(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178340
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】発光表示装置の作製方法
(51)【国際特許分類】
G09F 9/00 20060101AFI20231207BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20231207BHJP
H10K 59/123 20230101ALI20231207BHJP
H10K 71/20 20230101ALI20231207BHJP
H05B 33/14 20060101ALI20231207BHJP
H01L 29/786 20060101ALN20231207BHJP
【ＦＩ】
G09F9/00 338
G09F9/30 338
G09F9/30 348A
H10K59/123
H10K71/20
H05B33/14 Z
H01L29/78 612C
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023173337
(22)【出願日】2023-10-05
(62)【分割の表示】P 2022186977の分割
【原出願日】2011-08-26
(31)【優先権主張番号】P 2010190850
(32)【優先日】2010-08-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 舜平
(57)【要約】
【課題】トランジスタの作製工程を簡略化し、フォトマスクの枚数を従来よりも少なくす
るだけでなく、新たな工程を増やすことなく発光表示装置を作製することを目的とする。
【解決手段】トランジスタを構成する半導体層に真性または実質的に真性な高抵抗の酸化
物半導体を使用することによって、個々のトランジスタに対して半導体層を島状に加工す
る工程を省くことができる。半導体層の上層に形成した絶縁層を開口する工程において該
半導体層の不要な部分を同時にエッチングし、フォトリソグラフィ工程を削減する。
【選択図】図１
るだけでなく、新たな工程を増やすことなく発光表示装置を作製することを目的とする。
【解決手段】トランジスタを構成する半導体層に真性または実質的に真性な高抵抗の酸化
物半導体を使用することによって、個々のトランジスタに対して半導体層を島状に加工す
る工程を省くことができる。半導体層の上層に形成した絶縁層を開口する工程において該
半導体層の不要な部分を同時にエッチングし、フォトリソグラフィ工程を削減する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に第１の導電膜を形成し、
前記第１の導電膜上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電膜を選択的にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁層上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜に加熱処理を行い、
前記半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極上の前記半導体膜及び前記第１の絶縁膜の一部を選択的にエッチングして、第１の開口部を形成し、
前記半導体膜及び前記第１の開口部を覆うように第２の導電膜を形成し、
前記第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続される第１のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される第１のソース電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによって、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジスタ、及び前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、
前記第２の絶縁膜上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて前記第２の絶縁膜及び前記半導体膜を選択的にエッチングして第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のソース電極及びドレイン電極の他方の一部が露出するように前記第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第２の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、
前記第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、及び前記第１の電極の周囲を覆うように第３の絶縁膜を形成し、
前記第１の電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、
前記有機化合物を含む層上に第２の電極を形成する、発光表示装置の作製方法。
前記第１の導電膜上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電膜を選択的にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁層上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜に加熱処理を行い、
前記半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極上の前記半導体膜及び前記第１の絶縁膜の一部を選択的にエッチングして、第１の開口部を形成し、
前記半導体膜及び前記第１の開口部を覆うように第２の導電膜を形成し、
前記第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続される第１のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される第１のソース電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによって、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジスタ、及び前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、
前記第２の絶縁膜上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて前記第２の絶縁膜及び前記半導体膜を選択的にエッチングして第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のソース電極及びドレイン電極の他方の一部が露出するように前記第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第２の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、
前記第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、及び前記第１の電極の周囲を覆うように第３の絶縁膜を形成し、
前記第１の電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、
前記有機化合物を含む層上に第２の電極を形成する、発光表示装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トランジスタを有する発光表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ガラス基板等の絶縁性表面を有する基板上に形成された、厚さ数ｎｍ～数百ｎｍ程
度の半導体薄膜により構成される薄膜トランジスタが注目されている。薄膜トランジスタ
は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び電気光学装置を始めとした電子
デバイスに広く応用されている。薄膜トランジスタは、特にＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等に代表される、画像表示装置のスイッチング素子とし
て開発が急がれている。
度の半導体薄膜により構成される薄膜トランジスタが注目されている。薄膜トランジスタ
は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び電気光学装置を始めとした電子
デバイスに広く応用されている。薄膜トランジスタは、特にＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等に代表される、画像表示装置のスイッチング素子とし
て開発が急がれている。
【0003】
アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置では、選択された画素内に設けられた発光素子の一
方の電極と、該電極とともにＥＬ層（発光層を含む）を挟持する他方の電極の間に電圧が
印加されることにより、ＥＬ層に電流が生じ、発光層が発光する。この発光が表示パター
ンとして観察者に認識される。ここで、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置とは、マト
リクス状に配置された画素をスイッチング素子により駆動することによって、画面上に表
示パターンが形成される方式を採用したＥＬ表示装置をいう。
方の電極と、該電極とともにＥＬ層（発光層を含む）を挟持する他方の電極の間に電圧が
印加されることにより、ＥＬ層に電流が生じ、発光層が発光する。この発光が表示パター
ンとして観察者に認識される。ここで、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置とは、マト
リクス状に配置された画素をスイッチング素子により駆動することによって、画面上に表
示パターンが形成される方式を採用したＥＬ表示装置をいう。
【0004】
上記のようなアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の用途は拡大しており、画面サイズの
大面積化、高精細化及び高開口率化の要求が高まっている。また、アクティブマトリクス
型表示装置には高い信頼性が求められ、その生産方法には高い生産性及び生産コストの低
減が求められる。生産性を高め、生産コストを低減する方法の一つに、工程の簡略化が挙
げられる。
大面積化、高精細化及び高開口率化の要求が高まっている。また、アクティブマトリクス
型表示装置には高い信頼性が求められ、その生産方法には高い生産性及び生産コストの低
減が求められる。生産性を高め、生産コストを低減する方法の一つに、工程の簡略化が挙
げられる。
【0005】
アクティブマトリクス型表示装置では、スイッチング素子として主に薄膜トランジスタが
用いられている。薄膜トランジスタの作製において、フォトリソグラフィ工程を削減また
は簡略化することは、工程全体の簡略化のために重要である。例えばフォトリソグラフィ
工程が１つ増加すると、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク等の工程
と、その前後の工程において、被膜の形成及びエッチング工程、更にはレジスト剥離、洗
浄及び乾燥工程等が必要になる。そのため、作製工程におけるフォトリソグラフィ工程が
１つ増加するだけで、それに関する工程数が大幅に増加する。そのため、作製工程におけ
るフォトリソグラフィ工程を削減または簡略化するために、数多くの技術開発がなされて
いる。
用いられている。薄膜トランジスタの作製において、フォトリソグラフィ工程を削減また
は簡略化することは、工程全体の簡略化のために重要である。例えばフォトリソグラフィ
工程が１つ増加すると、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク等の工程
と、その前後の工程において、被膜の形成及びエッチング工程、更にはレジスト剥離、洗
浄及び乾燥工程等が必要になる。そのため、作製工程におけるフォトリソグラフィ工程が
１つ増加するだけで、それに関する工程数が大幅に増加する。そのため、作製工程におけ
るフォトリソグラフィ工程を削減または簡略化するために、数多くの技術開発がなされて
いる。
【0006】
薄膜トランジスタは、チャネル形成領域がゲート電極より下層に設けられるトップゲート
型と、チャネル形成領域がゲート電極より上層に設けられるボトムゲート型に大別される
。これらの薄膜トランジスタは、少なくとも５枚のフォトマスクにより作製されることが
一般的である。
型と、チャネル形成領域がゲート電極より上層に設けられるボトムゲート型に大別される
。これらの薄膜トランジスタは、少なくとも５枚のフォトマスクにより作製されることが
一般的である。
【0007】
フォトリソグラフィ工程を簡略化させる従来の技術としては、裏面露光、レジストリフロ
ー又はリフトオフ法といった複雑な技術を用いるものが多く、特殊な装置を必要とするも
のが多い。このような複雑な技術を用いることで、これに起因する様々な問題が生じ、歩
留まりの低下の一因となっている。また、薄膜トランジスタの電気的特性を犠牲にせざる
を得ないことも多い。
ー又はリフトオフ法といった複雑な技術を用いるものが多く、特殊な装置を必要とするも
のが多い。このような複雑な技術を用いることで、これに起因する様々な問題が生じ、歩
留まりの低下の一因となっている。また、薄膜トランジスタの電気的特性を犠牲にせざる
を得ないことも多い。
【0008】
また、薄膜トランジスタの作製工程における、フォトリソグラフィ工程を簡略化するため
の代表的な手段として、多階調マスク（ハーフトーンマスク又はグレートーンマスクと呼
ばれるもの）を用いた技術が広く知られている。多階調マスクを用いて作製工程を低減す
る技術として、例えば特許文献１が挙げられる。
の代表的な手段として、多階調マスク（ハーフトーンマスク又はグレートーンマスクと呼
ばれるもの）を用いた技術が広く知られている。多階調マスクを用いて作製工程を低減す
る技術として、例えば特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２００３－１７９０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
多階調マスクを用いる場合は、マスク数を減らすことはできるが、レジストマスクを新た
な形状とするにはアッシングなどの新たな工程が必要である。
な形状とするにはアッシングなどの新たな工程が必要である。
【0011】
本発明の一態様は、フォトマスクの枚数を従来よりも少なくするだけでなく、新たな工程
を増やすことなく発光表示装置を作製することを目的とする。
を増やすことなく発光表示装置を作製することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本明細書で開示する本発明の一態様は、トランジスタを構成する半導体層に高抵抗の酸化
物半導体を使用することによって、個々のトランジスタに対して半導体層を島状に加工す
る工程を省き、フォトリソグラフィ工程を削減する発光表示装置の作製方法に関する。
物半導体を使用することによって、個々のトランジスタに対して半導体層を島状に加工す
る工程を省き、フォトリソグラフィ工程を削減する発光表示装置の作製方法に関する。
【0013】
本明細書で開示する本発明の一態様は、基板上に第１の導電膜を形成し、第１の導電膜上
に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電膜を選択的
にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及
び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層上に半
導体膜を形成し、半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを
用いて第２のゲート電極上の半導体膜及び第１の絶縁膜の一部を選択的にエッチングして
、第１の開口部を形成し、半導体膜及び第１の開口部を覆うように第２の導電膜を形成し
、第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２
の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続される第１のソ
ース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される第１のソー
ス電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及びドレイン
電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによって、第１
のゲート電極、第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジスタ、及び第
２のゲート電極、第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成
し、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導
体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第４のレジストマス
クを形成し、第４のレジストマスクを用いて第２の絶縁膜及び半導体膜を選択的にエッチ
ングして第２の開口部を形成すると同時に、第２のソース電極及びドレイン電極の他方の
一部が露出するように第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように
第２の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形成
し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の画素電
極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び画素電極の周囲を覆うように第３の絶縁
膜を形成し、画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、有機化合物を含む層上
に第２の画素電極を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電膜を選択的
にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及
び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層上に半
導体膜を形成し、半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを
用いて第２のゲート電極上の半導体膜及び第１の絶縁膜の一部を選択的にエッチングして
、第１の開口部を形成し、半導体膜及び第１の開口部を覆うように第２の導電膜を形成し
、第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２
の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続される第１のソ
ース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される第１のソー
ス電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及びドレイン
電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによって、第１
のゲート電極、第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジスタ、及び第
２のゲート電極、第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成
し、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導
体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第４のレジストマス
クを形成し、第４のレジストマスクを用いて第２の絶縁膜及び半導体膜を選択的にエッチ
ングして第２の開口部を形成すると同時に、第２のソース電極及びドレイン電極の他方の
一部が露出するように第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように
第２の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形成
し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の画素電
極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び画素電極の周囲を覆うように第３の絶縁
膜を形成し、画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、有機化合物を含む層上
に第２の画素電極を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【0014】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混
同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【0015】
また、本明細書で開示する本発明の他の一態様は、基板上に第１の導電膜を形成し、第１
の導電膜上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電
膜を選択的にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲ
ート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、ゲート絶
縁層上に半導体膜を形成し、半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジス
トマスクを用いて第２のゲート電極上の半導体膜及び第１の絶縁膜の一部を選択的にエッ
チングして、第１の開口部を形成し、半導体膜及び第１の開口部を覆うように第２の導電
膜を形成し、第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを
用いて第２の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続され
る第１のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される
第１のソース電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及
びドレイン電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによ
って、第１のゲート電極、第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジス
タ、及び第２のゲート電極、第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジ
スタを形成し、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極
、及び半導体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に平坦化絶
縁膜として第３の絶縁膜を形成し、第３の絶縁膜上に第４のレジストマスクを形成し、第
４のレジストマスクを用いて第３の絶縁膜、第２の絶縁膜及び半導体膜を選択的にエッチ
ングして、第２の開口部を形成すると同時に、第２のソース電極及びドレイン電極の他方
の一部が露出するように第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うよう
に第３の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形
成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の画素
電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び画素電極の周囲を覆うように第４の絶
縁膜を形成し、画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、有機化合物を含む層
上に第２の画素電極を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
の導電膜上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電
膜を選択的にエッチングして、第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲ
ート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁膜を形成し、ゲート絶
縁層上に半導体膜を形成し、半導体膜上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジス
トマスクを用いて第２のゲート電極上の半導体膜及び第１の絶縁膜の一部を選択的にエッ
チングして、第１の開口部を形成し、半導体膜及び第１の開口部を覆うように第２の導電
膜を形成し、第２の導電膜上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを
用いて第２の導電膜を選択的にエッチングして、ソースドレイン配線と電気的に接続され
