專利名稱：液晶顯示設備及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造薄膜晶體管和液晶顯示設備的方法。
背景技術：
近年來，非常需要減少液晶顯示設備的成本、厚度、重量。作為實現液晶顯示設備成本減少的一種方法，可給出液晶顯示設備的制造工藝的簡化。液晶顯示設備的驅動方法寬泛地分類成無源矩陣法和有源矩陣法。近年來，圖像質量和高速響應極佳的有源矩陣液晶顯示設備已成為主流。在有源矩陣液晶顯示設備中，每個像素都設置有開關元件。薄膜晶體管主要用作開關元件。作為這樣的薄膜晶體管，給出了溝道形成區(qū)設置在柵電極下方的頂柵晶體管和溝道形成區(qū)設置在柵電極上方的底柵晶體管。這些薄膜晶體管通常使用至少五層光掩模來制造。盡可能地減少光掩模的數量是以較低成本制造液晶顯示設備的一個重要因素。為了減少光掩模的數量，在許多情況下使用復雜的技術，如背側曝光(如參見專利文獻1)、抗蝕劑回流、或需要特殊裝置的剝離法。使用這種復雜的技術可能導致各種問題，如液晶顯示設備的產量減小和薄膜晶體管的電特性劣化。此外，作為實現液晶顯示設備的厚度和重量減小的一種方法，給出通過機械拋光、 化學拋光等來減小其中夾有液晶材料的基板的厚度。玻璃基板主要被用作夾有液晶材料的基板，因此對通過機械拋光、化學拋光等來減小這種基板的厚度有限制。此外，存在這樣的問題，隨著這種基板的厚度的減小，基板的強度也降低，且液晶顯示設備更有可能被外部沖擊損壞。因此，理想的是，使用顯著強韌的支承件(如樹脂膜和金屬膜)作為夾有液晶材料的基板來制造液晶顯示設備。[參考文獻][專利文獻1]日本公開專利申請No.H05-203987

發(fā)明內容
鑒于上述技術背景做出本發(fā)明。因此，本發(fā)明一個實施例的目的是與常規(guī)情況相比減少光掩模數量，而不需要復雜的技術或特殊裝置。本發(fā)明一個實施例的另一目的是提供一種制造薄的、輕量的、且不易斷裂的液晶顯示設備的方法。也就是說，本發(fā)明的一個實施例是一種制造液晶顯示設備的方法，它包括以下步驟在基板上形成分離層；在分離層上形成第一導電層；在第一導電層上形成第一抗蝕劑掩模；使用第一抗蝕劑掩模部分地去除第一導電層以形成柵電極；在柵電極上形成作為柵絕緣層的第一絕緣層；在第一絕緣層上形成半導體層；在半導體層上形成第二導電層；在第二導電層上形成第二抗蝕劑掩模；使用第二抗蝕劑掩模部分地去除第二導電層以形成源電極和漏電極，從而制造包括柵電極、源電極和漏電極的晶體管；形成用作保護絕緣層的第二絕緣層，以使第二絕緣層覆蓋源電極、漏電極和半導體層；在第二絕緣層上形成第三抗蝕劑掩模；使用第三抗蝕劑掩模選擇性地去除與漏電極重疊的部分第二絕緣層，以形成第一開口，并同時使用第三抗蝕劑掩模去除未與源電極或漏電極重疊的部分第二絕緣層、部分半導體層和部分第一絕緣層，以形成第二開口 ；形成第三導電層，以使第三導電層覆蓋第一開口、第二開口和第二絕緣層；在第三導電層上形成第四抗蝕劑掩模；以及使用第四抗蝕劑掩模部分地去除第三導電層以形成像素電極。根據本發(fā)明的實施例，形成用作接觸孔的第一開口的步驟和蝕刻半導體層的步驟同時執(zhí)行，由此可使用比常規(guī)情況所用光掩模數量少的光掩模來制造薄膜晶體管，并且包括薄膜晶體管的諸層可與基板分離。在制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，基底層在基板上形成并與分離層接觸。根據本發(fā)明的實施例，可抑制雜質元素從基板擴散。因此，可抑制由于雜質元素向半導體層的擴散引起的、薄膜晶體管的特性的改變。在制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，半導體層的側表面 (半導體層的端部的側表面)覆蓋有像素電極。根據本發(fā)明的實施例，可抑制雜質從外部進入。因此，可抑制由于雜質從外部進入引起的、薄膜晶體管的特性的改變。在制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，半導體層包括氧化物半導體。根據本發(fā)明的實施例，可通過將氧化物半導體用作半導體層來實現具有低功耗的高度可靠的液晶顯示設備。在用于制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，對氧化物半導體執(zhí)行熱處理。根據本發(fā)明的實施例，可充分降低諸如用作半導體層的電子供體(供體)的水分和氫的雜質濃度。因此，可減小晶體管的截止狀態(tài)電流。對于其中諸如用作電子供體(供體)的水分和氫的雜質減少的氧化物半導體(凈化的氧化物半導體)，由二次離子質譜法(SIMS)測得的氫濃度是5X 1019/cm3或更小，優(yōu)選的是5X 1018/cm3或更小，更優(yōu)選的是5X IO1Vcm3或更小，更加優(yōu)選的是1 X IO1Vcm3或更小。此外，氧化物半導體的帶隙是2eV或更大，優(yōu)選的是2. 5eV或更大，更優(yōu)選的是3eV或更大。在此描述氧化物半導體中氫濃度的SIMS分析。由于SIMS分析的原理，已知難以獲得樣本表面附近或由不同材料形成的疊層膜之間的界面附近的準確數據。因此，當通過 SIMS分析膜的氫濃度時，其中值不極端變化并基本上恒定的區(qū)域中的平均值被用作氫濃度。此外，在膜的厚度小的情況下，由于彼此鄰近的膜中的氫的影響，在某些情況下不能找到可獲得恒定值的區(qū)域。在這種情況下，將氫濃度的最大值或最小值用作膜中的氫濃度。此外，在最大峰或最小谷不存在的情況下，將拐點的值用作氫濃度。在用于制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，使用含銅材料分別形成第一導電層和第二導電層。根據本發(fā)明的實施例，使用含銅材料形成柵電極、源電極、漏電極、或連接到這些電極的布線允許減小布線電阻，從而可防止信號延遲。在制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，在第一導電層和第二導電層形成后時的工藝溫度的上限是低于或等于450°C。根據本發(fā)明的實施例，當含銅材料用于形成柵電極、源電極、漏電極、或連接到這些電極的布線時，電極和布線不會變形，并且由于熱因素引起的電極和布線中成分的洗脫不會發(fā)生。因此，可制造高度可靠的液晶顯示設備。在用于制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，使用含鋁材料分別形成第一導電層和第二導電層。根據本發(fā)明的實施例，使用含鋁材料形成柵電極、源電極、漏電極、或連接到這些電極的布線允許減小布線電阻，從而可防止信號延遲。在用于制造液晶顯示設備的方法中，根據本發(fā)明的一個實施例，在第一導電層和第二導電層形成后時的工藝溫度的上限是低于或等于380°C。根據本發(fā)明的實施例，當含鋁材料用于形成柵電極、源電極、漏電極、或連接到這些電極的布線時，電極和布線不會變形，并且由于熱因素引起的電極和布線中成分的洗脫不會發(fā)生。因此，可制造高度可靠的液晶顯示設備。根據本發(fā)明的一個實施例，一種用于制造液晶顯示設備的方法，包括在基板上形成元件區(qū)域的步驟，分離層插在基板和元件區(qū)域之間，元件區(qū)域至少包括柵電極、第一絕緣層、半導體層、源電極、漏電極、第二絕緣層和像素電極，之后執(zhí)行形成保護層的步驟以使保護層覆蓋元件區(qū)域的表面；從基板分離保護層和元件區(qū)域的步驟；將第一支承件接合到元件區(qū)域的其它表面的步驟，第一支承件的斷裂韌度大于或等于1. 5 [MPa · m1/2]；從第一支承件去除保護層的步驟；在第二支承件的表面上形成第四導電層，第二支承件的斷裂韌度大于或等于1. 5[MPa · m1/2]；以及在設置有元件區(qū)域的第一支承件的表面和設置有第四導電層的第二支承件的表面之間提供液晶材料。根據本發(fā)明的實施例，設置在基板上的元件區(qū)域可被轉移到其斷裂韌度大于或等于1.5[MPa·!!!"2]的第一支承件。此外，用來夾持液晶材料的第二支承件可具有大于或等于1.5[MPa·!!!"2]的斷裂韌度。因此，可制造薄的、輕量的、且不易斷裂的液晶顯示設備。本說明書中的半導體器件是指可通過利用半導體特性起作用的任何器件。半導體電路、存儲器件、成像器件、顯示器件、電光器件、電子器件等都是半導體器件。當在本說明書中明確描述“B在A上形成”或“B在A上方形成”時，這并不一定意味著B直接與A接觸地形成。該表述包括A與B彼此不直接接觸的情況，即包括另一對象插入在A與B之間的情況。在此，A與B各自對應于一對象(例如，器件、元件、電路、布線、 電極、端子、膜、層、或基板)。因此，例如，當明確描述層B在層A上(或上方)形成時，它包括層B與層A直接接觸地形成的情況，以及另一層(例如，層C或層D)與層A直接接觸地形成而層B與該層 C或層D直接接觸地形成的情況兩者。要注意，另一層(例如層C或層D)可以是單層或者是多層。在本說明書中，為了避免組件之間的混淆使用諸如“第一”、“第二”和“第三”的序數，這些術語并不意味著組件的數量。本說明書中的“晶體管”是一種半導體元件，且可進行電流或電壓的放大、用于控制導電或不導電的開關操作等。本說明書中的“晶體管”包括絕緣柵場效應晶體管(IGFET) 和薄膜晶體管(TFT)。本說明書中晶體管的“源極”與“漏極”的功能有時可彼此互換，例如，當使用相反極性的晶體管時或在電路操作中改變電流流向時。因此，在本說明書中術語“源極”與“漏極”可分別用于表示漏極和源極。在本說明書中，術語“電極”或“布線”不限制組件的功能。例如，“電極”有時用作“布線”的一部分，反之亦然。此外，術語“電極”或“布線”可包括以集成的方式形成多個 “電極”或“布線”的情況。本說明書中的術語“韌度”表示材料對斷裂的抵抗力。當材料具有較高的韌度時， 即使在施加重負載或進行強沖擊的情況下斷裂也不易發(fā)生，并且例如當部分基板中產生的裂紋用作開始點時斷裂不易發(fā)生。韌度等級可表示為斷裂韌度Kc。要注意，斷裂韌度Kc可通過JIS R1607中定義的測試法確定。根據本發(fā)明的一個實施例，與常規(guī)情況相比可減少光掩模的數量，而不需要使用復雜的技術或特殊裝置。此外，可提供一種制造薄的、輕量的、且顯著強韌的液晶顯示設備的方法。


在附圖中圖IA和IB是示出本發(fā)明的一個實施例的俯視圖和截面圖；圖2A和2B是示出本發(fā)明的一個實施例的俯視圖和截面圖；圖3A和;3B是示出本發(fā)明的一個實施例的電路圖；圖4A-1和4B-1是示出本發(fā)明的實施例的俯視圖，圖4A-2和4B_2是示出本發(fā)明的實施例的截面圖；圖5A到5C是示出本發(fā)明的一個實施例的截面工藝圖；圖6A到6C是示出本發(fā)明的一個實施例的截面工藝圖；圖7A到7C是示出本發(fā)明的一個實施例的截面圖；圖8A和8B是示出本發(fā)明的一個實施例的俯視圖和截面圖；圖9A到9C是示出本發(fā)明的一個實施例的截面工藝圖；圖IOA到IOC是示出本發(fā)明的一個實施例的截面工藝圖；圖IlA到IlB是示出本發(fā)明的一個實施例的截面工藝圖；圖12A到12F是各自示出電子設備的應用示例的視圖；以及圖13A到1 是示出電子設備的應用示例的視圖。
具體實施例方式將參照附圖詳細描述多個實施例。要注意，本發(fā)明不限于以下描述，且本領域技術人員將容易理解，可按各種方式改變本發(fā)明的方式與細節(jié)而不背離本發(fā)明的精神與范圍。 因此，本發(fā)明不應被解釋為限于以下諸實施例的描述。要注意，在以下進行描述的本發(fā)明的結構中，在不同附圖中，由相同附圖標記指示相同部分或具有類似功能的部分，且不再重復其描述。
(實施例1)在本實施例中，將參考圖IA到6C描述根據本發(fā)明的一個實施例的液晶顯示設備中所包括的像素部分的結構示例。圖3A示出液晶顯示設備中使用的半導體器件100的結構示例。半導體器件100包括在基板101上的像素區(qū)域102、包括m個(m是大于或等于1的整數)端子105的端子部分103，和包括η個(η是大于或等于1的整數)端子106的端子部分104。半導體器件100 還包括電連接到端子部分103的m個布線212和電連接到端子部分104的η個布線216。 像素區(qū)域102包括按m行(縱向上)Xn列(橫向上)的矩陣排列的多個像素110。第i行第j列的像素110(i，j) (i是大于或等于1并小于或等于m的整數，j是大于或等于1并小于或等于η的整數)電連接到布線212-i和布線216-j。布線212_i電連接到端子105_i， 布線216-j電連接到端子106-j。端子部分103和端子部分104是外部輸入端子，并通過柔性印刷電路(FPC)等連接到設置在外部的控制電路。從設置在外部的控制電路供應的信號通過端子部分103和端子部分104輸入到半導體器件100。在圖3A中，端子部分103設置在像素區(qū)域102的右外側和左外側，信號從兩部分輸入。端子部分104設置在像素區(qū)域102的上外側和下外側，信號從兩部分輸入。通過來自兩部分的信號輸入增加了信號供應能力；因此，可容易地實現半導體器件100的高速操作。此外，因為由半導體器件100的大小或清晰度增加造成的布線電阻增加所引起的信號延遲的影響可被減小。此外，半導體器件100可具有冗余，以使半導體器件100的可靠性增加。要注意，雖然圖3A示出了設置兩個端子部分103和兩個端子部分104的結構，但是可采用設置一個端子部分103和一個端子部分104的結構。圖;3B示出像素110的電路配置。像素110包括晶體管111、液晶元件112以及電容器113。晶體管111的柵電極電連接到布線212-i，且晶體管111的源電極和漏電極中的一個電連接到布線216-j。晶體管111的源電極和漏電極中的另一個電連接到液晶元件112 的一個電極和電容器113的一個電極。液晶元件112的另一個電極和電容器113的另一個電極電連接到電極114。電極114的電位可以是固定電位，如0V、接地或公共電位。晶體管111具有確定從布線216-j供應的圖像信號是否被輸入到液晶元件112的功能。當用于導通晶體管111的信號被供應給布線212-i時，來自布線216-j的圖像信號通過晶體管111供應給液晶元件112。取決于所供應的圖像信號(電位)來控制液晶元件 112的透光率。電容器113用作保持供應給液晶元件112的電位的存儲電容器(也稱為Cs 電容器)。