(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-02
(45)【発行日】2023-11-13
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/30 20060101AFI20231106BHJP
G02F 1/1368 20060101ALI20231106BHJP
【ＦＩ】
G09F9/30 338
G02F1/1368
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022074106
(22)【出願日】2022-04-28
(62)【分割の表示】P 2019217839の分割
【原出願日】2014-05-01
(65)【公開番号】P2022103223
(43)【公開日】2022-07-07
【審査請求日】2022-05-30
(31)【優先権主張番号】P 2013097195
(32)【優先日】2013-05-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】及川 欣聡
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 健一
【審査官】中村 直行
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－０８３７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１４１２０３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１２／０２９６４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０８－０４３８５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３４７８２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１６７９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｆ ９／００ － ９／４６
Ｇ０２Ｆ １／１３６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の酸化物半導体膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第３の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を介して、前記第２の酸化物半導体膜と重なる領域を有する第４の導電膜と、
を有し、
前記第１の導電膜は、トランジスタのゲートとして機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記トランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第３の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第１の開口部を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第２の酸化物半導体膜上に第２の開口部を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第３の開口部を有し、
前記第４の導電膜は、前記第１の開口部及び前記第３の開口部を介して、前記第３の導電膜と電気的に接続され、
前記第４の導電膜は、画素電極として機能する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、容量素子の一方の電極として機能する領域を有し、
前記第４の導電膜は、前記容量素子の他方の電極として機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の導電膜と重なる第１の領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、前記第２の絶縁膜を介して前記第４の導電膜と重なり、且つ前記第２の開口部と重なる第２の領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも膜厚が小さい領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜及び前記第２の酸化物半導体膜の各々は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有する半導体装置。
【請求項2】
第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の酸化物半導体膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第３の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を介して、前記第２の酸化物半導体膜と重なる領域を有する第４の導電膜と、
を有し、
前記第１の導電膜は、トランジスタのゲートとして機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記トランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第３の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第１の開口部を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第２の酸化物半導体膜上に第２の開口部を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第３の開口部を有し、
前記第４の導電膜は、前記第１の開口部及び前記第３の開口部を介して、前記第３の導電膜と電気的に接続され、
前記第４の導電膜は、画素電極として機能する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、容量素子の一方の電極として機能する領域を有し、
前記第４の導電膜は、前記容量素子の他方の電極として機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の導電膜と重なる第１の領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、前記第２の絶縁膜を介して前記第４の導電膜と重なり、且つ前記第２の開口部と重なる第２の領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも膜厚が小さい領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも低い抵抗率を有し、
前記第１の酸化物半導体膜及び前記第２の酸化物半導体膜の各々は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有する半導体装置。
【請求項3】
第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の酸化物半導体膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第３の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を介して、前記第２の酸化物半導体膜と重なる領域を有する第４の導電膜と、
を有し、