る第１のソース電極及びドレイン電極の一方と、第２のゲート電極と電気的に接続される
第１のソース電極及びドレイン電極の他方と、電源配線に接続される第２のソース電極及
びドレイン電極の一方と、第２のソース電極及びドレイン電極の他方を形成することによ
って、第１のゲート電極、第１のソース電極及びドレイン電極を有する第１のトランジス
タ、及び第２のゲート電極、第２のソース電極及びドレイン電極を有する第２のトランジ
スタを形成し、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極
、及び半導体膜上に保護絶縁膜となる第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に平坦化絶
縁膜として第３の絶縁膜を形成し、第３の絶縁膜上に第４のレジストマスクを形成し、第
４のレジストマスクを用いて第３の絶縁膜、第２の絶縁膜及び半導体膜を選択的にエッチ
ングして、第２の開口部を形成すると同時に、第２のソース電極及びドレイン電極の他方
の一部が露出するように第２の絶縁膜に第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うよう
に第３の絶縁膜上に第３の導電膜を形成し、第３の導電膜上に第５のレジストマスクを形
成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電膜を選択的にエッチングして第１の画素
電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び画素電極の周囲を覆うように第４の絶
縁膜を形成し、画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成し、有機化合物を含む層
上に第２の画素電極を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【0016】
上記半導体膜には酸化物半導体を用いることが好ましい。ｉ型化または実質的にｉ型化さ
れた酸化物半導体は、極めて抵抗が高く、回路を構成する上では絶縁体とみなすことがで
きる。従って、同一島状の半導体層に複数のトランジスタが構成されていても互いに干渉
することはなく、各トランジスタを動作させることができる。
れた酸化物半導体は、極めて抵抗が高く、回路を構成する上では絶縁体とみなすことがで
きる。従って、同一島状の半導体層に複数のトランジスタが構成されていても互いに干渉
することはなく、各トランジスタを動作させることができる。
【発明の効果】
【0017】
酸化物半導体は絶縁体とみなすことができるため、トランジスタ毎に島状の半導体層を形
成する工程を省くことができ、フォトリソグラフィ工程を削減する発光表示装置の作製方
法を提供することができる。
成する工程を省くことができ、フォトリソグラフィ工程を削減する発光表示装置の作製方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図2】容量素子を有さない発光表示装置の平面図。
【図3】発光表示装置の画素部の等価回路図。
【図4】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図5】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図6】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図7】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図8】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図9】発光素子の構成を説明する断面図。
【図10】電子機器を示す図。
【図11】電子機器を示す図。
【図12】電子機器を示す図。
【図13】表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である３Ｄ映像を視認する装置の一例を説明する図。
【図14】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図15】発光素子の構成を説明する断面図。
【図16】酸化物材料の構造を説明する図。
【図17】酸化物材料の構造を説明する図。
【図18】酸化物材料の構造を説明する図。
【図19】酸化物材料の構造を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば
容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈され
るものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符
号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを
同じくし、特に符号を付さない場合がある。
以下の説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば
容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈され
るものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符
号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを
同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【0020】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置が有する画素部の構成の例を示
す。
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置が有する画素部の構成の例を示
す。
【0021】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一態様を適用したアクティブマトリクス型の発光表示装
置の画素部の一例である。図１（Ａ）は発光表示装置の画素部の平面図であり、図１（Ｂ
）は図１（Ａ）における線Ａ１－Ａ２の断面図である。また、図３（Ａ）は図１に示した
アクティブマトリクス型発光表示装置の画素部の等価回路である。なお、図３（Ａ）に示
すＥＬ層１６０及び第２の画素電極層（共通電極）１７０は、図１（Ａ）、（Ｂ）には図
示されていない。
置の画素部の一例である。図１（Ａ）は発光表示装置の画素部の平面図であり、図１（Ｂ
）は図１（Ａ）における線Ａ１－Ａ２の断面図である。また、図３（Ａ）は図１に示した
アクティブマトリクス型発光表示装置の画素部の等価回路である。なお、図３（Ａ）に示
すＥＬ層１６０及び第２の画素電極層（共通電極）１７０は、図１（Ａ）、（Ｂ）には図
示されていない。
【0022】
なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すもの
とする。従って、電極間に挟まれた発光物質である有機化合物を含む層はＥＬ層の一態様
である。
とする。従って、電極間に挟まれた発光物質である有機化合物を含む層はＥＬ層の一態様
である。
【0023】
本実施の形態は、発光表示装置の画素部の構成及び作製方法について説明するものである
。従って、本実施の形態におけるトランジスタとは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す第１のト
ランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２の両方またはいずれかのことを言う。ま
た、該トランジスタは、後述する酸化物半導体を用いたｎチャネル型である。
。従って、本実施の形態におけるトランジスタとは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す第１のト
ランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２の両方またはいずれかのことを言う。ま
た、該トランジスタは、後述する酸化物半導体を用いたｎチャネル型である。
【0024】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すアクティブマトリクス型の発光表示装置の画素部は、第１のゲ
ート電極層１０２ａ、ゲート絶縁層１０６、半導体層１０８ａ、第１のソース電極層及び
ドレイン電極層１１２ａ、１１２ｂを含む第１のトランジスタ１５１と、第２のゲート電
極層１０２ｂ、ゲート絶縁層１０６、半導体層１０８ａ、第２のソース電極層及びドレイ
ン電極層１１２ｃ、１１２ｄを含む第２のトランジスタ１５２を有する。
ート電極層１０２ａ、ゲート絶縁層１０６、半導体層１０８ａ、第１のソース電極層及び
ドレイン電極層１１２ａ、１１２ｂを含む第１のトランジスタ１５１と、第２のゲート電
極層１０２ｂ、ゲート絶縁層１０６、半導体層１０８ａ、第２のソース電極層及びドレイ
ン電極層１１２ｃ、１１２ｄを含む第２のトランジスタ１５２を有する。
【0025】
ここで、第１のゲート電極層１０２ａはゲート配線と接続され、第１のソース電極層及び
ドレイン電極層１１２ａはソースドレイン配線と接続され、第１のソース電極層及びドレ
イン電極層１１２ｂは第１の開口部１１０ａにおいて第２のゲート電極層１０２ｂに接続
され、第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃは電源配線に接続され、第２のソ
ース電極層及びドレイン電極層１１２ｄは第３の開口部１３０ｂにおいて第１の画素電極
層１１８と接続されている。なお、図１（Ａ）において、ゲート配線と第１のゲート電極
層、ソースドレイン配線と第１のソース電極層及びドレイン電極層の一方、電源配線と第
２のソース電極層及びドレイン電極層の一方のそれぞれは一体であり、同じ符号を付して
ある。
ドレイン電極層１１２ａはソースドレイン配線と接続され、第１のソース電極層及びドレ
イン電極層１１２ｂは第１の開口部１１０ａにおいて第２のゲート電極層１０２ｂに接続
され、第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃは電源配線に接続され、第２のソ
ース電極層及びドレイン電極層１１２ｄは第３の開口部１３０ｂにおいて第１の画素電極
層１１８と接続されている。なお、図１（Ａ）において、ゲート配線と第１のゲート電極
層、ソースドレイン配線と第１のソース電極層及びドレイン電極層の一方、電源配線と第
２のソース電極層及びドレイン電極層の一方のそれぞれは一体であり、同じ符号を付して
ある。
【0026】
なお、図１では第１のトランジスタ１５１をシングルゲート構造で図示しているが、マル
チゲート構造としても良い。マルチゲート構造のトランジスタは、オフ電流が小さく、該
トランジスタを含む発光表示装置の表示特性を高めることができる。
チゲート構造としても良い。マルチゲート構造のトランジスタは、オフ電流が小さく、該
トランジスタを含む発光表示装置の表示特性を高めることができる。
【0027】
また、第２のゲート電極層１０２ｂと電源配線（第２のソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｃ）は、ゲート絶縁層１０６及び半導体層１０８ａを介して重なる領域を有してお
り、容量素子１５３を形成している。この様に、誘電体層を多層構造とすることで、一つ
の誘電体層にピンホールが生じても、ピンホールは他の誘電体層で被覆されるため、容量
素子１５３を正常に機能させることができる。また、酸化物半導体の比誘電率は１４乃至
１６と大きいため、半導体層１０８ａに酸化物半導体を用いると、容量素子１５３の容量
値を大きくすることが可能となる。
１１２ｃ）は、ゲート絶縁層１０６及び半導体層１０８ａを介して重なる領域を有してお
り、容量素子１５３を形成している。この様に、誘電体層を多層構造とすることで、一つ
の誘電体層にピンホールが生じても、ピンホールは他の誘電体層で被覆されるため、容量
素子１５３を正常に機能させることができる。また、酸化物半導体の比誘電率は１４乃至
１６と大きいため、半導体層１０８ａに酸化物半導体を用いると、容量素子１５３の容量
値を大きくすることが可能となる。
【0028】
第１のトランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２上には保護絶縁層１１４及び平
坦化絶縁層１１６が形成されており、その一部が開口されて、ゲート絶縁層１０６が露出
する第２の開口部１３０ａと第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｄの一部が露
出する第３の開口部１３０ｂが形成されている。また、平坦化絶縁層１１６を省いた構成
とすることもできる。
坦化絶縁層１１６が形成されており、その一部が開口されて、ゲート絶縁層１０６が露出
する第２の開口部１３０ａと第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｄの一部が露
出する第３の開口部１３０ｂが形成されている。また、平坦化絶縁層１１６を省いた構成
とすることもできる。
【0029】
第３の開口部１３０ｂは第１の画素電極層１１８の一部で覆い、第２の開口部１３０ａに
は隔壁１１９となる絶縁材料が充填される。ここで、隔壁１１９は図１（Ａ）には図示さ
れていないが、第１の画素電極層１１８の端部及び上記の構成において凹凸のある領域な
どを覆うように形成する。隔壁１１９によって、後に第１の画素電極層１１８上などに形
成するＥＬ層１６０や第２の画素電極層１７０の断切れを防止することができる。
は隔壁１１９となる絶縁材料が充填される。ここで、隔壁１１９は図１（Ａ）には図示さ
れていないが、第１の画素電極層１１８の端部及び上記の構成において凹凸のある領域な
どを覆うように形成する。隔壁１１９によって、後に第１の画素電極層１１８上などに形
成するＥＬ層１６０や第２の画素電極層１７０の断切れを防止することができる。
【0030】
なお、図２に示すような容量素子を設けない構成としてもよい。図２では第２のゲート電
極層１０２ｃを電源配線（第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ）と重ねない
構成とし、容量素子を形成していない。この構成の等価回路は、図３（Ｂ）である。
極層１０２ｃを電源配線（第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ）と重ねない
構成とし、容量素子を形成していない。この構成の等価回路は、図３（Ｂ）である。
【0031】
半導体層１０８ａに用いる材料としては、酸化物半導体が好ましい。酸化物半導体層は、
化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用いた薄膜により形成する
ことができる。ここで、Ｍは、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一つ
、または複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ
またはＧａ及びＣｏなどを用いることができる。
化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用いた薄膜により形成する
ことができる。ここで、Ｍは、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一つ
、または複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ
またはＧａ及びＣｏなどを用いることができる。
【0032】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇ
ａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子数比のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ
系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ
＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３
：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８
）の原子数比のＩｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい
。
ａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子数比のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ
系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ
＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３
：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８
）の原子数比のＩｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい
。
【0033】
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に
応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キ
ャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度
等を適切なものとすることが好ましい。
応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キ
ャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度
等を適切なものとすることが好ましい。
【0034】
例えば、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかし
ながら、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移
動度を上げることができる。
ながら、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移
動度を上げることができる。
【0035】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋
ｃ＝１）である酸化物が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）
の酸化物のｒだけ近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、（ａ―Ａ）２＋（ｂ―Ｂ）２＋（ｃ―
Ｃ）２≦ｒ２を満たすことを言う。ｒとしては、例えば、０．０５とすればよい。他の酸
化物でも同様である。
ｃ＝１）である酸化物が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）
の酸化物のｒだけ近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、（ａ―Ａ）２＋（ｂ―Ｂ）２＋（ｃ―
Ｃ）２≦ｒ２を満たすことを言う。ｒとしては、例えば、０．０５とすればよい。他の酸
化物でも同様である。
【0036】
酸化物半導体は単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、多結晶
でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファス
でもよい。
でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファス
でもよい。
【0037】
アモルファス状態の酸化物半導体は、比較的容易に平坦な表面を得ることができるため、
これを用いてトランジスタを作製した際の界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高
い移動度を得ることができる。
これを用いてトランジスタを作製した際の界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高
い移動度を得ることができる。
【0038】
また、結晶性を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面
の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。
表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく
、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ま
しくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。
表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく
、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ま
しくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
【0039】
なお、Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用で
きるよう三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均し
た値」と表現でき、以下の式にて定義される。
きるよう三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均し
た値」と表現でき、以下の式にて定義される。
【0040】
【数1】
【0041】
なお、上記において、Ｓ０は、測定面（座標（ｘ１，ｙ１）（ｘ１，ｙ２）（ｘ２，ｙ１
）（ｘ２，ｙ２）で表される４点によって囲まれる長方形の領域）の面積を指し、Ｚ０は
測定面の平均高さを指す。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて評価可能である。
）（ｘ２，ｙ２）で表される４点によって囲まれる長方形の領域）の面積を指し、Ｚ０は
測定面の平均高さを指す。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて評価可能である。
【0042】
半導体層１０８ａに酸化物半導体を用いたトランジスタは、極めてオフ電流が小さい電気
特性を有する。酸化物半導体は、水素などの不純物が十分に除去されることにより、また
は、十分な酸素が供給されることにより、高純度化されたものであることが望ましい。具
体的には、例えば、酸化物半導体の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望
ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以下とする。なお、上述の酸化物半導体中の水素濃度は、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測
定されるものである。このように、水素濃度が十分に低減されて高純度化され、十分な酸
素の供給により酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物
半導体では、水素等のドナーに起因するキャリア密度が１×１０１２／ｃｍ３未満、望ま
しくは、１×１０１１／ｃｍ３未満、より望ましくは１．４５×１０１０／ｃｍ３未満と
なる。また、例えば、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ
）あたりの値）は１００ｚＡ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０－２１Ａ）以下、望
ましくは１０ｚＡ以下となる。このように、ｉ型化（真性化）または実質的にｉ型化され
た酸化物半導体を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることが
できる。
特性を有する。酸化物半導体は、水素などの不純物が十分に除去されることにより、また
は、十分な酸素が供給されることにより、高純度化されたものであることが望ましい。具
体的には、例えば、酸化物半導体の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望
ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以下とする。なお、上述の酸化物半導体中の水素濃度は、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測
定されるものである。このように、水素濃度が十分に低減されて高純度化され、十分な酸
素の供給により酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物
半導体では、水素等のドナーに起因するキャリア密度が１×１０１２／ｃｍ３未満、望ま
しくは、１×１０１１／ｃｍ３未満、より望ましくは１．４５×１０１０／ｃｍ３未満と
なる。また、例えば、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ
）あたりの値）は１００ｚＡ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０－２１Ａ）以下、望
ましくは１０ｚＡ以下となる。このように、ｉ型化（真性化）または実質的にｉ型化され
た酸化物半導体を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることが
できる。
【0043】
従って、画素に保持された電荷の保持特性が極めて高く、容量素子が無い場合、または図
