半導體膜17a、17b的氧化物半導體膜16。
藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成絕緣膜14。
當作為絕緣膜14形成氧化矽膜、氧氮化矽膜或氮氧化矽膜時，作為源氣體，較佳為使用包含矽的沉積
氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
此外，當作為絕緣膜14形成氧化鎵膜時，可以藉由MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金屬有機化學氣相沉積)法形成。
以藉由濺射法、塗佈法、脈衝雷射沉積法、雷射燒蝕法等來形成氧化物半導體膜16。
在藉由濺射法形成氧化物半導體膜16的情況下，作為用來產生電漿的電源裝置，可以適當地使用RF電源裝置、AC電源裝置、DC電源裝置等。
作為濺射氣體，適當地使用稀有氣體(典型的是氬)氛圍、氧化氛圍、稀有氣體和氧的混合氣體。另外，當採用稀有氣體和氧的混合氣體時，較佳為增高氧氣體占稀有氣體的比例。
另外，根據所形成的氧化物半導體膜16的組成而適當地選擇靶材，即可。
為了獲得高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜16，不僅需要使處理室內高真空抽氣，而且需要使濺射氣體高度純化。作為濺射氣體的氧氣體或氬氣體，使用露點為-40℃以下，較佳為-80℃以下，更佳為-100℃以下，進一步佳為-120℃以下的高純度氣體，由此能夠盡可能地防止水分等混入氧化物半導體膜16中。
在此，藉由使用In-Ga-Zn氧化物靶材(In：
Ga：Zn=1：1：1)的濺射法形成厚度為35nm的In-Ga-Zn氧化物膜作為氧化物半導體膜16。
接著，藉由使用第二光罩的光微影製程在氧化物半導體膜16上形成遮罩，然後使用該遮罩對氧化物半導體膜16的一部分進行蝕刻，從而分別形成經過元件分離的氧化物半導體膜17a、17b。然後，去除遮罩(參照圖3D)。
作為對氧化物半導體膜16的一部分進行蝕刻的方法有濕蝕刻法、乾蝕刻法等，可以使用這些方法中的一者或兩者。
在此，藉由光微影製程形成遮罩，使用該遮罩對氧化物半導體膜16進行濕蝕刻來形成氧化物半導體膜17a、17b。
另外，之後也可以以150℃以上且低於基板應變點，較佳為以200℃以上且450℃以下，更佳為以300℃以上且450℃以下進行加熱処理。其結果是，可以減少氧化物半導體膜17a、17b所包含的氫、水等，從而可以減少氧化物半導體膜17a、17b所包含的雜質。
接著，如圖4A所示，形成在後面成為電晶體400a的一對電極20a、20b及電晶體400b的一對電極20c、20d的導電膜18。
藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜18。
在此，藉由濺射法依次層疊50nm厚的鎢膜和
300nm厚的銅膜來形成導電膜18。
接下來，藉由使用第三光罩的光微影製程，在導電膜18上形成遮罩。接著，使用該遮罩對導電膜18進行蝕刻來形成一對電極20a、20b及一對電極20c、20d。然後，去除遮罩(參照圖4B)。
在此，使用該遮罩對鎢膜及銅膜進行乾蝕刻來形成一對電極20a、20b及一對電極20c、20d。另外，首先藉由濕蝕刻法對銅膜進行蝕刻，接著，藉由使用SF6的乾蝕刻法對鎢膜進行蝕刻，因此藉由該蝕刻在銅膜的表面上形成氟化物。因該氟化物而減少來自銅膜的銅元素的擴散，從而可以減少氧化物半導體膜17a、17b中的銅濃度。
接著，如圖5A所示，在氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上以及氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上，形成後面成為氧化物絕緣膜23的氧化物絕緣膜22以及在後面成為氧化物絕緣膜25的氧化物絕緣膜24。
注意，較佳的是，在形成氧化物絕緣膜22之後，在不暴露於大氣的狀態下連續地形成氧化物絕緣膜24。在形成氧化物絕緣膜22之後，在不暴露於大氣中的狀態下，調節源氣體的流量、壓力、高頻功率和基板溫度中的一個以上以連續地形成氧化物絕緣膜24，由此能夠在減少氧化物絕緣膜22與氧化物絕緣膜24之間的介面的來源於大氣成分的雜質濃度的同時，能夠使包含於氧化物
絕緣膜24中的氧移動到氧化物半導體膜17a、17b中，由此能夠減少氧化物半導體膜17a、17b的氧缺損量。
可以利用下述條件形成氧化矽膜或氧氮化矽膜作為氧化物絕緣膜22：在280℃以上且400℃以下的溫度下保持設置在電漿CVD設備的抽成真空的處理室內的基板，將源氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，較佳為100Pa以上且250Pa以下，並對設置在處理室內的電極供應高頻功率。
作為氧化物絕緣膜22的源氣體，較佳為使用包含矽的沉積氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
藉由利用上述條件，可以形成使氧透過的氧化物絕緣膜作為氧化物絕緣膜22。另外，藉由設置氧化物絕緣膜22，在後面形成氧化物絕緣膜25的製程中，能夠降低對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷。
在該成膜條件下，藉由將基板溫度設定為上述溫度，矽與氧的鍵合力變強。其結果是，作為氧化物絕緣膜22，可以形成使氧透過，緻密且硬的氧化物絕緣膜，典型的是，在25℃下使用0.5wt%的氫氟酸時蝕刻速度為10nm/分以下，較佳為8nm/分以下的氧化矽膜或氧氮化矽膜。
此外，因為在進行加熱的同時形成氧化物絕
緣膜22，所以在氧化物半導體膜17a、17b包含氫、水等時，在該製程中可以使氧化物半導體膜17a、17b所包含的氫、水等脫離。包含在氧化物半導體膜17a、17b中的氫與在電漿中產生的氧自由基鍵合，而成為水。由於在氧化物絕緣膜22的形成製程中基板被加熱，因此因氧和氫的鍵合而成的水從氧化物半導體膜17a、17b脫離。也就是說，藉由電漿CVD法形成氧化物絕緣膜22，可以減少包含在氧化物半導體膜17a、17b中的水及氫。
此外，由於在形成氧化物絕緣膜22的製程中進行加熱，所以氧化物半導體膜17a、17b被露出的狀態下的加熱時間短，由此可以減少因加熱處理從氧化物半導體膜脫離的氧量。即，可以減少包含在氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損量。
再者，藉由將處理室的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，氧化物絕緣膜23中的含水量下降，因此能夠在降低電晶體400a及電晶體400b的電特性偏差的同時，能夠抑制臨界電壓的變動。
另外，藉由將處理室的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，當形成氧化物絕緣膜22時，能夠降低對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷，因此能夠降低氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損量。尤其是，當提高氧化物絕緣膜22或在後面形成的氧化物絕緣膜24的成膜溫度，典型的為高於220℃時，氧化物半導體膜17a、17b所包含的氧的一部分脫離，容易形成氧缺損。
另外，當為了提高電晶體的可靠性而採用用來降低在後面形成的氧化物絕緣膜24中的缺陷量的成膜條件時，氧的脫離量容易降低。其結果是，有時難以減少氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損。然而，藉由將處理室的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，並降低在形成氧化物絕緣膜22時對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷，即使從氧化物絕緣膜24脫離的氧量較低，也能夠減少氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損。
另外，藉由將氧化氣體量設定為包含矽的沉積氣體量的100倍以上，能夠減少氧化物絕緣膜22中的氫含量。其結果是，能夠減少混入氧化物半導體膜17a、17b中的氫含量，因此，能夠抑制電晶體的臨界電壓的負向漂移。
在此，作為氧化物絕緣膜22，在如下條件下利用電漿CVD法來形成厚度為50nm的氧氮化矽膜：將流量為30sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣體，處理室的壓力為200Pa，基板溫度為220℃，使用27.12MHz的高頻電源將150W的高頻功率供應到平行平板電極。可以在該條件下形成使氧透過的氧氮化矽膜。
作為氧化物絕緣膜24，在如下條件形成氧化矽膜或氧氮化矽膜：在180℃以上且280℃以下，較佳為200℃以上且240℃以下的溫度下來保持設置在電漿CVD設備的抽成真空的處理室內的基板，將源氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，
較佳為設定為100Pa以上且200Pa以下，並對設置在處理室內的電極供應0.17W/cm2以上且0.5W/cm2以下，較佳為0.25W/cm2以上且0.35W/cm2以下的高頻功率。
作為氧化物絕緣膜24的源氣體，較佳為使用包含矽的沉積氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
由於作為氧化物絕緣膜24的成膜條件，在施加有上述壓力的反應室中供應具有上述功率密度的高頻功率，因此電漿中的源氣體的分解效率提高，氧自由基增加，且源氣體進一步氧化，所以氧化物絕緣膜25中的氧含量超過化學計量組成。另一方面，由於在以上述基板溫度形成的膜中矽與氧的鍵合力弱，所以因在後面的製程中進行的加熱處理而膜中的氧的一部分脫離。其結果是，可以形成包含超過化學計量組成的氧且因加熱而氧的一部分脫離的氧化物絕緣膜。此外，在氧化物半導體膜17上設置有氧化物絕緣膜22。由此，在氧化物絕緣膜24的形成製程中，氧化物絕緣膜22用作氧化物半導體膜17的保護膜。其結果是，能夠在減少對氧化物半導體膜17所造成的損傷的同時，使用功率密度高的高頻功率形成氧化物絕緣膜24。
在此，作為氧化物絕緣膜24，在如下條件下利用電漿CVD法形成厚度為400nm的氧氮化矽膜：將流
量為200sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣體，反應室的壓力為200Pa，基板溫度為220℃，使用27.12MHz的高頻電源將1500W的高頻功率供應到平行平板電極。另外，電漿CVD設備是電極面積為6000cm2的平行平板型電漿CVD設備，所供應的功率的換算為每單位面積的功率(功率密度)為0.25W/cm2。
接著，進行加熱處理。將該加熱處理的溫度典型地設定為150℃以上且400℃以下，較佳為300℃以上且400℃以下，更佳為320℃以上且370℃以下。
該加熱處理可以使用電爐、RTA裝置等。藉由使用RTA裝置，可以限定於短時間內在基板的應變點以上的溫度下進行加熱處理。由此，可以縮短加熱處理時間。
加熱處理可以在氮、氧、超乾燥空氣(水的含量為20ppm以下，較佳為1ppm以下，更佳為10ppb以下的空氣)或稀有氣體(氬、氦等)的氛圍下進行。另外，上述氮、氧、超乾燥空氣或稀有氣體較佳為不含有氫、水等。
藉由該加熱處理，能夠將氧化物絕緣膜24中所含的氧的一部分移動到氧化物半導體膜17a、17b中以進一步減少包含在氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損量。
另外，在氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24包含水、氫等的情況下，當在形成具有阻擋水、氫等的功
能的氮化物絕緣膜26之後進行加熱處理時，氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24所包含的水、氫等會移動到氧化物半導體膜17a、17b中，因此，在氧化物半導體膜17a、17b中產生缺陷。然而，藉由在形成氮化物絕緣膜26之前進行加熱處理，能夠使氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24中所包含的水、氫等脫離，由此在能夠降低電晶體400a、電晶體400b的電特性偏差的同時，能夠抑制臨界電壓的變動。
另外，當在進行加熱的同時，在氧化物絕緣膜22上形成氧化物絕緣膜24時，可以將氧移動到氧化物半導體膜17a、17b中以減少氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損，因此，不必須一定要進行該加熱處理。
在此，在氮及氧化氛圍下以350℃進行1小時的加熱處理。
另外，當形成一對電極20a、20b以及一對電極20c、20d時，由於導電膜的蝕刻，氧化物半導體膜17a、17b會受到損傷而在氧化物半導體膜17a、17b的背通道(在氧化物半導體膜17a、17b中與相對於閘極電極13a、13b的表面相反一側的表面)一側產生氧缺損。然而，當在氧化物絕緣膜24中應用包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜時，藉由加熱處理能夠減少產生在該背通道一側的氧缺損。由此，能夠提高電晶體400a、400b的可靠性。
接著，藉由濺射法、CVD法等形成在後面成
為氮化物絕緣膜27的氮化物絕緣膜26。
當利用電漿CVD法來形成氮化物絕緣膜26時，藉由將設置在電漿CVD設備的抽成真空的處理室中的基板的溫度設定為300℃以上且400℃以下，較佳為320℃以上且370℃以下，可以形成緻密的氮化物絕緣膜，所以是較佳的。
當作為氮化物絕緣膜26利用電漿CVD法形成氮化矽膜時，較佳為使用包含矽的沉積氣體、氮及氨作為源氣體。藉由作為源氣體使用少於氮的氨，在電漿中氨離解而產生活性種。該活性種切斷包含矽的沉積氣體中的矽與氫的鍵合及氮之間的三鍵。其結果是，促進矽與氮的鍵合，可以形成矽與氫的鍵合少、缺陷少且緻密的氮化矽膜。另一方面，當在源氣體中氨多於氮時，包含矽的沉積氣體及氮的分解不進展，矽與氫的鍵合殘留，從而形成缺陷增加且較粗的氮化矽膜。因此，在源氣體中，較佳為將相對於氨的氮的流量比設定為5以上且50以下，較佳為10以上且50以下。
在此，作為氮化物絕緣膜26，在如下條件下利用電漿CVD法形成厚度為50nm的氮化矽膜：在電漿CVD設備的反應室中，使用流量為50sccm的矽烷、流量為5000sccm的氮以及流量為100sccm的氨作為源氣體，將處理室的壓力設定為100Pa，將基板溫度設定為350℃，使用27.12MHz的高頻電源對平行平板電極供應1000W的高頻功率。另外，電漿CVD設備是電極面積為
6000cm2的平行平板型電漿CVD設備，而將被供應的功率換算為每單位面積的功率(功率密度)的值為1.7×10-1W/cm2。
藉由上述製程，能夠形成氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26。
接著，也可以進行加熱處理。將該加熱處理的溫度典型地設定為150℃以上且400℃以下，較佳為300℃以上且400℃以下，更佳為320℃以上且370℃以下。
接著，藉由使用第四光罩的光微影製程在氮化物絕緣膜26上形成遮罩，然後使用該遮罩對絕緣膜14、氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26部分地進行蝕刻來形成絕緣膜15、由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的絕緣膜28。另外，如電晶體400a的通道長度方向上的剖面圖的圖5B的A1-B1所示，絕緣膜28包括開口部41。此外，電晶體400a的通道寬度方向上的剖面圖的圖5B的C1-D1所示，絕緣膜15及絕緣膜28包括開口部42、43。
接著，如圖6A所示，形成在後面成為閘極電極31及電極32的導電膜30。
藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜30。
在此，藉由濺射法，形成厚度為100nm的ITO膜作為導電膜30。
接下來，藉由使用第五光罩的光微影製程在導電膜30上形成遮罩。接著，使用該遮罩對導電膜的一部分進行蝕刻來形成閘極電極31及電極32。然後，去除遮罩。
另外，如圖6B所示，在電晶體400a的通道寬度方向上以設置在絕緣膜15及絕緣膜28的開口部的側面中與氧化物半導體膜17a的側面相對的方式形成閘極電極31。
藉由上述製程，可以製造電晶體400a及電晶體400b。
