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TW202535229A - 半導體裝置的製造方法及半導體裝置 - Google Patents

半導體裝置的製造方法及半導體裝置

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Publication number
TW202535229A
TW202535229A TW114105717A TW114105717A TW202535229A TW 202535229 A TW202535229 A TW 202535229A TW 114105717 A TW114105717 A TW 114105717A TW 114105717 A TW114105717 A TW 114105717A TW 202535229 A TW202535229 A TW 202535229A
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TW
Taiwan
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insulating layer
region
metal oxide
conductive layer
Prior art date
Application number
TW114105717A
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English (en)
Inventor
島行徳
肥塚純一
神長正美
熊倉佳代
渡邊正寛
Original Assignee
日商半導體能源研究所股份有限公司
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Publication date
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Abstract

提供一種包括通態電流大的電晶體的半導體裝置的製造方法。半導體裝置的製造方法包括如下步驟：在層上形成具有結晶性的金屬氧化物膜；在金屬氧化物膜的第一區域上形成遮罩層；藉由以遮罩層為遮罩向金屬氧化物膜供應第一元素，在金屬氧化物膜中形成不與遮罩層重疊且包含第一元素的第二區域；以及藉由利用蝕刻去除第二區域，使層的表面露出，其中，第一元素為高貴氣體，第二區域中的第一元素的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，並且，層包括與第二區域重疊且包含第一元素的區域。

Description

半導體裝置的製造方法及半導體裝置
本發明的一個實施方式係關於一種半導體裝置及其製造方法。本發明的一個實施方式係關於一種電晶體及其製造方法。本發明的一個實施方式係關於一種包括半導體裝置的顯示裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子，可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置（例如，觸控感測器）、輸入輸出裝置（例如，觸控面板）以及上述裝置的驅動方法或製造方法。
注意，在本說明書等中，半導體裝置是指利用半導體特性的裝置以及包括半導體元件（電晶體、二極體、光電二極體等）的電路及包括該電路的裝置等。此外，半導體裝置是指能夠利用半導體特性而發揮作用的所有裝置。例如，作為半導體裝置的例子，有積體電路、具備積體電路的晶片、封裝中容納有晶片的電子構件。此外，記憶體裝置、顯示裝置、發光裝置、照明設備以及電子裝置本身是半導體裝置，並且有時都包括半導體裝置。
包括電晶體的半導體裝置被廣泛地應用於電子裝置。例如，在顯示裝置中，藉由縮小電晶體的佔有面積，可以縮小像素尺寸，因此可以提高清晰度。此外，藉由縮小電晶體的佔有面積，可以提高開口率。因此，微型電晶體被要求。
作為需要高清晰顯示裝置的設備，例如面向虛擬實境（VR：Virtual Reality）、擴增實境（AR：Augmented Reality）、替代實境（SR：Substitutional Reality）以及混合實境（MR：Mixed Reality）的設備的開發很活躍。
作為顯示裝置，例如正在開發包括有機EL（Electro Luminescence）元件或發光二極體（LED：Light Emitting Diode）的發光裝置。
在專利文獻1中公開了一種使用有機EL元件的高清晰顯示裝置。
[專利文獻1]國際專利申請公開第2016/038508號
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括通態電流大的電晶體的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括場效移動率高的電晶體的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括微細尺寸的電晶體的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括通道長度短的電晶體的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種包括電特性良好的電晶體的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種高速工作的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種佔有面積小的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種佈線電阻低的半導體裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗低的半導體裝置或顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可靠性高的電晶體、半導體裝置或顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種高清晰顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種上述電晶體、半導體裝置或顯示裝置的製造方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種生產率高的電晶體、半導體裝置或顯示裝置的製造方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的電晶體、半導體裝置、顯示裝置或者它們的製造方法。
注意，這些目的的記載並不妨礙其他目的的存在。本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。可以從說明書、圖式、申請專利範圍的記載中抽取上述目的以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在層上形成具有結晶性的金屬氧化物膜；在金屬氧化物膜的第一區域上形成遮罩層；藉由以遮罩層為遮罩向金屬氧化物膜供應第一元素，在金屬氧化物膜中形成不與遮罩層重疊且包含第一元素的第二區域；以及藉由利用蝕刻去除第二區域，使層的表面露出，其中，第一元素為高貴氣體，第二區域中的第一元素的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，並且，層包括與第二區域重疊且包含第一元素的區域。
本發明的一個實施方式是一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟：在層上形成具有結晶性的金屬氧化物膜；在金屬氧化物膜的第一區域上形成遮罩層；藉由以遮罩層為遮罩向金屬氧化物膜供應第一元素，在金屬氧化物膜中形成不與遮罩層重疊且包含第一元素的第二區域；藉由進行加熱處理，將雜質從第一區域擴散到第二區域；以及藉由利用蝕刻去除第二區域，使層的表面露出，其中，第一元素為高貴氣體，第二區域中的第一元素的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，並且，層包括與第二區域重疊且包含第一元素的區域。
在上述半導體裝置的製造方法中，加熱處理的溫度較佳為200℃以上且450℃以下。
在上述半導體裝置的製造方法中，雜質較佳為選自氫、碳和烴中的一個或多個。
在上述半導體裝置的製造方法中，金屬氧化物膜較佳為包含銦。
在上述半導體裝置的製造方法中，金屬氧化物膜較佳為包含銦及選自鎵、鋅和錫中的一個或多個。
在上述半導體裝置的製造方法中，第一元素較佳為選自氬、氪和氙中的一個或多個。
在上述半導體裝置的製造方法中，第一元素較佳為氬。
在上述半導體裝置的製造方法中，較佳為在供應第一元素時使用離子植入法。
本發明的一個實施方式是一種包括電晶體以及第一絕緣層的半導體裝置。電晶體包括第一導電層、第二導電層及金屬氧化物層。第一絕緣層位於第一導電層上。第二導電層位於第一絕緣層上。第二導電層及第一絕緣層包括到達第一導電層的開口部。金屬氧化物層包括與第一導電層的頂面、第一絕緣層的側面以及第二導電層的頂面及側面接觸的區域。第一絕緣層包括與金屬氧化物層重疊的第一區域及不與金屬氧化物層重疊的第二區域。第二區域包含第一元素。第二區域中的第一元素的濃度比第一區域中的第一元素的濃度高。第一元素為選自氬、氪和氙中的一個或多個。
在上述半導體裝置中，第二區域較佳為不與第二導電層重疊。
上述半導體裝置較佳為包括第二絕緣層。第一導電層及第一絕緣層較佳為位於第二絕緣層上。第一絕緣層較佳為包括第三絕緣層及第三絕緣層上的第四絕緣層。第二絕緣層較佳為包含氮。第三絕緣層較佳為包含氮。第四絕緣層較佳為包含氧。
根據本發明的一個實施方式，可以提供一種包括通態電流大的電晶體的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種包括場效移動率高的電晶體的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種包括微細尺寸的電晶體的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種包括通道長度短的電晶體的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式的，可以提供一種包括電特性良好的電晶體的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種高速工作的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種佔有面積小的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種佈線電阻低的半導體裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種功耗低的半導體裝置或顯示裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種可靠性高的電晶體、半導體裝置或顯示裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種高清晰顯示裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種上述電晶體、半導體裝置或顯示裝置的製造方法。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種生產率高的電晶體、半導體裝置或顯示裝置的製造方法。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的電晶體、半導體裝置、顯示裝置或者它們的製造方法。
注意，這些效果的記載並不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。可以從說明書、圖式、申請專利範圍的記載中抽取上述效果以外的效果。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
在下面說明的發明結構中，在不同的圖式中共用相同的符號來顯示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。此外，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加符號。
此外，為了便於理解，有時圖式中示出的各構成的位置、大小及範圍等並不表示其實際的位置、大小及範圍等。因此，所公開的發明並不必然限於圖式中公開的位置、大小及範圍等。
在本說明書等中，為了方便起見，附加了“第一”、“第二”等序數詞，而其並不限制組件的個數或組件的順序（例如，製程順序或疊層順序）。此外，在本說明書中的某一部分對組件附加的序數詞與在本說明書中的其他部分或申請專利範圍對該組件附加的序數詞有時不一致。
在本說明書及圖式等中，在多個組件使用同一符號並且需要區分它們時，有時對符號例如附加“_1”、“[n]”或“[m，n]”等識別符號。此外，當說明附加識別符號的多個組件之間共同的內容或者不需要區別它們時，有時不附加識別符號而記載。
根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”。例如，可以將“導電層”變換為“導電膜”。此外，可以將“絕緣膜”變換為“絕緣層”。
電晶體是半導體元件的一種，並且可以實現放大電流或電壓的功能、控制導通或非導通的切換工作等。本說明書中的電晶體包括IGFET（Insulated Gate Field Effect Transistor：絕緣閘場效電晶體）和薄膜電晶體（TFT：Thin Film Transistor）。
在使用極性不同的電晶體的情況或電路工作的電流方向變化的情況等下，“源極”及“汲極”的功能有時被互相調換。因此，在本說明書等中，可以互相調換使用“源極”和“汲極”。注意，根據情況可以將電晶體的源極和汲極適當地換稱為源極端子及汲極端子或源極電極及汲極電極等。
此外，可以調換“閘極”與“背閘極”。因此，在本說明書等中，可以互相調換使用“閘極”與“背閘極”。注意，根據情況可以將電晶體的閘極及背閘極適當地換稱為閘極電極及背閘極電極等。
本說明書中的“連接”例如包括“電連接”。注意，有時為了將電路元件的連接關係規定為物體而表達為“電連接”。此外，“電連接”包括“直接連接”和“間接連接”。“A與B直接連接”是指A與B不藉由電路元件（例如電晶體或開關等。注意，佈線不是電路元件）連接。另一方面，“A與B間接連接”是指A與B藉由一個以上的電路元件連接。
例如，在假設包括A及B的電路工作的情況下，當電路工作期間中存在在A與B之間發生電信號的授受或電位的相互作用的時序時，可以將該電路作為物體規定為“A與B間接連接”。此外，即使電路工作期間中存在在A與B之間不發生電信號的授受或電位的相互作用的時序，只要電路工作期間中存在在A與B之間發生電信號的授受或電位的相互作用的時序，就可以規定為“A與B間接連接”。
作為“A與B間接連接”的例子，有A與B藉由一個以上的電晶體的源極及汲極連接的情況。另一方面，作為不能表達為“A與B間接連接”的情況的例子，有時從A到B的路徑上夾有絕緣物。明確而言，有A和B之間連接有電容元件的情況以及A和B之間夾有電晶體的閘極絕緣膜等的情況等。由此，不能表達為“電晶體的閘極（A）與電晶體的源極或汲極（B）間接連接”。
作為不能表達為“A與B間接連接”的情況的其他例子，有時從A到B的路徑上藉由源極及汲極連接有多個電晶體並且電晶體與其他電晶體之間的節點被從電源、GND等供應固定電位V。
另外，在本說明書等中，在沒有特別的說明的情況下，通態電流是指電晶體處於開啟狀態（也稱為導通狀態）時的汲極電流（也記作Id）。在沒有特別的說明的情況下，在n通道型電晶體中，開啟狀態是指閘極與源極間的電壓（閘極電壓、也記作Vg或Vgs）為臨界電壓（也記作Vth）以上的狀態，在p通道型電晶體中，開啟狀態是指閘極與源極間的電壓為臨界電壓以下的狀態。
另外，在本說明書等中，在沒有特別的說明的情況下，關態電流（off-state current）是指電晶體處於關閉狀態（也稱為非導通狀態、遮斷狀態）時的源極與汲極之間的洩漏電流。在沒有特別的說明的情況下，在n通道型電晶體中，關閉狀態是指閘極與源極間的電壓低於臨界電壓的狀態，在p通道型電晶體中，關閉狀態是指閘極與源極間的電壓高於臨界電壓的狀態。
在本說明書等中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10度以上且10度以下的狀態。因此，也包括該角度為-5度以上且5度以下的狀態。“大致平行”是指兩條直線形成的角度為-30度以上且30度以下的狀態。此外，“垂直”是指兩條直線的角度為80度以上且100度以下的狀態。因此，也包括該角度為85度以上且95度以下的狀態。“大致垂直”是指兩條直線形成的角度為60度以上且120度以下的狀態。
在本說明書等中，組件的頂面形狀是指在俯視（也稱為從平面看）時的該組件的輪廓形狀。另外，“俯視”是指從該組件的被形成面或形成有該組件的支撐體（例如基板）的表面的法線方向看的情況。
在本說明書等中，“頂面形狀一致或大致一致”是指疊層中的每一個層的邊緣的至少一部分重疊。例如，包括上層及下層藉由同一的遮罩圖案或其一部分同一的遮罩圖案被加工的情況。但是，實際上有邊緣不重疊的情況，有時上層位於下層的內側或者上層位於下層的外側，該情況也可以說是“頂面形狀一致或大致一致”。當頂面形狀一致或大致一致時，也可以說“端部一致或大致一致”或者“端部對齊或大致對齊”。
在本說明書等中，錐形形狀是指組件的側面的至少一部分相對於基板面或被形成面傾斜地設置的形狀。另外，有時將傾斜的側面與基板面或被形成面所形成的角度稱為錐角。
在本說明書等中，斷開是指層、膜或電極因被形成面的形狀（例如，步階等）而分離的現象。
在本說明書等中，島狀是指在同一製程中形成的使用同一材料的兩個以上的層物理分離的狀態。例如，島狀金屬氧化物層是指該金屬氧化物層與相鄰的金屬氧化物層物理分離的狀態。
在本說明書等中，有時將使用金屬遮罩或FMM（Fine Metal Mask，高精細金屬遮罩）製造的器件稱為具有MM（Metal Mask）結構的器件。此外，在本說明書等中，有時將不使用金屬遮罩或FMM製造的器件稱為具有MML（Metal Mask Less）結構的器件。注意，因為MML結構的器件可以不使用金屬遮罩製造，所以可以超過起因於金屬遮罩的對準精度的清晰度的上限。此外，MML結構的器件可以不需要金屬遮罩的製造所需要的設備及金屬遮罩的洗滌製程。此外，MML結構的器件可以降低製造成本，所以適合於大量生產。
在本說明書等中，有時將在發光波長不同的發光元件（發光器件）中分別製造發光層的結構稱為SBS（Side By Side）結構。SBS結構由於可以對各發光元件使材料及結構最佳化，材料及結構的選擇範圍擴大，可以容易實現亮度及可靠性的提高。
在本說明書等中，有時將電洞或電子表示為“載子”。例如，有時將發光元件中的電洞注入層或電子注入層稱為“載子注入層”，將電洞傳輸層或電子傳輸層稱為“載子傳輸層”，將電洞阻擋層或電子阻擋層稱為“載子阻擋層”。注意，有時無法明確區分上述載子注入層、載子傳輸層及載子阻擋層。另外，有時一個層兼具載子注入層、載子傳輸層和載子阻擋層中的兩者或三者的功能。
在本說明書等中，發光元件在一對電極（第一電極與第二電極）間包括EL層。發光元件包括第一電極、第一電極上的EL層及EL層上的第二電極。EL層至少包括發光層。在此，作為EL層所包括的層（也被稱為功能層），可以舉出發光層、載子注入層（電洞注入層及電子注入層）、載子傳輸層（電洞傳輸層及電子傳輸層）及載子阻擋層（電洞阻擋層及電子阻擋層）等。在本說明書等中，受光元件（也被稱為受光器件）在一對電極之間至少包括用作光電轉換層的活性層。在本說明書等中，有時將第一電極和第二電極中的一個記為像素電極，另一個記為共用電極。
實施方式1 在本實施方式中，參照圖1A至圖9說明本發明的一個實施方式的半導體裝置以及半導體裝置的製造方法。
＜結構例子＞ 對本發明的一個實施方式的半導體裝置進行說明。圖1A是半導體裝置10的剖面圖。
半導體裝置10包括層31及層31上的金屬氧化物層21。金屬氧化物層21包括與層31的頂面接觸的區域。
金屬氧化物層21例如可以用於電晶體的半導體層、電晶體的電極、電容元件的電極和佈線中的一個以上。作為金屬氧化物層21所包含的金屬氧化物，例如可以舉出氧化銦（也記作銦氧化物）、氧化鎵（也記作鎵氧化物）及氧化鋅（也記作鋅氧化物）。對金屬氧化物層21所包含的金屬氧化物的結晶性沒有特別的限制。金屬氧化物層21可以使用非晶、單晶、微晶或多晶或者混合有上述中的兩種以上的金屬氧化物。
當將金屬氧化物層21用作電晶體的半導體層時，作為金屬氧化物層21使用呈現半導體特性的金屬氧化物（也稱為氧化物半導體（OS：Oxide Semiconductor））。與使用非晶矽的電晶體相比，使用氧化物半導體的電晶體（以下記為OS電晶體）的場效移動率非常高。另外，OS電晶體的關態電流極小，可以長期間保持與該電晶體串聯連接的電容中儲存的電荷。此外，藉由使用OS電晶體，可以降低半導體裝置的功耗。另外，當作為半導體層使用具有結晶性的金屬氧化物層21時，可以抑制電晶體特性的劣化，所以是較佳的。有時將在通道形成區域中包含矽的電晶體稱為Si電晶體。
作為氧化物半導體，較佳為使用包含銦的氧化物。另外，氧化物半導體的銦含有率更佳為高。藉由將銦含有率高的氧化物半導體用於電晶體的半導體層，可以實現通態電流大的電晶體。例如，作為氧化物半導體可以適當地使用氧化銦。
作為氧化物半導體，可以使用包含銦和鋅的氧化物。藉由包含銦，可以實現結晶性高的氧化物半導體，從而可以實現可靠性高的電晶體。此外，氧化物半導體可以使用包含選自銦、元素M和鋅中的一個或兩個以上的氧化物。元素M是與氧的鍵能高的金屬元素或半金屬元素，例如是與氧的鍵能比銦高的金屬元素或半金屬元素。作為元素M，明確而言，可以舉出鋁、鎵、錫、釔、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、鋯、鉬、鉿、鉭、鎢、鑭、鈰、釹、鎂、鈣、鍶、鋇、硼、矽、鍺及銻。金屬氧化物所包含的元素M較佳為上述元素中的任一種或多種，更佳為選自鎵、鋁、錫和釔中的一種或多種，進一步較佳為鎵、鋁和錫中的一種或多種。這些元素與氧的鍵能高，並且它們的離子半徑與銦或鋅大致相同，所以是更佳的。此外，由於錫為四價，所以可以提高載子移動率，所以是更佳的。注意，在本說明書等中，有時將金屬元素和半金屬元素總稱為“金屬元素”，本說明書等中記載的“金屬元素”有時包括半金屬元素。
作為氧化物半導體，例如可以使用銦鋅氧化物（也記為In-Zn氧化物或IZO（註冊商標））、銦錫氧化物（也記為In-Sn氧化物或ITO）、銦鈦氧化物（In-Ti氧化物）、銦鎵氧化物（In-Ga氧化物）、銦鎢氧化物（也記為In-W氧化物或IWO）、銦鎵鋁氧化物（In-Ga-Al氧化物）、銦鎵錫氧化物（也記為In-Ga-Sn氧化物或IGTO）、鎵鋅氧化物（也記為Ga-Zn氧化物或GZO）、鋁鋅氧化物（也記為Al-Zn氧化物或AZO）、銦鋁鋅氧化物（也記為In-Al-Zn氧化物或IAZO）、銦錫鋅氧化物（也記為In-Sn-Zn氧化物或ITZO（註冊商標））、銦鈦鋅氧化物（In-Ti-Zn氧化物）、銦鎵鋅氧化物（也記為In-Ga-Zn氧化物或IGZO）、銦鎵錫鋅氧化物（也記為In-Ga-Sn-Zn氧化物或IGZTO）、銦鎵鋁鋅氧化物（也記為In-Ga-Al-Zn氧化物、IGAZO、IGZAO或IAGZO）等。或者，可以使用包含矽的銦錫氧化物（也記為ITSO）、鎵錫氧化物（Ga-Sn氧化物）、鋁錫氧化物（Al-Sn氧化物）等。
注意，氧化物半導體可以採用代替銦或除了銦以外還包含一種或多種元素週期表中的週期數大的金屬元素的結構。有如下傾向：金屬元素的軌域重疊越大，金屬氧化物中的載子傳導越大。因此，藉由包含週期數大的金屬元素，有時可以提高電晶體的場效移動率。作為週期數大的金屬元素，可以舉出屬於第5週期的金屬元素以及屬於第6週期的金屬元素等。作為該金屬元素，明確而言，可以舉出釔、鋯、銀、鎘、錫、銻、鋇、鉛、鉍、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤及銪等。注意，鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤及銪被稱為輕稀土元素。
當提高金屬氧化物中的相對於所有金屬元素的原子數之和的銦的原子數之比例時，可以提高電晶體的場效移動率。另外，可以實現通態電流大的電晶體。
在本說明書等中，相對於含有的所有金屬元素的原子數之和的銦的原子數之比例有時記載為銦的含有率。其他金屬元素也是同樣的。在作為元素M包含多個元素時，相對於含有的所有金屬元素的原子數的總和的元素M的原子數之比例的總和可以記載為元素M的含有率。
當提高金屬氧化物中的鋅含有率時，金屬氧化物具有高結晶性，可以抑制金屬氧化物中的雜質擴散。因此，電晶體的電特性的變動得到抑制而可以提高可靠性。
當提高金屬氧化物中的元素M的含有率時，可以實現能帶間隙大的金屬氧化物。另外，藉由抑制在金屬氧化物中形成氧空位（V O），起因於氧空位（V O）的載子生成得到抑制，由此可以抑制電晶體的臨界電壓漂移。由此，可以降低閘極電壓（Vg）為0V時流過的汲極電流（以下，也記為截止電流），從而可以實現常關閉電晶體。此外，可以實現關態電流小的電晶體。此外，電晶體的電特性的變動得到抑制而可以提高可靠性。
當將金屬氧化物層21用於電極或佈線時，作為金屬氧化物層21使用導電金屬氧化物（也稱為氧化物導電體（OC：Oxide Conductor））。
作為氧化物導電體，例如可以舉出氧化銦、氧化鋅、In-Sn氧化物（ITO）、In-Zn氧化物、In-W氧化物、In-W-Zn氧化物、In-Ti氧化物、In-Ti-Sn氧化物、In-Sn-Si氧化物（包含矽的ITO，也稱為ITSO）、添加有鎵的氧化鋅及In-Ga-Zn氧化物。尤其是，較佳為使用包含銦的氧化物導電體，因為其導電性高。
在具有半導體特性的金屬氧化物中形成氧空位，對該氧空位添加氫而在導帶附近形成施體能階。其結果，金屬氧化物的導電性增高，而成為導電體。可以將成為導電體的金屬氧化物稱為氧化物導電體。
金屬氧化物層21例如可以藉由沉積成為金屬氧化物層21的金屬氧化物膜並將該金屬氧化物膜加工為所希望的形狀來形成。在金屬氧化物膜的加工中可以使用濕蝕刻法和乾蝕刻法中的一者或兩者。
在此，根據用於金屬氧化物膜的材料，有時金屬氧化物膜的蝕刻速率較低。尤其是，當作為金屬氧化物膜使用結晶性高的材料時，金屬氧化物膜的蝕刻速率極低，有時難以將金屬氧化物膜加工為金屬氧化物層21。
於是，在本發明的一個實施方式的半導體裝置的製造方法中，在金屬氧化物膜的成為金屬氧化物層21的第一區域上設置遮罩層，以該遮罩層為遮罩供應第一元素（也可以說添加第一元素或注入第一元素）。由此，對金屬氧化物膜的不與遮罩層重疊的第二區域供應第一元素。藉由對第二區域供應第一元素，第二區域的結晶性降低，從而可以提高第二區域的蝕刻速率。並且，在藉由蝕刻去除第二區域時，第一區域殘留，由此可以形成金屬氧化物層21。如此，藉由對後面去除的第二區域供應第一元素，金屬氧化物膜的加工變得容易，而可以提高半導體裝置的生產率。
作為遮罩層，可以使用有機材料和無機材料中的一者或兩者。作為遮罩層，例如可以適合使用光阻遮罩。
作為第一元素，較佳為使用硼、鋁、銦、碳、矽、鍺、錫、磷、砷、銻、鎂、鈣、鈦、銅、鋅、鎢、鉬、鉭、鉿、鈰及高貴氣體（氦、氖、氬、氪、氙等）中的一種或多種。
第一元素不侷限於上述元素，可以使用包括在第一過渡元素（3d過渡元素、3d過渡金屬）、第二過渡元素（4d過渡元素、4d過渡金屬）、第三過渡元素（5d過渡元素、5d過渡金屬）、鹼土金屬元素和稀土元素中的元素中的一種或多種。
第一元素的質量數較佳為大。當質量數很大時，對金屬氧化物膜供應第一元素時的碰撞能量變大，可以更高效地降低金屬氧化物膜的結晶性。此外，第一元素的原子半徑較佳為大。因此，由於供應到金屬氧化物膜的第一元素，金屬氧化物膜的原子排列的無序變大，可以更高效地降低金屬氧化物膜的結晶性。由此，作為第一元素較佳為使用高貴氣體。作為第一元素尤其可以適當地使用氬。
第一元素的供應可以適當地利用離子植入法。離子植入法可以根據離子的加速能量及劑量以高精度控制深度方向的濃度分佈。加速能量可以根據注入離子時的加速電壓調整。此外，藉由利用使源氣體離子化來對該離子進行質量分離而供應的離子植入法，可以供應規定質量的離子，由此可以提高被供應的雜質元素的純度。或者，藉由利用不對離子進行質量分離而供應的離子植入法，可以提高生產率。在本說明書等中，在沒有特別的說明的情況下，對質量分離的有無沒有限制。另外，有時將對離子進行質量分離而供應的方法稱為離子植入法，將不對離子進行質量分離而供應的方法稱為離子摻雜法。
離子植入裝置還用於半導體層中包含低溫多晶矽（LTPS：Low Temperature Poly Silicon）的電晶體（以下，也記為LTPS電晶體）等Si電晶體的製造，因此可以使用習知的LTPS生產線的裝置，不需要新設備投資，所以是較佳的。由此，可以降低製造半導體裝置時的初始設備投資費用。
作為源氣體，可以使用包含第一元素的氣體。在作為第一元素使用氬時，作為源氣體可以使用氬氣體。或者，也可以使用包含第一元素的氣體和其他氣體的混合氣體。注意，用於第一元素的供應的原料不侷限於氣體，也可以對固體或液體進行加熱使其汽化而使用。
注意，第一元素的供應不侷限於上述方法，例如也可以利用電漿處理。在利用電漿處理的情況下，藉由在包含所供應的雜質元素的氣體氛圍下產生電漿而進行電漿處理，可以供應雜質元素。作為產生上述電漿的裝置，可以使用乾蝕刻裝置、灰化裝置、電漿CVD裝置或高密度電漿CVD裝置等。藉由供應被加速的第一元素，對金屬氧化物膜供應第一元素時的碰撞能量變大，可以更有效地降低金屬氧化物膜的結晶性，所以是較佳的。
當在金屬氧化物層21中使用銦含有率高的材料（例如，氧化銦）時，由於金屬氧化物膜的結晶性高，所以有時金屬氧化物膜的蝕刻速率極低而難以進行蝕刻。於是，在金屬氧化物膜的成為金屬氧化物層21的第一區域上形成遮罩層，以遮罩層為遮罩藉由離子植入法將氬供應到金屬氧化物膜。由此，對金屬氧化物膜的不與遮罩層重疊的第二區域供應氬，第二區域的結晶性降低。並且，藉由利用蝕刻去除第二區域，可以形成金屬氧化物層21。藉由將包含銦含有率高的材料的金屬氧化物層21用作電晶體的半導體層，可以實現通態電流大的電晶體。此外，也可以實現進行高速工作的半導體裝置。
金屬氧化物層21包括與層31的頂面接觸的區域。層31可以說是金屬氧化物層21的被形成面。對層31的結構沒有特別的限制，例如，層31可以包括多個層。另外，構成層31的層中的兩個以上可以與金屬氧化物層21接觸。對層31及構成層31的各層的導電性沒有特別的限制，例如可以採用絕緣層、半導體層或導電層。注意，雖然圖1A等的剖面圖示出層31的頂面平坦的結構例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，層31可以具有槽（狹縫），沿著該槽設置金屬氧化物層21。
在將金屬氧化物層21用作電晶體的半導體層的情況下，作為層31或層31的一部分可以使用絕緣層。該絕緣層例如可以被用作電晶體的閘極絕緣層、層間絕緣層、基底絕緣層或它們的一部分。
層31包括與金屬氧化物層21接觸的區域31N。另外，層31包括不與金屬氧化物層21接觸的區域31D。區域31D包含第一元素。區域31D位於層31的頂面及其附近。區域31D是在對金屬氧化物膜供應第一元素時不被遮罩層覆蓋的區域，在對金屬氧化物膜的第二區域供應第一元素的同時，對區域31D也供應第一元素。另外，也可以採用在層31中不設置區域31D的結構。
圖1B至圖1F示出與圖1A所示的結構不同的結構例子。
圖1B是半導體裝置10A的剖面圖。半導體裝置10A與上述半導體裝置10的主要不同之處在於區域31D的頂面的高度與區域31N的頂面的高度不同。圖1B示出區域31D的頂面的高度比區域31N的頂面的高度低的例子。例如，在去除金屬氧化物膜的第二區域時，有時區域31D的一部分也被蝕刻而區域31D的頂面的高度降低。或者，如圖1C所示的半導體裝置10B那樣，也可以去除區域31D而不殘留區域31D。
圖1D是半導體裝置10C的剖面圖。半導體裝置10C與上述半導體裝置10的主要不同之處在於在金屬氧化物層21上包括遮罩層23。遮罩層23包括與金屬氧化物層21的頂面接觸的區域。圖1D示出遮罩層23的端部與金屬氧化物層21的端部一致的例子。
在成為金屬氧化物層21的金屬氧化物膜上形成成為遮罩層23的遮罩膜，在遮罩膜上形成光阻遮罩。以光阻遮罩為遮罩對遮罩膜進行加工來形成遮罩層23。此外，以光阻遮罩為遮罩將第一元素供應到金屬氧化物膜，在金屬氧化物膜中形成第二區域。並且，藉由去除第二區域，形成金屬氧化物層21。由此，可以使遮罩層23的端部與金屬氧化物層21的端部一致或大致一致。另外，也可以採用遮罩層23的端部不與金屬氧化物層21的端部一致的結構。藉由在金屬氧化物膜與光阻遮罩之間設置遮罩層23，金屬氧化物膜不與光阻遮罩接觸，由此可以抑制來源於光阻遮罩的有機物附著於金屬氧化物膜的表面。注意，可以將光阻遮罩稱為第一遮罩層，將遮罩層23稱為第二遮罩層。第一遮罩層可以適當地使用有機材料，第二遮罩層可以適當地使用無機材料。
作為遮罩層23，可以使用無機材料。對遮罩層23的導電性沒有特別的限制，例如可以採用絕緣層、半導體層或導電層。在將金屬氧化物層21用作電晶體的半導體層的情況下，作為遮罩層23可以使用絕緣層。遮罩層23例如可以被用作電晶體的閘極絕緣層、層間絕緣層、基底絕緣層或它們的一部分。
圖1E是半導體裝置10D的剖面圖。半導體裝置10D與上述半導體裝置10C的主要不同之處在於區域31D的頂面的高度與區域31N的頂面的高度不同。圖1E示出區域31D的頂面的高度比區域31N的頂面的高度低的例子。例如，在去除金屬氧化物膜的第二區域時，有時區域31D的一部分也被蝕刻而區域31D的頂面的高度降低。或者，如圖1F所示的半導體裝置10E那樣，也可以去除區域31D而不殘留區域31D。
對本發明的一個實施方式的半導體裝置的製造方法進行說明。
構成半導體裝置的薄膜（絕緣膜、半導體膜及導電膜等）可以利用濺射法、化學氣相沉積（CVD：Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸鍍法、脈衝雷射沉積（PLD：Pulsed Laser Deposition）法、原子層沉積（ALD：Atomic Layer Deposition）法等形成。CVD法有電漿增強化學氣相沉積（PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition或電漿CVD）法及熱CVD法等。此外，作為熱CVD法之一，有有機金屬化學氣相沉積（MOCVD：Metal Organic CVD）法。
構成半導體裝置的薄膜（絕緣膜、半導體膜及導電膜等）可以利用旋塗法、浸漬法、噴塗法、噴墨法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀（doctor knife）法、狹縫式塗佈法、輥塗法、簾式塗佈法或刮刀式塗佈法等濕式沉積方法形成。
當對構成半導體裝置的薄膜進行加工時，可以利用光微影法等。或者，可以利用奈米壓印法、噴砂法、剝離法等對薄膜進行加工。此外，可以藉由利用金屬遮罩等陰影遮罩的沉積方法直接形成島狀的薄膜。
光微影法典型地有如下兩種方法。一個是在要進行加工的薄膜上形成光阻遮罩，藉由蝕刻等對該薄膜進行加工，並去除光阻遮罩的方法。另一個是沉積具有感光性的薄膜之後進行曝光而顯影，將該薄膜加工為所希望的形狀的方法。