１（Ａ）、（Ｂ）に示す構成より保持容量の面積を小さくした場合においても一般的なフ
レーム周波数（６０Ｈｚ）もしくはそれ以下のフレーム周波数においても、何ら問題なく
画像を保持することができる。
１（Ａ）、（Ｂ）に示す構成より保持容量の面積を小さくした場合においても一般的なフ
レーム周波数（６０Ｈｚ）もしくはそれ以下のフレーム周波数においても、何ら問題なく
画像を保持することができる。
【0044】
また、酸化物半導体は不純物に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれ
ていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石
灰ガラスも使えると指摘されている（神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の
物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐ．６２１
－６３３）しかし、このような指摘は適切でない。酸化物半導体中のアルカリ金属は、二
次イオン質量分析法による含有量の最低値で、ナトリウム（Ｎａ）が５×１０１６ｃｍ－
３以下、好ましくは１×１０１６ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１５ｃｍ－３
以下、リチウム（Ｌｉ）が５×１０１５ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３
以下、カリウム（Ｋ）が５×１０１５ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以
下である。
ていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石
灰ガラスも使えると指摘されている（神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の
物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐ．６２１
－６３３）しかし、このような指摘は適切でない。酸化物半導体中のアルカリ金属は、二
次イオン質量分析法による含有量の最低値で、ナトリウム（Ｎａ）が５×１０１６ｃｍ－
３以下、好ましくは１×１０１６ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１５ｃｍ－３
以下、リチウム（Ｌｉ）が５×１０１５ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３
以下、カリウム（Ｋ）が５×１０１５ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以
下である。
【0045】
アルカリ金属、及びアルカリ土類金属は酸化物半導体にとっては悪性の不純物であり、少
ないほうがよい。特にアルカリ金属のうち、Ｎａは酸化物半導体に接する絶縁膜が酸化物
であった場合、その中に拡散し、Ｎａ＋となる。また、酸化物半導体内において、金属と
酸素の結合を分断し、あるいは結合中に割り込む。その結果、トランジスタ特性の劣化（
例えば、ノーマリオン化（しきい値の負へのシフト）、移動度の低下等）をもたらす。加
えて、特性のばらつきの原因ともなる。このような問題は、特に酸化物半導体中の水素の
濃度が十分に低い場合において顕著となる。したがって、酸化物半導体中の水素の濃度が
５×１０１９ｃｍ－３以下、特に５×１０１８ｃｍ－３以下である場合には、アルカリ金
属の濃度を上記の値にすることが強く求められる。
ないほうがよい。特にアルカリ金属のうち、Ｎａは酸化物半導体に接する絶縁膜が酸化物
であった場合、その中に拡散し、Ｎａ＋となる。また、酸化物半導体内において、金属と
酸素の結合を分断し、あるいは結合中に割り込む。その結果、トランジスタ特性の劣化（
例えば、ノーマリオン化（しきい値の負へのシフト）、移動度の低下等）をもたらす。加
えて、特性のばらつきの原因ともなる。このような問題は、特に酸化物半導体中の水素の
濃度が十分に低い場合において顕著となる。したがって、酸化物半導体中の水素の濃度が
５×１０１９ｃｍ－３以下、特に５×１０１８ｃｍ－３以下である場合には、アルカリ金
属の濃度を上記の値にすることが強く求められる。
【0046】
また、ｉ型化または実質的にｉ型化された酸化物半導体は、極めて抵抗が高く、回路を構
成する上では絶縁体とみなすことができる。従って、同一島状の半導体層に複数のトラン
ジスタが構成されていても互いに干渉することはなく、各トランジスタを動作させること
ができる。なお、本実施の形態では２つのトランジスタが同一島状の半導体層に形成され
ているが、容量素子部に半導体層を残さない構造とすれば、２つのトランジスタの半導体
層を分離することもできる。
成する上では絶縁体とみなすことができる。従って、同一島状の半導体層に複数のトラン
ジスタが構成されていても互いに干渉することはなく、各トランジスタを動作させること
ができる。なお、本実施の形態では２つのトランジスタが同一島状の半導体層に形成され
ているが、容量素子部に半導体層を残さない構造とすれば、２つのトランジスタの半導体
層を分離することもできる。
【0047】
また、図１（Ｂ）の構成においては、第１の画素電極層１１８が半導体層１０８ａの側面
に接して形成されている領域があるが、上記と同様にｉ型化または実質的にｉ型化された
酸化物半導体は、ほぼ絶縁物とみなすことができるため、第１の画素電極層１１８と半導
体層１０８ａの端部が接しても、漏れ電流等の問題は生じない。
に接して形成されている領域があるが、上記と同様にｉ型化または実質的にｉ型化された
酸化物半導体は、ほぼ絶縁物とみなすことができるため、第１の画素電極層１１８と半導
体層１０８ａの端部が接しても、漏れ電流等の問題は生じない。
【0048】
また、半導体層１０８ａに酸化物半導体を用いる場合は、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すよ
うに、画素領域全面に半導体層を残す構成としても良い。酸化物半導体層は上述のように
高抵抗であることと、可視光に対して透光性を有するため、発光素子からの発光方向がト
ランジスタ側であっても光を透過させることができる。
うに、画素領域全面に半導体層を残す構成としても良い。酸化物半導体層は上述のように
高抵抗であることと、可視光に対して透光性を有するため、発光素子からの発光方向がト
ランジスタ側であっても光を透過させることができる。
【0049】
本実施の形態に示す第２のトランジスタ１５２は、第２のソース電極層及びドレイン電極
層１１２ｄを、Ｕ字型（Ｃ字型、コの字型、または馬蹄型）の第２のソース電極層及びド
レイン電極層１１２ｃで囲む形状としている。このような形状とすることで、トランジス
タの面積が少なくても、十分なチャネル幅を確保することが可能となり、トランジスタの
導通時に流れる電流（オン電流ともいう）の量を増やすことが可能となる。
層１１２ｄを、Ｕ字型（Ｃ字型、コの字型、または馬蹄型）の第２のソース電極層及びド
レイン電極層１１２ｃで囲む形状としている。このような形状とすることで、トランジス
タの面積が少なくても、十分なチャネル幅を確保することが可能となり、トランジスタの
導通時に流れる電流（オン電流ともいう）の量を増やすことが可能となる。
【0050】
【0051】
なお、ここではトランジスタ部２５０の作製方法を主として説明するが、図示してあるよ
うに容量素子部２６０、配線交差部２７０、及びＦＰＣ接続部２８０についても必要に応
じて説明する。
うに容量素子部２６０、配線交差部２７０、及びＦＰＣ接続部２８０についても必要に応
じて説明する。
【0052】
まず、絶縁表面を有する基板１００上に第１の導電膜を形成した後、第１のフォトリソグ
ラフィ工程、及びエッチング工程により第１のゲート電極層１０２ａ、第２のゲート電極
層１０２ｂを形成する（図４（Ａ）参照）。
ラフィ工程、及びエッチング工程により第１のゲート電極層１０２ａ、第２のゲート電極
層１０２ｂを形成する（図４（Ａ）参照）。
【0053】
なお、フォトリソグラフィ工程に用いるレジストマスクはインクジェット法で形成しても
よい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減す
ることができる。また、レジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、各フ
ォトリソグラフィ工程における説明は省くこととする。
よい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減す
ることができる。また、レジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、各フ
ォトリソグラフィ工程における説明は省くこととする。
【0054】
ここで、基板１００には、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している
ものを用いることができる。例えば、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガ
ラスなどのガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いることが
できる。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シ
リコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などを用いることもできる。
ものを用いることができる。例えば、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガ
ラスなどのガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いることが
できる。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シ
リコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などを用いることもできる。
【0055】
基板１００と第１のゲート電極層１０２ａ、第２のゲート電極層１０２ｂとの間には、下
地膜となる絶縁膜を設けてもよい。下地膜は、基板１００からの不純物元素の拡散を防止
する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化
アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜で形成すること
ができる。また、該下地膜は単層に限らず、上記の複数の膜の積層であっても良い。
地膜となる絶縁膜を設けてもよい。下地膜は、基板１００からの不純物元素の拡散を防止
する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化
アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜で形成すること
ができる。また、該下地膜は単層に限らず、上記の複数の膜の積層であっても良い。
【0056】
第１のゲート電極層１０２ａ、第２のゲート電極層１０２ｂは、モリブデン、チタン、タ
ンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料、また
はこれらを主成分とする合金材料をスパッタ法等で形成することができる。また、該ゲー
ト電極層は単層に限らず、上記複数の材料の積層であっても良い。例えば、アルミニウム
とモリブデンの積層、アルミニウムとチタンの積層、銅とモリブデンの積層、または銅と
タングステンの積層などがある。ここでは、銅上にモリブデンを形成した積層を用いる。
ンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料、また
はこれらを主成分とする合金材料をスパッタ法等で形成することができる。また、該ゲー
ト電極層は単層に限らず、上記複数の材料の積層であっても良い。例えば、アルミニウム
とモリブデンの積層、アルミニウムとチタンの積層、銅とモリブデンの積層、または銅と
タングステンの積層などがある。ここでは、銅上にモリブデンを形成した積層を用いる。
【0057】
次いで、第１のゲート電極層１０２ａ、第２のゲート電極層１０２ｂ上にゲート絶縁層１
０６をＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて形成する。ゲート絶縁層１０６は、酸化シリコン
、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、
酸化イットリウム、酸化ガリウム、酸化ランタン、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯ
ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘＮｙ（
ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯｘＮｙ（ｘ
＞０、ｙ＞０））、などを含むように形成するのが好適である。またはこれらの混合材料
をプラズマＣＶＤ法、またはスパッタ法等により形成することもできる。また、ゲート絶
縁層１０６は単層に限らず、上記複数の材料の積層であっても良い。また、その厚さは特
に限定されないが、例えば、酸化シリコンを用いる場合には、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下
、好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
０６をＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて形成する。ゲート絶縁層１０６は、酸化シリコン
、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、
酸化イットリウム、酸化ガリウム、酸化ランタン、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯ
ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘＮｙ（
ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯｘＮｙ（ｘ
＞０、ｙ＞０））、などを含むように形成するのが好適である。またはこれらの混合材料
をプラズマＣＶＤ法、またはスパッタ法等により形成することもできる。また、ゲート絶
縁層１０６は単層に限らず、上記複数の材料の積層であっても良い。また、その厚さは特
に限定されないが、例えば、酸化シリコンを用いる場合には、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下
、好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。
【0058】
なお、ゲート絶縁層１０６には、後に形成される半導体膜と同種の成分を含む絶縁材料を
用いることが好ましい。この様な材料は、半導体膜との界面の状態を良好に保つことがで
きる。ここで、「半導体膜と同種の成分」とは、半導体膜の構成元素から選択される一つ
または複数の元素を含むことを意味する。例えば、半導体膜がＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の
酸化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては酸化ガリ
ウムなどがある。
用いることが好ましい。この様な材料は、半導体膜との界面の状態を良好に保つことがで
きる。ここで、「半導体膜と同種の成分」とは、半導体膜の構成元素から選択される一つ
または複数の元素を含むことを意味する。例えば、半導体膜がＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の
酸化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては酸化ガリ
ウムなどがある。
【0059】
また、ゲート絶縁層１０６の形成には、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成でき
るマイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤを用いるこ
とが好ましい。半導体層と高品質ゲート絶縁層が密接することにより、界面準位を低減す
ることができる。
るマイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤを用いるこ
とが好ましい。半導体層と高品質ゲート絶縁層が密接することにより、界面準位を低減す
ることができる。
【0060】
また、成膜後の熱処理によってゲート絶縁層の膜質や、半導体層との界面特性が改質され
る絶縁層であっても良い。いずれにしても、ゲート絶縁層は、膜質が良好であることは勿
論のこと、半導体層との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものが好ましい
。
る絶縁層であっても良い。いずれにしても、ゲート絶縁層は、膜質が良好であることは勿
論のこと、半導体層との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものが好ましい
。
【0061】
また、ゲート絶縁層１０６上に形成される半導体膜（ここでは酸化物半導体膜）に水素、
水酸基及び水分が極力含まれない様にするために、ゲート絶縁層１０６までが形成された
基板１００を成膜装置の予備加熱室で真空加熱し、基板１００に吸着した水素、水分など
の不純物を脱離させて排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段には
、クライオポンプを用いることが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することも
できる。
水酸基及び水分が極力含まれない様にするために、ゲート絶縁層１０６までが形成された
基板１００を成膜装置の予備加熱室で真空加熱し、基板１００に吸着した水素、水分など
の不純物を脱離させて排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段には
、クライオポンプを用いることが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することも
できる。
【0062】
次いで、ゲート絶縁層１０６上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
上３０ｎｍ以下の半導体膜１０８を形成する（図４（Ｂ）参照）。
上３０ｎｍ以下の半導体膜１０８を形成する（図４（Ｂ）参照）。
【0063】
半導体膜１０８には酸化物半導体を用いることが好ましい。また、用いる酸化物半導体と
しては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特
にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気
特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）
を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ま
しい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、
スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
しては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特
にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気
特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）
を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ま
しい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、
スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
【0064】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【0065】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化
物であるＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、
Ｚｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇ
ａ－Ｏ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物（ＩＧＺＯと
も表記する）、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－
Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｃｅ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｐｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｎｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｓｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｕ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｔｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｄｙ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｏ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｔｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｙｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌｕ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩ
ｎ－Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ａｌ
－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｈｆ－
Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物を用いることができる。
物であるＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、
Ｚｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇ
ａ－Ｏ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物（ＩＧＺＯと
も表記する）、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－
Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｃｅ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｐｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｎｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｓｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｕ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｔｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｄｙ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｏ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｔｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｙｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌｕ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩ
ｎ－Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ａｌ
－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｈｆ－
Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物を用いることができる。
【0066】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分
として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、Ｉｎ
とＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、Ｉｎ
とＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【0067】