雖然電容器113不是必需設置的，但是當設置電容器113時，可抑制在晶體管111 截止時由源電極和漏電極之間的電流(截止狀態(tài)電流)流動引起的施加到液晶元件112的電位變化?？紤]像素部分中所設置的晶體管的漏電流等來設定液晶顯示設備中設置的存儲電容器的電容，以使得電荷可被保持預定時段。當具有高度凈化氧化物半導體的晶體管被用于其中形成溝道區(qū)的半導體層時，它足以提供電容小于或等于每個像素的液晶電容的 1/3，優(yōu)選小于或等于1/5的存儲電容器。單晶半導體、多晶半導體、微晶半導體、非晶半導體等可用作用于形成晶體管111 的溝道的半導體。半導體材料的示例包括硅、鍺、硅鍺、碳化硅和砷化鍺。或者，氧化物半導體可用作用于形成晶體管111的溝道的半導體。氧化物半導體可以是單晶氧化物半導體或非單晶氧化物半導體。在后者的情況下，非單晶氧化物半導體可以是非晶的、微晶的(納米晶的)或多晶的。此外，氧化物半導體可具有包括具有結晶度的部分的非晶結構、或不包括具有結晶度的部分的非非晶結構。非晶氧化物半導體可通過使用氧化物半導體靶濺射來形成。晶體氧化物半導體可在濺射中將基板加熱至高于或等于室溫的溫度時形成。作為氧化物半導體，可使用晶軸對準的氧化物半導體，如在實施例2中所描述的。氧化物半導體具有3. OeV或更大的寬能隙。在具有在適當條件下制備的氧化物半導體的晶體管中，截止狀態(tài)電流在操作溫度(如25°C )下可低于或等于IOOzA(IX I(T19A)， 進一步低于或等于10ζΑ(1Χ10_2°Α)，更進一步低于或等于IzA (IX I(T21A)。因此，將氧化物半導體用于其中形成溝道的晶體管111的半導體層允許減小截止狀態(tài)中的電流值(截止狀態(tài)電流值)。因此，可增加諸如圖像信號的電信號的保持時間，并且即使不執(zhí)行附加寫入，信號也可被保持較長時間。因此，可降低刷新操作的頻率，這對減小功耗有貢獻。此外，氧化物半導體用于半導體層的晶體管111即使在不設置存儲電容器時，也可保持供應給液晶元件的電位。氧化物半導體用于其中形成溝道的半導體層的晶體管具有相對高的場效應遷移率，使得高速操作成為可能。因此，通過在液晶顯示設備的像素部分中使用這種晶體管，可提供高質量的圖像。此外，由于這種晶體管可在設置于一個基板上的驅動電路部分和像素部分的每一個中設置，所以可減少液晶顯示設備的組件數量。接著，將參考圖IA和IB描述圖3A和;3B所示的像素110的結構示例。圖IA是示出像素110的平面結構的俯視圖，圖IB是示出像素110的分層結構的截面圖。要注意，圖 IA中的虛線A1-A2、B1-B2、和C1-C2分別對應于圖IB中的截面A1-A2、B1-B2、和C1-C2。在本實施例描述的晶體管111中，漏電極206b被U形(C形、反C形、或馬蹄形) 源電極206a部分包圍。利用具有這種形狀的源電極，即使在晶體管面積較小時，也可充分確保溝道寬度；因此，在晶體管的導通狀態(tài)期間流動的電流量(也稱為導通狀態(tài)電流)可增加。當柵電極202和電連接到像素電極210的漏電極206b之間的寄生電容較大時，由于饋通引起的影響容易被增進；因此，供應給液晶元件112的電位不能準確保持，這會使顯示質量惡化。如本實施例中所述，利用漏電極206被U形源電極206A部分包圍的結構，可充分確保溝道寬度，并且漏電極206b和柵電極202之間的寄生電容可較小；由此可改善液晶顯示設備的顯示質量。在圖IB的截面A1-A2中，示出了晶體管111的分層結構。晶體管111是底柵晶體管。在圖IB的截面B1-B2中，示出了電容器113的分層結構。在截面C1-C2中，示出了電容器布線203和布線216的布線相交部分的分層結構。在截面A1-A2中，分離層250形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上， 柵電極202形成在基底層201上。在柵電極202上形成第一絕緣層204和半導體層205。 此外，源電極206a和漏電極206b形成在半導體層205上。在源電極206a和漏電極206b 上，第二絕緣層207形成為與部分半導體層205接觸。像素電極210形成在第二絕緣層207 上，并通過第二絕緣層207中形成的接觸孔208電連接到漏電極206b。部分第一絕緣層204、部分半導體層205和部分第二絕緣層207被去除，并且像素電極210形成為與第一絕緣層204、半導體層205和第二絕緣層207接觸。在本實施例中， 載流子濃度顯著減小的氧化物半導體(也稱為i型(本征)或大致i型氧化物半導體)被用于半導體層205。氧化物半導體基本上可被視為截止狀態(tài)中的絕緣體。因此，即使像素電極210與半導體層205的端部的側表面接觸，諸如漏電流的問題也不會發(fā)生。此外，由于半導體層205的端部的側表面覆蓋有像素電極210，因此可防止外部的雜質(如氫、水、具有羥基的化合物、氫化物、堿金屬(如鈉、鋰和鉀)、和堿土金屬)到達半導體層205并不利地影響晶體管的電特性和可靠性。在截面B1-B2中，分離層250形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上， 電容器布線203形成在基底層201上。第一絕緣層204和半導體層205形成在電容器布線 203上，并且第二絕緣層207形成在半導體層205上。此外，在第二絕緣層207上形成有像素電極210。電容器布線203和像素電極210彼此重疊，且第一絕緣層204、半導體層205和第二絕緣層207插在它們之間的部分用作電容器113。第一絕緣層204、半導體層205和第二絕緣層207用作介電層。由于在電容器布線203和像素電極210之間形成的介電層具有多層結構，所以即使在一個介電層中形成小孔時，該小孔也還覆蓋有另一介電層；因此，電容器113可正常作用。此外，氧化物半導體的相對介電常數高于通常用作絕緣膜的氧化硅、氮化硅等；因此，通過將氧化物半導體用于半導體層205，電容器113的電容可以較大。在截面C1-C2中，分離層250形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上， 電容器布線203形成在基底層201上。第一絕緣層204和半導體層205形成在電容器布線 203上。布線216形成在半導體層205上，且第二絕緣層207和像素電極210形成在布線 216 上。要注意，在圖IB中，在分離層250上形成的諸層在下文中合稱為元件區(qū)域沈0。元件區(qū)域260至少包括柵電極202、第一絕緣層204、半導體層205、源電極206a、漏電極206b、 第二絕緣層207和像素電極210。元件區(qū)域206還可包括基底層201和布線216。元件區(qū)域260還可包括稍后將描述的布線212、電極221和電極222等。接著，將參考圖2A和2B描述像素的結構，該像素的電容器不同于圖IA和IB中的像素110的電容器。圖2A是示出像素120的平面結構的俯視圖，圖2B是示出像素120的分層結構的截面圖。要注意，圖2A中的虛線A1-A2、B1-B2、和C1-C2分別對應于圖2B中的截面 A1-A2、B1-B2、和 C1-C2。在截面B1-B2中，分離層250形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上， 電容器布線203形成在基底層201上。第一絕緣層204和半導體層205形成在電容器布線 203上，并且電極217形成在半導體層205上。此外，第二絕緣層207形成在電極217上，并且像素電極210形成在第二絕緣層207上。像素電極210通過形成在第二絕緣層207中的接觸孔218電連接到電極217。電容器布線203和電極217彼此重疊，且第一絕緣層204和半導體層205插在它們之間的部分用作電容器123。在電容器123的電容器布線203和電極217之間形成的介電層的厚度可比圖IB所示的電容器113中的小第二絕緣層207的厚度。因此，電容器123 的電容可大于電容器113。要注意，在圖2B中，在分離層250上形成的諸層在下文中合稱為元件區(qū)域沈0。元件區(qū)域260至少包括柵電極202、第一絕緣層204、半導體層205、源電極206a、漏電極206b、 第二絕緣層207和像素電極210。元件區(qū)域206還可包括基底層201和布線216。元件區(qū)域260還可包括稍后將描述的布線212、電極221和電極222等。接著，將參考圖4A-1、4A-2、4B-1和4B-2描述端子105和端子106的結構示例。圖 4A-1和4A-2分別是示出端子105的俯視圖和截面圖。圖4A-1中的虛線D1-D2對應于圖 4A-2中的截面D1-D2。圖4B-1和4B-2分別是示出端子106的俯視圖和截面圖。圖4B-1 中的虛線E1-E2對應于圖4B-2中的截面E1-E2。在截面D1-D2中，分離層250形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上， 布線212形成在基底層201上。第一絕緣層204、半導體層205和第二絕緣層207形成在布線212上。電極221形成在第二絕緣層207上，并通過形成于第一絕緣層204、半導體層 205和第二絕緣層207中的接觸孔219電連接到布線212。在截面E1-E2中，分離層形成在基板200上，基底層201形成在分離層250上，第一絕緣層204形成在基底層201上，并且半導體層205形成在第一絕緣層204上。布線216 形成在半導體層205上，且第二絕緣層207形成在布線216上。電極222形成在第二絕緣層207上，并通過第二絕緣層207中形成的接觸孔220電連接到布線216。接著，使用圖IA和IC描述的液晶顯示設備中像素部分的制造方法將參考圖5A到 5C和圖6A到6C來描述。要注意，圖5A到5C和圖6A到6C中的截面A1_A2、B1_B2和C1-C2 分別是沿圖IA中的虛線A1-A2、B1-B2和C1-C2所取的截面。要注意，在圖5A到5C和圖6A到6C中，額外地示出了示出端子105的分層結構的截面D1-D2和示出端子106的分層結構的截面E1-E2。在截面D1-D2和E1-E2中，D2和E2 各自對應于基板的邊緣。首先，在基板200上形成分離層250，其厚度達大于或等于50nm且小于或等于 lOOOnm，優(yōu)選大于或等于IOOnm且小于或等于500nm，更優(yōu)選大于或等于IOOnm且小于或等于 300nm?；?00可以是玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板、金屬基板等。要注意，不是薄到足以明確可彎曲的這種基板能夠精確形成諸如晶體管的元件?！安皇敲鞔_可彎曲”表示基板的彈性模量高于或等于通常用于制造液晶顯示器的玻璃基板。在該實施例中， 鋁硼硅酸鹽玻璃用作基板200。通過濺射法、等離子體CVD法、涂刷法、印刷法等，并使用從以下選擇的任何元素 鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯⑶、鋅(Si)、釕(Ru)、銠 0 )、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和硅(Si)，包含上述元素的任一種作為其主要成分的合金， 和包含上述元素的任一種作為其主要成分的化合物，分離層250形成為具有單層或分層結構。當分離層250具有單層結構時，優(yōu)選地形成含鎢、鉬、或鎢和鉬的混合物的層?；蛘?，形成含鎢的氧化物或氧氮化物的層、含鉬的氧化物或氧氮化物的層、或者含鎢和鉬的混合物的氧化物或氧氮化物的層。要注意，鎢和鉬的混合物對應于例如鎢和鉬的合金。在分離層250具有分層結構的情況下，優(yōu)選地將金屬層和金屬氧化物層分別形成為第一層和第二層。通常，優(yōu)選形成鎢層、鉬層、或含鎢和鉬的混合物的層作為第一層，并形成鎢、鉬、或者鎢和鉬的混合物的氧化物、氧氮化物、或氮氧化物作為第二層。當金屬氧化物層形成為第二層時，氧化物層(如可用作絕緣層的氧化硅)可形成在作為第一層的金屬層上，使得金屬的氧化物形成在金屬層的表面上。也可能使用含氫的非晶硅層、含氮、氧、氫等的層(如含氫的非晶硅膜、含氫的合金膜、或含氧的合金膜)、或有機樹脂作為分離層250。在本實施例中，厚度為150nm的鎢膜用作分離層250。要注意，鎢膜可以是其表面被氧化的狀態(tài)(即，氧化鎢膜形成在鎢膜的表面上的狀態(tài))。分離層250是主要用于從基板200分離設置在基底層201上的半導體器件的層， 并進一步具有防止雜質元素從基板200擴散的功能。接著，在分離層250上形成用作基底層201的絕緣層，其厚度達大于或等于50nm 且小于或等于300nm，優(yōu)選大于或等于IOOnm且小于或等于200nm?；讓?01可形成為使用以下絕緣層中的至少一個的單層結構或分層結構氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層、和氧氮化硅層?；讓?01具有防止雜質元素從基板200和分離層250擴散的功能。要注意，本說明書中的氮氧化硅包含氧和氮，以使氮含量高于氧含量。優(yōu)選的是，在利用盧瑟福背散射能譜法(RBQ和氫前向散射法(HFS)執(zhí)行測量的情況下，估計氮氧化硅具有的組分為分別為fet. % (原子百分比)到 30at. %,20at. %到55&1 %,25at. %到35&1 %、以及 IOat. %到30&1 % 的氧、氮、硅禾口氫?；讓?01可通過濺射法、CVD法、涂敷法、印刷法等適當形成。在諸如氮氧化硅膜的含氧膜形成為基底層201的情況下，分離層250的表面被氧化，從而在膜形成中使金屬氧化物薄膜形成在分離層250的表面。金屬氧化物作為分離層250處理。在本實施例中，氮化硅層和氧化硅層的疊層用作基底層201。具體而言，50nm厚的氮化硅層形成在分離層250上，且150nm厚的氧化硅層形成在氮化硅層上。要注意，基底層 201可摻雜有磷⑵或硼⑶。當諸如氯或氟的鹵族元素包含在基底層201中時，防止雜質元素從基板200擴散的功能可被進一步改進?；讓?01中包含的鹵族元素的濃度通過二次離子質譜法(SIMS) 測量，其峰值優(yōu)選大于或等于lX1015/cm3且小于或等于lX102°/cm3?；讓?01可使用氧化鎵形成?；蛘?，基底層201可具有氧化鎵層和上述絕緣層的分層結構。氧化鎵是難以改變的材料；因此，可抑制由于絕緣層的電荷累積引起的閾值電壓的變化。接著，在基底層201上通過濺射法、真空蒸鍍法或電鍍法形成第一導電層，其厚度達大于或等于IOOnm且小于或等于500nm的厚度，優(yōu)選大于或等于200nm且小于或等于 300nm。然后，第一抗蝕劑掩模形成在第一導電層上，且使用第一抗蝕劑掩模部分地蝕刻第一導電層，由此形成柵電極202、電容器布線203和布線212。用于形成柵電極202、電容器布線203和布線212的第一導電層可形成為具有單層或分層結構，其中使用的是諸如鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、 釹(Nd)、或鈧(Sc)的金屬材料、或包括這些元素中的任一種作為其主要成分的合金。或者，可使用導電金屬氧化物形成第一導電層。作為導電金屬氧化物，可使用氧化銦(In2O3)、 氧化錫(SnO2)、氧化鋅(SiO)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2,簡稱為ΙΤ0)、氧化銦-氧化鋅 (In2O3-ZnO)、或含氧化硅的這些金屬氧化物中的任一種。又或者，含導電大分子的導電組合物(也稱為導電聚合物)可用于形成第一導電層。作為導電大分子，可使用所謂的η電子
