TWI749810B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI749810B
TWI749810B TW109135555A TW109135555A TWI749810B TW I749810 B TWI749810 B TW I749810B TW 109135555 A TW109135555 A TW 109135555A TW 109135555 A TW109135555 A TW 109135555A TW I749810 B TWI749810 B TW I749810B
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初見亮
久保田大介
三宅博之
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日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

本發明的一個方式提供一種漏光少且對比度高的顯示裝置。本發明的一個方式提供一種孔徑比高且包括能夠增大電荷容量的電容元件的顯示裝置。本發明的一個方式提供一種寄生電容所導致的佈線延遲得到減少的顯示裝置。本發明的一個方式是一種顯示裝置，包括：基板上的電晶體；與電晶體連接的像素電極；與電晶體電連接的信號線；與電晶體電連接且與信號線交叉的掃描線；以及隔著絕緣膜設置在像素電極及信號線上的共用電極，其中共用電極包括在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域。

Description

顯示裝置
本發明係關於一種物體，方法或製造方法。此外，本發明係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。尤其是，本發明的一個方式係關於一種半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置及它們的驅動方法或它們的製造方法。尤其是，本發明的一個方式係關於顯示裝置及其製造方法。
近年來，液晶被應用於多種裝置，尤其是具有薄型且輕量的特徵的液晶顯示裝置(液晶顯示器)被應用於各種領域的顯示器。
作為對液晶顯示裝置中的液晶分子施加電場的方法，有垂直電場方式和橫向電場方式。橫向電場方式的液晶顯示面板分為將像素電極及共用電極設置在同一絕緣膜上的IPS(In-Plane Switching：平面內切換)模式和像素電極與共用電極隔著絕緣膜重疊的FFS(Fringe Field Switching：邊緣電場切換)模式。
在FFS模式的液晶顯示裝置中，像素電極具有狹縫狀的開口部，並且對液晶分子施加在該開口部中的像素電極與共用電極之間產生的電場，由此控制液晶分子的配向。
FFS模式的液晶顯示裝置的孔徑比高，在可以實現廣視角的同時還具有可以改善影像對比度的效果，所以近年來被廣泛地使用(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2000-89255號公報
本發明的一個方式的目的是提供一種寄生電容所導致的佈線延遲得到減少的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種漏光少且對比度高的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種孔徑比高且包括能夠增大電荷容量的電容元件的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種耗電量得到減少的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種包括電特性好的電晶體的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種新穎的顯示裝置。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種能夠以少的製程數實現高孔徑比及廣視角的顯示裝置的製造方法。或者，本發明的一個方式的目的是提供一種新穎的顯示裝置的製造方法。
注意，這些目的並不妨礙其他目的的存在。此外，本發明的一個方式並不需要實現所有上述目的。另外，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載顯而易見地得知並抽出上述以外的目的。
本發明的一個方式是一種顯示裝置，包括：絕緣表面上的電晶體；與電晶體連接的像素電極；與電晶體連接的信號線；與電晶體連接且與信號線交叉的掃描線；以及隔著絕緣膜設置在像素電極及信號線上的共用電極，其中，共用電極包括在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域。
另外，電晶體包括：與掃描線電連接的閘極電極；與閘極電極重疊的半導體膜；閘極電極與半導體膜之間的閘極絕緣膜；與信號線及半導體膜電連接的第一導電膜；以及與像素電極及半導體膜電連接的第二導電膜，其中第二導電膜包括與掃描線及共用電極的條狀的區域平行的區域。
本發明的一個方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括絕緣表面上的信號線、掃描線、電晶體、像素電極、共用電極及電容元件。其中，電晶體包括：與掃描線電連接的閘極電極；與閘極電極重疊的半導體膜；閘極電極與半導體膜之間的閘極絕緣膜；與信號線及半導體膜電連接的第一導電膜；以及與像素電極及半導體膜電連接的第二導電膜。電容元件包括：像素電極；共用電極；以及像素電極與共用電極之間的氮化物絕緣膜。共用電極包括 在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域。
第二導電膜包括與掃描線及共用電極的條狀的區域平行的區域。
共用電極的條狀的區域的每一個都可以以跨在與掃描線平行的多個像素電極上的方式延伸。
共用電極與信號線交叉的角度較佳為70°以上且110°以下。
像素電極被設置為矩陣狀。另外，共用電極與掃描線交叉且包括與條狀的區域連接的區域。另外，半導體膜及像素電極與閘極絕緣膜接觸。
半導體膜及像素電極包含In-Ga氧化物、In-Zn氧化物或In-M-Zn氧化物(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)。
半導體膜及像素電極都採用包括第一膜及第二膜的多層結構，第一膜的金屬元素的原子個數比與第二膜不同。
本發明的一個方式可以提供一種寄生電容所導致的佈線延遲得到減少的顯示裝置。或者，本發明的一個方式可以提供一種漏光少且對比度高的顯示裝置。或者，本發明的一個方式可以提供一種孔徑比高且包括能夠增大電荷容量的電容元件的顯示裝置。本發明的一個方式可以提供一種耗電量得到減少的顯示裝置。本發明的一個方式可以提供一種包括電特性好的電晶體的顯示裝置。本發明的一個方式可以提供一種能夠以少的製程數實現高孔 徑比及廣視角的顯示裝置。
F1:電場
1:基板
2:導電膜
3:絕緣膜
4:半導體膜
4a:半導體膜
4b:半導體膜
5:導電膜
5a:導電膜
5b:導電膜
6:導電膜
6a:導電膜
6b:導電膜
7:像素電極
7a:像素電極
7b:像素電極
8:絕緣膜
9:共用電極
10:像素
10a:像素
10b:像素
11:基板
12:導電膜
13:導電膜
15:氮化物絕緣膜
16:氧化物絕緣膜
17:氧化物絕緣膜
18:氧化物半導體膜
19a:氧化物半導體膜
19b:像素電極
19c:氧化物半導體膜
19f:氧化物半導體膜
20:導電膜
21a:導電膜
21b:導電膜
21b_1:區域
21b_2:區域
21c:公用線
22:氧化物絕緣膜
23:氧化物絕緣膜
24:氧化物絕緣膜
25:氧化物絕緣膜
26:氮化物絕緣膜
26b:絕緣膜
27:氮化物絕緣膜
28:導電膜
29:共用電極
29a:共用電極
29a_1:區域
29a_2:區域
29b:導電膜
32:氧化物半導體膜
37a:多層膜
37b:多層膜
38a:多層膜
38b:多層膜
39a:氧化物半導體膜
39b:氧化物半導體膜
40:開口部
41a:開口部
42:開口部
49a:氧化物半導體膜
49b:氧化物半導體膜
51a:導電膜
60:絕緣膜
61:基板
62:遮光膜
63:彩色膜
64:絕緣膜
65:絕緣膜
66:液晶層
101:像素部
102:電晶體
102a:電晶體
102b:電晶體
102c:電晶體
103:像素
103a:像素
103b:像素
103c:像素
104:掃描線驅動電路
105:電容元件
105a:電容元件
105b:電容元件
105c:電容元件
106:信號線驅動電路
107:掃描線
109:信號線
115:公用線
121:液晶元件
201:掃描線
203:公用線
205:信號線
207:共用電極
209:像素電極
211:半導體膜
213:汲極電極
221:掃描線
225:信號線
227:共用電極
229:像素電極
231:半導體膜
233:汲極電極
241:掃描線
243:信號線
247:共用電極
249:像素電極
251:半導體膜
253:汲極電極
263:汲極電極
267:共用電極
1001:主體
1002:外殼
1003a:顯示部
1003b:顯示部
1004:鍵盤按鈕
1021:主體
1022:固定部
1023:顯示部
1024:操作按鈕
1025:外部儲存槽
1030:外殼
1031:外殼
1032:顯示面板
1033:揚聲器
1034:麥克風
1035:操作鍵
1036:指向裝置
1037:照相機
1038:外部連接端子
1040:太陽能電池
1041:外部儲存槽
1050:電視機
1051:外殼
1052:儲存介質再現錄影部
1053:顯示部
1054:外部連接端子
1055:支架
1056:外部記憶體
8000:顯示模組
8001:上蓋
8002:下蓋
8003:FPC
8004:觸控面板
8005:FPC
8006:顯示面板
8007:背光單元
8008:光源
8009:框架
8010:印刷基板
8011:電池
在圖式中：
圖1A及圖1B是說明顯示裝置的一個方式的剖面圖及俯視圖；
圖2A至圖2D是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖3A及圖3B是說明顯示裝置的一個方式的方塊圖及電路圖；
圖4是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖5是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖6A至圖6D是說明電晶體的製造方法的一個方式的剖面圖；
圖7A至圖7D是說明電晶體的製造方法的一個方式的剖面圖；
圖8A至圖8C是說明電晶體的製造方法的一個方式的剖面圖；
圖9A及圖9B是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖及剖面圖；
圖10是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖11是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖12是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖13A至圖13C是說明電晶體的製造方法的一個方 式的剖面圖；
圖14A及圖14B是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖15是說明顯示模組的圖；
圖16A至圖16D是根據實施方式的電子裝置的外觀圖；
圖17A至圖17D是示出樣本1及樣本2的俯視圖及穿透率的分佈的圖；
圖18A至圖18D是示出樣本3及樣本4的俯視圖及穿透率的分佈的圖；
圖19是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖20是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖21是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖22是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖23是說明電晶體的一個方式的剖面圖；
圖24是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖25是說明顯示裝置的一個方式的俯視圖；
圖26是說明導電率的溫度依賴性的圖。
以下，將參照圖式詳細說明本發明的實施方式。但是，本發明不侷限於以下說明，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實施方式和詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍下可以被變換為 各種形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式及實施例所記載的內容中。在以下說明的實施方式及實施例中，在不同的圖式之間使用同一符號或同一陰影線表示同一部分或具有同樣功能的部分，而省略重複說明。
在本說明書所說明的每一個圖式中，有時為了容易理解，誇大地表示各構成要素的大小，膜厚度，區域。因此，實際上的尺度並不一定限定於該尺度。
在本說明書中使用的“第一”，“第二”，“第三”等序數詞是為了避免構成要素的混同而附加的，而不是為了在數目方面上進行限定。因此，例如可以將“第一”適當地替換為“第二”或“第三”等來進行說明。
“源極”和“汲極”的功能在電路工作中的電流方向變化等時有可能互換。因此，在本說明書中，“源極”和“汲極”這兩個詞語可以互換使用。
電壓是指兩個點之間的電位差，而電位是指某一點的靜電場中的某單位電荷所具有的靜電能(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”。
另外，在本說明書等中，“電連接”包括隔 著“具有某種電作用的元件”連接的情況。這裡，“具有某種電作用的元件”只要可以進行連接目標間的電信號的發送和接收，就對其沒有特別的限制。例如，“具有某種電作用的元件”不僅包括電極和佈線，而且還包括電晶體等的切換元件，電阻元件，電感器，電容器，其他具有各種功能的元件等。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖式說明本發明的一個方式的顯示裝置。
圖1A是FFS模式的液晶顯示裝置的剖面圖，圖1B是該液晶顯示裝置所包括的顯示部的一個像素10的俯視圖。圖1A相當於沿著圖1B中的點劃線A-B的剖面圖。另外，在圖1B中，省略基板1、絕緣膜3、絕緣膜8、絕緣膜60、基板61、遮光膜62、彩色膜63、絕緣膜64、絕緣膜65及液晶層66。
如圖1A及圖1B所示的那樣，FFS模式的液晶顯示裝置是主動矩陣型的液晶顯示裝置，每一個設置在顯示部中的像素10都包括電晶體102及像素電極7。
如圖1A所示的那樣，液晶顯示裝置包括：基板1上的電晶體102；與電晶體102連接的像素電極7；與電晶體102及像素電極7接觸的絕緣膜8；與絕緣膜8接觸的共用電極9；以及與絕緣膜8及共用電極9接觸且用作配向膜的絕緣膜60。
液晶顯示裝置還包括：與基板61接觸的遮光膜62及彩色膜63；與基板61、遮光膜62及彩色膜63接觸的絕緣膜64；以及與絕緣膜64接觸且用作配向膜的絕緣膜65。另外，絕緣膜60與絕緣膜65之間具有液晶層66。注意，雖然未圖示，但在基板1及基板61的外側設置有偏光板。
電晶體102可以適當地採用正交錯型、反交錯型或共平面型等的電晶體。另外，當採用反交錯型時，可以適當地使用通道蝕刻結構、通道保護結構等。
本實施方式所示的電晶體102為反交錯型，並且是通道蝕刻結構的電晶體。電晶體102包括：基板1上的用作閘極電極的導電膜2；基板1及導電膜2上的用作閘極絕緣膜的絕緣膜3；隔著絕緣膜3與導電膜2重疊的半導體膜4；以及與半導體膜4接觸的導電膜5及導電膜6。另外，導電膜2及閘極電極都用作掃描線。也就是說，閘極電極是掃描線的一部分。導電膜5用作信號線。導電膜5、6用作源極電極和汲極電極。也就是說，源極電極和汲極電極中的一個是信號線的一部分。由此，電晶體102與掃描線及信號線電連接。在此，雖然導電膜2及閘極電極都用作掃描線，但也可以分開形成閘極電極和掃描線。另外，雖然導電膜5用作源極電極和汲極電極中的另一個以及信號線，但也可以分開形成源極電極和汲極電極中的另一個以及信號線。