特にインジウムを含む酸化物半導体、インジウム及びガリウムを含む酸化物半導体などを
用いると電気特性が良好なトランジスタを形成することができる。本実施の形態では、半
導体膜１０８としてＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物からなる膜をスパッタ法により成膜す
る。
用いると電気特性が良好なトランジスタを形成することができる。本実施の形態では、半
導体膜１０８としてＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物からなる膜をスパッタ法により成膜す
る。
【0068】
上記スパッタ法に用いるターゲットには、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ
３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の酸化物ターゲットを用いる。また、Ｉｎ２Ｏ３
：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の酸化物ターゲットを用いてもよい。
３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の酸化物ターゲットを用いる。また、Ｉｎ２Ｏ３
：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の酸化物ターゲットを用いてもよい。
【0069】
また、酸化物半導体としてＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物を用いる場合、用いる酸化物ターゲッ
トの組成比は、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１～１：２（ｍｏｌ数比に換算するとＩ
ｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２５：１～１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１～１：１（ｍ
ｏｌ数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１０：１～１：２）、さらに好ましくはＩｎ
：Ｚｎ＝１５：１～１．５：１（ｍｏｌ数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１５：２
～３：４）とする。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物半導体の形成に用いる酸化物ターゲ
ットは、原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。
トの組成比は、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１～１：２（ｍｏｌ数比に換算するとＩ
ｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２５：１～１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１～１：１（ｍ
ｏｌ数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１０：１～１：２）、さらに好ましくはＩｎ
：Ｚｎ＝１５：１～１．５：１（ｍｏｌ数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１５：２
～３：４）とする。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物半導体の形成に用いる酸化物ターゲ
ットは、原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。
【0070】
また、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物は、ＩＴＺＯと呼ぶことができ、用いるターゲット
の組成比は、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎが原子数比で、１：２：２、２：１：３、１：１：１、ま
たは２０：４５：３５などとなる酸化物ターゲットを用いる。
の組成比は、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎが原子数比で、１：２：２、２：１：３、１：１：１、ま
たは２０：４５：３５などとなる酸化物ターゲットを用いる。
【0071】
また、ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％以
下である。充填率の高いターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密
な膜とすることができる。
下である。充填率の高いターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密
な膜とすることができる。
【0072】
また、スパッタガスとしては、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、または希ガスと酸
素の混合ガスを用いることができる。なお、該スパッタガスには、水素、水、水酸基また
は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
素の混合ガスを用いることができる。なお、該スパッタガスには、水素、水、水酸基また
は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【0073】
酸化物半導体膜の成膜は、基板を加熱しながら成膜することが好ましい。減圧状態に保持
された成膜室内に基板を保持し、基板温度を２００℃以上４５０℃以下として成膜するこ
とで、酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。ただし、ゲート電
極層に用いる材料により上限の温度がことなり、本実施の形態のように融点が高い銅とモ
リブデンの積層と用いる場合や、銅とタングステンの積層を用いる場合は、４５０℃を上
限とすることができるが、融点が低いアルミニウムを含む積層を用いる場合は、上限を３
８０℃とすることが好ましい。
された成膜室内に基板を保持し、基板温度を２００℃以上４５０℃以下として成膜するこ
とで、酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。ただし、ゲート電
極層に用いる材料により上限の温度がことなり、本実施の形態のように融点が高い銅とモ
リブデンの積層と用いる場合や、銅とタングステンの積層を用いる場合は、４５０℃を上
限とすることができるが、融点が低いアルミニウムを含む積層を用いる場合は、上限を３
８０℃とすることが好ましい。
【0074】
また、成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオ
ポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、
排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水など水素原子を含む化
合物、及び炭素原子を含む化合物等が排気されるため、該成膜室で成膜した酸化物半導体
膜に含まれる不純物の濃度を低減することができる。
ポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、
排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水など水素原子を含む化
合物、及び炭素原子を含む化合物等が排気されるため、該成膜室で成膜した酸化物半導体
膜に含まれる不純物の濃度を低減することができる。
【0075】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ
、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が挙げら
れる。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）を軽減でき、膜厚分布も均一にすることができる。
、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が挙げら
れる。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）を軽減でき、膜厚分布も均一にすることができる。
【0076】
次いで、第１の熱処理による半導体膜１０８の脱水化または脱水素化を行う。本明細書に
おいて、脱水化または脱水素化とは、水や水素分子を脱離させていることのみを示すもの
ではなく、水素原子や水酸基などを脱離することも含まれる。
おいて、脱水化または脱水素化とは、水や水素分子を脱離させていることのみを示すもの
ではなく、水素原子や水酸基などを脱離することも含まれる。
【0077】
熱処理は、例えば、抵抗発熱体などを用いた電気炉に被処理物を導入し、窒素雰囲気下、
４５０℃、１時間の条件で行うことができる。この間、半導体膜１０８は大気に触れさせ
ず、水や水素の混入が生じないようにする。
４５０℃、１時間の条件で行うことができる。この間、半導体膜１０８は大気に触れさせ
ず、水や水素の混入が生じないようにする。
【0078】
この熱処理によって過剰な水素（水や水酸基を含む）を除去し、酸化物半導体膜の構造を
整え、エネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができる。熱処理の温度は、２５
０℃以上４５０℃以下とする。また、熱処理時間は、上記好適な温度範囲であれば１時間
程度行えば良い。ただし、低温で長時間、または高温で短時間の処理を行っても良く、実
施者が適宜決定すれば良い。なお、上限の温度はゲート電極層に用いる材料に依存するた
め、上述したように銅を含む材料を用いる場合は、４５０℃を上限とすることができるが
、アルミニウムを含む材料を用いる場合は、３８０℃が上限となる。
整え、エネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができる。熱処理の温度は、２５
０℃以上４５０℃以下とする。また、熱処理時間は、上記好適な温度範囲であれば１時間
程度行えば良い。ただし、低温で長時間、または高温で短時間の処理を行っても良く、実
施者が適宜決定すれば良い。なお、上限の温度はゲート電極層に用いる材料に依存するた
め、上述したように銅を含む材料を用いる場合は、４５０℃を上限とすることができるが
、アルミニウムを含む材料を用いる場合は、３８０℃が上限となる。
【0079】
熱処理装置は電気炉に限られず、加熱されたガスなどの媒体からの熱伝導、または熱輻射
によって、被処理物を加熱する装置を用いても良い。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐ
ｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ
）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ
、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ラン
プなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。
ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。ガスとしては、アルゴン
などの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が
用いられる。
によって、被処理物を加熱する装置を用いても良い。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐ
ｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ
）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ
、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ラン
プなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。
ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。ガスとしては、アルゴン
などの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が
用いられる。
【0080】
例えば、第１の熱処理として、熱せられた不活性ガス雰囲気中に被処理物を投入し、数分
間熱した後、当該不活性ガス雰囲気から被処理物を取り出すＧＲＴＡ処理を行ってもよい
。ＧＲＴＡ処理を用いると短時間での高温熱処理が可能となる。また、被処理物の耐熱温
度を超える温度条件であっても適用が可能となる。なお、処理中に、不活性ガスを、酸素
を含むガスに切り替えても良い。酸素を含む雰囲気において第１の熱処理を行うことで、
酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができるためである
。
間熱した後、当該不活性ガス雰囲気から被処理物を取り出すＧＲＴＡ処理を行ってもよい
。ＧＲＴＡ処理を用いると短時間での高温熱処理が可能となる。また、被処理物の耐熱温
度を超える温度条件であっても適用が可能となる。なお、処理中に、不活性ガスを、酸素
を含むガスに切り替えても良い。酸素を含む雰囲気において第１の熱処理を行うことで、
酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができるためである
。
【0081】
なお、不活性ガス雰囲気としては、窒素、または希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等
）を主成分とする雰囲気であって、水、水素などが含まれない雰囲気を適用するのが望ま
しい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの
純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（
すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とする。
）を主成分とする雰囲気であって、水、水素などが含まれない雰囲気を適用するのが望ま
しい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの
純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（
すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とする。
【0082】
いずれにしても、第１の熱処理によって不純物を低減し、ｉ型（真性半導体）またはｉ型
に限りなく近い酸化物半導体膜を形成することで、極めて優れた特性のトランジスタを実
現することができる。
に限りなく近い酸化物半導体膜を形成することで、極めて優れた特性のトランジスタを実
現することができる。
【0083】
なお、上述の熱処理は、このタイミングに限らず、ソース電極及びドレイン電極形成後や
保護絶縁膜形成後に行ってもよい。また、一回に限らず複数回行っても良い。
保護絶縁膜形成後に行ってもよい。また、一回に限らず複数回行っても良い。
【0084】
次いで、第２のフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程により、第２のゲート電極
層１０２ｂ、及び第１のゲート電極層１０２ａ上の半導体膜１０８及びゲート絶縁層１０
６の一部を開口した第１の開口部１１０ａ、１１０ｂを形成する。ここで、第１の開口部
１１０ａは、後に第１のトランジスタ１５１の第１のソース電極層及びドレイン電極層１
１２ｂと第２のゲート電極１０２ｂとの接続のために用いられ、ＦＰＣ接続部に形成され
る第１の開口部１１０ｂは、第１のゲート電極層１０２ａを露出させるための開口である
（図４（Ｃ）参照）。
層１０２ｂ、及び第１のゲート電極層１０２ａ上の半導体膜１０８及びゲート絶縁層１０
６の一部を開口した第１の開口部１１０ａ、１１０ｂを形成する。ここで、第１の開口部
１１０ａは、後に第１のトランジスタ１５１の第１のソース電極層及びドレイン電極層１
１２ｂと第２のゲート電極１０２ｂとの接続のために用いられ、ＦＰＣ接続部に形成され
る第１の開口部１１０ｂは、第１のゲート電極層１０２ａを露出させるための開口である
（図４（Ｃ）参照）。
【0085】
ここで、半導体膜１０８及びゲート絶縁層１０６のエッチングは、ドライエッチング、ま
たはウェットエッチングのどちらを用いても良い。また、両方を用いてもよい。例えば、
酸化物半導体である半導体膜１０８のエッチング液としては、燐酸、酢酸、及び硝酸を混
ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ－０７Ｎ（関東化学社製）を用いても
よい。また、ゲート絶縁層１０６は、フッ酸系のエッチング液を用いれば良い。
たはウェットエッチングのどちらを用いても良い。また、両方を用いてもよい。例えば、
酸化物半導体である半導体膜１０８のエッチング液としては、燐酸、酢酸、及び硝酸を混
ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ－０７Ｎ（関東化学社製）を用いても
よい。また、ゲート絶縁層１０６は、フッ酸系のエッチング液を用いれば良い。
【0086】
次いで、第２のゲート電極層１０２ｂ、第１のゲート電極層１０２ａ、及び半導体膜１０
８上に、トランジスタのソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配
線を含む）となる第２の導電膜１１２を形成する（図５（Ａ）参照）。
８上に、トランジスタのソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配
線を含む）となる第２の導電膜１１２を形成する（図５（Ａ）参照）。
【0087】
第２の導電膜１１２としては、例えば、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、
モリブデン、タングステンからから選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成
分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用
いることができる。また、アルミニウム、銅などの金属膜の一方の面または双方の面にチ
タン、モリブデン、タングステンなどの高融点金属膜またはそれらの窒化膜（窒化チタン
膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜等）を積層させた構成としても良い。例えば
、タングステンと銅の積層、タングステン、窒化タングステン、銅、タングステンの積層
、モリブデン、窒化モリブデン、銅、モリブデンの積層、モリブデン、アルミニウム、モ
リブデンの積層などがある。本実施の形態では、タングステン上に銅を形成した積層を用
いる。
モリブデン、タングステンからから選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成
分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用
いることができる。また、アルミニウム、銅などの金属膜の一方の面または双方の面にチ
タン、モリブデン、タングステンなどの高融点金属膜またはそれらの窒化膜（窒化チタン
膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜等）を積層させた構成としても良い。例えば
、タングステンと銅の積層、タングステン、窒化タングステン、銅、タングステンの積層
、モリブデン、窒化モリブデン、銅、モリブデンの積層、モリブデン、アルミニウム、モ
リブデンの積層などがある。本実施の形態では、タングステン上に銅を形成した積層を用
いる。
【0088】
次いで、第３のフォトリソグラフィ工程により第２の導電膜１１２上にレジストマスクを
形成し、選択的にエッチングを行って、第１のソース電極層及びドレイン電極層１１２ａ
、１１２ｂ、第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ、１１２ｄを形成する。ま
た、容量素子部においては、ゲート絶縁層１０６及び半導体膜１０８を介して第２のゲー
ト電極と重なるように電源配線（第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ）を形
成する。また、ＦＰＣ接続部には第１のゲート電極層１０２ａと電気的に接続される導電
層１１２ｅを形成する（図５（Ｂ）参照）。
形成し、選択的にエッチングを行って、第１のソース電極層及びドレイン電極層１１２ａ
、１１２ｂ、第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ、１１２ｄを形成する。ま
た、容量素子部においては、ゲート絶縁層１０６及び半導体膜１０８を介して第２のゲー
ト電極と重なるように電源配線（第２のソース電極層及びドレイン電極層１１２ｃ）を形
成する。また、ＦＰＣ接続部には第１のゲート電極層１０２ａと電気的に接続される導電
層１１２ｅを形成する（図５（Ｂ）参照）。
【0089】
なお、第２の導電膜１１２のエッチングの際に、半導体膜１０８が極力エッチングされな
い様にすることが好ましい。しかしながら、第２の導電膜１１２のみをエッチングする条
件を得ることは難しく、第２の導電膜１１２のエッチングの際に半導体膜１０８の一部が
エッチングされ、溝部（凹部）を有する形状となることもある。
い様にすることが好ましい。しかしながら、第２の導電膜１１２のみをエッチングする条
件を得ることは難しく、第２の導電膜１１２のエッチングの際に半導体膜１０８の一部が
エッチングされ、溝部（凹部）を有する形状となることもある。
【0090】
以上の工程で第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２、及び容量素子１５
３が形成される。該トランジスタは、水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物と
もいう）などの不純物を半導体膜１０８より意図的に排除し、高純度化された酸化物半導
体を含むトランジスタである。よって、該トランジスタは、電気的特性変動が抑制されて
おり、電気的に安定である。
３が形成される。該トランジスタは、水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物と
もいう）などの不純物を半導体膜１０８より意図的に排除し、高純度化された酸化物半導
体を含むトランジスタである。よって、該トランジスタは、電気的特性変動が抑制されて
おり、電気的に安定である。
【0091】
次に、基板１００上に形成した上記の構成を覆うように保護絶縁層１１４を形成する（図
５（Ｃ）参照）。保護絶縁層１１４は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、保護絶縁層１
１４に水、水素等の不純物を極力混入させない上述した方法を適宜用いて形成することが
できる。本実施の形態では、スパッタ法を用いて保護絶縁層１１４を形成する。保護絶縁
層１１４に水素が含まれていると、その水素が半導体膜１０８へ侵入する場合や、半導体
膜１０８中の酸素を水素が引き抜く現象が生じることがある。この様な現象が起こると、
半導体膜１０８のバックチャネル側が低抵抗化（ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形
成されてしまうことがある。従って、保護絶縁層１１４はできるだけ水素を含まない膜に
なる様にすることが重要である。
５（Ｃ）参照）。保護絶縁層１１４は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、保護絶縁層１
１４に水、水素等の不純物を極力混入させない上述した方法を適宜用いて形成することが
できる。本実施の形態では、スパッタ法を用いて保護絶縁層１１４を形成する。保護絶縁
層１１４に水素が含まれていると、その水素が半導体膜１０８へ侵入する場合や、半導体
膜１０８中の酸素を水素が引き抜く現象が生じることがある。この様な現象が起こると、
半導体膜１０８のバックチャネル側が低抵抗化（ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形
成されてしまうことがある。従って、保護絶縁層１１４はできるだけ水素を含まない膜に
なる様にすることが重要である。
【0092】
保護絶縁層１１４は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などを用いて形成することができる。また、酸
化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化ガリウムアルミニウム等の無機絶縁材料を含む材料を用いて、単層または
積層で形成することができる。
化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化ガリウムアルミニウム等の無機絶縁材料を含む材料を用いて、単層または
積層で形成することができる。
【0093】
なお、保護絶縁層１１４には、ゲート絶縁層１０６と同様に、半導体膜１０８と同種の成
分を含む絶縁材料を用いると好ましい。この様な材料は半導体膜１０８との界面の状態を
良好に保つことができる。例えば、半導体膜１０８がＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の酸化物半