本實施方式所示的電晶體藉由以與用作通道區的氧化物半導體膜重疊的方式形成包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，能夠使該氧化物絕緣膜中的氧移動到氧化物半導體膜中。其結果是，可以減少氧化物半導體膜所包含的氧缺損，從而得到可靠性高的電晶體。
此外，在用作發光元件的驅動電晶體的電晶體400a中，藉由在通道寬度方向上使閘極電極31在設置在絕緣膜15及絕緣膜28的開口部42、43的側面上與氧化物半導體膜17a的側面相對，在氧化物半導體膜17a的側面也受到閘極電極31的電場的影響且在氧化物半導體膜17a的廣泛的範圍中載子流過，因此電晶體的場效移動率提高且通態電流增大。
另外，藉由將用作發光元件的驅動電晶體的電晶體400a的通道長度設定為0.5μm以上且4.5μm以
下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下，可以進一步提高電晶體的場效移動率。由此，可以實現顯示裝置的高速驅動。
此外，藉由使用作像素的選擇電晶體的電晶體400b的通道長度大於電晶體400a，可以減少截止電流。由此，可以實現顯示裝置的低耗電量化。
由此，可以得到一種具備包括氧化物半導體膜的電晶體且具有優良的電特性的顯示裝置。此外，可以得到一種具備包括氧化物半導體膜的電晶體且具有高可靠性的顯示裝置。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。
參照圖7A1、7A2、7B、7C1、7C2說明與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、2D不同的結構的顯示裝置。圖7A1、7A2、7B、7C1、7C2所示的顯示裝置包括一種像素，該像素包括用作驅動電晶體的電晶體410a和用作選擇電晶體的電晶體400b。圖7A1是用作驅動電晶體的電晶體410a的俯視圖，圖7A2是用作選擇電晶體的電晶體400b的俯視圖，圖7B是沿著圖7A1的點劃線A3-B3及圖7A2的點劃線A2-B2的剖面圖，圖7C1是沿著圖7A1
的點劃線C3-D3的剖面圖，圖7C2是沿著圖7A2的點劃線C2-D2的剖面圖。另外，在圖7A1及7A2中，為了方便起見，省略基板11及絕緣膜等。
在圖7A2、7B、7C2中用作選擇電晶體的電晶體400b的結構與圖2A2、2B、2C2的結構相同。
電晶體410a與上述電晶體400a不同之處在於：在通道寬度方向上，在氧化物半導體膜17a的一個側面的外側閘極電極13a和閘極電極51連接，而在氧化物半導體膜17a的另一個側面的外側閘極電極13a和閘極電極51隔著絕緣膜15及絕緣膜28相對。
圖7A1、7B、7C1所示的電晶體410a是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13a、形成在基板11及閘極電極13a上的絕緣膜15、隔著絕緣膜15與閘極電極13a重疊的氧化物半導體膜17a；與氧化物半導體膜17a接觸的一對電極20a、20b。此外，還包括：在絕緣膜15、氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上的由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的絕緣膜28；形成在絕緣膜28上的閘極電極51。閘極電極51藉由設置在絕緣膜15及絕緣膜28中的開口部42與閘極電極13a連接。此外，與一對電極20a、20b中的一個，在此的電極20b連接的電極32形成在絕緣膜28上。電極32用作像素電極。
電晶體410a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於
1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。在電晶體410a中，在閘極電極13a和閘極電極51之間設置有氧化物半導體膜17a。此外，如圖7A1所示，在俯視時閘極電極51隔著絕緣膜28與氧化物半導體膜17a的端部重疊。
絕緣膜15及絕緣膜28包括多個開口部。典型的是，圖7B所示，包括使一對電極20a、20b的一個露出的開口部41。如圖7C1所示，在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的一個側面的外側，在絕緣膜15及絕緣膜28設置有開口部42，在該開口部42中閘極電極51和閘極電極13a連接。閘極電極51在開口部42的側面與氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的側面相對。在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的另一個側面的外側，閘極電極51不與閘極電極13a連接。閘極電極51的端部位於氧化物半導體膜17a的側面的外側。
另外，如圖7C1所示，在通道寬度方向上將閘極電極51投影在絕緣膜15和絕緣膜28的介面上時的端部與氧化物半導體膜17a的側面之間的距離d較佳為絕緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的1倍以上且7.5倍以下。在距離d為絕緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的1倍以上時，因為閘極電極51的電場影響到氧化物半導體膜17a的側面或包括側面及其附近的端部，所以可以抑制產生在氧化物半導體膜17a的側面或端部的寄生通道。另一方面，在距離d為絕
緣膜15的厚度t1和絕緣膜28的厚度t2的總厚度的7.5倍以下時，可以縮小電晶體的面積。
接著，說明電晶體410a的製程。
藉由圖3A至圖5A的製程，在基板11上形成閘極電極13a、絕緣膜14、氧化物半導體膜17a、一對電極20a、20b、氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26。另外，在該製程中進行使用第一光罩至第三光罩的光微影製程。
接著，藉由使用第四光罩的光微影製程在氮化物絕緣膜26上形成遮罩，然後對絕緣膜14、氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26的一部分進行蝕刻來形成圖7A1、7B及7C1所示的開口部41、42。
接著，與圖6A所示的製程同樣地形成導電膜30。接著，藉由使用第五光罩的光微影製程在導電膜30上形成遮罩，然後對導電膜30的一部分進行蝕刻來形成圖7A1、7B及7C1所示的閘極電極51及電極32。
藉由上述步驟，可以製造電晶體410a。
參照圖8A1、8A2、8B、8C1、8C2說明與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、2D以及圖7A1、7A2、7B、7C1、7C2不同的結構的顯示裝置。圖8A1、8A2、8B、8C1、8C2所示的顯示裝置包括一種像素，該像素包括用作驅動
電晶體的電晶體420a和用作選擇電晶體的電晶體400b。圖8A1是用作驅動電晶體的電晶體420a的俯視圖，圖8A2是用作選擇電晶體的電晶體400b的俯視圖，圖8B是沿著圖8A1的點劃線A4-B4及圖8A2的點劃線A2-B2的剖面圖，圖8C1是沿著圖8A1的點劃線C4-D4的剖面圖，圖8C2是沿著圖8A2的點劃線C2-D2的剖面圖。另外，在圖8A1及8A2中，為了方便起見，省略基板11及絕緣膜等。
在圖8A2、8B、8C2中，用作選擇電晶體的電晶體400b的結構與圖2A2、2B、2C2的結構相同。此外，在圖8A1、8B、8C1中用作驅動電晶體的電晶體420a與上述驅動電晶體410a不同之處在於：閘極電極13a和閘極電極64藉由導電膜62連接。
圖8A1、8B、8C1所示的電晶體420a是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13a；形成在基板11及閘極電極13a上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13a重疊的氧化物半導體膜17a；以及與氧化物半導體膜17a接觸的一對電極20a、20b。此外，還包括：絕緣膜15、氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上的由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的絕緣膜28；以及形成在絕緣膜28上的閘極電極64。閘極電極64隔著導電膜62與閘極電極13a連接。與一對電極20a、20b中的一個，在此的電極20b連接的電極32形成在絕緣膜28上。電極32用
作像素電極。
電晶體420a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。在電晶體420a中，在閘極電極13a和閘極電極64之間設置有氧化物半導體膜17a。如圖8A1所示，在俯視時閘極電極64隔著絕緣膜28與氧化物半導體膜17a的端部重疊。
此外，絕緣膜15及絕緣膜28包括多個開口部。典型的是，圖8B所示，包括使電晶體420a的一對電極20a、20b中的一個露出的開口部41。如圖8C1所示，導電膜62藉由設置在絕緣膜15的開口部61與閘極電極13a連接。在同時形成導電膜62與一對電極20a、20b。閘極電極64藉由設置在絕緣膜28的開口部63與導電膜62連接。也就是說，隔著導電膜62閘極電極13a和閘極電極64電連接。具有與閘極電極13a及閘極電極64相同的電位的導電膜62和氧化物半導體膜17a的側面相對。
另外，如圖8C1所示，在電晶體420a中，僅在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的一個側面的外側，閘極電極13a和閘極電極64隔著導電膜62連接，但是也可以在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的兩個側面的外側，閘極電極13a和閘極電極64隔著導電膜62連接。
接著，說明電晶體420a的製程。
藉由圖3A至3D的製程，在基板11上形成閘極電極13a、絕緣膜14、及氧化物半導體膜17a。在該製程中進行使用第一光罩及第二光罩的光微影製程。
接著，藉由使用第三光罩的光微影製程在絕緣膜14上形成遮罩，然後對絕緣膜14的一部分進行蝕刻來形成圖8A1及8C1所示的開口部61。
接著，與圖4A及4B所示的製程同樣，藉由使用第四光罩的光微影製程在導電膜18上形成遮罩，然後對導電膜18的一部分進行蝕刻來形成一對電極20a、20b及導電膜62。
接著，與圖5A所示的製程同樣，形成氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26。接著，藉由使用第五光罩的光微影製程在氮化物絕緣膜26上形成遮罩，然後對氮化物絕緣膜26的一部分進行蝕刻來形成圖8A1及8C1所示的開口部63。
接著，與圖6A所示的製程同樣，形成導電膜30。然後，在藉由使用第六光罩的光微影製程在導電膜30上形成遮罩之後，對導電膜30的一部分進行蝕刻來形成圖8A1、8B及8C1所示的閘極電極64及電極32。
藉由以上製程，可以製造電晶體420a。
參照圖11A1、11A2、11B、11C1、11C2說明與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、2D、圖7A1、7A2、7B、
7C1、7C2以及圖8A1、8A2、8B、8C1、8C2不同的結構的顯示裝置。圖11A1、11A2、11B、11C1、11C2所示的顯示裝置包括一種像素，該像素包括用作驅動電晶體的電晶體430a和用作選擇電晶體的電晶體430b。圖11A1是用作驅動電晶體的電晶體430a的俯視圖，圖11A2是用作選擇電晶體的電晶體430b的俯視圖，圖11B是沿著圖11A1的點劃線A5-B5及圖11A2的點劃線A6-B6的剖面圖，圖11C1是沿著圖11A1的點劃線C5-D5的剖面圖，圖11C2是沿著圖11A2的點劃線C6-D6的剖面圖。另外，在圖11A1及11A2中，為了方便起見，省略基板及絕緣膜等。
在圖11A1、11B、11C1所示的電晶體430a中，連接到一對電極20a、20b中的一個的電極77形成在絕緣膜15上。此外，該電晶體430a和上述其他驅動電晶體不同之處在於電晶體430a在氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上包括與絕緣膜74b分離的絕緣膜74a。
另外，圖11A2、11B、11C2所示的電晶體430b與上述電晶體400b不同之處在於電晶體430b在氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上包括與絕緣膜74a分離的絕緣膜74b。
圖11A1、11B、11C1所示的電晶體430a是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13a；形成在基板11及閘極電極13a上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13a重疊的氧化物半導體膜17a；以
及與氧化物半導體膜17a接觸的一對電極20a、20b。在絕緣膜15、氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上包括由氧化物絕緣膜71a、氧化物絕緣膜72a及氮化物絕緣膜73a構成的用作閘極絕緣膜的絕緣膜74a以及形成在絕緣膜74a及氮化物絕緣膜15a上的閘極電極76。閘極電極76藉由設置在氮化物絕緣膜15a的開口部75與閘極電極13a連接。與一對電極20a、20b中的一個，在此的電極20b連接的電極77形成在絕緣膜15上。電極77用作像素電極。
圖11A2、11B、11C2所示的電晶體430b是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13b；形成在基板11及閘極電極13b上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13b重疊的氧化物半導體膜17b；以及與氧化物半導體膜17b接觸的一對電極20c、20d。此外，在絕緣膜15、氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上包括由氧化物絕緣膜71b、氧化物絕緣膜72b及氮化物絕緣膜73b構成的絕緣膜74b。
電晶體430a、430b所包括的絕緣膜15由氮化物絕緣膜15a及氧化物絕緣膜15b形成。氧化物絕緣膜15b形成在與氧化物半導體膜17a、一對電極20a、20b及氧化物絕緣膜71a重疊的區域以及與氧化物半導體膜17b、一對電極20c、20d及氧化物絕緣膜71b重疊的區域。
絕緣膜74a、74b按每個電晶體分離且分別重
疊於氧化物半導體膜17a、17b。明確而言，在圖11B所示的電晶體430a的通道長度方向上，絕緣膜74a的端部位於一對電極20a、20b上，而在圖11C1所示的電晶體430a的通道寬度方向上，絕緣膜74a的端部位於氧化物半導體膜17a的外側。在圖11B所示的電晶體430b的通道長度方向上，絕緣膜74b的端部位於一對電極20c、20d上，而在圖11C2所示的電晶體430b的通道寬度方向上，絕緣膜74b的端部位於氧化物半導體膜17b的外側。
在圖11C1所示的通道寬度方向上，在用作閘極絕緣膜的絕緣膜74a的側面閘極電極76與氧化物半導體膜17a的側面相對。另外，在通道長度方向上，絕緣膜74a的端部也可以設置在絕緣膜15上，而不設置在一對電極20a、20b上。在此情況下，電極77形成在絕緣膜74a上，且藉由絕緣膜74a開口部與一對電極20a、20b中的一個連接。
電晶體430a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。在電晶體430a的通道寬度方向上，在閘極電極13a和閘極電極76之間隔著絕緣膜15及絕緣膜74a設置有氧化物半導體膜17a。如圖11A1所示，在俯視時上閘極電極76隔著絕緣膜74a與氧化物半導體膜17a的端部重疊。
此外，電晶體430b的通道長度大於電晶體
430a。由此，可以減少用作像素的選擇電晶體的電晶體430b的截止電流值。
另外，圖11C1例示了在通道寬度方向上，僅在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的一個側面的外側閘極電極13a和閘極電極76連接的情況，但是也可以在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的兩個側面的外側閘極電極13a和閘極電極76連接。
接著，說明電晶體430a、430b的製造方法。