在電晶體102中，半導體膜4可以適當地使 用矽、矽鍺或氧化物半導體等半導體材料。另外，半導體膜4可以適當地採用非晶結構、微晶結構、多晶結構或單晶結構等。
如圖1B所示的那樣，像素電極7在像素10中為矩形狀。另外，由於本實施方式所示的顯示裝置是主動矩陣型的液晶顯示裝置，所以像素電極7被配置為矩陣狀。像素電極7及共用電極9由具有透光性的膜形成。
像素電極7的形狀不侷限於矩形狀，而可以按照像素10的形狀採用適當的形狀。另外，在像素10中，較佳為在用作掃描線的導電膜2和用作信號線的導電膜5所包圍的區域中大面積地形成像素電極7。由此，可以提高像素10中的孔徑比。
共用電極9包括多個在與用作信號線的導電膜5交叉的方向上延伸的區域(第一區域)。也就是說，其包括在與用作信號線的導電膜5交叉的方向上延伸的條狀的區域(多個第一區域)。另外，該條狀的區域連接於在與用作信號線的導電膜5平行或大致平行的方向上延伸的區域(第二區域)。也就是說，共用電極9由條狀的區域(多個第一區域)以及與該條狀的區域連接的連接區域(第二區域)構成。
換言之，共用電極9在像素電極7上包括多個在與用作掃描線的導電膜2平行或大致平行的方向上延伸的區域(第一區域)。也就是說，共用電極9包括在與用作掃描線的導電膜2平行或大致平行的方向上延伸的條 狀的區域(多個第一區域)。另外，該條狀的區域連接於在與用作掃描線的導電膜2交叉的方向上延伸的區域(第二區域)。
共用電極9中的條狀的區域(多個第一區域)所延伸的方向與用作信號線的導電膜5所延伸的方向的交叉角度較佳為70°以上且110°以下。以這種角度交叉可以減少漏光。另外，由於共用電極9沒有形成在基板1的整個表面上而卻具有條狀的區域(多個第一區域)，所以能夠減少用作掃描線的導電膜2及用作信號線的導電膜5與共用電極9之間所產生的寄生電容。
另外，共用電極9中的條狀的區域(多個第一區域)可以為直線狀。或者，共用電極9中的條狀的區域(多個第一區域)可以為鋸齒形狀或波浪形狀等。在共用電極9中，當條狀的區域(多個第一區域)為鋸齒形狀或波浪形狀時，液晶分子的配向狀態則多域化，並可以得到視角改善的效果。
由於共用電極9為條狀，所以當電壓施加到像素電極7時，在像素電極7與共用電極9之間發生如圖1A中的虛線箭頭所示那樣的抛物線狀的電場。其結果是，可以使液晶層66所包含的液晶分子配向。
在像素電極7與共用電極9重疊的區域中，像素電極7、絕緣膜8及共用電極9用作電容元件。由於像素電極7及共用電極9由具有透光性的膜形成，所以可以提高孔徑比和儲存在電容元件中的電荷容量。另外，藉 由使用相對介電常數高的材料來形成像素電極7與共用電極9之間的絕緣膜8，能夠在電容元件中儲存大電荷容量。作為相對介電常數高的材料，可以舉出氮化矽、氧化鋁、氧化鎵、氧化釔、氧化鉿、矽酸鉿(HfSiOx)、添加有氮的矽酸鉿(HfSixOyNz)、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)等。
將遮光膜62用作黑矩陣。將彩色膜63用作濾色片。另外，不一定必須設置彩色膜63，例如，當液晶顯示裝置為黑白色顯示時，可以不設置彩色膜63。
作為彩色膜63，可以使用使特定的波長區域的光透過的彩色膜，例如可以使用使紅色的波長區域的光透過的紅色(R)膜、使綠色的波長區域的光透過的綠色(G)膜或使藍色的波長區域的光透過的藍色(B)膜等。
遮光膜62只要具有阻擋特定的波長區域的光的功能即可，而作為遮光膜62可以使用金屬膜或包含黑色顏料等的有機絕緣膜等。
絕緣膜65具有平坦化層的功能或者抑制彩色膜63可能包含的雜質擴散到液晶元件一側的功能。
雖未圖示，但在基板1與基板61之間設置有密封材料，由基板1、基板61及密封材料密封液晶層66。另外，也可以在絕緣膜60與絕緣膜64之間設置保持液晶層66的厚度(也稱為單元間隙)的間隔物。
接著，參照圖2A至圖2D說明本實施方式所 示的液晶顯示裝置的驅動方法。
圖2A至圖2D是FFS模式的液晶顯示裝置的像素部所包括的像素的俯視圖，其中示出相鄰的兩個像素10a、10b。在圖2A及圖2B中，共用電極9在與用作掃描線的導電膜2平行或大致平行的方向上延伸。也就是說，共用電極9跨在像素10a、10b上。
圖2A及圖2B所示的像素10a、10b包括具有在與用作信號線的導電膜5a、5b交叉的方向上延伸的條狀的區域的共用電極9，圖2C及圖2D所示的像素10a、10b包括具有在與用作掃描線的導電膜2交叉的方向上延伸的條狀的區域的共用電極9。在各像素中，對將初始狀態設定為黑色顯示，而藉由對像素電極施加電壓來顯示白色的像素中的顯示元件的驅動方法，即常黑模式的顯示元件的驅動方法進行說明。在此，顯示元件是指像素電極7、共用電極9及液晶層所包含的液晶分子。另外，雖然在本實施方式中使用常黑模式的驅動方法進行說明，但也可以適當地使用常白模式的驅動方法。
在顯示黑色時，對掃描線施加使電晶體成為導通狀態的電壓，並對信號線及共用電極施加0V。其結果是，像素電極被施加0V。也就是說，在像素電極與共用電極之間不產生電場，液晶分子不工作。
在顯示白色時，對掃描線施加使電晶體成為導通狀態的電壓，並對信號線施加使液晶分子工作的電壓(例如6V)，對共用電極施加0V。其結果是，像素電極 被施加6V。也就是說，在像素電極與共用電極之間產生電場，因此液晶分子工作。
在此，由於使用負型的液晶材料進行說明，所以在初始狀態中，使液晶分子配向於與共用電極正交的方向。如此，將初始狀態中的液晶分子的配向稱為初始配向。另外，藉由對像素電極與共用電極之間施加電壓，在與基板平行的面中使液晶分子轉動。在本實施方式中，雖然使用負型的液晶材料進行說明，但也可以適當地使用正型的液晶材料。
在圖1A所示的基板1及基板61的外側設置偏光板。基板1外側的偏光板所包括的偏振器與基板61外側的偏光板所包括的偏振器互相正交，也就是說，被配置為正交尼科耳狀態。因此，液晶分子若在與用作掃描線的導電膜2或用作信號線的導電膜5a、5b平行的方向上配向，在偏光板中光則被吸收而成為黑色顯示。在本實施方式中，雖然以將偏光板擺放為正交尼科耳狀態的情況來進行說明，但也可以適當地將偏光板擺放為平行尼科耳狀態。
在圖2A至圖2D中，將包括用作掃描線的導電膜2、半導體膜4a、用作信號線的導電膜5a、導電膜6a、像素電極7a及共用電極9的像素稱為像素10a，將包括用作掃描線的導電膜2、半導體膜4b、用作信號線的導電膜5b、導電膜6b、像素電極7b及共用電極9的像素稱為像素10b。另外，圖2A及圖2C示出初始狀態，圖2B 及圖2D示出使像素10b進行白色顯示的狀態。
在圖2C及圖2D所示的像素10a、10b中，共用電極9在與用作信號線的導電膜5a、5b平行或大致平行的方向上延伸，因此在圖2C所示的初始狀態(黑色顯示)中，液晶分子L在與用作信號線的導電膜5a、5b正交的方向上配向。
如圖2D所示的那樣，對使像素10a進行黑色顯示，並使像素10b進行白色顯示的情況進行說明。對用作信號線的導電膜5a及共用電極9施加0V。另外，對用作信號線的導電膜5b施加6V。其結果是，在像素10b中，像素電極7b被施加6V，如圖中的箭頭所示的那樣，在像素電極7b與共用電極9之間產生電場，而液晶分子L隨其配向。在此，示出液晶分子L轉動45°的狀態。
在像素10a中，像素電極7a的電位為0V，設置在像素電極7a附近的用作信號線的導電膜5b的電位為6V。因此，在像素10a中也如圖中的箭頭所示的那樣在像素電極7a與用作信號線的導電膜5b之間產生電場，而液晶分子L隨其配向。其結果是，在本應顯示黑色的像素10a中，液晶分子L的一部分的配向狀態發生變化而導致漏光。
另一方面，在圖2A及圖2B所示的像素10a、10b中，共用電極9在與用作信號線的導電膜5a、5b正交的方向上延伸，因此在初始狀態(黑色顯示)中，液晶分子L在與用作信號線的導電膜5a、5b平行或 大致平行的方向上配向。
如圖2B所示的那樣，對使像素10a進行黑色顯示，並使像素10b進行白色顯示的情況進行說明。對用作信號線的導電膜5a及共用電極9施加0V。另外，對用作信號線的導電膜5b施加6V。其結果是，在像素10b中，像素電極7b被施加6V，如圖中的箭頭所示的那樣，在像素電極7b與共用電極9之間產生電場，而液晶分子L隨其配向。在此，示出液晶分子L轉動-45°的狀態。
在像素10a中，像素電極7a的電位為0V，設置在像素電極7a附近的用作信號線的導電膜5b的電位為6V。然而，由於用作信號線的導電膜5b與共用電極9交叉，在像素電極7a與用作信號線的導電膜5b之間發生的第一電場F1與液晶分子L的長軸正交。其結果是，由於液晶分子L是負型液晶，所以液晶分子L不工作而可以抑制漏光。
由上述內容看來，在FFS模式的液晶顯示裝置中，藉由設置在與信號線交叉的方向上延伸的共用電極，可以製造對比度高的顯示裝置。
另外，本實施方式所示的共用電極9沒有在基板上全面地形成。因此，能夠減少與用作信號線的導電膜5a、5b重疊的區域，並減少在信號線與共用電極9之間產生的寄生電容。其結果是，能夠在使用大面積基板形成的顯示裝置中，減少佈線延遲。
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實施。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖式說明本發明的一個方式的顯示裝置。另外，在本實施方式中，作為電晶體所包括的半導體膜，使用氧化物半導體膜進行說明。
圖3A所示的顯示裝置包括：像素部101；掃描線驅動電路104；信號線驅動電路106；各個平行或大致平行地配置且其電位由掃描線驅動電路104控制的m個掃描線107；以及各個平行或大致平行地配置且其電位由信號線驅動電路106控制的n個信號線109。像素部101具有配置為矩陣狀的多個像素103。另外，還有沿著信號線109各個平行或大致平行地配置的公用線115。另外，有時將掃描線驅動電路104及信號線驅動電路106總稱為驅動電路部。
各掃描線107與在像素部101中配置為m行n列的像素103中的配置在任一行的n個像素103電連接，而各信號線109與配置為m行n列的像素103中的配置在任一列的m個像素103電連接。m、n都是1以上的整數。各公用線115與配置為m行n列的像素103中的配置在任一列的m個像素103電連接。
圖3B示出可以應用於圖3A所示的顯示裝置的像素103的電路結構的一個例子。
圖3B所示的像素103具有液晶元件121、電 晶體102和電容元件105。
液晶元件121的一對電極中的一個與電晶體102連接，其電位根據像素103的規格適當地設定。液晶元件121的一對電極中的另一個與公用線115連接，並對其施加共同的電位(共用電位)。根據被寫入電晶體102的資料來控制液晶元件121的液晶分子的配向狀態。
液晶元件121是利用液晶分子的光學調變作用來控制光的透過或非透過的元件。液晶分子的光學調變作用由施加到液晶分子的電場(包括橫向電場、縱向電場或傾斜方向電場)控制。作為用於液晶元件121的液晶材料，可以舉出向列液晶、膽固醇相(cholesteric)液晶、層列型液晶、熱致液晶、溶致液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。
作為包括液晶元件121的顯示裝置的驅動方法，採用FFS模式。
另外，也可以使用包含呈現藍相(Blue Phase)的液晶材料和手性試劑的液晶組成物構成液晶元件。呈現藍相的液晶的回應速度快，為1msec以下，由於其具有光學各向同性，所以不需要配向處理，且視角依賴性小。
在圖3B所示的像素103的結構中，電晶體102的源極電極和汲極電極中的一個與信號線109電連接，源極電極和汲極電極中的另一個與液晶元件121的一對電極中的一個電連接。電晶體102的閘極電極與掃描線107電連接。電晶體102具有藉由成為導通狀態或截止狀 態而對資料信號的寫入進行控制的功能。
在圖3B所示的像素103的結構中，電容元件105的一對電極中的一個與電晶體102連接。電容元件105的一對電極中的另一個與公用線115電連接。根據像素103的規格適當地設定公用線115的電位值。電容元件105用作儲存被寫入的資料的儲存電容器。注意，在本實施方式中，電容元件105的一對電極中的一個是液晶元件121的一對電極中的一個。另外，電容元件105的一對電極中的另一個是液晶元件121的一對電極中的另一個。
接著，說明顯示裝置所包括的元件基板的具體結構。這裡，圖4示出多個像素103a、103b、103c的俯視圖。
在圖4中，用作掃描線的導電膜13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。用作信號線的導電膜21a在與掃描線大致正交的方向(圖式中的上下方向)上延伸地設置。用作掃描線的導電膜13與掃描線驅動電路104(參照圖3A)電連接，而用作信號線的導電膜21a與信號線驅動電路106(參照圖3A)電連接。
電晶體102設置在掃描線和信號線的交叉區域。電晶體102由用作閘極電極的導電膜13、閘極絕緣膜(在圖4中未圖示)、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19a、用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及21b構成。導電膜13還被用作掃描鎳， 其中與氧化物半導體膜19a重疊的區域被用作電晶體102的閘極電極。導電膜21a還被用作信號線，其中與氧化物半導體膜19a重疊的區域被用作電晶體102的源極電極或汲極電極。在圖4的頂面形狀中，掃描線的端部位於氧化物半導體膜19a的端部的外側。由此，掃描線被用作阻擋來自背光等光源的光的遮光膜。其結果是，電晶體所包括的氧化物半導體膜19a不被照射光而電晶體的電特性的變動可以得到抑制。
導電膜21b與像素電極19b電連接。另外，在像素電極19b上隔著絕緣膜設置有共用電極29。在像素電極19b上的絕緣膜中，設置有以點劃線所示的開口部40。像素電極19b在開口部40與氮化物絕緣膜(在圖4中未圖示)接觸。
共用電極29包括在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域(多個第一區域)。另外，該多個第一區域連接於在與信號線平行或大致平行的方向上延伸的第二區域。因此，在包括條狀的區域(多個第一區域)的共用電極29中，多個第一區域的每一個的電位都相同。
電容元件105形成在像素電極19b與共用電極29重疊的區域。像素電極19b及共用電極29具有透光性。也就是說，電容元件105具有透光性。
如圖4所示的那樣，本實施方式所示的液晶顯示裝置採用FFS模式，並且包括具有在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域的共用電極29，因此可以製造 對比度高的顯示裝置。
因為電容元件105具有透光性，所以可以在像素103中形成較大(大面積)的電容元件105。由此，可以獲得孔徑比得到提高(典型地提高到50%以上，較佳為60%以上)且電荷容量增大的顯示裝置。例如，解析度高的如液晶顯示裝置之類的顯示裝置在像素的面積小時電容元件的面積也小。因此，在解析度高的顯示裝置中，儲存在電容元件中的電荷容量變小。但是，由於本實施方式所示的電容元件105具有透光性，所以藉由將該電容元件設置在像素中，可以在各像素中獲得充分的電荷容量的同時提高孔徑比。典型的是，電容元件105可以適當地應用於像素密度為200ppi以上，300ppi以上或500ppi以上的高解析度顯示裝置。
另外，在液晶顯示裝置中，電容元件的電容值越大，越能夠在施加電場的情況下長期保持液晶元件的液晶分子的配向為固定。在顯示靜態影像的情況下，由於可以長期保持該期間，所以能夠減少重寫影像資料的次數，從而可以降低耗電量。另外，藉由採用本實施方式所示的結構，在高解析度的顯示裝置中也可以提高孔徑比，因此可以高效地利用背光等光源的光，從而可以降低顯示裝置的耗電量。
另外，本發明的實施方式的一個方式的俯視圖不侷限於此，而可以採用各種各樣的結構。例如，如圖19所示，在共用電極29中，連接區域也可以形成在用作 各信號線的導電膜上。
接著，圖5示出沿著圖4的點劃線A-B、點劃線C-D的剖面圖。圖5所示的電晶體102是通道蝕刻型電晶體。注意，沿著點劃線A-B的剖面圖是通道長度方向上的電晶體102以及電容元件105的剖面圖，沿著點劃線C-D的剖面圖是通道寬度方向上的電晶體102的剖面圖。