前記第１の導電膜は、トランジスタのゲートとして機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記トランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第３の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第１の開口部を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第２の酸化物半導体膜上に第２の開口部を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第３の開口部を有し、
前記第４の導電膜は、前記第１の開口部及び前記第３の開口部を介して、前記第３の導電膜と電気的に接続され、
前記第４の導電膜は、画素電極として機能する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、容量素子の一方の電極として機能する領域を有し、
前記第４の導電膜は、前記容量素子の他方の電極として機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の導電膜と重なる第１の領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、前記第２の絶縁膜を介して前記第４の導電膜と重なり、且つ前記第２の開口部と重なる第２の領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも膜厚が小さい領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜及び前記第２の酸化物半導体膜の各々は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、ナノビーム電子線回折パターンにより、円周状に複数のスポットが観察される領域を有する半導体装置。
【請求項4】
第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の酸化物半導体膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の導電膜上、前記第３の導電膜上及び前記第２の酸化物半導体膜上の第３の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜を介して、前記第２の酸化物半導体膜と重なる領域を有する第４の導電膜と、
を有し、
前記第１の導電膜は、トランジスタのゲートとして機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記トランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第２の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第３の導電膜は、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第１の開口部を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第２の酸化物半導体膜上に第２の開口部を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第３の導電膜上に第３の開口部を有し、
前記第４の導電膜は、前記第１の開口部及び前記第３の開口部を介して、前記第３の導電膜と電気的に接続され、
前記第４の導電膜は、画素電極として機能する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、容量素子の一方の電極として機能する領域を有し、
前記第４の導電膜は、前記容量素子の他方の電極として機能する領域を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の導電膜と重なる第１の領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜は、前記第２の絶縁膜を介して前記第４の導電膜と重なり、且つ前記第２の開口部と重なる第２の領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも膜厚が小さい領域を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも低い抵抗率を有し、
前記第１の酸化物半導体膜及び前記第２の酸化物半導体膜の各々は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、ナノビーム電子線回折パターンにより、円周状に複数のスポットが観察される領域を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書などで開示する発明は表示装置、及び該表示装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイが広く普及して
いる。液晶ディスプレイなどの表示装置において、行方向及び列方向に配設された画素内
には、スイッチング素子であるトランジスタと、該トランジスタと電気的に接続された液
晶素子と、該液晶素子と並列に接続された容量素子とが設けられている。
いる。液晶ディスプレイなどの表示装置において、行方向及び列方向に配設された画素内
には、スイッチング素子であるトランジスタと、該トランジスタと電気的に接続された液
晶素子と、該液晶素子と並列に接続された容量素子とが設けられている。
【0003】
上記トランジスタの半導体膜を構成する半導体材料としては、アモルファス（非晶質）
シリコン又はポリ（多結晶）シリコンなどのシリコン半導体が汎用されている。
シリコン又はポリ（多結晶）シリコンなどのシリコン半導体が汎用されている。
【0004】
また、半導体特性を示す金属酸化物（以下、酸化物半導体と記す。）は、トランジスタ
の半導体膜に適用できる半導体材料である。例えば、酸化亜鉛又はＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸
化物半導体を用いて、トランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１及び特
許文献２参照。）。
の半導体膜に適用できる半導体材料である。例えば、酸化亜鉛又はＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸
化物半導体を用いて、トランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１及び特
許文献２参照。）。
【0005】
また、開口率を高めるために、トランジスタの酸化物半導体膜と同じ表面上に設けられ
た酸化物半導体膜と、トランジスタに接続する画素電極とが所定の距離を離れて設けられ
た容量素子を有する表示装置が開示されている（特許文献３参照）。
た酸化物半導体膜と、トランジスタに接続する画素電極とが所定の距離を離れて設けられ
た容量素子を有する表示装置が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００７－１２３８６１号公報
【文献】特開２００７－９６０５５号公報
【文献】米国特許第８１０２４７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
容量素子は一対の電極の間に誘電体膜が設けられており、一対の電極のうち、少なくと
も一方の電極は、トランジスタを構成するゲート電極、ソース又はドレインなど遮光性を
有する導電膜で形成されていること多い。
も一方の電極は、トランジスタを構成するゲート電極、ソース又はドレインなど遮光性を
有する導電膜で形成されていること多い。
【0008】