在光微影法中，作為用於曝光的光，例如可以使用i線（波長365nm）、g線（波長436nm）、h線（波長405nm）或將這些光混合了的光。另外，還可以使用紫外光、KrF雷射或ArF雷射等。此外，也可以利用液浸曝光技術進行曝光。此外，作為用於曝光的光，也可以使用極紫外（EUV：Extreme Ultra-violet）光或X射線。此外，代替用於曝光的光，也可以使用電子束。當使用極紫外光、X射線或電子束時，可以進行極其微細的加工，所以是較佳的。注意，在藉由利用電子束等光束進行掃描而進行曝光時，不需要光罩。
作為薄膜的蝕刻方法，可以利用乾蝕刻法、濕蝕刻法和噴砂法中的一個或多個。
＜製造方法例子1＞ 在此，說明圖1A所示的半導體裝置10的製造方法的一個例子。圖2示出半導體裝置10的製造方法的流程。圖3A至圖3D是製造中的半導體裝置的剖面圖。
首先，在層31上沉積成為金屬氧化物層21的金屬氧化物膜21f（圖2的步驟S11、圖3A）。金屬氧化物膜21f以與層31的頂面接觸的方式設置。層31的結構可以參照上述記載。
金屬氧化物膜21f較佳為藉由使用金屬氧化物靶材的濺射法形成。或者，金屬氧化物膜21f較佳為藉由ALD法形成。ALD法容易控制沉積速度，因此可以以高良率形成厚度薄的膜。因此，在金屬氧化物膜21f的厚度薄時可以適合利用ALD法。另外，由於ALD法的覆蓋性高，所以即使在金屬氧化物膜21f的被形成面上具有凹凸，也可以形成覆蓋性高的金屬氧化物膜21f。在形成金屬氧化物膜21f時，也可以使用CVD法代替濺射法及ALD法。
金屬氧化物膜21f較佳為缺陷儘可能少的緻密的膜。此外，金屬氧化物膜21f較佳為高純度的膜，其中儘可能降低包含氫元素的雜質（例如，水及氫）。尤其是，作為金屬氧化物膜21f較佳為使用具有結晶性的金屬氧化物膜。
在形成金屬氧化物膜21f時，較佳為使用氧氣體。由此，可以降低金屬氧化物膜21f中的氧空位（V O）。
在形成金屬氧化物膜21f時，可以混合使用氧氣體與惰性氣體（例如，氦氣體、氬氣體、氙氣體等）。注意，在形成金屬氧化物膜時的沉積氣體整體中所佔的氧氣體的流量比率（以下，也記為氧流量比）或沉積裝置的處理室內的氧分壓越高，越可以提高金屬氧化物膜21f的結晶性。在將結晶性高的金屬氧化物層21用作電晶體的半導體層時，可以實現可靠性高的電晶體。另一方面，氧流量比或氧分壓越低，越可以實現結晶性低且導電性高的金屬氧化物膜，從而可以實現通態電流大的電晶體。
在此，在氧流量比或氧分壓高時，金屬氧化物膜有時具有多晶結構。在具有多晶結構的金屬氧化物膜時，晶界成為再結合中心而俘獲載子，因此有時電晶體的通態電流變小。因此，較佳為調整氧流量比或氧分壓，以免金屬氧化物膜21f具有多晶結構。因為根據金屬氧化物膜的組成容易具有多晶結構不同，所以較佳為根據金屬氧化物膜21f的組成調整氧流量比或氧分壓。但是，本發明的一個實施方式不侷限於此，可以使用多晶結構的金屬氧化物。在多晶結構的金屬氧化物膜的晶界不影響到電晶體特性的情況下，與使用結晶性低的金屬氧化物的電晶體相比，使用多晶結構的金屬氧化物的電晶體可以提高可靠性。
在形成金屬氧化物膜時的基板溫度較高時，可以形成結晶性更高且更緻密的金屬氧化物膜。由此，可以實現可靠性高的電晶體。另一方面，隨著基板溫度變低，可以形成結晶性更低且導電性更高的金屬氧化物膜。由此，可以實現通態電流大的電晶體。
形成金屬氧化物膜21f時的基板溫度較佳為室溫（例如，25℃）以上且250℃以下，更佳為室溫以上且200℃以下，進一步較佳為室溫以上且140℃以下。例如，基板溫度較佳為室溫以上且140℃以下，由此可以提高生產率。此外，藉由將基板溫度設定為室溫或不加熱基板的狀態下形成金屬氧化物膜，可以降低結晶性。
注意，在基板溫度高時，金屬氧化物膜有時具有多晶結構。較佳為根據應用於金屬氧化物膜21f的材料的組成改變基板溫度。
當利用ALD法時，較佳為利用熱ALD法或PEALD（Plasma Enhanced ALD：電漿增強ALD）等沉積方法。熱ALD法具有極高的覆蓋性，所以是較佳的。此外，PEALD法不僅具有高覆蓋性而且可以進行低溫沉積，所以是較佳的。
金屬氧化物膜例如可以利用包含構成金屬元素的前驅體及氧化劑並利用ALD法形成。
例如，當形成In-Ga-Zn氧化物時，可以使用包含銦的前驅體、包含鎵的前驅體及包含鋅的前驅體的三種前驅體。或者，也可以使用包含銦的前驅體、包含鎵及鋅的前驅體的兩種前驅體。
作為包含銦的前驅體，例如可以舉出三乙基銦、三甲基銦、三（2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸）銦、環戊二烯基銦、氯化銦（III）、（3-（二甲基胺基）丙基）二甲基銦以及[1，1，1-三甲基-N-（三甲基矽基）醯胺]-銦。
作為包含鎵的前驅體，例如可以舉出三甲基鎵、三乙基鎵、三氯化鎵、三（二甲基醯胺）鎵（III）、乙醯丙酮鎵（III）、三（2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸）鎵、二甲基氯鎵以及二乙基氯鎵。
作為包含鋁的前驅體，例如可以使用氯化鋁及三甲基鋁。
作為包含錫的前驅體，例如可以舉出氯化錫（IV）及四（二甲基醯胺）錫。
作為包含鋅的前驅體，例如可以舉出二甲基鋅、二乙基鋅、雙（2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸）鋅以及氯化鋅。
作為氧化劑，例如可以舉出臭氧、氧以及水。
作為控制所得到的膜的組成的方法，可以舉出源氣體的種類、源氣體的流量比、流過源氣體的時間和流過源氣體的順序中的一個或多個的調整。藉由調整它們，可以控制金屬氧化物膜21f的組成。此外，藉由調整它們，可以形成組成連續變化的金屬氧化物膜21f。
在沉積金屬氧化物膜21f之前，較佳為進行用來使吸附在層31的表面的水、氫及有機物等脫離的處理。例如，可以在減壓氛圍下以70℃以上且200℃以下的溫度進行加熱處理。或者，可以在含氧氛圍下進行電漿處理。更佳的是，在該處理之後，以不使層31的表面暴露於大氣的方式連續地沉積金屬氧化物膜21f。
在金屬氧化物層21具有疊層結構的情況下，較佳的是，在沉積下層的金屬氧化物膜之後，以不使其表面暴露於大氣的方式連續地沉積上層的金屬氧化物膜。
在金屬氧化物層21具有疊層結構的情況下，構成金屬氧化物層21的所有層可以利用相同的沉積方法（例如，濺射法或ALD法）形成。或者，也可以根據層使用不同的沉積方法。例如，可以利用濺射法沉積第一金屬氧化物層，並利用ALD法沉積第二金屬氧化物層。
接著，在金屬氧化物膜21f上形成光阻遮罩90（圖2的步驟S21、圖3B）。在設置金屬氧化物層21的區域中設置光阻遮罩90。光阻遮罩90可以藉由塗佈感光性樹脂而進行曝光及顯影來形成。光阻遮罩90可以使用正型光阻劑材料或負型光阻劑材料。
接著，以光阻遮罩90為遮罩將第一元素供應到金屬氧化物膜21f（圖2的步驟S31、圖3C）。在此，將元素75供應到金屬氧化物膜21f。作為元素75可以使用上述第一元素。元素75被供應到金屬氧化物膜21f的不與光阻遮罩90重疊的區域中，由此形成區域21D。圖3C以虛線的箭頭示意性地示出對金屬氧化物膜21f供應元素75的情況。
供應元素75時的加速能量及劑量較佳為考慮元素75的種類、金屬氧化物膜21f的組成、膜密度及厚度設定。深度方向上的元素75的濃度例如可以使用軟體進行模擬。作為模擬軟體，例如可以舉出TRIM（Transport of Ion in Matter）及SRIM（Stopping and Range of Ions in Matter）。這些軟體是利用蒙地卡羅法模擬離子植入過程的軟體。作為模擬的參數，可以使用被供應的雜質元素的種類（明確而言，離子的種類）、被注入層的組成及膜密度以及加速能量。
供應到區域21D的元素75的量較佳為多。就是說，區域21D中的元素75的濃度較佳為高。藉由增多供應到區域21D的元素75的量，可以更高效地降低區域21D的結晶性。俯視時的單位面積的區域21D中的離子數（以下，也記為離子濃度）較佳為1×10 13ions/cm 2以上且1×10 17ions/cm 2以下，更佳為1×10 14ions/cm 2以上且1×10 17ions/cm 2以下，進一步較佳為5×10 14ions/cm 2以上且1×10 17ions/cm 2以下，更進一步較佳為1×10 15ions/cm 2以上且1×10 17ions/cm 2以下。離子數為金屬氧化物膜21f（區域21D）中的頂面至底面的離子數的總和。離子數例如可以藉由模擬計算出。較佳為以區域21D中的離子濃度在上述範圍內的方式設定加速能量及劑量。注意，區域21D中的離子濃度不侷限在上述範圍內。
較佳為以金屬氧化物膜21f中或金屬氧化物膜21f與層31的介面或介面附近的元素75的濃度最高的方式設定供應元素75時的加速能量。藉由增多供應到金屬氧化物膜21f與層31的介面及介面附近的元素75的量，有時這些介面及介面附近的金屬氧化物膜21f受到損傷而在金屬氧化物膜21f與層31之間產生變質層。與金屬氧化物膜21f相比，因損傷而產生的變質層在濕蝕刻中的蝕刻速率有時變高。此外，在濕蝕刻中，有時蝕刻劑進入變質層而去除變質層，由此金屬氧化物膜21f被剝離。由此，有時即使金屬氧化物膜21f的結晶性高，也發揮容易去除金屬氧化物膜21f的效果。
區域21D較佳為包括元素75的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，較佳為1×10 20atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，更佳為1×10 21atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下的區域。例如，在作為第一元素使用氬時，區域21D較佳為包括氬濃度在上述範圍內的區域。在元素75的供應量少時，區域21D的結晶性高且蝕刻速率低，由此有可能難以對區域21D進行蝕刻。另一方面，在第一元素的供應量多時，有時半導體裝置的生產率降低。藉由將區域21D中的第一元素的濃度設定為上述範圍內，可以在提高區域21D的蝕刻速率的同時提高半導體裝置的生產率。較佳為以區域21D中的元素75的濃度在上述範圍內的方式設定加速能量及劑量。注意，區域21D中的元素75的濃度不侷限在上述範圍內。
藉由對區域21D供應元素75，結晶性降低，從而可以提高區域21D的蝕刻速率。並且，在藉由蝕刻去除區域21D時，區域21N殘留，由此可以形成金屬氧化物層21。如此，藉由對後面去除的區域21D供應元素75，金屬氧化物膜21f的加工變得容易，而可以提高半導體裝置的生產率。
區域21D的結晶性較佳為比區域21N的結晶性低。金屬氧化物膜21f的結晶性例如可以藉由X射線繞射（XRD：X-ray Diffraction）、穿透式電子顯微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）或電子繞射（ED：Electron Diffraction）分析。或者，也可以組合多個上述方法進行分析。
較佳的是，在供應元素75時，以儘量不對金屬氧化物膜21f的與光阻遮罩90重疊的區域21N供應元素75的方式決定用於光阻遮罩90的材料及厚度以及元素75的供應處理的條件。由此，可以降低區域21N中的元素75的濃度。區域21D在後面被去除。另一方面，區域21N殘留而成為金屬氧化物層21。藉由降低區域21N中的元素75的濃度，可以提高區域21N（後面的金屬氧化物層21）的純度。
區域21D中的元素75的濃度較佳為高。另一方面，區域21N中的元素75的濃度較佳為低。區域21N中的元素75的濃度較佳為低於區域21D中的第一元素的濃度。區域21N中的元素75的濃度較佳為區域21D中的元素75的濃度的5×10 -1倍以下，更佳為1×10 -1倍以下，進一步較佳為1×10 -2倍以下。藉由降低區域21N中的元素75的濃度，也可以實現可靠性高的電晶體。注意，區域21N中的元素75的濃度不侷限在上述範圍內。
在金屬氧化物膜21f、金屬氧化物層21及層31中的第一元素的濃度的分析中，例如可以利用二次離子質譜分析法（SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry）或者X射線光電子能譜法（XPS：X-ray Photoelectron Spectrometry或ESCA：Electron Spectrometry for Chemical Analysis）。在利用XPS分析的情況下，藉由將XPS分析和來自樣品的表面一側或背面一側的離子濺射進行組合，可以得知深度方向上的濃度分佈。
元素75還被供應到層31的不與光阻遮罩90重疊的區域，由此形成包含元素75的區域31D。區域31D設置在層31的與區域21D重疊的區域中。區域31D在與區域21D的介面附近。區域31D較佳為包括元素75的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，較佳為1×10 20atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下，更佳為1×10 21atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下的區域。如上所述，較佳為以金屬氧化物膜21f中或金屬氧化物膜21f與層31的介面或介面附近的元素75的濃度最高的方式設定供應元素75時的加速能量。因此，較佳為區域31D中的元素75的濃度越靠近區域21D一側（在此，層31的頂面一側）越高。注意，區域31D中的元素75的濃度不侷限在上述範圍內。另外，在層31中，有時第一元素的濃度低於檢測下限。此時，也可以說層31不包括區域31D。
接著，去除區域21D。由此，區域21N殘留而形成金屬氧化物層21（圖2的步驟S41、圖3D）。
區域21D可以適當地利用濕蝕刻法和乾蝕刻法中的一個或兩個去除。作為濕蝕刻的蝕刻劑，例如可以使用包含草酸的藥液或包含磷酸、醋酸及硝酸的藥液（也記為PAN）。作為乾蝕刻的蝕刻氣體，例如可以使用CH 4氣體和Ar氣體。區域21D的結晶性低且蝕刻速率高，所以可以藉由蝕刻去除。另一方面，區域21N的結晶性高且蝕刻速率低，所以在區域21D的蝕刻處理中殘留。另外，在去除區域21D時，由於區域21N上設置有光阻遮罩90，所以可以抑制區域21N受到損傷。
接著，去除光阻遮罩90（圖2的步驟S51、圖10A）。光阻遮罩90可以適當地利用濕蝕刻法和乾蝕刻法中的一者或兩者去除。藉由利用濕蝕刻法，可以抑制金屬氧化物層21受到損傷，所以是較佳的。
藉由上述製程可以製造本發明的一個實施方式的半導體裝置10。
在上述步驟S41，可以藉由蝕刻去除區域31D的一部分來降低區域31D的頂面的高度。由此，可以製造半導體裝置10A。或者，藉由去除區域31D，可以製造半導體裝置10B。
＜製造方法例子2＞ 對與上述＜製造方法例子1＞所示的半導體裝置10的製造方法不同的製造方法進行說明。圖4示出半導體裝置10的製造方法的流程。圖5A至圖5F是製造中的半導體裝置的剖面圖。
首先，在層31上沉積成為金屬氧化物層21的金屬氧化物膜21f（圖4的步驟S11、圖3A）。金屬氧化物膜21f的形成可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S11的記載。
接著，在金屬氧化物膜21f上沉積成為遮罩層23的遮罩膜23f（圖4的步驟S12、圖5A）。遮罩膜23f以與金屬氧化物膜21f的頂面接觸的方式設置。
在沉積遮罩膜23f時，例如可以適當地利用PECVD法、濺射法或ALD法。以與金屬氧化物膜21f接觸的方式設置的遮罩膜23f較佳為藉由對金屬氧化物膜21f帶來的損傷少的方法沉積。在沉積遮罩膜23f時，例如可以適當地利用PECVD法或ALD法。在作為遮罩層23使用絕緣層時，例如，作為遮罩膜23f可以利用PECVD法沉積氧氮化矽膜。
接著，在遮罩膜23f上形成光阻遮罩90（圖4的步驟S21、圖5B）。光阻遮罩90的形成可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S21的記載。
接著，以光阻遮罩90為遮罩加工遮罩膜23f來形成遮罩層23（圖4的步驟S22、圖5C）。由此，金屬氧化物膜21f的不與光阻遮罩90重疊的區域露出。在遮罩膜23f的加工中可以使用濕蝕刻法和乾蝕刻法中的一者或兩者。
接著，以光阻遮罩90為遮罩將第一元素供應到金屬氧化物膜21f，由此形成區域21D（圖4的步驟S31、圖5D）。另外，在層31中形成區域31D。區域21D及區域31D設置在不與光阻遮罩90及遮罩層23重疊的位置上。元素75的供應可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S31的記載。
接著，去除區域21D。由此，區域21N殘留而形成金屬氧化物層21（圖4的步驟S41、圖5E）。區域21D的去除可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S41的記載。
接著，去除光阻遮罩90（圖4的步驟S51、圖5F）。光阻遮罩90的去除可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S51的記載。另外，由於金屬氧化物層21上設置有遮罩層23，所以可以抑制在去除光阻遮罩90時金屬氧化物層21受到損傷。因此，可以擴大光阻遮罩90的去除方法的選擇範圍。
接著，去除遮罩層23（圖4的步驟S61、圖10A）。因此，金屬氧化物層21的頂面露出。
遮罩層23可以適當地利用濕蝕刻法和乾蝕刻法中的一個或兩個去除。藉由利用濕蝕刻法，可以抑制金屬氧化物層21受到損傷，所以是較佳的。
藉由上述製程可以製造本發明的一個實施方式的半導體裝置10。
在上述步驟S41，可以藉由蝕刻去除區域31D的一部分來降低區域31D的頂面的高度。由此，可以製造半導體裝置10A。或者，藉由去除區域31D，可以製造半導體裝置10B。
藉由使遮罩層23殘留而不進行步驟S61，可以製造半導體裝置10C、半導體裝置10D或半導體裝置10E。
＜製造方法例子3＞ 對與上述＜製造方法例子1＞及＜製造方法例子2＞所示的半導體裝置10的製造方法不同的製造方法進行說明。圖6示出半導體裝置10的製造方法的流程。圖7A及圖7B是製造中的半導體裝置的剖面圖。
與＜製造方法例子2＞所示的步驟S11至步驟S31同樣地進行到第一元素的供應（圖6的步驟S11至步驟S31、圖3A及圖5A至圖5D）。
接著，去除光阻遮罩90（圖6的步驟S31、圖7A）。光阻遮罩90的去除可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S51的記載。
接著，去除區域21D。由此，區域21N殘留而形成金屬氧化物層21（圖6的步驟S41、圖7B）。區域21D的去除可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S41的記載。
光阻遮罩90在步驟S31的元素75的供應中被用作遮罩。由於對光阻遮罩90也供應元素75，有時光阻遮罩90所包含的材料發生碳化及交聯，而不容易去除光阻遮罩90。另外，當在光阻遮罩90殘留的狀態下在步驟S41藉由乾蝕刻法形成金屬氧化物層21時，由於光阻遮罩90暴露於乾蝕刻的電漿氛圍，而有時進一步不容易去除光阻遮罩90。在此情況下，較佳為在供應元素75（步驟S31）之後去除光阻遮罩90（步驟S32），然後形成金屬氧化物層21（步驟S41）。
接著，去除遮罩層23（圖6的步驟S61、圖10A）。因此，金屬氧化物層21的頂面露出。遮罩層23的去除可以參照上述＜製造方法例子2＞的步驟S61的記載。
藉由上述製程可以製造本發明的一個實施方式的半導體裝置10。
在上述步驟S41，可以藉由蝕刻去除區域31D的一部分來降低區域31D的頂面的高度。由此，可以製造半導體裝置10A。或者，藉由去除區域31D，可以製造半導體裝置10B。
藉由使遮罩層23殘留而不進行步驟S61，可以製造半導體裝置10C、半導體裝置10D或半導體裝置10E。
＜製造方法例子4＞ 對與上述＜製造方法例子1＞至＜製造方法例子3＞所示的半導體裝置10的製造方法不同的製造方法進行說明。圖8示出半導體裝置10的製造方法的流程。圖9是製造中的半導體裝置的剖面圖。
與＜製造方法例子3＞所示的步驟S11至步驟S32同樣地進行到光阻遮罩90的去除（圖8的步驟S11至步驟S32、圖3A、圖5A至圖5D及圖7A）。
接著，進行加熱處理（圖8的步驟S33、圖9）。加熱處理的溫度較佳為150℃以上且低於基板的應變點，更佳為200℃以上且450℃以下，更佳為250℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且400℃以下，更佳為350℃以上且400℃以下。可以在包含高貴氣體、氮和氧中的一個以上的氛圍下進行加熱處理。作為含氮氛圍或含氧氛圍，可以使用乾燥空氣（CDA：Clean Dry Air）。注意，該氛圍中氫、水等的含量較佳為儘可能少。作為該氛圍，較佳為使用露點為-60℃以下，較佳為-100℃以下的高純度氣體。藉由使用氫、水等的含量儘可能少的氛圍，可以儘可能地防止氫、水等被金屬氧化物膜21f吸收。該加熱處理可以使用烘箱、快速熱退火（RTA：Rapid Thermal Annealing）裝置等。藉由使用RTA裝置，可以縮短加熱處理時間。
藉由加熱處理，包含在區域21N中的雜質（例如，氫、碳及烴）擴散到區域21D，由此可以降低區域21N中的雜質濃度。另外，區域21D中的雜質濃度增加。在圖9中，以虛線的箭頭示意性地示出包含在區域21N中的雜質擴散到區域21D的情況。由於元素75的供應，區域21D的氧空位（V O）量多於區域21N。另外，產生氫進入氧空位（V O）的缺陷（以下，也記為V OH）。在金屬氧化物中，V OH可以穩定地存在。因此，擴散到區域21D的雜質被區域21D俘獲（也被稱為吸雜）。另外，也可以說區域21D被用作吸雜位置（gettering site）。由此，可以降低區域21N（後面的金屬氧化物層21）的雜質濃度，而可以提高區域21N的純度。
注意，在供應到區域21D的第一元素量少時，有時因加熱處理而區域21D的結晶性變高。在結晶性變高時，有可能難以去除區域21D。藉由增多供應到區域21D的第一元素量，可以抑制加熱處理所導致的晶化。區域21D中的第一元素量更佳為在上述範圍內。
接著，去除區域21D。由此，區域21N殘留而形成金屬氧化物層21（圖6的步驟S41、圖7B）。區域21D的去除可以參照上述＜製造方法例子1＞的步驟S41的記載。
接著，去除遮罩層23（圖6的步驟S61、圖10A）。因此，金屬氧化物層21的頂面露出。遮罩層23的去除可以參照上述＜製造方法例子2＞的步驟S61的記載。
藉由上述製程可以製造本發明的一個實施方式的半導體裝置10。
在上述步驟S41，可以藉由蝕刻去除區域31D的一部分來降低區域31D的頂面的高度。由此，可以製造半導體裝置10A。或者，藉由去除區域31D，可以製造半導體裝置10B。
藉由使遮罩層23殘留而不進行步驟S61，可以製造半導體裝置10C、半導體裝置10D或半導體裝置10E。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。此外，在本說明書中，在一個實施方式中示出多個結構例子的情況下，可以適當地組合該結構例子。
實施方式2 在本實施方式中，參照圖10至圖26說明本發明的一個實施方式的半導體裝置。在此，說明將實施方式1所示的金屬氧化物層用作電晶體的半導體層的結構例子。注意，對能夠使用金屬氧化物層的電晶體的結構沒有特別的限制。
＜結構例子1＞ 圖10A是半導體裝置20的俯視圖（也稱為平面圖）。圖10B是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖10C是沿著點劃線B1-B2的截斷面的剖面圖。注意，在圖10A中省略半導體裝置20的組件的一部分（閘極絕緣層等）。關於半導體裝置的俯視圖，與圖10A同樣地，後面的圖式中也省略組件的一部分。圖11A至圖11D是半導體裝置20的立體圖。圖11B示出沿著圖11A中的點劃線C1-C2的截斷面。在圖11C中以透視的方式示出圖11A所示的絕緣層，其中以虛線示出其輪廓。同樣地，在圖11D中以透視的方式示出圖11B所示的絕緣層，其中以虛線示出其輪廓。
半導體裝置20包括電晶體100及絕緣層110。半導體裝置20設置在絕緣表面上。圖10B等示出半導體裝置10設置在具有絕緣表面的基板102上的結構。另外，也可以在基板102上設置絕緣膜並在該絕緣膜上設置半導體裝置10。
電晶體100包括導電層104、絕緣層106、半導體層108、導電層112a及導電層112b。導電層104被用作閘極電極。絕緣層106的一部分被用作閘極絕緣層。導電層112a被用作源極電極和汲極電極中的一個，導電層112b被用作源極電極和汲極電極中的另一個。在半導體層108中，在源極電極與汲極電極之間隔著閘極絕緣層與閘極電極重疊的區域被用作通道形成區域。此外，在半導體層108中，與源極電極接觸的區域被用作源極區域，與汲極電極接觸的區域被用作汲極區域。在半導體層108中，通道形成區域位於源極區域與汲極區域之間。
基板102上設置有導電層112a，導電層112a上設置有絕緣層110，絕緣層110上設置有導電層112b。絕緣層110包括與導電層112a及導電層112b接觸並夾在其間的區域。導電層112a包括隔著絕緣層110與導電層112b重疊的區域。絕緣層110包括到達導電層112a的開口部141。也可以說在開口部141中導電層112a露出。導電層112b在與導電層112a重疊的區域包括開口部143。開口部143設置在與開口部141重疊的區域。注意，在圖10A等中，對絕緣層110所包括的開口部141及導電層112b所包括的開口部143附上不同的符號，但是可以將這些開口部統稱為一個開口部。即可以說絕緣層110及導電層112b包括到達導電層112a的開口部。
半導體層108以覆蓋開口部141及開口部143的方式設置。半導體層108包括在開口部141中與導電層112a的頂面及絕緣層110的側面接觸的區域以及在開口部143中與導電層112b的側面接觸的區域。再者，半導體層108較佳為包括與導電層112b的頂面接觸的區域。半導體層108具有沿著導電層112b的頂面及側面、絕緣層110的側面以及導電層112a的頂面形狀的形狀。
可以作為半導體層108使用實施方式1所示的金屬氧化物層21。另外，半導體層108的被形成面的絕緣層110、導電層112a及導電層112b相當於實施方式1所示的層31。
對絕緣層110、導電層112a及導電層112b的不與半導體層108接觸的區域供應第一元素。圖10B等示出絕緣層110包括包含第一元素的區域110D且導電層112b包括包含第一元素的區域112bD的例子。區域110D位於絕緣層110的不與半導體層108及導電層112b接觸的區域。區域112bD位於導電層112b的不與半導體層108接觸的區域。區域110D及區域112bD可以參照實施方式1所示的區域31D的記載。注意，導電層112b中的第一元素的濃度有時低於檢測下限。此時，也可以說導電層112b不包括區域112bD。絕緣層110也是同樣的。
另外，區域110D的厚度（也可以說在絕緣層110中檢測出第一元素的區域的厚度）有時與區域112bD的厚度（也可以說在導電層112b中檢測出第一元素的區域的厚度）不同。在元素的供應（例如，離子植入）中，阻擋能力根據元素的種類不同，所以元素被供應的深度（在此，相當於區域110D的厚度及區域112bD的厚度）根據被供應元素的層的組成不同。另外，當層的膜密度變高時，阻擋能力變高，元素被供應的深度變淺。因此，在用於絕緣層110的材料與用於導電層112b的材料不同的情況下，區域110D的厚度與區域112bD的厚度不同。例如，區域110D的厚度比區域112bD的厚度大。
作為絕緣層110，可以使用無機絕緣層和有機絕緣層中的一者或兩者。作為可用於有機絕緣層的材料，例如可以舉出丙烯酸樹脂及聚醯亞胺樹脂。絕緣層110較佳為具有一層以上的無機絕緣層。作為可用於無機絕緣層的材料，例如可以舉出氧化物、氮化物、氧氮化物及氮氧化物。作為氧化物，例如可以舉出氧化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、氧化鈰、鎵鋅氧化物及鋁酸鉿。作為氮化物，例如可以舉出氮化矽及氮化鋁。作為氧氮化物，例如可以舉出氧氮化矽、氧氮化鋁、氧氮化鎵、氧氮化釔及氧氮化鉿。作為氮氧化物，例如可以舉出氮氧化矽及氮氧化鋁。
注意，在本說明書等中，氧氮化物是指在其組成中氧含量多於氮含量的材料。氮氧化物是指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。
絕緣層110包括與半導體層108接觸的區域。在作為半導體層108使用金屬氧化物時，為了提高半導體層108與絕緣層110的介面特性，絕緣層110的與半導體層108接觸的區域的至少一部分較佳為包含氧。明確而言，絕緣層110中的與半導體層108的通道形成區域接觸的區域較佳為包含氧。絕緣層110中的與半導體層108的通道形成區域接觸的區域可以適合使用氧化物和氧氮化物中的一個以上。
在作為半導體層108使用金屬氧化物時，較佳為絕緣層110中的與半導體層108接觸的區域的至少一部分因加熱而釋放氧。因此，從絕緣層110向半導體層108供應氧，所以可以減少半導體層108中的氧空位（V O）及V OH。
用作電晶體100的閘極絕緣層的絕緣層106以覆蓋開口部141及開口部143的方式設置。絕緣層106設置在半導體層108、導電層112b及絕緣層110上。絕緣層106包括與半導體層108的頂面及側面、導電層112b的頂面及側面以及絕緣層110的頂面接觸的區域。絕緣層106具有沿著絕緣層110的頂面、導電層112b的頂面及側面、半導體層108的頂面及側面以及導電層112a的頂面的形狀的形狀。
用作電晶體100的閘極電極的導電層104設置在絕緣層106上並包括與絕緣層106的頂面接觸的區域。導電層104包括隔著絕緣層106與半導體層108重疊的區域。導電層104具有沿著絕緣層106的頂面形狀的形狀。
在電晶體100中源極電極與汲極電極的對於被形成面的基板102的表面的高度彼此不同，在垂直於或大致垂直於基板102的表面的方向上汲極電流流過。也可以說，在電晶體100中，在縱向方向上汲極電流流過。因此，本發明的一個實施方式的電晶體也可以被稱為VFET（Vertical Field Effect Transistor：垂直場效電晶體）、垂直電晶體、垂直通道電晶體等。
因為可以重疊設置源極電極、半導體層和汲極電極，所以可以使本發明的一個實施方式的電晶體的佔有面積比將半導體層配置為平面狀的所謂的平面電晶體小得多。
電晶體100可以由設置在導電層112a與導電層112b之間的絕緣層110的厚度控制通道長度。因此，可以高精度地製造具有比用來製造電晶體的曝光裝置的曝光最小尺寸短的通道長度的電晶體。此外，可以減少多個電晶體100間的特性不均勻。因此，半導體裝置20的工作穩定，可以提高可靠性。此外，當電晶體的特性不均勻減少時，電路設計彈性得到提高，可以降低半導體裝置的工作電壓。由此，可以降低半導體裝置的功耗。
導電層112a、導電層112b及導電層104可以都被用作佈線，電晶體100可以設置在這些佈線重疊的區域。也就是說，在包括電晶體100及佈線的電路中，可以縮小電晶體100及佈線的佔有面積。因此，可以縮小電路的佔有面積而實現小型半導體裝置。
例如，在將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於顯示裝置的像素電路時，可以縮小像素電路的佔有面積而可以實現高清晰顯示裝置。此外，例如在將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於顯示裝置的驅動電路（例如，閘極線驅動電路和源極線驅動電路中的一者或兩者）時，可以縮小驅動電路的佔有面積而可以實現窄邊框的顯示裝置。
注意，圖10B等示出半導體層108、絕緣層106及導電層104覆蓋開口部141及開口部143的例子，但本發明的一個實施方式不侷限於此。電晶體100可以具有如下結構：由絕緣層110、導電層112b及導電層112a形成步階，沿著該步階設置半導體層108、絕緣層106及導電層104。
[絕緣層106] 絕緣層106較佳為包括一層以上的無機絕緣層。絕緣層106可以使用絕緣層110的說明中舉出的材料。
絕緣層106包括與半導體層108、導電層112b、導電層104及絕緣層110接觸的區域。在半導體層108使用金屬氧化物時，構成絕緣層106的膜中的至少與半導體層108接觸的膜較佳為使用上述氧化物或氧氮化物。在絕緣層106採用單層結構的情況下，絕緣層106可以適合使用氧化矽、氧氮化矽或氧化鋁。
注意，在微型電晶體中，在閘極絕緣層的厚度小時，有時洩漏電流增大。藉由閘極絕緣層使用相對介電常數高的材料（也稱為high-k材料），可以在保持物理厚度的同時實現電晶體工作時的低電壓化。作為可用於絕緣層106的high-k材料，例如可以舉出氧化鎵、氧化鉿、氧化鋯、含有鋁及鉿的氧化物、含有鋁及鉿的氧氮化物、含有矽及鉿的氧化物、含有矽及鉿的氧氮化物以及含有矽及鉿的氮化物。
圖10B等中的絕緣層106採用單層結構，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。絕緣層106可以採用兩層以上的疊層結構。
圖12A及圖12B是本發明的一個實施方式的半導體裝置20A的剖面圖。半導體裝置20A的俯視圖可以參照圖10A。圖12A是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖12B是沿著圖10A所示的點劃線B1-B2的截斷面的剖面圖。圖12C是圖12A的放大圖。
半導體裝置20A包括電晶體100A及絕緣層110。電晶體100B與圖10B等所示的電晶體100的主要不同之處在於絕緣層106具有疊層結構。在圖12A等中，絕緣層106具有絕緣層106a與絕緣層106a上的絕緣層106b的兩層結構。
在絕緣層106具有疊層結構的情況下，半導體層108一側的絕緣層（這裡為絕緣層106a）較佳為包含氧化物或氧氮化物。絕緣層106a例如可以適合使用氧化矽、氧氮化矽和氧化鋁中的一個以上。
較佳為將不容易透過物質的材料用於構成絕緣層106的層中的一個以上。也可以說，該層被用作阻擋膜。藉由設置用作阻擋膜的層，可以抑制導電層104所包含的金屬成分及形成在電晶體100上的層所包含的雜質（例如，水及氫）藉由絕緣層106擴散到半導體層108。並且，可以抑制半導體層108所包含的氧藉由絕緣層106擴散到導電層104一側。由此，可以抑制在半導體層108中形成氧空位（V O）。另外，可以抑制半導體層108所包含的氧導致導電層104的氧化而導電層104的電阻變大。其結果是，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。較佳為將上述氮化物和氮氧化物中的任一個或多個用於用作阻擋膜的該層。或者，作為該層，也可以使用氧化物和氧氮化物中的任一個或多個，例如可以適合使用氧化鋁。
在絕緣層106具有疊層結構的情況下，例如可以將氧氮化矽用於絕緣層106a且將氮化矽用於絕緣層106b。或者，可以將氧氮化矽用於絕緣層106a且將氧化鋁用於絕緣層106b。或者，可以將氧化鋁用於絕緣層106a且將氧氮化矽用於絕緣層106b。或者，可以將氧化鋁用於絕緣層106a且將氮化矽用於絕緣層106b。
圖13A及圖13B示出與半導體裝置20A不同的結構例子。圖13A及圖13B是半導體裝置20B的剖面圖。半導體裝置20B的俯視圖可以參照圖10A。圖13A是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖13B是沿著圖10A所示的點劃線B1-B2的截斷面的剖面圖。圖13C是圖13A的放大圖。