圖5所示的電晶體102是具有單閘極結構的電晶體，其包括：設置在基板11上的用作閘極電極的導電膜13；形成在基板11及用作閘極電極的導電膜13上的氮化物絕緣膜15；形成在氮化物絕緣膜15上的氧化物絕緣膜17；隔著氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜17與用作閘極電極的導電膜13重疊的氧化物半導體膜19a；以及與氧化物半導體膜19a接觸的用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及21b。在氧化物絕緣膜17、氧化物半導體膜19a、用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及21b上形成有氧化物絕緣膜23，在氧化物絕緣膜23上形成有氧化物絕緣膜25。在氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及導電膜21b上形成有氮化物絕緣膜27。另外，像素電極19b形成在氧化物絕緣膜17上。像素電極19b連接於用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b中的一個，在此連接於導電膜21b。另外，共用電極29形成在氮化物絕緣膜27上。
另外，將像素電極19b、氮化物絕緣膜27及共用電極29重疊的區域用作電容元件105。
另外，本發明的實施方式的一個方式的剖面圖不侷限於此，而可以採用各種各樣的結構。例如，像素電極19b可以具有狹縫。或者，像素電極19b可以是梳齒狀。圖20示出該情況的剖面圖的例子。或者，如圖21所示的那樣，也可以在氮化物絕緣膜27上設置有絕緣膜26b。例如，作為絕緣膜26b可以設置有機樹脂膜。由此，可以使絕緣膜26b的表面變得平坦。也就是說，作為一個例子，絕緣膜26b可以具有平坦化膜的功能。或者，也可以以共用電極29與導電膜21b重疊的方式來形成電容元件105b。圖22及圖23示出該情況的剖面圖的例子。
下面詳細說明顯示裝置的結構。
雖然對基板11的材料等沒有特別的限制，但是至少需要具有能夠承受後續的加熱處理的耐熱性。例如，作為基板11，可以使用玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板等。另外，還可以利用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺等為材料的化合物半導體基板、SOI(Silicon On Insulator：絕緣層上覆矽)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。當作為基板11使用玻璃基板時，藉由使用第6代(1500mm×1850mm)、第7代(1870mm×2200mm)、第8代(2200mm×2400mm)、第9代(2400mm×2800mm)、第10代(2950mm×3400mm)等的大面積基板，可以製造大型顯示裝置。
作為基板11，也可以使用撓性基板，並且在撓性基板上直接形成電晶體102。或者，也可以在基板11與電晶體102之間設置剝離層。剝離層可以在如下情況下使用，即在剝離層上製造顯示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的情況。此時，也可以將電晶體102轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。
用作閘極電極的導電膜13可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、鎢中的金屬元素或者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來形成。另外，還可以使用選自錳和鋯中的一種或多種的金屬元素。用作閘極電極的導電膜13可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。例如，可以舉出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以及依次層疊鈦膜、鋁膜及鈦膜的三層結構等。另外，還可以使用組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的元素的一種或多種而形成的合金膜或氮化膜。
用作閘極電極的導電膜13也可以使用銦錫氧化物、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、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，還可以採用上述透光導電材料與上述金屬元素的疊層結構。
氮化物絕緣膜15可以使用具有低透氧性的氮化物絕緣膜。另外，氮化物絕緣膜15還可以使用具有低透氧性、低透氫性以及低透水性的氮化物絕緣膜。作為具有低透氧性的氮化物絕緣膜、具有低透氧性、低透氫性以及低透水性的氮化物絕緣膜，有如氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜等。另外，還可以使用氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等氧化物絕緣膜來代替具有低透氧性的氮化物絕緣膜、具有低透氧性、低透氫性以及低透水性的氮化物絕緣膜。
氮化物絕緣膜15的厚度較佳為5nm以上且100nm以下，更佳為20nm以上且80nm以下。
氧化物絕緣膜17例如使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵或者Ga-Zn類金屬氧化物、氮化矽等即可，並且以疊層結構或單層結構來設置。
另外，藉由使用矽酸鉿(HfSiOx)、添加有氮的矽酸鉿(HfSixOyNz)、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿、氧化釔等相對介電常數高的材料來形成氧化物絕緣膜17，可減少電晶體的閘極漏電流。
氧化物絕緣膜17的厚度較佳為5nm以上且400nm以下，更佳為10nm以上且300nm以下，進一步較 佳為50nm以上且250nm以下。
作為氧化物半導體膜19a典型地有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)。
在氧化物半導體膜19a為In-M-Zn氧化物膜的情況下，當假設In與M之和為100atomic%時，In與M的原子個數比則為如下：In的原子個數比高於25atomic%且M的原子個數比低於75atomic%，較佳為In的原子個數比高於34atomic%以上且M的原子個數比低於66atomic%。
氧化物半導體膜19a的能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上。如此，藉由使用能隙較寬的氧化物半導體，可以降低電晶體102的關態電流(off-state current)。
氧化物半導體膜19a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19a為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，較佳為用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子個數比滿足In
Figure 109135555-A0101-12-0026-59
M及Zn
Figure 109135555-A0101-12-0026-60
M。這種濺射靶材的金屬元素的原子個數比較佳為In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=3：1：2。注意，所形成的氧化物半導體膜19a的原子個數比分別包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子個數 比的±40%的範圍內的誤差。
作為氧化物半導體膜19a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19a使用載子密度為1×1017/cm3以下，較佳為1×1015/cm3以下，更佳為1×1013/cm3以下，進一步較佳為1×1011/cm3以下的氧化物半導體膜。
本發明不侷限於上述記載，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)來使用具有適當的組成的材料。另外，較佳為適當地設定氧化物半導體膜19a的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子個數比、原子間距離、密度等，以得到所需的電晶體的半導體特性。
藉由作為氧化物半導體膜19a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。這裡，將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損量少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。因為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體的載子發生源較少，所以有可能降低載子密度。因此，在該氧化物半導體膜中形成有通道區域的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(也稱為常導通特性)。因為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，所以有可能具有較低的陷阱態密度。高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜的關態電流顯著小，即便是通道寬度為 1×106μm、通道長度L為10μm的元件，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，該電晶體有可能成為可靠性高的電晶體。作為雜質有氫、氮、鹼金屬或鹼土金屬等。
包含在氧化物半導體膜中的氫與鍵合於金屬原子的氧起反應生成水，與此同時在發生氧脫離的晶格(或氧脫離的部分)中形成氧缺損。當氫進入該氧缺損時，有時生成作為載子的電子。另外，有時由於氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧鍵合，產生作為載子的電子。因此，使用包含氫的氧化物半導體的電晶體容易具有常導通特性。
由此，較佳為盡可能減少氧化物半導體膜19a中的氧缺損及氫。明確而言，在氧化物半導體膜19a中，利用二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測得的氫濃度為5×1019atoms/cm3以下，較佳為1×1019atoms/cm3以下，較佳為5×1018atoms/cm3以下，較佳為1×1018atoms/cm3以下，更佳為5×1017atoms/cm3以下，進一步較佳為1×1016atoms/cm3以下。
當氧化物半導體膜19a包含第14族元素之一的矽或碳時，氧化物半導體膜19a中氧缺損增加，使得氧化物半導體膜19a被n型化。因此，氧化物半導體膜19a 中的矽或碳的濃度(利用二次離子質譜分析法得到的濃度)為2×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1017atoms/cm3以下。
另外，在氧化物半導體膜19a中，利用二次離子質譜分析法測得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。有時當鹼金屬及鹼土金屬與氧化物半導體鍵合時生成載子而使電晶體的關態電流增大。由此，較佳為降低氧化物半導體膜19a的鹼金屬或鹼土金屬的濃度。
當在氧化物半導體膜19a中含有氮時，生成作為載子的電子，載子密度增加，使得氧化物半導體膜19a容易被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導通特性。因此，在該氧化物半導體膜中，較佳為盡可能地減少氮，例如，利用二次離子質譜分析法測得的氮濃度較佳為5×1018atoms/cm3以下。
氧化物半導體膜19a例如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。
氧化物半導體膜19a例如也可以具有非晶結構。非晶結構的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。
另外，氧化物半導體膜19a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區域的混合膜。混合膜有時例如是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單層結構。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。
像素電極19b是對與氧化物半導體膜19a同時形成的氧化物半導體膜進行加工而形成的。因此，像素電極19b是具有與氧化物半導體膜19a同樣的金屬元素的膜。並且，像素電極19b是具有與氧化物半導體膜19a相同或不同的結晶結構的膜。然而，藉由使與氧化物半導體膜19a同時形成的氧化物半導體膜包含雜質或氧缺損而形成具有導電性的膜，並將其用作像素電極19b。作為包含在氧化物半導體膜中的雜質有氫。另外，作為雜質也可以包含硼、磷、錫、銻、稀有氣體元素、鹼金屬、鹼土金屬等代替氫。或者，像素電極19b是與氧化物半導體膜19a同時形成的膜，並且是因電漿損傷等而形成氧缺損來提高導電性的膜。或者，像素電極19b是與氧化物半導體膜19a同時形成的膜，並且是在包含雜質的同時因電漿損傷等而形成氧缺損來提高導電性的膜。
總之，雖然氧化物半導體膜19a和像素電極 19b都形成在氧化物絕緣膜17上，但是它們的雜質濃度不同。明確而言，像素電極19b的雜質濃度高於氧化物半導體膜19a的雜質濃度。例如，氧化物半導體膜19a中的氫濃度為5×1019atoms/cm3以下，較佳為1×1019atoms/cm3以下，較佳為5×1018atoms/cm3以下，較佳為1×1018atoms/cm3以下，更佳為5×1017atoms/cm3以下，進一步較佳為1×1016atoms/cm3以下，而像素電極19b中的氫濃度為8×1019atoms/cm3以上，較佳為1×1020atoms/cm3以上，更佳為5×1020atoms/cm3以上。像素電極19b中的氫濃度為氧化物半導體膜19a中的氫濃度的2倍，較佳為10倍以上。
另外，藉由將與氧化物半導體膜19a同時形成的氧化物半導體膜暴露於電漿，可以使氧化物半導體膜受到損傷而形成氧缺損。例如，藉由在氧化物半導體膜上利用電漿CVD法或濺射法形成膜，將氧化物半導體膜暴露於電漿而形成氧缺損。或者，藉由進行用來形成氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25的蝕刻處理，將氧化物半導體膜暴露於電漿而形成氧缺損。或者，將氧化物半導體膜暴露於氧和氫的混合氣體、氫、稀有氣體、氨等的電漿形成氧缺損。其結果是，氧化物半導體膜的導電性得到提高，並用作像素電極19b。
也就是說，像素電極19b也可以說是由導電性高的氧化物半導體膜形成的。或者，像素電極19b也可以說是由導電性高的金屬氧化物膜形成的。
另外，在使用氮化矽膜作為氮化物絕緣膜27時，氮化矽膜包含氫。由此，當氮化物絕緣膜27的氫擴散到與氧化物半導體膜19a同時形成的氧化物半導體膜中時，在該氧化物半導體膜中氫和氧鍵合而生成作為載子的電子。當藉由利用電漿CVD法或濺射法形成氮化矽膜時，氧化物半導體膜暴露於電漿，而形成氧缺損。氮化矽膜中的氫進入該氧缺損，由此生成作為載子的電子。其結果是，氧化物半導體膜的導電性增高，而成為像素電極19b。
當對形成有氧缺損的氧化物半導體添加氫時，氫進入氧缺損的位點而在導帶附近形成施體能階。其結果是，氧化物半導體的導電性增高，而成為導電體。可以將成為導電體的氧化物半導體稱為氧化物導電體。也就是說，像素電極19b可以說是由氧化物導電體膜形成的。一般而言，由於氧化物半導體的能隙大，因此對可視光具有透光性。另一方面，氧化物導電體是在導帶附近具有施體能階的氧化物半導體。因此，起因於該施體能階的吸收的影響小，而對可視光具有與氧化物半導體膜相同程度的透光性。