また、容量素子の容量値を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液
晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させ
る表示装置において、当該期間を長くできることは、画像データを書き換える回数を低減
することができ、消費電力の低減が望める。
晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させ
る表示装置において、当該期間を長くできることは、画像データを書き換える回数を低減
することができ、消費電力の低減が望める。
【0009】
また、容量素子の電荷容量を大きくするためには、容量素子の占有面積を大きくする、
具体的には一対の電極が重畳している面積を大きくするという手段がある。しかしながら
、上記表示装置において、一対の電極が重畳している面積を大きくするために遮光性を有
する導電膜の面積を大きくすると、画素の開口率が低減し、画像の表示品位が低下する。
具体的には一対の電極が重畳している面積を大きくするという手段がある。しかしながら
、上記表示装置において、一対の電極が重畳している面積を大きくするために遮光性を有
する導電膜の面積を大きくすると、画素の開口率が低減し、画像の表示品位が低下する。
【0010】
例えば、上記一対の電極を、透光性を有する材料で形成することによって、容量素子の
電荷容量を大きくし、且つ画素の開口率が高めることができる。しかしながら、上記透光
性を有する材料の透過率が低い場合においては、バックライト等の光源からの光量を増加
させる事になり消費電力が増加してしまうといった問題や、容量素子が着色してしまい特
定の波長の光が減衰し、画像の表示品位が低下するといった問題がある。
電荷容量を大きくし、且つ画素の開口率が高めることができる。しかしながら、上記透光
性を有する材料の透過率が低い場合においては、バックライト等の光源からの光量を増加
させる事になり消費電力が増加してしまうといった問題や、容量素子が着色してしまい特
定の波長の光が減衰し、画像の表示品位が低下するといった問題がある。
【0011】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の一態様は、開口率が高く、且つ電荷容量を増大さ
せることが可能な容量素子を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。また、
本発明の一態様は、画素部の透過率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量
素子を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。また、消費電力の低い表示装
置を提供することを課題の一つとする。
せることが可能な容量素子を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。また、
本発明の一態様は、画素部の透過率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量
素子を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。また、消費電力の低い表示装
置を提供することを課題の一つとする。
【0012】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様は、チャネル形成領域に第１の酸化物半導体膜を有するトランジスタと
、第１の酸化物半導体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、トランジス
タと電気的に接続される画素電極と、一対の電極間に誘電体膜が挟持された透光性を有す
る容量素子と、を有し、一対の電極の一方が第２の酸化物半導体膜であり、一対の電極の
他方が画素電極であり、第２の酸化物半導体膜の膜厚が、第１の酸化物半導体膜の膜厚よ
りも薄いことを特徴とする表示装置である。
、第１の酸化物半導体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、トランジス
タと電気的に接続される画素電極と、一対の電極間に誘電体膜が挟持された透光性を有す
る容量素子と、を有し、一対の電極の一方が第２の酸化物半導体膜であり、一対の電極の
他方が画素電極であり、第２の酸化物半導体膜の膜厚が、第１の酸化物半導体膜の膜厚よ
りも薄いことを特徴とする表示装置である。
【0014】
透光性を有する容量素子の一対の電極の一方である第２の酸化物半導体膜の膜厚を、ト
ランジスタのチャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く形成する
ことで、容量素子の透過率を向上させることができる。したがって、画素部の透過率が高
く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。ま
た、トランジスタは、チャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚を最適化す
ることができるので、信頼性の高い表示装置とすることができる。
ランジスタのチャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く形成する
ことで、容量素子の透過率を向上させることができる。したがって、画素部の透過率が高
く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。ま
た、トランジスタは、チャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚を最適化す
ることができるので、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0015】
また、本発明の他の一態様は、チャネル形成領域に第１の酸化物半導体膜を有するトラ
ンジスタと、第１の酸化物半導体膜上に形成される第１の酸化物膜と、第１の酸化物半導
体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜上に形成
される第２の酸化物膜と、トランジスタと電気的に接続される画素電極と、一対の電極間
に誘電体膜が挟持された透光性を有する容量素子と、を有し、一対の電極の一方が第２の
酸化物半導体膜及び第２の酸化物膜であり、一対の電極の他方が画素電極であり、第２の
酸化物膜の膜厚が、第１の酸化物膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする表示装置である。
ンジスタと、第１の酸化物半導体膜上に形成される第１の酸化物膜と、第１の酸化物半導
体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜上に形成
される第２の酸化物膜と、トランジスタと電気的に接続される画素電極と、一対の電極間
に誘電体膜が挟持された透光性を有する容量素子と、を有し、一対の電極の一方が第２の
酸化物半導体膜及び第２の酸化物膜であり、一対の電極の他方が画素電極であり、第２の
酸化物膜の膜厚が、第１の酸化物膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする表示装置である。
【0016】
透光性を有する容量素子の一対の電極の一方の一部である第２の酸化物膜の膜厚を、ト
ランジスタのチャネル形成領域の一部に用いる第１の酸化物膜の膜厚よりも薄く形成する
ことで、容量素子の透過率を向上させることができる。したがって、画素部の透過率が高
く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。