半導體裝置20B包括電晶體100B及絕緣層110。圖13A至圖13C示出將實施方式1所示的遮罩層23用於電晶體100B的絕緣層106的一部分的例子。
絕緣層106包括絕緣層106a及絕緣層106a上的絕緣層106b。作為絕緣層106a，可以使用實施方式1所示的遮罩層23。關於絕緣層106a，可以參照遮罩層23的記載。絕緣層106a及絕緣層106b例如都可以適合使用氧氮化矽。此外，絕緣層106a及絕緣層106b可以使用相同的材料。或者，這些材料可以使用不同的材料。
絕緣層106a的端部與半導體層108的端部一致或大致一致。絕緣層106b以覆蓋絕緣層106a、半導體層108、導電層112b及絕緣層110的方式設置。絕緣層106b包括與絕緣層106a的頂面及側面、半導體層108的側面、導電層112b的頂面及側面以及絕緣層110的頂面接觸的區域。藉由設置絕緣層106b，導電層112b與導電層104電絕緣，由此可以抑制它們的短路。
在此示出絕緣層106具有兩層的疊層結構的例子，但本發明的一個實施方式不侷限於此。絕緣層106也可以採用三層以上的疊層結構。
注意，在此示出的絕緣層106的結構還可以用於其他結構例子。
[絕緣層110] 絕緣層110較佳為具有疊層結構。圖14A及圖14B是本發明的一個實施方式的半導體裝置20C的剖面圖。關於半導體裝置20C的俯視圖，可以參照圖10A。圖14A是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖14B是沿著圖10A所示的點劃線B1-B2的截斷面的剖面圖。圖15A是圖10A的放大圖。圖15B是圖14A的放大圖。
半導體裝置20C包括電晶體100及絕緣層110。圖14A等示出絕緣層110包括絕緣層110a、絕緣層110a上的絕緣層110b、絕緣層110b上的絕緣層110c、絕緣層110c上的絕緣層110d以及絕緣層110d上的絕緣層110e的例子。絕緣層110a、絕緣層110b、絕緣層110c、絕緣層110d及絕緣層110e都可以使用絕緣層110的說明中舉出的材料。
半導體層108中的與絕緣層110c接觸的區域被用作通道形成區域。絕緣層110c較佳為包含氧，較佳為使用上述氧化物和氧氮化物中的任一個或多個。明確而言，絕緣層110c可以適合使用氧化矽和氧氮化矽中的一個或兩個。
絕緣層110c更佳為使用被施加熱時釋放氧的材料。藉由因在半導體裝置20的製程中施加的熱而絕緣層110c釋放氧，可以對半導體層108供應氧。藉由將氧從絕緣層110c供應到半導體層108，尤其是半導體層108的通道形成區域，填補氧空位（V O），由此可以減少氧空位（V O）。另外，可以降低通道形成區域的V OH。因此，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
例如，藉由在含氧氛圍下進行加熱處理或者在含氧氛圍下進行電漿處理，可以對絕緣層110c供應氧。另外，可以在含氧氛圍下利用濺射法在絕緣層110c的頂面形成膜來供應氧。然後，可以去除該膜。
絕緣層110c較佳為利用濺射法或PECVD法等沉積方法形成。尤其是，藉由利用作為沉積氣體不使用包含氫元素的氣體（例如氫氣體及氨氣體）的方法形成，可以形成氫含量極少的膜。絕緣層110c的形成尤其可以適合利用濺射法。由此，可以抑制氫被供應到通道形成區域，從而可以使電晶體100的電特性穩定。
絕緣層110b設置在絕緣層110c與導電層112a之間。絕緣層110d設置在絕緣層110c與導電層112b之間。從絕緣層110b及絕緣層110d本身釋放的雜質（例如，水及氫）量較佳為少。再者，絕緣層110b及絕緣層110d較佳為都不容易透過物質（例如原子、分子及離子）。也可以說絕緣層110b及絕緣層110d被用作阻擋膜。明確而言，絕緣層110b及絕緣層110d較佳為都不容易透過雜質。由此，可以抑制包含在絕緣層110b及絕緣層110d中的雜質擴散到通道形成區域。因此，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
絕緣層110b及絕緣層110d較佳為都使用氧不容易透過的材料。由此，可以抑制包含在絕緣層110c中的氧經過絕緣層110b擴散到導電層112a一側。同樣地，可以抑制包含在絕緣層110c中的氧經過絕緣層110d擴散到導電層112b一側。由此，從絕緣層110c供應到半導體層108的通道形成區域的氧量增加，從而可以減少通道形成區域的氧空位（V O）及V OH。因此，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。此外，可以抑制因包含在絕緣層110c中的氧導致導電層112a被氧化而導電層112a的電阻變高。同樣地，可以抑制因包含在絕緣層110c中的氧導致導電層112b被氧化而導電層112b的電阻變高。因此，可以實現通態電流大的電晶體。
此外，在本說明書等中，阻擋膜是指具有阻擋性的膜。阻擋性是指具有如下功能中的一者或兩者：由於對象物質不容易擴散而抑制該物質透過膜的功能（也可以說透過性低）；俘獲或固定（也稱為吸雜）該物質的功能。
用作阻擋膜的絕緣層110b及絕緣層110d例如都可以使用包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物、包含鎂的氧化物、包含鎵的氧化物、包含矽的氮化物和包含矽的氮氧化物中的一個或多個。明確而言，絕緣層110b及絕緣層110d例如都可以適合使用氧化鋁、氧化鉿、鋁酸鉿、氧化鎂、氧化鎵、鎵鋅氧化物、氮化矽和氮氧化矽中的一個或多個。此外，絕緣層110b和絕緣層110d可以使用相同的材料。或者，絕緣層110b和絕緣層110d可以使用不同的材料。
藉由作為絕緣層110d使用氧化物或氧氮化物，可以在形成絕緣層110d（或成為絕緣層110d的絕緣膜）時對絕緣層110c（或成為絕緣層110c的絕緣膜）供應氧。
在本說明書等中，不同的材料是指構成元素的一部分或全部不同的材料或者構成元素相同而組成不同的材料。
絕緣層110a、絕緣層110b、絕緣層110c、絕緣層110d和絕緣層110e中的一個以上可以採用疊層結構。
在絕緣層110d具有疊層結構時，作為構成絕緣層110d的各層可以使用絕緣層110d的說明中舉出的材料。作為設置在絕緣層110c一側的層，可以適合使用氧化物或氧氮化物。更明確而言，作為設置在絕緣層110c一側的層，特別適合使用氧化鋁、氧化鉿、鋁酸鉿、氧化鎂、氧化鎵和鎵鋅氧化物中的一個或多個。藉由作為設置在絕緣層110c一側的層使用氧化物或氧氮化物，可以在形成該層（或成為該層的膜）時對絕緣層110c（或成為絕緣層110c的絕緣膜）供應氧，所以是較佳的。絕緣層110d例如可以採用包含氧化物或氧氮化物的第一膜與第一膜上的包含氮化物或氮氧化物的第二膜的疊層結構。更明確而言，絕緣層110d例如可以採用氧化鋁膜與該氧化鋁膜上的氮化矽膜的疊層結構。
絕緣層110a設置在基板102及導電層112a與絕緣層110b之間。絕緣層110a以覆蓋導電層112a的方式設置。絕緣層110a包括與導電層112a的頂面及側面、基板102的頂面以及半導體層108的側面接觸的區域。
絕緣層110e設置在導電層112b及絕緣層106與絕緣層110d之間。絕緣層110e包括與絕緣層110d的頂面、導電層112b的底面、絕緣層106的底面及半導體層108的側面接觸的區域。
絕緣層110a及絕緣層110e更佳為使用釋放降低半導體層108的電阻的雜質（例如，水及氫）的材料。由此，可以將半導體層108的與絕緣層110a接觸的區域用作低電阻區域。半導體層108可以具有在與導電層112a接觸的區域（源極區域和汲極區域中的一個）與通道形成區域之間包括低電阻區域的結構。同樣地，當將釋放雜質的材料用於絕緣層110e時，半導體層108的與絕緣層110e接觸的區域可以為低電阻區域。半導體層108可以具有在與導電層112b接觸的區域（源極區域和汲極區域中的另一個）與通道形成區域之間包括低電阻區域的結構。低電阻區域可以被用作緩和汲極電場的緩衝區域。注意，這些低電阻區域也可以被用作源極區域或汲極區域。
藉由在汲極區域與通道形成區域之間設置低電阻區域，在汲極區域附近不容易產生高電場，可以抑制熱載子的產生，而可以抑制電晶體的劣化。例如，在導電層112a被用作汲極電極且導電層112b被用作源極電極的情況下，藉由將半導體層108的與絕緣層110a接觸的區域用作低電阻區域，在汲極區域附近不容易產生高電場，可以抑制熱載子的產生，而可以抑制電晶體的劣化。在導電層112a被用作源極電極且導電層112b被用作汲極電極的情況下，藉由將半導體層108的與絕緣層110e接觸的區域用作低電阻區域，在汲極區域附近不容易產生高電場，可以抑制熱載子的產生，而可以抑制電晶體的劣化。
在半導體層108的與絕緣層110a接觸的區域被用作源極區域或汲極區域時，可以進一步使半導體層108的源極區域至閘極電極的距離與汲極區域至閘極電極的距離均勻。由此，可以進一步使施加到通道形成區域的閘極電極的電場均勻。
絕緣層110b較佳為從其本身釋放的雜質量少且不容易使雜質透過。由此，可以抑制雜質經過絕緣層110b及絕緣層110c擴散到半導體層108的通道形成區域。同樣地，絕緣層110d較佳為從其本身釋放的雜質量少且不容易使雜質透過。由此，可以抑制雜質經過絕緣層110d及絕緣層110c擴散到半導體層108的通道形成區域。由此，可以實現具有良好電特性和高可靠性的電晶體。
在半導體層108使用金屬氧化物時，絕緣層110a及絕緣層110e所釋放的雜質更佳為包含氫。氫與鍵合於金屬氧化物的金屬原子的氧起反應而成為水，由此形成氧空位（V O）。而且，氫進入氧空位（V O）的缺陷（V OH）被用作施體而產生作為載子的電子。由此，半導體層108的與絕緣層110a接觸的區域及與絕緣層110e接觸的區域的載子濃度得到提高，從而可以降低電阻。
絕緣層110a較佳為包括其含氫量比絕緣層110b多的區域。在絕緣層110的含氫量的分析中，例如可以使用二次離子質譜分析法（SIMS）。
藉由使絕緣層110a的沉積條件與絕緣層110b的沉積條件不同，可以調整所釋放的氫量。明確而言，可以在絕緣層110a與絕緣層110b之間使形成時的沉積功率（沉積功率密度）、沉積壓力、沉積氣體種類、沉積氣體流量比、沉積溫度及基板與電極之間的距離中的任一個或多個不同。例如，藉由使絕緣層110a的沉積功率密度比絕緣層110b的沉積功率密度小，可以使絕緣層110a中的含氫量比絕緣層110b中的含氫量多。由此，可以增多因施加到絕緣層110a的熱而從本身釋放的氫量。
用來形成絕緣層110a的沉積氣體中的含氫量較佳為比用來形成絕緣層110b的沉積氣體中的含氫量多。明確而言，在作為絕緣層110a及絕緣層110b利用PECVD法形成氮化矽膜或氮氧化矽膜時，較佳為對於用來形成絕緣層110a的沉積氣體整體的氨氣體的流量的比例（以下，也稱為氨流量比）比用來形成絕緣層110b的沉積氣體的氨流量比高。藉由在氨流量比高的條件下形成絕緣層110a，可以增多絕緣層110a中的含氫量。此外，可以增多因施加到絕緣層110a的熱而從本身釋放的氫量。
絕緣層110b的膜密度更佳為比絕緣層110a的膜密度高。由此，可以抑制包含在絕緣層110a中的氫經過絕緣層110b及絕緣層110c擴散到半導體層108的通道形成區域。膜密度的評價例如可以利用拉塞福背散射光譜學法（RBS：Rutherford Backscattering Spectrometry）或X射線反射率測量法（XRR：X-Ray Reflectivity）。膜密度的不同有時可以由剖面的穿透式電子顯微鏡（TEM）影像進行評價。在TEM觀察中，膜密度高則透射電子（TE：Transmitted Electron）影像濃（暗），膜密度低則透射電子（TE）影像淡（明）。因此，在透射電子（TE）影像中，有時與絕緣層110a相比絕緣層110b呈濃（暗）影像。注意，即使絕緣層110a及絕緣層110b使用相同的材料，膜密度也不同，因此有時在剖面的TEM影像中，可以以對比度的不同觀察到這些邊界。
絕緣層110e較佳為包括其含氫量比絕緣層110d多的區域。絕緣層110d的膜密度更佳為高於絕緣層110e的膜密度。關於絕緣層110d及絕緣層110e，可以參照絕緣層110b及絕緣層110a的記載。
圖16A至圖16C是導電層112b、絕緣層110及其附近的放大圖。如圖16A所示，區域110D可以設置在絕緣層110e中。或者，如圖16B所示，區域110D可以設置在絕緣層110e及絕緣層110d中。或者，如圖16C所示，區域110D可以設置在絕緣層110e、絕緣層110d及絕緣層110c中。對設置區域110D的範圍沒有特別的限制。
在此示出絕緣層110具有五層的疊層結構，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。絕緣層110較佳為至少包括絕緣層110c。另外，也可以採用不包括絕緣層110a、絕緣層110b、絕緣層110d和絕緣層110e中的一個以上的結構。絕緣層110可以採用兩層、三層、四層或六層以上的疊層結構。或者，絕緣層110可以採用單層結構。
注意，在此示出的絕緣層110的結構還可以用於其他結構例子。
[半導體層108] 關於可用於半導體層108的金屬氧化物，具體地進行說明。
根據用於半導體層108的金屬氧化物的組成而電晶體的電特性及可靠性不同。因此，藉由根據電晶體所需的電特性及可靠性改變金屬氧化物的組成，可以實現兼具優異的電特性及高可靠性的半導體裝置。
如上所述，金屬氧化物較佳為包含銦。作為金屬氧化物可以適合使用氧化銦。藉由提將氧化銦用於半導體層108，可以實現通態電流大的電晶體。
在金屬氧化物為In-M-Zn氧化物時，該In-M-Zn氧化物中的In的原子個數比較佳為元素M的原子個數比以上。作為這種In-M-Zn氧化物的金屬元素的原子個數比，例如可以舉出In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=2：1：3、In：M：Zn=3：1：1、In：M：Zn=3：1：2、In：M：Zn=4：2：3、In：M：Zn=4：2：4.1、In：M：Zn=5：1：3、In：M：Zn=5：1：6、In：M：Zn=5：1：7、In：M：Zn=5：1：8、In：M：Zn=5：1：9、In：M：Zn=6：1：6、In：M：Zn=10：1：1、In：M：Zn=10：1：3、In：M：Zn=10：1：4、In：M：Zn=10：1：6、In：M：Zn=10：1：7、In：M：Zn=10：1：8、In：M：Zn=5：2：5、In：M：Zn=10：1：10、In：M：Zn=20：1：10、In：M：Zn=40：1：10以及它們附近的組成。此外，附近的組成包括所希望的原子個數比的±30%的範圍。藉由增大金屬氧化物中的銦的原子個數比，可以提高電晶體的通態電流或場效移動率等。
In-M-Zn氧化物中的In的原子個數比也可以小於元素M的原子個數比。作為這種In-M-Zn氧化物的金屬元素的原子個數比，例如可以舉出In：M：Zn=1：3：2、In：M：Zn=1：3：3、In：M：Zn=1：3：4、In：M：Zn=1：3：6以及它們附近的組成。藉由增高金屬氧化物中的M的原子數的比例，可以抑制氧空位（V O）的生成。
注意，在作為元素M包含多個金屬元素時，它們的原子個數比的總和可以為元素M的原子個數比。
藉由將銦的含有率高的材料用於半導體層108，可以提高電晶體的通態電流或場效移動率。並且，藉由包含元素M，可以抑制產生氧空位（V O）。元素M的含有率（相對於所含有的所有金屬元素的原子個數之和的元素M的原子個數的比率）較佳為0.1%以上且25%以下，更佳為0.1%以上且20%以下，更佳為0.1%以上且10%以下，更佳為0.1%以上且8%以下，更佳為0.1%以上且6%以下，更佳為0.1%以上且4%以下。由此，可以實現電特性良好的電晶體。例如，較佳為使用In：M：Zn=40：1：10及其附近的金屬氧化物。元素M較佳為上述元素中的任一種或多種，更佳為選自鋁、鎵、錫和釔中的一種或多種。明確而言，可以適當地使用In：Sn：Zn=40：1：10及其附近的金屬氧化物。或者，可以適當地使用In：Al：Zn=40：1：10及其附近的金屬氧化物。
在此，藉由將具有多晶結構的金屬氧化物用於半導體層108，晶界成為再結合中心而俘獲載子，因此有時電晶體的通態電流變小。此外，在作為半導體層108使用具有多晶結構的金屬氧化物時，有時半導體層108表面的凹凸變大。由此，有時形成在半導體層108上的層（例如絕緣層106）的被形成面的步階變大，在該層中發生斷開或空洞等問題。在將具有容易成為多晶結構的組成的金屬氧化物用於半導體層108時，較佳為包含阻礙晶化的元素。由此，可以抑制半導體層108成為多晶結構，從而可以實現通態電流大的電晶體。此外，可以提高形成在半導體層108上的層（例如絕緣層106）的覆蓋性，從而可以抑制在該層中發生斷開或空洞等問題。
例如，與銦錫氧化物（ITO）相比，包含矽的銦錫氧化物（ITSO）不容易成為多晶結構，所以可以將其適當地用於半導體層108。在使用ITSO時，矽的含有率（相對於所含有的所有金屬元素的原子個數之和的矽的原子個數的比率）較佳為1%以上且20%以下，更佳為3%以上且20%以下，更佳為3%以上且15%以下，更佳為5%以上且15%以下。作為金屬元素的原子個數比，例如可以適當地使用In：Sn：Si=45：5：4、In：Sn：Si=95：5：8以及它們附近的金屬氧化物。當作為半導體層108使用包含矽的銦錫氧化物（ITSO）時，較佳為具有結晶性。此外，半導體層108既可以包括非晶區域也可以為非晶。
可以將不包含元素M的金屬氧化物用於半導體層108。在該金屬氧化物為In-Zn氧化物的情況下，作為金屬元素的原子個數比，例如可以舉出In：Zn=1：1、In：Zn=2：1、In：Zn=1：2、In：Zn=3：1、In：Zn=3：2、In：Zn=2：3、In：Zn=4：1、In：Zn=4：3、In：Zn=5：1、In：Zn=5：2、In：Zn=5：3、In：Zn=5：4、In：Zn=5：6、In：Zn=5：7、In：Zn=5：8、In：Zn=5：9、In：Zn=7：1、In：Zn=10：1、In：Zn=10：3、In：Zn=10：7以及它們附近的組成。再者，In的原子個數比更佳為Zn的原子個數比以上。藉由增大金屬氧化物中的銦的原子個數比，可以提高電晶體的通態電流或場效移動率。
當分析半導體層108的組成時，例如可以使用能量色散X射線分析法（EDX：Energy Dispersive X-ray Spectrometry）、X射線光電子分光法（XPS）、感應耦合電漿質譜分析法（ICP-MS：Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）或感應耦合電漿原子發射光譜法（ICP-AES：Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry）。此外，也可以組合多個上述方法進行分析。較佳為進行分析所得的光譜的峰分離，來識別並定量元素。注意，含有率低的元素有時受分析精度的影響實際上的含有率與分析所得的含有率不同。例如，當元素M的含有率低時，有時分析所得的元素M的含有率低於實際上的含有率、難以定量元素M的含有率或者元素M低於檢測下限。
金屬氧化物層的形成可以適當地利用濺射法或原子層沉積（ALD：Atomic Layer Deposition）法。注意，在利用濺射法形成金屬氧化物層的情況下，形成後的金屬氧化物層的組成與濺射靶材的組成有時不同。尤其是，形成後的金屬氧化物層中的鋅的含有率有時減少到濺射靶材的含有率的50%左右。
半導體層108較佳為使用具有結晶性的金屬氧化物。作為具有結晶性的金屬氧化物的結構，例如可以舉出CAAC（c-axis aligned crystal）結構、多晶結構、微晶（nc：nano-crystal）結構。藉由使用具有結晶性的金屬氧化物，可以降低半導體層108中的缺陷態密度，由此可以實現可靠性高的半導體裝置。
半導體層108較佳為使用CAAC-OS或nc-OS。
CAAC-OS具有多個層狀晶體。該晶體的c軸在被形成面的法線方向上配向。半導體層108較佳為具有平行於或大致平行於被形成面的層狀晶體。例如，半導體層108較佳為在與導電層112b的頂面接觸的區域中具有平行於或大致平行於該頂面的層狀晶體，在與導電層112b的側面接觸的區域中具有平行於或大致平行於該側面的層狀晶體。尤其是，半導體層108較佳為在開口部141中具有平行於或大致平行於作為被形成面的絕緣層110的側面的層狀晶體。藉由採用這種結構，半導體層108的層狀晶體平行於或大致平行於電晶體100的通道長度方向，所以可以實現通態電流大的電晶體。
藉由將結晶性高的金屬氧化物用於通道形成區域，可以降低通道形成區域中的缺陷態密度。另一方面，藉由使用結晶性低的金屬氧化物，可以實現能夠流過大電流的電晶體。
形成金屬氧化物時的基板溫度越高，越可以形成結晶性高的金屬氧化物。形成時的基板溫度例如可以根據形成時放置基板的載物台的溫度調整。此外，用於形成的沉積氣體的氧流量比或處理室內的氧分壓越高，越可以形成結晶性高的金屬氧化物。
當作為半導體層108使用金屬氧化物時，較佳為儘量減少通道形成區域的V OH以使其成為高純度本質或實質上高純度本質。如此，為了得到V OH被充分減少的金屬氧化物，重要的是：去除金屬氧化物中的水、氫等雜質（有時記載為脫水、脫氫化處理）；以及對金屬氧化物供氧來修復氧空位（V O）。藉由將V OH等雜質充分降低的金屬氧化物用於電晶體的通道形成區域，可以賦予穩定電特性。注意，有時將氧供應給金屬氧化物來修復氧空位（V O）的處理記為加氧化處理。
當作為半導體層108使用金屬氧化物時，通道形成區域的載子濃度較佳為1×10 18cm -3以下，更佳為低於1×10 17cm -3，進一步較佳為低於1×10 16cm -3，更佳的是低於1×10 13cm -3，進一步較佳的是低於1×10 12cm -3。對通道形成區域的載子濃度的下限值沒有限定，例如，可以將其設定為1×10 -9cm -3。
在半導體層108中，與導電層112a接觸的區域被用作電晶體100的源極區域和汲極區域中的一個，與導電層112b接觸的區域被用作源極區域和汲極區域中的另一個。源極區域及汲極區域是與通道形成區域相比電阻低的區域。源極區域及汲極區域也可以說是與通道形成區域相比載子濃度高的區域、氧缺陷密度高的區域。
OS電晶體的因被照射放射線而引起的電特性變動小，即對於放射線的耐受性高，因此可以在有可能入射放射線的環境下也適當地使用。OS電晶體也可以說是對於放射線具有高可靠性。例如，可以適當地將OS電晶體用於X射線的平板探測器的像素電路。此外，OS電晶體可以適當地用於在宇宙空間中使用的半導體裝置。作為放射線，可以舉出電磁輻射線（例如，X射線及γ射線）及粒子放射線（例如，α射線、β射線、質子輻射及中子輻射）。
半導體層108也可以包含用作半導體的層狀物質。層狀物質是具有層狀晶體結構的材料群的總稱。層狀晶體結構是由共價鍵或離子鍵形成的層藉由如凡得瓦鍵那樣的比共價鍵及離子鍵弱的鍵合層疊的結構。層狀物質在單位層中具有高導電性，亦即，具有高二維導電性。藉由將用作半導體並具有高二維導電性的材料用於通道形成區域，可以提供通態電流大的電晶體。
作為上述層狀物質，例如可以舉出石墨烯、矽烯、硫族化物等。硫族化物是包含氧族元素（屬於第16族元素）的化合物。此外，作為硫族化物，可以舉出過渡金屬硫族化物、第13族硫族化物等。作為能夠用作電晶體的通道形成區域的過渡金屬硫族化物，具體地可以舉出硫化鉬（典型的是MoS 2）、硒化鉬（典型的是MoSe 2）、碲化鉬（典型的是MoTe 2）、硫化鎢（典型的是WS 2）、硒化鎢（典型的是WSe 2）、碲化鎢（典型的是WTe 2）、硫化鉿（典型的是HfS 2）、硒化鉿（典型的是HfSe 2）、硫化鋯（典型的是ZrS 2）、硒化鋯（典型的是ZrSe 2）等。
半導體層108可以採用包括兩個以上的金屬氧化物層的疊層結構。半導體層108所包括的兩個以上的金屬氧化物層的組成可以彼此相同或大致相同。藉由採用組成相同的金屬氧化物層的疊層結構，例如可以使用相同的濺射靶材形成，因此可以降低製造成本。在半導體層108所包括的兩個以上的金屬氧化物層的組成相同或大致相同的情況下，有時無法明確地確認到這些金屬氧化物層的邊界（介面）。
[開口部141、開口部143] 對開口部141及開口部143的頂面形狀沒有限制，例如可以呈圓形、橢圓形、三角形、四角形（包括長方形、菱形、正方形）、五角形等多邊形或者這些多邊形的角部呈圓形的形狀。多邊形也可以是凹多邊形（至少一個內角超過180度的多邊形）或凸多邊形（內角都是180度以下的多邊形）。如圖10A等所示，開口部141及開口部143的頂面形狀較佳為都呈圓形。藉由使開口部的頂面形狀呈圓形，可以提高形成開口部時的加工精度，可以形成微細的開口部。注意，在本說明書等中，圓形不侷限於正圓。
在本說明書等中，開口部141的頂面形狀是指絕緣層110的開口部141一側的頂面端部的形狀。此外，開口部143的頂面形狀是指導電層112b的開口部143一側的底面端部的形狀。
如圖10A等所示，可以使開口部141的頂面形狀和開口部143的頂面形狀一致或大致一致。此時，如圖10B及圖10C等所示，導電層112b的開口部143一側的底面端部與絕緣層110的開口部141一側的頂面端部較佳為一致或大致一致。導電層112b的底面是指絕緣層110一側的面。絕緣層110的頂面是指導電層112b一側的面。另外，開口部141的頂面形狀與開口部143的頂面形狀也可以不一致。另外，當開口部141及開口部143的頂面形狀呈圓形時，開口部141及開口部143也可以呈同心圓狀。或者，開口部141及開口部143也可以不呈同心圓狀。
參照圖15A及圖15B說明電晶體100的通道長度及通道寬度。
在圖15B中以虛線雙箭頭表示電晶體100的通道長度L100。電晶體100的通道長度L100相當於剖視時的絕緣層110c的開口部141一側的側面的長度。也就是說，通道長度L100根據絕緣層110c的厚度T110c及絕緣層110c的開口部141一側的側面與絕緣層110c的被形成面（這裡，絕緣層110b的頂面）所形成的角的角度θ110決定。因此，可以將通道長度L100設為小於曝光裝置的曝光的最小尺寸，可以實現微細尺寸的電晶體。明確而言，可以實現在習知的平板顯示器的量產中使用的曝光裝置（例如，最小尺寸為2μm或1.5μm左右）無法實現的通道長度極短的電晶體。此外，在不使用最尖端的LSI技術中使用的非常昂貴的曝光裝置的狀態下，也可以實現通道長度小於10nm的電晶體。
通道長度L100例如可以為5nm以上、7nm以上或10nm以上且小於3μm、為2.5μm以下、2μm以下、1.5μm以下、1.2μm以下、1μm以下、500nm以下、300nm以下、200nm以下、100nm以下、50nm以下、30nm以下或20nm以下。例如，可以將通道長度L100設定為100nm以上且1μm以下。
藉由縮短通道長度L100，可以增大電晶體100的通態電流。藉由使用電晶體100，可以製造能夠高速工作的電路。再者，可以縮小電路的佔有面積。因此，可以實現小型半導體裝置。例如，在將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於大型顯示裝置或高清晰的顯示裝置的情況下，在佈線數增加時也可以降低各佈線的信號延遲，由此可以抑制顯示不均勻。此外，由於可以縮小電路的佔有面積，所以可以縮小顯示裝置的邊框。
藉由調整絕緣層110c的厚度T110c及角度θ110，可以控制通道長度L100。
絕緣層110c的厚度T110c例如可以為5nm以上、7nm以上或10nm以上且小於3μm、為2.5μm以下、2μm以下、1.5μm以下、1.2μm以下、1μm以下、500nm以下、300nm以下、200nm以下、100nm以下、50nm以下、30nm以下或20nm以下。
另外，當角度θ110為90度以下時，角度θ110越小，通道長度L100可以越長，並且角度θ110越大，通道長度L100可以越短。
雖然在圖15B等中角度θ110小於90度，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。角度θ110可以為90度或大約90度。由此，可以縮短電晶體100的通道長度L100。
在圖10B等中，示出剖視時的絕緣層110的開口部141一側的側面的形狀為直線的結構，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。在剖視時，絕緣層110的開口部141一側的側面的形狀可以為曲線。或者，也可以包括側面的形狀為直線的區域和曲線的區域的兩者。
在此，導電層112b較佳為沒有設置在開口部141的內側。明確而言，導電層112b較佳為不包括與絕緣層110的開口部141一側的側面接觸的區域。當將導電層112b還設置在開口部141的內側時，電晶體100的通道長度L100比絕緣層110c的側面的長度短，因此有時通道長度L100的控制變得困難。因此，較佳的是，開口部143的頂面形狀與開口部141的頂面形狀一致或者在俯視（也稱為從平面看）時開口部143包括開口部141。
在圖15A及圖15B中以雙點劃線雙箭頭表示開口部141的寬度D141。圖15A示出開口部141的頂面形狀為圓形的例子。此時，寬度D141相當於該圓的直徑，電晶體100的通道寬度W100相當於該圓的圓周的長度。就是說，通道寬度W100為π×D141。如此，在開口部141的頂面形狀為圓形時，與其他形狀相比，可以實現通道寬度W100小的電晶體。
開口部141的寬度D141有時在深度方向上變化。作為開口部141的寬度D141，例如可以使用剖視時的絕緣層110c（或絕緣層110）的最高位置之徑、最低位置之徑和它們的中間點的位置之徑這三個的平均值。或者，作為開口部141之徑，例如也可以使用剖視時的絕緣層110c（或絕緣層110）的最高位置之徑、最低位置之徑和它們的中間點的位置之徑中的任意徑。
在藉由光微影法形成開口部141時，開口部141的寬度D141為曝光裝置的曝光的最小尺寸以上。寬度D141例如可以為200nm以上、300nm以上、400nm以上或500nm以上且小於5μm、為4.5μm以下、4μm以下、3.5μm以下、3μm以下、2.5μm以下、2μm以下、1.5μm以下或1μm以下。
注意，在此以半導體層108的與絕緣層110c接觸的區域被用作通道形成區域的結構為例進行說明，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。半導體層108的與絕緣層110b接觸的區域也可以被用作通道形成區域。同樣地，與絕緣層110d接觸的區域也可以被用作通道形成區域。
[導電層112a、導電層112b、導電層104] 導電層112a、導電層112b及導電層104可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。作為可用於導電層112a、導電層112b及導電層104的材料，例如可以舉出鉻、銅、鋁、金、銀、鋅、鉭、鈦、鎢、錳、鎳、鐵、鈷、鉬和鈮中的一個或多個以及以上述金屬中的一個或多個為成分的合金。可以將包含銅、銀、金和鋁中的一個或多個的電阻率低的導電材料適用於導電層112a、導電層112b及導電層104。尤其是，銅或鋁在量產性上具有優勢，因此是較佳的。
導電層112a、導電層112b及導電層104可以使用氧化物導電體。
作為導電層112a、導電層112b及導電層104，可以採用含有上述氧化物導電體（金屬氧化物）的導電膜和含有金屬或合金的導電膜的疊層結構。藉由使用含有金屬或合金的導電膜，可以降低佈線電阻。
作為導電層112a、導電層112b及導電層104，也可以使用Cu-X合金膜（X為Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti）。藉由使用Cu-X合金膜，可以以濕蝕刻法進行加工，從而可以降低製造成本。
另外，導電層112a、導電層112b及導電層104可以使用相同的材料。或者，也可以將不同的材料用於它們中的至少一個。
導電層112a及導電層112b包括與半導體層108接觸的區域。在作為半導體層108使用氧化物半導體的情況下有如下擔憂：在作為導電層112a或導電層112b使用容易被氧化的金屬（例如，鋁）時，在導電層112a或導電層112b與半導體層108之間形成絕緣氧化物（例如，氧化鋁），阻礙它們的導通。因此，導電層112a及導電層112b較佳為使用不容易被氧化的導電材料、即使被氧化也保持低電阻的導電材料或氧化物導電體。
導電層112a及導電層112b例如較佳為使用鈦、氮化鉭、氮化鈦、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、釕、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物。由於這些材料為不容易被氧化的導電材料或即使被氧化也保持低電阻的材料，所以是較佳的。注意，當導電層112a或導電層112b具有疊層結構時，較佳為將不容易被氧化的導電材料至少用於與半導體層108接觸的層。
導電層112a及導電層112b可以使用上述氧化物導電體。明確而言，可以使用氧化銦、氧化鋅、ITO、In-Zn氧化物、In-W氧化物、In-W-Zn氧化物、In-Ti氧化物、In-Ti-Sn氧化物、包含矽的In-Sn氧化物或添加有鎵的氧化鋅等氧化物導電體。
導電層112a及導電層112b還可以使用氮化物導電體。作為氮化物導電體例如可以舉出氮化鉭及氮化鈦。另外，作為導電層104可以使用上述氮化物導電體。
[基板102] 雖然對基板102的材料沒有特別的限制，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，可以使用以矽或碳化矽為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、矽鍺等化合物半導體基板、SOI基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板或樹脂基板作為基板102。另外，作為基板102，可以使用設置有半導體元件的基板。作為基板102，可以使用表面形成有絕緣膜的基板。注意，對基板102的形狀沒有特別的限制，例如可以為圓形或角形。
作為基板102，可以使用撓性基板，並且在撓性基板上直接形成電晶體100等。或者，可以在基板102與電晶體100等之間設置剝離層。藉由設置剝離層，可以在剝離層上製造半導體裝置的一部分或全部之後將其從基板102分離並轉置到其他基板上。此時，也可以將電晶體100等轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。
下面說明其一部分的結構與上述結構例子不同的半導體裝置的結構例子。下面，有時省略與上述結構例子重複的部分的說明。此外，在以下所示的圖式中，關於具有與上述結構例子相同的功能的部分使用相同的陰影線，而有時不附加元件符號。
注意，在此示出的絕緣層106的結構還可以用於其他結構例子。
＜結構例子2＞ 圖17A及圖17B是本發明的一個實施方式的半導體裝置20D的剖面圖。半導體裝置20D的俯視圖可以參照圖10A。圖17A是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖17B是沿著圖10A所示的點劃線B1-B2的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20D包括電晶體100、絕緣層110及絕緣層109。半導體裝置20D與圖13A等所示的半導體裝置20C的主要不同之處是在基板102與導電層112a之間包括絕緣層109。
基板102上設置有絕緣層109，絕緣層109上設置有導電層112a，導電層112a上設置有絕緣層110。絕緣層109包括與導電層112a的底面及絕緣層110的底面接觸的區域。導電層112a與絕緣層109及絕緣層110接觸並包括由它們夾持的區域。絕緣層110包括與導電層112a的頂面及側面、絕緣層109的頂面、半導體層108的側面、導電層112b的底面以及絕緣層106的底面接觸的區域。