13共軛導電大分子。例如，可給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、 以及苯胺、吡咯和噻吩或其衍生物中的兩種或多種的共聚物。由于第一導電層用作布線，所以優(yōu)選使用諸如Al或Cu的低電阻材料。通過使用 Al或Cu，減少信號延遲，從而可預期較高的圖像質量。要注意，Al具有低熱阻，由此由于小丘、金屬須或遷移引起的缺陷容易產生。為了防止Al遷移，優(yōu)選在Al層上堆疊熔點高于Al 的金屬層，如Mo、Ti或W，或者優(yōu)選使用Al和防止小丘的元素(如Nd、Ti、Si或Cu)的合金層。在含Al的材料用作第一導電層的情況下，稍后步驟中的最大工藝溫度優(yōu)選設為380°C 或更低，更優(yōu)選設為350°C或更低。同樣，在Cu用作第一導電層的情況下，為了防止由于Cu元素遷移和擴散弓丨起的缺陷，優(yōu)選在含Cu的第一導電層上堆疊熔點高于Cu的金屬層，如Mo、Ti或W。在含Cu的材料用作第一導電層的情況下，稍后步驟中的最大工藝溫度優(yōu)選設為450°C或更低。在本實施例中，作為第一導電層，5nm厚的Ti層形成在基底層201上，且250nm厚的Cu層形成在Ti層上。然后，第一抗蝕劑掩模形成在第一導電層上，且使用第一抗蝕劑掩模部分地蝕刻第一導電層，由此形成柵電極202、電容器布線203和布線212(參見圖5A)。要注意，在第一導電層上形成的第一抗蝕劑掩?？赏ㄟ^噴墨法形成。通過噴墨法形成第一抗蝕劑掩模不需要光掩模；因此可降低制造成本。在蝕刻后去除第一抗蝕劑掩模。 關于去除第一抗蝕劑掩模的工藝的描述被省略。要注意，第一導電層的蝕刻可以是干法蝕刻、或濕法蝕刻、或干法蝕刻和濕法蝕刻兩者。作為用于干法蝕刻的蝕刻氣體，可使用含氯的氣體(諸如氯氣(Cl2)、三氯化硼 (BCl3)、四氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4)的氯基氣體)。對于干法蝕刻，可使用平行板反應離子蝕刻(RIE)法或感應耦合等離子體(ICP) 蝕刻法。優(yōu)選設置蝕刻條件，以使基底層201不被盡可能多地蝕刻，因為基底層201具有防止雜質元素從基板200擴散的功能。然后，在柵電極202、電容器布線203和布線212上形成用作柵絕緣層的第一絕緣層204，其厚度達大于或等于50nm且小于或等于800nm，優(yōu)選大于或等于IOOnm且小于或等于600nm?？墒褂醚趸?、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉭、氧化鎵、氧化釔、氧化鉿、硅酸鉿(HfSixOyU >0,y > 0))、添加氮的硅酸鉿、添加氮的鋁酸鉿等來形成第一絕緣層204?？刹捎玫入x子體CVD法、濺射法等。第一絕緣層 204不限于單層，并可以是不同層的疊層。例如，第一絕緣層204可用以下方式形成氮化硅層(SiNy (y>0))通過等離子體CVD法形成作為柵絕緣層A，且氧化硅層(SiOx (χ > 0)) 堆疊在柵絕緣層A上作為柵絕緣層B。除了濺射法和等離子體CVD法，第一絕緣層204可用例如使用微波(例如頻率為 2.45GHz)的高密度等離子體CVD法形成。在本實施例中，氮化硅和氧化硅的疊層用作第一絕緣層204。具體而言，50nm厚的氮化硅層形成在柵電極202上，且IOOnm厚的氧化硅層形成在氮化硅層上。第一絕緣層204也用作保護層。利用含Cu的柵電極202覆蓋有含氮化硅的絕緣層的結構，可防止Cu從柵電極202擴散。在氧化物半導體用于在稍后步驟中形成的半導體層的情況下，第一絕緣層204可使用含有類似于氧化物半導體的成分的絕緣材料形成。在第一絕緣層204是不同層的疊層的情況下，與氧化物半導體接觸的層使用含有類似于氧化物半導體的成分的絕緣材料形成。這種材料與氧化物半導體兼容，并且將這種材料用于第一絕緣層204允許氧化物半導體和第一絕緣層204之間的界面狀態(tài)保持良好。此處，“類似于氧化物半導體的成分”表示選自氧化物半導體的構成元素的一個或多個元素。例如，在氧化物半導體使用基于^-Ga-Si 的氧化物半導體材料形成的情況下，給出氧化鎵作為含有類似于氧化物半導體的成分的絕緣材料。在使用分層結構的情況下，第一絕緣層204可具有分層結構，包括使用含有類似于氧化物半導體的成分的絕緣材料形成的膜，和含有不同于上述膜的成分材料的材料的膜。優(yōu)選的是，在形成第一絕緣層204時，將去除了諸如氫、水、具有羥基的化合物、和氫化物的雜質的高純度氣體用作濺射氣體。例如，去除了雜質并被引入濺射裝置的高純度氣體的純度是6N(99. 9999% )或更高，優(yōu)選7Ν(99· 99999% )或更高(即雜質濃度是Ippm 或更低，優(yōu)選0. Ippm或更低)。接著，半導體層205形成在第一絕緣層204上。所用的氧化物半導體優(yōu)選至少包含銦(In)或鋅(&1)。尤其，優(yōu)選包含^1和&1。作為用于減少包括氧化物半導體的晶體管的電特性的變化的穩(wěn)定劑，優(yōu)選另外包含鎵(Ga)。 優(yōu)選包含錫(Sn)作為穩(wěn)定劑。優(yōu)選包含鉿(Hf)作為穩(wěn)定劑。優(yōu)選包含鋁(Al)作為穩(wěn)定劑。作為另一種穩(wěn)定劑，可包含一種或多種鑭系元素，諸如，鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、 釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、和镥(Lu)。作為氧化物半導體，例如可使用以下氧化銦、氧化錫、氧化鋅、兩組分的金屬氧化物(如基于In-Si的氧化物、基于Sn-Si的氧化物、基于Al-Si的氧化物、基于Si-Mg的氧化物、基于Sn-Mg的氧化物、基于h-Mg的氧化物、或基于h-Ga的氧化物)、三組分的金屬氧化物(如基于h-Ga-Si的氧化物(也稱作IGZ0)、基于h-Al-Si的氧化物、基于h-Sn-Si 的氧化物、基于Sn-Ga-Si的氧化物、基于Al-Ga-Si的氧化物、基于Sn-Al-Si的氧化物、基于h-Hf-Si的氧化物、基于h-La-Si的氧化物、基于h-Ce-Si的氧化物、基于h-Pr-Si 的氧化物、基于h-Nd-ai的氧化物、基于h-Sm-ai的氧化物、基于h-Eu-ai的氧化物、基于h-Gd-ai的氧化物、基于h-Tb-ai的氧化物、基于h-Dy-ai的氧化物、基于h-Ho-ai 的氧化物、基于h-Er-ai的氧化物、基于h-Tm-ai的氧化物、基于h-Yb-Si的氧化物、 或基于In-Lu-ai的氧化物)，或四組分的金屬氧化物(如基于In-Sn-Ga-ai的氧化物、基于h-Hf-Ga-Si的氧化物、基于h-Al-Ga-Si的氧化物、基于h-Sn-Al-Si的氧化物、基于 In-Sn-Hf-Zn的氧化物、或基于-Al-Si的氧化物)。此處要注意，例如，“基于h-Ga-Si的氧化物”意味著包含In、Ga和Si作為主要成分的氧化物，并且對In、Ga和Si的比率沒有具體限制?；趆-Ga-Si的氧化物可包含除In、Ga和Si之外的另一金屬元素。例如，可使用原子比為化Ga Zn = 1 1 1 ( = 1/3 1/3 1/3)或 In Ga Zn = 2 2 1 ( = 2/5 2/5 1/5)的基于 h-Ga-Si 的氧化物，或者其組分接近以上組分的任何氧化物?；蛘?，可使用原子比為化Sn Zn = 1 1 1 (=1/3 1/3 1/3), In Sn Zn = 2 1 3 ( = 1/3 1/6 1/2)、或化Sn Zn =2 1 5( = 1/4 1/8 5/8)的基于h-Sn-Si的氧化物，或者其組分接近以上組分的任何氧化物。要注意，本發(fā)明的一個實施例不限于此，并且取決于半導體特性(遷移率、閾值、 變化等)可使用具有合適組分的材料。此外，為了獲得必要的半導體特性，優(yōu)選適當地設定載流子濃度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素和氧的原子比、原子間的距離、密度等。例如，利用基于h-Sn-Si的氧化物，可相對容易地獲得高遷移率。然而，即使利用基于h-Ga-Si的氧化物，也可通過減小批量缺陷密度來提高遷移率。要注意，例如，表述“原子比為h Ga Zn = a b c (a+b+c = 1)的氧化物的組分接近于原子比為化Ga Zn = A B C(A+B+C = 1)的氧化物的組分”意味著 &、13和(滿足以下關系仏-幻2+03-8)2+((3-02彡1·2。例如變量r可為0.05。相同的表述可應用于其他氧化物。氧化物半導體可以是單晶氧化物半導體或非單晶氧化物半導體。在后者的情況下，非單晶氧化物半導體可以是非晶的或多晶的。此外，氧化物半導體可具有包括具有結晶度的部分的非晶結構、或不具有結晶區(qū)域的非晶結構。在非晶狀態(tài)的氧化物半導體中，可相對容易地獲得平坦表面，從而可抑制晶體管的界面散射，并可相對容易地獲得相對高的遷移率。在具有結晶度的氧化物半導體中，可進一步減小批量缺陷，并且在改進了表面平坦度時，可實現高于非晶狀態(tài)的氧化物半導體層的遷移率。為了改進表面平坦度，氧化物半導體優(yōu)選形成在平坦表面上。具體而言，氧化物半導體可形成在平均表面粗糙度(Ra)小于或等于lnm，優(yōu)選小于或等于0. 3nm，更優(yōu)選小于或等于0. Inm的表面上。要注意，本說明書中的Ra是指通過三維擴展由JIS B0601定義的中心線平均粗糙度以應用于待測表面而獲得的中心線平均粗糙度。Ra可表達為“從參考平面到指定平面的偏差的絕對值的平均值”，并用以下等式定義。[等式1]Ra=I ζ ζ I/O, y) - Z0 \ixdy要注意，在等式1中，SO表示測量表面的面積(由坐標(Xl，Y1), (X1, y2), (X2，Yl) 和(x2，y2)表示的四點定義的矩形區(qū)域)，而ZO表示測量表面的平均高度。Ra可使用原子力顯微鏡(AFM)測量。作為具有結晶度的氧化物半導體的示例，存在包括C-軸對準的晶體(也稱為 C-軸對準晶體(CAAC))的氧化物，當從a_b平面、表面或界面的方向觀看時它具有三角形或六邊形原子排列。在晶體中，金屬原子以分層方式排列，或者金屬原子和氧原子沿C-軸以分層方式排列，并且a-軸或b-軸方向在a_b平面變化(晶體繞C-軸旋轉)。在廣義上，包括CAAC的氧化物意味著非單晶氧化物，它包括在從垂直于a_b平面的方向觀看時具有三角形、六邊形、正三角形或正六邊形原子排列的晶相，并且其中當從垂直于C-軸方向的方向觀看時金屬原子以分層方式排列，或者金屬原子和氧原子以分層方式排列。CAAC不是單晶體，但是這并不意味著CAAC只包括非晶成分。雖然CAAC包括結晶部分(晶體部分)，但是一個晶體部分和另一個晶體部分之間的邊界在某些情況下不清晰。在CAAC中包括氧的情況下，部分氧可用氮取代。CAAC中包括的各個晶體部分的 C-軸可在一個方向(如垂直于CAAC在其上形成的基板表面或垂直于CAAC表面的方向)對準。或者，CAAC中包括的各個晶體部分的a-b平面的法線可在一個方向(如垂直于CAAC在其上形成的基板表面或垂直于CAAC表面的方向)對準。CAAC取決于其組分等成為導體、半導體或絕緣體。CAAC取決于其組分等透射或不透射可見光。作為這種CAAC的示例，存在形成為膜狀并在從垂直于膜表面或垂直于支承基板表面的方向觀看時具有三角形或六邊形原子排列的晶體，其中在觀看膜的截面時金屬原子以分層方式排列，或者金屬原子和氧原子(或氮原子)以分層方式排列。在本實施例中，作為半導體層205，通過利用基于h-Ga-Si-O的氧化物靶的濺射法基于h-Ga-Si的氧化物半導體形成為達30nm的厚度。為了在半導體層205中包含盡可能少的氫、羥基、和水分，優(yōu)選的是，在濺射裝置的預熱腔中預熱基板200，用于進行形成半導體層205之前的預熱，從而消除并去除吸附在基板200和第一絕緣層204上的諸如氫或水分的雜質。要注意，可省略該預熱處理。此外， 在形成第一絕緣層204之前，可類似地對其上形成直到并包括柵電極202、電容器布線203 和布線212的組件的基板200執(zhí)行該預熱處理。金屬氧化物靶的填充速率高于或等于90%且低于或等于100%，優(yōu)選高于或等于 95%且低于或等于99.9%。通過使用具有高填充速率的金屬氧化物靶，形成的氧化物半導體層可具有高密度。優(yōu)選的是，在形成半導體層205時，將去除了諸如氫、水、具有羥基的化合物、和氫化物的雜質的高純度氣體用作濺射氣體。例如，去除了雜質并被引入濺射裝置的高純度氣體的純度是6N(99. 9999% )或更高，優(yōu)選7N(99. 99999% )或更高(即雜質濃度是Ippm或更低，優(yōu)選0. Ippm或更低)。半導體層205優(yōu)選通過濺射法形成，在濺射法中諸如氫、水、羥基和氫化物的雜質不太可能進入半導體層。在氧氣氣氛中執(zhí)行沉積，同時基板加熱溫度高于或等于100°c且低于或等于60(TC，優(yōu)選高于或等于150°C且低于或等于550°C，更優(yōu)選高于或等于20(TC且低于或等于500°C。要注意，當Al用作通過蝕刻第一導電層形成的布線層(如柵電極202) 時，基板溫度設為低于或等于380°C，優(yōu)選低于或等于350°C。