ランジスタのチャネル形成領域の一部に用いる第１の酸化物膜の膜厚よりも薄く形成する
ことで、容量素子の透過率を向上させることができる。したがって、画素部の透過率が高
く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。
【0017】
また、本発明の他の一態様は、チャネル形成領域に第１の酸化物半導体膜を有するトラ
ンジスタと、第１の酸化物半導体膜上に形成される第１の酸化物膜と、第１の酸化物半導
体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、トランジスタと電気的に接続さ
れる画素電極と、一対の電極間に誘電体膜が挟持された透光性を有する容量素子と、を有
し、一対の電極の一方が第２の酸化物半導体膜であり、一対の電極の他方が画素電極であ
ることを特徴とする表示装置である。
ンジスタと、第１の酸化物半導体膜上に形成される第１の酸化物膜と、第１の酸化物半導
体膜と同一表面上に形成される第２の酸化物半導体膜と、トランジスタと電気的に接続さ
れる画素電極と、一対の電極間に誘電体膜が挟持された透光性を有する容量素子と、を有
し、一対の電極の一方が第２の酸化物半導体膜であり、一対の電極の他方が画素電極であ
ることを特徴とする表示装置である。
【0018】
透光性を有する容量素子の一対の電極の一方は、第２の酸化物半導体膜であり、トラン
ジスタのチャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜と、第１の酸化物半導体膜上に
形成された第１の酸化物膜の積層膜と比較し単層構造で形成されている。したがって、画
素部の透過率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置
を提供できる。また、トランジスタは、第１の酸化物半導体膜上に第１の酸化物膜が形成
されているため、信頼性の高い表示装置とすることができる。
ジスタのチャネル形成領域に用いる第１の酸化物半導体膜と、第１の酸化物半導体膜上に
形成された第１の酸化物膜の積層膜と比較し単層構造で形成されている。したがって、画
素部の透過率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置
を提供できる。また、トランジスタは、第１の酸化物半導体膜上に第１の酸化物膜が形成
されているため、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一態様により、開口率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素
子を有する表示装置を提供することができる。また、画素部の透過率が高く、且つ電荷容
量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供することができる。また、
消費電力の低い表示装置を提供することができる。
子を有する表示装置を提供することができる。また、画素部の透過率が高く、且つ電荷容
量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供することができる。また、
消費電力の低い表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】表示装置の一形態を説明するブロック図及び回路図である。
【図2】表示装置の一形態を説明する上面図である。
【図3】表示装置の一形態を説明する断面図である。
【図4】表示装置の作製方法を説明する断面図である。
【図5】表示装置の作製方法を説明する断面図である。
【図6】表示装置の作製方法を説明する断面図である。
【図7】表示装置の作製方法を説明する断面図である。
【図8】表示装置の一形態を説明する断面図及びバンド図である。
【図9】表示装置の一形態を説明する断面図である。
【図10】表示装置の一形態を説明する上面図である。
【図11】表示モジュールを説明する図である。
【図12】電子機器を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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、その形態およ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。
は以下の説明に限定されず、その形態およ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。
【0022】
以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一
の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機
能を有する部分を指す場合には、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。
の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機
能を有する部分を指す場合には、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。
【0023】
本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ、又は領域は、明瞭化の
ために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
ために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【0024】
本明細書などにおいて、第１、第２等として付される序数詞は便宜上用いるものであり
、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又
は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載され
ている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合が
ある。
、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又
は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載され
ている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合が
ある。
【0025】
また、本発明の一態様における「ソース」及び「ドレイン」の機能は、回路動作におい
て電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書におい
ては、「ソース」及び「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする
。
て電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書におい
ては、「ソース」及び「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする
。
【0026】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を用いて説明する。
なお、本実施の形態では、液晶表示装置を例にして本発明の一態様である表示装置を説明
する。
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を用いて説明する。
なお、本実施の形態では、液晶表示装置を例にして本発明の一態様である表示装置を説明
する。
【0027】