在電晶體430a、430b中，藉由圖3A至圖5A所示的製程在基板上形成閘極電極13a、13b、絕緣膜14、氧化物半導體膜17a、17b、一對電極20a、20b、一對電極20c、20d、氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26。在該製程中進行使用第一光罩至第三光罩的光微影製程。
接著，在圖5B所示的製程中，可以在藉由使用第四光罩的光微影製程在氮化物絕緣膜26上形成遮罩之後，對氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24及氮化物絕緣膜26部分地進行蝕刻，來形成按每個電晶體分離的絕緣膜74a、74b。當絕緣膜14由氮化物絕緣膜和氧化物絕緣膜的疊層構成時，在氧化物絕緣膜23被蝕刻的同時，絕緣膜14的一部分也被蝕刻。其結果是，如圖11B所示，形成由氮化物絕緣膜15a和氧化物絕緣膜15b形成的具有步階的絕緣膜15。
然後，藉由圖6A和6B所示的製程形成閘極
電極76及電極77。
藉由上述製程可以製造電晶體430a、430b。
參照圖9A至9D說明具有與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、圖7A1、7A2、7B、7C1、7C2、圖8A1、8A2、8B、8C1、8C2以及圖11A1、11A2、11B、11C1、11C2不同的結構的顯示裝置。圖9A示出顯示裝置所包括的像素602的等效電路圖。
如圖9A所示，本變形例子的像素602包括發光元件350、用作發光元件350的驅動電晶體的電晶體400a、用作選擇電晶體的電晶體450b以及電容元件370，並且電晶體400a及電晶體450b都是所謂的雙閘極型電晶體，其中包括設置在氧化物半導體膜的上下的閘極電極。
像素602所包括的電晶體400a可以具有與圖2A1、2B、2C1、2D所示的結構相同的結構。
此外，圖9B是用作選擇電晶體的電晶體450b的俯視圖，圖9C是沿著圖9B的點劃線C9-D9的剖面圖，圖9D是沿著圖2A1所示的電晶體400a的點劃線A1-B1及圖9B的點劃線A9-B9的剖面圖。另外，在圖9B中，為了明確起見，省略基板11及絕緣膜等。
圖9A至9D所示的電晶體450b與上述其他選擇電晶體不同之處在於在絕緣膜28上包括重疊於氧化物
半導體膜17b及閘極電極13b的閘極電極109。
圖9A至9D所示的電晶體450b是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13b；形成在基板11及閘極電極13b上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13b重疊的氧化物半導體膜17b；以及與氧化物半導體膜17b接觸的一對電極20c、20d。此外，在絕緣膜15、氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上包括由氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27構成的用作閘極絕緣膜的絕緣膜28和形成在絕緣膜28及絕緣膜15上的閘極電極109。閘極電極109藉由設置在絕緣膜15及絕緣膜28中的開口部102、103與閘極電極13b連接。
電晶體450b所包括的閘極電極109由與電晶體400a所包括的閘極電極31相同的層形成。
電晶體450b的通道長度至少比電晶體400a大。在通道寬度方向上，在閘極電極13b和閘極電極109之間分別隔著絕緣膜15及絕緣膜28設置有氧化物半導體膜17b。如圖9B所示，在俯視時閘極電極109隔著絕緣膜28與氧化物半導體膜17b的端部重疊。
在電晶體400a、450b的藉由蝕刻等加工為島狀的氧化物半導體膜的端部中，有時因加工所導致的損傷而形成缺陷且因雜質附著等而產生污染。因此，在電晶體中，當僅形成在氧化物半導體膜的上側或下側形成的閘極電極中的一個時，即使氧化物半導體膜本質或實質上本
質，也藉由施加電場等的壓力使氧化物半導體膜的端部活化，從而該端部容易成為n型(低電阻區域)。例如，如圖9B的虛線33、34所示，在該n型的端部設置在一對電極20c、20d之間時，n型的區域成為載子路徑，因此形成寄生通道。其結果是，在電晶體400a及電晶體450b中到達臨界電壓時的汲極電流分階段地上升且臨界電壓負向漂移。
然而，圖9A至9D所示的電晶體450b包括具有相同的電位的閘極電極13b及閘極電極109，在通道寬度方向上，閘極電極109在絕緣膜28的側面與氧化物半導體膜17b的側面相對，來自閘極電極109的電場還從其側面影響到氧化物半導體膜17b。其結果是，抑制產生在氧化物半導體膜17b的側面或包括側面及其附近的端部的寄生通道。由此，電晶體450b可以成為到達臨界電壓時的汲極電流急劇上升且電特性優良的電晶體。另外，上述記載還可以應用於電晶體400a所包括的閘極電極13a、閘極電極31及氧化物半導體膜17a。
注意，雖然上述本實施方式的顯示裝置的結構及變形例子的顯示裝置的結構部分地不同，但是可以自由地組合各結構。
如上所述，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
在本實施方式中，參照圖式說明與實施方式1不同的顯示裝置及其製造方法。在本實施方式中，參照圖12A1至圖15B說明進一步減少氧化物半導體膜所包括的氧缺損的電晶體。
圖12A1、12A2、12B、12C1、12C2示出本實施方式的顯示裝置的像素所包括的電晶體的俯視圖及剖面圖。
本實施方式的顯示裝置包括像素，該像素包括用作驅動電晶體的電晶體440a和用作選擇電晶體的電晶體440b。圖12A1是用作驅動電晶體的電晶體440a的俯視圖，圖12A2是用作選擇電晶體的電晶體440b的俯視圖，圖12B是沿著圖12A1的點劃線A7-B7的剖面圖及沿著圖12A2的點劃線A8-B8的剖面圖，圖12C1是沿著圖12A1的點劃線C7-D7的剖面圖，圖12C2是沿著圖12A2的點劃線C8-D8的剖面圖。另外，在圖12A1及12A2中，為了明確起見，省略基板11及絕緣膜等。
圖12A1、12B、12C1所示的電晶體440a是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13a；形成在基板11及閘極電極13a上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13a重疊的氧化物半導體膜17a；以及與氧化物半導體膜17a接觸的一對電極20a、20b。在絕緣膜15、氧化物半導體膜17a及一對電極20a、20b上包括由氧化物絕緣膜83a、氧化物絕緣膜85a及氮化物絕緣
膜87構成的絕緣膜88a以及形成在絕緣膜88a上的閘極電極91。閘極電極91藉由設置在絕緣膜15及氮化物絕緣膜87中的開口部96與閘極電極13a連接。與一對電極20a、20b中的一個，在此的電極20b連接的電極92形成在氮化物絕緣膜87上。電極92藉由設置在氮化物絕緣膜87中的開口部95與電極20b連接。電極92用作像素電極。
此外，圖12A2、12B及12C2所示的電晶體440b是通道蝕刻型電晶體，包括：設置在基板11上的閘極電極13b；形成在基板11及閘極電極13b上的絕緣膜15；隔著絕緣膜15與閘極電極13b重疊的氧化物半導體膜17b；以及與氧化物半導體膜17b接觸的一對電極20c、20d。另外，在絕緣膜15、氧化物半導體膜17b及一對電極20c、20d上包括由氧化物絕緣膜83b、氧化物絕緣膜85b及氮化物絕緣膜87構成的絕緣膜88b。
在電晶體440a中，絕緣膜15及絕緣膜88a分別用作閘極絕緣膜。此外，在電晶體440b中，絕緣膜15用作閘極絕緣膜。絕緣膜15由氮化物絕緣膜15a及氧化物絕緣膜15b形成。氧化物絕緣膜15b形成在與氧化物半導體膜17a、17b、一對電極20a、20b、一對電極20c、20d和氧化物絕緣膜83a中任一個重疊的區域。
另外，在電晶體440b中，也可以在絕緣膜88b上的重疊於閘極電極13b及氧化物半導體膜17b的區域設置第二閘極電極。在此情況下，該第二閘極電極較佳
為藉由設置在絕緣膜15及氮化物絕緣膜87中的開口部與閘極電極13b連接。
在本實施方式中，使用氮化矽膜形成氮化物絕緣膜15a。氧化物絕緣膜15b適當地使用作為實施方式1所示的絕緣膜15例舉出的氧化物。此外，氮化物絕緣膜15a及氧化物絕緣膜15b分別可以適當地採用作為絕緣膜14例舉出的製造方法。氧化物絕緣膜83a、83b可以適當地採用與實施方式1所示的氧化物絕緣膜23同樣的材料及製造方法來形成。氧化物絕緣膜85a、85b可以適當地採用與實施方式1所示的氧化物絕緣膜25同樣的材料及製造方法來形成。氮化物絕緣膜87可以適當地採用與實施方式1所示的氮化物絕緣膜27同樣的材料及製造方法來形成。閘極電極91及電極92可以適當地採用與實施方式1所示的閘極電極31及電極32同樣的材料及製造方法來形成。
此外，氧化物絕緣膜83a、83b及氧化物絕緣膜85a、85b按每個電晶體分離且分別重疊於氧化物半導體膜17a、17b。明確而言，在圖12B所示的電晶體440a的通道長度方向上的剖面圖中，氧化物絕緣膜83a及氧化物絕緣膜85a的端部位於一對電極20a、20b上，在圖12C1所示的電晶體440a的通道寬度方向上的剖面圖中，氧化物絕緣膜83a及氧化物絕緣膜85a的端部位於氧化物半導體膜17a的外側。同樣地，在圖12B所示的電晶體440b的通道長度方向上的剖面圖中，氧化物絕緣膜83b
及氧化物絕緣膜85b的端部位於一對電極20c、20d上，在圖12C2所示的電晶體440b的通道寬度方向上的剖面圖中，氧化物絕緣膜83b及氧化物絕緣膜85b的端部位於氧化物半導體膜17b的外側。
氮化物絕緣膜87以覆蓋氧化物絕緣膜83a、83b及氧化物絕緣膜85a、85b的頂面及側面的方式形成，並接觸於氮化物絕緣膜15a。
在電晶體440a的通道長度方向上，氧化物絕緣膜83a及氧化物絕緣膜85a的端部也可以設置在氮化物絕緣膜15a上，而不設置在一對電極20a、20b上。在電晶體440b的通道長度方向上，氧化物絕緣膜83b及氧化物絕緣膜85b的端部也可以設置在氮化物絕緣膜15a上，而不設置在一對電極20c、20d上。
此外，在圖12C1所示的電晶體440a的通道寬度方向上剖面圖中，閘極電極91隔著氧化物絕緣膜83a及氧化物絕緣膜85a的側面與氧化物半導體膜17a的側面相對。
本實施方式所示的電晶體440a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，較佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步佳為大於1μm且2.5μm以下。此外，在電晶體440a的通道寬度方向上，在閘極電極13a和閘極電極91之間分別隔著絕緣膜15及絕緣膜88a設置有氧化物半導體膜17a。另外，如圖12A1所示，在俯視時閘極電極91隔著絕緣膜88a與氧
化物半導體膜17a的端部重疊。
此外，電晶體440b的通道長度大於電晶體440a的通道長度。由此，可以減少用作像素的選擇電晶體的電晶體440b的截止電流值。
如圖12C1所示，在電晶體440a中，在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的一個側面的外側設置有絕緣膜15及氮化物絕緣膜87中的開口部96。而且，在該開口部96中，閘極電極91與閘極電極13a連接。此外，閘極電極91在氧化物絕緣膜83a、85a的側面與氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的側面相對。此外，在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的另一個側面的外側，閘極電極91不與閘極電極13a連接。另外，閘極電極91的端部位於氧化物半導體膜17a的側面的外側。
另外，在電晶體440a中，如圖12C1所示，僅在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的一個側面的外側閘極電極13a和閘極電極91連接，但是也可以在氧化物半導體膜17a的通道寬度方向上的兩個側面的外側閘極電極13a和閘極電極91連接。
在本實施方式所示的電晶體440a或電晶體440b中，氧化物半導體膜17a及氧化物絕緣膜85a或氧化物半導體膜17b及氧化物絕緣膜85b的周圍被氮化物絕緣膜15a和氮化物絕緣膜87圍繞。由於氮化物絕緣膜15a及氮化物絕緣膜87的氧擴散係數低，且其對氧具有阻擋性，因此可以將氧化物絕緣膜85a、85b所包括的氧的一
部分高效地移動到氧化物半導體膜17a、17b，從而可以減少氧化物半導體膜17a、17b的氧缺損量。此外，由於氮化物絕緣膜15a及氮化物絕緣膜87的水、氫等的擴散係數低，且其對水、氫等具有阻擋性，可以防止來自外部的水、氫等擴散到氧化物半導體膜17a、17b中。其結果是，電晶體440a及電晶體440b得到高可靠性。
接著，參照圖13A至圖15B說明包括電晶體440a及電晶體440b的本實施方式的顯示裝置的製程。
此外，在圖13A至圖15B中，參照沿著A7-B7的通道長度方向上的剖面圖及沿著C7-D7的通道寬度方向上的剖面圖說明電晶體440a的製造方法，並且參照沿著A8-B8的通道長度方向上的剖面圖說明電晶體440b的製造方法。
另外，除了不包括藉由開口部96與閘極電極13a接觸的閘極電極91之外，電晶體440b的通道寬度方向上的剖面圖與電晶體440a相同。
在電晶體440a及電晶體440b中，藉由與圖3A至圖4B所示的製程同樣的製程，在基板11上形成閘極電極13a、13b、氮化物絕緣膜15a、氧化物絕緣膜14b、氧化物半導體膜17a、17b、一對電極20a、20b及一對電極20c、20d。在該製程中進行使用第一光罩至第三光罩的光微影製程。
接著，如圖13A所示，形成氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜94。然後，進行加熱処理將氧化物絕緣
膜24所包括的氧的一部分移動到氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中。藉由在此的加熱処理，可以減少氧化物半導體膜17a、17b所包括的氧缺損量。
接著，在藉由使用第四光罩的光微影製程，在氧化物絕緣膜24上形成遮罩之後，對氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24部分地進行蝕刻來形成按每個電晶體分離的氧化物絕緣膜83a、83b及氧化物絕緣膜85a、85b。另外，氧化物絕緣膜14b的一部分與氧化物絕緣膜24一起被蝕刻，而形成氧化物絕緣膜15b。其結果是，如圖13B所示，氮化物絕緣膜15a被露出。也就是說，形成具有步階的絕緣膜15。
接著，形成圖14A所示的氮化物絕緣膜86。在該製程中，在沿著C7-D7的電晶體440a的通道寬度方向上的剖面圖中氮化物絕緣膜15a和氮化物絕緣膜86接觸。也就是說，氧化物半導體膜17a及氧化物絕緣膜85a的周圍被氮化物絕緣膜15a和氮化物絕緣膜86圍繞。
另外，雖然未圖示，但是藉由形成氮化物絕緣膜86，在電晶體440b的通道寬度方向上的剖面圖中，氧化物半導體膜17b及氧化物絕緣膜85b的周圍被氮化物絕緣膜15a和氮化物絕緣膜86圍繞。
接著，藉由使用第五光罩的光微影製程，在氮化物絕緣膜86上形成遮罩，然後對氮化物絕緣膜86部分地進行蝕刻來形成開口部95。此外，對氮化物絕緣膜15a及氮化物絕緣膜86部分地進行蝕刻來形成開口部96
(參照圖14B)。
然後，如圖15A所示，形成在後面成為電晶體440a的閘極電極91及電極92的導電膜90。導電膜90可以與實施方式1所示的導電膜30同樣地形成。
接下來，藉由使用第六光罩的光微影製程在導電膜90上形成遮罩。接著，使用該遮罩對導電膜90的一部分進行蝕刻來形成閘極電極91及電極92。之後，去除遮罩(參照圖15B)。
另外，如圖15B所示，在電晶體440a的通道寬度方向上的剖面圖中，以氧化物絕緣膜83a及氧化物絕緣膜85a的側面與氧化物半導體膜17a的側面相對的方式形成閘極電極91。
之後，也可以進行加熱處理。氧化物絕緣膜85a、85b由包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜形成。此外，氮化物絕緣膜15a及氮化物絕緣膜87對氧具有高阻擋性。因此，可以減少在該加熱処理中氧化物絕緣膜85a、85b所包含的氧擴散到外部。此外，還可以減少氧化物半導體膜17a、17b所包含的氧擴散到外部。其結果是，可以減少氧化物半導體膜17a、17b的氧缺損。再者，氮化物絕緣膜15a及氮化物絕緣膜87對氫、水等具有高阻擋性，所以可以減少來自外部的氫、水等擴散到氧化物半導體膜17a、17b中。因此，可以減少氧化物半導體膜17a、17b中的氫、水等。其結果是，可以製造可靠性高的電晶體440a及電晶體440b。
藉由上述製程，可以製造包括電晶體440a及電晶體440b的顯示裝置。