要注意，當Cu用作通過蝕刻第一導電層形成的布線層時，基板溫度設為低于或等于450°C。半導體層205的厚度大于或等于Inm且小于或等于40nm，優(yōu)選大于或等于3nm且小于或等于20nm。隨著沉積中基板加熱溫度變高，獲得的半導體層205的雜質濃度變低。此外，半導體層205中的原子排列是有序的，其密度增加，從而多晶體或CAAC容易形成。此外，由于采用氧氣氣氛用于沉積，所以與采用稀有氣體氣氛的情況不同，半導體層205中不包含不必要的原子，從而多晶體或CAAC 容易形成。要注意，可使用包括氧氣和稀有氣體的混合氣體氣氛。在這種情況下，氧氣的百分比高于或等于30vol. % (體積百分比)，優(yōu)選高于或等于50vol. %，更優(yōu)選高于或等于 80vol. %。要注意，隨著半導體層205變薄，晶體管的短溝道效應減小。然而，當半導體層 205太薄時，半導體層205受界面散射的顯著影響；因此場效應遷移率可能減小。通過在沉積期間加熱基板，半導體層205中諸如氫、水分、氫化物或羥基的雜質濃度可減小。此外，可減少由于濺射造成的損壞。然后，去除了諸如氫、水、具有羥基的化合物、和氫化物的雜質的高純度氣體被引入沉積腔，從沉積腔中去除其中殘留的水分，并且使用上述靶形成半導體層205。為了去除殘留在沉積腔中的水分，優(yōu)選使用諸如低溫泵、離子泵、或鈦升華泵的截留真空泵。作為排氣單元，可使用添加了冷阱的渦輪分子泵。在用低溫泵排氣的沉積腔中， 排出氫原子、包含氫原子的諸如水(H20)的化合物(優(yōu)選，還有包含碳原子的化合物)等， 由此可減少在沉積腔中形成的半導體層205中的雜質濃度。沉積條件的示例如下基板和靶之間的距離是100mm，壓力是0. 6Pa，直流功率是 0.5kW，并使用氧氣氣氛(氧的流速是100%)。要注意，優(yōu)選使用脈沖直流電源，在這種情況下，可減少在沉積中產生的粉末物質(也稱作顆粒或灰塵)并且膜厚可以是均勻的。要注意，已經指出氧化物半導體對雜質是不敏感的，并且當氧化物半導體膜中包含大量金屬雜質時也沒有問題，因此也可使用包含大量諸如鈉的堿金屬的廉價的堿石灰玻璃(Kamiya，Nomura和Hosono，“非晶氧化物半導體的載流子傳輸性質和電子結構 當前狀態(tài)(Carrier Transport Properties and ElectronicStructures of Amorphous Oxide Semiconductors :The present status) ”，K0TAIBUTSURI (固態(tài)物理(SOLID STATE PHYSICS))，2009，第44卷，第621-633頁)。然而，這種考慮是不適當的。當氧化物半導體中的堿金屬的濃度用二次離子質譜法測量時，優(yōu)選的是鈉(Na)含量為5X IO16CnT3或更小， 優(yōu)選IX IO16CnT3或更小，更優(yōu)選IX IO15CnT3或更??；鋰(Li)含量為5 X IO15CnT3或更小，優(yōu)選IX IO15CnT3或更小；鉀⑷含量為5X IO15CnT3或更小，優(yōu)選的是1 X 1015cm_3或更小。堿金屬和堿土金屬對于氧化物半導體是不利的雜質，并且優(yōu)選包含得盡可能少。 當與氧化物半導體接觸的絕緣膜是氧化物時，堿金屬，尤其是Na離子從絕緣膜擴散到氧化物。此外，Na解理金屬和氧之間的鍵，或插入金屬-氧鍵之間。結果，造成晶體管特性的劣化(如閾值向負側偏移(造成晶體管常開)或者遷移率減小)。另外，這還導致特性的變化。這個問題在氧化物半導體中的氫濃度極低的情況下尤為明顯。因此，在氧化物半導體中的氫濃度低于或等于5 X IO19CnT3的情況下，尤其是低于或等于5 X IO18CnT3的情況下，強烈要求將堿金屬濃度設為上述值。即使在半導體層205用上述方法形成時，半導體層205在某些情況下仍包括作為雜質的水分或氫(包括羥基)。水分或氫容易形成供體能級，從而用作氧化物半導體中的雜質。為了減少半導體層205中諸如水分和氫的雜質(對半導體層205進行脫水或脫氫)，半導體層205可在減壓氣氛、諸如氮氣氣氛或稀有氣體氣氛的惰性氣體氣氛、氧氣氣氛等中經歷熱處理用于脫水或脫氫(在下文中簡稱為第一熱處理)。 通過對半導體層205執(zhí)行第一熱處理，可消除半導體層205表面上和半導體層205 內的水分或氫。具體而言，熱處理可在高于或等于250°C且低于或等于750°C的溫度下執(zhí)行，優(yōu)選高于或等于400°C且低于基板的應變點。例如，熱處理可在500°C執(zhí)行約3分鐘至6 分鐘。當RTA法用于熱處理時，脫水或脫氫可在短時間內執(zhí)行；因此，即使在高于玻璃基板應變點的溫度下也可執(zhí)行處理。要注意，當Al用作通過蝕刻第一導電層形成的布線層(如柵電極202)時，熱處理溫度設為低于或等于380°C，優(yōu)選低于或等于350°C。要注意，當Cu 用作通過蝕刻第一導電層形成的布線層時，熱處理溫度設為低于或等于450°C。
要注意，熱處理裝置不限于電爐，且可包括通過來自諸如電阻加熱元件的加熱元
18件的熱傳導或熱輻射對要處理的對象進行加熱的設備。例如，可使用諸如氣體快速熱退火 (GRTA)裝置或燈快速熱退火(LRTA)裝置的快速熱退火(RTA)裝置。LRTA裝置是用于通過從諸如鹵素燈、鹵化金屬燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或高壓汞燈之類的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來對要處理的對象進行加熱的裝置。GRTA裝置是用于使用高溫氣體來進行熱處理的裝置。作為氣體，使用如氬氣的稀有氣體或不與要通過熱處理處理的對象發(fā)生反應的惰性氣體，如氮氣。在減壓氣氛或諸如氮氣氣氛、氦氣氣氛、氖氣氣氛、或氬氣氣氛的惰性氣體氣氛中執(zhí)行第一熱處理。要注意，上述氣氛優(yōu)選不包含水分，氫等。向熱處理裝置中引入的氮氣或諸如氦氣、氖氣或氬氣的稀有氣體的純度設為6N(99. 9999% )或更高，優(yōu)選為 7N (99. 99999 % )或更高(即，雜質濃度為Ippm或更低，優(yōu)選為0. Ippm或更低)。經歷第一熱處理的半導體層205可進一步經歷第二熱處理。第二熱處理在氧化氣氛中執(zhí)行，以將氧供應給半導體層205，由此可補償在第一熱處理中在半導體層205中產生的缺氧。由此，第二熱處理可稱為供氧用熱處理。第二熱處理可在高于或等于200°C且低于或等于基板應變點的溫度下執(zhí)行，優(yōu)選在高于或等于250°C且低于或等于450°C的溫度下執(zhí)行。處理時間是3分鐘至M小時。隨著處理時間增加，半導體層中結晶區(qū)域與非晶區(qū)域的比例可以增加。要注意，超過M小時的熱處理不是優(yōu)選的，因為降低了生產率。氧化氣氛是包含氧化氣體的氣氛。要注意，氧化氣體是氧、臭氧、一氧化二氮等，優(yōu)選的是，氧化氣體不含水、氫等。例如，引入熱處理裝置的氧、臭氧或一氧化二氮的純度設為6Ν(99· 9999% )或更高，優(yōu)選7Ν(99· 99999% )或更高(即雜質濃度小于lppm，優(yōu)選小于0. lppm)。作為氧化氣氛，可混合氧化氣體和惰性氣體以供使用。在這種情況下，混合物含氧化氣體的濃度大于或等于lOppm。此外，惰性氣氛是指含惰性氣體(如氦、氖、氬、氪或氙)作為主要成分的氣氛。具體而言，諸如氧化氣體的反應氣體的濃度小于lOppm。要注意，第二熱處理可使用與第一熱處理相同的熱處理裝置和相同的氣體來執(zhí)行。優(yōu)選的是，用于脫水或脫氫的第一熱處理和用于供氧的第二熱處理連續(xù)執(zhí)行。當第一熱處理和第二熱處理連續(xù)執(zhí)行時，可增加半導體器件的生產率。在通過充分減少氫濃度來凈化的半導體層205中，通過充分供氧減小了由缺氧引起的能隙中的缺陷能級，該半導體層具有小于lX1012/cm3、小于IXlO1Vcm3或小于 1.45X IOkVchi3的載流子濃度。因此，在室溫(25°C )下截止狀態(tài)電流(每單位溝道寬度 (Ium))是IOOzA/μ m (IzA (千的七乘方分之一(ζ印to)安培)是IXl(T21A)或更低，或者 ΙΟζΑ/μπι或更低。在85°C下的截止狀態(tài)電流是IOOzA/μ m (1 X 1(Γ19Α/μ m)或更低，或者 IOzA/μ HidXlO-20A/μ m)或更低。具有極佳截止狀態(tài)電流特性的晶體管可使用其中載流子濃度顯著減小的這種氧化物半導體(也稱為i型(本征)或大致i型氧化物半導體)獲得。晶體管111的諸如閾值電壓和導通狀態(tài)電流的電特性幾乎沒有溫度依賴性。此外，由于光劣化引起的晶體管特性的改變幾乎不發(fā)生。因此，包括載流子濃度顯著減小的高度凈化氧化物半導體的晶體管的電特性的變化被抑制，因此晶體管電穩(wěn)定。因此，通過使用具有穩(wěn)定電特性的氧化物半導體，可提供高度可靠的液晶顯示設備。要注意，雖然以上描述了在形成半導體層205之后立即對半導體層205進行第一熱處理和第二熱處理的情況，但是熱處理可在形成半導體層205之后的任何時間進行。此外，在形成半導體層205之后，可首先對半導體層205執(zhí)行以下將描述的加氧處理，然后可執(zhí)行第一熱處理以消除氧化物半導體中包含的氫、羥基或水分，并同時允許氧化物半導體結晶化。結晶可在稍后執(zhí)行的附加熱處理中執(zhí)行。通過這種結晶或再結晶工藝， 半導體層205的結晶度可進一步提高。此處，“加氧處理”意味著氧(包括氧自由基、氧原子和氧離子中的至少一一個)添加到大塊的半導體層205。要注意，術語“大塊”用于闡明氧不僅添加到薄膜的表面，還添加到薄膜的內部。此外，“氧摻雜”包括“氧等離子體摻雜”，其中成為等離子體的氧被添加到大塊。當執(zhí)行加氧處理時，可使半導體層205中所含的氧的量大于化學計量比。此外，在后續(xù)步驟中形成第二絕緣層207之后，第二絕緣層207可經歷加氧處理，由此可使第二絕緣層 207中氧的量大于化學計量比。通過對第二絕緣層207執(zhí)行加氧處理和之后的熱處理，第二絕緣層207中的氧可傳輸到半導體層205，以有效地補償半導體層205中的缺氧。加氧處理優(yōu)選通過感應耦合等離子體(ICP)法，使用微波(例如頻率為2. 45GHz) 激發(fā)的氧等離子體來執(zhí)行。要注意，加氧處理也可稱為供氧處理，因為它使得半導體層205、第二絕緣層207 等中氧的量大于化學計量比。過量的氧主要存在于晶格間。當氧濃度設為大于或等于 1 X IOlfVcm3且小于或等于2 X 102°/cm3時，過量的氧可包含在氧化物半導體中，而不引起晶體畸變等。接著，第二導電層形成在半導體層205上，第二抗蝕劑掩模形成在第二導電層上， 且使用第二抗蝕劑掩模部分地蝕刻第二導電層，從而形成源電極206a、漏電極206b和布線 216。用于形成源電極206a、漏電極206b和布線216的第二導電層可形成為具有單層或分層結構，其中使用的是諸如鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、 釹(Nd)、或鈧(Sc)的金屬材料、或包括這些元素中的任一種作為其主要成分的合金。或者，可使用導電金屬氧化物形成第二導電層。作為導電金屬氧化物，可使用氧化銦(In2O3)、 氧化錫(SnO2)、氧化鋅(SiO)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2,簡稱為ΙΤ0)、氧化銦-氧化鋅 (In2O3-ZnO)、或含氧化硅的這些金屬氧化物材料中的任一種。又或者，含導電大分子的導電組合物(也稱為導電聚合物)可用于形成第二導電層。作為導電大分子，可使用所謂的η 電子共軛導電大分子。例如，可給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及苯胺、吡咯和噻吩或其衍生物中的兩種或多種的共聚物。由于第二導電層用作布線，所以優(yōu)選使用諸如Al或Cu的低電阻材料。通過使用 Al或Cu，減少信號延遲，從而可預期較高的圖像質量。要注意，Al具有低熱阻，由此由于小丘、金屬須或遷移引起的缺陷容易產生。為了防止Al遷移，優(yōu)選在Al層上堆疊熔點高于 Al的金屬材料層，如Mo、Ti或W，或者優(yōu)選使用Al和防止小丘的元素(如Nd、Ti、Si或Cu) 的合金層。在含Al的材料用作第二導電層的情況下，之后步驟中的最大工藝溫度優(yōu)選設為 380°C或更低，更優(yōu)選設為350°C或更低。同樣，在Cu用作第二導電層的情況下，為了防止由于Cu元素遷移和擴散弓丨起的缺陷，優(yōu)選在含Cu的第二導電層上堆疊熔點高于Cu的金屬材料層，如Mo、Ti或W。在含Cu的金屬用作第二導電層的情況下，之后步驟中的最大工藝溫度優(yōu)選設為450°C或更低。