＜表示装置の構成＞
図１（Ａ）に、表示装置の一例を示す。図１（Ａ）に示す表示装置は、画素部１００と
、走査線駆動回路１０４と、信号線駆動回路１０６と、各々が平行又は略平行に配設され
、且つ走査線駆動回路１０４によって電位が制御されるｍ本の走査線１０７と、各々が平
行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路１０６によって電位が制御されるｎ本の信
号線１０９と、を有する。さらに、画素部１００はマトリクス状に配設された複数の画素
３０１を有する。また、走査線１０７に沿って、各々が平行又は略平行に配設された容量
線１１５を有する。なお、容量線１１５は、信号線１０９に沿って、各々が平行又は略平
行に配設されていてもよい。また、走査線駆動回路１０４及び信号線駆動回路１０６をま
とめて駆動回路部という場合がある。なお、図１（Ａ）において、容量線１１５は、走査
線駆動回路１０４に接続される構成について例示したが、これに限定されない。例えば、
容量線１１５は、走査線駆動回路１０４に接続されない構成としても良い。
図１（Ａ）に、表示装置の一例を示す。図１（Ａ）に示す表示装置は、画素部１００と
、走査線駆動回路１０４と、信号線駆動回路１０６と、各々が平行又は略平行に配設され
、且つ走査線駆動回路１０４によって電位が制御されるｍ本の走査線１０７と、各々が平
行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路１０６によって電位が制御されるｎ本の信
号線１０９と、を有する。さらに、画素部１００はマトリクス状に配設された複数の画素
３０１を有する。また、走査線１０７に沿って、各々が平行又は略平行に配設された容量
線１１５を有する。なお、容量線１１５は、信号線１０９に沿って、各々が平行又は略平
行に配設されていてもよい。また、走査線駆動回路１０４及び信号線駆動回路１０６をま
とめて駆動回路部という場合がある。なお、図１（Ａ）において、容量線１１５は、走査
線駆動回路１０４に接続される構成について例示したが、これに限定されない。例えば、
容量線１１５は、走査線駆動回路１０４に接続されない構成としても良い。
【0028】
各走査線１０７は、画素部１００においてｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、い
ずれかの行に配設されたｎ個の画素３０１と電気的に接続される。また、各信号線１０９
は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素３０
１に電気的と接続される。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。また、各容量線１１５
は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素３０
１と電気的に接続される。なお、容量線１１５が、信号線１０９に沿って、各々が平行又
は略平行に配設されている場合は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの
列に配設されたｍ個の画素３０１に電気的と接続される。
ずれかの行に配設されたｎ個の画素３０１と電気的に接続される。また、各信号線１０９
は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素３０
１に電気的と接続される。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。また、各容量線１１５
は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素３０
１と電気的に接続される。なお、容量線１１５が、信号線１０９に沿って、各々が平行又
は略平行に配設されている場合は、ｍ行ｎ列に配設された画素３０１のうち、いずれかの
列に配設されたｍ個の画素３０１に電気的と接続される。
【0029】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す表示装置が有する画素３０１の回路図の一例である。
図１（Ｂ）に示す画素３０１は、走査線１０７及び信号線１０９と電気的に接続されたト
ランジスタ１０３と、一方の電極がトランジスタ１０３のドレインと電気的に接続され、
他方の電極が一定の電位を供給する容量線１１５と電気的に接続された容量素子１０５と
、画素電極がトランジスタ１０３のドレイン及び容量素子１０５の一方の電極に電気的に
接続され、画素電極と対向して設けられる電極（対向電極）が対向電位を供給する配線に
電気的に接続された液晶素子１０８と、を有する。
図１（Ｂ）に示す画素３０１は、走査線１０７及び信号線１０９と電気的に接続されたト
ランジスタ１０３と、一方の電極がトランジスタ１０３のドレインと電気的に接続され、
他方の電極が一定の電位を供給する容量線１１５と電気的に接続された容量素子１０５と
、画素電極がトランジスタ１０３のドレイン及び容量素子１０５の一方の電極に電気的に
接続され、画素電極と対向して設けられる電極（対向電極）が対向電位を供給する配線に
電気的に接続された液晶素子１０８と、を有する。
【0030】
液晶素子１０８は、トランジスタ１０３及び画素電極が形成される基板と、対向電極が
形成される基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって、光の透過又は非透過を制
御する素子である。または、液晶素子１０８は、トランジスタ１０３、画素電極、及び対
向電極が形成される基板と、封止用の基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって
、光の透過又は非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にか
かる電界（縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む。）によって制御される。なお、画素
電極が形成される基板において対向電極（共通電極ともいう。）が形成される場合、液晶
にかかる電界は横方向の電界となる。
形成される基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって、光の透過又は非透過を制
御する素子である。または、液晶素子１０８は、トランジスタ１０３、画素電極、及び対
向電極が形成される基板と、封止用の基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって
、光の透過又は非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にか
かる電界（縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む。）によって制御される。なお、画素
電極が形成される基板において対向電極（共通電極ともいう。）が形成される場合、液晶
にかかる電界は横方向の電界となる。
【0031】
なお、液晶素子１０８には、液晶素子だけでなく、様々な表示素子や発光素子などに適
用することも可能である。例えば、表示素子、発光素子などの一例としては、ＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機Ｅ
Ｌ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジ
スタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電
気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）