如上所述，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
在實施方式1及實施方式2所示的選擇電晶體及驅動電晶體中，可以根據需要在基板11和閘極電極13a、13b之間設置基底絕緣膜。作為基底絕緣膜，可以舉出氧化矽、氧氮化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁、氧氮化鋁等的膜。另外，藉由作為基底絕緣膜使用氮化矽、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁等的膜，可以抑制雜質，典型為鹼金屬、水、氫等從基板11擴散到氧化物半導體膜17a、17b中。
基底絕緣膜可以利用濺射法、CVD法等來形成。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。
在本實施方式中，參照圖19說明一種顯示裝置，其中氧化物半導體膜17a、一對電極20a、20b、氧化物半導
體膜17b以及一對電極20c、20d的結構與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2、2D所示的電晶體400a及電晶體400b不同。另外，可以將本實施方式適當地應用於其他電晶體。
作為設置在電晶體中的一對電極，可以使用鎢、鈦、鋁、銅、鉬、鉻或鉭或者其合金等容易與氧鍵合的導電材料。其結果是，氧化物半導體膜17a、17b中所含的氧與電極20a至20d中所含的導電材料鍵合，氧缺損區域形成在氧化物半導體膜17a、17b中。此外，有時形成電極20a至20d的導電材料的構成元素的一部分混入氧化物半導體膜17a、17b中。其結果是，如圖19所示，在氧化物半導體膜17a、17b中的與電極20a至20d接觸的區域附近形成低電阻區域21a至21d。明確而言，低電阻區域21a、21b分別接觸於一對電極20a、20b且形成在絕緣膜15和一對電極20a、20b之間。此外，低電阻區域21c、21d分別接觸於一對電極20c、20d且形成在絕緣膜15和一對電極20c、20d之間。
低電阻區域21a至21d由於導電性高，所以可以降低氧化物半導體膜17a、17b與電極20a至20d之間的接觸電阻，因此可以增大電晶體的通態電流。
另外，低電阻區域21a、21b的端部也可以與一對電極20a、20b的端部大致一致。或者，如圖19所示，低電阻區域21a、21b的端部位於一對電極20a、20b的端部的內側。同樣地，低電阻區域21c、21d的端部也可以與一對電極20c、20d的端部大致一致。或者，如圖
19所示，低電阻區域21c、21d的端部位於一對電極20c、20d的端部的內側。當在氧化物半導體膜17a、17b中形成低電阻區域21a至21d時，通道長度是氧化物半導體膜和絕緣膜28之間的介面上的低電阻區域之間的距離。
另外，電極20a至20d也可以採用上述容易與氧鍵合的導電材料和氮化鈦、氮化鉭、釕等不容易與氧鍵合的導電材料的疊層結構。藉由採用上述疊層結構，能夠防止電極20a至20d與氧化物絕緣膜23之間的介面處的電極20a至20d的氧化，由此能夠抑制電極20a至20d被高電阻化。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。
在本實施方式中，參照圖式對包括與實施方式1至實施方式4相比能夠進一步降低氧化物半導體膜中的缺陷量的電晶體的顯示裝置進行說明。在本實施方式中說明的電晶體與實施方式1至實施方式4不同之處在於包括具備多個氧化物半導體膜的多層膜。
圖20A1、20A2、20B、20C1、20C2示出顯示裝置所包括的電晶體105a及電晶體105b的俯視圖及剖面圖。電晶體105a是用作像素所包括的發光元件的驅動電
晶體的電晶體。此外，電晶體105b是用作像素的選擇電晶體的電晶體。
圖20A1是電晶體105a的俯視圖，圖20A2是電晶體105b的俯視圖。圖20B是沿著圖20A1的點劃線A10-B10的剖面圖以及沿著圖20A2的點劃線A11-B11的剖面圖，圖20C1是沿著圖20A1的點劃線C10-D10的剖面圖，圖20C2是沿著圖20A2的點劃線C11-D11的剖面圖。另外，在圖20A1、20A2中，為了明確起見，省略基板11及絕緣膜等。
圖20A1、20A2、20B、20C1、20C2所示的顯示裝置所包括的電晶體105a及電晶體105b與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2所示的顯示裝置所包括的電晶體400a及電晶體400b不同之處在於在絕緣膜15和絕緣膜28之間分別包括多層膜98a及多層膜98b。其他結構與圖2A1、2A2、2B、2C1、2C2的結構相同，可以參照上述說明內容。
在本實施方式所示的電晶體105a中，多層膜98a包括氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜97a。此外，在電晶體105b中，多層膜98b包括氧化物半導體膜17b及氧化物半導體膜97b。即，多層膜98a和多層膜98b都包括兩層結構。
在電晶體105a中，氧化物半導體膜17a的一部分用作通道區域，並且在電晶體105b中，氧化物半導體膜17b的一部分用作通道區域。此外，以接觸於多層膜
98a及多層膜98b的方式形成有氧化物絕緣膜23，並且以接觸於氧化物絕緣膜23的方式形成有氧化物絕緣膜25。也就是說，在氧化物半導體膜17a和氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜97a，並且在氧化物半導體膜17b和氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜97b。
氧化物半導體膜97a、97b是由構成氧化物半導體膜17a、17b的元素中的一種以上構成的氧化物半導體膜。因此，在氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜97a之間的介面及在氧化物半導體膜17b和氧化物半導體膜97b之間的介面上不容易產生介面散射。因此，在該介面不阻礙載子的移動，從而提高電晶體的場效移動率。
應用於氧化物半導體膜97a、97b的氧化物半導體膜(下面稱為氧化物半導體膜97)由至少包括In或Zn的金屬氧化物形成，典型的是，由In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)形成，其中其導帶底端的能量與應用於氧化物半導體膜17a、17b的氧化物半導體膜(下面稱為氧化物半導體膜17)相比靠近於真空能階，典型的是，氧化物半導體膜97的導帶底端的能量和氧化物半導體膜17的導帶底端的能量之間的差異為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或0.15eV以上且2eV以下、1eV以下、0.5eV以下或0.4eV以下。也就是說，氧化物半導體膜97的電子親和力和氧化物半導體膜17的電子親和力之間的差異為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或0.15eV以上
且2eV以下、1eV以下、0.5eV以下或0.4eV以下。
氧化物半導體膜97藉由包含In載子移動率(電子移動率)得到提高，所以是較佳的。
藉由在氧化物半導體膜97中使Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd的原子數比高於In，有時得到下面的効果。(1)增大氧化物半導體膜97的能隙。(2)減小氧化物半導體膜97的電子親和力。(3)減少來自外部的雜質的擴散。(4)絕緣性高於氧化物半導體膜17。
此外，因為Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd是與氧的鍵合力強的金屬元素，所以藉由使Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd的原子數比高於In，不容易產生氧缺損。
當氧化物半導體膜97是In-M-Zn氧化物膜時，除了Zn和O以外的In和M的原子百分比較佳為：In低於50atomic%，M為50atomic%以上，更佳為：In低於25atomic%，M為75atomic%以上。
此外，當氧化物半導體膜17及氧化物半導體膜97為In-M-Zn氧化物膜(M為Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，氧化物半導體膜97所含的M(Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)的原子數比大於氧化物半導體膜17中的M的原子數比，典型的是，氧化物半導體膜97所含的M的原子數比為氧化物半導體膜17所含的M的原子數比的1.5倍以上，較佳為2倍以上，更佳為3倍以上。
另外，當氧化物半導體膜17及氧化物半導體膜97為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、Ga、Y、Zr、La、
Ce或Nd)時，在氧化物半導體膜97的原子數比為In：M：Zn=x1：y1：z1，且氧化物半導體膜17的原子數比為In：M：Zn=x2：y2：z2的情況下，y1/x1大於y2/x2，較佳的是y1/x1為y2/x2的1.5倍以上。更佳的是，y1/x1為y2/x2的2倍以上，進一步佳的是y1/x1為y2/x2的3倍以上。此時，在氧化物半導體膜中，在y2為x2以上的情況下，可以使使用該氧化物半導體膜的電晶體具有穩定的電特性，因此是較佳的。但是，在y2為x2的3倍以上的情況下，使用該氧化物半導體膜的電晶體的場效移動率降低，因此，較佳為y2低於x2的3倍。
尤其是，當氧化物半導體膜17是In-M-Zn氧化物膜(M為Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，在用於形成氧化物半導體膜17的靶材中的金屬元素的原子數比為In：M：Zn=x1：y1：z1的情況下，x1/y1較佳為1/3以上且6以下，更佳為1以上且6以下，z1/y1較佳為1/3以上且6以下，更佳為1以上且6以下。注意，藉由使z1/y1為1以上且6以下，容易形成用作氧化物半導體膜17的CAAC-OS膜。靶材中的金屬元素的原子數比的典型例子為In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=3：1：2等。
當氧化物半導體膜97為In-M-Zn氧化物膜(M為Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，在用來形成氧化物半導體膜97的靶材中的金屬元素的原子數比為In：M：Zn=x2：y2：z2的情況下，較佳的是，x2/y2<x1/y1，
z2/y2是1/3以上且6以下、更佳的是1以上且6以下。另外，藉由將z2/y2設定為1以上且6以下，容易形成用作氧化物半導體膜97的CAAC-OS膜。作為靶材中的金屬元素的原子數比的典型例子，有In：M：Zn=1：3：2、In：M：Zn=1：3：4、In：M：Zn=1：3：6、In：M：Zn=1：3：8等。
注意，氧化物半導體膜17及氧化物半導體膜97的原子數比作為誤差包括上述原子數比的±40%的變動。
當在後面形成氧化物絕緣膜25時，氧化物半導體膜97a、97b還用作緩和對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷的膜。因此，也可以在氧化物半導體膜97a、97b上形成氧化物絕緣膜25，而不設置氧化物絕緣膜23。
氧化物半導體膜97a、97b的厚度為3nm以上且100nm以下，較佳為3nm以上且50nm以下。
此外，例如氧化物半導體膜97a、97b也可以與氧化物半導體膜17a、17b同樣地具有非單晶結構。非單晶結構例如包括下述CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向的結晶氧化物半導體)、多晶結構、下述微晶結構或非晶結構。
氧化物半導體膜97a、97b例如也可以具有非晶結構。非晶氧化物半導體膜例如具有無秩序的原子排列且不具有結晶成分。或者，非晶結構的氧化物膜例如是完
全的非晶結構且不具有結晶部。
此外，也可以由氧化物半導體膜17及氧化物半導體膜97構成具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的混合膜。混合膜有時例如具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的區域。另外，混合膜有時例如具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的區域的疊層結構。
在此，在氧化物半導體膜17a和氧化物絕緣膜23之間及在氧化物半導體膜17b和氧化物絕緣膜23之間分別設置有氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b。因此，即使在氧化物半導體膜97a和氧化物絕緣膜23之間及在氧化物半導體膜97b和氧化物絕緣膜23之間，因雜質及缺陷形成陷阱能階，也在該陷阱能階形成區和氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b之間有間隔。其結果是，流過氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的電子不容易被陷阱能階俘獲，從而不僅可以增大電晶體的通態電流，而且可以提高場效移動率。此外，當電子被陷阱能階俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果是，導致電晶體的臨界電壓的變動。然而，當氧化物半導體膜17a、17b與陷阱能階形成區之間有間隔時，能夠減少被陷阱能階俘獲的電子，從而能夠抑制電晶體105a
及電晶體105b的臨界電壓的變動。
此外，由於氧化物半導體膜97a、97b能夠遮蔽來自外部的雜質，所以可以減少從外部移動到氧化物半導體膜17a、17b中的雜質量。此外，在氧化物半導體膜97a、97b中不容易形成氧缺損。由此，能夠減少氧化物半導體膜17a、17b中的雜質濃度及氧缺損量。
此外，氧化物半導體膜17及氧化物半導體膜97不以簡單地層疊各膜的方式來形成，而是以形成連續接合(在此，特指在各膜之間導帶底端的能量連續地變化的結構)的方式來製造。換而言之，採用在各膜之間的介面不存在雜質的疊層結構，該雜質會形成缺陷中心或再結合中心等缺陷能階。如果雜質混入氧化物半導體膜17與氧化物半導體膜97的疊層之間，能帶則失去連續性，因此，載子在介面被俘獲或者因再結合而消失。
為了形成連續接合，需要使用具備負載鎖定室的多室方式的成膜裝置(濺射裝置)在不使各膜暴露於大氣的情況下連續地層疊。在濺射裝置的各處理室中，較佳為使用低溫泵等吸附式真空泵進行高真空抽氣(抽空到5×10-7Pa至1×10-4Pa左右)以盡可能地去除對氧化物半導體膜來說是雜質的水等。或者，較佳為組合渦輪分子泵和冷阱來防止將氣體，尤其是包含碳或氫的氣體從抽氣系統倒流到處理室內。
另外，如圖21所示的電晶體106a、電晶體106b那樣，也可以包括多層膜94a、94b，而代替多層膜
98a、98b。電晶體106a用作像素的驅動電晶體，而電晶體106b用作像素的選擇電晶體。
在多層膜94a中按順序層疊有氧化物半導體膜99a、氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜97a。此外，在多層膜94b中按順序層疊有氧化物半導體膜99b、氧化物半導體膜17b和氧化物半導體膜97b。也就是說，多層膜94a及多層膜94b具有三層結構。另外，藉由同一製程形成多層膜94a及多層膜94b。此外，在電晶體106a中，氧化物半導體膜17a用作通道區域，並且在電晶體106b中，氧化物半導體膜17b用作通道區域。
此外，在電晶體106a及電晶體106b中，絕緣膜15與氧化物半導體膜99a及氧化物半導體膜99b分別接觸。也就是說，在絕緣膜15與氧化物半導體膜17a或氧化物半導體膜17b之間設置有氧化物半導體膜99a或氧化物半導體膜99b。
另外，氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b與氧化物絕緣膜23分別接觸。也就是說，在氧化物半導體膜17a或氧化物半導體膜17b和氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜97a或氧化物半導體膜97b。
對於應用於氧化物半導體膜99a、99b的氧化物半導體膜(下面稱為氧化物半導體膜99)，可以適當地採用與氧化物半導體膜97同樣的材料及形成方法。
氧化物半導體膜99a及氧化物半導體膜99b