絕緣層109較佳為使用釋放降低半導體層108的電阻的雜質（例如，水及氫）的材料。絕緣層109可以使用可用於絕緣層110a及絕緣層110e的材料。絕緣層109例如可以適合使用氮化矽或氮氧化矽。
從絕緣層109釋放的雜質擴散到導電層112a的與絕緣層109接觸的區域。另外，擴散到導電層112a的雜質擴散到半導體層108的與導電層112a接觸的區域。由此，可以降低半導體層108的與導電層112a接觸的區域，即源極區域和汲極區域中的一個的電阻。因此，可以實現通態電流大的電晶體，從而可以實現高速工作的半導體裝置。
在將金屬氧化物用於半導體層108時，絕緣層109所釋放的雜質更佳為包含氫。由於從絕緣層109藉由導電層112a擴散到半導體層108的氫，半導體層108的與導電層112a接觸的區域的載子濃度變高，而可以降低源極區域和汲極區域中的一個的電阻。
絕緣層109更佳為使用釋放降低導電層112a的電阻的雜質的材料。由此，可以降低導電層112a的電阻。例如，在導電層112a使用金屬氧化物時，該雜質更佳為包含氫。由此，導電層112a的載子濃度得到提高，可以降低電阻。另外，導電層112a可以被用作佈線，從而可以實現佈線電阻低的半導體裝置。注意，降低導電層112a的電阻的雜質既可以與降低半導體層108的電阻的雜質相同，也可以不同。
可用於導電層112a的材料如上所述。另外，導電層112a更佳為容易透過雜質。導電層112a更佳為不容易吸附雜質。
絕緣層110b包括與絕緣層109的頂面以及導電層112a的頂面及側面接觸的區域。由此，可以抑制包含在絕緣層109及導電層112a中的雜質藉由絕緣層110c擴散到半導體層108的通道形成區域。
絕緣層109較佳為包括其含氫量比絕緣層110b多的區域。絕緣層110b的膜密度較佳為高於絕緣層109的膜密度。關於絕緣層109，可以參照絕緣層110a及絕緣層110e的記載。
有時從絕緣層109釋放的雜質藉由導電層112a及半導體層108的源極區域和汲極區域中的一個擴散到通道形成區域。但是，至少半導體層108的與絕緣層110c接觸的區域從絕緣層110c被供應氧，因此可以減少通道形成區域的氧空位（V O）及V OH。由此，可以抑制臨界電壓漂移，從而可以實現截止電流小且通態電流大的電晶體。由此，可以實現功耗低且性能高的半導體裝置。
在圖17A等中，絕緣層110具有絕緣層110b、絕緣層110c、絕緣層110d及絕緣層110e的四層結構，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，絕緣層110可以包括絕緣層110a、絕緣層110b、絕緣層110c、絕緣層110d及絕緣層110e。或者，絕緣層110可以包括絕緣層110b、絕緣層110c及絕緣層110d。
注意，在此示出的絕緣層109的結構還可以用於其他結構例子。
＜結構例子3＞ 圖18A是本發明的一個實施方式的半導體裝置20E的剖面圖。半導體裝置20E的俯視圖可以參照圖10A。圖18A是沿著圖10A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20E包括電晶體100D及絕緣層110。電晶體100D與圖17A等所示的電晶體100的主要不同之處在於半導體層108具有疊層結構。
在圖18A中，半導體層108具有半導體層108a、半導體層108a上的半導體層108b及半導體層108b上的半導體層108c的三層結構。
半導體層108a、半導體層108b及半導體層108c都可以使用在半導體層108中舉出的材料。半導體層108a、半導體層108b及半導體層108c較佳為都包含呈現半導體特性的金屬氧化物。
半導體層108a所包含的第一金屬氧化物、半導體層108b所包含的第二金屬氧化物以及半導體層108c所包含的第三金屬氧化物的能帶間隙較佳為都為2.0eV以上，更佳為2.5eV以上。
第一金屬氧化物的能帶間隙較佳為大於第二金屬氧化物的能帶間隙。第三金屬氧化物的能帶間隙較佳為大於第二金屬氧化物的能帶間隙。半導體層108b由能帶間隙比其大的半導體層108a和半導體層108c夾持，可以採用嵌入通道結構。由此，在半導體層108中，主要電流路徑為半導體層108b。
例如，第一金屬氧化物的能帶間隙與第二金屬氧化物的能帶間隙之差較佳為0.1eV以上，更佳為0.2eV以上，更佳為0.3eV以上，更佳為0.5eV以上。例如，第三金屬氧化物的能帶間隙與第二金屬氧化物的能帶間隙之差較佳為0.1eV以上，更佳為0.2eV以上，更佳為0.3eV以上，更佳為0.5eV以上。
第一金屬氧化物的導帶底較佳為比第二金屬氧化物的導帶底更接近真空能階。第三金屬氧化物的導帶底較佳為比第二金屬氧化物的導帶底更接近真空能階。換言之，第一金屬氧化物的電子親和力較佳為小於第二金屬氧化物的電子親和力。第三金屬氧化物的電子親和力較佳為小於第二金屬氧化物的電子親和力。
第一金屬氧化物、第二金屬氧化物及第三金屬氧化物的能帶間隙的評價可以利用使用分光光度計的光學評價、光譜橢偏術、光致發光法、X射線光電子分光法（XPS或ESCA）或者X射線吸收精細結構（XAFS：X-ray Absorption Fine Structure）。此外，也可以組合多個上述方法進行分析。在此，電子親和力或導帶底可以從作為真空能階與價帶頂能量之差的游離電位以及能帶間隙算出。游離電位例如可以利用紫外線光電子能譜（UPS：Ultraviolet Photoelectron Spectrometry）評價。
在絕緣層110與半導體層108的介面及其附近有可能形成起因於雜質或缺陷的陷阱能階。作為該雜質，可以舉出在形成開口部141時使用的蝕刻劑或蝕刻氣體的殘留成分以及在形成開口部141時附著於絕緣層110的側面的導電層112a及導電層112b的成分。藉由在半導體層108b與絕緣層110之間設置半導體層108a，可以使半導體層108b遠離該陷阱能階。
有時在形成絕緣層106時絕緣層106與半導體層108的介面及其附近受到損傷。由此，有可能在絕緣層106與半導體層108的介面及其附近形成陷阱能階。藉由在半導體層108b與絕緣層106之間設置半導體層108c，可以使半導體層108b遠離該陷阱能階。
藉由由半導體層108a及半導體層108c夾持作為半導體層108的主要電流路徑的半導體層108b，可以減少半導體層108b的介面及介面附近的陷阱能階。由此，可以實現通態電流大且可靠性高的電晶體。由此，可以得到同時實現低功耗及高性能的半導體裝置。
第一金屬氧化物的組成較佳為與第二金屬氧化物的組成不同。第三金屬氧化物的組成較佳為與第二金屬氧化物的組成不同。藉由改變金屬氧化物的組成，可以調整能帶間隙。明確而言，第一金屬氧化物中的元素M的含有率及第三金屬氧化物中的元素M的含有率較佳為都高於第二金屬氧化物中的元素M的含有率。由此，可以使第一金屬氧化物的能帶間隙及第三金屬氧化物的能帶間隙都大於第二金屬氧化物的能帶間隙。
第二金屬氧化物中的銦含有率較佳為比第一金屬氧化物中的銦含有率及第三金屬氧化物中的銦含有率高。由此，可以實現通態電流大的電晶體。
例如，在第一金屬氧化物及第二金屬氧化物為In-M-Zn氧化物的情況下，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=40：1：10[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=10：1：10[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=10：1：40[原子個數比]或其附近。作為元素M，尤其較佳為使用鎵、鋁和錫中的一個或多個。另外，第一金屬氧化物中的元素M、第二金屬氧化物中的元素M及第三金屬氧化物中的元素M既可以相同，其一部分或全部也可以不同。此外，在第一金屬氧化物、第二金屬氧化物和第三金屬氧化物中的一個以上包含多個元素M的情況下，該元素M的各元素既可以與其他金屬氧化物所包含的元素M相同，其一部分或全部也可以不同。
更明確地說，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Sn：Zn=40：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Sn：Zn=10：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Sn：Zn=10：1：40[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。
第二金屬氧化物可以不包含元素M。例如，第二金屬氧化物可以為In-Zn氧化物，第一金屬氧化物及第三金屬氧化物可以為In-M-Zn氧化物。明確而言，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Zn=4：1[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Zn=1：1[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Zn=1：4[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近。
半導體層108b的厚度較佳為大於半導體層108a及半導體層108c的厚度。藉由增大主要電流路徑的半導體層108b的厚度，可以實現通態電流大的電晶體。但是，在厚度過大時，半導體層108b中的氧空位（V O）及V OH的量有可能多於由從絕緣層110供應的氧所修復的氧空位（V O）及V OH的量。半導體層108b的厚度較佳為1nm以上且50nm以下，更佳為3nm以上且30nm以下，更佳為3nm以上且20nm以下，更佳為5nm以上且20nm以下，更佳為5nm以上且15nm以下。
半導體層108c的厚度較佳為大於半導體層108a的厚度。藉由增大半導體層108c的厚度，可以使半導體層108b遠離有可能形成在絕緣層106與半導體層108的介面及其附近的陷阱能階。另外，可以抑制在形成絕緣層106時半導體層108b受到損傷。在半導體層108c的厚度過大時，有時被用作閘極電極的導電層104與半導體層108b的距離變長而通態電流變小。半導體層108c的厚度較佳為1nm以上且30nm以下，更佳為1nm以上且20nm以下，更佳為1nm以上且10nm以下，更佳為2nm以上且10nm以下。
包含在絕緣層110中的氧經過半導體層108a被供應到半導體層108b。因此，較佳為半導體層108a容易使氧透過。藉由使半導體層108a的厚度小於半導體層108c的厚度，可以將絕緣層110所包含的氧高效地供應到半導體層108b。由此，可以減少作為主要電流路徑的半導體層108b中的氧空位（V O）及V OH。在半導體層108a的厚度過小時，有時絕緣層110與半導體層108的介面及介面附近的陷阱能階與作為主要電流路徑的半導體層108b之間的距離變短而通態電流變小。此外，有時可靠性降低。半導體層108a的厚度較佳為0.1nm以上且10nm以下，更佳為0.3nm以上且5nm以下，更佳為0.5nm以上且5nm以下，更佳為0.5nm以上且3nm以下。
半導體層108a、半導體層108b及半導體層108c更佳為都具有結晶性。藉由使半導體層108a具有結晶性，有時可以提高形成在其上的半導體層108b的結晶性。同樣地，藉由使半導體層108b具有結晶性，有時可以提高形成在其上的半導體層108c的結晶性。
第一金屬氧化物的能帶間隙可以與第三金屬氧化物的能帶間隙不同。
第三金屬氧化物的能帶間隙更佳為大於第一金屬氧化物的能帶間隙。藉由位於被用作閘極電極的導電層104一側的半導體層108c使用能帶間隙大的材料，可以抑制在半導體層108c中及半導體層108c與閘極絕緣層（在此為絕緣層106）的介面生成並感應載子，由此可以實現可靠性高的電晶體。例如，抑制因入射到電晶體的光而在半導體層108c中及其介面生成並感應載子，因此可以抑制相對於光的電晶體的電特性變動。
半導體層108a包括與用作源極電極及汲極電極的導電層112a及導電層112b接觸的區域。藉由使半導體層108a所包括的第一金屬氧化物的能帶間隙小於第三金屬氧化物的能帶間隙，可以降低半導體層108a與導電層112a的接觸電阻及半導體層108a與導電層112b的接觸電阻。因此，可以實現通態電流大的電晶體。
第一金屬氧化物的能帶間隙與第三金屬氧化物的能帶間隙之差較佳為0.1eV以上，更佳為0.2eV以上，更佳為0.3eV以上。第三金屬氧化物的導帶底較佳為比第一金屬氧化物的導帶底更接近真空能階。換言之，第三金屬氧化物的電子親和力較佳為小於第一金屬氧化物的電子親和力。
此外，第三金屬氧化物中的元素M的含有率較佳為高於第一金屬氧化物中的元素M的含有率。由此，可以使第三金屬氧化物的能帶間隙大於第一金屬氧化物的能帶間隙。
在第一金屬氧化物、第二金屬氧化物及第三金屬氧化物為In-M-Zn氧化物的情況下，例如可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=40：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=10：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：M：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。
更明確地說，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Sn：Zn=40：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Sn：Zn=10：1：10[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。
第二金屬氧化物可以不包含元素M。例如，第二金屬氧化物可以為In-Zn氧化物，第一金屬氧化物及第三金屬氧化物可以為In-M-Zn氧化物。明確地說，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Zn=4：1[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。或者，可以將第一金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：1：1[原子個數比]或其附近，可以將第二金屬氧化物的組成設定為In：Zn=1：1[原子個數比]或其附近，可以將第三金屬氧化物的組成設定為In：Ga：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近。
圖18A示出半導體層108具有半導體層108a、半導體層108b及半導體層108c的三層結構的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，可以具有不包括半導體層108a和半導體層108c中的一者或兩者的結構。明確而言，如圖18B所示，半導體層108可以具有半導體層108a和半導體層108b的兩層結構。或者，如圖18C所示，半導體層108可以具有半導體層108b和半導體層108c的兩層結構。或者，半導體層108也可以具有四層以上的疊層結構。
注意，在此示出的半導體層108的結構還可以用於其他結構例子。
在此，示出將實施方式1所示的金屬氧化物層21用於VFET的結構例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。也可以將金屬氧化物層21用於平面型電晶體。
＜結構例子4＞ 圖19A是本發明的一個實施方式的半導體裝置20F的俯視圖。圖19B是沿著圖19A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖19C是沿著點劃線A3-A4的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20F包括電晶體200A。電晶體200A在基板102上包括絕緣層202，並在絕緣層202上包括半導體層203。此外，在絕緣層202及半導體層203上包括絕緣層204。此外，在絕緣層204上包括導電層205。半導體層203和導電層205包括隔著絕緣層204彼此重疊的區域。
可以將實施方式1所示的金屬氧化物層21用作半導體層203。半導體層203可以參照金屬氧化物層21及半導體層108的記載。另外，作為半導體層203的被形成面的絕緣層202相當於實施方式1所示的層31。絕緣層202包括包含第一元素的區域202D。區域202D位於絕緣層202的不與半導體層203重疊的區域。區域202D可以參照區域31D的記載。
半導體層203包括區域203P、通道形成區域203Q及區域203R。區域203P被用作源極區域和汲極區域中的一個。區域203R被用作源極區域和汲極區域中的另一個。在半導體層203中，與導電層205重疊的區域被用作通道形成區域203Q。因此，導電層205被用作電晶體200A的閘極電極。此外，絕緣層204被用作電晶體200A的閘極絕緣層。
通道形成區域203Q的X方向上的長度為電晶體200A的通道長度L（參照圖19B）。此外，通道形成區域203Q的Y方向上的長度為電晶體200A的通道寬度W（參照圖19C）。
在絕緣層204及導電層205上包括絕緣層206。此外，在與半導體層203的區域203P重疊的區域中，絕緣層204及絕緣層206中設置有開口部207a。此外，在與半導體層203的區域203R重疊的區域中，絕緣層204及絕緣層206中設置有開口部207b。
以覆蓋開口部207a的方式設置有導電層208a，以覆蓋開口部207b的方式設置有導電層208b。導電層208a在開口部207a的底部與半導體層203的區域203P連接。此外，導電層208b在開口部207b的底部與半導體層203的區域203R連接。由此，導電層208a被用作電晶體200A的源極電極和汲極電極中的一個，導電層208b被用作電晶體200A的源極電極和汲極電極中的另一個。
絕緣層206及導電層208（導電層208a及導電層208b）上設置有絕緣層209。
圖20A至圖20C示出與圖19A至圖19C所示的結構不同的結構例子。圖20A是本發明的一個實施方式的半導體裝置20G的俯視圖。圖19B是沿著圖19A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖19C是沿著點劃線A3-A4的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20G包括電晶體200B。電晶體200B與電晶體200A的主要不同之處在於：在電晶體200B中，在基板102與絕緣層202之間包括導電層219。導電層219被用作電晶體200B的背閘極電極。導電層219設置在與通道形成區域203Q重疊的位置。此外，導電層219較佳為超過通道形成區域203Q的端部延伸。也就是說，較佳為由導電層219覆蓋通道形成區域203Q。藉由由導電層219覆蓋通道形成區域203Q，可以提高在電晶體的外部產生的電場不容易作用於通道形成區域的效果（也稱為電場遮蔽效果）。絕緣層202被用作電晶體200B的背閘極絕緣層。
＜結構例子5＞ 圖21A是本發明的一個實施方式的半導體裝置20H的俯視圖。圖21B是沿著圖21A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖21C是沿著點劃線A3-A4的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20H包括電晶體200C。電晶體200C包括配置在基板102上的半導體層520a、配置在半導體層520a上的半導體層520b、相離地配置在半導體層520b上的導電層542a及導電層542b、配置在導電層542a及導電層542b上且開口部形成在導電層542a與導電層542b之間的絕緣層580、配置在開口部中的導電層560以及配置在半導體層520b、導電層542a、導電層542b及絕緣層580與導電層560之間的絕緣層550。在此，如圖21B及圖21C所示，導電層560的頂面與絕緣層550及絕緣層580的頂面大致一致。此外，有時將半導體層520a及半導體層520b統稱為半導體層520。此外，有時將導電層542a及導電層542b統稱為導電層542。
如圖21A至圖21C所示，絕緣層554配置在絕緣層524、半導體層520a、半導體層520b、導電層542a及導電層542b與絕緣層580之間。絕緣層554與絕緣層550的側面、導電層542a的頂面及側面、導電層542b的頂面及側面、半導體層520a及半導體層520b的側面以及絕緣層524的頂面接觸。
可以將實施方式1所示的金屬氧化物層21用作半導體層520。半導體層520可以參照金屬氧化物層21及半導體層108的記載。另外，作為半導體層520的被形成面的絕緣層524相當於實施方式1所示的層31。絕緣層524包括包含第一元素的區域524D。區域524D位於絕緣層524的不與半導體層520重疊的區域。區域524D可以參照區域31D的記載。
注意，在電晶體200C中，在通道形成區域及其附近層疊有半導體層520a及半導體層520b的兩層，但是本發明不侷限於此。例如，也可以採用單層結構或三層以上的疊層結構。此外，半導體層520a及半導體層520b也可以都具有兩層以上的疊層結構。
在此，導電層560被用作電晶體的閘極電極，導電層542a及導電層542b各自被用作電晶體的源極電極或汲極電極。如上所述，導電層560以嵌入絕緣層580的開口部及被夾在導電層542a與導電層542b之間的區域中的方式形成。在此，導電層560、導電層542a及導電層542b相對於絕緣層580的開口部自對準地被選擇。也就是說，在電晶體200C中，閘極電極可以自對準地配置在源極電極與汲極電極之間。由此，可以以不設置用於位置對準的餘地的方式形成導電層560，所以可以實現電晶體200C的佔有面積的縮小。由此，可以減小半導體裝置的佔有面積。此外，可以提高半導體裝置的積體度。
如圖21A至圖21C所示，導電層560較佳為包括配置在絕緣層550的內側的導電層560a及以嵌入導電層560a的內側的方式配置的導電層560b。此外，在電晶體200C中，導電層560具有兩層的疊層結構，但是本發明不侷限於此。例如，導電層560也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
電晶體200C包括配置在基板102上的絕緣層202、配置在絕緣層202上的絕緣層514、配置在絕緣層514上的絕緣層516、以嵌入絕緣層516中的方式配置的導電層505、配置在絕緣層516及導電層505上的絕緣層522及配置在絕緣層522上的絕緣層524。此外，半導體層520a配置在絕緣層524上。
電晶體200C上配置有用作層間膜的絕緣層574及絕緣層581。絕緣層574以與導電層560、絕緣層550、絕緣層554及絕緣層580的頂面接觸的方式配置。
作為絕緣層522、絕緣層554及絕緣層574，較佳為使用具有抑制氫（例如，氫原子、氫分子等中的至少一個）的擴散的功能的絕緣層。例如，作為絕緣層522、絕緣層554及絕緣層574，較佳為使用其氫透過性比絕緣層524、絕緣層550及絕緣層580低的絕緣層。此外，作為絕緣層522及絕緣層554，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能的絕緣層。例如，作為絕緣層522及絕緣層554，較佳為使用其氧透過性比絕緣層524、絕緣層550及絕緣層580低的絕緣層。
在此，絕緣層524、半導體層520及絕緣層550由絕緣層522及絕緣層574隔開。由此，可以抑制包含在絕緣層574的上層及絕緣層522的下層中的氫等雜質及過剩的氧混入絕緣層524、半導體層520及絕緣層550。
圖21B示出設置與電晶體200C連接且用作插頭的導電層545（導電層545a及導電層545b）的例子。此外，還設置與用作插頭的導電層545的側面接觸的絕緣層541（絕緣層541a及絕緣層541b）。也就是說，絕緣層541以與絕緣層554、絕緣層580、絕緣層574及絕緣層581的開口部的內壁接觸的方式設置。此外，在圖21B中，以與絕緣層541的側面接觸的方式設置有導電層545的第一導電層且在導電層545的第一導電層的內側設置有導電層545的第二導電層。
在此，導電層545的頂面的高度與絕緣層581的頂面的高度可以大致相同。此外，電晶體200C示出層疊有導電層545的第一導電層及導電層545的第二導電層的結構，但是本發明不侷限於此。例如，導電層545也可以具有單層結構或者三層以上的疊層結構。在結構體具有疊層結構的情況下，有時按形成順序賦予序數以進行區別。
半導體層520b中的不與導電層542重疊的區域的厚度有時比與導電層542重疊的區域的厚度薄。該厚度薄的區域在形成導電層542a及導電層542b時去除半導體層520b的頂面的一部分而形成。當在半導體層520b的頂面沉積成為導電層542的導電膜時，有時在與該導電膜的介面附近形成低電阻區域。如此，藉由去除位於半導體層520b的頂面的導電層542a與導電層542b之間的低電阻區域，可以抑制通道形成在該區域中。
接著，說明可以用於本發明的一個實施方式的半導體裝置的電晶體200C的詳細結構。
導電層505以包括隔著半導體層520與導電層560重疊的區域的方式配置。此外，藉由以嵌入絕緣層516中的方式設置導電層505，可以減少導電層505及絕緣層516的頂面的凹凸，從而可以提高在後面製程中形成的層的覆蓋性。
導電層505包括導電層505a及導電層505b。導電層505a以與設置在絕緣層516中的開口部的底面及側壁接觸的方式設置。導電層505b以嵌入於形成在導電層505a的凹部的方式設置。導電層505b的頂面的高度與導電層505a的頂面的高度及絕緣層516的頂面的高度大致一致。
作為導電層505a使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子（N 2O、NO或NO 2等）或銅原子等雜質的擴散的功能的導電材料。或者，使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能的導電材料。
藉由作為導電層505a使用具有抑制氫的擴散的功能的導電材料，可以抑制包含在導電層505b中的氫等雜質藉由絕緣層524等擴散到半導體層520。此外，藉由作為導電層505a使用具有抑制氧的擴散的功能的導電材料，可以抑制導電層505b被氧化而導電率下降。作為具有抑制氧擴散的功能的導電材料，例如可以使用鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、釕、氧化釕等。由此，導電層505a可以採用上述導電材料的單層或疊層。例如，作為導電層505a可以使用氮化鈦。
導電層505b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。例如，導電層505b較佳為使用鎢。在將導電層560用作閘極電極的情況下，導電層505被用作背閘極電極。
導電層505較佳為比半導體層520中的通道形成區域大。尤其是，如圖21C所示，導電層505較佳為延伸到與半導體層520的通道寬度方向交叉的端部的外側的區域。也就是說，較佳為在半導體層520的通道寬度方向的側面的外側，導電層505和導電層560隔著絕緣層重疊。
藉由具有上述結構，可以由用作閘極電極的導電層560的電場和用作背閘極電極的導電層505的電場電圍繞半導體層520的通道形成區域。
導電層505可以超過半導體層520的端部延伸而用作佈線。但是不侷限於此，也可以在導電層505下設置用作佈線的導電層。
作為絕緣層514，較佳為使用用作抑制水或氫等雜質從基板一側進入電晶體200C的阻擋膜的絕緣材料。因此，作為絕緣層514較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子（N 2O、NO、NO 2等）、銅原子等雜質的擴散的功能（不容易使上述雜質透過）的絕緣材料。或者，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能（不容易使上述氧透過）的絕緣材料。
例如，較佳的是，作為絕緣層514使用氧化鋁或氮化矽等。由此，可以抑制水或氫等雜質從與絕緣層514相比更靠近基板一側擴散到電晶體200C一側。或者，可以抑制包含在絕緣層524等中的氧擴散到與絕緣層514相比更靠近基板一側。
作為用作層間膜的絕緣層516、絕緣層580及絕緣層581，較佳為使用介電常數比絕緣層514低的絕緣材料。藉由將介電常數低的材料用於層間膜，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。例如，作為絕緣層516、絕緣層580及絕緣層581，可以適當地使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或具有空孔的氧化矽等。
當將導電層560用作閘極電極時，絕緣層522及絕緣層524被用作閘極絕緣層。
在此，與半導體層520接觸的絕緣層524較佳為包含過量氧。例如，作為絕緣層524可以適當地使用氧化矽或氧氮化矽等。藉由以與半導體層520接觸的方式設置包含氧的絕緣層，可以減少半導體層520中的氧空位，從而可以提高電晶體200C的可靠性。
如圖21C所示，有時在絕緣層524中不與絕緣層554重疊也不與半導體層520b重疊的區域的厚度比其他區域的厚度薄。在絕緣層524中，不與絕緣層554重疊也不與半導體層520b重疊的區域的厚度較佳為足以擴散上述氧的厚度。
與絕緣層514等同樣，作為絕緣層522，較佳為使用用作抑制水或氫等雜質從基板一側混入到電晶體200C的阻擋膜的材料。例如，作為絕緣層522使用其氫透過性比絕緣層524低的材料。藉由由絕緣層522、絕緣層554及絕緣層574圍繞絕緣層524、半導體層520以及絕緣層550等，可以抑制水或氫等雜質從外部進入電晶體200C。
再者，作為絕緣層522，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能（不容易使上述氧透過）的材料。例如，作為絕緣層522使用其氧透過性比絕緣層524低的材料。藉由使絕緣層522具有抑制氧及雜質的擴散的功能，可以減少從半導體層520擴散到基板一側的氧。此外，可以抑制導電層505與絕緣層524及半導體層520所含的氧起反應。
作為絕緣層522，較佳為使用包含作為絕緣材料的鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣層。作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣層，較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）等。當使用這種材料形成絕緣層522時，絕緣層522被用作抑制氧從半導體層520釋放以及氫等雜質從電晶體200C的周圍部進入半導體層520的層。
或者，例如也可以對這些絕緣層添加氧化鋁、氧化鉍、氧化鍺、氧化鈮、氧化矽、氧化鈦、氧化鎢、氧化釔、氧化鋯。或者，也可以對這些絕緣層進行氮化處理。或者，也可以將氧化矽、氧氮化矽或氮化矽層疊於上述絕緣層而使用。例如，作為絕緣層522可以採用依次層疊氮化矽、氧化矽和氧化鋁這三層的結構等。
作為絕緣層522，例如也可以以單層或疊層使用包含氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鍶（SrTiO 3）或（Ba，Sr）TiO 3（BST）等所謂的high-k材料的絕緣層。隨著電晶體的微型化及高積體化，有時因閘極絕緣層的薄膜化而發生洩漏電流等問題。藉由作為用作閘極絕緣層的絕緣層使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同時降低電晶體工作時的閘極電位。
此外，絕緣層522及絕緣層524可以都具有兩層以上的疊層結構。此時，不侷限於由相同材料構成的疊層結構，從而可以具有由不同材料構成的疊層結構。
半導體層520包括半導體層520a及半導體層520a上的半導體層520b。當在半導體層520b下設置有半導體層520a時，可以抑制雜質從形成在半導體層520a的下方的結構物擴散到半導體層520b。半導體層520a中的元素M的含有率較佳為高於半導體層520b中的元素M的含有率。
半導體層520b上設置有用作源極電極及汲極電極的導電層542（導電層542a及導電層542b）。當作為半導體層520b使用氧化物半導體時，作為導電層542較佳為使用不容易被氧化的導電材料或即使吸收氧也保持導電性的導電材料。
半導體層520的與導電層542接觸的區域被用作電晶體200C的源極區域或汲極區域。在此，導電層542a與導電層542b之間的區域以與絕緣層580的開口部重疊的方式形成。因此，可以在導電層542a與導電層542b之間自對準地配置導電層560。
絕緣層550被用作閘極絕緣層。絕緣層550以與半導體層520b的頂面接觸的方式配置。絕緣層550可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或具有空孔的氧化矽。例如，作為絕緣層550可以使用氧化矽或氧氮化矽。
與絕緣層524同樣，作為絕緣層550，使用絕緣層550中的水或氫等雜質的濃度降低的絕緣材料。絕緣層550的厚度較佳為1nm以上且20nm以下。
此外，較佳為在絕緣層550與導電層560之間設置金屬氧化物。借助於該金屬氧化物，抑制氧從絕緣層550擴散到導電層560。由此，可以抑制因絕緣層550中的氧所導致的導電層560的氧化。
雖然在圖21A至圖21C中導電層560具有兩層結構，但是也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
作為導電層560a較佳為使用上述具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子（N 2O、NO或NO 2等）或銅原子等雜質的擴散的功能的導電層。或者，較佳為使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能的導電材料。
藉由使導電層560a具有抑制氧的擴散的功能，可以抑制因絕緣層550所包含的氧導致導電層560b氧化。因此，可以抑制導電層560b的導電率下降。作為具有抑制氧的擴散的功能的導電材料，例如，可以使用鉭、氮化鉭、釕或氧化釕等。
導電層560b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，由於導電層560還被用作佈線，所以較佳為使用導電性高的導電層。例如，可以使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。另外，導電層560b可以具有疊層結構，例如可以具有鈦或氮化鈦和上述導電材料的疊層結構。
如圖21B及圖21C所示，在半導體層520b的不與導電層542重疊的區域，即半導體層520的通道形成區域中，半導體層520的側面被導電層560覆蓋。由此，可以容易使用作電晶體200C的閘極電極的導電層560的電場影響到半導體層520的側面。由此，可以提高電晶體200C的通態電流及頻率特性。
與絕緣層514等同樣，作為絕緣層554使用抑制水或氫等雜質從絕緣層580一側混入電晶體200C的絕緣材料。例如，作為絕緣層554使用其氫透過性比絕緣層524低的絕緣材料。再者，如圖21B及圖21C所示，以與導電層542a的頂面及側面、導電層542b的頂面及側面、半導體層520a及半導體層520b的側面以及絕緣層524的頂面接觸的方式設置絕緣層554。藉由採用這種結構，可以抑制絕緣層580所包含的氫從導電層542a、導電層542b、半導體層520a、半導體層520b及絕緣層524的頂面或側面進入半導體層520。