在本實施例中，作為第二導電層，5nm厚的Ti層形成在半導體層205上，且250nm 厚的Cu層形成在Ti層上。然后，第二抗蝕劑掩模形成在第二導電層上，且使用第二抗蝕劑掩模部分地蝕刻第二導電層，由此形成源電極206a、漏電極206b和布線216(參見圖5C)。要注意，在第二導電層上形成的第二抗蝕劑掩模可通過噴墨法形成。通過噴墨法形成第二抗蝕劑掩模不需要光掩模；因此可降低制造成本。在蝕刻后移除第二抗蝕劑掩模。 可省略其描述。然后，在源電極206a、漏電極206b、布線216和半導體層205上形成第二絕緣層 207(參見圖6A)。第二絕緣層207可使用類似于第一絕緣層204或基底層201的材料和方法形成。優(yōu)選采用濺射法來形成第二絕緣層207，這是因為它不太可能引入氫和含氫雜質。 如果第二絕緣層207含有氫，則氫可能進入半導體層或提取半導體層中的氧。由此，用其中不含有氫和含氫雜質的方法來形成第二絕緣層207是重要的。對于第二絕緣層207，可使用無機絕緣材料，如氧化硅、氧氮化硅、氧化鉿、氧化鋁、 或氧化鎵。氧化鎵是難以改變的材料；因此，可抑制由于絕緣層的電荷累積引起的閾值電壓的變化。要注意，在氧化物半導體用于半導體層205的情況下，含有與氧化物半導體相同類型成分的金屬氧化物層可形成為第二絕緣層207或堆疊在第二絕緣層207上。在該實施例中，作為第二絕緣層207，通過濺射法形成200nm厚的氧化硅層。沉積中的基板溫度可以高于或等于室溫且低于或等于300°C，而在該實施例中為100°C?？稍谙∮袣怏w(通常為氬氣)氣氛下、氧氣氣氛下、或稀有氣體和氧氣的混合氣氛下通過濺射法來形成氧化硅層。作為靶，可使用氧化硅或硅。例如，通過將硅用作靶，可通過在含氧氣氛中濺射來形成氧化硅層。為了去除在形成第二絕緣層207時殘留在沉積腔中的水分，優(yōu)選使用諸如低溫泵、離子泵、或鈦升華泵的截留真空泵。例如，第二絕緣層207在使用低溫泵排氣的沉積腔中形成，由此可減小第二絕緣層207中的雜質濃度?；蛘?，作為用于去除沉積腔中殘留的水分的排氣單元，可使用添加了冷阱的渦輪分子泵。優(yōu)選的是，在形成第二絕緣層207時，將去除了諸如氫、水、含有羥基的化合物、和氫化物的雜質的高純度氣體用作濺射氣體。例如，去除了諸如氫、水、含有羥基的化合物、和氫化物的雜質的高純度氣體的純度是6N(99. 9999% )或更高，優(yōu)選7N(99. 99999% )或更高(即雜質濃度是Ippm或更低，優(yōu)選0. Ippm或更低)。然后，可在減壓氣氛、惰性氣體氣氛、氧氣氣氛或超干空氣氣氛中(優(yōu)選為高于或等于20(TC且低于或等于60(TC，更優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于550°C )執(zhí)行第三熱處理。要注意，在Al用作通過蝕刻第一導電層形成的布線層和通過蝕刻第二導電層形成的布線層中的一個或兩者的情況下，熱處理溫度設為380°C或更低，優(yōu)選為350°C或更低?；蛘撸贑u用作布線層的情況下，熱處理溫度設為450°C或更低。例如，第三熱處理可在氮氣氣氛中在450°C下執(zhí)行達1小時。在第三熱處理中，部分半導體層(溝道形成區(qū))在與第二絕緣層207接觸的狀態(tài)下被加熱，因此氧可從含氧的第二絕緣層207供應給半導體層205，從而可減少半導體層205中的缺氧。要注意，在第三熱處理時的氣氛中，優(yōu)選在形成第二絕緣層207的沉積腔中盡可能地減少諸如水和氫的雜質。接著，第三抗蝕劑掩模形成在第二絕緣層207上，且部分地蝕刻第二絕緣層、半導體層205和第一絕緣層204。此時，在不形成薄膜晶體管的部分像素中，去除部分第二絕緣層207、部分半導體層205和部分第一絕緣層204，以形成像素開口 225。此外，在漏電極 206b上，只蝕刻第二絕緣層207，由此形成接觸孔208。在截面E1-E2中的布線216上，只蝕刻第二絕緣層207，由此形成接觸孔220。在截面D1-D2中的布線212上，蝕刻第二絕緣層 207、半導體層205和第一絕緣層204，由此形成接觸孔219(參見圖6B)。要注意，像素開口(部分像素，其中不形成薄膜晶體管)中的第二絕緣層207、半導體層205和第一絕緣層204不是必需被蝕刻的。然而，在液晶顯示設備用作透射液晶顯示設備的情況下，像素開口中第二絕緣層207、半導體層205和第一絕緣層204的蝕刻可改進像素的透射率。因此，像素從背光有效地發(fā)射光，因此由于亮度的增加，減小功耗或改進顯示質量是可能的。對于蝕刻第二絕緣層207、半導體層205和第一絕緣層204，可采用干法蝕刻、或濕法蝕刻、或干法蝕刻和濕法蝕刻兩者。例如，可使用含氯的氣體(諸如氯氣(Cl2)、三氯化硼 (BCl3)、四氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4)的氯基氣體)作為用于干法蝕刻的蝕刻氣體。對于干法蝕刻，可使用平行板反應離子蝕刻(RIE)法或感應耦合等離子體(ICP) 蝕刻法。優(yōu)選設置蝕刻條件，以使基底層201不被盡可能多地蝕刻，因為基底層201具有防止雜質元素從基板200擴散的功能。一般而言，半導體層的蝕刻和絕緣層中接觸孔的形成通過不同的抗蝕劑掩模形成步驟和不同的蝕刻步驟分開執(zhí)行；然而，根據本實施例的制造工藝，半導體層的蝕刻和絕緣層中接觸孔的形成可通過一個抗蝕劑掩模形成步驟和一個蝕刻步驟執(zhí)行。因此，不僅可實現光掩模的數量的減少，還可實現抗蝕劑掩模形成步驟的數量和不同蝕刻步驟的數量的減少。由于步驟數量的減少，因此可以較低的成本和較高的生產率來制造液晶顯示設備。此外，根據該實施例的制造工藝，抗蝕劑掩模不是直接形成在半導體層205上。此外，由于半導體層205中的溝道形成區(qū)被第二絕緣層207保護，因此在光刻膠的分離步驟、 清洗步驟等中水分不會附著到半導體層中的溝道形成區(qū)；由此，可減小晶體管111的特性變化并提高可靠性。尤其在氧化物半導體用作半導體層205情況下，上述效果更為明顯。接著，第三導電層通過濺射法、真空蒸鍍法等形成在第二絕緣層207上，第四抗蝕劑掩模形成在第三導電層上，且部分地蝕刻第三導電層，從而形成像素電極210、電極221 和電極222。要注意，第三導電層優(yōu)選形成為大于或等于30nm且小于或等于200nm的厚度， 更優(yōu)選大于或等于50nm且小于或等于lOOnm。通過上述步驟，元件區(qū)域260在基板200上形成，它們之間插入分離層250(參見圖6C)。對于用作像素電極的第三導電層，優(yōu)選使用諸如包含氧化鎢的氧化鋼、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化鋼錫、氧化銦錫(下文稱為ΙΤ0)、 氧化銦鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫的透光導電材料?；蛘?，可使用由1至10片石墨烯薄片構成的材料(對應于一層石墨)。又或者，含導電大分子的導電組合物(也稱為導電聚合物)可用于形成第三導電層。作為導電大分子，可使用所謂的η電子共軛導電大分子。 例如，可給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及苯胺、吡咯和噻吩或其衍生物中的兩種或多種的共聚物。在本實施例中，作為第三導電層，形成SOnm厚的ITO層，并且形成第四抗蝕劑掩模且部分地蝕刻第三導電層，由此形成像素電極210、電極221和電極222。像素電極210通過接觸孔208電連接到漏電極206b。電極221通過接觸孔219電連接到布線212。電極222通過接觸孔220電連接到布線216。在接觸孔219和接觸孔220中，保持布線212和布線216不被暴露并用諸如ITO的氧化物導電材料覆蓋是重要的。由于布線212和布線216是金屬層，因此如果布線212和布線216保持暴露，那么暴露表面被氧化，且與FPC等的接觸電阻將增大，由此導致可靠性降低。布線212和布線216的暴露表面覆蓋有諸如ITO的氧化物導電材料，由此可防止接觸電阻的增加，并因此可改進液晶顯示設備的可靠性。雖然圖中未示出，但是由于靜電等，在元件區(qū)域206上設置的晶體管易于斷裂；因此優(yōu)選設置保護電路。保護電路優(yōu)選使用非線性元件形成。根據本實施例，與常規(guī)情況相比，液晶顯示設備可通過數量較少的光刻工藝制造。 因此，液晶顯示設備可以較低的成本和較高的生產率來制造。此外，操作液晶顯示設備所需的元件區(qū)域206設置在基板200上，且其間插入分離層250 ；因此元件區(qū)域206可與基板 200分離并轉移到另一支承件上。本實施例能自由地與任何其它實施例結合。(實施例2)在本實施例中，參考圖7A到7C描述部分不同于實施例1的工藝示例。要注意，相同的附圖標記用于與實施例1中相同的部分，并且在此省略對具有相同附圖標記的部分的具體描述。此外，在本實施例中，只參考附圖描述晶體管部分的步驟的示例。首先，與實施例1中一樣，分離層250形成在具有絕緣表面的基板200上，第一導電層形成在分離層250上，第一抗蝕劑掩模形成在第一導電層上，然后使用第一抗蝕劑掩模選擇性地蝕刻第一導電層以形成柵電極202?？稍诜蛛x層250與柵電極202之間形成用作基底層的絕緣層。在本實施例中，形成基底層201?；讓?01具有防止雜質元素(如Na)從基板200擴散的功能，并可使用選自以下的膜形成氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鉿膜、氧化鋁膜、氧化鎵膜和氧化鎵鋁膜?；?01的結構不限于單層結構，并可以是多個上述膜的分層結構。在本實施例中，稍后形成的半導體層的沉積溫度高于或等于200°C且低于或等于 450°C，且在形成半導體層之后執(zhí)行的熱處理溫度高于或等于200°C且低于或等于450°C。 因此，對于柵電極202，可采用其中銅作為下層且鉬作為上層的分層結構或者其中銅作為下層且鎢作為上層的分層結構。接著，與實施例1 一樣，第一絕緣層204通過CVD法、濺射法等形成在柵電極202 上。圖7A是示出通過直至并包括本步驟的諸步驟獲得的結構的截面圖。然后，在第一絕緣層204上，形成第一半導體層，其厚度達大于或等于Inm且小于或等于lOnm。在本實施例中，在氧氣氣氛、氬氣氣氛、或氬氣和氧氣的混合氣氛中在以下條件下形成第一半導體層達5nm的厚度使用用于氧化物半導體的靶(用于基于h-Ga-Si的氧化物半導體(In203 Ga203 ZnO = 1 1 2[摩爾比])的靶)；基板和靶之間的距離為170mm ；基板溫度為250°C ；壓強為0. 4Pa ；并且直流(DC)功率為0. 5kW。之后，執(zhí)行第一熱處理，基板置于氮氣氣氛或干燥空氣氣氛中。第一熱處理的溫度設為高于或等于200°C且低于或等于450°C。在第一熱處理中，執(zhí)行加熱大于或等于1小時且小于或等于M小時。通過第一熱處理，形成第一晶體半導體層748a(參見圖7B)。接著，在第一晶體半導體層748a上形成第二半導體層，其厚度達大于lOnm。在本實施例中，在氧氣氣氛、氬氣氣氛、或氬氣氣氛和氧氣氣氛的混合氣氛中在以下條件下形成第二半導體層達25nm的厚度使用用于氧化物半導體的靶(用于基于h-Ga-Si的氧化物半導體(In203 Ga203 ZnO = 1 1 2[摩爾比])的靶)；基板和靶之間的距離為 170mm ；基板溫度為400°C ；壓強為0. 4Pa ；并且直流(DC)功率為0. 5kW。然后，執(zhí)行第二熱處理，基板置于氮氣氣氛或干燥空氣氣氛中。第二熱處理的溫度設為高于或等于200°C且低于或等于450°C。在第二熱處理中，執(zhí)行加熱大于或等于1小時且小于或等于M小時。通過第二熱處理，形成第二晶體半導體層748b (參見圖7C)。根據實施例1執(zhí)行后續(xù)步驟。在形成源電極206a、漏電極206b和第二絕緣層207 之后，使用單個抗蝕劑掩模執(zhí)行同時形成第一開口和第二開口的步驟。通過蝕刻與漏電極206b重疊的部分第二絕緣層207來形成第一開口。通過蝕刻不與源電極206a和漏電極206b重疊的部分第二絕緣層207、部分第一晶體半導體層748a、部分第二晶體半導體層 748b、部分第一絕緣層204、和部分第二絕緣層207來形成第二開口。因此，可減少步驟的數量。之后，可通過類似于實施例1中的步驟獲得晶體管111。要注意，在采用本實施例的情況下，包括這種晶體管的溝道形成區(qū)的半導體層具有第一晶體半導體層748a和第二晶體半導體層748b的分層結構。在形成第一晶體半導體層748a之后，執(zhí)行第一熱處理，以使第一晶體半導體層748a包括CAAC。然后，第二晶體半導體層748b形成并經歷第二熱處理，由此以第一晶體半導體層748a作為籽晶，晶體(CAAC)在第二晶體半導體層748b中生長。因此，可有效地形成包括CAAC的氧化物半導體。具有第一晶體半導體層和第二晶體半導體層的分層結構的晶體管具有穩(wěn)定的電特性。當晶體管受到光輻照并經歷偏置溫度(BT)測試時，晶體管的閾值電壓的改變量可減小。本實施例能自由地與任何其它實施例結合。(實施例3)在本實施例中，將參考圖8A和8B描述薄的、輕量的且顯著強韌的半導體器件的結構的示例，該半導體器件以實施例1和2中形成的元件區(qū)域206從基板200分離并設置在不同支承件上的方式制造。此外，將參考圖9A到9C、圖IOA到IOC和圖IlA和IlB描述用于制造半導體器件的方法的示例。為了描述圖8B中的液晶顯示設備的截面圖，實施例1中描述的元件區(qū)域206的截面圖被用于像素部分850的截面圖。要注意，將在以下假設下進行描述本實施例中液晶顯示設備的驅動方法是垂直對準(VA)模式，液晶顯示設備是包括作為液晶層的呈現藍相的液晶材料的反射型單色液晶顯示設備。VA模式是控制液晶顯示面板的液晶分子對準的方法，其中在不施加電壓時液晶分子垂直對準于面板表面。給出一些示例作為垂直對準模式。例如，可給出多疇垂直對準 (MVA)模式、圖案化垂直對準(PVA)模式、先進超視覺(ASV)模式等。此外，可能使用稱為疇倍增或多疇設計的方法，其中像素被分為一些區(qū)域(子像素)，并且分子在它們各自的區(qū)域中在不同方向上對準。VA模式是控制液晶顯示面板的液晶分子對準的方法，其中在不施加電壓時液晶分子垂直對準于面板表面。要注意，對于本實施例中的液晶顯示設備，使用VA模式；然而，本發(fā)明的實施例不限于此。例如，可替換地使用諸如TN(扭曲向列)模式、IPS(共面切換)模式、FFS(邊緣場切換)模式、ASM(軸對稱對準微單元)模式、OCB(光學補償雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、或AFLC(反鐵電液晶)模式的驅動方法。<液晶顯示設備的結構的示例>圖8A是在第一支承件800和第二支承件810之間用密封劑820密封元件區(qū)域260 和液晶材料840的面板的平面圖。圖8B是沿圖8A中的虛線M-N的截面圖。第一支承件800具有大于或等于1. 5[MPa · m1/2]的斷裂韌度，并設置有元件區(qū)域沈0，其中固定用粘合劑808介于第一支承件800和元件區(qū)域260之間。使用斷裂韌度大于或等于1. 5 [MPa · m1勺的材料作為第一支承件800使得制造薄的、輕量的、且顯著強韌的液晶顯示設備成為可能。第二支承件810的斷裂韌度大于或等于1. 5[MPa · m1/2]。第四導電層814設置在第二支承件810的一個表面上，且偏振濾光片860設置在第二基板810的另一表面上。使用斷裂韌度大于或等于1. 5[MPa ^m1勺的材料作為第二支承件810使得制造薄的、輕量的、 且顯著強韌的液晶顯示設備成為可能。密封劑820、液晶材料840和第一導電材料845夾在設有元件區(qū)域206的第一支承件800和設有第四導電層814的第二支承件810之間。要注意，密封劑820設置成包圍像素部分850 ；因此，液晶材料840不會泄漏到密封劑820之外。第一導電材料845設置成電連接元件區(qū)域260中形成的布線212和第二支承件上形成的第四導電層814。因此，可通過在第四導電層814和像素電極210之間施加電壓來改變液晶材料840的對準。在第一支承件800上設置的密封劑820包圍的區(qū)域之外設置輸入端子880，并且外部布線870a和870b通過第二導電材料855連接到元件區(qū)域沈0中的布線216。外部布線 870a和870b各自具有通過第二導電材料855在外部供應操作液晶顯示設備所必需的功率和信號的功能。利用上述結構，可制造薄的、輕量的、且不易斷裂的液晶顯示設備。<用于制造液晶顯示設備的方法>接著，將參考圖9A到9C、圖IOA到IOC以及圖IlA和IlB描述制造上述液晶顯示設備的方法的示例。要注意，在本實施例中通過將液晶顯示設備的制造工藝分為以下步驟來對它進行描述“在第一支承件上設置元件區(qū)域的步驟”、“形成第二支承件的步驟”和“密封液晶層的步驟”。<在第一支承件上設置元件區(qū)域的步驟>首先，臨時支承基底902利用分離用粘合劑900接合到實施例1中形成在基板200 上的元件區(qū)域沈0的表面，分離層250介于基板200和元件區(qū)域260之間，然后元件區(qū)域 260從基板200分離并轉移到臨時支承基底902(參見圖9A)。要注意，在本說明書中，沿分離層250分離元件區(qū)域260并將元件區(qū)域260轉移到臨時支承基底902的該步驟稱為轉移步驟。 作為分離用粘合劑900，可用可根據需要從臨時支承基底902和元件區(qū)域260去除的粘合劑，如可溶于水或有機溶劑的粘合劑或可通過紫外光輻照塑化的粘合劑。通過使用諸如旋涂機、狹縫涂敷機、照相凹板涂敷機和輥涂機的涂敷機中的任一種或者諸如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機和噴墨機的印刷機中的任一種，分離用粘