像素電極19b的電阻率低於氧化物半導體膜19a的電阻率。像素電極19b的電阻率較佳為氧化物半導體膜19a的電阻率的1×10-8倍以上且低於1×10-1倍，典型地為1×10-3Ωcm以上且低於1×104Ωcm，較佳為1×10-3Ωcm以上且低於1×10-1Ωcm。
用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b使用選自鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭和鎢中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，可以舉出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、依次層疊鈦膜或氮化鈦膜、鋁膜或銅膜以及鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、以及依次層疊鉬膜或氮化鉬膜、鋁膜或銅膜以及鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外，也可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。
作為氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜25，較佳為使用其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜。這裡，作為氧化物絕緣膜23形成具有透氧性的氧化物絕緣膜，作為氧化物絕緣膜25形成其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜。
氧化物絕緣膜23為具有透氧性的氧化物絕緣膜。由此，可以將從設置在氧化物絕緣膜23上的氧化物絕緣膜25脫離的氧經過氧化物絕緣膜23移動到氧化物半導體膜19a。另外，當在後面形成氧化物絕緣膜25時，氧化物絕緣膜23被用作緩和對氧化物半導體膜19a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。在本說明書中，“氧氮化矽膜”是指在其組成中含氧量多於含氮量的膜，而“氮氧化矽膜”是指在其組成中含氮量多於含氧量的膜。
較佳的是，氧化物絕緣膜23中的缺陷量較少，典型的是，利用ESR測得的在g=2.001處出現的信號的自旋密度為3×1017spins/cm3以下。注意，在g=2.001處出現的信號起因於矽的懸空鍵。這是因為若氧化物絕緣膜23中含有的缺陷密度高，氧則與該缺陷鍵合，氧化物絕緣膜23中的氧透過量有可能減少。
較佳的是，在氧化物絕緣膜23與氧化物半導體膜19a之間的介面的缺陷量較少，典型的是，利用ESR測得的起因於氧化物半導體膜19a中的缺陷的在g=1.93處出現的信號的自旋密度為1×1017spins/cm3以下，更佳為檢測下限以下。
在氧化物絕緣膜23中，有時從外部進入氧化物絕緣膜23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的氧的一部分殘留在氧化物絕緣膜23中。或者，有時在氧從外部進入氧化物絕緣膜23的同時，氧化物絕緣膜23中含有的氧移動到氧化物絕緣膜23的外部，而在氧化物絕緣膜23中發生氧的移動。
氧化物絕緣膜25以與氧化物絕緣膜23接觸的方式來形成。氧化物絕緣膜25使用其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜形成。其氧含量超過化學計量組 成的氧化物絕緣膜由於被加熱而其一部分的氧脫離。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜藉由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。注意，上述TDS分析時的膜的表面溫度較佳為100℃以上且700℃以下或100℃以上且500℃以下。
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。
較佳的是，氧化物絕緣膜25中的缺陷量較少，典型的是，利用ESR測得的在g=2.001處出現的信號的自旋密度低於1.5×1018spins/cm3，更佳為1×1018spins/cm3以下。由於氧化物絕緣膜25與氧化物絕緣膜23相比離氧化物半導體膜19a更遠，所以氧化物絕緣膜25的缺陷密度也可以高於氧化物絕緣膜23。
與氮化物絕緣膜15同樣地，氮化物絕緣膜27可以使用具有低透氧性的氮化物絕緣膜。另外，氮化物絕緣膜27還可以使用具有低透氧性、低透氫性以及低透水性的氮化物絕緣膜。
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以下的氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜等。
藉由使氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜25包括其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜，可以將 包含在氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜25中的氧的一部分移動到氧化物半導體膜19a，以降低包含在氧化物半導體膜19a中的氧缺損量。
使用其中包含氧缺損的氧化物半導體膜的電晶體的臨界電壓容易向負方向變動，而容易具有常導通特性。這是因為由於在氧化物半導體膜中含有氧缺損而產生電荷以導致低電阻化的緣故。當電晶體具有常導通特性時，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，還有如下問題：由於受到隨時變化或應力測試的影響，電晶體的電特性，典型為臨界電壓的變動量增大。
但是，在本實施方式所示的電晶體102中，設置在氧化物半導體膜19a上的氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜25是其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜。其結果是，包含在氧化物絕緣膜23或氧化物絕緣膜25中的氧高效地移動到氧化物半導體膜19a，使得氧化物半導體膜19a的氧缺損量可以得到減少。由此，得到具有常關閉(normally-off)特性的電晶體。另外，還可以降低起因於隨時變化或應力測試的電晶體的電特性，典型為臨界電壓的變動量。
共用電極29使用透光導電膜。透光導電膜可以使用包含氧化鎢的銦氧化物膜、包含氧化鎢的銦鋅氧化物膜、包含氧化鈦的銦氧化物膜、包含氧化鈦的銦錫氧化物膜、銦錫氧化物(以下稱為ITO)膜、銦鋅氧化物膜、 添加有氧化矽的銦錫氧化物膜等。
共用電極29包括在與用作信號線的導電膜21a交叉的方向上延伸的條狀的區域。由此，能夠防止在像素電極19b及導電膜21a附近的液晶分子的非意圖的配向，從而可以抑制漏光。其結果是，可以製造對比度高的顯示裝置。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上，在形成電晶體的氧化物半導體膜的同時形成像素電極。像素電極用作電容元件的一個電極。另外，公用電極用作電容元件的另一個電極。由此，不需要重新形成導電膜以形成電容元件，從而可以減少製程。另外，電容元件具有透光性。其結果是，可以在增大電容元件的佔有面積的同時提高像素的孔徑比。
接著，參照圖6A至圖8C對圖5所示的電晶體102及電容元件105的製造方法進行說明。
如圖6A所示，在基板11上形成將成為導電膜13的導電膜12。導電膜12藉由濺射法、化學氣相沉積(CVD)法(包括有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、金屬化學氣相沉積法、原子層沉積(ALD)法或電漿化學氣相沉積(PECVD)法)、蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD)法等來形成。藉由採用有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、金屬化學氣相沉積法或原子層沉積(ALD)法，可以形成電漿所導致的損傷少的導電膜。
在此，作為基板11使用玻璃基板。作為導電 膜12，利用濺射法形成厚度為100nm的鎢膜。
接著，在導電膜12上經使用第一光罩的光微影製程形成遮罩。接著，用該遮罩對導電膜12的一部分進行蝕刻來形成圖6B所示的用作閘極電極的導電膜13。然後，去除遮罩。
另外，對於用作閘極電極的導電膜13，也可以利用電鍍法、印刷法、噴墨法等來代替上述形成方法。
這裡，利用乾蝕刻法對鎢膜進行蝕刻來形成用作閘極電極的導電膜13。
接著，如圖6C所示，在用作閘極電極的導電膜13上形成氮化物絕緣膜15及將成為氧化物絕緣膜17的氧化物絕緣膜16。接著，在氧化物絕緣膜16上形成將成為氧化物半導體膜19a及像素電極19b的氧化物半導體膜18。
氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜16藉由濺射法、化學氣相沉積(CVD)法(包括有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、金屬化學氣相沉積法、原子層沉積(ALD)法或電漿化學氣相沉積(PECVD)法)、蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD)法、塗佈法、印刷法等來形成。藉由採用有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、金屬化學氣相沉積或原子層沉積(ALD)法，可以形成電漿所導致的損傷少的氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜16。另外，藉由採用原子層沉積(ALD)法，可以提高氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜16的覆蓋性。
這裡，作為氮化物絕緣膜15，藉由以矽烷、氮以及氨為源氣體的電漿CVD法形成厚度為300nm的氮化矽膜。
當作為氧化物絕緣膜16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性氣體。包含矽的沉積氣體的典型例子為矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
當作為氧化物絕緣膜16形成氧化鎵膜時，可以利用MOCVD法來形成。
這裡，作為氧化物絕緣膜16，藉由以矽烷及一氧化二氮為源氣體的電漿CVD法形成厚度為50nm的氧氮化矽膜。
氧化物半導體膜18藉由濺射法、化學氣相沉積(CVD)法(包括有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、原子層沉積(ALD)法或電漿化學氣相沉積(PECVD)法)、脈衝雷射沉積法、雷射燒蝕法、塗佈法等來形成。藉由採用有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法或原子層沉積(ALD)法，可以在形成電漿所導致的損傷少的氧化物半導體膜18的同時，減少氧化物絕緣膜16的損傷。另外，藉由採用原子層沉積(ALD)法，可以提高氧化物半導體膜18的覆蓋性。
在利用濺射法形成氧化物半導體膜的情況下，作為用來生成電漿的電源裝置，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)、氧氣體、稀有氣體和氧的混合氣體。當採用稀有氣體和氧的混合氣體時，較佳為提高相對於稀有氣體的氧的比例。
根據所形成的氧化物半導體膜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，不僅需要使處理室內高真空抽氣，而且還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，進一步較佳為-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。
在此，利用使用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氧化物膜以作為氧化物半導體膜。
接著，在氧化物半導體膜18上經使用第二光罩的光微影製程形成遮罩，然後使用該遮罩對氧化物半導體膜部分進行蝕刻，如圖6D所示那樣，形成被進行了元件分離的氧化物半導體膜19a及19c。此後去除遮罩。
在此，藉由在氧化物半導體膜18上形成遮罩，並利用濕蝕刻法對氧化物半導體膜18的一部分選擇性地進行蝕刻，從而形成氧化物半導體膜19a、氧化物半導體膜19c。
接著，如圖7A所示，形成將成為導電膜21a、導電膜21b的導電膜20。
可以適當地使用與導電膜12同樣的方法來形成導電膜20。
這裡，利用濺射法依次層疊厚度為50nm的鎢膜和厚度為300nm的銅膜。
接著，在導電膜20上經使用第三光罩的光微影製程形成遮罩，然後使用該遮罩對導電膜20進行蝕刻，如圖7B所示那樣，形成用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及導電膜21b。此後去除遮罩。
這裡，在銅膜上經光微影製程形成遮罩。接著，使用該遮罩對鎢膜及銅膜進行蝕刻，來形成導電膜21a及導電膜21b。注意，首先使用濕蝕刻法對銅膜進行蝕刻，再使用利用SF6的乾蝕刻法對鎢膜進行蝕刻，由此在銅膜的表面上形成氟化物。借助於該氟化物，來自銅膜的銅元素的擴散被抑制，而可以降低氧化物半導體膜19a中的銅濃度。
接著，如圖7C所示，在氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜19c、導電膜21a及導電膜21b上形成將成為氧化物絕緣膜23的氧化物絕緣膜22及將成為氧化物絕緣膜25的氧化物絕緣膜24。可以適當地使用與氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜16同樣的方法來形成氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24。
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，在不暴露於大氣的狀態下，調節源氣體的流量、壓力、高頻電力和基板溫度中的一個以上以連續地形成氧化物絕緣膜24，由此可以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使包含於氧化物絕緣膜24中的氧移動到氧化物半導體膜19a中，而可以減少氧化物半導體膜19a的氧缺損量。
可以在如下條件下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電力。
作為氧化物絕緣膜22的源氣體，較佳為使用含有矽的沉積氣體及氧化性氣體。含有矽的沉積氣體的典型例子為矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
藉由採用上述條件，可以形成具有透氧性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，在後續形成氧化物絕緣膜25的製程中，可以降低對氧化物半導體膜19a造成的損傷。
在上述成膜條件下，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可以形成具有透氧性，緻密且硬的氧化物絕緣膜，典型的是，在25℃下利用0.5wt.%氫氟酸時的蝕刻速率為10nm/分鐘以下，較佳為8nm/分鐘以下的氧化矽膜或氧氮化矽膜。
由於邊進行加熱邊形成氧化物絕緣膜22，所以在該製程中可以使包含在氧化物半導體膜19a中的氫、水等脫離。包含在氧化物半導體膜19a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的形成製程中對基板進行加熱，所以因氧與氫的鍵合而產生的水從氧化物半導體膜脫離。就是說，藉由使用電漿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19a中的水及氫。
另外，由於邊進行加熱邊形成氧化物絕緣膜22，所以氧化物半導體膜19a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。就是說，可以減少包含在氧化物半導體膜中的氧缺損量。