導体材料によって構成される場合、同種の成分でなる絶縁材料としては酸化ガリウムなど
がある。
分を含む絶縁材料を用いると好ましい。この様な材料は半導体膜１０８との界面の状態を
良好に保つことができる。例えば、半導体膜１０８がＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の酸化物半
導体材料によって構成される場合、同種の成分でなる絶縁材料としては酸化ガリウムなど
がある。
【0094】
また、保護絶縁層１１４を積層構造とする場合には、半導体膜１０８と同種の成分を含む
絶縁膜（以下、膜ａ）と、膜ａの成分材料とは異なる材料を含む膜（以下、膜ｂ）との積
層構造とするとなお良い。膜ａと膜ｂとを半導体膜１０８側から順に積層した構造とする
ことで、電荷は膜ａと膜ｂとの界面の電荷捕獲中心に優先的に捕獲される（半導体膜１０
８と膜ａとの界面との比較）ため、半導体膜１０８の界面での電荷捕獲を十分に抑制する
ことができる様になり、トランジスタの信頼性が向上するためである。
絶縁膜（以下、膜ａ）と、膜ａの成分材料とは異なる材料を含む膜（以下、膜ｂ）との積
層構造とするとなお良い。膜ａと膜ｂとを半導体膜１０８側から順に積層した構造とする
ことで、電荷は膜ａと膜ｂとの界面の電荷捕獲中心に優先的に捕獲される（半導体膜１０
８と膜ａとの界面との比較）ため、半導体膜１０８の界面での電荷捕獲を十分に抑制する
ことができる様になり、トランジスタの信頼性が向上するためである。
【0095】
例えば、保護絶縁層１１４として半導体膜１０８側から酸化ガリウム膜と酸化シリコン膜
との積層、または酸化ガリウム膜と窒化シリコン膜との積層などを用いることが好適であ
る。
との積層、または酸化ガリウム膜と窒化シリコン膜との積層などを用いることが好適であ
る。
【0096】
本実施の形態では、保護絶縁層１１４に酸化シリコン膜を用いる。酸化シリコン膜は、希
ガス、酸素、または希ガスと酸素の混合ガスを用いて、スパッタ法で成膜することができ
る。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００
℃とする。また、ターゲットには、酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを
用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素をスパッタガスとして
酸化シリコンを形成することができる。
ガス、酸素、または希ガスと酸素の混合ガスを用いて、スパッタ法で成膜することができ
る。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００
℃とする。また、ターゲットには、酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを
用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素をスパッタガスとして
酸化シリコンを形成することができる。
【0097】
また、保護絶縁層１１４形成時においても、半導体膜１０８の成膜時と同様に成膜室内の
残留水分を除去するため、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好
ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室では、例えば、水素原子、水など水素原
子を含む化合物、及び炭素原子を含む化合物等が排気されるため、成膜した保護絶縁層１
１４に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、成膜室内の残留水分を除去するための
排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
残留水分を除去するため、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好
ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室では、例えば、水素原子、水など水素原
子を含む化合物、及び炭素原子を含む化合物等が排気されるため、成膜した保護絶縁層１
１４に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、成膜室内の残留水分を除去するための
排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【0098】
保護絶縁層１１４を成膜する際に用いるスパッタガスには、水素、水、水酸基または水素
化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【0099】
上述の保護絶縁層１１４の形成後に第２の熱処理を行っても良い。熱処理の方法や雰囲気
には、前述した第１の熱処理と同様の方法を用いることができる。第１の熱処理と同様に
ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料によって熱処理の上限温度
は異なり、該電極層が銅、モリブデン、タングステンなどの融点の高い金属で構成されて
いる場合は４５０℃を上限温度とすることができる。一方、該電極層がアルミニウムなど
の融点の低い金属が含まれて構成されている場合は、３８０℃を上限温度とすることがで
きる。また、大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以下の熱処理を行
ってもよい。この熱処理は一定温度を１回で行うだけでなく、室温から１００℃以上２０
０℃以下の温度への昇温と、その温度から室温までの降温を複数回繰り返して行ってもよ
い。
には、前述した第１の熱処理と同様の方法を用いることができる。第１の熱処理と同様に
ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料によって熱処理の上限温度
は異なり、該電極層が銅、モリブデン、タングステンなどの融点の高い金属で構成されて
いる場合は４５０℃を上限温度とすることができる。一方、該電極層がアルミニウムなど
の融点の低い金属が含まれて構成されている場合は、３８０℃を上限温度とすることがで
きる。また、大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以下の熱処理を行
ってもよい。この熱処理は一定温度を１回で行うだけでなく、室温から１００℃以上２０
０℃以下の温度への昇温と、その温度から室温までの降温を複数回繰り返して行ってもよ
い。
【0100】
半導体膜１０８と酸素を含む保護絶縁層１１４を接した状態で熱処理を行うと、酸素を含
む保護絶縁層１１４より酸素をさらに半導体膜１０８へ供給することができる。
む保護絶縁層１１４より酸素をさらに半導体膜１０８へ供給することができる。
【0101】
【0102】
上記樹脂として、感光性樹脂を用いればフォトレジストが不要となり、露光することで所
望の形状が得られるため、工程を簡略化することができる。また、露光して所望の形状に
硬化させた感光性樹脂をレジストマスクとすることができる。
望の形状が得られるため、工程を簡略化することができる。また、露光して所望の形状に
硬化させた感光性樹脂をレジストマスクとすることができる。
【0103】
本実施の形態では、平坦化絶縁層１１６に感光性アクリル樹脂を用い、露光（第４のフォ
トリソグラフィ工程）によって開口部を有する形状を得た後、該感光性アクリル樹脂をマ
スクとして保護絶縁層１１４及び半導体膜１０８をエッチングし、第２の開口部１３０ａ
、第３の開口部１３０ｂを形成する（図６（Ｂ）参照）。
トリソグラフィ工程）によって開口部を有する形状を得た後、該感光性アクリル樹脂をマ
スクとして保護絶縁層１１４及び半導体膜１０８をエッチングし、第２の開口部１３０ａ
、第３の開口部１３０ｂを形成する（図６（Ｂ）参照）。
【0104】
エッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい
。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例
えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素
（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。ドライエッチング法としては、平行平板型Ｒ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いること
ができる。
。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例
えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素
（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。ドライエッチング法としては、平行平板型Ｒ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いること
ができる。
【0105】
第２の開口部１３０ａは、保護絶縁層１１４及び半導体膜１０８をエッチングして形成さ
れる。ここで、半導体膜１０８の不要な領域は取り除かれ、半導体層１０８ａが形成され
る。従って、半導体膜を島状に加工するような工程を省くことができる。すなわち、フォ
トリソグラフィ工程を削減することができる。
れる。ここで、半導体膜１０８の不要な領域は取り除かれ、半導体層１０８ａが形成され
る。従って、半導体膜を島状に加工するような工程を省くことができる。すなわち、フォ
トリソグラフィ工程を削減することができる。
【0106】
第３の開口部１３０ｂは、保護絶縁層１１４の下部にある第２のソース電極層及びドレイ
ン電極層１１２ｄ、及び導電層１１２ｅがエッチングストッパーとなるため、保護絶縁層
１１４のみがエッチングされて形成される。
ン電極層１１２ｄ、及び導電層１１２ｅがエッチングストッパーとなるため、保護絶縁層
１１４のみがエッチングされて形成される。
【0107】
また、本実施の形態に示す作製工程によれば、半導体層１０８ａ上にフォトレジストが直
接形成されることがなく、フォトレジストの剥離洗浄工程などにおいて半導体層１０８ａ
を汚染することがないため、トランジスタの電気特性の変動を抑えることができる。
接形成されることがなく、フォトレジストの剥離洗浄工程などにおいて半導体層１０８ａ
を汚染することがないため、トランジスタの電気特性の変動を抑えることができる。
【0108】
次いで、第３の開口部１３０ｂを覆うように第３の導電膜を形成する。本実施の形態では
、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２は半導体層１０８ａに酸化物半
導体を用いたｎチャネル型であり、第１の画素電極層１１８となる第３の導電膜としては
発光素子の陰極となる材料を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事関数
が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いることができ
る。なお、発光方向を制御するために第３の導電膜として透光性導電膜を用いても良い。
この場合は、透光性導電膜上に陰極となる上記材料を形成すれば良い。なお、透光性導電
膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含む
インジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウ
ム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸
化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などがある。また、１枚乃至１０枚のグラフェン
シート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２は半導体層１０８ａに酸化物半
導体を用いたｎチャネル型であり、第１の画素電極層１１８となる第３の導電膜としては
発光素子の陰極となる材料を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事関数
が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いることができ
る。なお、発光方向を制御するために第３の導電膜として透光性導電膜を用いても良い。
この場合は、透光性導電膜上に陰極となる上記材料を形成すれば良い。なお、透光性導電
膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含む
インジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウ
ム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸
化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などがある。また、１枚乃至１０枚のグラフェン
シート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【0109】
次いで、第５のフォトリソグラフィ工程により第３の導電膜上にレジストマスクを形成し
、選択的にエッチングを行って、第１の画素電極層１１８を形成する。このとき、第２の
開口部に第１の画素電極層１１８が形成されても良い。なお、第３の導電膜にＩＴＯ等の
酸化物導電層を用いると、ＦＰＣ接続部において下層の金属導電層の表面酸化によるＦＰ
Ｃ端子との接触抵抗の増加を抑えることができ、半導体装置の信頼性を向上させることが
できる。
、選択的にエッチングを行って、第１の画素電極層１１８を形成する。このとき、第２の
開口部に第１の画素電極層１１８が形成されても良い。なお、第３の導電膜にＩＴＯ等の
酸化物導電層を用いると、ＦＰＣ接続部において下層の金属導電層の表面酸化によるＦＰ
Ｃ端子との接触抵抗の増加を抑えることができ、半導体装置の信頼性を向上させることが
できる。
【0110】
次いで、第２の開口部１３０ａ、第３の開口部１３０ｂ、及び第１の画素電極層１１８の
周囲を覆うように隔壁１１９を形成する（図６（Ｃ）参照）。
周囲を覆うように隔壁１１９を形成する（図６（Ｃ）参照）。
【0111】
次いで、図示はしないが、第１の画素電極層１１８上にＥＬ層及び第２の画素電極層を選
択的に形成する。
択的に形成する。
【0112】
以上の工程を含む作製方法によって発光表示装置を完成させることができる。なお、上記
の方法で形成される構成とは異なり、容量素子１５３を形成しない構成では、図４（Ａ）
において、容量素子を形成する領域に第２のゲート電極層１０２ｂを設けない構成とすれ
ば良い。
の方法で形成される構成とは異なり、容量素子１５３を形成しない構成では、図４（Ａ）
において、容量素子を形成する領域に第２のゲート電極層１０２ｂを設けない構成とすれ
ば良い。
【0113】
また、平坦化絶縁層１１６を設けない構成とすることもできる。この構成の作製方法は、
図５（Ｃ）までは上述の方法と同様であり、第４のフォトリソグラフィ工程によって、第
２の開口部１２０ａ、第３の開口部１２０ｂを形成する（図７（Ａ）参照）。
図５（Ｃ）までは上述の方法と同様であり、第４のフォトリソグラフィ工程によって、第
２の開口部１２０ａ、第３の開口部１２０ｂを形成する（図７（Ａ）参照）。
【0114】
次いで、少なくとも第３の開口部１２０ｂを覆うように保護絶縁層１１４上に第３の導電
膜を形成し、第５のフォトリソグラフィ工程により第３の導電膜上にレジストマスクを形
成し、選択的にエッチングを行って、第１の画素電極層１１８を形成する。このとき、第
２の開口部１２０ａの一部に第１の画素電極層１１８が形成されても良い。
膜を形成し、第５のフォトリソグラフィ工程により第３の導電膜上にレジストマスクを形
成し、選択的にエッチングを行って、第１の画素電極層１１８を形成する。このとき、第
２の開口部１２０ａの一部に第１の画素電極層１１８が形成されても良い。
【0115】
次いで、第２の開口部１２０ａ、第３の開口部１２０ｂ、及び第１の画素電極層１１８の
周囲を覆うように隔壁１１９を形成する（図７（Ｂ）参照）。
周囲を覆うように隔壁１１９を形成する（図７（Ｂ）参照）。
【0116】
以上により、保護絶縁層１１４に設ける開口部の開口と半導体膜１０８の不要な領域の除
去を同時に行うことでフォトリソグラフィ工程を削減した発光表示装置の作製方法を提供
することができる。
去を同時に行うことでフォトリソグラフィ工程を削減した発光表示装置の作製方法を提供
することができる。
【0117】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0118】
【0119】
まず、実施の形態１と同様に、絶縁表面を有する基板１００上に導電膜を形成した後、第
１のフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程によりゲート電極層１４２を形成する
。
１のフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程によりゲート電極層１４２を形成する
。
【0120】
基板１００とゲート電極層との間には、下地膜となる絶縁膜を設けてもよく、本実施の形
態では下地膜１０１を設ける。下地膜１０１は、基板１００からの不純物元素（Ｎａなど
）の拡散を防止する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハ
フニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜
で形成することができる。また、該下地膜は単層に限らず、上記の複数の膜の積層であっ
ても良い。
態では下地膜１０１を設ける。下地膜１０１は、基板１００からの不純物元素（Ｎａなど
）の拡散を防止する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハ
フニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜
で形成することができる。また、該下地膜は単層に限らず、上記の複数の膜の積層であっ
ても良い。
【0121】
本実施の形態では、後に成膜する半導体膜の成膜温度が２００℃以上４５０℃以下、半導
体膜の成膜後の加熱処理の温度が２００℃以上４５０℃以下であるため、ゲート電極層１
４２の材料として、銅を下層とし、モリブデンを上層とする積層、または銅を下層とし、
タングステンを上層とする積層を用いる。
体膜の成膜後の加熱処理の温度が２００℃以上４５０℃以下であるため、ゲート電極層１
４２の材料として、銅を下層とし、モリブデンを上層とする積層、または銅を下層とし、
タングステンを上層とする積層を用いる。
【0122】
次いで、実施の形態１と同様に、ゲート電極層１４２上にゲート絶縁層１０６をＣＶＤ法
やスパッタ法等を用いて形成する。ここまでの工程を経た断面図を図８（Ａ）に示す。
やスパッタ法等を用いて形成する。ここまでの工程を経た断面図を図８（Ａ）に示す。
【0123】
次いで、ゲート絶縁層１０６上に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を形
成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物
半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を
用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度２５０℃、圧力０．４Ｐ
ａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲
気下で膜厚５ｎｍの第１の酸化物半導体膜を成膜する。
成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物
半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を
用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度２５０℃、圧力０．４Ｐ
ａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲
気下で膜厚５ｎｍの第１の酸化物半導体膜を成膜する。
【0124】
次いで、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第１の加熱処理を行う。第
１の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第１の加熱処理の加熱
時間は１時間以上２４時間以下とする。第１の加熱処理によって第１の結晶性酸化物半導
体層１４８ａを形成する（図８（Ｂ）参照）。
１の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第１の加熱処理の加熱
時間は１時間以上２４時間以下とする。第１の加熱処理によって第１の結晶性酸化物半導
体層１４８ａを形成する（図８（Ｂ）参照）。
【0125】
次いで、第１の結晶性酸化物半導体層１４８ａ上に１０ｎｍよりも厚い第２の酸化物半導
体膜を形成する。本実施の形態では、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物ターゲット（Ｉｎ２
Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板と該ターゲット
の間との距離を１７０ｍｍ、基板温度４００℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．
５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚２５ｎｍの第２
の酸化物半導体膜を成膜する。
体膜を形成する。本実施の形態では、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物ターゲット（Ｉｎ２
Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板と該ターゲット
の間との距離を１７０ｍｍ、基板温度４００℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．
５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚２５ｎｍの第２
の酸化物半導体膜を成膜する。
【0126】
次いで、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第２の加熱処理を行う。第
２の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第２の加熱処理の加熱
時間は１時間以上２４時間以下とする。第２の加熱処理によって第２の結晶性酸化物半導
体層１４８ｂを形成する（図８（Ｃ）参照）。
２の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第２の加熱処理の加熱
時間は１時間以上２４時間以下とする。第２の加熱処理によって第２の結晶性酸化物半導
体層１４８ｂを形成する（図８（Ｃ）参照）。
【0127】
以降の工程は、実施の形態１に従って、第２の導電膜１１２や保護絶縁層１１４などを形
成し、保護絶縁層１１４、第１の結晶性酸化物半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化
物半導体層１４８ｂを同一のレジストマスクを用いてエッチングすることによって、フォ
トリソグラフィ工程を削減する。
成し、保護絶縁層１１４、第１の結晶性酸化物半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化
物半導体層１４８ｂを同一のレジストマスクを用いてエッチングすることによって、フォ
トリソグラフィ工程を削減する。
【0128】
こうして、実施の形態１に従って図６（Ｂ）に示す第１のトランジスタ１５１、第２のト
ランジスタ１５２を含む構成を得ることができる。ただし、本実施の形態を用いた場合、
これらのトランジスタのチャネル形成領域を含む半導体層は、第１の結晶性酸化物半導体
層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化物半導体層１４８ｂの積層となる。第１の結晶性酸化
物半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化物半導体層１４８ｂは、Ｃ軸配向を有する結
晶性酸化物半導体である。
ランジスタ１５２を含む構成を得ることができる。ただし、本実施の形態を用いた場合、
これらのトランジスタのチャネル形成領域を含む半導体層は、第１の結晶性酸化物半導体
層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化物半導体層１４８ｂの積層となる。第１の結晶性酸化
物半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化物半導体層１４８ｂは、Ｃ軸配向を有する結
晶性酸化物半導体である。
【0129】
該結晶性酸化物半導体は、ｃ軸配向し、かつａｂ面、表面または界面の方向から見て三角
形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸においては金属原子が層状または金属原子と
酸素原子とが層状に配列しており、ａｂ面においてはａ軸またはｂ軸の向きが異なる（ｃ
軸を中心に回転した）結晶（ＣＡＡＣ：Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
ともいう。）を含む酸化物である。
形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸においては金属原子が層状または金属原子と
酸素原子とが層状に配列しており、ａｂ面においてはａ軸またはｂ軸の向きが異なる（ｃ