再者，作為絕緣層554，使用具有抑制氧（例如，氧原子和氧分子等中的至少一個）的擴散的功能（不容易使上述氧透過）的絕緣材料。例如，作為絕緣層554使用其氧透過性比絕緣層580或絕緣層524低的絕緣材料。
當作為半導體層520使用氧化物半導體時，絕緣層554可以利用濺射法沉積。藉由在包含氧的氛圍下使用濺射法沉積絕緣層554，可以對絕緣層524的與絕緣層554接觸的區域附近添加氧。由此，可以將氧從該區域藉由絕緣層524供應到半導體層520中。在此，藉由使絕緣層554具有抑制氧擴散到上方的功能，可以防止氧從半導體層520擴散到絕緣層580。此外，藉由使絕緣層522具有抑制氧擴散到下方的功能，可以防止氧從半導體層520擴散到基板一側。如此，對半導體層520中的通道形成區域供應氧。由此，可以減少半導體層520的氧空位並抑制電晶體的常開啟化。
作為絕緣層554，例如可以沉積包含鋁及鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣層。注意，作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣層，可以使用氧化鋁、氧化鉿或包含鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）等。
絕緣層580隔著絕緣層554設置在絕緣層524、半導體層520及導電層542上。例如，作為絕緣層580，使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或具有空孔的氧化矽等。尤其是，氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。尤其是，氧化矽、氧氮化矽、具有空孔的氧化矽等材料容易形成包含藉由加熱脫離的氧的區域，所以是較佳的。
與絕緣層514等同樣，作為絕緣層574，使用用作抑制水或氫等雜質從上方混入到絕緣層580的阻擋膜的絕緣材料。作為絕緣層574，例如使用可用於絕緣層514或絕緣層554等的絕緣材料。
圖21A至圖21C示出在絕緣層574上設置用作層間膜的絕緣層581的例子。與絕緣層524等同樣，作為絕緣層581，使用膜中的水或氫等雜質的濃度降低的絕緣材料。
在形成於絕緣層581、絕緣層574、絕緣層580及絕緣層554中的開口部中配置導電層545a及導電層545b。導電層545a及導電層545b以中間夾著導電層560的方式設置。此外，導電層545a及導電層545b的頂面的高度與絕緣層581的頂面也可以位於同一平面上。
此外，以與絕緣層581、絕緣層574、絕緣層580以及絕緣層554的開口部的內壁接觸的方式設置有絕緣層541a，以與絕緣層541a的側面接觸的方式形成有導電層545a的第一導電層。導電層542a位於該開口部的底部的至少一部分且與導電層545a接觸。同樣，以與絕緣層581、絕緣層574、絕緣層580以及絕緣層554的開口部的內壁接觸的方式設置有絕緣層541b，以與絕緣層541b的側面接觸的方式形成有導電層545b的第一導電層。導電層542b位於該開口部的底部的至少一部分且與導電層545b接觸。
導電層545a及導電層545b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，導電層545a及導電層545b可以都具有兩層以上的疊層結構。
當作為導電層545採用疊層結構時，作為與半導體層520a、半導體層520b、導電層542、絕緣層554、絕緣層580、絕緣層574及絕緣層581接觸的導電層較佳為使用上述具有抑制水或氫等雜質的擴散的功能的導電層。例如，使用鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、釕或氧化釕等。藉由使用該導電材料，可以防止包含在絕緣層580中的氧被導電層545a及導電層545b吸收。此外，可以防止水或氫等雜質從絕緣層581的上層藉由導電層545a及導電層545b進入半導體層520。
作為絕緣層541a及絕緣層541b，例如可以使用能夠用於絕緣層554等的絕緣層。因為絕緣層541a及絕緣層541b與絕緣層554接觸地設置，所以可以抑制水或氫等雜質從絕緣層580等經過導電層545a及導電層545b混入半導體層520。此外，絕緣層541a及絕緣層541b可以抑制絕緣層580所包含的氧被導電層545a及導電層545b吸收。
＜結構例子6＞ 圖22A是本發明的一個實施方式的半導體裝置20I的俯視圖。圖22B是沿著圖22A所示的點劃線A1-A2的截斷面的剖面圖，圖22C是沿著點劃線A3-A4的截斷面的剖面圖，圖22D是沿著點劃線A5-A6的截斷面的剖面圖。
半導體裝置20I包括電晶體200D。圖22B是電晶體200D的通道長度方向上的剖面圖。圖22C及圖22D是電晶體200D的通道寬度方向上的剖面圖。
電晶體200D包括：以嵌入於絕緣層816的方式設置的導電層505（導電層505a及導電層505b）；絕緣層816及導電層505上的絕緣層521；絕緣層521上的絕緣層522；絕緣層522上的絕緣層524；絕緣層524上的半導體層520（半導體層520a及半導體層520b）；半導體層520上的導電層542a（導電層542a1及導電層542a2）和導電層542b（導電層542b1及導電層542b2）；導電層542a上的絕緣層871a；導電層542b上的絕緣層871b；半導體層520上的絕緣層850；以及絕緣層850上的導電層560（導電層560a及導電層560b）。
可以將實施方式1所示的金屬氧化物層21用作半導體層520。半導體層520可以參照金屬氧化物層21及半導體層108的記載。另外，作為半導體層520的被形成面的絕緣層524相當於實施方式1所示的層31。絕緣層524包括包含第一元素的區域524D。區域524D位於絕緣層524的不與半導體層520重疊的區域。區域524D可以參照區域31D的記載。
絕緣層871a、871b上設置有絕緣層875，絕緣層875上設置有絕緣層885。絕緣層855、絕緣層850及導電層560配置在設置於絕緣層885及絕緣層875中的開口部的內部。另外，絕緣層885及導電層560上設置有絕緣層882。此外，絕緣層882上設置有絕緣層883。另外，絕緣層816及導電層505下設置有絕緣層815。另外，導電層542a2、導電層542b2、絕緣層871a、絕緣層871b、絕緣層875及絕緣層885與絕緣層850之間設置有絕緣層855。
絕緣層815、絕緣層816、導電層505、絕緣層521、絕緣層522、絕緣層524、半導體層520、導電層542a、導電層542b、絕緣層871a、絕緣層871b、絕緣層875、絕緣層885、絕緣層855、絕緣層850、導電層560、絕緣層882及絕緣層883都可以具有單層結構或疊層結構。
半導體層520包括用作通道形成區域的區域。導電層560包括用作第一閘極電極（上側的閘極電極）的區域。絕緣層850包括用作第一閘極絕緣體的區域。導電層505包括用作第二閘極電極（下側的閘極電極）的區域。絕緣層524、絕緣層522及絕緣層521包括用作第二閘極絕緣體的區域。
導電層542a包括用作源極電極和汲極電極中的一個的區域。導電層542b包括用作源極電極和汲極電極中的另一個的區域。
半導體層520較佳為包括絕緣層524上的半導體層520a及半導體層520a上的半導體層520b。當在半導體層520b下包括半導體層520a時，可以抑制雜質從形成在半導體層520a的下方的結構物擴散到半導體層520b。另外，半導體層520既可以採用半導體層520b的單層結構，又可以採用三層以上的疊層結構。
導電層542a具有導電層542a1和導電層542a2的疊層結構，導電層542b具有導電層542b1和導電層542b2的疊層結構。與半導體層520b接觸的導電層542a1及導電層542b1較佳為金屬氮化物等不容易被氧化的導電體。由此，可以防止因包含在半導體層520b中的氧導致的導電層542a及導電層542b的過度氧化。此外，導電層542a2及導電層542b2較佳為其導電性比導電層542a1及導電層542b1高的金屬層等導電體。由此，導電層542a及導電層542b可以被用作導電性高的佈線或電極。
例如，作為導電層542a1及導電層542b1可以使用氮化鉭或氮化鈦，作為導電層542a2及導電層542b2可以使用鎢。
設置在絕緣層885及絕緣層875中的開口部與導電層542a2和導電層542b2之間的區域重疊。從平面看時，絕緣層885的開口部的側面與導電層542a2的側面及導電層542b2的側面一致或大致一致。此外，導電層542a1及導電層542b1的一部分以向上述開口部內突出的方式形成。在此，導電層542a1的頂面的一部分與導電層542a2接觸，導電層542b1的頂面的一部分與導電層542b2接觸。因此，絕緣層855在上述開口部內與導電層542a1的頂面的其他一部分、導電層542b1的頂面的其他一部分、導電層542a2的側面及導電層542b2的側面接觸。另外，絕緣層850與半導體層520的頂面、導電層542a1的側面、導電層542b1的側面及絕緣層855的側面接觸。
絕緣層855較佳為氮化物等不容易被氧化的絕緣體。絕緣層855利用各向異性蝕刻以與設置在絕緣層885等中的開口部的側壁（在此，開口部的側壁例如對應於絕緣層885等的側面）接觸的方式形成。絕緣層855以與導電層542a2的側面及導電層542b2的側面接觸的方式形成，並具有保護導電層542a2及導電層542b2的功能。為了對半導體層520b供應氧，較佳為在分離導電層542a1和導電層542b1之後且在沉積絕緣層850之前在含氧氛圍下進行加熱處理。此時，由於絕緣層855以與導電層542a2的側面及導電層542b2的側面接觸的方式形成，所以可以防止導電層542a2及導電層542b2被過度氧化。例如，作為絕緣層855可以使用氮化矽。
絕緣層850較佳為具有俘獲或固定氫的功能。由此，可以降低半導體層520b的通道形成區域中的氫濃度。因此，可以降低通道形成區域中的V OH而使通道形成區域i型化或實質上i型化。
絕緣層850被用作閘極絕緣體。絕緣層850與絕緣層855及導電層560一起設置在形成於絕緣層885中的開口部。為了實現電晶體200D的微型化，絕緣層850的厚度較佳為小。構成絕緣層850的層的厚度較佳為0.1nm以上且10nm以下，更佳為0.1nm以上且5.0nm以下，進一步較佳為0.5nm以上且5.0nm以下，還進一步較佳為1.0nm以上且小於5.0nm，更進一步較佳為1.0nm以上且3.0nm以下。構成絕緣層850的各層的至少一部分較佳為包括具有上述厚度的區域。
絕緣層850較佳為利用ALD法沉積。ALD法有只利用熱能使前驅物及反應物起反應的熱ALD（Thermal ALD）法、使用受到電漿激發的反應物的PEALD（Plasma Enhanced ALD）法等。在PEALD法中，藉由利用電漿可以在更低溫下進行沉積，所以有時是較佳的。
絕緣層855的厚度較佳為0.5nm以上且20nm以下，更佳為0.5nm以上且10nm以下，進一步較佳為0.5nm以上且3nm以下。當絕緣層855具有上述厚度時，可以抑制導電層542a2及導電層542b2被過度氧化。絕緣層855的至少一部分較佳為包括具有上述厚度的區域。當絕緣層855的厚度過大時，利用ALD法的絕緣層855的沉積時間較長而導致生產率的下降，因此較佳為將絕緣層855的厚度大致設定為上述範圍。
絕緣層815、絕緣層521、絕緣層522、絕緣層882及絕緣層883較佳為都包括具有抑制水、氫等雜質及氧的擴散的功能的絕緣體。例如，可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鉿、氧化鋯、包含鋁及鉿的氧化物（鋁酸鉿）、包含鉿及鋯的氧化物（鉿鋯氧化物）、氧化鎵、氮化矽或氮氧化矽等。例如，絕緣層883及絕緣層521較佳為使用氫阻擋性更高的氮化矽等。另外，例如絕緣層882較佳為使用俘獲氫或固定氫的能力高的氧化鋁等。另外，例如絕緣層522較佳為使用俘獲氫或固定氫的能力高且為高介電常數（high-k）材料的氧化鉿等。
導電層505以與半導體層520及導電層560重疊的方式配置。在此，導電層505較佳為以嵌入形成在絕緣層816中的開口部的方式設置。此外，如圖22A及圖22C所示，導電層505較佳為延伸設置在通道寬度方向上。藉由採用這種結構，在設置多個電晶體時導電層505被用作佈線。
如圖22B及圖22C所示，導電層505較佳為包括導電層505a及導電層505b。導電層505a以與上述開口部的底面及側壁接觸的方式設置。導電層505b以嵌入沿著上述開口部形成的導電層505a的凹部中的方式設置。在此，導電層505的頂面的高度與絕緣層816的頂面的高度一致或大致一致。
藉由作為導電層505a使用具有減少氫擴散的功能的導電材料，可以防止包含在導電層505b中的氫等雜質經過絕緣層816等擴散到半導體層520。此外，藉由作為導電層505a使用具有抑制氧擴散的功能的導電材料，可以抑制導電層505b被氧化而導電率降低。作為具有抑制氧擴散的功能的導電材料，例如可以舉出鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、釕及氧化釕。導電層505a可以具有上述導電材料的單層結構或疊層結構。例如，導電層505a較佳為包含氮化鈦。
導電層505b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。例如，導電層505b較佳為包含鎢。
導電層505可以被用作第二閘極電極。在此情況下，可以藉由單獨地改變施加到導電層505的電位而不使其與施加到導電層560的電位聯動來控制電晶體200D的臨界電壓（Vth）。尤其是，藉由對導電層505施加負電位，可以進一步增大電晶體200D的Vth而減少關態電流。因此，與不對導電層505施加負電位的情況相比，在對導電層505施加負電位的情況下，可以減小對導電層560施加的電位為0V時的汲極電流。
與半導體層520接觸的絕緣層524例如較佳為包含氧化矽或氧氮化矽。由此，可以將氧從絕緣層524供應到半導體層520以減少氧空位。
另外，與半導體層520同樣，絕緣層524可以呈島狀。由此，在設置多個電晶體200D時，各電晶體200D包括大致相同尺寸的絕緣層524。因此，各電晶體200D中的從絕緣層524供應到半導體層520的氧量大致相等。由此，可以抑制基板面內的電晶體200D的電特性不均勻。
作為導電層542a、導電層542b及導電層560，較佳為使用不容易被氧化的導電材料或者具有抑制氧擴散的功能的導電材料。作為該導電材料例如可以舉出包含氮的導電材料及包含氧的導電材料。由此，可以抑制導電層542a、導電層542b及導電層560的導電率降低。
絕緣層871a及絕緣層871b是導電層542a2及導電層542b2的加工中被用作蝕刻停止層的保護導電層542a2及導電層542b2的無機絕緣體。另外，由於與導電層542a2及導電層542b2接觸，所以絕緣層871a及絕緣層871b較佳為使用不容易使導電層542a及導電層542b氧化的無機絕緣體。絕緣層871a及絕緣層871b例如較佳為具有氮化物絕緣體和氧化物絕緣體的疊層結構。
導電層560較佳為包括導電層560a以及配置在導電層560a上的導電層560b。例如，較佳為以包圍導電層560b的底面及側面的方式配置導電層560a。此時，作為導電層560a，較佳為使用不容易被氧化的導電材料或者具有抑制氧擴散的功能的導電材料。當導電層560a具有抑制氧擴散的功能時，可以抑制因絕緣層885等所包含的氧而使導電層560b氧化。由此，可以抑制導電層560b的導電率下降。作為具有抑制氧擴散的功能的導電材料，例如較佳為使用鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、釕、氧化釕等。
導電層560b較佳為使用導電性高的導電體。例如，導電層560b可以使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，導電層560b可以具有疊層結構，例如可以具有鈦或氮化鈦與上述導電材料的疊層結構。
絕緣層816及絕緣層885各自的介電常數較佳為比絕緣層522低。藉由將介電常數低的材料用於層間膜，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
對本發明的一個實施方式的半導體裝置的製造方法進行說明。
＜製造方法例子＞ 在此，參照圖23A至圖26C說明圖17A及圖17B所示的半導體裝置20C的製造方法的一個例子。圖23A至圖26C排列示出沿著圖10A中的點劃線A1-A2的剖面圖和沿著點劃線B1-B2的剖面圖。
首先，在基板102上形成絕緣層109。當形成絕緣層109時，可以適合利用濺射法或PECVD法。
接著，在絕緣層109上形成成為導電層112a的導電膜，對該導電膜進行加工來形成導電層112a（圖23A）。該導電膜的形成可以適合利用濺射法。
接著，在導電層112a上形成成為絕緣層110b的絕緣膜110bf及成為絕緣層110c的絕緣膜110cf（圖23B）。
當形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf時，可以適當地利用濺射法或PECVD法。較佳為在形成絕緣膜110bf之後以不使絕緣膜110bf的表面暴露於大氣的方式形成絕緣膜110cf。由此，可以抑制來源於大氣的雜質附著於絕緣膜110bf的表面。作為該雜質，例如可以舉出水及有機物。例如，較佳為在形成絕緣膜110bf之後使用相同裝置連續形成絕緣膜110cf。
形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf時的基板溫度都較佳為180℃以上且450℃以下，更佳為200℃以上且450℃以下，更佳為250℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且400℃以下，更佳為350℃以上且400℃以下。藉由使形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf時的基板溫度在上述範圍內，可以減少從絕緣膜110bf及絕緣膜110cf本身釋放的雜質（例如水及氫）的量，由此可以抑制雜質擴散到半導體層108。因此，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
注意，由於先形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf然後形成半導體層108，所以沒有因形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf時施加的熱導致的氧從半導體層108脫離的擔憂。
可以在形成絕緣膜110bf及絕緣膜110cf之後進行加熱處理。藉由進行加熱處理，可以使雜質（例如水及氫）從絕緣膜110bf的膜中、絕緣膜110cf的膜中及表面脫離。
在形成絕緣膜110cf之後，可以對絕緣膜110cf供應氧。作為氧的供應方法，例如可以使用離子植入法、電漿浸沒離子佈植技術或電漿處理。作為電漿處理，可以適合使用以高頻功率使氧氣體電漿化的裝置。作為以高頻功率使氣體電漿化的裝置，例如可以舉出PECVD裝置、電漿蝕刻裝置及電漿灰化裝置。電漿處理較佳為在含氧氛圍下進行。例如，電漿處理較佳為在包含氧、一氧化二氮（N 2O）、二氧化氮（NO 2）、一氧化碳及二氧化碳中的一個以上的氛圍下進行。氧的供應兩例如可以根據電漿處理中的功率及處理時間調整。
在形成絕緣膜110cf之後，可以對絕緣膜110cf供應氮。氮的供應方法可以參照上述氧的供應方法的記載。作為氮的供應方法，可以適當地使用含氮氛圍下的電漿處理。例如，較佳為在包含氮、一氧化二氮（N 2O）和二氧化氮（NO 2）中的一個以上的氛圍下進行電漿處理。氮的供應量例如可以根據電漿處理中的功率及處理時間調整。
在絕緣層（在此，絕緣膜110cf或後面的絕緣層110c）中，藉由氮與氧的反應生成氮氧化物（NO X，X為大於0的實數）。作為氮氧化物，例如可以舉出N 2O、NO及NO 2。在絕緣層中，氮氧化物形成能階，該能階位於金屬氧化物的能帶間隙內。例如，NO 2的電荷在0的狀態和-1的狀態之間遷移的遷移能階位於氧化銦的能帶間隙內。因此，當氮氧化物擴散到絕緣層與包含金屬氧化物的半導體層的介面或介面附近時，該能階俘獲電子。其結果是，被俘獲的電子留在絕緣層與半導體層的介面或介面附近，由此可以使電晶體的臨界電壓向正方向增大。因此，可以實現常關閉電晶體，從而可以實現低功耗的半導體裝置。
藉由增加氮氧化物量，可以使臨界電壓向正一側更大。但是，在氮氧化物量過多時，有對電晶體的閘極施加正電位（正偏壓）的狀態下的臨界電壓的變動很大而可靠性降低的擔憂。因此，氮氧化物量較佳為在不影響到可靠性的範圍內。
氮氧化物量例如可以利用熱脫附譜分析法（TDS：Thermal Desorption Spectrometry）中的釋放量或電子自旋共振法（ESR：Electron Spin Resonance）中的電子自旋量進行評價。在TDS中，可以評價NO（質量電荷比（也稱為m/z）=30）、N 2O（m/z=44）及NO 2（m/z=46）的釋放量。此外，在TDS中有時難以定量NO 2的脫離量。在此情況下，藉由評價NO及N 2O的脫離量，可以評價NO 2量。在ESR中，可以使用來源於NO 2的ESR信號。N原子具有七個電子，O原子具有八個電子，因此NO 2分子的電子為開殼層結構。因此，由於中性的NO 2分子具有孤立電子，所以能夠利用ESR進行測量。另外，由於 14N具有一個核自旋，所以與 14N有關的ESR信號的峰分裂為三個。此時，ESR信號的分裂寬度為超精細耦合常數。
對供應氧的處理和供應氮的處理的順序沒有特別的限制。可以在供應氮之後供應氧。另外，也可以在供應氧之後供應氮。或者，可以藉由相同處理供應氧及氮。例如，可以藉由在包含氮及氧的氛圍下進行電漿處理來供應氧及氮。例如，藉由進行使用一氧化二氮（N 2O）的電漿處理，可以高效地生成氮氧化物，所以是較佳的。
注意，可以藉由在形成絕緣膜110cf後以不使絕緣膜110cf的表面暴露於大氣的方式進行該電漿處理。例如，在形成絕緣膜110cf時使用PECVD裝置的情況下，較佳為利用該PECVD裝置進行該電漿處理。由此可以提高生產率。明確而言，在利用PECVD裝置形成絕緣膜110cf之後，可以連續地進行N 2O等離子處理。
接著，較佳為在絕緣膜110cf上形成膜139（圖23D）。膜139可以適合利用濺射法形成。藉由在含氧氛圍下形成膜139，可以對絕緣膜110cf供應氧。圖23C中以實線的箭頭示意性地表示對絕緣膜110cf供應氧的情況。
對膜139的導電性沒有限制。膜139可以使用絕緣膜、半導體膜和導電膜中的至少一種。膜139例如可以使用氧化鋁、氧化鉿、鋁酸鉿、銦氧化物、銦錫氧化物（ITO）或含矽的銦錫氧化物（ITSO）。
作為膜139，較佳為使用包含一個以上的與半導體層108相同的元素的氧化物材料。尤其是，較佳為使用可應用於半導體層108的氧化物半導體材料。
當形成膜139時，引入到沉積裝置的處理室內的沉積氣體的氧流量比或處理室內的氧分壓越高，越可以增大供應給絕緣膜110cf中的氧量。氧流量比或氧分壓例如較佳為50%以上且100%以下，更佳為60%以上且100%以下，進一步較佳為70%以上且100%以下，更進一步較佳為80%以上且100%以下，還進一步較佳為90%以上且100%以下。尤其是，較佳為將氧流量比設定為100%，來使氧分壓儘量接近於100%。
如此，藉由在含氧氛圍下利用濺射法形成膜139，可以在形成膜139時在對絕緣膜110cf供應氧的同時防止氧從絕緣膜110cf脫離。其結果是，可以將較多的氧封閉在絕緣膜110cf中。並且，可以藉由後面的加熱處理對半導體層108供應較多的氧。其結果是，可以減少半導體層108中的氧空位及V OH，而可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
可以在形成膜139之後進行加熱處理。藉由在形成膜139之後進行加熱處理，可以有效地從膜139對絕緣膜110cf供應氧。
加熱處理的溫度較佳為150℃以上且低於基板的應變點，更佳為200℃以上且450℃以下，更佳為250℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且400℃以下，更佳為350℃以上且400℃以下。可以在包含高貴氣體、氮和氧中的一個以上的氛圍下進行加熱處理。作為含氮氛圍或含氧氛圍，可以使用乾燥空氣（CDA）。注意，該氛圍中氫或氧等的含量較佳為儘可能少。作為該氛圍，較佳為使用露點為-60℃以下，較佳為-100℃以下的高純度氣體。藉由使用氫、水等的含量儘可能少的氛圍，可以儘可能地防止氫、水等被絕緣膜110bf及絕緣膜110cf吸收。加熱處理可以使用烘箱、快速熱退火（RTA）裝置等。藉由使用RTA裝置，可以縮短加熱處理時間。
在形成膜139之後或上述加熱處理之後，還可以將氧經過膜139供應到絕緣膜110cf。作為氧的供應方法，例如可以使用離子植入法、電漿浸沒離子佈植技術或電漿處理。關於電漿處理，可以參照上述記載，所以省略其詳細說明。
接著，去除膜139（圖23E）。雖然對膜139的去除方法沒有特別的限制，但是可以適合採用濕蝕刻法。藉由利用濕蝕刻法，可以抑制去除膜139時絕緣膜110cf被蝕刻。因此，可以抑制絕緣膜110cf的厚度變小，並且可以使絕緣層110c的厚度均勻。
對絕緣膜110cf供應氧的處理不侷限於上述方法。例如，利用離子植入法或電漿處理對絕緣膜110cf供應氧自由基、氧原子、氧原子離子或氧分子離子。另外，可以在絕緣膜110cf上形成抑制氧脫離的膜之後經過該膜對絕緣膜110cf供應氧。較佳為在供應氧之後去除該膜。作為上述抑制氧脫離的膜，可以使用含有銦、鋅、鎵、錫、鋁、鉻、鉭、鈦、鉬、鎳、鐵、鈷和鎢中的一種以上的導電膜或半導體膜。
接著，在絕緣膜110cf上形成成為絕緣層110d的絕緣膜110df及成為絕緣層110e的絕緣膜110ef（圖24A）。絕緣膜110df的形成可以適合利用濺射法。由於絕緣膜110df及絕緣膜110ef的形成可以參照絕緣膜110bf及絕緣層109的形成的記載，所以省略詳細說明。
接著，在絕緣膜110ef上形成成為導電層112b的導電膜112bf（圖24B）。導電膜112bf的形成可以適合利用濺射法。
接著，加工導電膜112bf來形成導電層112B（圖24C）。導電層112B在後面成為導電層112b。導電層112B的形成例如可以適合利用濕蝕刻法。
接著，去除導電層112B的一部分來形成具有開口部143的導電層112b。導電層112b的形成可以適合利用濕蝕刻法。
接著，去除絕緣膜110bf、絕緣膜110cf及絕緣膜110df的一部分來形成具有開口部141的絕緣層110（圖24D）。開口部141設置在與開口部143重疊的區域。藉由形成開口部141使導電層112a露出。在形成絕緣層110時，可以適合利用乾蝕刻法。
開口部141例如可以使用用於開口部143的形成的光阻遮罩形成。明確而言，可以在導電層112B上形成光阻遮罩，使用該光阻遮罩去除導電層112B的一部分來形成開口部143，使用該光阻遮罩去除絕緣膜110bf、絕緣膜110cf及絕緣膜110df的一部分來形成開口部141。開口部141也可以使用與用於開口部143的形成的光阻遮罩不同的光阻遮罩形成。
接著，以覆蓋開口部141及開口部143的方式形成成為半導體層108的金屬氧化物膜108f（圖25A）。金屬氧化物膜108f以與導電層112b的頂面及側面、絕緣層110的頂面及側面以及導電層112a的頂面接觸的方式設置。金屬氧化物膜108f相當於實施方式1所示的金屬氧化物膜21f。關於金屬氧化物膜108f，可以參照金屬氧化物膜21f的記載。
在形成金屬氧化物膜108f時，較佳為使用氧氣體。藉由使用氧氣體，可以適合對絕緣層110中供應氧。例如，在絕緣層110c使用氧化物或氧氮化物時，可以適合對絕緣層110c中供應氧。藉由對絕緣層110c供應氧，在後面製程中對半導體層108供應氧，由此可以降低半導體層108中的氧空位及V OH。
接著，在金屬氧化物膜108f上形成光阻遮罩180（圖25B）。光阻遮罩180設置在設置半導體層108的區域中。光阻遮罩180相當於實施方式1所示的光阻遮罩90。光阻遮罩180可以參照光阻遮罩90的記載。
接著，以光阻遮罩180為遮罩將元素75供應到金屬氧化物膜108f（圖25C）。元素75被供應到金屬氧化物膜21f的不與光阻遮罩180重疊的區域，由此形成區域108D。圖25C以虛線的箭頭示意性地示出對金屬氧化物膜108f供應元素75的情況。區域108D相當於實施方式1所示的區域21D。區域108D可以參照區域21D的記載。另外，元素75的供應可以參照實施方式1的記載。
區域108D中的元素75的濃度較佳為在上述區域21D中舉出的範圍內。由此，可以降低區域21D的結晶性。注意，區域108D中的元素75的濃度不侷限在上述範圍內。
第一元素還被供應到絕緣層110及導電層112b的不與光阻遮罩180重疊的區域，由此形成區域110D及區域112bD。區域110D及區域112bD相當於實施方式1所示的區域31D。區域110D及區域112bD可以參照區域31D的記載。
接著，去除區域108D形成半導體層108（圖26A）。金屬氧化物膜108f的與光阻遮罩180重疊的區域（相當於實施方式1的區域21N）殘留而成為半導體層108。區域108D的去除可以參照區域21D的去除的記載。
在形成半導體層108時，有時不與半導體層108重疊的區域的導電層112b的一部分被蝕刻而厚度變小。同樣地，有時不與半導體層108及導電層112b重疊的區域的絕緣層110的一部分被蝕刻而厚度變小。例如，有時由於蝕刻而絕緣層110中的絕緣層110d消失，露出絕緣層110c的表面。注意，在金屬氧化物膜108f的蝕刻中，藉由作為絕緣層110d使用選擇比高的材料，可以抑制絕緣層110d的厚度變小。
接著，去除光阻遮罩180（圖26B）。由此，半導體層108露出。
較佳為在去除光阻遮罩180之後進行加熱處理。藉由加熱處理，可以去除包含在半導體層108中或吸附在半導體層108的表面的水及氫。此外，藉由加熱處理，有時半導體層108的膜質得到提高（例如，缺陷的減少或結晶性的提高）。
藉由加熱處理，也可以將氧從絕緣層110c供應給半導體層108。此時，更佳的是，在加工成半導體層108之前進行加熱處理。關於加熱處理可以參照上述記載，所以省略詳細說明。
注意，並不一定需要進行該加熱處理。此外，也可以在該製程中不進行加熱處理而將在後面的製程中進行的加熱處理用作在該製程中的加熱處理。有時，可以將後面製程中的加熱的處理（例如，沉積製程）用作該製程中的加熱處理。
接著，以覆蓋半導體層108、導電層112b及絕緣層110的方式形成絕緣層106（圖26C）。在形成絕緣層106時，例如可以適當地利用PECVD法、濺射法或ALD法。
在半導體層108使用氧化物半導體時，較佳為將絕緣層106用作抑制氧擴散的阻擋膜。藉由絕緣層106具有抑制氧擴散的功能，可以抑制氧從絕緣層106的上側擴散到導電層104，由此可以抑制導電層104被氧化。其結果是，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
藉由提高用作閘極絕緣層的絕緣層106的形成時的溫度，可以形成缺陷少的絕緣層。但是，形成絕緣層106時的溫度較高時氧從半導體層108脫離，有時半導體層108中的氧空位及V OH增加。形成絕緣層106時的基板溫度較佳為180℃以上且450℃以下，更佳為200℃以上且450℃以下，更佳為250℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且450℃以下，更佳為300℃以上且400℃以下。藉由使形成絕緣層106時的基板溫度在上述範圍內，可以在減少絕緣層106的缺陷的同時抑制氧從半導體層108脫離。因此，可以實現呈現良好的電特性且可靠性高的電晶體。
可以在形成絕緣層106之前對半導體層108的表面進行電漿處理。藉由該電漿處理，可以降低吸附在半導體層108的表面的水等雜質。因此，可以減少半導體層108與絕緣層106的介面中的雜質，所以可以實現可靠性高的電晶體。尤其是，從半導體層108的形成到絕緣層106的形成之間半導體層108的表面暴露於大氣的情況下，進行電漿處理是較佳的。電漿處理可以例如在氧、臭氧、氮、一氧化二氮、氬等氛圍下進行。電漿處理與絕緣層106的沉積較佳為以不暴露於大氣的方式連續地進行。
接著，在絕緣層106上形成導電層104（圖17A及圖17B）。成為導電層104的導電膜例如可以適當地利用濺射法、熱CVD法（包括MOCVD法）或ALD法形成。
藉由上述製程可以製造本發明的一個實施方式的半導體裝置20C。
注意，雖然在此示出使用圖2的流程圖所示的製造方法形成半導體層108的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。可以使用圖4、圖6及圖8的流程圖所示的製造方法。另外，在導電層112a、導電層112b和導電層104中的一個以上使用金屬氧化物的情況下，也可以使用圖2、圖4、圖6及圖8的流程圖所示的製造方法形成導電層。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。此外，在本說明書中，在一個實施方式中示出多個結構例子的情況下，可以適當地組合該結構例子。
實施方式3 在本實施方式中，參照圖27至圖34說明本發明的一個實施方式的顯示裝置。
本實施方式的顯示裝置可以為高解析度顯示裝置或大型顯示裝置。因此，例如可以將本實施方式的顯示裝置用作如下裝置的顯示部：具有較大的螢幕的電子裝置諸如電視機、桌上型或筆記本型電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等大型遊戲機等；數位相機；數位攝影機；數位相框；行動電話機；可攜式遊戲機；可攜式資訊終端；音頻再生裝置。
本實施方式的顯示裝置可以為高清晰顯示裝置。因此，例如可以將本實施方式的顯示裝置用作手錶型及手鐲型等資訊終端設備（可穿戴裝置）的顯示部以及頭戴顯示器（HMD）等VR用設備及眼鏡型AR用設備等可戴在頭上的可穿戴裝置的顯示部。
本發明的一個實施方式的半導體裝置可以用於顯示裝置或包括該顯示裝置的模組。作為包括該顯示裝置的模組，可以舉出該顯示裝置安裝有軟性印刷電路板（Flexible printed circuit，下面記為FPC）或TCP（Tape Carrier Package：捲帶式封裝）等連接器的模組、藉由COG（Chip On Glass：晶粒玻璃接合）方式或COF（Chip On Film：薄膜覆晶封裝）方式等安裝有積體電路（IC）的模組等。
本實施方式的顯示裝置也可以具有觸控面板的功能。例如，還可以將能夠檢測出手指等檢測物件的接近或接觸的各種檢測元件（也可以說感測器元件）用作顯示裝置。
作為感測器的方式，例如可以舉出靜電電容式、電阻膜式、表面聲波式、紅外線式、光學式及壓敏式。
作為靜電電容式，例如有表面型靜電電容式、投影型靜電電容式。另外，作為投影型靜電電容式，例如有自電容式、互電容式。較佳為使用互電容式，因為可以同時進行多點感測。
作為觸控面板，例如可以舉出Out-Cell型、On-Cell型及In-Cell型。注意，In-Cell型觸控面板是指在支撐顯示元件的基板和相對基板中的一者或兩者設置有構成檢測元件的電極的結構。
＜顯示裝置50A＞ 圖27是顯示裝置50A的立體圖。
顯示裝置50A具有貼合基板152與基板151的結構。在圖27中，以虛線表示基板152。
顯示裝置50A包括顯示部162、連接部140、電路部164、導電層165等。圖27示出顯示裝置50A安裝有IC173及FPC172的例子。因此，也可以將圖27所示的結構稱為包括顯示裝置50A、IC及FPC的顯示模組。