的厚度較佳為分別小於氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b的厚度。藉由將氧化物半導體膜99a及氧化物半導體膜99b的厚度設定為1nm以上且5nm以下，較佳為1nm以上且3nm以下，可以減少電晶體的臨界電壓的變動量。
另外，與電晶體105a及電晶體105b同樣地，電晶體106a及電晶體106b所包括的氧化物半導體膜97a、97b還用作在後面形成氧化物絕緣膜25時緩和對氧化物半導體膜17a、17b所造成的損傷的膜。因此，也可以在氧化物半導體膜97a、97b上形成氧化物絕緣膜25，而不設置氧化物絕緣膜23。
在本實施方式所示的電晶體中，在形成有通道的氧化物半導體膜的氧化物半導體膜17a和氧化物絕緣膜23之間及氧化物半導體膜17b和氧化物絕緣膜23之間分別設置有氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b。因此，即使在氧化物半導體膜97a和氧化物絕緣膜23之間及氧化物半導體膜97b和氧化物絕緣膜23之間因雜質及缺陷而形成陷阱能階，該陷阱能階形成區和氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b之間有間隔。其結果是，流過氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的電子不容易被陷阱能階俘獲，所以不僅能夠增大電晶體的通態電流，而且能夠提高場效移動率。此外，當電子被陷阱能階俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果是，導致電晶體的臨界電壓的變動。然而，當氧化物半導體膜17a及氧
化物半導體膜17b與陷阱能階形成區之間有間隔時，能夠減少被陷阱能階俘獲的電子數量，從而能夠抑制臨界電壓的變動。
此外，氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b具有阻擋雜質侵入的功能，它們可以減少從外部侵入氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的雜質量。另外，氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b不容易形成氧缺損。根據上述理由，本實施方式所示的電晶體可以減少氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜17b中的雜質濃度及氧缺損量。
此外，在絕緣膜15和氧化物半導體膜17a之間及絕緣膜15和氧化物半導體膜17b之間分別設置有氧化物半導體膜99a及氧化物半導體膜99b，在氧化物半導體膜17a和氧化物絕緣膜23之間及氧化物半導體膜17b和氧化物絕緣膜23之間分別設置有氧化物半導體膜97a及氧化物半導體膜97b。因此，可以減少氧化物半導體膜99a和氧化物半導體膜17a之間及氧化物半導體膜99b和氧化物半導體膜17b之間的介面附近的矽或碳的濃度、氧化物半導體膜17a、17b中的矽或碳的濃度或者氧化物半導體膜97a、97b和氧化物半導體膜17a、17b之間的介面附近的矽或碳的濃度。
在具有這種結構的根據本實施方式的電晶體中，因為包括形成有通道的氧化物半導體膜的多層膜中的缺陷極少，因此，能夠提高電晶體的電特性，典型的是能
夠實現通態電流的增大及場效移動率的提高。另外，當進行作為應力測試的一個例子的BT應力測試及光BT應力測試時，臨界電壓的變動量少，由此可靠性較高。
接著，參照圖22A至22C說明設置在圖20A1、20B以及20C1所示的電晶體105a的多層膜98a及設置在圖21所示的電晶體106a的多層膜94a的帶結構。設置在電晶體105b中的多層膜98b具有與多層膜98a相同的結構。設置在電晶體106b的多層膜94b具有與多層膜94a相同的結構。因此，在下面的說明中，可以將多層膜98a稱為多層膜98b，而可以將多層膜94a稱為多層膜94b。
在此，作為例子，使用能隙為3.15eV的In-Ga-Zn氧化物作為氧化物半導體膜17a，使用能隙為3.5eV的In-Ga-Zn氧化物作為氧化物半導體膜97a。利用光譜橢圓偏光計(HORIBA JOBIN YVON公司製造的UT-300)測量能隙。
氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜97a的真空能階和價帶頂端的能量差(也稱為游離電位)分別為8eV及8.2eV。另外，關於真空能階和價帶頂端之間的能量差，利用紫外線光電子能譜(UPS：Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy)裝置(PHI公司製造的VersaProbe)進行測量。
因此，氧化物半導體膜17a及氧化物半導體
膜97a的真空能階和導帶底端之間的能量差(也稱為電子親和力)分別為4.85eV及4.7eV。
圖22A示意性地示出多層膜98a的帶結構的一部分。在此，對絕緣膜15及氧化物絕緣膜23為氧化矽膜且以彼此接觸的方式設置多層膜98a和該氧化矽膜的情況進行說明。另外，圖22A所示的EcI1示出氧化矽膜的導帶底端的能量，EcS1示出氧化物半導體膜17a的導帶底端的能量，EcS2示出氧化物半導體膜97a的導帶底端的能量，而EcI2示出氧化矽膜的導帶底端的能量。此外，EcI1相當於圖20B所示的絕緣膜15，而EcI2相當於圖20B所示的氧化物絕緣膜23。
如圖22A所示，在氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜97a中，導帶底端的能量沒有能障而平緩地變化。換言之，可以說導帶底端的能量連續地變化。這可以說是因為多層膜98a包含與氧化物半導體膜17a共通的元素，且氧在氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜97a之間移動，從而形成混合層。
由圖22A可知，多層膜98a的氧化物半導體膜17a成為井(well)，在使用多層膜98a的電晶體中通道區域形成在氧化物半導體膜17a。另外，也可以說是因為多層膜98a的導帶底端的能量連續地產生變化，所以氧化物半導體膜17a和氧化物半導體膜97a連續接合。
另外，如圖22A所示，雖然在氧化物半導體膜97a和氧化物絕緣膜23之間的介面附近可能形成起因
於雜質或缺陷的陷阱能階，但是藉由設置氧化物半導體膜97a，可以使氧化物半導體膜17a與該陷阱能階形成區離開。但是，當EcS1與EcS2之間的能量差小時，有時氧化物半導體膜17a的電子越過該能量差而到達陷阱能階。因電子在陷阱能階中被捕獲，在絕緣膜表面上產生固定負電荷，導致電晶體的臨界電壓向正方向漂移。因此，藉由將EcS1與EcS2之間的能量差設定為0.1eV以上，較佳為0.15eV以上，電晶體的臨界電壓變動得到降低而使電晶體具有穩定的電特性，所以是較佳的。
此外，圖22B示意性地示出多層膜98a的帶結構的一部分，其是圖22A所示的帶結構的變形例子。在此，對絕緣膜15及氧化物絕緣膜23為氧化矽膜且以彼此接觸的方式設置多層膜98a和該氧化矽膜的情況進行說明。圖22B所示的EcI1表示氧化矽膜的導帶底端的能量，EcS1表示氧化物半導體膜17a的導帶底端的能量，EcI2表示氧化矽膜的導帶底端的能量。此外，EcI1相當於圖20B所示的絕緣膜15，EcI2相當於圖20B所示的氧化物絕緣膜23。
在圖20B所示的電晶體中，當形成一對電極20a、20b時，有時多層膜98a的上方，即氧化物半導體膜97a被蝕刻。另一方面，在氧化物半導體膜17a的頂面上，有時在形成氧化物半導體膜97a時形成氧化物半導體膜17a與氧化物半導體膜97a的混合層。
例如，在如下情況下，氧化物半導體膜97a
中的Ga的含量比氧化物半導體膜17a中的Ga的含量多。該情況是：氧化物半導體膜17a是以原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1的In-Ga-Zn氧化物或者原子數比為In：Ga：Zn=3：1：2的In-Ga-Zn氧化物為濺射靶材形成的氧化物半導體膜；氧化物半導體膜97a是以原子數比為In：Ga：Zn=1：3：2的In-Ga-Zn氧化物、In：Ga：Zn=1：3：4的In-Ga-Zn氧化物或者原子數比為In：Ga：Zn=1：3：6的In-Ga-Zn氧化物為濺射靶材形成的氧化物半導體膜。因此，在氧化物半導體膜17a的頂面上可能形成GaOx層或其Ga含量比氧化物半導體膜17a多的混合層。
因此，即使氧化物半導體膜97a被蝕刻，EcS1的位於EcI2一側的導帶底端的能量也會變高，有時成為圖22B所示的帶結構。
當形成如圖22B所示那樣的帶結構時，多層膜98a有時在觀察通道區域的剖面時外觀上被觀察到只包括氧化物半導體膜17a。然而，因為實質上在氧化物半導體膜17a上形成有其Ga含量多於氧化物半導體膜17a中的Ga含量的混合層，所以可以將該混合層認為第1.5層。另外，例如在藉由EDX分析等對多層膜98a所包含的元素進行測量時，可以對氧化物半導體膜17a的上方的組成進行分析來確認該混合層。例如，當氧化物半導體膜17a的上方的組成中的Ga含量多於氧化物半導體膜17a的組成中的Ga含量時可以確認該混合層。
圖22C示意性地示出圖21所示的多層膜94a
的帶結構的一部分。這裡，對絕緣膜15及氧化物絕緣膜23是氧化矽膜且以彼此接觸的方式設置多層膜94a和該氧化矽膜的情況進行說明。圖22C所示的EcI1表示氧化矽膜的導帶底端的能量，EcS1表示氧化物半導體膜17a的導帶底端的能量，EcS2表示氧化物半導體膜97a的導帶底端的能量，EcS3表示氧化物半導體膜99a的導帶底端的能量，EcI2表示氧化矽膜的導帶底端的能量。此外，EcI1相當於圖21所示的絕緣膜15，EcI2相當於圖21所示的氧化物絕緣膜23。
如圖22C所示，在氧化物半導體膜99a、氧化物半導體膜17a及氧化物半導體膜97a中，導帶底端的能量沒有障壁而產生平緩的變化。換言之，可以說導帶底端的能量產生連續的變化。這是由於如下緣故：多層膜94a含有與氧化物半導體膜17a相同的元素，且氧在氧化物半導體膜17a與氧化物半導體膜97之間移動而形成混合層。
從圖22C可知，多層膜94a的氧化物半導體膜17a成為井(well)，在使用多層膜94a的電晶體中通道區域形成在氧化物半導體膜17a中。另外，由於多層膜94a的導帶底端的能量產生連續的變化，所以也可以說氧化物半導體膜99a、氧化物半導體膜17a與氧化物半導體膜97a連續地接合。
另外，如圖22C所示，雖然在多層膜94a與氧化物絕緣膜23之間的介面附近以及多層膜94a與絕緣
膜15之間的介面附近有可能形成起因於雜質或缺陷的陷阱能階，但是藉由設置氧化物半導體膜97a、99a，可以使氧化物半導體膜17a與該陷阱能階形成區離開。注意，當EcS1與EcS2之間的能量差以及EcS1與EcS3之間的能量差小時，有時氧化物半導體膜17a的電子越過該能量差而到達陷阱能階。當電子在陷阱能階中被俘獲時，在絕緣膜表面上產生固定負電荷，導致電晶體的臨界電壓漂移到正方向。因此，藉由將EcS1與EcS2之間的能量差以及EcS1與EcS3之間的能量差設定為0.1eV以上，較佳為0.15eV以上，電晶體的臨界電壓變動得到降低而使電晶體具有穩定的電特性，所以是較佳的。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合並實施。
在本實施方式中，對能夠應用於包含在上述實施方式所示的半導體裝置中的電晶體的氧化物半導體膜的一個方式進行說明。
上述包括氧化物半導體膜較佳為由CAAC-OS膜構成。雖然CAAC-OS膜具有c軸配向性的結晶，但是觀察不到該結晶的明確的晶界(grain boundary)。具有c軸配向得結晶不容易被蝕刻，因此在通道蝕刻型電晶體中形成一對電極時的氧化物半導體膜的過蝕刻量少。由此，
藉由使用CAAC-OS膜構成氧化物半導體膜，可以製造通道蝕刻型電晶體。特別是，在用於驅動電晶體的通道蝕刻型電晶體中，可以使一對電極之間的間隔，即通道長度減小到0.5μm以上且4.5μm以下。
此外，氧化物半導體膜可以由如下氧化物半導體構成：單晶結構的氧化物半導體(以下，稱為單晶氧化物半導體)、多晶結構的氧化物半導體(以下，稱為多晶氧化物半導體)、微晶結構的氧化物半導體(以下，稱為微晶氧化物半導體)及非晶結構的氧化物半導體(以下，稱為非晶氧化物半導體)中的一種以上。以下對CAAC-OS、單晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、微晶氧化物半導體、非晶氧化物半導體進行說明。
CAAC-OS膜是包含多個結晶部的氧化物半導體膜之一。包括在CAAC-OS膜中的結晶部具有c軸配向性。在平面TEM影像中，包括在CAAC-OS膜中的結晶部的面積為2500nm2以上，較佳為5μm2以上，更佳為1000μm2以上；在剖面TEM影像中，該結晶部的含量為50%以上，較佳為80%以上，更佳為95%以上，則成為其物理性質類似於單晶的薄膜。
在CAAC-OS膜的穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)影像中，觀察不到結晶部之間的明確的邊界，即晶界(grain boundary)。因
此，在CAAC-OS膜中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
根據從大致平行於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的TEM影像(剖面TEM影像)可知在結晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映著形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方式排列。在本說明書中，“平行”是指兩條直線所形成的角度為-10°以上且10°以下，因此也包括角度為-5°以上且5°以下的情況。“垂直”是指兩條直線所形成的角度為80°以上且100°以下，因此也包括角度為85°以上且95°以下的情況。
另一方面，根據從大致垂直於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的TEM影像(平面TEM影像)可知在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結晶部之間金屬原子的排列沒有規律性。
此外，在對CAAC-OS膜進行電子繞射時，觀察到表示配向性的斑點(亮點)。
由剖面TEM影像及平面TEM影像可知，CAAC-OS膜的結晶部具有配向性。
使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-OS膜進行結構分析。例如，當利用out-of-plane法分析CAAC-OS膜時，在繞射角(2θ)為31°附近時常出現峰值。由於該峰值來源於InGaZn氧化物的(00x)面
(x為整數)，由此可知CAAC-OS膜中的結晶具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。
另一方面，當利用從大致垂直於c軸的方向使X線入射到樣本的in-plane法分析CAAC-OS膜時，在2θ為56°附近時常出現峰值。該峰值來源於InGaZn氧化物的結晶的(110)面。在此，將2θ固定為56°附近並在以樣本面的法線向量為軸(Φ軸)旋轉樣本的條件下進行分析(Φ掃描)。當該樣本是InGaZn氧化物的單晶氧化物半導體膜時，出現六個峰值。該六個峰值來源於相等於(110)面的結晶面。另一方面，當該樣本是CAAC-OS膜時，即使在將2θ固定為56°附近的狀態下進行Φ掃描也不能觀察到明確的峰值。
由上述結果可知，在具有c軸配向的CAAC-OS膜中，雖然a軸及b軸的配向在不同的結晶部之間沒有規律性，但是c軸都朝向平行於被形成面或頂面的法線向量的方向。因此，在上述剖面TEM影像中觀察到的排列為層狀的各金屬原子層相當於與結晶的a-b面平行的面。
結晶部是在形成CAAC-OS膜時或在進行加熱處理等晶化處理時形成的。如上所述，結晶部的c軸朝向平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量的方向。由此，例如，當CAAC-OS膜的形狀因蝕刻等而發生改變時，結晶部的c軸不一定平行於CAAC-OS膜的被形
成面或頂面的法線向量。
此外，CAAC-OS膜中的結晶度不一定均勻。例如，當CAAC-OS膜的結晶部是由於CAAC-OS膜的頂面附近的結晶成長而形成時，有時頂面附近的結晶度高於被形成面附近的結晶度。另外，還有如下情況：當對CAAC-OS膜添加雜質時，被添加了雜質的區域的結晶度改變，所以CAAC-OS膜中的結晶度根據區域而不同。
當利用out-of-plane法分析CAAC-OS膜時，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不具有c軸配向的結晶部。較佳的是，在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