25合劑900優(yōu)選形成為薄的并具有均勻厚度。作為臨時支承基底902，可使用其表面粘附力可任意減小的條帶，如UV分離條帶和熱分離條帶?；蛘?，可使用玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板、金屬基板、塑料基板等。要注意，在使用其表面粘附力可任意減小的條帶的情況下，分離用粘合劑900不是單獨必需的。在塑料基板用作臨時支承基底902的情況下，優(yōu)選使用熱阻高到足以耐受稍后執(zhí)行的工藝的溫度的塑料基板。要注意，對用于將臨時支承基底902接合到元件區(qū)域260的方法沒有特定限制。當諸如條帶的柔性材料用作臨時支承基底902時，例如可使用可用輥子執(zhí)行接合的設備(也稱為輥式層壓機)。因此，元件區(qū)域206和臨時支承基底902能夠可靠地彼此接合，其間沒
有氣泡等。在本實施例中，通過紫外光輻照固化并可溶于水的粘合劑(下文中稱為水溶性粘合劑)被用作分離用粘合劑900并用旋涂裝置輕輕地涂敷在元件區(qū)域沈0的表面，并且執(zhí)行固化處理。之后，作為臨時支承基底的UV分離條帶(其粘附力可通過UV輻照減弱的條帶)利用輥式層壓機粘附到分離用粘合劑900。各種方法中的任一種可適當地用于從基板200分離元件區(qū)域沈0。例如，在分離層 250 使用選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、 釕(Ru)、銠(1 )、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和硅(Si)中的元素或包含上述元素的任一種作為其主要成分的合金或化合物形成的情況下，并且在金屬氧化物膜形成在分離層250的表面的情況下(例如，如實施例1中所述，在形成分離層250之后，含氧膜形成為基底層201 的情況下)，金屬氧化物膜結晶并脆化，并且施加力(從基板200分離臨時支承基底902的力)，使得元件區(qū)域260可沿分離層250分離。此外，當含氫的非晶硅膜形成為分離層250時，通過激光輻照或蝕刻去除含氫的非晶硅膜，從而元件區(qū)域260可從基板200分離。當含氮、氧、氫等的膜(例如，含氫的非晶硅膜，含氫的合金膜、含氧的合金膜等)用作分離層250時，用激光輻照分離層，使分離層 250中所含的氮、氧或氫作為氣體釋放，從而可促進元件區(qū)域260從基板200分離。此外，可使用通過其中利用諸如NF3、BrF3、或C1F3的鹵素氟化物氣體的蝕刻去除分離層250的方法。在有機樹脂用于分離層250的情況下，有機樹脂中的內在應力可用于分離。此外，可通過組合使用上述的多種分離方法以便于分離工藝。具體而言，在對部分分離層執(zhí)行激光輻照，用氣體、溶液等蝕刻部分分離層，或用快刀、解剖刀等的機械力去除部分分離層之后，可用物理力(通過機器等)執(zhí)行分離，從而分離層和元件區(qū)域可容易地彼此分離。在分離層250形成為具有金屬和金屬氧化物的分層結構情況下，例如通過使用激光輻照形成的溝槽或快刀、解剖刀等造成的劃痕作為觸發(fā)，可容易地將要分離的層從分離層物理分離。與通過用溶液、氣體等去除分離層來分離元件區(qū)域沈0的方法相比，物理分離元件區(qū)域260在較短時間內實現較大面積的分離。此外，由于不使用溶液和氣體，所以安全等級高。因此，作為從基板200分離元件區(qū)域沈0的方法，施加力進行分離的方法在生產率和安全性方面最有利。在用物理手段執(zhí)行分離的情況下，可在注入諸如水的液體的同時執(zhí)行分離。因此，可抑制由于分離操作引起的靜電對元件區(qū)域260的不良影響(如半導體元件被靜電破壞的損壞)。要注意，在氧化物半導體用于半導體層205的情況下，即使在產生靜電時，也可防止半導體層205受到靜電造成的損壞。這是因為與包括硅材料的一般半導體層相比，氧化物半導體具有較高的耐壓和較低的介電擊穿可能性。在沿分離層250分離元件區(qū)域沈0的過程中，固定基板200以盡可能不移動或彎曲，這能夠抑制局部施加到元件區(qū)域沈0的力。因此，可以沒有任何問題地分離元件區(qū)域沈0(如元件區(qū)域260不破裂)。作為用于固定基板200的方法，例如可采用使用粘合劑材料將基板200固定到穩(wěn)定基底的方法，使用真空吸盤固定基板200的方法等。優(yōu)選的是，考慮到分離基板200的麻煩和基板200的重新利用，使用真空吸盤來固定基板200。具體而言，優(yōu)選使用具有多孔表面的真空吸盤(也稱為多孔吸盤)，因為可用均勻的力來固定基板 200的整個表面。要注意，在元件區(qū)域260上提供分離用粘合劑900之前，優(yōu)選在元件區(qū)域260上執(zhí)行流體噴射清洗、超聲波清洗、等離子體清洗、UV清洗、臭氧清洗等，從而去除附著到元件區(qū)域沈0的表面的灰塵和有機成分。接著，第一支承件800接合到元件區(qū)域沈0的另一表面，其間置入固定用粘合劑 808(參見圖9B)。作為固定用粘合劑808的材料，可使用各種可固化粘合劑，例如，諸如UV固化粘合劑的光固化粘合劑、反應固化粘合劑、熱固化粘合劑、和厭氧粘合劑。通過使用諸如旋涂機、狹縫涂敷機、照相凹板涂敷機和輥涂機的涂敷機中的任一種或者諸如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機和噴墨機的印刷機中的任一種，固定用粘合劑808優(yōu)選形成為薄的并具有均勻厚度。對于第一支承件800，使用具有高韌度(具體而言，斷裂韌度大于或等于 1.5 [MPa ·πι1/2])的各種材料的任一種。例如，使用有機樹脂基板、有機樹脂薄膜、金屬基板、 金屬薄膜等。因此，可制造薄的、輕量的、即使在施加外力(例如進行沖擊或執(zhí)行彎曲)的情況下也不易斷裂的液晶顯示設備。要注意，具有高韌度的各種材料一般具有高柔度和韌度，從而具有高韌度的第一支承件800可自由彎曲?？扇Q于液晶顯示設備的用途應用，適當地確定第一支承件800的厚度。例如，當液晶顯示設備設置成沿諸如曲面的形狀彎曲時， 或者被卷起以攜帶時，第一支承件800可以是薄的。當液晶顯示設備在恒定施加負載的條件下使用時，第一支承件800可以是厚的。作為有機樹脂基板和有機樹脂薄膜，例如可使用包括選自以下樹脂的至少一種樹脂作為成分的基板和薄膜聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂、聚醚砜(PEQ樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂、聚乙烯醇(PVA)樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、尼龍樹脂、丙烯酸樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、聚苯乙烯(PQ樹脂、聚砜(PSF)樹脂、聚醚酰亞胺(PEI)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)樹脂、聚酰亞胺(PI)樹脂、 聚酰胺(PA)樹脂、聚酰胺酰亞胺(PAI)樹脂、聚異丁烯(PIB)樹脂、氯化聚醚(CP)樹脂、 三聚氰胺(MF)樹脂、環(huán)氧(EP)樹脂、聚偏二氯乙烯(PVdC)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚縮醛 (POM)樹脂、氟樹脂(聚四氟乙烯(PTFE))、苯酚(PF)樹脂、呋喃(FF)樹脂、不飽和聚脂樹脂(纖維加強塑料(FRP))、醋酸纖維(CA)樹脂、尿素(UF)樹脂、二甲苯(XR)樹脂、酞酸二烯丙酯(DAP)樹脂、聚乙酸乙烯(PVAc)樹脂、聚乙烯(PE)樹脂、和ABS樹脂。作為金屬基板或金屬薄膜，例如可使用鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、 鉭(Ta)、鈹(Be)、鋯(Zr)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鉛(Pb)、或鋅(Sn)、 或者包括含有上述元素的任一種的合金的基板或薄膜。如在本實施例中，在使用外部光的反射來顯示圖像的反射型液晶顯示設備的情況下，優(yōu)選選擇具有高可見光反射率的上述金屬基板或金屬薄膜作為要使用的第一支承件 800的材料。尤其，優(yōu)選熱膨脹系數小于或等于20ppm/°C的金屬基板或金屬薄膜。在使用背光作為光源來顯示圖像的透射型和透射反射型液晶顯示設備的情況下，具有高可見光透射率的有機樹脂基板和有機樹脂薄膜優(yōu)選用作第一支承件800，更優(yōu)選的是，使用熱膨脹系數小于或等于20ppm/°C且沒有阻滯(雙折射相位差)的有機樹脂基板和有機樹脂薄膜。要注意，在本實施例中，第一支承件800具有單層結構；然而，保護層可形成在第一支承件800的頂表面或底表面上。作為保護層，可使用諸如氧化硅(Si02)膜、氮化硅 (SiN)膜、氧氮化硅(SiON)膜、和氮氧化硅(SiNO)膜的無機薄膜，諸如鋁(Al)膜或鎂(Mg) 膜的金屬膜，或者任何金屬的氧化物薄膜。尤其優(yōu)選使用具有低水汽滲透性、低氣體滲透性、和低UV透射率的膜。保護層優(yōu)選通過例如濺射法或等離子體CVD法形成。要注意，在透射型或透射反射型液晶顯示設備的情況下，優(yōu)選使用具有相對高的可見光透射率的無機膜、金屬氧化物膜等。另一方面，在反射型液晶顯示設備的情況下，優(yōu)選使用具有高可見光反射率的金屬膜?；蛘?，作為保護層，可使用耐溶劑的樹脂?？扇Q于用于基板清洗的化學溶液的種類和對準膜中所包括的溶劑的種類，適當地選擇保護層的成分。保護層的成分可適當選自例如，聚氯乙烯(PVC)樹脂、聚乙烯醇(PVA)樹脂、聚異丁烯(PIB)樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)樹脂、醋酸纖維(CA)樹脂、尿素(UF)樹脂、二甲苯(XR)樹脂、酞酸二烯丙脂(DAP) 樹脂、聚乙酸乙烯(PVAc)樹脂、聚乙烯(PE)樹脂、聚酰胺(PA)(尼龍)樹脂、聚碳酸酯(PC) 樹脂、氯化聚醚(CP)樹脂、三聚氰胺(MF)樹脂、環(huán)氧(EP)樹脂、聚偏二氯乙烯(PVdC)樹脂、 聚苯乙烯(PS)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚縮醛(POM)樹脂、氟樹脂(聚四氟乙烯(PTFE))、 苯酚(PF)樹脂、呋喃(FF)樹脂、不飽和聚脂樹脂(纖維加強塑料(FRP))、ABS樹脂等。用這種樹脂作為保護層，有可能防止由用于清洗基板的化學溶液和對準膜中所包括的溶劑引起的第一支承件的質量改變。通過使用諸如旋涂機、狹縫涂敷機、照相凹板涂敷機和輥涂機的涂敷機中的任一種或者諸如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機和噴墨機的印刷機中的任一種，保護層優(yōu)選形成為薄的并具有均勻厚度。雖然在本實施例中第一支承件800接合到元件區(qū)域206另一表面，其中固定用粘合劑808介于它們之間，但是當其中纖維體浸漬有有機樹脂的構件(所謂的預浸漬體)用作第一支承件800時，纖維體浸漬的有機樹脂具有固定用粘合劑808的功能；因此，元件區(qū)域260和第一支承件800可無需固定用粘合劑808而彼此接合。此時，作為用于構件的有機樹脂，優(yōu)選使用通過附加處理固化的反應固化樹脂、熱固樹脂、UV固化樹脂等。在本實施例中，不銹鋼膜(所謂的SUS膜，由包含鐵作為基質并添加鉻、鎳等的材料構成)用作第一支承件，并且熱固粘合劑用絲網印刷裝置輕輕地涂敷于不銹鋼膜的表面。涂敷有熱固粘合劑的不銹鋼膜附著于元件區(qū)域的另一表面，并且執(zhí)行固化處理。