連接部140設置在顯示部162的外側。連接部140可以沿著顯示部162的一個邊或多個邊設置。連接部140也可以為一個或多個。圖27示出以圍繞顯示部162的四個邊的方式設置連接部140的例子。在連接部140中，顯示元件的共用電極與導電層連接，可以對共用電極供應電位。
電路部164例如包括掃描線驅動電路（也稱為閘極驅動器）。另外，電路部164也可以包括掃描線驅動電路和信號線驅動電路（也稱為源極驅動器）的兩者。
導電層165具有對顯示部162及電路部164供應信號及電力的功能。該信號及電力從外部經由FPC172輸入到導電層165或者從IC173輸入到導電層165。
圖27示出藉由COG方式在基板151上設置IC173的例子。作為IC173，例如可以使用包括掃描線驅動電路和信號線驅動電路中的一者或兩者的IC。注意，顯示裝置50A及顯示模組不一定必須設置有IC。另外，也可以將IC利用COF方式等安裝於FPC。
本發明的一個實施方式的半導體裝置例如可以用於顯示裝置50A的顯示部162和電路部164中的一者或兩者。顯示裝置所包括的電晶體的通道形成區域可以適合使用氧化物半導體（OS）。藉由使用OS電晶體，可以實現低功耗的顯示裝置。另外，也可以將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於顯示部162及電路部164的兩者，即顯示裝置所包括的所有電晶體都是OS電晶體。如此，藉由作為顯示裝置所包括的所有電晶體使用OS電晶體，發揮可以降低製造成本的效果。
例如，在將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於顯示裝置的像素電路時，可以縮小像素電路的佔有面積而可以實現高清晰顯示裝置。此外，例如在將本發明的一個實施方式的半導體裝置用於顯示裝置的驅動電路（例如，閘極線驅動電路和源極線驅動電路中的一者或兩者）時，可以縮小驅動電路的佔有面積而可以實現窄邊框的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的半導體裝置具有良好的電特性，藉由將該半導體裝置用於顯示裝置，可以提高顯示裝置的可靠性。
顯示部162是顯示裝置50A中的影像顯示區域，包括週期性地排列的多個像素201。圖27中示出一個像素201的放大圖。
對本實施方式的顯示裝置中的像素的排列沒有特別的限制，可以採用各種方法。作為像素的排列，例如可以舉出條紋排列、S條紋排列、矩陣狀排列、Delta排列、拜耳排列及Pentile排列。
圖27所示的像素201包括呈現紅色光的子像素11R、呈現綠色光的子像素11G以及呈現藍色光的子像素11B。注意，對一個像素所包括的子像素的個數沒有特別的限制。
子像素11R、11G、11B都包括顯示元件以及控制該顯示元件的驅動的電路。
作為顯示元件可以使用各種元件，例如可以舉出液晶元件及發光元件。除此之外，還可以使用快門方式或光干涉方式的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems：微機電系統）元件、採用微囊方式、電泳方式、電潤濕方式或電子粉流體（註冊商標）方式等的顯示元件等。另外，也可以使用利用光源以及採用量子點材料的顏色轉換技術的QLED（量子點LED，Quantum-dot LED）。
作為使用液晶元件的顯示裝置，例如可以舉出透射型液晶顯示裝置、反射型液晶顯示裝置及半透射型液晶顯示裝置。
作為可用於使用液晶元件的顯示裝置的模式，例如，可以舉出垂直配向（VA：Vertical Alignment）模式、FFS（Fringe Field Switching：邊緣電場切換）模式、IPS（In-Plane-Switching：平面切換）模式、TN（Twisted Nematic：扭曲向列）模式、ASM（Axially Symmetric aligned Micro-cell：軸對稱排列微單元）模式、OCB（Optically Compensated Birefringence：光學補償彎曲）模式、FLC（Ferroelectric Liquid Crystal：鐵電性液晶）模式、AFLC（AntiFerroelectric Liquid Crystal：反鐵電液晶）模式、ECB（Electrically Controlled Birefringence：電控雙折射）模式及賓主模式。作為VA模式，例如可以舉出MVA（Multi-Domain Vertical Alignment：多象限垂直配向）模式、PVA（Patterned Vertical Alignment：垂直配向構型）模式及ASV（Advanced Super View：超視覺）模式。
作為可用於液晶元件的液晶材料，例如可以舉出熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal：聚合物分散液晶）、高分子網路型液晶（PNLC：Polymer Network Liquid Crystal）、鐵電液晶及反鐵電液晶。這些液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、層列相、立方相、手向列相、各向同性相、藍相等。另外，作為液晶材料，可以使用正型液晶和負型液晶中的任一種，可以根據所使用的模式或設計來選擇。
作為發光元件，例如可以舉出LED（Light Emitting Diode：發光二極體）、OLED（Organic LED）、半導體雷射器等自發光性發光元件。作為LED，例如可以使用小型LED、微型LED等。
作為發光元件含有的發光物質，例如可以舉出發射螢光的物質（螢光材料）、發射磷光的物質（磷光材料）、呈現熱活化延遲螢光的物質（熱活化延遲螢光（Thermally activated delayed fluorescence：TADF）材料）及無機化合物（量子點材料等）。
發光元件的發光顏色可以為紅外、紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色或白色等。此外，當發光元件具有微腔結構時，可以進一步提高顏色純度。
在發光元件所包括的一對電極中，一方的電極被用作陽極且另一方的電極被用作陰極。
本發明的一個實施方式的顯示裝置也可以採用如下結構中的任意個：向與形成有發光元件的基板相反的方向發射光的頂部發射（top emission）型、向形成有發光元件的基板一側發射光的底部發射（bottom emission）型、向雙面發射光的雙面發射（dual emission）型。
圖28A示出顯示裝置50A的包括FPC172的區域的一部分、電路部164的一部分、顯示部162的一部分、連接部140的一部分及包括端部的區域的一部分的剖面的一個例子。
圖28A所示的顯示裝置50A在基板151與基板152之間包括電晶體205D、205R、205G、205B、發光元件130R、發光元件130G、發光元件130B等。發光元件130R是呈現紅色光的子像素11R所包括的顯示元件，發光元件130G是呈現綠色光的子像素11G所包括的顯示元件，發光元件130B是呈現藍色光的子像素11B所包括的顯示元件。
顯示裝置50A採用SBS結構。在SBS結構中，可以分別進行各發光元件的材料及結構的最佳化，材料及結構的選擇彈性增大，亮度的提高以及可靠性的提高變得容易。
顯示裝置50A採用頂部發射型。在頂部發射型中，可以以與發光元件的發光區域重疊的方式配置電晶體等，所以與底部發射型相比可以進一步提高像素的開口率。
電晶體205D、電晶體205R、電晶體205G及電晶體205B都形成在基板151上。這些電晶體可以藉由相同的製程製造。另外，作為電晶體205D、電晶體205R、電晶體205G及電晶體205B也可以使用不同結構的電晶體。
在本實施方式中，示出作為電晶體205D、205R、205G、205B使用OS電晶體的例子。作為電晶體205D、205R、205G、205B，可以使用本發明的一個實施方式的電晶體。就是說，在顯示裝置50A中，顯示部162和電路部164的兩者包括本發明的一個實施方式的電晶體。藉由在顯示部162中使用本發明的一個實施方式的電晶體，可以縮小像素尺寸而可以實現高清晰化。另外，藉由在電路部164中使用本發明的一個實施方式的電晶體，可以縮小電路部164的佔有面積而可以實現窄邊框化。關於本發明的一個實施方式的電晶體可以參照上述實施方式的記載。
明確而言，電晶體205D、205R、205G、205B都包括用作閘極的導電層104、用作閘極絕緣層的絕緣層106、用作源極和汲極的導電層112a及導電層112b、包含金屬氧化物的半導體層108以及絕緣層110。在此，經過對相同的導電膜進行加工而得到的多個層附有相同的陰影線。
注意，本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體不侷限於本發明的一個實施方式的電晶體。例如，也可以組合包括本發明的一個實施方式的電晶體和其他結構的電晶體。
本實施方式的顯示裝置例如也可以包括平面電晶體、交錯型電晶體和反交錯型電晶體中的任一個以上。本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體具有頂閘極型和底閘極型中的任何一個結構。或者，也可以在形成通道的半導體層上下設置有閘極。
本實施方式的顯示裝置也可以包括Si電晶體。
在提高像素電路所包括的發光元件的發光亮度時，需要增大流過發光元件的電流量。為此，需要提高像素電路所包括的驅動電晶體的源極-汲極間電壓。因為OS電晶體的源極-汲極間的耐壓比Si電晶體高，所以可以對OS電晶體的源極-汲極間施加高電壓。由此，藉由作為像素電路所包括的驅動電晶體使用OS電晶體，可以增大流過發光元件的電流量而提高發光元件的發光亮度。
當電晶體在飽和區域中工作時，與Si電晶體相比，OS電晶體可以使對於閘極-源極間電壓的變化的源極-汲極間電流的變化細小。因此，藉由作為像素電路所包括的驅動電晶體使用OS電晶體，可以根據閘極-源極間電壓的變化詳細決定流過源極-汲極間的電流，所以可以控制流過發光元件的電流量。由此，可以增大像素電路的灰階數。
關於電晶體在飽和區域中工作時流過的電流的飽和性，與Si電晶體相比，OS電晶體即使逐漸地提高源極-汲極間電壓也可以使穩定的電流（飽和電流）流過。因此，藉由將OS電晶體用作驅動電晶體，即使例如發光元件的電流-電壓特性發生不均勻，也可以使穩定的電流流過發光元件。也就是說，OS電晶體當在飽和區域中工作時即使改變源極-汲極間電壓，源極-汲極間電流也幾乎不變，因此可以使發光元件的發光亮度穩定。
電路部164所包括的電晶體和顯示部162所包括的電晶體既可以具有相同的結構，又可以具有不同的結構。電路部164所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構，又可以具有兩種以上的不同結構。與此同樣，顯示部162所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構，又可以具有兩種以上的不同結構。
顯示部162所包括的所有電晶體都可以為OS電晶體，顯示部162所包括的所有電晶體都可以為Si電晶體，顯示部162所包括的部分電晶體也可以為OS電晶體且剩下的電晶體也可以為Si電晶體。
例如，藉由在顯示部162中使用LTPS電晶體和OS電晶體的兩者，可以實現具有低功耗及高驅動能力的顯示裝置。另外，有時將組合LTPS電晶體和OS電晶體的結構稱為LTPO。作為更佳的例子，可以舉出如下結構：將OS電晶體用於被用作控制佈線間的導通/非導通的開關的電晶體等且將LTPS電晶體用於控制電流的電晶體等。
例如，顯示部162所包括的電晶體之一被用作用來控制流過發光元件的電流的電晶體且也可以稱為驅動電晶體。驅動電晶體的源極和汲極中的一個與發光元件的像素電極連接。作為該驅動電晶體較佳為使用LTPS電晶體。由此，可以增大在像素電路中流過發光元件的電流。
另一方面，顯示部162所包括的電晶體的其他之一被用作用來控制像素的選擇和非選擇的開關，也可以被稱為選擇電晶體。選擇電晶體的閘極與閘極線連接，源極和汲極中的一個與源極線（信號線）連接。選擇電晶體較佳為使用OS電晶體。因此，即便使圖框頻率顯著低（例如，1fps以下）也可以維持像素的灰階，由此藉由在顯示靜態影像時停止驅動器，可以降低功耗。
以覆蓋電晶體205D、205R、205G、205B的方式設置有絕緣層218，絕緣層218上設置有絕緣層235。
絕緣層218較佳為被用作電晶體的保護層。絕緣層218較佳為使用不容易擴散水及氫等雜質的材料。由此，可以將絕緣層218用作阻擋膜。藉由採用這種結構，可以有效地抑制雜質從外部擴散到電晶體中，從而可以提高顯示裝置的可靠性。
絕緣層218較佳為包括一層以上的無機絕緣層。絕緣層218可以使用可用於絕緣層110的材料。
絕緣層235較佳為被用作平坦化層，適合使用有機絕緣膜。作為能夠用於有機絕緣膜的材料，例如可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及這些樹脂的先質等。此外，絕緣層235也可以採用有機絕緣膜及無機絕緣膜的疊層結構。絕緣層235的最表面層較佳為被用作蝕刻保護層。由此，在加工像素電極111R、111G、111B等時，可以抑制在絕緣層235中形成凹部。或者，也可以在對像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B等進行加工時在絕緣層235中設置凹部。注意，有時將像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B統稱為像素電極111。
絕緣層235上設置有發光元件130R、130G、130B。
發光元件130R包括絕緣層235上的像素電極111R、像素電極111R上的EL層113R以及EL層113R上的共用電極115。圖28A所示的發光元件130R發射紅色光（R）。EL層113R包括發射紅色光的發光層。
發光元件130G包括絕緣層235上的像素電極111G、像素電極111G上的EL層113G及EL層113G上的共用電極115。圖28A所示的發光元件130G發射綠色光（G）。EL層113G包括發射綠色光的發光層。
發光元件130B包括絕緣層235上的像素電極111B、像素電極111B上的EL層113B及EL層113B上的共用電極115。圖28A所示的發光元件130B發射藍色光（B）。EL層113B包括發射藍色光的發光層。
注意，在圖28A中以相同厚度示出EL層113R、113G、113B，但不侷限於此。EL層113R、113G、113B的各厚度也可以不同。例如，較佳為對應加強EL層113R、113G、113B所發射的光的光程來設定厚度。由此，可以實現微腔結構來提高從各發光元件發射的光的色純度。
像素電極111R藉由設置在絕緣層106、絕緣層218及絕緣層235中的開口部與電晶體205R所具有的導電層112b連接。同樣地，像素電極111G與電晶體205G所具有的導電層112b連接，像素電極111B與電晶體205B所具有的導電層112b連接。
像素電極111R、111G、111B的各端部被絕緣層237覆蓋。絕緣層237被用作分隔壁。絕緣層237可以使用無機絕緣材料和有機絕緣材料中的一者或兩者設置為單層結構或疊層結構。絕緣層237例如可以使用可用於絕緣層218的材料及可用於絕緣層235的材料。絕緣層237可以使像素電極與共用電極電絕緣。另外，絕緣層237可以使彼此相鄰的發光元件電絕緣。
絕緣層237至少設置在顯示部162中。絕緣層237不僅可以設置在顯示部162中還可以設置在連接部140及電路部164中。此外，絕緣層237也可以設置為延伸到顯示裝置50A的端部。
共用電極115是發光元件130R、130G、130B共用的連續的膜。多個發光元件共用的共用電極115與設置在連接部140中的導電層123連接。導電層123較佳為使用利用與像素電極111R、111G、111B相同的材料且藉由與像素電極111R、111G、111B相同的製程形成的導電層。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，作為像素電極和共用電極中的提取光一側的電極使用透射可見光的導電膜。此外，作為不提取光一側的電極，較佳為使用反射可見光的導電膜。
不提取光一側的電極也可以使用透射可見光的導電膜。在此情況下，較佳為在反射層與EL層間配置該電極。換言之，EL層的發光也可以被該反射層反射而從顯示裝置提取。
作為形成發光元件的一對電極的材料，可以適當地使用金屬、合金、導電化合物及它們的混合物等。作為該材料，具體地可以舉出鋁、鎂、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鎵、鋅、銦、錫、鉬、鉭、鎢、鈀、金、鉑、銀、釔及釹等金屬以及適當地組合它們的合金。另外，作為該材料，可以舉出銦錫氧化物（也稱為In-Sn氧化物、ITO）、In-Si-Sn氧化物（也稱為ITSO）、銦鋅氧化物（In-Zn氧化物）及In-W-Zn氧化物等。另外，作為該材料，可以舉出鋁、鎳和鑭的合金（Al-Ni-La）等含鋁合金（鋁合金）以及銀和鎂的合金及銀、鈀和銅的合金（也記作Ag-Pd-Cu、APC）等含銀合金。另外，作為該材料，可以舉出以上沒有列舉的屬於元素週期表中第1族或第2族的元素（例如，鋰、銫、鈣、鍶）、銪、鐿等稀土金屬、適當地組合它們的合金以及石墨烯等。
發光元件較佳為採用微腔諧振器（微腔）結構。因此，發光元件所包括的一對電極中的一個較佳為包括具有可見光透射性及反射性的電極（半透射-半反射電極），另一個較佳為包括具有可見光反射性的電極（反射電極）。當發光元件具有微腔結構時，可以在兩個電極之間使從發光層得到的發光諧振，並且可以增強從發光元件發射的光。
透明電極的光透射率為40%以上。例如，較佳為將可見光（波長為400nm以上且小於750nm的光）透射率為40%以上的電極用作發光元件的透明電極。半透射-半反射電極的對可見光的反射率為10%以上且95%以下，較佳為30%以上且80%以下。反射電極對可見光的反射率為40%以上且100%以下，較佳為70%以上且100%以下。另外，這些電極的電阻率較佳為1×10 -2Ωcm以下。
EL層113R、113G、113B都被設置為島狀。在圖28A中，相鄰的EL層113R的端部與EL層113G的端部重疊，相鄰的EL層113G的端部與EL層113B的端部重疊，相鄰的EL層113R的端部與EL層113B的端部重疊。如圖28A所示，在使用高精細金屬遮罩沉積島狀EL層的情況下，有時彼此相鄰的EL層的端部重疊，但本發明不侷限於此。也就是說，彼此相鄰的EL層也可以不重疊而分離。另外，在顯示裝置中也可以存在彼此相鄰的EL層重疊的區域和彼此相鄰的EL層不重疊而分離的區域的兩者。
EL層113R、113G、113B都至少包括發光層。發光層包含一種或多種發光物質。作為發光物質，適當地使用呈現藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色或紅色等發光顏色的物質。此外，作為發光物質，也可以使用發射近紅外光的物質。
作為發光物質，可以舉出螢光材料、磷光材料、TADF材料及量子點材料等。
發光層除了發光物質（客體材料）以外還可以包含一種或多種有機化合物（主體材料、輔助材料等）。作為一種或多種有機化合物，可以使用電洞傳輸性高的物質（電洞傳輸材料）和電子傳輸性高的物質（電子傳輸材料）中的一或兩者。此外，作為一種或多種有機化合物，也可以使用雙極性物質（電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質）或TADF材料。
例如，發光層較佳為包含磷光材料、容易形成激態錯合物的電洞傳輸材料及電子傳輸材料的組合。藉由採用這樣的結構，可以高效地得到利用從激態錯合物到發光物質（磷光材料）的能量轉移的ExTET（Exciplex-Triplet Energy Transfer：激態錯合物-三重態能量轉移）的發光。另外，藉由作為該激態錯合物選擇形成發射與發光物質的最低能量一側的吸收帶的波長重疊的光的組合，可以使能量轉移變得順利，從而高效地得到發光。藉由採用上述結構，可以同時實現發光元件的高效率、低電壓驅動以及長壽命。
EL層除了發光層之外還可以包括包含電洞注入性高的物質的層（電洞注入層）、包含電洞傳輸材料的層（電洞傳輸層）、包含電子阻擋性高的物質的層（電子阻擋層）、包含電子注入性高的物質的層（電子注入層）、包含電子傳輸材料的層（電子傳輸層）和包含電洞阻擋性高的物質的層（電洞阻擋層）中的一個或多個。除此之外，EL層也可以包含雙極性物質和TADF材料中的一者或兩者。
發光元件可以使用低分子化合物或高分子化合物，還可以包含無機化合物。構成發光元件的層可以藉由蒸鍍法（包括真空蒸鍍法）、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
發光元件可以採用單結構（只有一個發光單元的結構），也可以採用串聯結構（包括多個發光單元的結構）。發光單元至少包括一個發光層。串聯結構具有多個發光單元藉由電荷產生層串聯連接的結構。電荷產生層具有在對一對的電極間施加電壓時向兩個發光單元中的一方注入電子且向另一方注入電洞的功能。藉由採用串聯結構，可以實現能夠以高亮度發光的發光元件。此外，串聯結構由於與單結構相比可以減小為了得到相同的亮度的電流，所以可以提高可靠性。另外，可以將串聯結構稱為疊層結構。
在圖28A中使用串聯結構的發光元件時，較佳的是，EL層113R包括發射紅色光的多個發光單元，EL層113G包括發射綠色光的多個發光單元，並且EL層113B包括發射藍色光的多個發光單元。
發光元件130R、130G、130B上設置有保護層131。保護層131和基板152由黏合層142黏合。基板152設置有遮光層117。作為發光元件的密封，例如可以採用固體密封結構或中空密封結構。在圖28A中，基板152和基板151之間的空間被黏合層142填充，即採用固體密封結構。或者，也可以採用使用惰性氣體（氮或氬等）填充該空間的中空密封結構。此時，黏合層142也可以以不與發光元件重疊的方式設置。另外，也可以使用與設置為框狀的黏合層142不同的樹脂填充該空間。
保護層131至少設置在顯示部162中，較佳為以覆蓋顯示部162整體的方式設置。保護層131較佳為以除了顯示部162以外還覆蓋連接部140及電路部164的方式設置。另外，保護層131較佳為以延伸至顯示裝置50A的端部的方式設置。另一方面，為了使FPC172與導電層166連接，連接部197中有不設置有保護層131的區域。
藉由在發光元件130R、130G、130B上設置保護層131，可以提高發光元件的可靠性。
保護層131可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。另外，對保護層131的導電性沒有限制。作為保護層131，可以使用絕緣膜、半導體膜和導電膜中的至少一種。
當保護層131包括無機膜時，可以抑制發光元件的劣化，諸如防止共用電極115的氧化、抑制雜質（水分、氧等）進入發光元件中等，由此可以提高顯示裝置的可靠性。
保護層131較佳為包括一層以上的無機絕緣層。保護層131可以使用可用於絕緣層110的材料。尤其是，保護層131較佳為使用氮化物或氮氧化物，更佳為使用氮化物。
作為保護層131也可以使用包含ITO、In-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物、Al-Zn氧化物或IGZO等的無機膜。該無機膜較佳為具有高電阻，明確而言，該無機膜較佳為具有比共用電極115高的電阻。該無機膜還可以包含氮。
在經過保護層131提取發光元件的發光的情況下，保護層131的可見光透射性較佳為高。例如，ITO、IGZO以及氧化鋁都是可見光透射性高的無機材料，所以是較佳的。
作為保護層131，例如可以採用氧化鋁膜和氧化鋁膜上的氮化矽膜的疊層結構或者氧化鋁膜和氧化鋁膜上的IGZO膜的疊層結構。藉由使用該疊層結構，可以抑制雜質（水及氧等）進入EL層一側。
並且，保護層131也可以包括有機膜。例如，保護層131也可以包括有機膜和無機膜的兩者。作為可用於保護層131的有機膜，例如可以舉出可用於絕緣層235的有機絕緣膜等。
在基板151的不與基板152重疊的區域中設置連接部197。在連接部197中，導電層165藉由導電層166及連接層242與FPC172連接。導電層165示出其為對與導電層112b相同的導電膜進行加工而得的導電層的例子。導電層166示出其為對與像素電極111R、111G、111B相同的導電膜進行加工而得的導電層的例子。導電層165和導電層166的連接部可以採用與像素電極111和導電層112b的連接部同樣的結構。明確而言，圖28A示出導電層165的上層設置有開口部且在該開口部中導電層166與導電層165的頂面接觸的例子。在連接部197的頂面上露出導電層166。因此，藉由連接層242可以使連接部197與FPC172連接。
顯示裝置50A採用頂部發射型。發光元件所發射的光射出到基板152一側。基板152較佳為使用可見光透射性高的材料。像素電極111R、111G、111B包含反射可見光的材料，相對電極（共用電極115）包含使可見光透射的材料。
較佳為在基板152的基板151一側的面設置遮光層117。遮光層117可以設置在相鄰的發光元件之間、連接部140及電路部164等中。
另外，也可以在基板152的基板151一側的面或保護層131上設置濾色片等彩色層。在與發光元件重疊地設置濾色片時，可以提高從像素發射的光的色純度。
彩色層是選擇性地透過特定波長區域的光而吸收其他波長區域的光的有色層。例如，可以使用透過紅色波長區域的光的紅色（R）濾色片、透過綠色波長區域的光的綠色（G）濾色片、透過藍色波長區域的光的藍色（B）濾色片等。各彩色層可以使用金屬材料、樹脂材料、顏料、染料中的一種或多種。彩色層利用印刷法、噴墨法、使用光微影法的蝕刻方法等在所需的位置形成。
此外，可以在基板152的外側（與基板151一側相反一側的面）配置各種光學構件。作為光學構件，例如可以舉出偏光板、相位差板、光擴散層（擴散薄膜等）、防反射層及聚光薄膜（condensing film）。此外，在基板152的外側也可以配置抑制塵埃的附著的抗靜電膜、不容易被弄髒的具有拒水性的膜、抑制使用時的損傷的硬塗膜、衝擊吸收層等表面保護層。例如，藉由作為表面保護層設置玻璃層或二氧化矽層（SiO x層），可以抑制表面被弄髒或受到損傷，所以是較佳的。另外，作為表面保護層也可以使用DLC（類金剛石碳）、氧化鋁、聚酯類材料或聚碳酸酯類材料等。另外，作為表面保護層較佳為使用對可見光的透射率高的材料。另外，表面保護層較佳為使用硬度高的材料。
基板151及基板152分別可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石、樹脂、金屬、合金、半導體等。從發光元件取出光一側的基板使用使該光透射的材料。藉由將具有撓性的材料用於基板151及基板152，可以提高顯示裝置的撓性，由此可以實現撓性顯示器。作為基板151和基板152中的至少一方，也可以使用偏光板。
作為基板151及基板152，分別可以使用如下材料：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯（PC）樹脂、聚醚碸（PES）樹脂、聚醯胺樹脂（尼龍、芳香族聚醯胺等）、聚矽氧烷樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚四氟乙烯（PTFE）樹脂、ABS樹脂以及纖維素奈米纖維等。此外，也可以作為基板151和基板152中的至少一方使用其厚度為具有撓性程度的玻璃。
在將圓偏光板重疊於顯示裝置的情況下，較佳為將光學各向同性高的基板用作顯示裝置所包括的基板。光學各向同性高的基板的雙折射較低（也可以說雙折射量較少）。作為光學各向同性高的薄膜，可以舉出三乙酸纖維素（TAC，也稱為三醋酸纖維素）薄膜、環烯烴聚合物（COP）薄膜、環烯烴共聚物（COC）薄膜及丙烯酸樹脂薄膜等。
作為黏合層142，可以使用紫外線硬化型黏合劑等光硬化型黏合劑、反應硬化型黏合劑、熱固性黏合劑、厭氧黏合劑等各種硬化型黏合劑。作為這些黏合劑，可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC（聚氯乙烯）樹脂、PVB（聚乙烯醇縮丁醛）樹脂、EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）樹脂等。尤其是，較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。此外，也可以使用兩液混合型樹脂。此外，也可以使用黏合薄片等。
作為連接層242，可以使用異方性導電膜（ACF：Anisotropic Conductive Film）、異方性導電膏（ACP：Anisotropic Conductive Paste）等。
＜顯示裝置50B＞ 圖28B示出顯示裝置50B的顯示部162的剖面的一個例子。顯示裝置50B與顯示裝置50A的主要不同之處在於各顏色的子像素中使用包括被發光元件共用的EL層113的發光元件、以及彩色層（濾色片等）。圖28B所示的結構可以組合於圖28A所示的包括FPC172的區域、電路部164、顯示部162的基板151至絕緣層235的疊層結構、連接部140及端部的結構。注意，在後述的顯示裝置的說明中，有時省略說明與先前說明的顯示裝置同樣的部分。
圖28B所示的顯示裝置50B包括發光元件130R、130G、130B、透射紅色光的彩色層132R、透射綠色光的彩色層132G及透射藍色光的彩色層132B等。
發光元件130R包括像素電極111R、像素電極111R上的EL層113以及EL層113上的共用電極115。發光元件130R的發光藉由彩色層132R作為紅色光提取到顯示裝置50B的外部。
發光元件130G包括像素電極111G、像素電極111G上的EL層113以及EL層113上的共用電極115。發光元件130G的發光藉由彩色層132G作為綠色光提取到顯示裝置50B的外部。
發光元件130B包括像素電極111B、像素電極111B上的EL層113以及EL層113上的共用電極115。發光元件130B的發光藉由彩色層132B作為藍色光提取到顯示裝置50B的外部。
發光元件130R、130G、130B共用EL層113及共用電極115。與各顏色的子像素分別設置有不同EL層的結構相比，各顏色的子像素共用EL層113的結構可以減少製程數。
例如，圖28B所示的發光元件130R、130G、130B發射白色光。發光元件130R、130G、130B所發射的白色光透射彩色層132R、132G、132B，由此可以得到所希望的顏色的光。
白色發光元件較佳為包括兩個以上的發光層。在使用兩個發光層得到白色發光的情況下，以兩個發光層的各發光顏色處於補色關係的方式選擇發光層。例如，藉由使第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色處於補色關係，可以得到在發光元件整體上以白色發光的結構。此外，在使用三個以上的發光層得到白色發光的情況下，三個以上的發光層的各發光顏色組合而可以得到在發光元件整體上以白色發光的結構。
EL層113較佳為例如包括含有發射藍色光的發光物質的發光層以及含有發射比藍色波長長的可見光的發光物質的發光層。EL層113較佳為例如包括發射黃色光的發光層及發射藍色光的發光層。或者，EL層113較佳為例如包括發射紅色光的發光層、發射綠色光的發光層及發射藍色光的發光層。
發射白色光的發光元件較佳為採用串聯結構。明確而言，可以採用:包括發射黃色光的發光單元及發射藍色光的發光單元的兩級串聯結構；包括發射紅色光及綠色光的發光單元以及發射藍色光的發光單元的兩級串聯結構；依次包括發射藍色光的發光單元、發射黃色光、黃綠色光或綠色光的發光單元以及發射藍色光的發光單元的三級串聯結構；或者依次包括發射藍色光的發光單元、發射黃色光、黃綠色光或綠色光及紅色光的發光單元以及發射藍色光的發光單元的三級串聯結構等。例如，作為發光單元的疊層數及顏色順序，可以舉出從陽極一側層疊B和Y的兩級結構、層疊B和發光單元X的兩級結構、層疊B、Y和B的三級結構、層疊B、X和B的三級結構，作為發光單元X中的發光層的疊層數及顏色順序，可以採用從陽極一側層疊R和Y的兩層結構、層疊R和G的兩層結構、層疊G和R的兩層結構、層疊G、R和G的三層結構或層疊R、G和R的三層結構等。另外，也可以在兩個發光層之間設置其他層。
另外，藉由採用微腔結構，發射白色光的結構的發光元件有時加強紅色、綠色或藍色等特定顏色而發光。
或者，例如圖28B所示的發光元件130R、130G、130B發射藍色光。此時，EL層113包括一層以上的發射藍色光的發光層。關於呈現藍色光的子像素11B，可以提取發光元件130B所發射的藍色光。另外，關於呈現紅色光的子像素11R及呈現綠色光的子像素11G，藉由在發光元件130R或發光元件130G與基板152之間設置顏色轉換層，可以使發光元件130R或發光元件130G所發射的藍色光轉換為更長波長的光而提取為紅色光或綠色光。並且，較佳的是，在發光元件130R上的顏色轉換層與基板152之間設置彩色層132R並在發光元件130G上的顏色轉換層與基板152之間設置彩色層132G。發光元件所發射的光的一部分有時不經顏色轉換層的轉換而透射。藉由經由彩色層提取透射顏色轉換層的光，可以由彩色層吸收所希望的顏色光之外的光而提高子像素所呈現的光的色純度。
＜顯示裝置50C＞ 圖29所示的顯示裝置50C與顯示裝置50B的主要不同之處在於前者為底部發射型顯示裝置。
發光元件所發射的光射出到基板151一側。基板151較佳為使用可見光透射性高的材料。另一方面，對用於基板152的材料的透光性沒有限制。
在基板151與電晶體之間較佳為形成遮光層117。圖29示出如下例子：基板151上設置有遮光層117，遮光層117上設置有絕緣層153，並且絕緣層153上設置有電晶體205D、電晶體205R（未圖示）、電晶體205G及電晶體205B等。另外，絕緣層218上設置有彩色層132R、彩色層132G及彩色層132B，彩色層132R、彩色層132G及彩色層132B上設置有絕緣層235。
與彩色層132R重疊的發光元件130R包括像素電極111R、EL層113及共用電極115。
與彩色層132G重疊的發光元件130G包括像素電極111G、EL層113及共用電極115。
與彩色層132B重疊的發光元件130B包括像素電極111B、EL層113及共用電極115。
像素電極111R、111G、111B各自使用可見光透射性高的材料。共用電極115較佳為使用反射可見光的材料。因為在底部發射型顯示裝置中可以將電阻率低的金屬等用於共用電極115，所以可以抑制發生因共用電極115的電阻導致的電壓下降，而可以實現高顯示品質。
本發明的一個實施方式的電晶體可以實現微型化而縮小佔有面積，所以可以在底部發射結構顯示裝置中提高像素的開口率或減小像素的尺寸。
＜顯示裝置50D＞ 圖30A所示的顯示裝置50D與顯示裝置50A的主要不同之處在於前者包括受光元件130S。
顯示裝置50D在像素中包括發光元件及受光元件。在顯示裝置50D中，較佳的是，作為發光元件使用有機EL元件並作為受光元件使用有機光電二極體。有機EL元件及有機光電二極體可以形成在同一基板上。因此，可以將有機光電二極體安裝在使用有機EL元件的顯示裝置中。
在像素包括發光元件及受光元件的顯示裝置50D中，像素具有受光功能，所以該顯示裝置可以在顯示影像的同時檢測出物件的接觸或接近。因此，顯示部162除了影像顯示功能之外還具有攝像功能和感測功能中的一者或兩者。例如，不僅是在顯示裝置50D所包括的所有的子像素顯示影像，而是可以用一部分的子像素作為光源發射光，用其他一部分的子像素進行光檢測且用剩下子像素顯示影像。
因此，不需要與顯示裝置50D另行設置受光部及光源，而可以減少電子裝置的構件數量。例如，不需要另行設置安裝在電子裝置中的生物識別裝置或者用於捲動等的靜電電容式的觸控面板等。因此，藉由使用顯示裝置50D，可以提供一種製造成本降低的電子裝置。