軸を中心に回転した）結晶（ＣＡＡＣ：Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
ともいう。）を含む酸化物である。
【0130】
なお、ＣＡＡＣは、上記の第１の結晶性酸化物半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性酸化
物半導体層１４８ｂのような積層に限らず、単層でも形成することができる。
物半導体層１４８ｂのような積層に限らず、単層でも形成することができる。
【0131】
なお、ＣＡＡＣを形成するには、下地となる層の表面の平坦性をＣＭＰ等で極力向上させ
、平均粗さをシリコンの熱酸化膜と同等レベルまたはそれ以下とすることが好ましい。表
面の平坦性の高い層上にＣＡＡＣを形成することで、ＣＡＡＣを構成する結晶の結晶性及
び連続性を高めることができる。
、平均粗さをシリコンの熱酸化膜と同等レベルまたはそれ以下とすることが好ましい。表
面の平坦性の高い層上にＣＡＡＣを形成することで、ＣＡＡＣを構成する結晶の結晶性及
び連続性を高めることができる。
【0132】
また、成膜時においては、スパッタガス中の酸素比率を高めて成膜することが好ましい。
例えば、スパッタガスにアルゴンと酸素を用いる場合は、酸素の流量比率を３０％以上と
することでＣＡＡＣを構成する結晶の結晶性を高めることができ、かつ膜中の酸素欠損へ
の酸素の補填を行うことができる。また、１５０℃以上の高温で成膜することで、ＣＡＡ
Ｃを構成する結晶の結晶性を更に高めることができる。
例えば、スパッタガスにアルゴンと酸素を用いる場合は、酸素の流量比率を３０％以上と
することでＣＡＡＣを構成する結晶の結晶性を高めることができ、かつ膜中の酸素欠損へ
の酸素の補填を行うことができる。また、１５０℃以上の高温で成膜することで、ＣＡＡ
Ｃを構成する結晶の結晶性を更に高めることができる。
【0133】
また、膜形成後の加熱処理においては、窒素雰囲気または減圧下で加熱処理した後、酸素
雰囲気または窒素と酸素の混合雰囲気で加熱処理することによりＣＡＡＣ中の酸素を過剰
とし、効果的に酸素欠損を補填することができる。なお、該加熱処理の温度は、４５０℃
程度であることが好ましい。
雰囲気または窒素と酸素の混合雰囲気で加熱処理することによりＣＡＡＣ中の酸素を過剰
とし、効果的に酸素欠損を補填することができる。なお、該加熱処理の温度は、４５０℃
程度であることが好ましい。
【0134】
ＣＡＡＣを含む酸化物とは、広義に、非単結晶であって、そのａｂ面に垂直な方向から見
て、三角形、六角形、正三角形または正六角形の原子配列を有し、かつｃ軸方向に垂直な
方向から見て、金属原子が層状、または金属原子と酸素原子が層状に配列した相を含む酸
化物をいう。
て、三角形、六角形、正三角形または正六角形の原子配列を有し、かつｃ軸方向に垂直な
方向から見て、金属原子が層状、または金属原子と酸素原子が層状に配列した相を含む酸
化物をいう。
【0135】
ＣＡＡＣは単結晶ではないが、非晶質のみから形成されているものでもない。また、ＣＡ
ＡＣは結晶化した部分（結晶部分）を含むが、１つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明
確に判別できないこともある。
ＡＣは結晶化した部分（結晶部分）を含むが、１つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明
確に判別できないこともある。
【0136】
ＣＡＡＣに酸素が含まれる場合、酸素の一部は窒素で置換されてもよい。また、ＣＡＡＣ
を構成する個々の結晶部分のｃ軸は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、Ｃ
ＡＡＣの表面などに垂直な方向）に揃っていてもよい。または、ＣＡＡＣを構成する個々
の結晶部分のａｂ面の法線は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣ
の表面などに垂直な方向）を向いていてもよい。
を構成する個々の結晶部分のｃ軸は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、Ｃ
ＡＡＣの表面などに垂直な方向）に揃っていてもよい。または、ＣＡＡＣを構成する個々
の結晶部分のａｂ面の法線は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣ
の表面などに垂直な方向）を向いていてもよい。
【0137】
ＣＡＡＣは、その組成などに応じて、導体であったり、半導体であったり、絶縁体であっ
たりする。また、その組成などに応じて、可視光に対して透明であったり不透明であった
りする。
たりする。また、その組成などに応じて、可視光に対して透明であったり不透明であった
りする。
【0138】
このようなＣＡＡＣの例として、膜状に形成され、膜表面または支持する基板面に垂直な
方向から観察すると三角形または六角形の原子配列が認められ、かつその膜断面を観察す
ると金属原子または金属原子および酸素原子（または窒素原子）の層状配列が認められる
結晶を挙げることもできる。
方向から観察すると三角形または六角形の原子配列が認められ、かつその膜断面を観察す
ると金属原子または金属原子および酸素原子（または窒素原子）の層状配列が認められる
結晶を挙げることもできる。
【0139】
ＣＡＡＣに含まれる結晶構造の一例について図１６乃至図１８を用いて詳細に説明する。
なお、特に断りがない限り、図１６乃至図１８は縦方向をｃ軸方向とし、ｃ軸方向と直交
する面をａｂ面とする。なお、単に上半分、下半分という場合、ａｂ面を境にした場合の
上半分、下半分をいう。
なお、特に断りがない限り、図１６乃至図１８は縦方向をｃ軸方向とし、ｃ軸方向と直交
する面をａｂ面とする。なお、単に上半分、下半分という場合、ａｂ面を境にした場合の
上半分、下半分をいう。
【0140】
図１６（Ａ）に、１個の６配位のＩｎと、Ｉｎに近接の６個の４配位の酸素原子（以下４
配位のＯ）と、を有する構造を示す。ここでは、金属原子が１個に対して、近接の酸素原
子のみ示した構造を小グループと呼ぶ。図１６（Ａ）の構造は、八面体構造をとるが、簡
単のため平面構造で示している。なお、図１６（Ａ）の上半分および下半分にはそれぞれ
３個ずつ４配位のＯがある。図１６（Ａ）に示す小グループは電荷が０である。
配位のＯ）と、を有する構造を示す。ここでは、金属原子が１個に対して、近接の酸素原
子のみ示した構造を小グループと呼ぶ。図１６（Ａ）の構造は、八面体構造をとるが、簡
単のため平面構造で示している。なお、図１６（Ａ）の上半分および下半分にはそれぞれ
３個ずつ４配位のＯがある。図１６（Ａ）に示す小グループは電荷が０である。
【0141】
図１６（Ｂ）に、１個の５配位のＧａと、Ｇａに近接の３個の３配位の酸素原子（以下３
配位のＯ）と、Ｇａに近接の２個の４配位のＯと、を有する構造を示す。３配位のＯは、
いずれもａｂ面に存在する。図１６（Ｂ）の上半分および下半分にはそれぞれ１個ずつ４
配位のＯがある。また、Ｉｎも５配位をとるため、図１６（Ｂ）に示す構造をとりうる。
図１６（Ｂ）に示す小グループは電荷が０である。
配位のＯ）と、Ｇａに近接の２個の４配位のＯと、を有する構造を示す。３配位のＯは、
いずれもａｂ面に存在する。図１６（Ｂ）の上半分および下半分にはそれぞれ１個ずつ４
配位のＯがある。また、Ｉｎも５配位をとるため、図１６（Ｂ）に示す構造をとりうる。
図１６（Ｂ）に示す小グループは電荷が０である。
【0142】
図１６（Ｃ）に、１個の４配位のＺｎと、Ｚｎに近接の４個の４配位のＯと、を有する構
造を示す。図１６（Ｃ）の上半分には１個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位
のＯがある。または、図１６（Ｃ）の上半分に３個の４配位のＯがあり、下半分に１個の
４配位のＯがあってもよい。図１６（Ｃ）に示す小グループは電荷が０である。
造を示す。図１６（Ｃ）の上半分には１個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位
のＯがある。または、図１６（Ｃ）の上半分に３個の４配位のＯがあり、下半分に１個の
４配位のＯがあってもよい。図１６（Ｃ）に示す小グループは電荷が０である。
【0143】
図１６（Ｄ）に、１個の６配位のＳｎと、Ｓｎに近接の６個の４配位のＯと、を有する構
造を示す。図１６（Ｄ）の上半分には３個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位
のＯがある。図１６（Ｄ）に示す小グループは電荷が＋１となる。
造を示す。図１６（Ｄ）の上半分には３個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位
のＯがある。図１６（Ｄ）に示す小グループは電荷が＋１となる。
【0144】
【0145】
ここでは、複数の小グループの集合体を中グループと呼び、複数の中グループの集合体を
大グループ（ユニットセルともいう。）と呼ぶ。
大グループ（ユニットセルともいう。）と呼ぶ。
【0146】
ここで、これらの小グループ同士が結合する規則について説明する。図１６（Ａ）に示す
６配位のＩｎの上半分の３個のＯは下方向にそれぞれ３個の近接Ｉｎを有し、下半分の３
個のＯは上方向にそれぞれ３個の近接Ｉｎを有する。５配位のＧａの上半分の１個のＯは
下方向に１個の近接Ｇａを有し、下半分の１個のＯは上方向に１個の近接Ｇａを有する。
４配位のＺｎの上半分の１個のＯは下方向に１個の近接Ｚｎを有し、下半分の３個のＯは
上方向に３個の近接Ｚｎを有する。この様に、金属原子の上方向の４配位のＯの数と、そ
のＯの下方向にある近接金属原子の数は等しく、同様に金属原子の下方向の４配位のＯの
数と、そのＯの上方向にある近接金属原子の数は等しい。Ｏは４配位なので、下方向にあ
る近接金属原子の数と、上方向にある近接金属原子の数の和は４になる。従って、金属原
子の上方向にある４配位のＯの数と、別の金属原子の下方向にある４配位のＯの数との和
が４個のとき、金属原子を有する二種の小グループ同士は結合することができる。例えば
、６配位の金属原子（ＩｎまたはＳｎ）が下半分の４配位のＯを介して結合する場合、４
配位のＯが３個であるため、５配位の金属原子（ＧａまたはＩｎ）または４配位の金属原
子（Ｚｎ）のいずれかと結合することになる。
６配位のＩｎの上半分の３個のＯは下方向にそれぞれ３個の近接Ｉｎを有し、下半分の３
個のＯは上方向にそれぞれ３個の近接Ｉｎを有する。５配位のＧａの上半分の１個のＯは
下方向に１個の近接Ｇａを有し、下半分の１個のＯは上方向に１個の近接Ｇａを有する。
４配位のＺｎの上半分の１個のＯは下方向に１個の近接Ｚｎを有し、下半分の３個のＯは
上方向に３個の近接Ｚｎを有する。この様に、金属原子の上方向の４配位のＯの数と、そ
のＯの下方向にある近接金属原子の数は等しく、同様に金属原子の下方向の４配位のＯの
数と、そのＯの上方向にある近接金属原子の数は等しい。Ｏは４配位なので、下方向にあ
る近接金属原子の数と、上方向にある近接金属原子の数の和は４になる。従って、金属原
子の上方向にある４配位のＯの数と、別の金属原子の下方向にある４配位のＯの数との和
が４個のとき、金属原子を有する二種の小グループ同士は結合することができる。例えば
、６配位の金属原子（ＩｎまたはＳｎ）が下半分の４配位のＯを介して結合する場合、４
配位のＯが３個であるため、５配位の金属原子（ＧａまたはＩｎ）または４配位の金属原
子（Ｚｎ）のいずれかと結合することになる。
【0147】
これらの配位数を有する金属原子は、ｃ軸方向において、４配位のＯを介して結合する。
また、このほかにも、層構造の合計の電荷が０となるように複数の小グループが結合して
中グループを構成する。
また、このほかにも、層構造の合計の電荷が０となるように複数の小グループが結合して
中グループを構成する。
【0148】
図１７（Ａ）に、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造を構成する中グループのモデル図を示
す。図１７（Ｂ）に、３つの中グループで構成される大グループを示す。なお、図１７（
Ｃ）は、図１７（Ｂ）の層構造をｃ軸方向から観察した場合の原子配列を示す。
す。図１７（Ｂ）に、３つの中グループで構成される大グループを示す。なお、図１７（
Ｃ）は、図１７（Ｂ）の層構造をｃ軸方向から観察した場合の原子配列を示す。
【0149】
図１７（Ａ）においては、簡単のため、３配位のＯは省略し、４配位のＯは個数のみ示し
、例えば、Ｓｎの上半分および下半分にはそれぞれ３個ずつ４配位のＯがあることを丸枠
の３として示している。同様に、図１７（Ａ）において、Ｉｎの上半分および下半分には
それぞれ１個ずつ４配位のＯがあり、丸枠の１として示している。また、同様に、図１７
（Ａ）において、下半分には１個の４配位のＯがあり、上半分には３個の４配位のＯがあ
るＺｎと、上半分には１個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位のＯがあるＺｎ
とを示している。
、例えば、Ｓｎの上半分および下半分にはそれぞれ３個ずつ４配位のＯがあることを丸枠
の３として示している。同様に、図１７（Ａ）において、Ｉｎの上半分および下半分には
それぞれ１個ずつ４配位のＯがあり、丸枠の１として示している。また、同様に、図１７
（Ａ）において、下半分には１個の４配位のＯがあり、上半分には３個の４配位のＯがあ
るＺｎと、上半分には１個の４配位のＯがあり、下半分には３個の４配位のＯがあるＺｎ
とを示している。
【0150】
図１７（Ａ）において、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造を構成する中グループは、上か
ら順に４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＳｎが、４配位のＯが１個ずつ上
半分および下半分にあるＩｎと結合し、そのＩｎが、上半分に３個の４配位のＯがあるＺ
ｎと結合し、そのＺｎの下半分の１個の４配位のＯを介して４配位のＯが３個ずつ上半分
および下半分にあるＩｎと結合し、そのＩｎが、上半分に１個の４配位のＯがあるＺｎ２
個からなる小グループと結合し、この小グループの下半分の１個の４配位のＯを介して４
配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＳｎと結合している構成である。この中グ
ループが複数結合して大グループを構成する。
ら順に４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＳｎが、４配位のＯが１個ずつ上
半分および下半分にあるＩｎと結合し、そのＩｎが、上半分に３個の４配位のＯがあるＺ
ｎと結合し、そのＺｎの下半分の１個の４配位のＯを介して４配位のＯが３個ずつ上半分
および下半分にあるＩｎと結合し、そのＩｎが、上半分に１個の４配位のＯがあるＺｎ２
個からなる小グループと結合し、この小グループの下半分の１個の４配位のＯを介して４
配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＳｎと結合している構成である。この中グ
ループが複数結合して大グループを構成する。
【0151】
ここで、３配位のＯおよび４配位のＯの場合、結合１本当たりの電荷はそれぞれ－０．６
６７、－０．５と考えることができる。例えば、Ｉｎ（６配位または５配位）、Ｚｎ（４
配位）、Ｓｎ（５配位または６配位）の電荷は、それぞれ＋３、＋２、＋４である。従っ
て、Ｓｎを含む小グループは電荷が＋１となる。そのため、Ｓｎを含む層構造を形成する
ためには、電荷＋１を打ち消す電荷－１が必要となる。電荷－１をとる構造として、図１
６（Ｅ）に示すように、２個のＺｎを含む小グループが挙げられる。例えば、Ｓｎを含む
小グループが１個に対し、２個のＺｎを含む小グループが１個あれば、電荷が打ち消され
るため、層構造の合計の電荷を０とすることができる。
６７、－０．５と考えることができる。例えば、Ｉｎ（６配位または５配位）、Ｚｎ（４
配位）、Ｓｎ（５配位または６配位）の電荷は、それぞれ＋３、＋２、＋４である。従っ
て、Ｓｎを含む小グループは電荷が＋１となる。そのため、Ｓｎを含む層構造を形成する
ためには、電荷＋１を打ち消す電荷－１が必要となる。電荷－１をとる構造として、図１
６（Ｅ）に示すように、２個のＺｎを含む小グループが挙げられる。例えば、Ｓｎを含む
小グループが１個に対し、２個のＺｎを含む小グループが１個あれば、電荷が打ち消され
るため、層構造の合計の電荷を０とすることができる。
【0152】
具体的には、図１７（Ｂ）に示した大グループが繰り返されることで、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ
－Ｏ系の結晶（Ｉｎ２ＳｎＺｎ３Ｏ８）を得ることができる。なお、得られるＩｎ－Ｓｎ
－Ｚｎ－Ｏ系の層構造は、Ｉｎ２ＳｎＺｎ２Ｏ７（ＺｎＯ）ｍ（ｍは０または自然数。）
とする組成式で表すことができる。
－Ｏ系の結晶（Ｉｎ２ＳｎＺｎ３Ｏ８）を得ることができる。なお、得られるＩｎ－Ｓｎ
－Ｚｎ－Ｏ系の層構造は、Ｉｎ２ＳｎＺｎ２Ｏ７（ＺｎＯ）ｍ（ｍは０または自然数。）
とする組成式で表すことができる。
【0153】
また、このほかにも、四元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物や
、三元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する。）
、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ－
Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物や、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｌａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｃｅ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｐｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｎｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｕ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｔｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｄｙ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｏ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｔｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｙｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌｕ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物や、二元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系
酸化物、Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｚｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、
Ｉｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物や、Ｉｎ－Ｇａ－Ｏ系酸化物などを用いた場合も同様である。
、三元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する。）
、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ－
Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物や、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｌａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｃｅ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｐｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｎｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｕ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｇｄ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｔｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－
Ｄｙ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｏ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｒ－Ｚｎ－Ｏ系酸化
物、Ｉｎ－Ｔｍ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｙｂ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｉｎ－Ｌｕ－Ｚｎ
－Ｏ系酸化物や、二元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系
酸化物、Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物、Ｚｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、Ｓｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物、
Ｉｎ－Ｍｇ－Ｏ系酸化物や、Ｉｎ－Ｇａ－Ｏ系酸化物などを用いた場合も同様である。
【0154】
例えば、図１８（Ａ）に、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造を構成する中グループのモデ
ル図を示す。
ル図を示す。
【0155】
図１８（Ａ）において、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造を構成する中グループは、上か
ら順に４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＩｎが、４配位のＯが１個上半分
にあるＺｎと結合し、そのＺｎの下半分の３個の４配位のＯを介して、４配位のＯが１個
ずつ上半分および下半分にあるＧａと結合し、そのＧａの下半分の１個の４配位のＯを介
して、４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＩｎと結合している構成である。
この中グループが複数結合して大グループを構成する。
ら順に４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＩｎが、４配位のＯが１個上半分
にあるＺｎと結合し、そのＺｎの下半分の３個の４配位のＯを介して、４配位のＯが１個
ずつ上半分および下半分にあるＧａと結合し、そのＧａの下半分の１個の４配位のＯを介
して、４配位のＯが３個ずつ上半分および下半分にあるＩｎと結合している構成である。
この中グループが複数結合して大グループを構成する。
【0156】
【0157】
ここで、Ｉｎ（６配位または５配位）、Ｚｎ（４配位）、Ｇａ（５配位）の電荷は、それ
ぞれ＋３、＋２、＋３であるため、Ｉｎ、ＺｎおよびＧａのいずれかを含む小グループは
、電荷が０となる。そのため、これらの小グループの組み合わせであれば中グループの合
計の電荷は常に０となる。
ぞれ＋３、＋２、＋３であるため、Ｉｎ、ＺｎおよびＧａのいずれかを含む小グループは
、電荷が０となる。そのため、これらの小グループの組み合わせであれば中グループの合
計の電荷は常に０となる。
【0158】
【0159】
具体的には、図１８（Ｂ）に示した大グループが繰り返されることで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ
－Ｏ系の結晶を得ることができる。なお、得られるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造は、
ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｎ（ｎは自然数。）とする組成式で表すことができる。
－Ｏ系の結晶を得ることができる。なお、得られるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の層構造は、
ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｎ（ｎは自然数。）とする組成式で表すことができる。
【0160】
ｎ＝１（ＩｎＧａＺｎＯ４）の場合は、例えば、図１９（Ａ）に示す結晶構造を取りうる
。なお、図１９（Ａ）に示す結晶構造において、図１６（Ｂ）で説明したように、Ｇａ及
びＩｎは５配位をとるため、ＧａがＩｎに置き換わった構造も取りうる。
。なお、図１９（Ａ）に示す結晶構造において、図１６（Ｂ）で説明したように、Ｇａ及
びＩｎは５配位をとるため、ＧａがＩｎに置き換わった構造も取りうる。
【0161】
また、ｎ＝２（ＩｎＧａＺｎ２Ｏ５）の場合は、例えば、図１９（Ｂ）に示す結晶構造を
取りうる。なお、図１９（Ｂ）に示す結晶構造において、図１６（Ｂ）で説明したように
、Ｇａ及びＩｎは５配位をとるため、ＧａがＩｎに置き換わった構造も取りうる。
取りうる。なお、図１９（Ｂ）に示す結晶構造において、図１６（Ｂ）で説明したように
、Ｇａ及びＩｎは５配位をとるため、ＧａがＩｎに置き換わった構造も取りうる。
【0162】
上述したようなＣＡＡＣをトランジスタに用いることで、光照射及びバイアス－熱（ＢＴ