CAAC-OS膜是雜質濃度低的氧化物半導體膜。雜質是指氫、碳、矽以及過渡金屬元素等氧化物半導體膜的主要成分以外的元素。尤其是，某一種元素如矽等與氧的鍵合力比包括在氧化物半導體膜中的金屬元素與氧的鍵合力強，該元素會奪取氧化物半導體膜中的氧，從而打亂氧化物半導體膜的原子排列，導致結晶性下降。另外，由於鐵或鎳等的重金屬、氬、二氧化碳等的原子半徑(或分子半徑)大，所以如果包含在氧化物半導體膜內，也會打亂氧化物半導體膜的原子排列，導致結晶性下降。包含在氧化物半導體膜中的雜質有時成為載子陷阱或載子發生源。
CAAC-OS膜是缺陷態密度低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜中的氧缺損有時成為載子陷阱或因俘獲氫而成為載子發生源。
將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。在高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜中載子發生源少，所以可以降低載子密度。因此，採用該氧化物半導體膜的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(也稱為常開啟)。此外，在高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜中載子陷阱少。因此，採用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小，於是成為可靠性高的電晶體。被氧化物半導體膜的載子陷阱俘獲的電荷直到被釋放需要的時間長，有時像固定電荷那樣動作。所以，採用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體膜的電晶體的電特性有時不穩定。
此外，在使用CAAC-OS膜的電晶體中，起因於可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。
單晶氧化物半導體膜是雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損少)的氧化物半導體膜。由此，可以降低載子密度。因此，使用單晶氧化物半導體膜的電晶體很少成為常開啟電特性。此外，因為單晶氧化物半導體膜的雜質濃度低且缺陷態密度低，所以載子陷阱有時變少。因此，使用
單晶氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小，而成為可靠性高的電晶體。
注意，氧化物半導體膜的缺陷越少其密度越高。氧化物半導體膜的結晶性越高其密度越高。氧化物半導體膜的氫等雜質的濃度越低其密度越高。單晶氧化物半導體膜的密度比CAAC-OS膜的密度高。CAAC-OS膜的密度比微晶氧化物半導體膜的密度高。多晶氧化物半導體膜的密度比微晶氧化物半導體膜的密度高。微晶氧化物半導體膜的密度比非晶氧化物半導體膜的密度高。
在使用TEM觀察的多晶氧化物半導體膜的影像中，可以觀察到晶粒。多晶氧化物半導體膜所包括的晶粒例如在使用TEM的觀察影像中，在大多數情況下，粒徑為2nm以上且300nm以下、3nm以上且100nm以下或5nm以上且50nm以下。此外，例如在使用TEM觀察的多晶氧化物半導體膜的影像中，有時可以確認到晶界。
多晶氧化物半導體膜具有多個晶粒，該多個晶粒有時晶體配向不同。使用XRD裝置對多晶氧化物半導體層進行結構分析。例如，當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO結晶的多晶氧化物半導體層時，有時在2θ為31°或36°等附近時出現峰值。
因為多晶氧化物半導體膜具有高結晶性，所以有時具有高電子移動率。因此，使用多晶氧化物半導體
膜的電晶體具有高場效移動率。但是，多晶氧化物半導體膜有時在晶界產生雜質的偏析。多晶氧化物半導體膜的晶界成為缺陷能階。由於多晶氧化物半導體膜的晶界有時成為載子陷阱或載子發生源，因此有時與使用CAAC-OS膜的電晶體相比，使用多晶氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動大，且可靠性低。
在使用TEM觀察的微晶氧化物半導體膜的影像中，有時不能明確地觀察到結晶部。微晶氧化物半導體膜中含有的結晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下或1nm以上且10nm以下。尤其是，將具有尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的奈米晶體(nc：nanocrystal)的氧化物半導體膜稱為nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜。例如，在使用TEM觀察nc-OS膜時，有時不能明確地確認到晶界。
nc-OS膜在微小區域(例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域)中其原子排列具有週期性。另外，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。因此，在膜整體上觀察不到配向性。所以，有時nc-OS膜在某些分析方法中與非晶氧化物半導體膜沒有差別。例如，在藉由其中利用使用其束徑比結晶部大的X射線的XRD裝置的out-of-plane法對nc-OS膜進行結構分析時，檢測不出表示結晶面的峰
值。在對nc-OS膜進行使用其束徑比結晶部大(例如，50nm以上)的電子射線的電子繞射(也稱為選區電子繞射)時，觀察到類似於光暈圖案的繞射圖案。另一方面，在對nc-OS膜進行使用其束徑近於結晶部或者比結晶部小(例如，1nm以上且30nm以下)的電子射線的電子繞射(也稱為奈米束電子繞射)時，觀察到斑點。在對nc-OS膜進行奈米束電子繞射時，還有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。在對nc-OS膜進行奈米束電子繞射時，還有時還觀察到環狀的區域內的多個斑點。
nc-OS膜是其規律性比非晶氧化物半導體膜高的氧化物半導體膜。因此，nc-OS膜的缺陷態密度比非晶氧化物半導體膜低。但是，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。所以，nc-OS膜的缺陷態密度比CAAC-OS膜高。
本實施方式所示的結構及方法等可以與其他實施方式所示的結構及方法等適當地組合而使用。
在實施方式1至實施方式6所示的顯示裝置的製造方法中，可以在氧化物半導體膜17a、17b上形成電極20a至20d，然後將氧化物半導體膜17a、17b暴露於產生在氧化氛圍中的電漿，來對氧化物半導體膜17a、17b供應氧。氧化氛圍的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等的氛圍。而且，在該電漿處理中，較佳為將氧化物半導
體膜17a、17b暴露於在對基板11一側不施加偏壓的狀態下產生的電漿中。其結果是，能夠不使氧化物半導體膜17a、17b受損傷，且能供應氧，可以減少氧化物半導體膜17a、17b中的氧缺損量。此外，藉由蝕刻處理可以去除殘留在氧化物半導體膜17a、17b的表面上的雜質諸如氟、氯等鹵素等。此外，較佳為邊進行300℃以上的加熱邊進行該電漿處理。電漿中的氧與氧化物半導體膜17a、17b中的氫鍵合而成為水。由於對基板進行加熱，所以該水從氧化物半導體膜17a、17b脫離。其結果是，可以減少氧化物半導體膜17a、17b中的氫含量及含水量。
本實施方式所示的結構及方法等可以與其他實施方式所示的結構及方法等適當地組合而使用。
在本實施方式中，將參照圖式對根據本發明的一個方式的顯示裝置所包括的像素的結構進行說明。注意，在圖式中，由與上述實施方式相同的符號表示的部分或具有與上述實施方式同樣功能的部分由相同的符號表示，並省略其詳細說明。
圖23示出可以用於顯示裝置的像素的電路結構的一個例子。
圖23所示的像素603包括用作控制資料信號的資料寫入的選擇電晶體的電晶體300b、用作驅動電晶體的電晶體300a、電晶體300c、電容元件370以及發光
元件350。
電晶體300a的源極電極和汲極電極中的一個與用作陽極線的佈線ANO1電連接，電晶體300a的源極電極和汲極電極中的另一個與發光元件350中的一個電極電連接。此外，電晶體300a的閘極電極與電晶體300b的源極電極和汲極電極中的一個以及電容元件370中的一個電極電連接。
電晶體300a具有藉由成為導通狀態或關閉狀態而對流過發光元件350的電流進行控制的功能。在本實施方式中，電晶體300a的通道長度為0.5μm以上且4.5μm以下，且還包括分別設置在氧化物半導體膜的上層及下層並彼此電連接的第一閘極電極及第二閘極電極。也就是說，電晶體300a是通態電流及場效移動率得到提高且抑制臨界電壓的向負方向的變動的電晶體。
電晶體300b的源極電極和汲極電極中的另一個與被供應資料信號的信號線SL電連接。再者，電晶體300b的閘極電極與被供應閘極信號的掃描線GL電連接。
電晶體300b具有藉由成為導通狀態或關閉狀態而對資料信號的寫入進行控制的功能。也就是說，電晶體300b具有選擇電晶體的功能。
在本實施方式中，電晶體300b的通道長度大於電晶體300a的通道長度。電晶體300b是抑制臨界電壓的向負方向的變動(漂移)的電晶體，其截止電流值小。
電晶體300c的源極電極和汲極電極中的一個
與被供應資料的參考電位的佈線ML連接，電晶體300c的源極電極和汲極電極中的另一個與發光元件350中的一個電極以及電容元件370的另一個電極電連接。再者，電晶體300c的閘極電極與被供應閘極信號的掃描線GL電連接。
電晶體300c具有對流過發光元件350的電流進行調節的功能。例如，藉由對電晶體300a的臨界電壓或場效移動率的偏差或者電晶體300a劣化時流過佈線ML的電流進行監視，可以校正流過發光元件350的電流。例如，可以對佈線ML提供發光元件350的臨界電壓以下的電壓。
在本實施方式中，較佳為例如使電晶體300c的通道長度大於電晶體300a的通道長度。另外，電晶體300c既可以採用單閘極結構，又可以與電晶體300a同樣地採用雙閘極結構。注意，當電晶體300c採用單閘極結構時，可以刪掉用來連接第一閘極電極和第二閘極電極的區域，所以可以縮小電晶體的面積。由此，可以提高像素的孔徑比，所以是較佳的。
電容元件370的一對電極中的一個與電晶體300b的源極電極和汲極電極中的一個以及電晶體300a的閘極電極電連接，電容元件370的一對電極中的另一個與電晶體300c的源極電極和汲極電極中的另一個以及發光元件350的一個電極電連接。
在圖23所示的像素603的結構中，電容元件
370用作儲存被寫入的資料的儲存電容器。
發光元件350的一對電極中的一個與電晶體300a的源極電極和汲極電極中的另一個、電容元件370的一對電極中的另一個以及電晶體300c的源極電極和汲極電極中的另一個電連接。此外，發光元件350的一對電極中的另一個與用作陰極線的佈線CAT電連接。
作為發光元件350例如可以使用有機電致發光元件(有機EL元件)或無機EL元件。
此外，佈線ANO2延伸在平行於佈線ML的方向上。佈線ANO2與用作陽極線的佈線ANO1連接並可以減少佈線ANO1的佈線電阻。其結果是，在使用大面積基板的顯示裝置中可以減少佈線的電壓下降並還減少顯示裝置的亮度不均勻。
對佈線ANO1、ANO2和佈線CAT中的一個提供高電源電位VDD，而對另一個提供低電源電位VSS。在圖23所示的結構中，對佈線ANO1、ANO2提供高電源電位VDD，而對佈線CAT提供低電源電位VSS。
例如，在具有圖23的像素603的顯示裝置中，藉由掃描線驅動電路依次選擇各行的像素603，來使電晶體300b成為導通狀態而寫入資料信號的資料。
當電晶體300b處於關閉狀態時，被寫入資料的像素603成為保持狀態。再者，由於電晶體300b與電容元件370連接，所以可以長時間保持被寫入的資料。此外，由電晶體300a控制流過源極電極和汲極電極之間的
電流量，發光元件350以與流過的電流量對應的亮度發光。
接著，下面參照圖16至圖18說明可以用於圖23所示的像素603的結構。
圖16示出可以用於像素603的像素電路的俯視圖的一部分。此外，圖17示出沿著圖16所示的點劃線X1-X2的剖面，而圖18示出沿著圖16所示的點劃線X3-X4及X5-X6的剖面。
在圖16中，用作掃描線的佈線GL在與信號線大致正交的方向(圖式中的左右方向)上延伸地設置。在與掃描線大致正交的方向(圖式中的上下方向)上延伸的方式設置有用作信號線的佈線SL。以在與佈線SL平行的方向上延伸的方式設置有被提供資料的參考電位的佈線ML。以在與佈線SL及佈線ML平行的方向上延伸的方式設置有用作陽極線的佈線ANO2。
電晶體300a、300b、300c設置在像素603中。另外，電晶體300a、300b、300c分別包括：用作閘極電極的導電膜；閘極絕緣膜；形成在閘極絕緣膜上的形成有通道區域的氧化物半導體膜；以及用作一對電極的導電膜。例如，電晶體300a包括：閘極電極13a；閘極絕緣膜(未圖示)；氧化物半導體膜17a；以及電極20a、20b。
此外，電晶體300b包括：閘極電極13b；閘極絕緣膜(未圖示)；氧化物半導體膜17b；以及電極
20c、20d。
注意，雖然並不說明電晶體300c的結構，但是電晶體300c可以採用與電晶體300b同樣的結構。
電極13c藉由開口部352a與電極20a電連接。電極20b藉由開口部354、356b與像素電極322電連接。電極13d藉由開口部352b及開口部352c與電極20e電連接。
此外，在電極20b的下方形成有閘極電極13a。電容元件包括電極20b、形成在閘極電極13a上的介電膜和閘極電極13a。該電容元件相當於圖23所示的電容元件370。
接著，參照圖17及圖18說明沿著圖16所示的點劃線X1-X2、點劃線X3-X4及點劃線X5-X6的剖面。
圖17及圖18所示的像素包括：基板11；基板11上的閘極電極13a、13b及電極13c、13d；形成在基板11、閘極電極13a、13b及電極13c、13d上的絕緣膜306a、306b；絕緣膜306b上的氧化物半導體膜17a、17b；分別設置在氧化物半導體膜17a、17b上的一對電極20a、20b及一對電極20c、20d；藉由與電極20a至20d相同的製程形成的電極20e；形成在氧化物半導體膜17a、17b及電極20a至20e上的氧化物絕緣膜314；形成在氧化物絕緣膜314上的氮化物絕緣膜316；設置在氮化物絕緣膜316上的與氧化物半導體膜17a重疊的位置上的
閘極電極320；設置在氮化物絕緣膜316上且在與氧化物半導體膜17a重疊的位置上設置有開口部356a的絕緣膜318；藉由與閘極電極320同一製程形成在絕緣膜318上的像素電極322；以及以覆蓋電晶體及像素電極322的端部的方式形成的絕緣膜324。
此外，絕緣膜306a、306b用作電晶體300a、電晶體300b的閘極絕緣膜(在電晶體300a中用作第一閘極絕緣膜)，並且氧化物絕緣膜314及氮化物絕緣膜316用作電晶體300a的第二閘極絕緣膜。
另外，在夾在電極20b和閘極電極13a之間的區域中，絕緣膜306a、306b用作電介質。也就是說，電極20b、絕緣膜306a、306b及閘極電極13a形成電容元件。
在像素電極322及絕緣膜324上形成有EL層326，而在EL層326上形成有電極328。發光元件350包括像素電極322、EL層326、電極328。在EL層326中至少形成有包含發光物質的發光層即可，除了該發光層以外還可以形成有電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層、電子注入層及電荷產生層等功能層。EL層326從一對電極(在此，像素電極322和電極328)注入電子和電洞而流過電流。然後，藉由使該電子和電洞再結合，發光物質形成激發態，並且當該激發態恢復到基態時，獲得發光。
絕緣膜318只要具有使形成在像素電極322的下方的凹凸平坦化的功能即可，例如可以使用有機絕緣
膜等形成。
絕緣膜324具有在相鄰的像素之間使EL層326分離的功能，即分隔壁的功能。絕緣膜324只要具有絕緣性，例如可以使用有機絕緣膜或無機絕緣膜。作為有機絕緣膜，例如可以使用聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧烷樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂等。作為無機絕緣膜可以使用氧化矽、氧氮化矽等。特別是，藉由使用光敏有機樹脂材料容易製造絕緣膜324，所以是較佳的。