當將受光元件用於影像感測器時，顯示裝置50D能夠使用受光元件拍攝影像。例如，可以使用影像感測器進行用來利用指紋、掌紋、虹膜、脈形狀（包括靜脈形狀、動脈形狀）或臉等的個人識別的攝像。
受光元件可以用於觸控感測器（也稱為直接觸控感測器）或非接觸感測器（也稱為懸浮感測器、懸浮觸控感測器、非觸控感測器）等。觸控感測器在物件（手指、手或筆等）直接接觸顯示裝置時可以檢測出物件。另外，非接觸感測器即使物件沒有接觸顯示裝置也可以檢測出該物件。
發光元件130S包括絕緣層235上的像素電極111S、像素電極111S上的功能層113S、功能層113S上的共用電極115。光Lin從顯示裝置50D的外部入射到功能層113S。
像素電極111S藉由設置在絕緣層106、絕緣層218及絕緣層235中的開口部與電晶體205S所具有的導電層112b連接。
像素電極111S的端部被絕緣層237覆蓋。
共用電極115是受光元件130S、發光元件130R（未圖示）、發光元件130G和發光元件130B共用的連續的膜。發光元件和受光元件共用的共用電極115與設置在連接部140中的導電層123連接。
功能層113S至少包括活性層（也稱為光電轉換層）。活性層包含半導體。作為該半導體，可以舉出矽等無機半導體及包含有機化合物的有機半導體。在本實施方式中，示出使用有機半導體作為活性層含有的半導體的例子。藉由使用有機半導體，可以以同一方法（例如真空蒸鍍法）形成發光層和活性層，並可以共同使用製造設備，所以是較佳的。
功能層113S也可以還包括包含電洞傳輸性高的物質、電子傳輸性高的物質或雙極性物質等的層作為活性層以外的層。另外，不侷限於此，也可以還包括包含電洞注入性高的物質、電洞阻擋材料、電子注入性高的物質或電子阻擋材料等的層。作為功能層113S例如可以使用上述可用於發光元件的材料。
受光元件可以使用低分子化合物或高分子化合物，還可以包含無機化合物。構成受光元件的層可以藉由蒸鍍法（包括真空蒸鍍法）、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
圖30B及圖30C所示的顯示裝置50D在基板151與基板152之間包括具有受光元件的層353、電路層355及具有發光元件的層357。
層353例如包括受光元件130S。層357例如包括發光元件130R、130G、130B。
電路層355包括驅動受光元件的電路及驅動發光元件的電路。電路層355例如包括電晶體205R、205G、205B。除此之外，還可以在電路層355中設置開關、電晶體、電容器、電阻器、佈線、端子等中的一個或多個。
圖30B是將受光元件130S用作觸控感測器的例子。如圖30B所示，在接觸顯示裝置50D的手指352反射在層357中發光元件發射的光時，層353中的受光元件檢測出該反射光。由此，可以檢測出手指352接觸顯示裝置50D。
圖30C是將受光元件130S用作非接觸感測器的例子。如圖30C所示，在接近（即不接觸）顯示裝置50D的手指352反射在層357中發光元件發射的光時，層353中的受光元件檢測出該反射光。
＜顯示裝置50E＞ 圖31A所示的顯示裝置50E是採用MML（Metal Mask Less）結構的顯示裝置的一個例子。也就是說，顯示裝置50E包括不用高精細金屬遮罩製造的發光元件。
採用MML結構的顯示裝置所包括的發光元件中的島狀發光層藉由在整個面上沉積發光層之後利用光微影法進行加工來形成。因此，可以實現至今難以實現的高清晰的顯示裝置或高開口率的顯示裝置。再者，由於可以按每種顏色分別形成發光層，所以可以實現極為鮮明、對比度高且顯示品質高的顯示裝置。例如，在使用發射藍色光的發光元件、發射綠色光的發光元件及發射紅色光的發光元件這三種構成顯示裝置時，可以藉由反復進行三次的發光層的沉積及利用光微影的加工來形成三種島狀的發光層。
因為具有MML結構的器件可以不使用金屬遮罩製造，所以可以超過起因於金屬遮罩的對準精度的清晰度的上限。此外，在不使用金屬遮罩製造器件的情況下，可以不需要與金屬遮罩的製造有關的設備及金屬遮罩的清洗製程。此外，在利用光微影的加工中，可以使用與在製造電晶體時使用的裝置共同或同樣的裝置，從而不需要為了製造具有MML結構的器件而導入特別的裝置。如此，借助於MML結構，可以降低製造成本，所以適合於器件的大量生產。
在具有MML結構的顯示裝置中，例如不需要採用Pentile排列等特殊像素排列來以偽方式提高清晰度，由此可以實現一種顯示裝置，其中採用將R、G、B的各子像素排列在一個方向上的所謂的條紋排列且清晰度高（例如，500ppi以上，1000ppi以上，2000ppi以上，3000ppi以上或5000ppi以上）。
藉由在發光層上設置犧牲層，可以降低在顯示裝置的製程中發光層受到的損傷，從而可以提高發光元件的可靠性。
藉由採用使用範圍遮罩的沉積製程及使用光阻遮罩的加工製程，可以以較簡單的製程製造發光元件。
注意，基板151至絕緣層235的疊層結構以及保護層131至基板152的疊層結構是與顯示裝置50A同樣的，所以省略說明。
在圖31A中，絕緣層235上設置有發光元件130R、130G、130B。
發光元件130R包括絕緣層235上的導電層124R、導電層124R上的導電層126R、導電層126R上的層133R、層133R上的共用層114以及共用層114上的共用電極115。圖31A所示的發光元件130R發射紅色光（R）。層133R包括發射紅色光的發光層。在發光元件130R中，可以將層133R及共用層114統稱為EL層。可以將導電層124R和導電層126R中的一者或兩者稱為像素電極。
發光元件130G包括絕緣層235上的導電層124G、導電層124G上的導電層126G、導電層126G上的層133G、層133G上的共用層114以及共用層114上的共用電極115。圖31A所示的發光元件130G發射綠色光（G）。層133G包括發射綠色光的發光層。在發光元件130G中，可以將層133G及共用層114統稱為EL層。可以將導電層124G和導電層126G中的一者或兩者稱為像素電極。
發光元件130B包括絕緣層235上的導電層124B、導電層124B上的導電層126B、導電層126B上的層133B、層133B上的共用層114以及共用層114上的共用電極115。圖31A所示的發光元件130B發射藍色光（B）。層133B包括發射藍色光的發光層。在發光元件130B中，可以將層133B及共用層114統稱為EL層。可以將導電層124B和導電層126B中的一者或兩者稱為像素電極。
在本說明書等中，將發光元件所包括的EL層中的對各發光元件設置的島狀層記為層133R、層133G或層133B且將多個發光元件共用的層記為共用層114。另外，在本說明書等中，有時將不包括共用層114的層133R、層133G及層133B稱為島狀的EL層、形成為島狀的EL層等。另外，不使用金屬遮罩製造的發光元件可以不包括共用層，也可以將構成EL層的所有層都形成為島狀。
層133R、層133G及層133B彼此分離。藉由在各發光元件中設置島狀的EL層，可以抑制相鄰的發光元件間的洩漏電流。因此，可以抑制串擾所導致的非意圖的發光，從而可以實現對比度非常高的顯示裝置。
另外，在圖31A中，以相同厚度示出層133R、133G、133B的厚度，但是不侷限於此。層133R、133G、133B的各厚度也可以不同。
導電層124R藉由設置在絕緣層106、絕緣層218及絕緣層235中的開口部與電晶體205R所包括的導電層112b連接。同樣地，導電層124G與電晶體205G所包括的導電層112b連接，導電層124B與電晶體205B所包括的導電層112b連接。
導電層124R、124G、124B以覆蓋設置在絕緣層235中的開口部的方式形成。導電層124R、124G、124B的凹部分別填充有層128。
層128具有使導電層124R、124G、124B的凹部平坦化的功能。導電層124R、124G、124B及層128上設置有與導電層124R、124G、124B連接的導電層126R、126G、126B。因此，與導電層124R、124G、124B的凹部重疊的區域也可以被用作發光區域，由此可以提高像素的開口率。導電層124R及導電層126R較佳為使用用作反射電極的導電層。
層128可以為絕緣層或導電層。層128可以適當地使用各種無機絕緣材料、有機絕緣材料及導電材料。尤其是，層128較佳為使用絕緣材料形成，尤其較佳為使用有機絕緣材料形成。作為層128例如可以使用可用於上述絕緣層237的有機絕緣材料。
雖然圖31A示出層128的頂面具有平坦部的例子，但是對層128的形狀沒有特別的限制。層128的頂面可以具有凸曲面、凹曲面和平面中的至少一個形狀。
層128的頂面的高度與導電層124R的頂面的高度既可以一致或大致一致，也可以互不相同。例如，層128的頂面的高度可以低於或高於導電層124R的頂面的高度。
導電層126R的端部也可以與導電層124R的端部對齊，並也可以覆蓋導電層124R的端部的側面。導電層124R及導電層126R的各端部較佳為具有錐形形狀。明確而言，導電層124R及導電層126R的各端部較佳為具有錐角大於0度且小於90度的錐形形狀。在像素電極的端部具有錐形形狀時，沿著像素電極的側面設置的層133R具有傾斜部。藉由使像素電極的側面具有錐形形狀，可以使沿著像素電極的側面設置的EL層的覆蓋性良好。
關於導電層124G、126G以及導電層124B、126B是與導電層124R、126R同樣的，所以省略詳細說明。
導電層126R的頂面及側面被層133R覆蓋。同樣地，導電層126G的頂面及側面被層133G覆蓋，導電層126B的頂面及側面被層133B覆蓋。因此，可以將設置有導電層126R、126G、126B的整個區域用作發光元件130R、130G、130B的發光區域，由此可以提高像素的開口率。
層133R、層133G及層133B的各頂面的一部分及側面被絕緣層125、127覆蓋。層133R、層133G、層133B及絕緣層125、127上設置有共用層114，共用層114上設置有共用電極115。共用層114及共用電極115都是多個發光元件共用的連續的膜。
在圖31A中，導電層126R與層133R之間沒有設置圖28A等所示的絕緣層237。也就是說，顯示裝置50E沒有設置接觸像素電極並覆蓋像素電極的頂面端部的絕緣層（也稱為分隔壁、堤壩、間隔物等）。因此，可以使相鄰的發光元件間的間隔非常小。由此，可以實現高清晰或高解析度的顯示裝置。另外，也不需要用來形成該絕緣層的遮罩，由此可以減少顯示裝置的製造成本。
如上所述，層133R、層133G及層133B都包括發光層。層133R、層133G及層133B較佳為包括發光層以及發光層上的載子傳輸層（電子傳輸層或電洞傳輸層）。另外，層133R、層133G及層133B較佳為包括發光層以及發光層上的載子阻擋層（電洞阻擋層或電子阻擋層）。另外，層133R、層133G及層133B也可以包括發光層、發光層上的載子阻擋層以及載子阻擋層上的載子傳輸層。當層133R、層133G及層133B的表面在顯示裝置的製程中暴露於大氣時，藉由在發光層上設置載子傳輸層和載子阻擋層中的一者或兩者，發光層露出不到最外表面，所以可以抑制發光層暴露於大氣。由此，可以減少發光層所受到的損傷而可以提高發光元件的可靠性。
共用層114例如包括電子注入層或電洞注入層。或者，共用層114既可以具有電子傳輸層與電子注入層的疊層，又可以具有電洞傳輸層與電洞注入層的疊層。發光元件130R、130G、130B共用共用層114。
層133R、層133G及層133B的各側面被絕緣層125覆蓋。絕緣層127隔著絕緣層125覆蓋層133R、層133G及層133B的各側面。
藉由由絕緣層125和絕緣層127中的至少一個覆蓋層133R、層133G及層133B的側面（甚至覆蓋其頂面的一部分），可以抑制共用層114（或共用電極115）與像素電極以及層133R、133G及133B的側面接觸，由此可以抑制發光元件的短路。由此，可以提高發光元件的可靠性。
絕緣層125較佳為包括與層133R、層133G及層133B的各側面接觸的區域。藉由採用絕緣層125與層133R、層133G及層133B接觸的結構，可以防止層133R、層133G及層133B的膜剝離，而可以提高發光元件的可靠性。
絕緣層127以填充絕緣層125的凹部的方式設置在絕緣層125上。絕緣層127較佳為覆蓋絕緣層125的側面的至少一部分。
藉由設置絕緣層125及絕緣層127可以填埋相鄰的島狀的層之間，所以可以減少設置在島狀的層上的層（例如，載子注入層、共用電極等）的被形成面的高低差很大的凹凸而進一步實現平坦化。因此，可以提高載子注入層或共用電極等的覆蓋性。
共用層114及共用電極115設置在層133R、層133G、層133B、絕緣層125及絕緣層127上。在設置絕緣層125及絕緣層127之前，產生起因於設置有像素電極及島狀EL層的區域及不設置像素電極及島狀EL層的區域（發光元件間的區域）的步階。本發明的一個實施方式的顯示裝置藉由包括絕緣層125及絕緣層127而可以使該步階平坦化，由此可以提高共用層114及共用電極115的覆蓋性。因此，可以抑制斷開導致的連接不良。或者，可以抑制因步階導致共用電極115局部薄膜化而使電阻上升。
絕緣層127的頂面較佳為具有平坦性更高的形狀。絕緣層127的頂面也可以具有平面、凸曲面和凹曲面中的至少一個形狀。例如，絕緣層127的頂面較佳為具有曲率半徑大的凸曲面形狀。
絕緣層125可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。絕緣層125較佳為包括一層以上的無機絕緣層。絕緣層125可以使用可用於絕緣層110的材料。尤其是在蝕刻中氧化鋁與EL層的選擇比高，在絕緣層127的形成中，具有保護EL層的功能，因此是較佳的。尤其是，藉由將利用ALD法形成的氧化鋁膜、氧化鉿膜或氧化矽膜等無機絕緣膜用於絕緣層125，可以形成針孔較少且保護EL層的功能良好的絕緣層125。另外，絕緣層125也可以採用利用ALD法形成的膜與利用濺射法形成的膜的疊層結構。絕緣層125例如可以採用利用ALD法形成的氧化鋁膜與利用濺射法形成的氮化矽膜的疊層結構。
絕緣層125較佳為具有相對於水和氧中的至少一方的阻擋膜的功能。絕緣層125較佳為具有抑制水和氧中的至少一方的擴散的功能。另外，絕緣層125較佳為具有俘獲或固定（吸雜）水和氧中的至少一方的功能。
在絕緣層125被用作阻擋膜時，可以具有抑制可能會從外部擴散到各發光元件的雜質（典型的是，水和氧中的至少一方）的進入的結構。藉由採用該結構，可以提供一種可靠性高的發光元件，並且可以提供一種可靠性高的顯示裝置。
絕緣層125的雜質濃度較佳為低。由此，可以抑制雜質從絕緣層125混入到EL層而EL層劣化。另外，藉由降低絕緣層125中的雜質濃度，可以提高對水和氧中的至少一方的阻擋性。例如，較佳的是，絕緣層125中的氫濃度和碳濃度中的一方充分低，較佳為氫濃度和碳濃度中的兩者較佳為充分低。
設置在絕緣層125上的絕緣層127具有使形成在相鄰的發光元件間的絕緣層125的高低差很大的凹凸平坦化的功能。換言之，藉由包括絕緣層127，發揮提高形成共用電極115的面的平坦性的效果。
作為絕緣層127，適合使用包含有機材料的絕緣層。作為有機材料，較佳為使用感光性樹脂，例如較佳為使用包括丙烯酸樹脂的感光性樹脂組成物。注意，在本說明書等中，丙烯酸樹脂不是僅指聚甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸樹脂，有時也指廣義上的丙烯酸類聚合物整體。
作為絕緣層127也可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽酮樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及上述樹脂的先質等。另外，作為絕緣層127，也可以使用聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普魯蘭、水溶性纖維素或者醇可溶性聚醯胺樹脂等有機材料。另外，作為感光性樹脂也可以使用光阻劑。作為感光性樹脂，可以使用正型材料或負型材料。
作為絕緣層127也可以使用吸收可見光的材料。藉由絕緣層127吸收來自發光元件的發光，可以抑制光從發光元件經過絕緣層127洩漏到相鄰的發光元件（雜散光）。因此，能夠提高顯示裝置的顯示品質。另外，即使在顯示裝置中不使用偏光板也可以提高顯示品質，所以可以實現顯示裝置的輕量化及薄型化。
作為吸收可見光的材料，可以舉出包括黑色等的顏料的材料、包括染料的材料、包括光吸收性的樹脂材料（例如，聚醯亞胺等）以及可用於濾色片的樹脂材料（濾色片材料）。尤其是，在使用層疊或混合兩種顏色或三種以上的顏色的濾色片材料而成的樹脂材料時可以提高遮蔽可見光的效果，所以是較佳的。尤其是，藉由混合三種以上的顏色的濾色片材料，可以實現黑色或近似於黑色的樹脂層。
＜顯示裝置50F＞ 圖31B示出顯示裝置50F的顯示部162的剖面的一個例子。顯示裝置50F與顯示裝置50E的主要不同之處在於各顏色的子像素中設置有彩色層（濾色片等）。圖31B所示的結構可以組合於圖31A所示的包括FPC172的區域、電路部164、顯示部162的基板151至絕緣層235的疊層結構、連接部140及端部的結構。
圖31B所示的顯示裝置50F包括發光元件130R、130G、130B、透射紅色光的彩色層132R、透射綠色光的彩色層132G及透射藍色光的彩色層132B等。
發光元件130R的發光藉由彩色層132R作為紅色光提取到顯示裝置50F的外部。同樣地，發光元件130G的發光藉由彩色層132G作為綠色光提取到顯示裝置50F的外部。發光元件130B的發光藉由彩色層132B作為藍色光提取到顯示裝置50F的外部。
發光元件130R、130G、130B分別包括層133。這些三個層133由相同的製程和相同的材料形成。另外，這些三個層133彼此分離。藉由在各發光元件中設置島狀的EL層，可以抑制相鄰的發光元件間的洩漏電流。因此，可以抑制串擾所導致的非意圖的發光，從而可以實現對比度非常高的顯示裝置。
例如，圖31B所示的發光元件130R、130G、130B發射白色光。發光元件130R、130G、130B所發射的白色光透射彩色層132R、132G、132B，由此可以得到所希望的顏色的光。
或者，例如圖31B所示的發光元件130R、130G、130B發射藍色光。此時，層133包括一層以上的發射藍色光的發光層。關於呈現藍色光的子像素11B，可以提取發光元件130B所發射的藍色光。另外，關於呈現紅色光的子像素11R及呈現綠色光的子像素11G，藉由在發光元件130R或發光元件130G與基板152之間設置顏色轉換層，可以使發光元件130R或發光元件130G所發射的藍色光轉換為更長波長的光而提取為紅色光或綠色光。並且，較佳的是，在發光元件130R上的顏色轉換層與基板152之間設置彩色層132R並在發光元件130G上的顏色轉換層與基板152之間設置彩色層132G。藉由經由彩色層提取透射顏色轉換層的光，可以由彩色層吸收所希望的顏色光之外的光而提高子像素所呈現的光的色純度。
＜顯示裝置50G＞ 圖32所示的顯示裝置50G與顯示裝置50F的主要不同之處在於前者為底部發射型顯示裝置。
發光元件所發射的光射出到基板151一側。基板151較佳為使用可見光透射性高的材料。另一方面，對用於基板152的材料的透光性沒有限制。
在基板151與電晶體之間較佳為形成遮光層117。圖32示出如下例子：基板151上設置有遮光層117，遮光層117上設置有絕緣層153，並且絕緣層153上設置有電晶體205D、電晶體205R（未圖示）、電晶體205G及電晶體205B等。另外，絕緣層218上設置有彩色層132R、彩色層132G及彩色層132B，彩色層132R、彩色層132G及彩色層132B上設置有絕緣層235。
與彩色層132R重疊的發光元件130R包括導電層124R、導電層126R、層133、共用層114及共用電極115。
與彩色層132G重疊的發光元件130G包括導電層124G、導電層126G、層133、共用層114及共用電極115。
與彩色層132B重疊的發光元件130B包括導電層124B、導電層126B、層133、共用層114及共用電極115。
導電層124R、124G、124B、126R、126G、126B各自使用可見光透射性高的材料。共用電極115較佳為使用反射可見光的材料。因為在底部發射型顯示裝置中可以將電阻率低的金屬等用於共用電極115，所以可以抑制發生因共用電極115的電阻導致的電壓下降，而可以實現高顯示品質。
本發明的一個實施方式的電晶體可以實現微型化而縮小佔有面積，所以可以在底部發射結構顯示裝置中提高像素的開口率或減小像素的尺寸。
＜表示裝置50H＞ 圖33所示的顯示裝置50H是VA模式的液晶顯示裝置。
使用黏合層144將基板151與基板152貼合。另外，在由基板151、基板152及黏合層144包圍的區域中密封有液晶262。偏光板260a位於基板152的外側的面上，偏光板260b位於基板151的外側的面上。此外，雖然未圖示，但是可以在偏光板260a的外側或偏光板260b的外側設置背光源。
基板151設置有電晶體205D、205R、205G、連接部197、間隔物224等。電晶體205D設置在電路部164，電晶體205R、205G設置在顯示部162。電晶體205R、205G所具有的導電層112b被用作液晶元件60的像素電極。
基板152設置有彩色層132R、132G、遮光層117、絕緣層225、導電層263等。導電層263被用作液晶元件60的共用電極。
電晶體205D、205R、205G分別包括導電層112a、半導體層108、絕緣層106、導電層104及導電層112b。導電層112a被用作源極電極和汲極電極中的一個，導電層112b被用作源極電極和汲極電極中的另一個。導電層104被用作閘極電極。絕緣層106的一部分被用作閘極絕緣層。
如上所述，在本實施方式中，示出作為電晶體205D、205R、205G使用OS電晶體的例子。作為電晶體205D、205R、205G，可以使用本發明的一個實施方式的電晶體。就是說，在顯示裝置50H中，顯示部162和電路部164的兩者包括本發明的一個實施方式的電晶體。藉由在顯示部162中使用本發明的一個實施方式的電晶體，可以縮小像素尺寸而可以實現高清晰化。另外，藉由在電路部164中使用本發明的一個實施方式的電晶體，可以縮小電路部164的佔有面積而可以實現窄邊框化。關於本發明的一個實施方式的電晶體可以參照上述實施方式的記載。
電晶體205D、205R、205G被絕緣層218覆蓋。絕緣層218被用作電晶體205D、205R、205G的保護層。
顯示部162所包括的子像素包括電晶體、液晶元件60及彩色層。例如，呈現紅色光的子像素包括電晶體205R、液晶元件60及透過紅色光的彩色層132R。此外，呈現綠色光的子像素包括電晶體205G、液晶元件60及透過綠色光的彩色層132G。雖然未圖示，呈現藍色光的子像素也是同樣地包括電晶體、液晶元件60及透過藍色光的彩色層。
液晶元件60包括導電層112b、導電層263以及在它們之間夾持的液晶262。
基板151上設置有位於與導電層112a同一面上的導電層264。導電層264包括隔著絕緣層110（絕緣層110b、絕緣層110c、絕緣層110d及絕緣層110e）與導電層112b重疊的區域。由導電層112b、導電層264及它們間的絕緣層110形成存儲電容。注意，導電層112b與導電層264間較佳為設置有一個以上的絕緣層，也可以藉由蝕刻去除絕緣層110中的一個或兩個。
基板152側以覆蓋彩色層132R、132G、遮光層117的方式設置有絕緣層225。絕緣層225也可以被用作平坦化層。藉由絕緣層225可以使導電層263的表面大致平坦，由此可以使液晶262的配向狀態一致。
另外，在導電層263及絕緣層218等中，可以在與液晶262接觸的面上設置用來控制液晶262的配向的配向膜（未圖示）。
導電層112b及導電層263透過可見光。也就是說，可以使液晶裝置成為透射型液晶裝置。例如，當將背光源配置在基板152一側時，被偏光板260a偏振的背光源的光透過基板152、導電層263、液晶262、導電層112b及基板151到達偏光板260b。此時，可以由施加到導電層112b與導電層263間的電壓控制液晶262的配向，由此控制光的光學調變。就是說，可以控制透過偏光板260b射出的光的強度。另外，因為入射的光的指定波長區域以外的光被彩色層吸收，因此所提取的光成為例如呈現紅色的光。
在此，作為偏光板260b可以使用直線偏光板，也可以使用圓偏光板。例如可以使用將直線偏光板和四分之一波相位差板層疊而成的偏光板。藉由作為偏光板260b使用圓偏光板，可以抑制外光反射。
另外，當作為偏光板260b使用圓偏光板時，作為偏光板260a也可以使用圓偏光板，也可以使用一般的直線偏光板。藉由根據用於偏光板260a、偏光板260b的偏光板的種類調整用於液晶元件60的液晶元件的單元間隙、配向及驅動電壓等，可以實現所希望的對比度。
導電層263在連接部140中藉由連接器223與設置在基板151側的導電層166b連接。由此，可以從配置在基板151側的FPC或IC向導電層263供應電位或信號。在圖33所示的例子中，導電層166b藉由利用與導電層112b相同的材料及製程形成。
例如，連接器223可以使用導電粒子。作為導電粒子，可以採用表面覆蓋有金屬材料的樹脂或二氧化矽等粒子。作為金屬材料，較佳為使用鎳或金，因為其可以降低接觸電阻。另外，較佳為使用如在鎳上還覆蓋有金等以層狀覆蓋有兩種以上的金屬材料的粒子。另外，連接器223較佳為採用能夠彈性變形或塑性變形的材料。此時，有時導電粒子成為圖33所示的那樣的在縱向上被壓扁的形狀。藉由具有該形狀，可以增大連接器223與其連接的導電層的接觸面積，從而可以降低接觸電阻並抑制接觸不良等問題發生。連接器223較佳為以由黏合層144覆蓋的方式配置。例如，較佳為將連接器223分散在固化之前的黏合層144中。
靠近基板151的端部的區域設置有連接部197。在連接部197中，導電層166a藉由連接層242與FPC172連接。在圖33所示的例子中，導電層166a藉由利用與導電層112b相同的材料及製程形成。
＜顯示裝置50I＞ 圖34所示的顯示裝置50I是FFS模式的液晶顯示裝置。顯示裝置50I與顯示裝置50H的主要不同之處在於液晶元件60的結構。
絕緣層110上設置有用作液晶元件60的共用電極的導電層263，導電層263上設置有絕緣層261。另外，絕緣層261上設置有具有電晶體的源極電極和汲極電極中的另一個的功能及液晶元件60的像素電極的功能的導電層112b。導電層112b上設置有絕緣層218。絕緣層261包括包含第一元素的區域261D。區域261D相當於實施方式1所示的區域31D。
導電層112b從平面看時具有梳齒狀形狀或設置有狹縫的形狀。此外，導電層263與導電層112b重疊地配置。此外，在與彩色層重疊的區域中，在導電層263上包括不配置導電層112b的區域。
藉由隔著絕緣層261層疊導電層112b與導電層263來形成電容器。因此，不需要另行形成電容元件，從而可以提高像素的開口率。
注意，在液晶元件60中，導電層112b和導電層263的兩者也可以具有梳齒狀的頂面形狀。另一方面，如顯示裝置50I所示，藉由在液晶元件60的導電層112b和導電層263中的只有一個具有梳齒狀的頂面形狀，因此成為導電層112b與導電層263部分重疊的結構。由此，可以將導電層112b與導電層263之間的電容器用作儲存電容器，不需要另行設置電容元件，因此可以提高顯示裝置的開口率。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施方式4 在本實施方式中，使用圖35至圖37對本發明的一個實施方式的電子裝置進行說明。
本實施方式的電子裝置在顯示部中包括本發明的一個實施方式的顯示裝置。本發明的一個實施方式的顯示裝置容易實現高清晰化及高解析度化。因此，可以用於各種電子裝置的顯示部。
另外，可以將本發明的一個實施方式的半導體裝置還用於電子裝置的顯示部以外。例如，藉由在電子裝置的控制部等中使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以實現低功耗，所以是較佳的。
作為電子裝置，例如除了電視機、桌上型或筆記本型電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等大型遊戲機等具有較大的螢幕的電子裝置以外，還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。
特別是，因為本發明的一個實施方式的顯示裝置可以提高清晰度，所以可以適合用於包括較小的顯示部的電子裝置。作為這種電子裝置可以舉出手錶型及手鐲型資訊終端設備（可穿戴裝置）、可戴在頭上的可穿戴裝置等諸如頭戴顯示器等VR用設備、眼鏡型AR用設備及MR用設備等。
本發明的一個實施方式的顯示裝置較佳為具有極高的解析度諸如HD（像素數為1280×720）、FHD（像素數為1920×1080）、WQHD（像素數為2560×1440）、WQXGA（像素數為2560×1600）、4K（像素數為3840×2160）、8K（像素數為7680×4320）等。尤其是，較佳為設定為4K、8K或其以上的解析度。另外，本發明的一個實施方式的顯示裝置中的像素密度（清晰度）較佳為100ppi以上，較佳為300ppi以上，更佳為500ppi以上，進一步較佳為1000ppi以上，更進一步較佳為2000ppi以上，更進一步較佳為3000ppi以上，還進一步較佳為5000ppi以上，進一步較佳為7000ppi以上。藉由使用上述的具有高解析度和高清晰度中的一者或兩者的顯示裝置，可以進一步提高真實感及縱深感等。此外，對本發明的一個實施方式的顯示裝置的螢幕比例（縱橫比）沒有特別的限制。例如，顯示裝置可以適應1：1（正方形）、4：3、16：9、16：10等各種螢幕比例。
本實施方式的電子裝置可以包括感測器（該感測器具有檢測、檢出或測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線）。
本實施方式的電子裝置可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊（靜態影像、動態影像、文字影像等）顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；執行各種軟體（程式）的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能；等。
使用圖35A至圖35D說明可戴在頭上的可穿戴裝置的一個例子。這些可穿戴裝置具有顯示AR內容的功能、顯示VR內容的功能、顯示SR內容的功能和顯示MR內容的功能中的至少一個。當電子裝置具有顯示AR、VR、SR、MR等中的至少一個的內容的功能時，可以提高使用者的沉浸感。
圖35A所示的電子裝置700A以及圖35B所示的電子裝置700B都包括一對顯示面板751、一對外殼721、通訊部（未圖示）、一對安裝部723、控制部（未圖示）、成像部（未圖示）、一對光學構件753、眼鏡架757以及一對鼻墊758。
顯示面板751可以應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。因此，可以實現能夠進行清晰度極高的顯示的電子裝置。
電子裝置700A及電子裝置700B都可以將由顯示面板751顯示的影像投影於光學構件753中的顯示區域756。因為光學構件753具有透光性，所以使用者可以與藉由光學構件753看到的透過影像重疊地看到顯示於顯示區域的影像。因此，電子裝置700A及電子裝置700B都是能夠進行AR顯示的電子裝置。
電子裝置700A及電子裝置700B中作為成像部可以設置拍攝前方的照相機。另外，藉由在電子裝置700A及電子裝置700B設置陀螺儀感測器等的加速度感測器，可以檢測使用者的頭部朝向並將對應該方向的影像顯示在顯示區域756上。
通訊部具有無線通訊裝置，藉由該無線通訊裝置可以供應影像信號等。另外，代替無線通訊裝置或者除了無線通訊裝置以外還可以包括能夠連接供應影像信號及電源電位的電纜的連接器。
電子裝置700A以及電子裝置700B設置有電池（未圖示），可以以無線方式和有線方式中的一者或兩者進行充電。
外殼721也可以設置有觸控感測器模組。觸控感測器模組具有檢測外殼721的外側的面是否被觸摸的功能。藉由觸控感測器模組，可以檢測使用者的點按操作或滑動操作等而執行各種處理。例如，藉由點按操作可以執行動態影像的暫時停止或再生等的處理，藉由滑動操作可以執行快進、快退等的處理等。另外，藉由在兩個外殼721的每一個設置觸控感測器模組，可以擴大操作範圍。
作為觸控感測器模組，可以使用各種觸控感測器。例如，可以採用靜電電容式、電阻膜方式、紅外線方式、電磁感應方式、表面聲波式、光學方式等各種方式。尤其是，較佳為將靜電電容式或光學方式的感測器應用於觸控感測器模組。
在使用光學方式的觸控感測器時，作為受光元件可以使用光電轉換元件）。在光電轉換元件的活性層中可以使用無機半導體和有機半導體中的一者或兩者。
圖35C所示的電子裝置800A以及圖35D所示的電子裝置800B都包括一對顯示部820、外殼821、通訊部822、一對安裝部823、控制部824、一對成像部825以及一對透鏡832。注意，在圖35D中省略顯示部820、通訊部822及成像部825。
顯示部820可以應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。因此，可以實現能夠進行清晰度極高的顯示的電子裝置。由此，使用者可以感受高沉浸感。
顯示部820設置在外殼821內部的藉由透鏡832能看到的位置上。另外，藉由在一對顯示部820間上顯示不同影像，可以進行利用視差的三維顯示。
可以將電子裝置800A以及電子裝置800B都稱為面向VR的電子裝置。裝上電子裝置800A或電子裝置800B的使用者藉由透鏡832能看到顯示在顯示部820上的影像。
電子裝置800A及電子裝置800B較佳為具有一種機構，其中能夠調整透鏡832及顯示部820的左右位置，以根據使用者的眼睛的位置使透鏡832及顯示部820位於最合適的位置上。此外，較佳為具有一種機構，其中藉由改變透鏡832及顯示部820之間的距離來調整焦點。
使用者可以使用安裝部823將電子裝置800A或電子裝置800B裝在頭上。在圖35C等中，例示出安裝部823具有如眼鏡的鏡腳（也稱為腳絲）那樣的形狀，但是不侷限於此。安裝部823具有使用者能夠裝上的形狀，例如可以具有頭盔型或帶型的形狀。
成像部825具有取得外部的資訊的功能。可以將成像部825所取得的資料輸出到顯示部820。在成像部825中可以使用影像感測器。另外，也可以設置多個相機以能夠對應望遠、廣角等多種視角。
注意，在此示出包括成像部825的例子，還可以設置能夠測量出與物件的距離的測距感測器（以下，也稱為檢測部）。換言之，成像部825是檢測部的一個實施方式。作為檢測部例如可以使用影像感測器或雷射雷達（LIDAR：Light Detection and Ranging）等距離影像感測器。藉由使用由相機取得的影像以及由距離影像感測器取得的影像，可以取得更多的資訊，可以實現精度更高的姿態操作。
電子裝置800A也可以包括被用作骨傳導耳機的振動機構。例如，作為顯示部820、外殼821和安裝部823中的任一個或多個可以採用包括該振動機構的結構。由此，不需要另行設置頭戴式耳機、耳機或揚聲器等音響設備，而只裝上電子裝置800A就可以享受影像和聲音。
電子裝置800A以及電子裝置800B也可以都包括輸入端子。可以將供應來自影像輸出設備等的影像信號以及用於對設置在電子裝置內的電池進行充電的電力等的電纜連線到輸入端子。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以具有與耳機750進行無線通訊的功能。耳機750包括通訊部（未圖示），並具有無線通訊功能。耳機750藉由無線通訊功能可以從電子裝置接收資訊（例如聲音資料）。例如，圖35A所示的電子裝置700A具有藉由無線通訊功能將資訊發送到耳機750的功能。另外，例如圖35C所示的電子裝置800A具有藉由無線通訊功能將資訊發送到耳機750的功能。