另外，藉由將氧化性氣體量設定為包含矽的沉積氣體量的100倍以上，可以減少氧化物絕緣膜22中的含氫量。其結果是，可以減少混入氧化物半導體膜19a的氫量，由此可以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，利用電漿CVD法形成厚度為50nm的氧氮化矽膜的條件如下：將流量為30sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣 體；將處理室的壓力設定為200Pa；將基板溫度設定為220℃；利用27.12MHz的高頻電源將150W的高頻電力供應到平行平板電極。藉由採用上述條件，可以形成具有透氧性的氧氮化矽膜。
可以在如下條件下形成氧化矽膜或氧氮化矽膜作為氧化物絕緣膜24：在180℃以上且280℃以下，較佳為200℃以上且240℃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100Pa以上且250Pa以下，較佳為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以下的高頻電力。
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性氣體。包含矽的沉積氣體的典型例子為矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。氧化性氣體的例子為氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
作為氧化物絕緣膜24的成膜條件，在上述壓力的處理室中供應具有上述功率密度的高頻電力，由此在電漿中源氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，且促進源氣體的氧化，使得氧化物絕緣膜24中的含氧量超過化學計量組成。另一方面，在上述基板溫度下形成的膜中，由於矽與氧的鍵合力較低，因此，因後面製程的加熱處理而使膜中的氧的一部分脫離。其結果是，可以形成其氧含量超過化學計量組成且因加熱而釋放氧的一部分的氧 化物絕緣膜。另外，因為在氧化物半導體膜19a上設置有氧化物絕緣膜22，所以在氧化物絕緣膜24的形成製程中，氧化物絕緣膜22被用作氧化物半導體膜19a的保護膜。其結果是，可以在減少對氧化物半導體膜19a造成的損傷的同時使用功率密度高的高頻電力形成氧化物絕緣膜24。
在此，作為氧化物絕緣膜24，利用電漿CVD法形成厚度為400nm的氧氮化矽膜的條件如下：將流量為200sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮用作源氣體，將處理室的壓力設定為200Pa，將基板溫度設定為220℃，使用27.12MHz的高頻電源將1500W的高頻電力供應到平行平板電極。電漿CVD設備是電極面積為6000cm2的平行平板型電漿CVD設備，將所供應的電功率的換算為每單位面積的電功率(電功率密度)為0.25W/cm2。
另外，當形成用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及導電膜21b時，由於導電膜的蝕刻，氧化物半導體膜19a會受到損傷而在氧化物半導體膜19a的背後通道(在氧化物半導體膜19a中與對置於用作閘極電極的導電膜13的表面相反一側的表面)一側產生氧缺損。但是，藉由作為氧化物絕緣膜24使用其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜，可以利用加熱處理修復產生在該背後通道一側的氧缺損。由此，可以減少氧化物半導體膜19a中的缺陷，因此，可以提高電晶體102的可靠性。
接著，在氧化物絕緣膜24上經使用第四光罩的光微影製程形成遮罩。然後，使用該遮罩對氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24部分進行蝕刻，如圖7D所示的那樣，形成具有開口部40的氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25。此後去除遮罩。
在上述製程中，較佳為使用乾蝕刻法對氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24進行蝕刻。其結果是，在蝕刻處理中氧化物半導體膜19c被暴露於電漿，從而可以增加氧化物半導體膜19c的氧缺損量。
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裝置等來進行。藉由使用RTA裝置，可只在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(含水量為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。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，可以將氧化物絕緣膜25中的氧的一部分移動到氧化物半導體膜19a中以減少氧化物半導體膜19a中的氧缺損量。
在氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25包含 水、氫等且氮化物絕緣膜26還具有阻水性及阻氫性等的情況下，若後續形成氮化物絕緣膜26並進行加熱處理，氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25所包含的水、氫等則移動到氧化物半導體膜19a中，而在氧化物半導體膜19a中產生缺陷。然而，藉由進行上述加熱處理，可以使氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25所包含的水、氫等脫離，由此在可以減少電晶體102的電特性的不均勻的同時抑制臨界電壓的變動。
注意，邊進行加熱邊在氧化物絕緣膜22上形成氧化物絕緣膜24，從而可以將氧移動到氧化物半導體膜19a中來減少氧化物半導體膜19a中的氧缺損量，由此不必須一定要進行上述加熱處理。
雖然也可以在形成氧化物絕緣膜22及氧化物絕緣膜24之後進行上述加熱處理，但是較佳為在形成氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25之後進行上述加熱處理。這是因為可以以如下方式形成更加具有導電性的膜的緣故：避免氧移動到氧化物半導體膜19c；因為氧化物半導體膜19c被露出，氧從氧化物半導體膜19c脫離而形成氧缺損。
在此，在氮及氧氛圍下，以350℃進行1小時的加熱處理。
接著，如圖8A所示的那樣形成氮化物絕緣膜26。
可以適當地使用與氮化物絕緣膜15及氧化物 絕緣膜16同樣的方法來形成氮化物絕緣膜26。藉由使用濺射法、CVD法等形成氮化物絕緣膜26，可以將氧化物半導體膜19c暴露於電漿，由此能夠增加氧化物半導體膜19c的氧缺損量。
另外，氧化物半導體膜19c的導電性得到提高而成為像素電極19b。在使用電漿CVD法形成氮化矽膜作為氮化物絕緣膜26的情況下，包含在氮化矽膜中的氫擴散到氧化物半導體膜19c，由此可以提高像素電極19b的導電性。
當作為氮化物絕緣膜26利用電漿CVD法來形成氮化矽膜時，藉由在300℃以上且400℃以下，較佳為320℃以上且370℃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中的基板，可以形成緻密的氮化矽膜，所以是較佳的。
當形成氮化矽膜時，較佳為使用包含矽的沉積氣體、氮及氨作為源氣體。藉由使用相對於氮量的氨量少的源氣體，在電漿中氨發生解離而產生活性種，該活性種切斷包含矽的沉積氣體中含有的矽與氫的鍵合及氮的三鍵。其結果是，可以促進矽與氮的鍵合，而形成矽與氫的鍵合較少、缺陷較少且緻密的氮化矽膜。另一方面，在使用相對於氮量的氨量多的源氣體時，包含矽的沉積氣體及氮各自的分解不進展，矽與氫的鍵合殘留，導致形成缺陷較多且不緻密的氮化矽膜。由此，在源氣體中，較佳為將氨與氮的流量比設定為1：5以上且1：50以下，較佳為 1：10以上且1：50以下。
在此，作為氮化物絕緣膜26，利用電漿CVD法形成厚度為50nm的氮化矽膜的條件如下：在電漿CVD設備的處理室中，將流量為50sccm的矽烷、流量為5000sccm的氮以及流量為100sccm的氨用作源氣體，將處理室的壓力設定為100Pa，將基板溫度設定為350℃，用27.12MHz的高頻電源對平行平板電極供應1000W的高頻電力。電漿CVD設備是電極面積為6000cm2的平行平板型電漿CVD設備，將所供應的電功率的換算為每單位面積的電功率(電功率密度)為1.7×10-1W/cm2。
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。其結果是，可以降低臨界電壓的負向漂移。另外，還可以降低臨界電壓的變動量。
接著，雖然未圖示，但在氮化物絕緣膜26上經使用第五光罩的光微影製程形成遮罩，然後使用該遮罩對氮化物絕緣膜26進行蝕刻，由此在使與導電膜21a、導電膜21b同時形成的導電膜露出來的同時，形成氮化物絕緣膜27。該導電膜與後面形成的共用電極29連接。
接著，如圖8B所示的那樣，在氮化物絕緣膜27上形成將成為共用電極29的導電膜28。
導電膜28藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等而形成。
接著，在導電膜28上經使用第六光罩的光微影製程形成遮罩。然後使用該遮罩對導電膜28部分進行蝕刻，如圖8C所示那樣，形成共用電極29。注意，雖然未圖示，但共用電極29連接於與導電膜13同時形成的連接端子或者與導電膜21a、導電膜21b同時形成的連接端子。此後去除遮罩。
經上述製程，可以在製造電晶體102的同時製造電容元件105。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上形成具有在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域的共用電極。由此，可以製造對比度高的顯示裝置。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上，在形成電晶體的氧化物半導體膜的同時形成像素電極，由此可以利用六個光罩製造電晶體102及電容元件105。像素電極用作電容元件的一個電極。另外，公用電極用作電容元件的另一個電極。由此，不需要重新形成導電膜以形成電容元件，從而可以減少製程。另外，電容元件具有透光性。其結果是，可以在增大電容元件的佔有面積的同時提高像素的孔徑比。
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實施。
〈變形例子1〉
在實施方式1所示的顯示裝置中，參照圖9A及圖9B 說明具有與共用電極連接的公用線的結構。
圖9A是顯示裝置所包括的像素103a、103b、103c的俯視圖，圖9B示出沿著圖9A中的點劃線A-B、C-D的剖面圖。
如圖9A所示的那樣，形成在與用作信號線的導電膜21a平行或大致平行的方向上延伸的公用線21c。在此，為了容易理解共用電極29的結構，使用陰影來說明共用電極29的形狀。共用電極29包括以右斜的陰影表示的多個第一區域以及以左斜的陰影表示的第二區域。多個第一區域是條狀的區域。第二區域在與用作信號線的導電膜21a平行或大致平行的方向上延伸。另外，第二區域與多個第一區域(條狀的區域)連接，因此也可以說是連接區域。公用線21c與共用電極29的連接區域(第二區域)重疊。
公用線21c可以設置在每一個像素中。或者，公用線21c也可以設置在每多個像素中。例如，如圖9A所示的那樣，藉由對每三個像素設置一個公用線21c，可以減少顯示裝置中的公用線的佔有面積。其結果是，能夠提高像素的面積及像素的孔徑比。
另外，在像素電極19b與共用電極29重疊的區域中，在像素電極19b與共用電極29的連接區域(第二區域)之間發生的電場不容易驅動液晶分子。因此，藉由減少共用電極29的連接區域中的與像素電極19b重疊的區域，可以增加液晶分子被驅動的區域，從而提高孔徑 比。例如，如圖9A所示的那樣，藉由將共用電極29的連接區域設置在不與像素電極19b重疊的位置，可以減少像素電極19b重疊於共用電極29的連接區域的面積，從而可以提高像素的孔徑比。
在圖9A中，雖然對三個像素103a、103b、103c設置有一個公用線21c，但也可以對兩個像素設置一個公用線。或者，還可以對四個以上的像素設置一個公用線。
如圖9B所示的那樣，公用線21c可以與用作信號線的導電膜21a同時形成。另外，共用電極29在形成在氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25及氮化物絕緣膜27的開口部42中與公用線21c連接。
與形成共用電極29的材料相比，形成導電膜21a的材料的電阻率低，因此可以減少共用電極29及公用線21c的電阻。
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實施。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖式說明與實施方式2不同的顯示裝置及其製造方法。本實施方式的與實施方式2不同之處在於：在高清晰的顯示裝置所包括的電晶體中具有能夠減少漏光的源極電極和汲極電極。注意，省略與實施方式2相同的結構的說明。
圖10是本實施方式所示的顯示裝置的俯視圖。用作源極電極和汲極電極中的一個的導電膜21b的頂面形狀為L字形。也就是說，導電膜21b的特徵是：在其平面形狀中，在垂直於用作掃描線的導電膜13的方向上延伸的區域21b_1與在平行或大致平行於該導電膜13的方向上延伸的區域21b_2連接，並且該區域21b_2在俯視圖中與導電膜13、像素電極19b和共用電極29中的一個以上重疊。或者，導電膜21b的特徵是：包括在平行或大致平行於該導電膜13的方向延伸的區域21b_2，該區域21b_2在俯視圖中位於導電膜13與像素電極19b或共用電極29之間。
在高清晰的顯示裝置中，由於像素的面積縮小，用作掃描線的導電膜13與共用電極29的間隔變窄。在顯示黑色的像素中，當使電晶體成為導通狀態的電壓施加到用作掃描線的導電膜13時，在像素電極19b與用作掃描線的導電膜13之間產生電場。其結果是，液晶分子向非意圖的方向轉動而導致漏光。
然而，在本實施方式所示的顯示裝置所包括的電晶體中，用作源極電極和汲極電極中的一個的導電膜21b包括與導電膜13、像素電極19b和共用電極29中的一個以上重疊的區域21b_2，或者，包括在俯視圖中位於導電膜13與像素電極19b或共用電極29之間的區域21b_2。其結果是，區域21b_2遮擋用作掃描線的導電膜13的電場，因此能夠抑制在該導電膜13與像素電極19b 之間產生的電場並減少漏光。
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實施。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖式說明與實施方式2及實施 方式3不同的顯示裝置及其製造方法。本實施方式的與實施方式2不同之處在於：高清晰的顯示裝置包括能夠減少漏光的共用電極。注意，省略與實施方式2相同的結構的說明。
圖11是本實施方式所示的顯示裝置的俯視圖。共用電極29a包括：在與用作信號線的導電膜21a交叉的方向上延伸的條狀的區域29a_1；以及與該條狀的區域連接且與用作掃描線的導電膜13重疊的區域29a_2。
在高清晰的顯示裝置中，由於像素的面積縮小，用作掃描線的導電膜13與像素電極19b的間隔變窄。當電壓施加到用作掃描線的導電膜13時，在該導電膜13與像素電極19b之間產生電場。其結果是，液晶分子向非意圖的方向轉動而導致漏光。
然而，本實施方式所示的顯示裝置包括具有與用作掃描線的導電膜13交叉的區域29a_2的共用電極29a。其結果是，能夠抑制在用作掃描線的導電膜13與共用電極29a之間產生的電場並減少漏光。
另外，本發明的實施方式的一個方式的俯視 圖不侷限於此，而可以採用各種各樣的結構。例如，如圖24或圖25所示，共用電極29a也可以包括與用作掃描線的導電膜13的一部分重疊的區域。在電晶體的氧化物半導體膜19a中形成的通道區域不與共用電極29a重疊。其結果是，共用電極29a的電場不施加到通道區域，由此可以減少電晶體的洩漏電流。另外，圖25所示的共用電極29a包括與用作掃描線的導電膜13及用作信號線的導電膜21a重疊的區域，可以以共用電極29a遮擋導電膜13及導電膜21a的電場，因此能夠減少液晶分子的配向無序。