在電極13c上的絕緣膜306a、306b中形成有開口部352a。電極13c藉由開口部352a與電極20a連接。在電極13d上的絕緣膜306a、306b中形成有開口部352b、352c。電極13d藉由開口部352b、352c與電極20e連接。如形成在電極13d上的開口部352b、352c那樣，藉由設置多個開口部可以降低電極20e和電極13d之間的接觸電阻。注意，雖然在圖18中例示了兩個開口部，即開口部352b、352c的情況，不侷限於此而也可以形成一個開口部或三個以上的開口部。
在電晶體300a上的絕緣膜318中形成有開口部356a。藉由形成開口部356a，可以縮短閘極電極320和氧化物半導體膜17a之間的距離。因此，可以將來自閘極電極320的電場適當地施加到氧化物半導體膜17a。
在電極20b上的氧化物絕緣膜314及氮化物絕緣膜316中形成有開口部354。在開口部354上的絕緣
膜318中形成有開口部356b。電極20b藉由開口部354、356b與像素電極322電連接。
注意，對於能夠用於圖17及圖18所示的像素的材料，可以援用實施方式1或實施方式2所示的記載。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。
在本實施方式中，參照圖24A和24B說明本發明的一個方式的主動矩陣型顯示裝置的一個例子。
圖24A是本發明的一個方式的顯示裝置的俯視圖。此外，圖24B相當於沿著點劃線M1-M2及N1-N2的剖面圖。
圖24A和24B所示的主動矩陣型顯示裝置在基底基板801上設置有發光部802、驅動電路部803(閘極線驅動電路等)、驅動電路部804(信號線驅動電路等)以及密封材料805。在由基底基板801、密封基板806以及密封材料805形成的空間810中密封有發光部802和驅動電路部803、804。
驅動電路部803及驅動電路部804可以採用上述實施方式所說明的電晶體的結構形成。另外，也可以分割各驅動電路等並將其設置在隔著像素相對的一側。
圖24B所示的發光部802由多個像素形成，該像素包括：用作具有控制資料信號的資料寫入的功能的選擇電晶體的第一電晶體(未圖示)；用作具有調節流過發光元件的電流的功能的驅動電晶體的第二電晶體811；與第二電晶體811的佈線(源極電極或汲極電極)電連接的第一電極831。
發光元件840包括頂部發射結構，並由第一電極831、EL層833以及第二電極835構成。此外，以覆蓋第一電極831的端部的方式形成有用作分隔壁的絕緣膜839。
電晶體811具有雙閘極結構，且在絕緣膜844上包括在與第一電極831同時形成的閘極電極832。藉由在絕緣膜839下設置電晶體811，可以減少閘極電極832中的外光反射。
在基底基板801上設置有用於連接外部輸入端子的引線809，藉由該外部輸入端子將來自外部的信號(例如，視訊信號、時脈信號、啟動信號或重置信號等)或電位發送到驅動電路部803和驅動電路部804。在此示出了作為外部輸入佈線設置FPC(Flexible Printed Circuit：撓性印刷電路)808的例子。
驅動電路部803、804具有多個電晶體。在圖24B中例示驅動電路部803包括NMOS電路的例子，該NMOS電路包括n通道型電晶體852、853。驅動電路部的電路可以利用多種CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路
形成。此外，雖然在本實施方式中示出驅動電路形成在形成有發光部的基板上的驅動電路一體型，但是本發明不侷限於該結構，也可以將驅動電路形成在與形成有發光部的基板不同的基板上。
為了防止製程數的增加，較佳為藉由同一材料或同一製程製造引線809和用於發光部或驅動電路部的電極或佈線。例如，可以使用與包括在發光部802及驅動電路部803中的電晶體的閘極電極同一材料、同一製程製造引線809。
作為基底基板801可以使用具有耐受顯示裝置的製程的程度的耐熱性的基板。只要適合於製造設備，該基板的厚度及尺寸就沒有特別的限制。
基底基板801較佳為具有氣體阻隔性。另外，也可以使用在其上層疊有具有氣體阻隔性的膜的基板。具體來說，當使用作為氣體阻隔性的水蒸氣穿透率為10-5g/m2．day以下，較佳為10-6g/m2．day以下的基板時，可以提高顯示裝置的可靠性。
此外，基底基板801也可以具有撓性。作為具有撓性的基板的例子，可以典型地舉出塑膠基板、50μm厚以上且500μm厚以下的薄的玻璃或金屬箔等。
例如，作為可以用於基底基板801的基板，可以舉出無鹼玻璃基板、硼矽酸鋇玻璃基板、硼矽酸鋁玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板、金屬基板、不鏽鋼基板、塑膠基板、聚對苯二甲酸乙二醇酯基板、聚
醯亞胺基板等。
對驅動電路部803所具有的電晶體的結構沒有特別的限制。雖然圖24B所示的電晶體為通道蝕刻型的底閘極結構的一個例子，但是該電晶體也可以是通道保護型的底閘極結構、自對準型的頂閘極結構或非自對準型的頂閘極結構。
將氧化物半導體用於形成有通道的區域的電晶體有時具有關態電流極低的特性。當使用該電晶體時，輸入到像素(電容元件)中的信號的保持能力變高，例如可以在靜態影像顯示等時降低圖框頻率。藉由降低圖框頻率，可以減少顯示裝置的耗電量。
以覆蓋第一電極831的端部的方式設置有絕緣膜839。絕緣膜839為提高形成在該分隔壁的上層上的EL層833或第二電極835的覆蓋性而採用端部成為曲面的形狀。
此外，絕緣膜839較佳為使用其折射率比EL層833小的材料。藉由由該材料形成絕緣膜839，可以在EL層833和絕緣膜839之間的介面上產生全反射，從而可以減少進入絕緣膜839中的光並提高光的提取效率。
顯示裝置所具備的發光元件包括一對電極(第一電極831及第二電極835)以及設置在該一對電極之間的EL層833。將該一對電極的一個用作陽極，而將另一個用作陰極。
在頂部發射結構的發光元件中，作為上部電
極使用使可見光透過的導電膜。此外，作為下部電極較佳為使用反射可見光的導電膜。在底部發射結構的發光元件中，作為下部電極使用使可見光透過的導電膜。此外，作為上部電極較佳為使用反射可見光的導電膜。在雙面發射結構的發光元件中，作為上部電極和下部電極都使用使可見光透過的導電膜。
當對第一電極831和第二電極835之間施加高於發光元件的臨界電壓的電壓時，電洞從第一電極831一側注入EL層833中，並電子從第二電極835一側注入EL層833中。被注入的電子和電洞在EL層833中再結合，由此，包含在EL層833中的發光物質發光。
EL層833具有發光層。作為發光層以外的層，EL層833還可以包括一種層，該層包含具有高電洞注入性的物質、具有高電洞傳輸性的物質、電洞阻擋材料、具有高電子傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質或雙極性物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等。
作為EL層833可以使用低分子化合物或高分子化合物，並還可以包含無機化合物。構成EL層833的層分別藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
另外，藉由利用發光元件840的第一電極831及第二電極835，可以構成微諧振器(也稱為微腔)。例如，作為第一電極831使用反射EL層833所發射的光的導電膜，作為第二電極835使用反射該光的一部分且使該
光的一部分透過的半透明-半反射導電膜，從而可以構成微諧振器。
另外，可以在第一電極831和第二電極835之間設置光學調整層。光學調整層是用來調節具有反射性的第一電極831和具有半透射-半反射性的第二電極835之間的光學距離的層。藉由調節光學調整層的厚度，可以調節從第二電極835優先取出的光的波長。
作為能夠用於光學調整層的材料，可以應用EL層。例如，可以利用電荷產生區域調節其厚度。尤其是，藉由將包含具有高電洞傳輸性的物質和受體物質的區域用於光學調整層，即使光學調整層的厚度厚，也可以抑制驅動電壓的上升，因此是較佳的。
另外，作為能夠用於光學調整層的其他材料，可以應用使EL層833所發射的光透過的透光導電膜。例如，可以在反射導電膜的表面上層疊該透光導電膜，來構成第一電極831。藉由採用該結構，容易改變相鄰的第一電極831的光學調整層的厚度，因此是較佳的。
絕緣膜844可以使用實施方式1所示的氧化物絕緣膜及氮化物絕緣膜。
作為絕緣膜846，較佳為減少起因於電晶體的表面凹凸而選擇用作平坦化膜的絕緣膜。
密封材料805及密封基板806較佳為使用盡可能不使大氣中的雜質(典型為水和/或氧)透過的材料來形成。作為密封材料805可以使用環氧樹脂或玻璃粉
等。
作為能夠用於密封基板806的材料的例子，除了能夠用於基底基板801的基板之外還可以舉出由PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯等構成的塑膠基板或FRP(Fiber Reinforced Plastics：纖維增強塑膠)等。
此外，形成於基底基板801一側的結構物和形成於密封基板806一側的結構物不接觸的空間810也可以包含透光材料。
作為該透光材料，例如可以使用與降低發光元件的可靠性的雜質(典型的是，水和/或氧)起反應或吸附雜質的材料。因此，該雜質在降低發光元件的可靠性之前優先與填充物所包含的材料起反應或被該材料吸附而失去其活性。由此，可以提高顯示裝置的可靠性。
作為該透光材料，例如可以使用具有高電洞傳輸性的物質、發光物質、主體材料、具有高電子傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質和/或受體物質等。
明確而言，可以舉出導電高分子、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)、乾燥劑、能夠用於EL層833的材料、4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯基(簡稱：NPB或a-NPD)、三(8-喹啉醇合)鋁(III)(簡稱：Alq)等。
此外，該透光材料可以使第二電極835和密封基板806(包括形成在密封基板806上的結構物)光學連接。藉由採用這樣的結構，可以抑制在第二電極835至
密封基板806的光路中發光元件840所發射的光的折射率急劇變化(也稱為折射率的步階)，而可以從第二電極835一側向密封基板806高效地取出發光元件840的發光。因此，可以提高顯示裝置的發光效率。
該透光材料的折射率較佳為大於第二電極835的折射率。藉由使用該材料，可以抑制第二電極835和該材料之間的介面上的全反射而高效地提取光。
另外，作為可以使第二電極835和密封基板806光學連接的材料，除了上述材料之外還可以使用液晶材料、氟化惰性液體(全氟化碳等)、透光樹脂等。另外，可以根據需要從這些材料中去除降低發光元件的可靠性的雜質。另外，也可以在這些材料中分散使與該雜質起反應或吸附該雜質的材料。
另外，作為液晶材料，可以使用液晶諸如向列液晶、膽固醇相(cholesteric)液晶、層列相液晶、盤狀液晶、熱致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC)、鐵電液晶、反鐵電液晶、主鏈型液晶、側鏈型高分子液晶、香蕉型液晶等或這些液晶和手性試劑等的混合材料。
濾色片866是為了對來自光源的光進行調色來提高色純度而設置的。例如，當使用白色的發光元件製造全彩色顯示裝置時，使用設置有不同顏色的濾色片的多個像素。此時，既可以使用紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的三種顏色的濾色片，又可以使用上述三種顏色
和黃色(Y)的四種顏色。此外，除了R、G、B(及Y)以外還可以使用白色(W)的像素，而使用四種顏色(或五種顏色)的濾色片。
另外，在彼此相鄰的濾色片866之間設置有黑矩陣864。黑矩陣864遮擋從相鄰的像素發射的光，來抑制相鄰的像素之間的混色。黑矩陣864也可以只配置在不同發光顏色的相鄰的像素之間，而不設置在相同顏色的像素之間。在此，藉由將濾色片866的端部設置為與黑矩陣864重疊，可以抑制光洩漏。
作為黑矩陣864可以使用遮擋光的材料，而可以使用金屬材料或包含顏料的樹脂材料等形成。此外，藉由將黑矩陣864層疊設置在驅動電路部等的發光部802以外的區域中，可以抑制因波導光等引起的非意圖的漏光，所以是較佳的。
此外，如圖24B所示，藉由設置覆蓋濾色片866和黑矩陣864的保護層868，可以抑制濾色片866或黑矩陣864所包含的顏料等雜質擴散到發光元件等。保護層868具有透光性並可以使用無機絕緣材料或有機絕緣材料形成。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在本實施方式中，說明能夠安裝本發明的一個方式的
顯示裝置的電子裝置。
作為使用顯示裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的監視器、影像拍攝裝置如數位相機或數碼攝影機等、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。圖25A至25F中示出這些電子裝置的具體例子。
圖25A示出電視機的一個例子。在電視機7100中，外殼7101組裝有顯示部7103。由顯示部7103能夠顯示影像，並可以將顯示裝置用於顯示部7103。此外，在此示出利用支架7105支撐外殼7101的結構。
藉由利用外殼7101所具備的操作開關、另外提供的遙控器7110，可以進行電視機7100的操作。藉由利用遙控器7110所具備的操作鍵7109，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部7103上顯示的影像進行操作。此外，也可以採用在遙控器7110中設置顯示從該遙控器輸出的資訊的顯示部7107的結構。
注意，電視機7100採用具備接收機及數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者之間或接收者之間等)的資訊通信。
圖25B示出電腦，包括主體7201、外殼
7202、顯示部7203、鍵盤7204、外部連接埠7205、指向裝置7206等。另外，該電腦是藉由將顯示裝置用於其顯示部7203來製造的。
圖25C示出可攜式遊戲機，該可攜式遊戲機由外殼7301和外殼7302的兩個外殼構成，並且藉由連接部7303可以開閉地連接。外殼7301組裝有顯示部7304，而外殼7302組裝有顯示部7305。另外，圖25C所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部7306、儲存介質插入部7307、LED燈7308、輸入單元(操作鍵7309、連接端子7310、感測器7311(包括測量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)、麥克風7312)等。當然，可攜式遊戲機的結構不侷限於上述結構，只要在顯示部7304和顯示部7305中的兩者或一者中使用顯示裝置即可，而可以採用適當地設置有其他附屬設備的結構。圖25C所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在儲存介質中的程式或資料並將它顯示在顯示部上；以及藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通訊而共用資訊。另外，圖25C所示的可攜式遊戲機所具有的功能不侷限於此，而可以具有各種各樣的功能。
圖25D示出行動電話機的一個例子。行動電話機7400除了組裝在外殼7401中的顯示部7402之外還
具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外，將顯示裝置用於顯示部7402來製造行動電話機7400。
圖25D所示的行動電話機7400可以用手指等觸摸顯示部7402來輸入資訊。另外，可以用手指等觸摸顯示部7402來進行打電話或製作電子郵件等的操作。
顯示部7402主要有三種螢幕模式。第一是以影像的顯示為主的顯示模式，第二是以文字等的資訊的輸入為主的輸入模式，第三是混合顯示模式和輸入模式的兩個模式的顯示+輸入模式。
例如，在打電話或編寫郵件的情況下，為顯示部7402選擇主要用於輸入文本的文本輸入模式以便可以輸入在螢幕上顯示的文字。在此情況下，較佳的是，在顯示部7402的畫面的大多部分中顯示鍵盤或號碼按鈕。
另外，藉由在行動電話機7400內部設置具有陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷行動電話機7400的方向(縱向或橫向)，而可以對顯示部7402的螢幕顯示進行自動切換。
此外，藉由觸摸顯示部7402或對外殼7401的操作按鈕7403進行操作，來進行螢幕模式的切換。或者，也可以根據顯示在顯示部7402上的影像的類型而切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部上的影像信號為動態影像的資料時，將螢幕模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的影像信號為文本資料時，將螢幕模式切換成輸