電子裝置也可以包括耳機部。圖35B所示的電子裝置700B包括耳機部727。例如，可以採用以有線方式連接耳機部727和控制部的結構。連接耳機部727和控制部的佈線的一部分也可以配置在外殼721或安裝部723的內部。
同樣，圖35D所示的電子裝置800B包括耳機部827。例如，可以採用以有線方式連接耳機部827和控制部824的結構。連接耳機部827和控制部824的佈線的一部分也可以配置在外殼821或安裝部823的內部。另外，耳機部827和安裝部823也可以包括磁鐵。由此，可以用磁力將耳機部827固定到安裝部823，收納變得容易，所以是較佳的。
電子裝置也可以包括能夠與耳機或頭戴式耳機等連接的聲音輸出端子。另外，電子裝置也可以包括聲音輸入端子和聲音輸入機構中的一者或兩者。作為聲音輸入機構，例如可以使用麥克風等收音裝置。藉由將聲音輸入機構設置到電子裝置，可以使電子裝置具有所謂的耳麥的功能。
如此，作為本發明的一個實施方式的電子裝置，眼鏡型（電子裝置700A以及電子裝置700B等）和護目鏡型（電子裝置800A以及電子裝置800B等）的兩者都是較佳的。
本發明的一個實施方式的電子裝置可以以有線或無線方式將資訊發送到耳機。
圖36A所示的電子裝置6500是可以被用作智慧手機的可攜式資訊終端設備。
電子裝置6500包括外殼6501、顯示部6502、電源按鈕6503、按鈕6504、揚聲器6505、麥克風6506、照相機6507及光源6508。顯示部6502具有觸控面板功能。
顯示部6502可以使用本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖36B是包括外殼6501的麥克風6506一側的端部的剖面示意圖。
外殼6501的顯示面一側設置有具有透光性的保護構件6510，被外殼6501及保護構件6510包圍的空間內設置有顯示面板6511、光學構件6512、觸控感測器面板6513、印刷電路板6517、電池6518等。
顯示面板6511、光學構件6512及觸控感測器面板6513使用黏合層（未圖示）固定到保護構件6510。
在顯示部6502的外側的區域中，顯示面板6511的一部分疊回，且該疊回部分連接有FPC6515。FPC6515安裝有IC6516。FPC6515與設置於印刷電路板6517的端子連接。
顯示面板6511可以使用本發明的一個實施方式的顯示裝置。由此，可以實現極輕量的電子裝置。此外，由於顯示面板6511極薄，所以可以在抑制電子裝置的厚度的情況下安裝大容量的電池6518。此外，藉由折疊顯示面板6511的一部分以在像素部的背面設置與FPC6515的連接部，可以實現窄邊框的電子裝置。
圖37C及圖37F所示的電子裝置包括顯示部7000。可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部7000。
圖36C示出電視機的一個例子。在電視機7100中，外殼7101中組裝有顯示部7000。在此示出利用支架7103支撐外殼7101的結構。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關以及另外提供的遙控器7111進行圖36C所示的電視機7100的操作。另外，也可以在顯示部7000中具備觸控感測器，也可以藉由用手指等觸摸顯示部7000進行電視機7100的操作。另外，也可以在遙控器7111中具備顯示從該遙控器7111輸出的資訊的顯示部。藉由利用遙控器7111所具備的操作鍵或觸控面板，可以進行頻道及音量的操作，並可以對顯示在顯示部7000上的影像進行操作。
另外，電視機7100具備接收機及數據機等。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訊網路，從而進行單向（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。
圖36D示出筆記本型電腦的一個例子。筆記本型電腦7200包括外殼7211、鍵盤7212、指向裝置7213、外部連接埠7214等。在外殼7211中組裝有顯示部7000。
圖36E和圖36F示出數位看板的一個例子。
圖36E所示的數位看板7300包括外殼7301、顯示部7000及揚聲器7303等。此外，還可以包括LED燈、操作鍵（包括電源開關或操作開關）、連接端子、各種感測器、麥克風等。
圖36F示出設置於圓柱狀柱子7401上的數位看板7400。數位看板7400包括沿著柱子7401的曲面設置的顯示部7000。
顯示部7000越大，一次能夠提供的資訊量越多。顯示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高廣告宣傳效果。
藉由將觸控面板用於顯示部7000，不僅可以在顯示部7000上顯示靜態影像或動態影像，使用者還能夠直覺性地進行操作，所以是較佳的。另外，在用於提供路線資訊或交通資訊等資訊的用途時，可以藉由直覺性的操作提高易用性。
如圖36E和圖36F所示，數位看板7300或數位看板7400較佳為可以藉由無線通訊與使用者所攜帶的智慧手機等資訊終端設備7311或資訊終端設備7411聯動。例如，顯示在顯示部7000上的廣告資訊可以顯示在資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕上。此外，藉由操作資訊終端設備7311或資訊終端設備7411，可以切換顯示部7000的顯示。
可以在數位看板7300或數位看板7400上以資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕為操作單元（控制器）執行遊戲。由此，不特定多個使用者可以同時參加遊戲，享受遊戲的樂趣。
圖37A至圖37G所示的電子裝置包括外殼9000、顯示部9001、揚聲器9003、操作鍵9005（包括電源開關或操作開關）、連接端子9006、感測器9007（該感測器具有檢測、檢出或測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線）、麥克風9008等。
在圖37A至圖37G中，可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部9001。
圖37A至圖37G所示的電子裝置具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊（靜態影像、動態影像及文字影像等）顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；藉由利用各種軟體（程式）控制處理的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料並進行處理的功能；等。注意，電子裝置的功能不侷限於上述功能，而可以具有各種功能。電子裝置也可以包括多個顯示部。另外，也可以在電子裝置中設置照相機等而使其具有如下功能：拍攝靜態影像或動態影像，且將所拍攝的影像儲存在存儲介質（外部存儲介質或內置於照相機的存儲介質）中的功能；將所拍攝的影像顯示在顯示部上的功能；等。
下面，詳細地說明圖37A至圖37G所示的電子裝置。
圖37A是示出可攜式資訊終端9101的立體圖。可以將可攜式資訊終端9101例如用作智慧手機。注意，在可攜式資訊終端9101中，也可以設置揚聲器9003、連接端子9006、感測器9007等。另外，作為可攜式資訊終端9101，可以將文字或影像資訊顯示在其多個面上。在圖37A中示出顯示三個圖示9050的例子。另外，可以將以虛線的矩形示出的資訊9051顯示在顯示部9001的其他面上。作為資訊9051的一個例子，可以舉出提示收到電子郵件、SNS或電話等的資訊；電子郵件或SNS等的標題；電子郵件或SNS等的發送者姓名；日期；時間；電池餘量；以及電波強度。或者，可以在顯示有資訊9051的位置上顯示圖示9050等。
圖37B是示出可攜式資訊終端9102的立體圖。可攜式資訊終端9102具有將資訊顯示在顯示部9001的三個以上的面上的功能。在此，示出資訊9052、資訊9053、資訊9054分別顯示於不同的面上的例子。例如，在將可攜式資訊終端9102放在上衣口袋裡的狀態下，使用者能夠確認顯示在從可攜式資訊終端9102的上方看到的位置上的資訊9053。例如，使用者可以確認到該顯示而無需從口袋裡拿出可攜式資訊終端9102，由此能夠判斷是否接電話。
圖37C是示出平板終端9103的立體圖。平板終端9103例如可以執行行動電話、電子郵件及文章的閱讀和編輯、播放音樂、網路通訊、電腦遊戲等各種應用軟體。平板終端9103在外殼9000的正面包括顯示部9001、照相機9002、麥克風9008及揚聲器9003，在外殼9000的側面包括被用作用於操作的按鈕的操作鍵9005，在底面包括連接端子9006。
圖37D是示出手錶型可攜式資訊終端9200的立體圖。可以將可攜式資訊終端9200例如用作智慧手錶（註冊商標）。另外，顯示部9001的顯示面彎曲，可沿著其彎曲的顯示面進行顯示。此外，可攜式資訊終端9200例如藉由與可進行無線通訊的耳麥相互通訊可以進行免提通話。此外，藉由利用連接端子9006，可攜式資訊終端9200可以與其他資訊終端進行資料傳輸及進行充電。充電也可以藉由無線供電進行。
圖37E至圖37G是示出可以折疊的可攜式資訊終端9201的立體圖。另外，圖37E是將可攜式資訊終端9201展開的狀態的立體圖，圖37G是折疊的狀態的立體圖，圖37F是從圖37E的狀態和圖37G的狀態中的一個轉換成另一個時中途的狀態的立體圖。可攜式資訊終端9201在折疊狀態下可攜性好，而在展開狀態下因為具有無縫拼接較大的顯示區域所以顯示的瀏覽性強。可攜式資訊終端9201所包括的顯示部9001被由鉸鏈9055連結的三個外殼9000支撐。顯示部9001例如可以在曲率半徑0.1mm以上且150mm以下的範圍彎曲。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。 實施例1
在本實施例中，對可用於作為本發明的一個實施方式的半導體裝置的金屬氧化物膜進行評價。
在本實施例中，製造包括金屬氧化物膜的樣品A及比較樣品（Ref）。
＜樣品製造＞ 在玻璃基板上作為金屬氧化物膜形成厚度大約為20nm的氧化銦膜。樣品A及比較樣品（Ref）的金屬氧化物膜藉由使用原子個數比為In：O=2：3的氧化銦濺射靶材的濺射法形成。
接著，在樣品A中，對金屬氧化物膜作為第一元素供應氬。在供應氬時使用離子植入法，作為源氣體使用氬氣體。劑量為5×10 15ions/cm 2，加速電壓為20kV。對比較樣品（Ref）不供應第一元素。
接著，對樣品A及比較樣品（Ref）進行濕蝕刻。作為蝕刻劑使用草酸。草酸的溫度為60℃，處理時間為60秒鐘。
藉由上述製程，得到樣品A及比較樣品（Ref）。
＜剖面觀察＞ 接著，利用聚焦離子束（FIB：Focused Ion Beam）對樣品A及比較樣品（Ref）進行薄片化，利用掃描穿透式電子顯微鏡（STEM：Scanning Transmission Electron Microscope）觀察剖面。
圖38是比較樣品（Ref）及樣品A的剖面的STEM影像。圖38是放大率為300，000倍的透射電子（TE）影像。圖38還示出樣品名稱及氬（Ar）的供應條件。此外，將不供應氬的比較樣品（Ref）的供應條件記為“-”。另外，在圖38中，將玻璃基板記為“玻璃”，將金屬氧化物膜（氧化銦膜）記為“InO X”，將作為剖面觀察用保護膜設置的碳覆膜記為“C”。
如圖38所示，在比較樣品（Ref）中觀察到氧化銦（InO X）膜，其厚度大約為19.8nm。可確認到：比較樣品（Ref）的氧化銦膜幾乎不被蝕刻。另一方面，可確認到：在使用本發明的一個實施方式的製造方法的樣品A中觀察不到氧化銦（InO X）膜，可以藉由濕蝕刻去除被供應氬的氧化銦（InO X）膜。可認為：在樣品A中，藉由對氧化銦膜供應氬，結晶性降低，蝕刻速率提高。 實施例2
在本實施例中，對可用於作為本發明的一個實施方式的半導體裝置的金屬氧化物膜進行評價。
在本實施例中，製造包括金屬氧化物膜的樣品B1至樣品B8、樣品C1至樣品C8、樣品D1至樣品D8及比較樣品（Ref-1、Ref-2）。
＜樣品製造＞ 在玻璃基板上作為金屬氧化物膜形成厚度大約為20nm的氧化銦膜。該金屬氧化物膜藉由使用原子個數比為In：O=2：3的氧化銦濺射靶材的濺射法形成。
接著，在樣品B1至樣品B8、樣品C1至樣品C8、樣品D1至樣品D8中，對氧化銦膜供應第一元素。在供應第一元素時使用離子植入法，劑量為5×10 15ions/cm 2。對比較樣品（Ref-1、Ref-2）不供應第一元素。
在樣品B1至樣品B8中，作為第一元素供應硼。作為源氣體使用B 2H 6氣體和H 2氣體的混合氣體。注意，使用B 2H 6氣體的濃度為15vol%的混合氣體。
在樣品C1至樣品C8中，作為第一元素供應磷。作為源氣體使用PH 3氣體和H 2氣體的混合氣體。注意，使用PH 3氣體的濃度為20vol%的混合氣體。
在樣品D1至樣品D8中，作為第一元素供應氬。作為源氣體使用氬氣體。
在樣品B1至樣品B8、樣品C1至樣品C8、樣品D1至樣品D8之間使供應第一元素時的加速電壓不同。樣品B1、樣品B2、樣品C1、樣品C2、樣品D1及樣品D2的加速電壓為10kV。樣品B3、樣品B4、樣品C3、樣品C4、樣品D3及樣品D4的加速電壓為20kV。樣品B5、樣品B6、樣品C5、樣品C6、樣品D5及樣品D6的加速電壓為30kV。樣品B7、樣品B8、樣品C7、樣品C8、樣品D7及樣品D8的加速電壓為40kV。
接著，對樣品B1、樣品B3、樣品B5、樣品B7、樣品C1、樣品C3、樣品C5、樣品C7、樣品D1、樣品D3、樣品D5、樣品D7及比較樣品（Ref-1）進行濕蝕刻。作為蝕刻劑使用草酸。草酸的溫度為60℃，處理時間為60秒鐘。對樣品B2、樣品B4、樣品B6、樣品B8、樣品C2、樣品C4、樣品C6、樣品C8、樣品D2、樣品D4、樣品D6、樣品D8及比較樣品（Ref-2）不進行濕蝕刻。
藉由上述製程，得到樣品B1至樣品B8、樣品C1至樣品C8、樣品D1至樣品D8及比較樣品（Ref-1、Ref-2）。
＜剖面觀察＞ 接著，利用聚焦離子束（FIB）使樣品B1、樣品B3、樣品B5、樣品B7、樣品C1、樣品C3、樣品C5、樣品C7、樣品D1、樣品D3、樣品D5、樣品D7及比較樣品（Ref-1）薄片化，利用掃描穿透式電子顯微鏡（STEM）觀察其剖面。
圖39A是比較樣品（Ref-1）的剖面的STEM影像。圖39B是樣品B1、樣品B3、樣品B5及樣品B7的剖面的STEM影像。圖40A是樣品C1、樣品C3、樣品C5及樣品C7的剖面的STEM影像。圖40B是樣品D1、樣品D3、樣品D5及樣品D7的剖面的STEM影像。圖39A至圖40B是放大率為300，000倍的透射電子（TE）影像。圖39A至圖40B示出樣品名稱、源氣體及加速電壓。另外，將玻璃基板記為“玻璃”，將氧化銦膜記為“InO X”，將作為剖面觀察用保護膜設置的碳覆膜記為“C”。此外，在圖39A至圖40B中，對觀察不到氧化銦（InO X）膜的樣品記載有○（圓）標記，對觀察到氧化銦（InO X）膜的樣品記載有×（叉）標記。
如圖39A所示，在比較樣品（Ref-1）中觀察到氧化銦（InO X）膜，其厚度大約為21.2nm。可確認到：比較樣品（Ref-1）的氧化銦（InO X）膜幾乎不藉由濕蝕刻去除而殘留。
如圖39B所示，在作為第一元素供應硼的樣品B1中觀察不到氧化銦（InO X）膜，由此可確認到可以藉由濕蝕刻去除氧化銦（InO X）膜。另一方面，在樣品B3、樣品B5及樣品B7中觀察到氧化銦（InO X）膜。樣品B3中的氧化銦（InO X）膜的厚度大約為17.9nm，樣品B5中的氧化銦（InO X）膜的厚度大約為17.9nm，樣品B7中的氧化銦（InO X）膜的厚度大約為15.9nm。在樣品B3、樣品B5及樣品B7中，可確認到雖然藉由濕蝕刻去除氧化銦（InO X）膜的一部分，但是其大部分殘留。
如圖40A所示，在作為第一元素供應磷的樣品C1、樣品C3、樣品C5及樣品C7中觀察不到氧化銦（InO X）膜，由此可確認到可以藉由濕蝕刻去除氧化銦（InO X）膜。
如圖40B所示，在作為第一元素供應氬的樣品D1、樣品D3、樣品D5及樣品D7中觀察不到氧化銦（InO X）膜，由此可確認到可以藉由濕蝕刻去除氧化銦（InO X）膜。另外，在樣品D3、樣品D5及樣品D7中，在玻璃基板的表面觀察到對比度不同的區域（圖40B的以白色箭頭表示的區域）。可認為：由於第一元素的供應而玻璃基板的表面受到損傷，因此產生該區域。
＜XRD測量＞ 對樣品B2、樣品B4、樣品B6、樣品B8、樣品C2、樣品C4、樣品C6、樣品C8、樣品D2、樣品D4、樣品D6、樣品D8及比較樣品（Ref-2）進行XRD測量，對結晶性進行評價。
在XRD測量中使用out-of-plane法之一的θ-2θ掃描法。θ-2θ掃描法是如下方法：在改變X射線的入射角的同時，使與X射線源對置地設置的檢測器的角度與入射角相同，來測量出X射線繞射強度的方法。θ-2θ掃描法有時被稱為粉末法。在XRD測量中，作為X射線源使用Cu-Kα線（λ=0.15418nm），掃描範圍為2θ=20deg至60deg，步進寬度為0.01deg，掃描速度為6.0deg/分鐘。
圖41A示出比較樣品（Ref-2）的XRD測量結果。圖41B示出樣品B2、樣品B4、樣品B6及樣品B8的XRD測量結果。圖42A示出樣品C2、樣品C4、樣品C6及樣品C8的XRD測量結果。圖42B示出樣品D2、樣品D4、樣品D6及樣品D8的XRD測量結果。在圖41A至圖42B中，橫軸表示繞射角度2θ，縱軸表示繞射X射線的強度。另外，可認為在2θ=30deg附近觀察的峰來源於氧化銦（In 2O 3）的（222）面。此外，與圖39A至圖40B同樣，在圖41A至圖42B中，對濕蝕刻後觀察不到氧化銦膜的條件記載有○（圓）標記，對觀察到氧化銦膜的條件記載有×（叉）標記。
如圖39A至圖40B所示，可確認到：與不供應第一元素的比較樣品（Ref-2）相比，供應第一元素的樣品B2、樣品B4、樣品B6、樣品B8、樣品C2、樣品C4、樣品C6、樣品C8、樣品D2、樣品D4、樣品D6及樣品D8的峰強度更低。可認為：由於第一元素的供應而結晶性降低。
使用模擬軟體算出樣品的深度方向的第一元素的濃度（更明確而言，離子的濃度）。圖43A示出供應第一元素時的加速電壓與離子濃度的關係。在圖43A中，橫軸表示加速電壓，縱軸表示離子濃度。在此，作為離子濃度示出俯視時的單位面積的氧化銦膜中的離子數。離子數是指模擬中的深度為0nm至20nm時的離子數的總和，即氧化銦膜的頂面至底面的離子數的總和。
圖43B示出供應第一元素時的加速電壓與XRD測量中的峰強度的關係。在圖43B中，橫軸表示加速電壓，縱軸表示XRD測量中的峰強度。在此，作為峰強度示出圖41A至圖42B所示的在2θ=30deg附近觀察的峰的高度。
圖43C示出離子濃度與XRD測量中的峰強度的關係。在圖43C中，橫軸表示圖43A所示的離子濃度，縱軸表示圖43B所示的XRD測量中的峰強度。另外，在圖43C中，以虛線圍繞在上述濕蝕刻中可以去除氧化銦膜的條件。
如圖43A至圖43C所示，可確認到：當氧化銦膜中的離子濃度變高時，XRD測量中的峰強度變低。另外，可確認到：當離子濃度變高（例如，大約為1×10 15ions/cm 2以上）時，可以藉由濕蝕刻去除氧化銦膜。可認為：當供應到氧化銦膜的離子數變多時，氧化銦膜的結晶性變低，由此可以藉由濕蝕刻去除氧化銦膜。
由此可知，較佳為以金屬氧化物膜中的離子濃度高（例如，大約為1×10 15ions/cm 2以上）的方式調整加速電壓。
10:半導體裝置 10A:半導體裝置 10B:半導體裝置 10C:半導體裝置 10D:半導體裝置 10E:半導體裝置 11B:子像素 11G:子像素 11R:子像素 20:半導體裝置 20A:半導體裝置 20B:半導體裝置 20C:半導體裝置 20D:半導體裝置 20E:半導體裝置 20F:半導體裝置 20G:半導體裝置 20H:半導體裝置 20I:半導體裝置 21:金屬氧化物層 21D:區域 21f:金屬氧化物膜 21N:區域 23:遮罩層 23f:遮罩膜 31:層 31D:區域 31N:區域 50A:顯示裝置 50B:顯示裝置 50C:顯示裝置 50D:顯示裝置 50E:顯示裝置 50F:顯示裝置 50G:顯示裝置 50H:顯示裝置 50I:顯示裝置 60:液晶元件 75:元素 90:光阻遮罩 100:電晶體 100A:電晶體 100B:電晶體 100D:電晶體 102:基板 104:導電層 106:絕緣層 106a:絕緣層 106b:絕緣層 108:半導體層 108a:半導體層 108b:半導體層 108c:半導體層 108D:區域 108f:金屬氧化物膜 109:絕緣層 110:絕緣層 110a:絕緣層 110b:絕緣層 110bf:絕緣膜 110c:絕緣層 110cf:絕緣膜 110d:絕緣層 110D:區域 110df:絕緣膜 110e:絕緣層 110ef:絕緣膜 111:像素電極 111B:像素電極 111G:像素電極 111R:像素電極 111S:像素電極 112a:導電層 112B:導電層 112b:導電層 112bD:區域 112bf:導電膜 113:EL層 113B:EL層 113G:EL層 113R:EL層 113S:功能層 114:共用層 115:共用電極 117:遮光層 123:導電層 124B:導電層 124G:導電層 124R:導電層 125:絕緣層 126B:導電層 126G:導電層 126R:導電層 127:絕緣層 128:層 130B:發光元件 130G:發光元件 130R:發光元件 130S:受光元件 131:保護層 132B:彩色層 132G:彩色層 132R:彩色層 133:層 133B:層 133G:層 133R:層 139:膜 140:連接部 141:開口部 142:黏合層 143:開口部 144:黏合層 151:基板 152:基板 153:絕緣層 162:顯示部 164:電路部 165:導電層 166:導電層 166a:導電層 166b:導電層 172:FPC 173:IC 180:光阻遮罩 197:連接部 200A:電晶體 200B:電晶體 200C:電晶體 200D:電晶體 201:像素 202:絕緣層 202D:區域 203:半導體層 203P:區域 203Q:通道形成區域 203R:區域 204:絕緣層 205:導電層 205B:電晶體 205D:電晶體 205G:電晶體 205R:電晶體 205S:電晶體 206:絕緣層 207a:開口部 207b:開口部 208:導電層 208a:導電層 208b:導電層 209:絕緣層 218:絕緣層 219:導電層 223:連接器 224:間隔物 225:絕緣層 235:絕緣層 237:絕緣層 242:連接層 260a:偏光板 260b:偏光板 261:絕緣層 261D:區域 262:液晶 263:導電層 264:導電層 352:手指 353:層 355:電路層 357:層 505:導電層 505a:導電層 505b:導電層 514:絕緣層 516:絕緣層 520:半導體層 520a:半導體層 520b:半導體層 521:絕緣層 522:絕緣層 524:絕緣層 524D:區域 541:絕緣層 541a:絕緣層 541b:絕緣層 542:導電層 542a:導電層 542b:導電層 545:導電層 545a:導電層 545b:導電層 550:絕緣層 554:絕緣層 560:導電層 560a:導電層 560b:導電層 574:絕緣層 580:絕緣層 581:絕緣層 700A:電子裝置 700B:電子裝置 721:外殼 723:安裝部 727:耳機部 750:耳機 751:顯示面板 753:光學構件 756:顯示區域 757:眼鏡架 758:鼻墊 800A:電子裝置 800B:電子裝置 815:絕緣層 816:絕緣層 820:顯示部 821:外殼 822:通訊部 823:安裝部 824:控制部 825:成像部 827:耳機部 832:透鏡 850:絕緣層 855:絕緣層 871a:絕緣層 871b:絕緣層 875:絕緣層 882:絕緣層 883:絕緣層 885:絕緣層 6500:電子裝置 6501:外殼 6502:顯示部 6503:電源按鈕 6504:按鈕 6505:揚聲器 6506:麥克風 6507:照相機 6508:光源 6510:保護構件 6511:顯示面板 6512:光學構件 6513:觸控感測器面板 6515:FPC 6516:IC 6517:印刷電路板 6518:電池 7000:顯示部 7100:電視機 7101:外殼 7103:支架 7111:遙控器 7200:筆記本型電腦 7211:外殼 7212:鍵盤 7213:指向裝置 7214:外部連接埠 7300:數位看板 7301:外殼 7303:揚聲器 7311:資訊終端設備 7400:數位看板 7401:柱子 7411:資訊終端設備 9000:外殼 9001:顯示部 9002:照相機 9003:揚聲器 9005:操作鍵 9006:連接端子 9007:感測器 9008:麥克風 9050:圖示 9051:資訊 9052:資訊 9053:資訊 9054:資訊 9055:鉸鏈 9101:可攜式資訊終端 9102:可攜式資訊終端 9103:平板終端 9200:可攜式資訊終端 9201:可攜式資訊終端
[圖1A]至[圖1F]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖2]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的流程圖。 [圖3A]至[圖3D]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖4]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的流程圖。 [圖5A]至[圖5F]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖6]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的流程圖。 [圖7A]及[圖7B]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖8]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的流程圖。 [圖9]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖10A]是示出半導體裝置的一個例子的俯視圖。[圖10B]及[圖10C]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖11A]至[圖11D]是示出半導體裝置的一個例子的立體圖。 [圖12A]至[圖12C]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖13A]至[圖13C]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖14A]及[圖14B]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖15A]是示出半導體裝置的一個例子的俯視圖。[圖15B]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖16A]至[圖16C]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖17A]及[圖17B]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖18A]至[圖18C]是示出半導體裝置的一個例子的剖面圖。 [圖19A]至[圖19C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖20A]至[圖20C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖21A]至[圖21C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖22A]至[圖22D]是示出半導體裝置的結構例子的圖。 [圖23A]至[圖23E]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖24A]至[圖24D]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖25A]至[圖25C]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖26A]至[圖26C]是示出半導體裝置的製造方法的一個例子的剖面圖。 [圖27]是示出顯示裝置的一個例子的立體圖。 [圖28A]及[圖28B]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖29]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖30A]至[圖30C]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖31A]及[圖31B]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖32]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖33]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖34]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。 [圖35A]至[圖35D]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖36A]至[圖36F]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖37A]至[圖37G]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖38]是根據實施例的樣品的STEM影像。 [圖39A]及[圖39B]是根據實施例的樣品的STEM影像。 [圖40A]及[圖40B]是根據實施例的樣品的STEM影像。 [圖41A]及[圖41B]是示出根據實施例的樣品的XRD測量結果的圖。 [圖42A]及[圖42B]是示出根據實施例的樣品的XRD測量結果的圖。 [圖43A]是示出根據實施例的離子濃度的圖。[圖43B]是示出根據實施例的樣品的XRD測量結果的圖。[圖43C]是示出根據實施例的離子濃度與XRD測量結果的關係的圖。
S11:步驟
S21:步驟
S31:步驟
S41:步驟
S51:步驟

Claims (12)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟： 在層上形成具有結晶性的金屬氧化物膜； 在該金屬氧化物膜的第一區域上形成遮罩層； 藉由以該遮罩層為遮罩向該金屬氧化物膜供應第一元素，在該金屬氧化物膜中形成不與該遮罩層重疊且包含該第一元素的第二區域；以及 藉由利用蝕刻去除該第二區域，使該層的表面露出， 其中，該第一元素為高貴氣體， 該第二區域中的該第一元素的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下， 並且，該層包括與該第二區域重疊且包含該第一元素的區域。
  2. 一種半導體裝置的製造方法，包括如下步驟： 在層上形成具有結晶性的金屬氧化物膜； 在該金屬氧化物膜的第一區域上形成遮罩層； 藉由以該遮罩層為遮罩向該金屬氧化物膜供應第一元素，在該金屬氧化物膜中形成不與該遮罩層重疊且包含該第一元素的第二區域； 藉由進行加熱處理，將雜質從該第一區域擴散到該第二區域；以及 藉由利用蝕刻去除該第二區域，使該層的表面露出， 其中，該第一元素為高貴氣體， 該第二區域中的該第一元素的濃度為1×10 19atoms/cm 3以上且1×10 23atoms/cm 3以下， 並且，該層包括與該第二區域重疊且包含該第一元素的區域。
  3. 如請求項2之半導體裝置的製造方法， 其中該加熱處理的溫度為200℃以上且450℃以下。
  4. 如請求項2之半導體裝置的製造方法， 其中該雜質為選自氫、碳和烴中的一個或多個。
  5. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置的製造方法， 其中該金屬氧化物膜包含銦。
  6. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置的製造方法， 其中該金屬氧化物膜包含銦及選自鎵、鋅和錫中的一個或多個。
  7. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置的製造方法， 其中該第一元素為選自氬、氪和氙中的一個或多個。
  8. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置的製造方法， 其中該第一元素為氬。
  9. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置的製造方法， 其中在供應該第一元素時使用離子植入法。
  10. 一種半導體裝置，包括： 電晶體；以及 第一絕緣層， 其中，該電晶體包括第一導電層、第二導電層及金屬氧化物層， 該第一絕緣層位於該第一導電層上， 該第二導電層位於該第一絕緣層上， 該第二導電層及該第一絕緣層包括到達該第一導電層的開口部， 該金屬氧化物層包括與該第一導電層的頂面、該第一絕緣層的側面以及該第二導電層的頂面及側面接觸的區域， 該第一絕緣層包括與該金屬氧化物層重疊的第一區域及不與該金屬氧化物層重疊的第二區域， 該第二區域包含第一元素， 該第二區域中的該第一元素的濃度比該第一區域中的該第一元素的濃度高， 並且，該第一元素為選自氬、氪和氙中的一個或多個。
  11. 如請求項10之半導體裝置， 其中該第二區域不與該第二導電層重疊。
  12. 如請求項10或11之半導體裝置，還包括第二絕緣層， 其中該第一導電層及該第一絕緣層位於該第二絕緣層上， 該第一絕緣層包括第三絕緣層及該第三絕緣層上的第四絕緣層， 該第二絕緣層包含氮， 該第三絕緣層包含氮， 該第四絕緣層包含氧， 並且該第二絕緣層包括氫濃度比該第三絕緣層高的區域。
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JP3216712B2 (ja) * 1998-12-01 2001-10-09 日本電気株式会社 薄膜トランジスタの製造方法
JP4346852B2 (ja) * 2001-01-29 2009-10-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US8941112B2 (en) * 2010-12-28 2015-01-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2012178493A (ja) * 2011-02-28 2012-09-13 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法および半導体装置
CN112385021A (zh) * 2018-06-29 2021-02-19 株式会社半导体能源研究所 半导体装置的制造方法
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