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要注意，在第一支承件800上設置固定用粘合劑808之前，優(yōu)選在第一支承件800 上執(zhí)行流體噴射清洗、超聲波清洗、等離子體清洗、UV清洗、臭氧清洗等，從而去除附著到第一支承件800的表面的灰塵和有機成分。此外，可對第一支承件800執(zhí)行熱處理。通過熱處理，去除附著于第一支承件800 的水分和雜質。此外，通過減壓狀態(tài)中的熱處理，可更有效地去除水分和雜質。在執(zhí)行熱處理時，熱阻高到足以耐受熱處理的基板優(yōu)選用作第一支承件800。要注意，至于清洗法和熱處理，可選擇上述清洗法和熱處理中的任一種，或者可組合執(zhí)行上述清洗法和熱處理中的兩種或更多。例如，在執(zhí)行流體噴射清洗以去除附著于第一支承件800的灰塵后，執(zhí)行臭氧清洗以去除有機成分，然后最后執(zhí)行熱處理以去除在執(zhí)行流體噴射清洗時附著于并吸附在第一支承件800中的水分。以這種方式，第一支承件800 上和第一支承件800中的灰塵、有機成分和水分可被有效去除。接著，從元件區(qū)域206去除用于分離的粘合劑900和臨時支承基底902。在本實施例中，水溶性粘合劑和UV分離條帶分別用作用于分離的粘合劑900和臨時支承基底902。因此，執(zhí)行UV輻照處理，以首先去除臨時支承基底902，然后通過用水清洗去除用于分離的粘合劑900。由于高韌度，第一支承件800具有足夠的柔度來通過施加外部應力變形。因此，優(yōu)選在具有高剛度的基板通過高剛度的基板和第一支承件800之間的粘合劑材料接合于第一支承件800的狀態(tài)下，從元件區(qū)域260分離臨時支承基底902，從而在分離操作和稍后步驟中負載施加于第一支承件800時不會產生變形和斷裂。當具有高剛度的基板這樣接合時，用于玻璃基板等的制造裝置可照常使用。通過上述步驟，可制造表面設有元件區(qū)域沈0的第一支承件800，固定用粘合劑 808介于它們之間。要注意，根據本實施例，在液晶顯示設備中不是必需設置對準膜，其中呈現藍相的液晶材料用作液晶層；因此，在圖8A和8B、圖9A到9C、圖IOA到IOC和圖IlA和IlB中沒有示出對準膜。然而，在其中不呈現藍相的液晶材料用作液晶層的液晶顯示設備的情況下， 對準膜(例如，可使用諸如聚酰亞胺(PI)、聚乙烯醇(PVA)或聚肉桂酸乙烯酯(PVCi)的絕緣有機材料)可形成在元件區(qū)域260上(至少在像素電極210上)，并且可對對準膜執(zhí)行摩擦處理(例如，使用具有纖維(包括人造纖維、棉纖維、尼龍纖維等作為其主要材料)的輥子等摩擦對準膜)，從而對準膜具有對準性質。在呈現藍相的液晶材料用作液晶層的情況下，對準膜不是必需設置的，所以摩擦處理也不是必需的。因此，可防止摩擦處理引起的靜電放電，并可減小制造工藝中液晶顯示設備的損壞。因此，還有一個優(yōu)點就是可提高液晶顯示設備的生產率。<形成第二支承件的步驟>接著，制備第二支承件810，并且第四導電層814設置在第二支承件810的一個表面上(參見圖10A)。要注意，在本實施例中，不設置濾色片，因為給出的是單色液晶顯示設備的描述；然而，當制造彩色液晶顯示設備時，濾色片可設置在第二支承件810和第四導電層814之間。在設置濾色片的情況下，在像素部分設置R、G和B(R、G和B分別對應于紅色、綠色和藍色)三種顏色的濾色片；然而，本發(fā)明的一個實施例不限于此。例如，可設置濾色片R、G、BiPKff對應于白色)，或者濾色片R、G、B和黃色、青色、品紅色等中的一個或多個。 此外，各個色素點之間的顯示區(qū)大小可不同。作為像素部分中的顯示方法，可采用逐行掃描法、隔行掃描法等。此外，第二支承件可適當地設置有黑矩陣(擋光層)或光學構件(光學基板)，如阻滯構件或抗反射構件。在本實施例中，描述了液晶顯示設備的驅動方法是VA模式的情況；因此，采用垂直電場模式的結構，其中第四導電層814形成在第二支承件810的一個表面上，液晶材料 840夾在像素電極210和第四導電層814之間。然而，在采用水平電場模式的驅動方法的情況下，不是必需在第二支承件810上設置第四導電層814。對于第二支承件810，使用具有高韌度(具體而言，斷裂韌度大于或等于 1.5[MPa.m1/2])的各種材料的任一種。由于第二支承件需要具有不阻擋傳播到外部的光的性質，所以使用有機樹脂基板或有機樹脂薄膜。因此，可制造薄的、輕量的、即使在施加外力 (例如進行沖擊或執(zhí)行彎曲)的情況下也不易斷裂的液晶顯示設備。要注意，具有高韌度的各種材料一般具有高柔度和韌度，從而具有高韌度的第二支承件810可自由彎曲。可取決于液晶顯示設備的用途應用，適當地確定第二支承件810的厚度。例如，當液晶顯示設備設置成沿諸如曲面的形狀彎曲時，或者被卷起以攜帶時，第二支承件810可以是薄的。此外， 當液晶顯示設備在恒定施加負載的條件下使用時，第二支承件810可以是薄的。作為有機樹脂基板和有機樹脂薄膜，可使用類似于第一支承件800的材料。在第二支承件810上形成保護層，清洗第二支承件810等都與第一支承件800的操作類似；因此，在此省略對其的描述。由于高韌度，第二支承件810具有足夠的柔度來通過施加外部應力變形。因此，具有高剛度的基板優(yōu)選通過其間設置的粘合劑材料接合于第二支承件810，從而在稍后步驟向第二支承件810施加負載時不發(fā)生變形或斷裂。當具有高剛度的基板這樣接合時，用于玻璃基板等的制造裝置可照常使用。要注意，由于在第二支承件810接合到元件區(qū)域260 之后需要分離具有高剛度的基板，因此低粘性的粘合劑(如硅橡膠)或粘附力可通過光輻照或熱處理減弱的材料(如UV分離條帶或熱分離條帶)優(yōu)選用作粘合劑。第四導電層814可通過濺射法、等離子體CVD法、涂敷法、印刷法等形成形成為具有單層結構或分層結構，它使用包括例如以下的透光導電材料作為其主要成分的層包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、 氧化銦錫(下文稱為ΙΤ0)、氧化鋼鋅、或添加了氧化硅的氧化銦錫。在本實施例中，聚酰亞胺膜用作第二支承件810，并且通過濺射法在聚酰亞胺膜上形成ITO膜作為第四導電層814，其厚度達200nm。雖然在圖IOA中未示出，但是在形成第四導電層814之后，可按需在第四導電層 814上設置間隔材料(當第一支承件800和第二支承件810彼此接合時，保持用于在像素電極210和第四導電層814之間設置液晶材料840的距離(所謂間隙)的材料)。要注意，根據本實施例，在液晶顯示設備中不是必需設置對準膜，其中呈現藍相的液晶材料用作液晶層；因此在圖IOA中未示出對準膜。然而，在使用不呈現藍相作為液晶相的液晶材料的液晶顯示設備的情況下，對準膜(例如，可使用諸如聚酰亞胺(PI)、聚乙烯醇 (PVA)或聚肉桂酸乙烯(PVCi)的絕緣有機材料)可形成在第四導電層814上，并且可在對準膜上執(zhí)行摩擦處理(例如，使用具有纖維(包括人造纖維、棉纖維、尼龍纖維等作為其主要成分)的輥子等摩擦對準膜)，從而對準膜具有對準性質。要注意，雖然在本實施例中，在第二支承件810上形成第四導電層814的步驟跟隨在第一支承件800上通過置于其間的固定用粘合劑808設置元件區(qū)域沈0的步驟之后，但是對這些制造步驟的次序沒有限制。這些步驟優(yōu)選同時執(zhí)行，以減少液晶顯示設備的制造時間。〈密封液晶層的步驟〉在表面設置有元件區(qū)域260的第一支承件800 (固定用粘合劑808介于它們之間) 被制備之后，在像素部分850的外圍設置密封劑820以包圍像素部分850，然后在像素部分 850上設置液晶材料840 (參見圖10B)。在設置密封劑820的過程中，可使用以下印刷機中的任一種，如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機、噴墨機和分配器。作為密封劑820，可使用各種可固化粘合劑中的任一種，例如，諸如UV固化粘合劑的光固化粘合劑、反應固化粘合劑、熱固化粘合劑、和厭氧粘合劑。鑒于生產率和對用于液晶顯示設備的各種材料的影響，優(yōu)選使用不需要在高溫條件下固化處理并且固化時間較短的光固化粘合劑。此外，密封劑820可包括間隔材料。要注意，雖然在圖8A和8B以及圖IOA到IOC中僅設置了一行密封劑以包圍像素部分850，但是可設置多行密封劑820。通過設置多行密封劑820，第一支承件800和第二支承件810可牢固地彼此接合。作為第一導電材料845，使用包括導電粒子和有機樹脂的材料。具體而言，使用其中各個直徑為幾納米至幾十納米的導電粒子分散在有機樹脂中的材料。作為導電粒子，可使用金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al) 和碳(C)中的一種或多種的金屬粒子，表面設置有含上述金屬中的一種或多種的金屬膜的絕緣粒子(如玻璃粒子或有機樹脂粒子)，鹵化銀微粒子等。作為第一導電材料845中包含的有機樹脂，可使用以下的一種或多種用作金屬粒子的粘合劑的有機樹脂，用作金屬粒子的溶劑的有機樹脂，用作金屬粒子的分散劑的有機樹脂，或用作金屬粒子的涂敷構件的有機樹脂。諸如環(huán)氧樹脂或硅樹脂的有機樹脂可作為代表示例給出。在設置第一導電材料845的過程中，可使用諸如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機、噴墨機和分配器的印刷機中的任一種。作為液晶材料840，可使用溶致液晶、熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、盤狀液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。要注意，上述液晶材料取決于條件將呈現向列相、膽留相、膽甾藍相、近晶相、近晶藍相、立方相、近晶D相、手性向列相、各向同性相等。在具有小于或等于500nm的相對短的螺旋間距的膽甾相和近晶相的液晶材料中看出膽甾藍相和近晶藍相。 液晶材料的對準具有雙扭曲結構，并且液晶材料具有間距小于或等于光波長的規(guī)則。藍相是液晶相之一，當膽留型液晶的溫度升高時，藍相剛好在膽留相變成各向同性相之前產生。由于本實施例中所用的藍相只在窄溫度范圍中出現，所以將混合5wt% (重量百分比)或更多的手性材料的液晶組合物用于液晶材料以展寬溫度范圍。至于包含藍相液晶和手性材料的液晶組合物，響應速度高達10μ s至100μ s ；由于光學各向同性，對準膜不是必需的；并且視角依賴性較小。因此，可提高顯示圖像的質量，并實現成本降低。
液晶材料的電阻率大于或等于1 X IO9 Ω · cm,優(yōu)選大于或等于1 X IO11 Ω · cm，更優(yōu)選大于或等于IX IO12 Ω .cm。接著，設置有第四導電層814的第二支承件810的表面接合至設置有液晶材料840 的第一支承件800的表面，并且對密封劑820和第一導電材料845執(zhí)行固化處理。第一支承件800和第二支承件810優(yōu)選在真空接合裝置等中保持減壓的處理腔中彼此接合。用這種方法，可執(zhí)行接合，并且密封劑820或液晶材料840中不包括氣泡，并且可抑制在密封劑820包圍的區(qū)域中包括大氣成分。 要注意，在執(zhí)行接合之后，優(yōu)選執(zhí)行向第一支承件800和第二支承件810的一側或兩側施加壓力的工藝。因此，液晶材料840在密封劑820包圍的區(qū)域中均勻地形成。取決于密封劑820和第一導電材料845的材料組分，通過選自可見光輻射、UV光輻照、和熱處理中的一種或多種工藝執(zhí)行固化處理，從而優(yōu)化密封劑820和第一導電材料845 的固化狀態(tài)。在密封劑820和第一導電材料845是例如光固化材料的情況下，取決于材料的固化條件，適當地確定輻照光的波長、強度和時間要注意，當使用固化條件相同的材料(如密封劑820和第一導電材料845都是光固化材料，并且用于固化的光的波長和強度幾乎相同)時，可減少固化處理的次數，這是優(yōu)選的。為了改進第一導電材料845的傳導率并防止缺陷傳導，優(yōu)選在固化第一導電材料845時施加壓力。在本實施例中，采用在滴落密封劑820和液晶材料840之后第一支承件800和第二支承件810彼此接合的方法(滴落法)?；蛘撸墒褂迷诘温涿芊鈩?20之后，第一支承件800和第二支承件810彼此接合，然后利用第一支承件800和第二支承件810之間產生的空間中的毛細管作用將液晶材料840注入密封劑820包圍的區(qū)域的方法(注入法)。接著，在第一支承件800上的電極222上設置第二導電材料855(參見圖11A)。作為第二導電材料855，使用例如包括導電粒子和有機樹脂的材料。具體而言，使用其中各個直徑為幾納米至幾十納米的導電粒子分散在有機樹脂中的材料。作為導電粒子，可使用金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、 鋁(Al)和碳(C)中的一種或多種的金屬粒子，表面設置有含上述金屬中的一種或多種的金屬膜的絕緣粒子，鹵化銀微粒子，或焊料等。此外，作為第二導電材料855中包含的有機樹脂，可使用以下的一種或多種用作金屬粒子的粘合劑的有機樹脂，用作金屬粒子的溶劑的有機樹脂，用作金屬粒子的分散劑的有機樹脂，或用作金屬粒子的涂敷構件的有機樹脂。諸如環(huán)氧樹脂或硅樹脂的有機樹脂可作為代表示例給出。在設置第二導電材料855的過程中，可使用諸如柔性印刷機、膠版印刷機、照相凹板印刷機、絲網印刷機、噴墨機和分配器的印刷機中的任一種。在本實施例中，混合有各自大小為幾納米至幾十納米的薄片狀銀粒子的環(huán)氧樹脂用作第二導電材料855。接著，在第二導電材料855上設置外部布線870a，執(zhí)行連接工藝以電連接外部布線870a和電極222，并且偏振濾光片860接合至第二支承件810 (參見圖11B)。作為外部布線870a，可使用例如印刷線路板或柔性印刷電路(FPC)。在本實施例的液晶顯示設備中，基底基板和對基板具有高韌度，并且液晶顯示設備可具有柔度；因此優(yōu)選外部布線870a也具有柔度。對于連接工藝，可在固化第二導電材料855的條件下(可見光輻照、UV光輻照、或熱處理)處理第二導電材料855。為了改進第二導電材料855的傳導率并防止電極222和第二導電材料855之間的缺陷傳導，優(yōu)選在第二導電材料855經歷連接工藝時施加壓力。 要注意，連接工藝通常使用熱壓接合裝置來執(zhí)行，其中在對第二導電材料855和外部布線 870a執(zhí)行壓力處理的同時執(zhí)行熱處理。要注意，在本實施例中不設置光源，因為其中描述的是反射型液晶顯示設備 ’然而，在透射型或透射反射型液晶顯示設備的情況下，可設置背光、側光等作為第一支承件 800側的光源。此外，可能采用時分顯示法(也稱為場序驅動法)，該方法利用多個發(fā)光二級管 (LED)作為背光。通過采用場序驅動法，可進行彩色顯示而無需使用濾色片。