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實施。
實施方式5
在本實施方式中，參照圖式對與實施方式2不同的顯示裝置及其製造方法進行說明。本實施方式的與實施方式2不同之處在於：在電晶體中，在不同的閘極電極之間設置有氧化物半導體膜，即採用雙閘極結構。注意，省略與實施方式2相同的結構的說明。
以下，說明顯示裝置所包括的元件基板的具體結構。如圖12所示，本實施方式所示的元件基板的與實施方式2不同之處在於包括用作閘極電極的導電膜29b，該導電膜29b與用作閘極電極的導電膜13、氧化物半導體膜19a、導電膜21a及21b以及氧化物絕緣膜25的 每一部分或全部重疊。用作閘極電極的導電膜29b在開口部41a、41b中與用作閘極電極的導電膜13連接。
圖12所示的電晶體102a是通道蝕刻型電晶體。注意，沿著點劃線A-B的剖面圖示出通道長度方向上的電晶體102a以及電容元件105a的剖面，沿著點劃線C-D的剖面圖示出通道寬度方向上的電晶體102a及用作閘極電極的導電膜13與用作閘極電極的導電膜29b的連接部的剖面。
圖12所示的電晶體102a是具有雙閘極結構的電晶體，其包括：設置在基板11上的用作閘極電極的導電膜13；形成在基板11及用作閘極電極的導電膜13上的氮化物絕緣膜15；形成在氮化物絕緣膜15上的氧化物絕緣膜17；隔著氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜17與用作閘極電極的導電膜13重疊的氧化物半導體膜19a；以及與氧化物半導體膜19a接觸的用作源極電極及汲極電極的導電膜21a及21b。在氧化物絕緣膜17、氧化物半導體膜19a、用作源極電極及汲極電極的導電膜21a及21b上形成有氧化物絕緣膜23，在氧化物絕緣膜23上形成有氧化物絕緣膜25。在氮化物絕緣膜15、氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25、導電膜21b上形成有氮化物絕緣膜27。另外，像素電極19b形成在氧化物絕緣膜17上。像素電極19b與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及21b中的一個(這裡，導電膜21b)連接。另外，共用電極29及用作閘極電極的導電膜29b形成在氮化物 絕緣膜27上。
如沿著點劃線C-D的剖面圖所示，在設置在氮化物絕緣膜15及氮化物絕緣膜27中的開口部41a、41b中，用作閘極電極的導電膜29b與用作閘極電極的導電膜13連接。也就是說，用作閘極電極的導電膜13的電位與用作閘極電極的導電膜29b的電位相等。
由此，藉由對電晶體102a的各閘極電極施加同一電位的電壓，可以降低初期特性的不均勻並抑制由-GBT應力測試導致的劣化及受到汲極電壓左右的通態電流(on-state current)的上升電壓變動。另外，在氧化物半導體膜19a中，還可以在膜厚度方向上進一步增大載子流動的區域，使得載子的遷移量增多。其結果是，電晶體102a的通態電流變高，並且場效移動率變高，典型為20cm2/V．s以上。
在本實施方式所示的電晶體102a上形成有被分離的氧化物絕緣膜23及25，該被分離的氧化物絕緣膜23及25與氧化物半導體膜19a重疊。在通道寬度方向上的剖面圖中，氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25的端部位於氧化物半導體膜19a的外側。另外，在圖12所示的通道寬度方向上，用作閘極電極的導電膜29b隔著氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜25與氧化物半導體膜19a的側面相對。
在藉由蝕刻等而被加工的氧化物半導體膜的端部中，在由於受到加工時的損傷而形成缺陷的同時，由 於雜質附著等而被污染。由此，氧化物半導體膜的端部在被施加電場等壓力時容易被活化而成為n型(低電阻)。因此，與用作閘極電極的導電膜13重疊的氧化物半導體膜19a的端部容易被n型化。在該被n型化的端部被設置在用作源極電極和汲極電極的導電膜21a與導電膜21b之間時，被n型化的區域成為載子的路徑而形成寄生通道。但是，藉由如沿著點劃線C-D的剖面圖所示那樣在通道寬度方向上使用作閘極電極的導電膜29b隔著氧化物絕緣膜23及25與氧化物半導體膜19a的側面相對，借助於用作閘極電極的導電膜29b的電場的影響，可以抑制寄生通道產生在氧化物半導體膜19a的側面或包含該側面及其附近的區域中。其結果是，成為臨界電壓中的汲極電流的上升急劇的電特性優良的電晶體。
共用電極包括在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域。由此，能夠防止在像素電極19b及導電膜21a附近的液晶分子的非意圖的配向，從而可以抑制漏光。其結果是，可以製造對比度高的顯示裝置。
另外，在電容元件105a中，像素電極19b是與氧化物半導體膜19a同時形成的膜，且是藉由包含雜質來提高導電性的膜。或者，像素電極19b是與氧化物半導體膜19a同時形成的膜，並且是因電漿損傷等而形成氧缺損來提高導電性的膜。或者，像素電極19b是與氧化物半導體膜19a同時形成的膜，並且是在包含雜質的同時因電漿損傷等而形成氧缺損來提高導電性的膜。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上，在形成電晶體的氧化物半導體膜的同時形成像素電極。像素電極用作電容元件的一個電極。另外，共用電極用作電容元件的另一個電極。由此，不需要重新形成導電膜以形成電容元件，從而可以減少製程。另外，電容元件具有透光性。其結果是，可以在增大電容元件的佔有面積的同時提高像素的孔徑比。
以下對電晶體102a的結構的詳細內容進行說明。注意，省略使用與實施方式2相同的符號表示的結構的說明。
用作閘極電極的導電膜29b可以適當地使用與實施方式2所示的共用電極29同樣的材料。
接著，參照圖6A至圖8C以及圖13A至圖13C對圖12所示的電晶體102a及電容元件105a的製造方法進行說明。
與實施方式2同樣地，經圖6A至圖8A所示的製程，在基板11上分別形成用作閘極電極的導電膜13、氮化物絕緣膜15、氧化物絕緣膜16、氧化物半導體膜19a、像素電極19b、用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及21b、氧化物絕緣膜22、氧化物絕緣膜24以及氮化物絕緣膜26。在上述製程中，進行使用第一光罩至第四光罩的光微影製程。
接著，在氮化物絕緣膜26上經使用第五光罩的光微影製程形成遮罩，然後使用該遮罩對氮化物絕緣膜 26的一部分進行蝕刻，如圖13A所示的那樣，形成具有開口部41a、41b的氮化物絕緣膜27。
接著，如圖13B所示，在用作閘極電極的導電膜13、導電膜21b及氮化物絕緣膜27上形成將成為共用電極29、用作閘極電極的導電膜29b的導電膜28。
接著，在導電膜28上經使用第六光罩的光微影製程形成遮罩。接著，用該遮罩對導電膜28的一部分進行蝕刻來形成圖13C所示的共用電極29及用作閘極電極的導電膜29b。然後，去除遮罩。
經上述製程，可以在製造電晶體102a的同時製造電容元件105a。
在本實施方式所示的電晶體中，藉由在通道寬度方向上使用作閘極電極的共用電極29隔著氧化物絕緣膜23及25與氧化物半導體膜19a的側面相對，因此借助於用作閘極電極的導電膜29b的電場的影響，可以抑制寄生通道產生在氧化物半導體膜19a的側面或包含該側面及其附近的區域中。其結果是，成為臨界電壓中的汲極電流的上升急劇的電特性優良的電晶體。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上形成具有在與信號線交叉的方向上延伸的條狀的區域的共用電極。由此，可以製造對比度高的顯示裝置。
在本實施方式所示的顯示裝置的元件基板上，在形成電晶體的氧化物半導體膜的同時形成像素電極。像素電極用作電容元件的一個電極。另外，公用電極 用作電容元件的另一個電極。由此，不需要重新形成導電膜以形成電容元件，從而可以減少製程。另外，電容元件具有透光性。其結果是，可以在增大電容元件的佔有面積的同時提高像素的孔徑比。
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實施。
實施方式6
作為設置在實施方式2至實施方式5所示的電晶體中的用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b，可以使用鎢、鈦、鋁、銅、鉬、鉻或鉭或者它們的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19a所含的氧與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b所含的導電材料鍵合，氧缺損區域形成在氧化物半導體膜19a中。此外，有時形成用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b的導電材料的構成元素的一部分混入氧化物半導體膜19a。其結果是，低電阻區域形成在氧化物半導體膜19a中的與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b接觸的區域附近。低電阻區域與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b接觸並形成在氧化物絕緣膜17與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b之間。由於低電阻區域的導電性高，所以可以降低氧化物半導體膜19a與用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b之間的接觸電阻，因此可以增大電晶體的通態電流。
另外，用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b也可以具有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，能夠防止用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b與氧化物絕緣膜23之間的介面處的用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b的氧化，由此能夠抑制用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、21b被高電阻化。
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。
實施方式7
在本實施方式中，參照圖式對包括與實施方式2至實施方式5相比能夠進一步減少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。本實施方式所說明的電晶體與實施方式2至實施方式5之間的不同之處在於：本實施方式所示的電晶體包括具有多個氧化物半導體膜的多層膜。在此，參照實施方式2說明電晶體的詳細內容。
圖14A和圖14B示出顯示裝置所包括的元件基板的剖面圖。圖14A和圖14B是沿著圖4中的點劃線A-B及點劃線C-D的剖面圖。
圖14A所示的電晶體102b具有隔著氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜17與用作閘極電極的導電膜13重疊的多層膜37a、與多層膜37a接觸的用作源極電極和 汲極電極的導電膜21a及導電膜21b。在氮化物絕緣膜15及氧化物絕緣膜17、多層膜37a以及用作源極電極和汲極電極的導電膜21a及導電膜21b上形成有氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜25以及氮化物絕緣膜27。
圖14A所示的電容元件105b具有形成在氧化物絕緣膜17上的多層膜37b、與多層膜37b接觸的氮化物絕緣膜27以及與氮化物絕緣膜27接觸的公用電極29。多層膜37b包括氧化物半導體膜19f及氧化物半導體膜39b。也就是說，多層膜37b是雙層結構。多層膜37b用作像素電極。
在本實施方式所示的電晶體102b中，多層膜37a包括氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a。即，多層膜37a為兩層結構。另外，將氧化物半導體膜19a的一部分用作通道區域。此外，以與氧化物半導體膜39a接觸的方式形成有氧化物絕緣膜23，以與氧化物絕緣膜23接觸的方式形成有氧化物絕緣膜25。換言之，在氧化物半導體膜19a與氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜39a。
氧化物半導體膜39a是由構成氧化物半導體膜19a的元素中的一種以上構成的氧化物膜。因此，由於氧化物半導體膜19a與氧化物半導體膜39a之間的介面不容易產生介面散射。由此，由於在該介面中載子的移動不被阻礙，因此電晶體的場效移動率得到提高。
作為氧化物半導體膜39a，典型的是In-Ga氧 化物膜、In-Zn氧化物膜、In-M-Zn氧化物膜(M是Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)，並且與氧化物半導體膜19a相比，氧化物半導體膜39a的導帶底端的能量較接近於真空能階，典型的是，氧化物半導體膜39a的導帶底端的能量和氧化物半導體膜19a的導帶底端的能量之間的差異較佳為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。換言之，氧化物半導體膜39a的電子親和力與氧化物半導體膜19a的電子親和力之差為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或者0.15eV以上，且2eV以下、1eV以下、0.5eV以下或者0.4eV以下。
氧化物半導體膜39a藉由包含In提高載子移動率(電子移動率)，所以是較佳的。
藉由使氧化物半導體膜39a具有其原子個數比高於In的原子個數比的Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd，有時具有如下效果：(1)增大氧化物半導體膜39a的能隙。(2)減小氧化物半導體膜39a的電子親和力。(3)減少來自外部的雜質的擴散。(4)絕緣性比氧化物半導體膜19a高。(5)由於Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd是與氧的鍵合力強的金屬元素，所以不容易產生氧缺損。
在氧化物半導體膜39a為In-M-Zn氧化物膜的情況下，當In和M之總和為100atomic%時，In及M的原子個數比為如下：較佳為In低於50atomic%且M為 50atomic%以上；更佳為In低於25atomic%且M為75atomic%以上。
另外，當氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，氧化物半導體膜39a所含的M(Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)的原子個數比大於氧化物半導體膜19a所含的M的原子個數比，典型的是，氧化物半導體膜39a所含的M的原子個數比為氧化物半導體膜19a所含的M的原子個數比的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19a及氧化物半導體膜39a為In-M-Zn氧化物膜(M為Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，並且氧化物半導體膜39a的原子個數比為In：M：Zn=x1：y1：z1，且氧化物半導體膜19a的原子個數比為In：M：Zn=x2：y2：z2的情況下，y1/x1大於y2/x2，較佳為y1/x1為y2/x2的1.5倍以上，更佳為y1/x1為y2/x2的2倍以上，進一步較佳為y1/x1為y2/x2的3倍以上。