）ストレス試験におけるトランジスタのしきい値電圧の変化を小さくすることができる。
）ストレス試験におけるトランジスタのしきい値電圧の変化を小さくすることができる。
【0163】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0164】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置の例を示す。表示装置の有する
表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す
。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無
機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素
子と呼ばれている。
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置の例を示す。表示装置の有する
表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す
。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無
機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素
子と呼ばれている。
【0165】
有機ＥＬ素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔
がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャ
リア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成
し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このよう
な発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャ
リア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成
し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このよう
な発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【0166】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分
類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー－ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明す
る。
類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー－ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明す
る。
【0167】
本実施の形態で説明する発光表示装置は、実施の形態１で説明した画素部の構成を有する
ものであり、基板１００、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２、保護
絶縁層１１４、平坦化絶縁層１１６、隔壁１１９、及び発光素子に用いる第１の画素電極
層１１８を有する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。また、第１の画素電極層１１８上にはＥ
Ｌ層、第２の画素電極層を有する。
ものであり、基板１００、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２、保護
絶縁層１１４、平坦化絶縁層１１６、隔壁１１９、及び発光素子に用いる第１の画素電極
層１１８を有する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。また、第１の画素電極層１１８上にはＥ
Ｌ層、第２の画素電極層を有する。
【0168】
本実施の形態では画素の第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２がｎチャ
ネル型であるので、第１の画素電極層１１８として、陰極を用いるのが望ましい。具体的
には、陰極としては、仕事関数が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、
ＡｌＬｉ等を用いることができる。
ネル型であるので、第１の画素電極層１１８として、陰極を用いるのが望ましい。具体的
には、陰極としては、仕事関数が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、
ＡｌＬｉ等を用いることができる。
【0169】
隔壁１１９は、有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。特
に感光性の材料を用い、第１の画素電極層１１８上に開口部を形成し、その開口部の側壁
が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
に感光性の材料を用い、第１の画素電極層１１８上に開口部を形成し、その開口部の側壁
が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【0170】
なお、ＥＬ層は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されて
いてもどちらでも良い。
いてもどちらでも良い。
【0171】
陽極となる第２の画素電極層は、ＥＬ層を覆うように形成する。第２の画素電極層には、
酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化
物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジ
ウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加した
インジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、１枚
乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
また、上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。第１の画
素電極層１１８とＥＬ層と第２の画素電極層とが重なり合うことで、発光素子が形成され
る。この後、発光素子に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電
極層及び隔壁１１９上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化酸
化珪素膜、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化
物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジ
ウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加した
インジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、１枚
乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
また、上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。第１の画
素電極層１１８とＥＬ層と第２の画素電極層とが重なり合うことで、発光素子が形成され
る。この後、発光素子に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電
極層及び隔壁１１９上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化酸
化珪素膜、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
【0172】
さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせ
フィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが
好ましい。
フィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが
好ましい。
【0173】
次に、発光素子の構成について、図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。なお、
図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１（Ａ）のＡ２－Ａ３の断面の構成にＥＬ層及び第２
の画素電極層等を加えて図示したものである。
図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１（Ａ）のＡ２－Ａ３の断面の構成にＥＬ層及び第２
の画素電極層等を加えて図示したものである。
【0174】
発光素子は発光を取り出すために少なくとも陽極又は陰極の一方が透明であればよい。そ
して、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出
す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の
面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本発明の一態様に係る画素構成は
どの射出構造の発光素子にも適用することができる。
して、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出
す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の
面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本発明の一態様に係る画素構成は
どの射出構造の発光素子にも適用することができる。
【0175】
上面射出構造の発光素子について図９（Ａ）を用いて説明する。
【0176】
図９（Ａ）に、第２のトランジスタ１５２がｎチャネル型で、発光素子７００２から発せ
られる光が陽極７００５側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図９（Ａ）では、発光
素子７００２の陰極７００３と第２のトランジスタ１５２が電気的に接続されており、陰
極７００３上に発光層７００４、陽極７００５が順に積層されている。陰極７００３は仕
事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電膜であれば様々の材料を用いることができる
。例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。そして発光層７００４は、単
数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良
い。複数の層で構成されている場合、陰極７００３上に電子注入層、電子輸送層、発光層
、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない
。陽極７００５は透光性を有する導電性材料を用いて形成し、例えば酸化タングステンを
含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含
むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下
、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物
などの透光性を有する導電膜を用いても良い。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート
（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
られる光が陽極７００５側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図９（Ａ）では、発光
素子７００２の陰極７００３と第２のトランジスタ１５２が電気的に接続されており、陰
極７００３上に発光層７００４、陽極７００５が順に積層されている。陰極７００３は仕
事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電膜であれば様々の材料を用いることができる
。例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。そして発光層７００４は、単
数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良
い。複数の層で構成されている場合、陰極７００３上に電子注入層、電子輸送層、発光層
、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない
。陽極７００５は透光性を有する導電性材料を用いて形成し、例えば酸化タングステンを
含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含
むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下
、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物
などの透光性を有する導電膜を用いても良い。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート
（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【0177】
陰極７００３及び陽極７００５で発光層７００４を挟んでいる領域が発光素子７００２に
相当する。図９（Ａ）に示した画素の場合、発光素子７００２から発せられる光は、矢印
で示すように陽極７００５側に射出する。
相当する。図９（Ａ）に示した画素の場合、発光素子７００２から発せられる光は、矢印
で示すように陽極７００５側に射出する。
【0178】
次に、下面射出構造の発光素子について図９（Ｂ）を用いて説明する。図９（Ｂ）に、第
２のトランジスタ１５２がｎチャネル型で、発光素子７０１２から発せられる光が陰極７
０１３側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図９（Ｂ）では、第２のトランジスタ
１５２と電気的に接続された透光性を有する導電膜７０１７上に、発光素子７０１２の陰
極７０１３が成膜されており、陰極７０１３上に発光層７０１４、陽極７０１５が順に積
層されている。なお、陽極７０１５が透光性を有する場合、陽極上を覆うように、光を反
射または遮蔽するための遮蔽膜７０１６が成膜されていてもよい。陰極７０１３は、図９
（Ａ）の場合と同様に、仕事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることが
できる。ただしその膜厚は、光を透過する程度（好ましくは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下）
とする。例えば２０ｎｍの膜厚を有するアルミニウム膜を、陰極７０１３として用いるこ
とができる。そして発光層７０１４は、図９（Ａ）と同様に、単数の層で構成されていて
も、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極７０１５は光を
透過する必要はないが、図９（Ａ）と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成す
ることができる。そして遮蔽膜７０１６は、例えば光を反射する金属等を用いることがで
きるが、金属膜に限定されない。例えば黒の顔料添加した樹脂等を用いることもできる。
２のトランジスタ１５２がｎチャネル型で、発光素子７０１２から発せられる光が陰極７
０１３側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図９（Ｂ）では、第２のトランジスタ
１５２と電気的に接続された透光性を有する導電膜７０１７上に、発光素子７０１２の陰
極７０１３が成膜されており、陰極７０１３上に発光層７０１４、陽極７０１５が順に積
層されている。なお、陽極７０１５が透光性を有する場合、陽極上を覆うように、光を反
射または遮蔽するための遮蔽膜７０１６が成膜されていてもよい。陰極７０１３は、図９
（Ａ）の場合と同様に、仕事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることが
できる。ただしその膜厚は、光を透過する程度（好ましくは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下）
とする。例えば２０ｎｍの膜厚を有するアルミニウム膜を、陰極７０１３として用いるこ
とができる。そして発光層７０１４は、図９（Ａ）と同様に、単数の層で構成されていて
も、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極７０１５は光を
透過する必要はないが、図９（Ａ）と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成す
ることができる。そして遮蔽膜７０１６は、例えば光を反射する金属等を用いることがで
きるが、金属膜に限定されない。例えば黒の顔料添加した樹脂等を用いることもできる。
【0179】
陰極７０１３及び陽極７０１５で、発光層７０１４を挟んでいる領域が発光素子７０１２
に相当する。図９（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子７０１２から発せられる光は、矢
印で示すように陰極７０１３側に射出する。
に相当する。図９（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子７０１２から発せられる光は、矢
印で示すように陰極７０１３側に射出する。
【0180】
次に、両面射出構造の発光素子について、図９（Ｃ）を用いて説明する。図９（Ｃ）では
、第２のトランジスタ１５２と電気的に接続された透光性を有する導電膜７０２７上に、
発光素子７０２２の陰極７０２３が成膜されており、陰極７０２３上に発光層７０２４、
陽極７０２５が順に積層されている。陰極７０２３は、図９（Ａ）の場合と同様に、仕事
関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその膜厚は、
光を透過する程度とする。例えば２０ｎｍの膜厚を有するアルミニウム膜を、陰極７０２
３として用いることができる。そして発光層７０２４は、図９（Ａ）と同様に、単数の層
で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽
極７０２５は、図９（Ａ）と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成することが
できる。
、第２のトランジスタ１５２と電気的に接続された透光性を有する導電膜７０２７上に、
発光素子７０２２の陰極７０２３が成膜されており、陰極７０２３上に発光層７０２４、
陽極７０２５が順に積層されている。陰極７０２３は、図９（Ａ）の場合と同様に、仕事
関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその膜厚は、
光を透過する程度とする。例えば２０ｎｍの膜厚を有するアルミニウム膜を、陰極７０２
３として用いることができる。そして発光層７０２４は、図９（Ａ）と同様に、単数の層
で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽
極７０２５は、図９（Ａ）と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成することが
できる。
【0181】
陰極７０２３と、発光層７０２４と、陽極７０２５とが重なっている部分が発光素子７０
２２に相当する。図９（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子７０２２から発せられる光は
、矢印で示すように陽極７０２５側と陰極７０２３側の両方に射出する。
２２に相当する。図９（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子７０２２から発せられる光は
、矢印で示すように陽極７０２５側と陰極７０２３側の両方に射出する。
【0182】
なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子について述べたが、発光素子として無機Ｅ
Ｌ素子を設けることも可能である。
Ｌ素子を設けることも可能である。
【0183】
また、実施の形態１で説明した図１４（Ａ）、（Ｂ）に示す画素領域全面に半導体層１０
８ａを残す構成においても、発光素子の構成は図９と同様にすることができる。この場合
の発光素子の構成を図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図１５（Ａ）は図９（Ａ）と
同じ上面射出構造、図１５（Ｂ）は図９（Ｂ）と同じ下面射出構造、図１５（Ｃ）は図９
（Ｃ）と同じ両面射出構造であり、それぞれの詳細は上述の図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の説明と同じである。なお、図１５（Ｂ）、（Ｃ）の構成における下面方向への光の透過
は、半導体層１０８ａに可視光に対して透光性を有する酸化物半導体層を用いることで実
現することができる。
８ａを残す構成においても、発光素子の構成は図９と同様にすることができる。この場合
の発光素子の構成を図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図１５（Ａ）は図９（Ａ）と
同じ上面射出構造、図１５（Ｂ）は図９（Ｂ）と同じ下面射出構造、図１５（Ｃ）は図９
（Ｃ）と同じ両面射出構造であり、それぞれの詳細は上述の図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の説明と同じである。なお、図１５（Ｂ）、（Ｃ）の構成における下面方向への光の透過
は、半導体層１０８ａに可視光に対して透光性を有する酸化物半導体層を用いることで実
現することができる。
【0184】
【0185】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0186】
（実施の形態４）
本発明の一態様に係る発光表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用する
ことができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジ
ョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラやデジタルビデオ
カメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置とも
いう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機
などが挙げられる。
本発明の一態様に係る発光表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用する
ことができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジ
ョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラやデジタルビデオ
カメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置とも
いう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機
などが挙げられる。
【0187】
図１０（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、
筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示
することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持し
た構成を示している。
筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示
することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持し
た構成を示している。
【0188】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモ
ートコントローラ９６１０により行うことができる。リモートコントローラ９６１０が備
える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０
３に表示される映像を操作することができる。また、リモートコントローラ９６１０に、
当該リモートコントローラから出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成とし
てもよい。
ートコントローラ９６１０により行うことができる。リモートコントローラ９６１０が備
える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０
３に表示される映像を操作することができる。また、リモートコントローラ９６１０に、
当該リモートコントローラから出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成とし