要注意，在本實施例中偏振濾光片860只設置在第二支承件810上，因為其中描述的是反射型液晶顯示設備；然而，在透射型或透射反射型液晶顯示設備的情況下，偏振濾光片也可設置在第一支承件800側。要注意，雖然在本實施例中，在電極222和外部布線870a 彼此連接之后才接合偏振濾光片860，但是這些步驟可以相反的次序執(zhí)行。與常規(guī)情況相比，通過上述工藝制造的操作液晶顯示設備所需的元件區(qū)域260利用較小數量的光掩模來制造。此外，元件區(qū)域260形成在第一支承件800上，第一支承件800 的斷裂韌度大于或等于1. 5 [MPa ·πι1/2]。此外，用來夾持液晶材料840的第二支承件810也具有大于或等于1. 5[MPa · m1/2]的斷裂韌度。因此，可減少光掩模的數量，而不需要復雜的技術或特殊裝置，并且可制造薄的、 輕量的、且顯著強韌的液晶顯示設備。此外，將高韌度的材料用于第一支承件800和第二支承件810實現了可設置成沿諸如曲面的形狀彎曲，或者可被卷起以攜帶的液晶顯示設備的制造。本實施例能自由地與任何其它實施例結合。(實施例4)在本實施例中，將描述根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的應用模式的示例。 根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件可通過從其上已形成半導體器件的基板分離，而成為柔性的。以下將參考圖12A至12F描述根據本發(fā)明實施例的包括半導體器件的電子設備的具體示例。電子設備包括液晶顯示設備、電視設備(也稱為TV、TV接收機或電視接收機)、 蜂窩電話等。圖12A示出顯示器1201，它包括支承基座1202和顯示部分1203。顯示部分1203 使用柔性基板形成，它可實現輕量和薄的顯示器。此外，顯示部分1203可以彎曲，并可從支承基座1202分離，并且顯示器可沿彎曲的墻安裝。柔性顯示器是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式，它可以通過將以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1203來制造。因此，柔性顯示器可在彎曲部分和平坦表面上設置；因此，它可用于各種應用。圖12B示出能夠卷繞的顯示器1211，它包括顯示部分1212。能夠卷繞的薄的和大面積的顯示器是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式，它可以通過將以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1212來制造。由于能夠卷繞的顯示器1211使用柔性基板形成，因此顯示器1211可通過彎曲或沿顯示部分1212卷繞以攜帶。因此，即使在能夠卷繞的顯示器1211較大的情況下，顯示器1211也能通過彎曲或卷繞在包中攜帶。
圖12C示出片型計算機1221，它包括顯示部分1222、鍵盤1223、觸摸板12M、外部連接端口 1225、電源插座12 等。薄的或片型計算機是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式，它可以通過將以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1222來制造。顯示部分1222使用柔性基板形成，它可實現輕量和薄的計算機。此外，當片型計算機1221的一部分主體設置有存儲空間時，顯示部分1222可卷繞并存儲在主體中。此外，通過將鍵盤1223也形成為柔性的，鍵盤1223可以類似于顯示部分1222的方式卷繞并存儲在片型計算機1221的存儲空間中，這便于到處攜帶。通過在不使用的時候彎曲計算機，可不占用空間地存儲計算機。圖12D示出具有20英寸至80英寸的大尺寸顯示部分的顯示設備1231，它包括作為操作部分的鍵盤1233、顯示部分1232、揚聲器1234等。由于顯示部分1232使用柔性基板形成，所以顯示設備1231可通過分離鍵盤1233并彎曲或卷繞來攜帶。此外，鍵盤1233 和顯示部分1232可無線連接。例如，顯示設備1231可沿彎曲的墻安裝，并可用無線的鍵盤 1233操作。在圖12D的示例中，以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1232。因此， 可制造薄的和大面積的顯示設備，它是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式。圖12E示出電子書1M1，它包括顯示部分1242、操作鍵1243等。此外，調制解調器可結合在電子書1241中。顯示部分1242使用柔性基板形成，并可以彎曲或卷繞。因此， 電子書也可以不占用空間地攜帶。此外，顯示部分1242可顯示活動圖像和諸如字符的靜態(tài)圖像。在圖12E的示例中，以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1M2。因此，可制造薄的電子書，它是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式。圖12F示出IC卡1251，它包括顯示部分1252、連接端子1253等。由于顯示部分 1252使用柔性基板形成以具有輕量的和薄的片狀形狀，因此它可以附連到卡表面上。當IC 卡可不接觸地接收數據時，從外部獲得的信息可顯示在顯示部分1252上。在圖12F的示例中，以上實施例中描述的半導體器件用于顯示部分1252。因此，可制造薄的IC卡，它是根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件的一種應用模式。當根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件用于電子設備時，即使在諸如彎曲的外力施加到電子設備以在其上產生應力的情況下，也能夠抑制對諸如晶體管的元件的破壞；因此，可提高半導體器件的產量和可靠性。如上所述，本發(fā)明的應用范圍很廣泛，從而本發(fā)明可應用于各種領域的電子設備和信息顯示裝置。(實施例5)在本實施例中，將根據實施例3制造的液晶顯示設備用作高速切換左眼圖像和右眼圖像的顯示設備，參考圖13A和1 描述用同步顯示設備的視頻的專用眼鏡觀看可以是活動圖像或靜態(tài)圖像的3D圖像的示例。圖13A示出顯示設備1311和專用眼鏡1301用電纜1303彼此連接的外形圖。在專用眼鏡1301中，左眼面板130 和右眼面板1302b中設置的遮光器交替打開和關閉，由此用戶可看到顯示設備1311的圖像為3D圖像。
此外，圖13B是示出顯示設備1311和專用眼鏡1301的主要結構的框圖。圖1 所示的顯示設備1311包括顯示控制電路1316、顯示部分1317、時序發(fā)生器 1313、源線驅動器電路1318、外部操作單元1322、和柵線驅動電路1319。根據本發(fā)明一個實施例的半導體器件可用于顯示部分1317。要注意，輸出信號根據諸如鍵盤的外部操作單元 1322的操作而改變。在時序發(fā)生器1313中，形成開始脈沖信號等，并形成用于同步左眼圖像和左眼面板1302a的遮光器的信號，用于同步右眼圖像和右眼面板1302b的遮光器的信號等。左眼圖像的同步信號1331a輸入到顯示控制電路1316，使得左眼圖像在顯示部分 1317上顯示。同時，用于打開左眼面板1302a的遮光器的同步信號1330a輸入到左眼面板 1302a。此外，右眼圖像的同步信號1331b被輸入到顯示控制電路1316，使得右眼圖像在顯示部分1317上顯示。同時，用于打開右眼面板1302b的遮光器的同步信號1330b被輸入到右眼面板1302b。由于左眼圖像和右眼圖像高速切換，因此顯示設備1311優(yōu)選采用連續(xù)混色法(場序法)，其中使用發(fā)光二級管(LED)通過時分執(zhí)行彩色顯示。此外，由于采用場序法，因此優(yōu)選的是，時序發(fā)生器1313將同步信號1330a和 1330b輸入到背光部分的發(fā)光二級管。要注意，背光部分包括R、G和B顏色的LED。該實施例可按需與本說明書中的任一其他實施例組合。本申請基于2010年9月13日向日本專利局提交的日本專利申請S/ N. 2010-204930，該申請的全部內容通過引用結合于此。
權利要求
1.一種液晶顯示設備，包括柔性基板上的像素，所述像素包括 薄膜晶體管，包括氧化物半導體層；和源電極和漏電極，它們電連接到所述氧化物半導體層；以及液晶元件，包括 像素電極，電連接到所述薄膜晶體管的所述源電極和所述漏電極之一；和所述像素電極上的液晶材料，其中，所述像素電極直接接觸所述像素中所述氧化物半導體層的側表面。
2.如權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括柵電極和柵絕緣層，所述柵絕緣層設置在所述柵電極和所述氧化物半導體層之間，以及所述像素電極直接接觸所述像素中所述柵絕緣層的側表面。
3.如權利要求2所述的液晶顯示設備，其特征在于， 所述薄膜晶體管還包括所述源電極和所述漏電極上的絕緣層，所述絕緣層接觸與所述柵電極重疊的區(qū)域中的所述氧化物半導體層，以及在形成在絕緣層中的接觸孔中執(zhí)行所述像素電極與所述源電極和所述漏電極之一的所述電接觸。
4.如權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括所述薄膜晶體管和所述柔性基板之間的基底層，其中所述像素電極接觸所述像素中的所述基底層。
5.如權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于， 所述氧化物半導體層包括選自鎵和銦的元素。
6.一種液晶顯示設備，包括柔性基板上的像素，所述像素包括 薄膜晶體管，包括氧化物半導體層；和源電極和漏電極，它們電連接到所述氧化物半導體層； 液晶元件，包括像素電極，電連接到所述薄膜晶體管的所述源電極和所述漏電極之一；和所述像素電極上的液晶材料；以及電容器，包括電容器布線；和所述電容器布線上的介電層，其中，所述像素電極在所述介電層上延伸，以使所述像素電極與所述電容器布線重疊， 所述介電層介于所述像素電極與所述電容器布線之間，以及其中，所述像素電極直接接觸所述像素中所述氧化物半導體層的側表面。
7.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括柵電極和柵絕緣層，所述柵絕緣層設置在所述柵電極和所述氧化物半導體層之間，以及所述像素電極直接接觸所述像素中所述柵絕緣層的側表面。
8.如權利要求7所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括所述源電極和所述漏電極上的絕緣層， 所述絕緣層接觸與所述柵電極重疊的區(qū)域中的所述氧化物半導體層，以及在形成在絕緣層中的接觸孔中執(zhí)行所述像素電極與所述源電極和所述漏電極之一的所述電接觸。
9.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括所述薄膜晶體管和所述柔性基板之間的基底層，其中所述像素電極接觸所述像素中的所述基底層。
10.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其特征在于， 所述像素電極接觸所述介電層的側表面。
11.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述電容器還包括所述像素電極和所述電容器布線之間的電極，以及所述電極電連接到所述像素電極。
12.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其特征在于， 所述氧化物半導體層包括選自鎵和銦的元素。
13.一種用于制造液晶顯示設備的方法，所述方法包括 在基板上形成分離層；在所述分離層上形成柵電極；在所述柵電極上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成氧化物半導體層；在所述氧化物半導體層上形成源電極和漏電極；在所述源電極、所述漏電極和所述氧化物半導體層上形成絕緣層；同時形成第一接觸孔和第二接觸孔；在所述第一接觸孔和所述第二接觸孔上形成像素電極；以及從所述基板分離所述柵電極、所述柵絕緣層、所述氧化物半導體層、所述源電極、所述漏電極、所述絕緣層和所述像素電極，其中所述第一接觸孔形成在所述絕緣層中，以暴露所述源電極和所述漏電極之一的部分，以及其中所述第二接觸孔穿透所述柵絕緣層、所述氧化物半導體層和所述絕緣層。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述像素電極接觸所述第一接觸孔中的所述源電極和所述漏電極之一。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述像素電極接觸所述第二接觸孔中的所述氧化物半導體層的側表面。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述像素電極接觸所述第二接觸孔中的所述柵絕緣層的側表面。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在形成柵電極之前形成基底層的步驟，其中進行所述第二接觸孔的形成以使所述基底層暴露在所述第二接觸孔中。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述像素電極接觸所述第二接觸孔中的所述基底層。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于， 所述氧化物半導體層包括選自鎵和銦的元素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造液晶顯示設備的方法，其中用于電連接像素電極與晶體管的源電極和漏電極之一的接觸孔以及用于處理半導體層的接觸孔同時形成。該方法有助于減少光學成像步驟。晶體管包括其中形成有溝道形成區(qū)的氧化物半導體層。
文檔編號G02F1/1368GK102402082SQ20111028365
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2010年9月13日
發(fā)明者山崎舜平, 波多野薰 申請人:株式會社半導體能源研究所