當氧化物半導體膜19a是In-M-Zn氧化物膜(M是Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，在用於形成氧化物半導體膜19a的靶材中，假設金屬元素的原子個數比為In：M：Zn=x1：y1：z1時，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，可以使用作氧化物半導體膜19a的CAAC- OS膜容易形成。作為靶材的金屬元素的原子個數比的典型例子，可以舉出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39a是In-M-Zn氧化物膜(M是Al、Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd)時，在用於形成氧化物半導體膜39a的靶材中，假設金屬元素的原子個數比為In：M：Zn=x2：y2：z2時，x2/y2<x1/y1，z2/y2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z2/y2為1以上且6以下，可以使用作氧化物半導體膜39a的CAAC-OS膜容易形成。作為靶材的金屬元素的原子個數比的典型例子，可以舉出In：M：Zn=1：3：2、In：M：Zn=1：3：4、In：M：Zn=1：3：6、In：M：Zn=1：3：8、In：M：Zn=1：4：4、In：M：Zn=1：4：5、In：M：Zn=1：6：8等。
另外，氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a的原子個數比作為誤差包括上述原子個數比的±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39a還用作緩和對氧化物半導體膜19a所造成的損傷的膜。
將氧化物半導體膜39a的厚度設定為3nm以上且100nm以下，較佳為3nm以上且50nm以下。
另外，氧化物半導體膜39a與氧化物半導體膜19a同樣地例如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)、多晶結構、下述微晶結構或非晶結構。
氧化物半導體膜39a例如也可以具有非晶結構。非晶結構的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。
此外，也可以在氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a中分別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區域的混合膜。混合膜有時採用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單層結構。另外，混合膜有時採用例如層疊有非晶結構的區域、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19a與氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜39a。因此，在氧化物半導體膜39a與氧化物絕緣膜23之間即使因雜質及缺陷形成載子陷阱，也在該載子陷阱與氧化物半導體膜19a之間有間隔。其結果是，在氧化物半導體膜19a中流過的電子不容易被載子陷阱俘獲，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，當電子被載子陷阱俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果是，導致電晶體的臨界電壓發生變動。然而，當氧化物半導體膜19a與載子陷阱之間有間隔時，能夠抑制電子被載子陷阱俘 獲，從而能夠抑制臨界電壓的變動量。
此外，由於氧化物半導體膜39a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19a中的雜質量。另外，在氧化物半導體膜39a中不容易形成氧缺損。由此，能夠減少氧化物半導體膜19a中的雜質濃度及氧缺損量。
此外，氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a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產生連續的變化的結構)的方式來形成。換而言之，採用在各膜之間的介面不存在雜質的疊層結構，該雜質會形成俘獲中心或再結合中心等缺陷能階。如果雜質混入層疊有的氧化物半導體膜19a與氧化物半導體膜39a之間，則能帶則失去連續性，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成膜裝置(濺射裝置)以使各膜不暴露於大氣中的方式連續地進行層疊。在濺射裝置的各室中，較佳為使用低溫泵等吸附式真空抽氣泵進行高真空抽氣(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14B所示的電晶體102c那樣，也可以具有多層膜38a代替多層膜37a。
另外，如圖14B所示的電容元件105c那樣，也可以具有多層膜38b代替多層膜37b。
多層膜38a包括氧化物半導體膜49a、氧化物半導體膜19a及氧化物半導體膜39a。即，多層膜38a具有三層結構。此外，氧化物半導體膜19a用作通道區域。
氧化物半導體膜49a可以適當地使用與氧化物半導體膜39a同樣的材料及形成方法。
多層膜38b包括氧化物半導體膜49b、氧化物半導體膜19f及氧化物半導體膜39b。即，多層膜38b為三層結構。另外，多層膜38b用作像素電極。
氧化物半導體膜19f可以適當地使用與像素電極19b同樣的材料及形成方法。氧化物半導體膜49b可以適當地使用與氧化物半導體膜39b同樣的材料及形成方法。
此外，氧化物絕緣膜17與氧化物半導體膜49a相接觸。即，在氧化物絕緣膜17與氧化物半導體膜19a之間設置有氧化物半導體膜49a。
此外，多層膜38a與氧化物絕緣膜23相接觸。另外，氧化物半導體膜39a與氧化物絕緣膜23相接觸。即，在氧化物半導體膜19a與氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜39a。
較佳為氧化物半導體膜49a的厚度比氧化物半導體膜19a的厚度薄。藉由將氧化物半導體膜49a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。
本實施方式所示的電晶體在氧化物半導體膜19a與氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜39a。因此，在氧化物半導體膜39a與氧化物絕緣膜23之間即使因雜質及缺陷形成載子陷阱，也在該載子陷阱與氧化物半導體膜19a之間有間隔。其結果是，在氧化物半導體膜19a中流過的電子不容易被載子陷阱俘獲，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，當電子被載子陷阱俘獲時，該電子成為固定負電荷。其結果是，導致電晶體的臨界電壓發生變動。然而，當氧化物半導體膜19a與載子陷阱之間有間隔時，能夠抑制電子被載子陷阱俘獲，從而能夠減少臨界電壓的變動量。
此外，由於氧化物半導體膜39a能夠遮蔽來自外部的雜質，所以可以減少從外部移動氧化物半導體膜19a的雜質量。此外，在氧化物半導體膜39a中不容易形成氧缺損。由此，能夠減少氧化物半導體膜19a中的雜質濃度及氧缺損量。
另外，由於在氧化物絕緣膜17與氧化物半導體膜19a之間設置有氧化物半導體膜49a，並且在氧化物半導體膜19a與氧化物絕緣膜23之間設置有氧化物半導體膜39a，因此，能夠降低氧化物半導體膜49a與氧化物半導體膜19a之間的介面附近的矽或碳的濃度、氧化物半導體膜19a中的矽或碳的濃度或者氧化物半導體膜39a與氧化物半導體膜19a之間的介面附近的矽或碳的濃度。其 結果是，在多層膜38a中，利用恆定光電流法導出的吸收係數低於1×10-3/cm，較佳為低於1×10-4/cm，即定域態密度極低。
在具有這種結構的電晶體102c中，因為多層膜38a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，當進行應力測試的一個例子，即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。
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實施。
實施方式8
在本實施方式中，對能夠用於包含在上述實施方式所說明的顯示裝置中的電晶體的氧化物半導體膜的一實施方式進行說明。
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；CAAC-OS膜；非晶氧化物半導體及具有晶粒的氧化物半導體。下面作為典型例子，對CAAC-OS及微晶氧化物半導體進行說明。
〈CAAC-OS〉
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，藉由使該結晶部的含量為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，難以觀察到結晶部與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膜進行電子繞射分析時，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In-Ga-Zn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In-Ga-Zn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In-Ga-Zn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構成氧化物半導體膜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(氧缺損量少)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(也稱為常導通)。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有時電特性不穩定。
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。
〈微晶氧化物半導體〉
在使用TEM觀察的微晶氧化物半導體膜的影像中，有時難以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，有時難以明確地確認到晶界。
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膜進行使用其電子束徑比結晶部大(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膜進行使用其電子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。
〈氧化物半導體膜及氧化物導電體膜〉
接著，參照圖26說明使用氧化物半導體形成的膜(以下稱為氧化物半導體膜(OS))及使用能夠用作像素電極19b的氧化物導電體形成的膜(以下稱為氧化物導電體膜(OC))的導電率的溫度依賴性。在圖26中，橫軸示出測定溫度(下橫軸表示1/T，上橫軸表示T)，縱軸示出導電率(1/ρ)。另外，三角形示出氧化物半導體膜(OS)的測定結果，圓圈示出氧化物導電體膜(OC)的測定結果。
以如下方法製造包含氧化物半導體膜(OS)的樣本：在玻璃基板上，藉由使用原子個數比為In：Ga：Zn=1：1：1.2的濺射靶材的濺射法形成厚度為35nm的In-Ga-Zn氧化物膜，藉由使用原子個數比為In：Ga：Zn=1：4：5的濺射靶材的濺射法形成厚度為20nm的In-Ga-Zn氧化物膜，在450℃的氮氛圍下進行熱處理之後，在450℃的氮及氧的混合氣體氛圍下進行熱處理，並且利用電漿CVD法形成氧氮化矽膜。
此外，以如下方法製造包含氧化物導電體膜(OC)的樣本：在玻璃基板上，藉由使用原子個數比為In：Ga：Zn=1：1：1的濺射靶材的濺射法形成厚度為100nm的In-Ga-Zn氧化物膜，在450℃的氮氛圍下進行熱處理之後，在450℃的氮及氧的混合氣體氛圍下進行熱處理，並且利用電漿CVD法形成氮化矽膜。
從圖26可知，氧化物導電體膜(OC)的導電率的溫度依賴性低於氧化物半導體膜(OS)的導電率的溫度依賴性。典型的是，80K以上且290K以下的氧化物導電體膜(OC)的導電率的變化率低於±20%。或者，150K以上且250K以下的導電率的變化率低於±10%。也就是說，氧化物導電體是簡並半導體，可以推測其導帶底能階與費米能階一致或大致一致。因此，可將氧化物導電體膜(OC)用於電阻元件、佈線、電極、像素電極、共用電極等。
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實施。
實施方式9
在上述實施方式所示的電晶體的製造方法中，可在形成用作源極電極和汲極電極的導電膜21a、導電膜21b之後，將氧化物半導體膜19a暴露於產生在氧化氛圍中的電漿，來對氧化物半導體膜19a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19a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19a受損傷，且能供應氧，可減少氧化物半導體膜19a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19a的表面上的雜質諸如氟、氯等鹵素等。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19a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19a脫離。其結果是，可以減少氧化物半導體膜19a中的含氫量及含水量。
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實施。
實施方式10
在本實施方式中，對應用本發明的一個方式的顯示裝置的電子裝置的結構例子進行說明。另外，在本實施方式 中，參照圖15對應用本發明的一個方式的顯示裝置的顯示模組進行說明。
圖15所示的顯示模組8000在上蓋8001與下蓋8002之間包括連接於FPC8003的觸控面板8004、連接於FPC8005的顯示面板8006、背光單元8007、框架8009、印刷基板8010、電池8011。另外，有時不設置背光單元8007、電池8011、觸控面板8004等。
本發明的一個方式的顯示裝置例如可以用於顯示面板8006。
上蓋8001及下蓋8002根據觸控面板8004及顯示面板8006的尺寸可以適當地改變形狀或尺寸。
觸控面板8004能夠是電阻膜式觸控面板或靜電容量式觸控面板，並且能夠被形成為與顯示面板8006重疊。此外，也可以使顯示面板8006的反基板(密封基板)具有觸控面板的功能。或者，也可以在顯示面板8006的各像素內設置光感測器，而用作光學觸控面板。或者，也可以在顯示面板8006的各像素內設置觸摸感測器用電極，而用作靜電容量式觸控面板。
背光單元8007包括光源8008。光源8008也可以設置在背光單元8007的端部，並使用光擴散板。
框架8009除了具有保護顯示面板8006的功能以外還具有用來遮斷因印刷基板8010的工作而產生的電磁波的電磁屏蔽的功能。此外，框架8009也可以具有作為散熱板的功能。
印刷基板8010包括電源電路以及用來輸出視訊信號及時脈信號的信號處理電路。作為對電源電路供應電力的電源，既可以使用外部的商業電源，又可以使用另行設置的電池8011的電源。當使用商用電源時，可以省略電池8011。
此外，在顯示模組8000中還可以設置偏光板、相位差板、稜鏡片等構件。
圖16A至圖16D是包括本發明的一個方式的顯示裝置的電子裝置的外觀圖。
作為電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機等影像拍攝裝置、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(pachinko machine)等大型遊戲機等。