てもよい。
【0189】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機に
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向
（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向
（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【0190】
図１０（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォト
フレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０
３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像
データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
フレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０
３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像
データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【0191】
なお、デジタルフォトフレーム９７００は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳ
Ｂケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構
成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に
備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒
体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像デー
タを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
Ｂケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構
成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に
備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒
体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像デー
タを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
【0192】
また、デジタルフォトフレーム９７００は、無線で情報を送受信出来る構成としてもよい
。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【0193】
図１１（Ａ）は携帯型遊技機であり、筐体９８８１と筐体９８９１の２つの筐体で構成さ
れており、連結部９８９３により、開閉可能に連結されている。筐体９８８１には表示部
９８８２が組み込まれ、筐体９８９１には表示部９８８３が組み込まれている。また、図
１１（Ａ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９８８４、記録媒体挿入部９８８
６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ９
８８８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９８８９）等を備え
ている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、その他付属設備が適
宜設けられた構成とすることができる。図１１（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に
記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型
遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１１（Ａ）に示す携帯
型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
れており、連結部９８９３により、開閉可能に連結されている。筐体９８８１には表示部
９８８２が組み込まれ、筐体９８９１には表示部９８８３が組み込まれている。また、図
１１（Ａ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９８８４、記録媒体挿入部９８８
６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ９
８８８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９８８９）等を備え
ている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、その他付属設備が適
宜設けられた構成とすることができる。図１１（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に
記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型
遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１１（Ａ）に示す携帯
型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0194】
図１１（Ｂ）は大型遊技機であるスロットマシンの一例を示している。スロットマシン９
９００は、筐体９９０１に表示部９９０３が組み込まれている。また、スロットマシン９
９００は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン投入口、
スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン９９００の構成は上述のものに限
定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
９００は、筐体９９０１に表示部９９０３が組み込まれている。また、スロットマシン９
９００は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン投入口、
スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン９９００の構成は上述のものに限
定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【0195】
図１２（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機１０００は、筐体１００１
に組み込まれた表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１００４、ス
ピーカ１００５、マイクロフォン１００６などを備えている。
に組み込まれた表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１００４、ス
ピーカ１００５、マイクロフォン１００６などを備えている。
【0196】
図１２（Ａ）に示す携帯電話機１０００は、表示部１００２を指などで触れることで、情
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを送信するなどの操作は
、表示部１００２を指などで触れることにより行うことができる。
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを送信するなどの操作は
、表示部１００２を指などで触れることにより行うことができる。
【0197】
表示部１００２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表
示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示
モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示
モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【0198】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部１００２を文字の入力を
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部１００２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部１００２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
【0199】
また、携帯電話機１０００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを
有する検出装置を設けることで、携帯電話機１０００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部１００２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機１０００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部１００２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【0200】
また、画面モードの切り替えは、表示部１００２を触れること、又は筐体１００１の操作
ボタン１００３の操作により行われる。また、表示部１００２に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
ボタン１００３の操作により行われる。また、表示部１００２に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【0201】
また、入力モードにおいて、表示部１００２の光センサで検出される信号を検知し、表示
部１００２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
部１００２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【0202】
表示部１００２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１０
０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【0203】
図１２（Ｂ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７
０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０
３は、軸部２７１１により結合されており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うこ
とができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０
３は、軸部２７１１により結合されており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うこ
とができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【0204】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み
込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成として
もよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とするこ
とで、例えば右側の表示部（図１２（Ｂ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の
表示部（図１２（Ｂ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成として
もよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とするこ
とで、例えば右側の表示部（図１２（Ｂ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の
表示部（図１２（Ｂ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【0205】
また、図１２（Ｂ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、
筐体２７０１において、電源スイッチ２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５な
どを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部
と同一面にキーボードやポインティングディバイスなどを備える構成としてもよい。また
、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプ
タおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部な
どを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持
たせた構成としてもよい。
筐体２７０１において、電源スイッチ２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５な
どを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部
と同一面にキーボードやポインティングディバイスなどを備える構成としてもよい。また
、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプ
タおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部な
どを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持
たせた構成としてもよい。
【0206】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、
電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすること
も可能である。
電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすること
も可能である。
【0207】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0208】
（実施の形態５）
本実施の形態では、左目用の映像と右目の映像を高速で切り換える発光表示装置を用いて
、表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である３Ｄ映像を視認
する例を図１３を用いて示す。
本実施の形態では、左目用の映像と右目の映像を高速で切り換える発光表示装置を用いて
、表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である３Ｄ映像を視認
する例を図１３を用いて示す。
【0209】
図１３（Ａ）は発光表示装置３７１１と、専用の眼鏡本体３７０１がケーブル３７０３で
接続されている外観図を示す。専用の眼鏡本体３７０１は、左目用パネル３７０２ａと右
目用パネル３７０２ｂに設けられているシャッターが交互に開閉することによって使用者
が発光表示装置３７１１の画像を３Ｄとして認識することができる。
接続されている外観図を示す。専用の眼鏡本体３７０１は、左目用パネル３７０２ａと右
目用パネル３７０２ｂに設けられているシャッターが交互に開閉することによって使用者
が発光表示装置３７１１の画像を３Ｄとして認識することができる。
【0210】
また、発光表示装置３７１１と専用の眼鏡本体３７０１の主要な構成についてのブロック
図を図１３（Ｂ）に示す。
図を図１３（Ｂ）に示す。
【0211】
図１３（Ｂ）に示す発光表示装置３７１１は、表示制御回路３７１６、表示部３７１７、
タイミング発生器３７１３、ソース線側駆動回路３７１８、外部操作手段３７２２及びゲ
ート線側駆動回路３７１９を有する。なお、キーボード等の外部操作手段３７２２による
操作に応じて、出力する信号を可変する。
タイミング発生器３７１３、ソース線側駆動回路３７１８、外部操作手段３７２２及びゲ
ート線側駆動回路３７１９を有する。なお、キーボード等の外部操作手段３７２２による
操作に応じて、出力する信号を可変する。
【0212】
タイミング発生器３７１３では、スタートパルス信号などを形成するとともに、左目用映
像と左目用パネル３７０２ａのシャッターとを同期させるための信号、右目用映像と右目
用パネル３７０２ｂのシャッターとを同期させるための信号などを形成する。
像と左目用パネル３７０２ａのシャッターとを同期させるための信号、右目用映像と右目
用パネル３７０２ｂのシャッターとを同期させるための信号などを形成する。
【0213】
左目用映像の同期信号３７３１ａを表示制御回路３７１６に入力して表示部３７１７に表
示すると同時に、左目用パネル３７０２ａのシャッターを開ける同期信号３７３０ａを左
目用パネル３７０２ａに入力する。また、右目用映像の同期信号３７３１ｂを表示制御回
路３７１６に入力して表示部３７１７に表示すると同時に、右目用パネル３７０２ｂのシ
ャッターを開ける同期信号３７３０ｂを右目用パネル３７０２ｂに入力する。
示すると同時に、左目用パネル３７０２ａのシャッターを開ける同期信号３７３０ａを左
目用パネル３７０２ａに入力する。また、右目用映像の同期信号３７３１ｂを表示制御回
路３７１６に入力して表示部３７１７に表示すると同時に、右目用パネル３７０２ｂのシ
ャッターを開ける同期信号３７３０ｂを右目用パネル３７０２ｂに入力する。
【0214】
また、左目用の映像と右目の映像を高速で切り換えるため、発光表示装置３７１１は、例
えば１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で駆動する表示パネルを用いることが好
ましい。１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で高速駆動させるため、応答速度の
速い有機ＥＬ素子を用いた発光表示パネルは、３Ｄ映像を視認する表示装置として適して
いる。また、１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で高速駆動させるため、スイッ
チング素子は、アモルファスシリコンを用いたトランジスタよりも移動度の高い酸化物半
導体材料を活性層に用いたトランジスタが適している。
えば１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で駆動する表示パネルを用いることが好
ましい。１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で高速駆動させるため、応答速度の
速い有機ＥＬ素子を用いた発光表示パネルは、３Ｄ映像を視認する表示装置として適して
いる。また、１２０Ｈｚや、２４０Ｈｚのフレーム周波数で高速駆動させるため、スイッ
チング素子は、アモルファスシリコンを用いたトランジスタよりも移動度の高い酸化物半
導体材料を活性層に用いたトランジスタが適している。
【0215】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0216】
１００ 基板
１０１ 下地膜
１０２ａ 第１のゲート電極層
１０２ｂ 第２のゲート電極層
１０２ｃ 第２のゲート電極層
１０６ ゲート絶縁層
１０８ 半導体膜
１０８ａ 半導体層
１１０ａ 第１の開口部
１１０ｂ 第１の開口部
１１２ 第２の導電膜
１１２ａ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｂ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｃ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｄ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｅ 導電層
１１４ 保護絶縁層
１１６ 平坦化絶縁層
１１８ 画素電極層
１１９ 隔壁
１２０ａ 第２の開口部
１２０ｂ 第３の開口部
１３０ａ 第２の開口部
１３０ｂ 第３の開口部
１４２ ゲート電極層
１４８ａ 結晶性酸化物半導体層
１４８ｂ 結晶性酸化物半導体層
１５１ 第１のトランジスタ
１５２ 第２のトランジスタ
１５３ 容量素子
１６０ ＥＬ層
１７０ 第２の画素電極層（共通電極）
２５０ トランジスタ部
２６０ 容量素子部
２７０ 配線交差部
２８０ ＦＰＣ接続部
１０００ 携帯電話機
１００１ 筐体
１００２ 表示部
１００３ 操作ボタン
１００４ 外部接続ポート
１００５ スピーカ
１００６ マイクロフォン
２７００ 電子書籍
２７０１ 筐体
２７０３ 筐体
２７０５ 表示部
２７０７ 表示部
２７１１ 軸部
２７２１ 電源スイッチ
２７２３ 操作キー
２７２５ スピーカ
３７０１ 眼鏡本体
３７０３ ケーブル
３７０２ａ 左目用パネル
３７０２ｂ 右目用パネル
３７１１ 発光表示装置
３７１３ タイミング発生器
３７１６ 表示制御回路
３７１７ 表示部
３７１８ ソース線側駆動回路
３７１９ ゲート線側駆動回路
３７２２ 外部操作手段
３７３０ａ 同期信号
３７３０ｂ 同期信号
３７３１ａ 同期信号
３７３１ｂ 同期信号
７００２ 発光素子
７００３ 陰極
７００４ 発光層
７００５ 陽極
７０１２ 発光素子
７０１３ 陰極
７０１４ 発光層
７０１５ 陽極
７０１６ 遮蔽膜
７０１７ 導電膜
７０２２ 発光素子
７０２３ 陰極
７０２４ 発光層
７０２５ 陽極
７０２７ 導電膜
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６０７ 表示部
９６０９ 操作キー
９６１０ リモートコントローラ
９７００ デジタルフォトフレーム
９７０１ 筐体
９７０３ 表示部
９８８１ 筐体
９８８２ 表示部
９８８３ 表示部
９８８４ スピーカ部
９８８５ 操作キー
９８８６ 記録媒体挿入部
９８８７ 接続端子
９８８８ センサ
９８８９ マイクロフォン
９８９０ ＬＥＤランプ
９８９１ 筐体
９８９３ 連結部
９９００ スロットマシン
９９０１ 筐体
９９０３ 表示部
１０１ 下地膜
１０２ａ 第１のゲート電極層
１０２ｂ 第２のゲート電極層
１０２ｃ 第２のゲート電極層
１０６ ゲート絶縁層
１０８ 半導体膜
１０８ａ 半導体層
１１０ａ 第１の開口部
１１０ｂ 第１の開口部
１１２ 第２の導電膜
１１２ａ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｂ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｃ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｄ ソース電極層及びドレイン電極層
１１２ｅ 導電層
１１４ 保護絶縁層
１１６ 平坦化絶縁層
１１８ 画素電極層
１１９ 隔壁
１２０ａ 第２の開口部
１２０ｂ 第３の開口部
１３０ａ 第２の開口部
１３０ｂ 第３の開口部
１４２ ゲート電極層
１４８ａ 結晶性酸化物半導体層
１４８ｂ 結晶性酸化物半導体層
１５１ 第１のトランジスタ
１５２ 第２のトランジスタ
１５３ 容量素子
１６０ ＥＬ層
１７０ 第２の画素電極層（共通電極）
２５０ トランジスタ部
２６０ 容量素子部
２７０ 配線交差部
２８０ ＦＰＣ接続部
１０００ 携帯電話機
１００１ 筐体
１００２ 表示部
１００３ 操作ボタン
１００４ 外部接続ポート
１００５ スピーカ
１００６ マイクロフォン
２７００ 電子書籍
２７０１ 筐体
２７０３ 筐体
２７０５ 表示部
２７０７ 表示部
２７１１ 軸部
２７２１ 電源スイッチ
２７２３ 操作キー
２７２５ スピーカ
３７０１ 眼鏡本体
３７０３ ケーブル
３７０２ａ 左目用パネル
３７０２ｂ 右目用パネル
３７１１ 発光表示装置
３７１３ タイミング発生器
３７１６ 表示制御回路
３７１７ 表示部
３７１８ ソース線側駆動回路
３７１９ ゲート線側駆動回路
３７２２ 外部操作手段
３７３０ａ 同期信号
３７３０ｂ 同期信号
３７３１ａ 同期信号
３７３１ｂ 同期信号
７００２ 発光素子
７００３ 陰極
７００４ 発光層
７００５ 陽極
７０１２ 発光素子
７０１３ 陰極
７０１４ 発光層
７０１５ 陽極
７０１６ 遮蔽膜
７０１７ 導電膜
７０２２ 発光素子
７０２３ 陰極
７０２４ 発光層
７０２５ 陽極
７０２７ 導電膜
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６０７ 表示部
９６０９ 操作キー
９６１０ リモートコントローラ
９７００ デジタルフォトフレーム
９７０１ 筐体
９７０３ 表示部
９８８１ 筐体
９８８２ 表示部
９８８３ 表示部
９８８４ スピーカ部
９８８５ 操作キー
９８８６ 記録媒体挿入部
９８８７ 接続端子
９８８８ センサ
９８８９ マイクロフォン
９８９０ ＬＥＤランプ
９８９１ 筐体
９８９３ 連結部
９９００ スロットマシン
９９０１ 筐体
９９０３ 表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