入模式。
另外，當在輸入模式下藉由檢測出顯示部7402的光感測器所檢測的信號得知在一定期間內沒有顯示部7402的觸摸操作輸入時，也可以進行控制以將畫面模式從輸入模式切換成顯示模式。
還可以將顯示部7402用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部7402，來拍攝掌紋、指紋等，而可以進行個人識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近紅外光的背光或發射近紅外光的感測用光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
圖25E示出折疊式電腦的一個例子。折疊式電腦7450具備由鉸鏈7454連接的外殼7451L和外殼7451R。另外，除了操作按鈕7453、左側揚聲器7455L及右側揚聲器7455R之外，在電腦7450的側面還具備未圖示的外部連接埠7456。此外，藉由以設置在外殼7451L上的顯示部7452L和設置在外殼7451R上的顯示部7452R彼此相對的方式利用鉸鏈7454折疊，可以由外殼保護顯示部。
顯示部7452L和顯示部7452R不但可以顯示影像，而且可以藉由用手指等觸摸它們來輸入資訊。例如，可以藉由用手指觸摸而選擇表示已安裝的程式的圖示來啟動程式。或者，可以藉由改變接觸於所顯示的影像的兩個部分的手指的間隔來放大或縮小影像。或者，可以藉由移動接觸於所顯示的影像的一個部分的手指來移動影
像。另外，也可以藉由使它們顯示鍵盤的影像且用手指觸摸而選擇所顯示的文字或記號，來輸入資訊。
另外，也可以將陀螺儀、加速度感測器、GPS(Global Positioning System：全球定位系統)接收器、指紋感測器、攝影機安裝在電腦7450中。例如，藉由設置具有陀螺儀、加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷電腦7450的方向(縱向或橫向)，而可以自動切換所顯示的影像的方向。
另外，電腦7450可以與網路連接。電腦7450不但可以顯示網際網路上的資訊，而且可以用作遙控與網路連接的其他電子裝置的終端。
圖25F示出將本實施方式的顯示裝置應用於照明設備的例子。在照明設備7500中，包括外殼7501、發光部7503a、發光部7503b、發光部7503c、發光部7503d，該發光部7503a、該發光部7503b、該發光部7503c、該發光部7503d安裝有本發明的一個方式的顯示裝置作為光源。照明設備7500可以安裝在天花板上或牆上等。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
在本實施例中說明製造電晶體並對其Vg-Id特性及可靠性進行評價而得到的結果。
在本實施例中製造能夠用作本發明的一個方式的顯示裝置的像素的驅動電晶體的樣本1、2以及能夠用作選擇電晶體的樣本3。更明確而言，作為本發明的一個方式的樣本1，製造相當於圖7A1、7B、7C1所示的電晶體410a的結構。作為本發明的一個方式的樣本2，製造相當於圖12A1、12B、12C1所示的電晶體440a的結構。作為本發明的一個方式的樣本3，製造相當於圖2A2、2B、2C2所示的電晶體400b的結構。
首先，作為基板使用玻璃基板，並且在基板上形成閘極電極。
利用濺射法形成厚度為200nm的鎢膜，利用光微影製程在該鎢膜上形成遮罩，使用遮罩對鎢膜的一部分進行蝕刻來形成閘極電極。
接著，在閘極電極上形成用作閘極絕緣膜的絕緣膜。
作為閘極絕緣膜，形成厚度為400nm的氮化矽膜和厚度為50nm的氧氮化矽膜的疊層。
注意，氮化矽膜具有第一氮化矽膜、第二氮化矽膜和第三氮化矽膜的三層結構。
在如下條件下以50nm的厚度形成第一氮化矽
膜：作為源氣體使用流量為200sccm的矽烷、流量為2000sccm的氮以及流量為100sccm的氨氣體，向電漿CVD設備的反應室內供應該源氣體，將反應室內的壓力控制為100Pa，使用27.12MHz的高頻電源供應2000W的功率。在如下條件下以300nm的厚度形成第二氮化矽膜：作為源氣體使用流量為200sccm的矽烷、流量為2000sccm的氮以及流量為2000sccm的氨氣體，向電漿CVD設備的反應室內供應該源氣體，將反應室內的壓力控制為100Pa，使用27.12MHz的高頻電源供應2000W的功率。在如下條件下以50nm的厚度形成第三氮化矽膜：作為源氣體使用流量為200sccm的矽烷以及流量為5000sccm的氮，向電漿CVD設備的反應室內供應該源氣體，將反應室內的壓力控制為100Pa，使用27.12MHz的高頻電源供應2000W的功率。另外，將形成第一氮化矽膜、第二氮化矽膜及第三氮化矽膜時的基板溫度設定為350℃。
氧氮化矽膜在如下條件下形成：作為源氣體使用流量為20sccm的矽烷以及流量為3000sccm的一氧化二氮，向電漿CVD設備的反應室內供應該源氣體，將反應室內的壓力控制為40Pa，使用27.12MHz的高頻電源供應100W的功率。另外，將形成該氧氮化矽膜時的基板溫度設定為350℃。
接著，形成隔著閘極絕緣膜與閘極電極重疊的氧化物半導體膜。
在此，藉由濺射法在閘極絕緣膜上形成厚度為35nm的氧化物半導體膜。
氧化物半導體膜的形成條件如下：使用In：Ga：Zn=1：1：1(原子數比)的靶材作為濺射靶材，將流量為100sccm的氧作為濺射氣體供應到濺射裝置的反應室中，將反應室內的壓力控制為0.6Pa，並且供應5kW的直流功率。另外，將形成氧化物半導體膜時的基板溫度設定為170℃。
接著，形成與氧化物半導體膜接觸的一對電極。
首先，在閘極絕緣膜及氧化物半導體膜上形成導電膜。作為該導電膜，在厚度為50nm的鎢膜上形成厚度為400nm的鋁膜，並在該鋁膜上形成厚度為200nm的鈦膜。接著，藉由光微影製程在該導電膜上形成遮罩，使用該遮罩對該導電膜的一部分進行蝕刻，從而形成一對電極。
接著，將基板移動到被減壓後的處理室中，在以350℃加熱之後，使用27.12MHz的高頻電源向設置於反應室中的上部電極供應150W的高頻功率，並將氧化物半導體膜暴露於一氧化二氮氛圍下產生的氧電漿中。
接著，在氧化物半導體膜及一對電極上形成第二閘極絕緣膜。在此，作為第二閘極絕緣膜採用第一氧化物絕緣膜、第二氧化物絕緣膜和氮化物絕緣膜的三層結構。
第一氧化物絕緣膜利用電漿CVD法在如下條件下形成：使用流量為20sccm的矽烷及流量為3000sccm的一氧化二氮作為源氣體，將反應室的壓力設定為200Pa，將基板溫度設定為350℃，並向平行平板電極供應100W的高頻功率。
第二氧化物絕緣膜利用電漿CVD法在如下條件下形成：使用流量為160sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮作為源氣體，將反應室的壓力設定為200Pa，將基板溫度設定為220℃，並向平行平板電極供應1500W的高頻功率。根據上述條件可以形成含有超過化學計量組成的氧且藉由加熱使氧的一部分脫離的氧氮化矽膜。
接著，在進行加熱處理以使水、氮、氫等從第一氧化物絕緣膜及第二氧化物絕緣膜中脫離的同時，使第二氧化物絕緣膜中的氧的一部分供應到氧化物半導體膜。在此，在氮及氧氛圍下以350℃進行1小時的加熱處理。
接著，在第二氧化物絕緣膜上形成厚度為100nm的氮化物絕緣膜。氮化物絕緣膜利用電漿CVD法在如下條件下形成：使用流量為50sccm的矽烷、流量為5000sccm的氮以及流量為100sccm的氨氣體作為源氣體，將反應室的壓力設定為100Pa，將基板溫度設定為350℃，並向平行平板電極供應1000W的高頻功率。
接著，在沒有設置氧化物半導體膜及一對電
極的區域中，在閘極絕緣膜及第二閘極絕緣膜的一部分形成到達閘極電極的開口部。藉由光微影製程在第二閘極絕緣膜上形成遮罩並使用該遮罩對閘極絕緣膜及第二閘極絕緣膜的一部分進行蝕刻，來形成該開口部。
接著，在第二閘極絕緣膜上形成用作背閘極電極的第二閘極電極。背閘極電極採用藉由設置在閘極絕緣膜及第二閘極絕緣膜的一部分的開口部與閘極電極電連接的結構。
在此，作為背閘極電極，藉由濺射法形成包含100nm厚的氧化矽的氧化銦-氧化錫化合物(ITO-SiO2)的導電膜。另外，用於該導電膜的靶材的組成為In2O3：SnO2：SiO2=85：10：5[wt%]。之後，在氮氛圍下以250℃進行1小時的加熱處理。
藉由上述步驟獲得本實施例的樣本1。
樣本2與樣本1不同之處在於第二閘極絕緣膜及背閘極電極的結構。明確而言，如圖12C1所示，樣本2具有如下結構：在電晶體的通道寬度方向上，背閘極電極覆蓋第一氧化物絕緣層及第二氧化物絕緣層的側面。
關於樣本2的製程，在上述樣本1的製程中形成第一氧化物絕緣膜、第二氧化物絕緣膜並進行加熱処理，然後藉由光微影製程在第二氧化物絕緣膜上形成遮罩，接著使用該遮罩對第一氧化物絕緣膜、第二氧化物絕
緣膜的一部分進行蝕刻。因為除其之外的製程與上述樣本1的製程同樣，所以可以援用樣本1的記載。
樣本3與樣本1不同之處在於不包括背閘極電極。
在上述樣本1的製程中省略背閘極電極的形成製程來製造樣本3。因為除其之外的製程與上述樣本1同樣，所以可以援用樣本1的記載。
注意，作為上述樣本1至樣本3，分別製造通道寬度(W)為50μm且通道長度L為2μm、3μm及6μm的三種電晶體。
接著，測量樣本1至樣本3中的電晶體的初期的Vg-Id特性。在此，在如下條件下測量流過源極與汲極之間的電流(以下，稱為汲極電流或Id)的變化特性，即Vg-Id特性：將基板溫度設定為25℃，將源極與汲極之間的電位差(以下，稱為汲極電壓或Vd)設定為1V、10V，並使源極與閘極之間的電位差(以下，稱為閘極電壓或Vg)在-15V至15V的範圍內變化。
在此，在樣本1及樣本2中採用在閘極電極和背閘極電極電短路的狀態下施加閘極電壓的驅動方法。這種驅動方法稱為雙閘極驅動。也就是說，在雙閘極驅動中，閘極電極和背閘極電極之間的閘極電壓始終相等。
圖26A至26C示出樣本3的Vg-Id特性。圖26A、26B、26C分別是關於通道長度L為2μm、3μm、6μm的電晶體的結果。此外，同樣地，圖27A至27C示出樣本1的Vg-Id特性，圖28A至28C示出樣本2的Vg-Id特性。
此外，在圖26A至26C、圖27A至27C、圖28A至28C中，橫軸表示閘極電壓Vg，第一縱軸表示汲極電流Id，第二縱軸表示場效移動率Mobility。在此，為了示出飽和區域中的場效移動率而示出當Vd=10V時算出的場效移動率。
圖26A至26C所示的樣本3示出(在本發明的一個方式的顯示裝置中，相當於較佳為用於像素的選擇電晶體的電晶體)越增大通道長度L，越抑制臨界電壓的負向漂移的結果。特別是，明確地確認到汲極電壓Vd較大時的臨界電壓的負向漂移的抑制效果。另外，還可以知道與通道長度L無關地，場效移動率的值幾乎不產生變化。
此外，可以確認到圖27A至27C所示的樣本1(在本發明的一個方式的顯示裝置中，相當於較佳為用於像素的驅動電晶體的電晶體)在所有的通道長度L的條件下與上述樣本3相比進一步提高場效移動率。再者，還可以知道通道長度L越小，場效移動率越提高。此外，還可以知道藉由採用雙閘極驅動，即使在通道長度L小的條件(L=2μm)下，相對於汲極電壓Vd的臨界電壓的變化
也極小。
此外，可以確認到圖28A至28C所示的樣本2(在本發明的一個方式的顯示裝置中，相當於較佳為用於像素的驅動電晶體的電晶體)在所有的通道長度L的條件下與上述樣本3相比進一步提高場效移動率。再者，還可以確認到通道長度L越小，場效移動率越提高。此外，還可以知道藉由採用雙閘極驅動，即使在通道長度L小的條件(L=2μm)下，相對於汲極電壓Vd的臨界電壓的變化也極小。
根據上述結果確認到越增大通道長度L，越抑制臨界電壓的負向漂移。此外，還確認到通道長度L越小，場效移動率越提高。再者，可以知道藉由採用雙閘極驅動可以對形成有通道的氧化物半導體更高效地施加電場，由此即使通道長度L較小，可以減小相對於汲極電壓Vd的臨界電壓的變化。因此，在需要高場效移動率的像素的驅動電晶體中使通道長度L為小(典型的是L=2μm)並採用雙閘極驅動，且在需要常關閉特性的像素的選擇電晶體中使通道長度L大於該驅動電晶體，從而可以提供能夠實現高速驅動及低耗電量化的顯示裝置。
Claims (16)
- 一種顯示裝置，包括：第一電晶體，包括：第一閘極電極；該第一閘極電極上的第一閘極絕緣膜；該第一閘極絕緣膜上的第一氧化物半導體膜；該第一氧化物半導體膜上的第一源極電極及第一汲極電極；該第一氧化物半導體膜、該第一源極電極以及該第一汲極電極上的第二閘極絕緣膜；以及該第二閘極絕緣膜上的第二閘極電極；該第二閘極絕緣膜上並包括第一開口和第二開口的第一絕緣膜；以及該第一絕緣膜上並透過該第一開口電連接於該第一源極電極和該第一汲極電極中的一個的發光元件，其中該第二閘極電極位於該第二開口中；其中該第一氧化物半導體膜位於該第一閘極電極與該第二閘極電極之間，其中該第一氧化物半導體膜包括銦和鋅，並且其中該第一氧化物半導體膜包括結晶區域。
- 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該第一電晶體包括：該第一閘極絕緣膜上的第三氧化物半導體膜；以及該第一氧化物半導體膜上的第四氧化物半導體膜， 其中該第一氧化物半導體膜位於該第三氧化物半導體膜與該第四氧化物半導體膜之間，其中該第一源極電極及該第一汲極電極位於該第四氧化物半導體膜上，並且其中該第一氧化物半導體膜、該第三氧化物半導體膜以及該第四氧化物半導體膜的每一個包括銦、鎵以及鋅。
- 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，包括：第二電晶體，包括：第三閘極電極；該第三閘極電極上的該第一閘極絕緣膜；該第一閘極絕緣膜上的第二氧化物半導體膜；該第二氧化物半導體膜上的第二源極電極及第二汲極電極；以及該第二氧化物半導體膜、該第二源極電極以及該第二汲極電極上的第三閘極絕緣膜，其中該第二閘極絕緣膜被與該第三閘極絕緣膜互相分離。
- 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，包括：第二電晶體，包括：第三閘極電極；該第三閘極電極上的該第一閘極絕緣膜；該第一閘極絕緣膜上的第二氧化物半導體膜；該第二氧化物半導體膜上的第二源極電極及第二汲極電極；以及 該第二氧化物半導體膜、該第二源極電極以及該第二汲極電極上的該第二閘極絕緣膜。
- 根據申請專利範圍第3或4項之顯示裝置，其中該第二源極電極和該第二汲極電極中的一個電連接於該第一閘極電極及該第二閘極電極。
- 根據申請專利範圍第3或4項之顯示裝置，其中該第二源極電極和該第二汲極電極之間的距離大於該第一源極電極和該第一汲極電極之間的距離。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極電極包括在該第一電晶體的通道寬度方向上互相面對的第一區域和第二區域，並且其中該第一氧化物半導體膜位於該第二閘極電極的該第一區域和該第二區域之間。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極電極與該第二閘極絕緣膜的側面接觸。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中在該第一電晶體的通道寬度方向上該第一氧化物半導體膜的側面與該第二閘極電極面對。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極電極與該第一閘極絕緣膜接觸。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極絕緣膜與該第一閘極絕緣膜接觸。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極電極透過設置在該第一閘極絕緣膜中 的接觸孔電連接於該第一閘極電極。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第二閘極電極透過各設置在該第一閘極絕緣膜中的第一接觸孔及第二接觸孔電連接於該第一閘極電極，並且其中該第一氧化物半導體膜位於該第一接觸孔與該第二接觸孔之間。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中該第一氧化物半導體膜的外形位於該第一閘極電極的外形的內側。
- 根據申請專利範圍第1~4項中的任一項之顯示裝置，其中，該第二閘極絕緣膜包括：第一氧化物絕緣膜；該第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜；以及該第二氧化物絕緣膜上的氮化物絕緣膜。
- 根據申請專利範圍第3或4項之顯示裝置，其中在該第二電晶體具有包括一個閘極電極的單閘極結構的同時，該第一電晶體具有雙閘極結構。
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