圖16A示出可攜式資訊終端，其包括主體1001、外殼1002、顯示部1003a和顯示部1003b等。顯示部1003b是觸控面板，藉由觸摸顯示在顯示部1003b上的鍵盤按鈕1004，可以操作螢幕且輸入文字。當然，也可以採用顯示部1003a是觸控面板的結構。藉由將上述實施方式所示的電晶體用作切換元件製造液晶面板或有機發光面板，並將其用於顯示部1003a、顯示部1003b，可以實現可靠性高的可攜式資訊終端。
圖16A所示的可攜式資訊終端可以具有如下 功能：顯示各種資訊(靜止影像、動態影像、文字影像等)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯；以及利用各種軟體(程式)控制處理；等。另外，也可以採用在外殼的背面或側面具備外部連接端子(耳機端子、USB端子等)、儲存介質插入部等的結構。
另外，圖16A所示的可攜式資訊終端可以採用以無線方式發送且接收資訊的結構。還可以採用以無線方式從電子書籍伺服器購買所希望的書籍資料等並下載的結構。
圖16B示出可攜式音樂播放機，其中主體1021包括顯示部1023、用來戴在耳朵上的固定部1022、揚聲器、操作按鈕1024以及外部儲存槽1025等。藉由將上述實施方式所示的電晶體用作切換元件製造液晶面板或有機發光面板，並將其用於顯示部1023，可以實現可靠性高的可攜式音樂播放機。
另外，當對圖16B所示的可攜式音樂播放機添加天線、麥克風功能及無線功能且與行動電話一起使用時，可以在開車的同時進行無線免提通話。
圖16C示出行動電話，由外殼1030及外殼1031的兩個外殼構成。外殼1031具備顯示面板1032、揚聲器1033、麥克風1034、指向裝置1036、照相機1037、外部連接端子1038等。另外，外殼1030具備進行行動電話的充電的太陽能電池1040、外部儲存槽1041等。另 外，天線內置於外殼1031內部。藉由將上述實施方式所示的電晶體用於顯示面板1032，可以實現可靠性高的行動電話。
另外，顯示面板1032具備觸控面板，在圖16C中，使用虛線示出作為影像被顯示出來的多個操作鍵1035。另外，還安裝有用來將由太陽能電池1040輸出的電壓升壓到各電路所需的電壓的升壓電路。
顯示面板1032根據使用方式適當地改變顯示的方向。另外，由於在與顯示面板1032同一面上設置有照相機1037，所以可以實現視頻電話。揚聲器1033及麥克風1034不侷限於音訊通話，還可以進行視頻通話、錄音、再生等。再者，外殼1030和外殼1031滑動而可以處於如圖16C那樣的展開狀態和重疊狀態，所以可以實現便於攜帶的小型化。
外部連接端子1038可以與AC轉接器及各種電纜如USB電纜等連接，由此可以進行充電及與個人電腦等的資料通訊。另外，藉由將儲存介質插入外部儲存槽1041，可以對應於更大量資料的保存及移動。
另外，除了上述功能之外，還可以具有紅外線通信功能、電視接收功能等。
圖16D示出電視機的一個例子。在電視機1050中，外殼1051組裝有顯示部1053。可以用顯示部1053顯示影像。此外，將CPU內置於支撐外殼1051的支架1055。藉由將上述實施方式所示的電晶體用於顯示部 1053及CPU，可以實現可靠性高的電視機1050。
可以藉由外殼1051所具備的操作開關或另行提供的遙控器進行電視機1050的操作。此外，也可以採用在遙控器中設置顯示從該遙控器輸出的資訊的顯示部的結構。
另外，電視機1050採用具備接收機、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，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)的資訊通訊。
另外，電視機1050具備外部連接端子1054、儲存介質再現錄影部1052、外部儲存槽。外部連接端子1054可以與各種電纜如USB電纜等連接，由此可以進行與個人電腦等的資料通訊。藉由將盤狀儲存介質插入儲存介質再現錄影部1052中，可以進行對儲存在儲存介質中的資料的讀出以及對儲存介質的寫入。另外，也可以將插入外部儲存槽中的外部記憶體1056所儲存的影像或影像等顯示在顯示部1053上。
在上述實施方式所示的電晶體的關態洩漏電流極低的情況下，藉由將該電晶體應用於外部記憶體1056或CPU，可以提供耗電量充分降低的高可靠性電視機1050。
本實施方式可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施例1
在本實施例中，藉由計算評價了根據本發明的一個方式的液晶顯示裝置的像素中的穿透率的分佈。
首先，說明在本實施例中使用的樣本。
圖17A示出比較例的樣本1的俯視圖。樣本1中的像素包括橫向延伸的掃描線201及公用線203、縱向(與掃描線、公用線正交的方向)延伸的信號線205以及由它們包圍的區域。一個像素的尺寸為縱84μm、橫28μm。
樣本1包括：配置在上述佈線以及橫向鄰接的像素的信號線所包圍的區域內側且與公用線203電連接的共用電極207；以及配置在共用電極207上的梳齒狀的像素電極209。在像素電極209中，梳齒在與信號線205交叉的方向上延伸。另外，在樣本1中，在像素中設置有電晶體，該電晶體包括：與掃描線201電連接的閘極電極；隔著閘極絕緣膜與該閘極電極重疊，並與共用電極207經同一製程形成的半導體膜211；以及與該半導體膜211電連接，並與電連接於信號線205的源極電極及像素電極209電連接的汲極電極213。
接著，圖17B示出本發明的一個方式的樣本2的俯視圖。樣本2所示的像素包括橫向延伸的掃描線221、縱向延伸的信號線225以及由它們包圍的區域。一個像素的尺寸為縱84μm、橫28μm。
樣本2包括：配置在上述佈線、橫向鄰接的像素的信號線及縱向鄰接的像素的掃描線所包圍的區域的內側的像素電極229；以及配置在像素電極229上的共用電極227。共用電極227包括在與信號線225交叉的方向上延伸的條狀的區域。另外，在樣本2中，在像素中設置有電晶體，該電晶體包括：與掃描線221電連接的閘極電極；隔著閘極絕緣膜與該閘極電極重疊，並與像素電極229經同一製程形成的半導體膜231；以及與該半導體膜231電連接，並與電連接於信號線225的源極電極及像素電極229電連接的汲極電極233。另外，電晶體的剖面形狀可以參照實施方式2及圖5所示的電晶體102。
如上述那樣，準備樣本1及樣本2。樣本1及樣本2所示的像素能夠藉由施加到像素電極與共用電極之間的橫向電場來控制液晶的穿透率。
接著，計算樣本1及樣本2的穿透率。使用日本Shintech公司製造的LCDMaster 3-D，並以FEM-Static模式進行計算。在計算中，將尺寸設定為縱84μm、橫28μm、縱深(高度)4μm，並採用週期性(periodic)邊界條件。另外，閘極電極的厚度為200nm、閘極絕緣膜的厚度為400nm、信號線的厚度為300nm、層間絕緣膜的厚度為500nm。在樣本1中，共用電極的厚度為0nm、共用電極與像素電極之間的氮化物絕緣膜的厚度為100nm、像素電極的厚度為100nm。在樣本2中，像素電極的厚度為0nm、像素電極與共用電極之間的氮化物絕緣膜的厚 度為100nm、共用電極的厚度為100nm。另外，液晶的研磨方向為85°、扭轉角為0°、預傾角為3°。另外，為了減輕計算的負載，將樣本1的共用電極、樣本2的像素電極的厚度設定為0nm。在該條件下，當對掃描線施加-9V、對公用線施加0V、對信號線及像素電極施加6V時，對穿透率的分佈進行評價。
穿透率的分佈以灰階級表示，顏色越白證明穿透率越高。圖17C示出樣本1的穿透率的分佈，圖17D示出樣本2的穿透率的分佈。
可知在樣本1及樣本2中會形成穿透率高的區域。另外，可知尤其是在樣本2中，在像素內廣範圍地形成穿透率高的區域。這是因為：在樣本2中形成的共用電極中沒有在與信號線平行的方向延伸的區域，與樣本1相比，樣本2的像素電極與共用電極之間的產生電場的區域大。
由此，可知樣本2的結構對於製造耗電量小的液晶顯示裝置是有效的。
實施例2
在本實施例中，在與根據本發明的一個方式的液晶顯示裝置鄰接的像素中，藉由計算對在顯示白色及黑色時的顯示黑色的區域中的漏光進行評價。
首先，說明在本實施例中使用的樣本。
圖18A示出樣本3的俯視圖。樣本3所示的 像素包括橫向延伸的掃描線241、縱向延伸的信號線243以及由它們包圍的區域。橫向鄰接的兩個像素的尺寸的總和為縱49.5μm、橫30μm。
樣本3包括：配置在上述佈線、橫向鄰接的像素的信號線以及縱向鄰接的像素的掃描線所包圍的區域的內側的像素電極249；以及配置在像素電極249上的共用電極247。共用電極247包括在與信號線243交叉的方向上延伸的條狀的區域。另外，在樣本3中，在像素中設置有電晶體，該電晶體包括：與掃描線241電連接的閘極電極；隔著閘極絕緣膜與該閘極電極重疊，並與像素電極249經同一製程形成的半導體膜251；以及與該半導體膜251電連接，並與電連接於信號線243的源極電極及像素電極電連接的汲極電極253。另外，電晶體的剖面形狀可以參照實施方式2及圖5所示的電晶體102。
圖18B示出樣本4的俯視圖。樣本4具有類似於樣本3的結構，但樣本4與樣本3的不同之處在於汲極電極及共用電極形狀。明確而言，在樣本4中，汲極電極263是L字形的，並藉由具有與像素電極249的端部重疊的區域，抑制掃描線241與像素電極249之間的電場的影響。同樣地，藉由使共用電極267的形狀為跨在掃描線241上且與縱向連接的像素相連的形狀，抑制掃描線241與像素電極249之間的電場的影響。
如上所述那樣地準備樣本3及樣本4。在樣本3及樣本4所示的像素中，藉由施加在像素電極與共用電 極之間的橫向電場來控制液晶元件的穿透率。
接著，計算樣本3及樣本4的穿透率。使用日本Shintech公司製造的LCDMaster 3-D，並以FEM-Static模式進行計算。在計算中，將尺寸設定為縱49.5μm、橫30μm、縱深(高度)4μm，並採用週期性(periodic)邊界條件。另外，閘極電極的厚度為200nm、閘極絕緣膜的厚度為400nm、像素電極的厚度為0nm、信號線的厚度為300nm、層間絕緣膜的厚度為500nm、共用電極的厚度為100nm。另外，將像素電極與共用電極之間的氮化物絕緣膜的厚度設定為100nm。液晶的研磨方向為90°、扭轉角為0°、預傾角為3°。另外，為了減輕計算的負載，將像素電極的厚度設定為0nm。在該條件下，在對掃描線施加-9V、對公用線施加0V的狀態下，當對左側的像素的信號線及像素電極施加6V且對右側的像素的信號線及像素電極施加0V時，對穿透率的分佈進行評價。
穿透率的分佈以灰階級表示，顏色越白證明穿透率越高。圖18C示出樣本3的穿透率的分佈，圖18D示出樣本4的穿透率的分佈。
在樣本3及樣本4中，可以在左側的像素中確認到白色顯示，在右側的像素中確認到黑色顯示。另外，在樣本3的黑色顯示的一部分中，確認到穿透率高的區域(漏光)。另一方面，在樣本4的黑色顯示中，在整個像素中沒有確認到穿透率高的區域。在樣本4中，汲極電極263是L字形的，並藉由包括與像素電極249的端部重 疊的區域，可知與樣本3相比，其掃描線與像素電極之間的電場不容易產生，並且黑色顯示中的漏光得到了降低。
由此，可知樣本4的結構對於製造對比度高的液晶顯示裝置是有效的。
13:導電膜
15:氮化物絕緣膜
19a:氧化物半導體膜
19b:像素電極
21a:導電膜
21b:導電膜
29:共用電極
40:開口部
103a:像素
103b:像素
103c:像素

Claims (4)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：
    第一像素，該第一像素包括：
    第一半導體膜，該第一半導體膜與掃描線重疊且具有第一絕緣膜介於其間；
    像素電極，該像素電極包括在該第一絕緣膜之上並且與該第一絕緣膜相接觸的區域；
    導電膜，該導電膜電連接至該第一半導體膜；以及
    第一信號線，該第一信號線電連接至該第一半導體膜，
    其中，該第一半導體膜包括第一電晶體的通道形成區域；
    鄰接於該第一像素的第二像素，該第二像素包括：
    第二半導體膜，該第二半導體膜與該掃描線重疊且具有該第一絕緣膜介於其間；以及
    第二信號線，該第二信號線電連接至該第二半導體膜；
    在該導電膜、該第一信號線和該第二信號線之上的第二絕緣膜；以及
    共用電極，該共用電極包括在該第二絕緣膜之上並且與該第二絕緣膜相接觸的開口及區域，
    其中，該共用電極包括與該像素電極重疊的區域，
    其中，於平面視圖中，在該第一信號線與該第二信號線之間的區域中，該開口包括沿著第一方向延伸的第一區域，和連接至該第一區域而且沿著與該第一方向交叉的第二方向延伸的第二區域，
    其中，該第一半導體膜的整個區域和該第二半導體膜的整個區域與該掃描線重疊，
    其中，該導電膜包括在該第一半導體膜之上並且與該第一半導體膜相接觸的第一區域、在該像素電極之上並且與該像素電極相接觸的第二區域、及在該第一區域與該第二區域之間的第三區域，
    其中，該導電膜的該第一區域沿著平行於或者實質上平行於該掃描線的第三方向延伸，並且
    其中，該導電膜的該第三區域沿著和該第三方向交叉的第四方向延伸。
  2. 一種液晶顯示裝置，包括：
    第一像素，該第一像素包括：
    第一半導體膜，該第一半導體膜與掃描線重疊且具有第一絕緣膜介於其間；
    像素電極，該像素電極包括在該第一絕緣膜之上並且與該第一絕緣膜相接觸的區域；
    導電膜，該導電膜電連接至該第一半導體膜；以及
    第一信號線，該第一信號線電連接至該第一半導 體膜，
    其中，該第一半導體膜包括第一電晶體的通道形成區域；
    鄰接於該第一像素的第二像素，該第二像素包括：
    第二半導體膜，該第二半導體膜與該掃描線重疊且具有該第一絕緣膜介於其間；以及
    第二信號線，該第二信號線電連接至該第二半導體膜；
    在該導電膜、該第一信號線和該第二信號線之上的第二絕緣膜；以及
    共用電極，該共用電極包括在該第二絕緣膜之上並且與該第二絕緣膜相接觸的開口及區域，
    其中，該共用電極包括與該像素電極重疊的區域，
    其中，於平面視圖中，在該第一信號線與該第二信號線之間的區域中，該開口具有包括彎曲部位的形狀，
    其中，該第一半導體膜的整個區域和該第二半導體膜的整個區域與該掃描線重疊，
    其中，該導電膜包括在該第一半導體膜之上並且與該第一半導體膜相接觸的第一區域、在該像素電極之上並且與該像素電極相接觸的第二區域、及在該第一區域與該第二區域之間的第三區域，
    其中，該導電膜的該第一區域沿著平行於或者實質上平行於該掃描線的第三方向延伸，並且
    其中，該導電膜的該第三區域沿著和該第三方向交叉 的第四方向延伸。
  3. 一種液晶顯示裝置，包括：
    第一像素，該第一像素包括：
    第一半導體膜，該第一半導體膜與掃描線重疊且具有第一絕緣膜介於其間；
    像素電極，該像素電極包括在該第一絕緣膜之上並且與該第一絕緣膜相接觸的區域；
    導電膜，該導電膜電連接至該第一半導體膜；以及
    第一信號線，該第一信號線電連接至該第一半導體膜，
    其中，該第一半導體膜包括第一電晶體的通道形成區域；
    鄰接於該第一像素的第二像素，該第二像素包括：
    第二半導體膜，該第二半導體膜與該掃描線重疊且具有該第一絕緣膜介於其間；以及
    第二信號線，該第二信號線電連接至該第二半導體膜；
    在該導電膜、該第一信號線和該第二信號線之上的第二絕緣膜；以及
    共用電極，該共用電極包括在該第二絕緣膜之上並且與該第二絕緣膜相接觸的開口及區域，
    其中，該共用電極包括與該像素電極重疊的區域，
    其中，該開口包括沿著第一方向延伸的第一區域，和沿著與該第一方向交叉的第二方向延伸的第二區域，
    其中，於平面視圖中，在該第一信號線與該第二信號線之間的區域中，該開口包括一部位，在該部位中，該第一區域連接至該第二區域，
    其中，該第一半導體膜的整個區域和該第二半導體膜的整個區域與該掃描線重疊，
    其中，該導電膜包括在該第一半導體膜之上並且與該第一半導體膜相接觸的第一區域、在該像素電極之上並且與該像素電極相接觸的第二區域、及在該第一區域與該第二區域之間的第三區域，
    其中，該導電膜的該第一區域沿著平行於或者實質上平行於該掃描線的第三方向延伸，並且
    其中，該導電膜的該第三區域沿著和該第三方向交叉的第四方向延伸。
  4. 如請求項1、2及3項中任一項之液晶顯示裝置，
    其中，該共用電極包括與該掃描線重疊且具有該導電膜介於其間的區域，並且
    其中，該共用電極不與該通道形成區域重疊。
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