、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）、デジタルマイクロミラー
デバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登
録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素子、圧電セラミック
ディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝
度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。ＥＬ素子を用いた表示
装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一
例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディ
スプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｅｍｉ
ｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、透
過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置、
投射型液晶表示装置などがある。電子インク又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例と
しては、電子ペーパなどがある。
用することも可能である。例えば、表示素子、発光素子などの一例としては、ＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機Ｅ
Ｌ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジ
スタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電
気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）
、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）、デジタルマイクロミラー
デバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登
録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素子、圧電セラミック
ディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝
度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。ＥＬ素子を用いた表示
装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一
例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディ
スプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｅｍｉ
ｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、透
過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置、
投射型液晶表示装置などがある。電子インク又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例と
しては、電子ペーパなどがある。
【0032】
次いで、液晶表示装置の画素３０１の具体的な例について説明する。ここでは、走査線
駆動回路１０４の一部の上面図を図２（Ａ）に示し、画素３０１の一部の上面図を図２（
Ｂ）に示す。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において、対向電極及び液晶素子は省略して図示
している。
駆動回路１０４の一部の上面図を図２（Ａ）に示し、画素３０１の一部の上面図を図２（
Ｂ）に示す。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において、対向電極及び液晶素子は省略して図示
している。
【0033】
図２（Ａ）において、ゲートとして機能する導電膜３０４ａ、ゲート絶縁膜（図２（Ａ
）に図示せず。）、チャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ、ソース及び
ドレインとして機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂによりトランジスタ１０２を構成する
。酸化物半導体膜３０８ａは、ゲート絶縁膜上に設けられる。また、導電膜３０４ａと同
時に形成された導電膜３０４ｂと、導電膜３１０ａ、３１０ｂと同時に形成された導電膜
３１０ｃと、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する透光性を有する導電膜３１６
ａが設けられる。透光性を有する導電膜３１６ａは、開口部３７４ａにおいて導電膜３０
４ｂと接続し、開口部３７４ｂにおいて導電膜３１０ｃと接続する。
）に図示せず。）、チャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ、ソース及び
ドレインとして機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂによりトランジスタ１０２を構成する
。酸化物半導体膜３０８ａは、ゲート絶縁膜上に設けられる。また、導電膜３０４ａと同
時に形成された導電膜３０４ｂと、導電膜３１０ａ、３１０ｂと同時に形成された導電膜
３１０ｃと、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する透光性を有する導電膜３１６
ａが設けられる。透光性を有する導電膜３１６ａは、開口部３７４ａにおいて導電膜３０
４ｂと接続し、開口部３７４ｂにおいて導電膜３１０ｃと接続する。
【0034】
図２（Ｂ）において、走査線１０７として機能する導電膜３０４ｃは、信号線１０９に
略直交する方向（図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線１０９として機能す
る導電膜３１０ｄは、走査線１０７に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けら
れている。容量線１１５として機能する導電膜３１０ｆは、信号線１０９と平行方向に延
伸して設けられている。なお、走査線１０７として機能する導電膜３０４ｃは、走査線駆
動回路１０４（図１（Ａ）を参照。）と電気的に接続されており、信号線１０９として機
能する導電膜３１０ｄ及び容量線１１５として機能する導電膜３１０ｆは、信号線駆動回
路１０６に電気的に接続されている。なお、図１（Ａ）においては、容量線１１５は、走
査線駆動回路１０４に接続される構成について、例示したが、図２（Ｂ）に示すように、
容量線１１５は、信号線駆動回路１０６に接続されてもよい。
略直交する方向（図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線１０９として機能す
る導電膜３１０ｄは、走査線１０７に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けら
れている。容量線１１５として機能する導電膜３１０ｆは、信号線１０９と平行方向に延
伸して設けられている。なお、走査線１０７として機能する導電膜３０４ｃは、走査線駆
動回路１０４（図１（Ａ）を参照。）と電気的に接続されており、信号線１０９として機
能する導電膜３１０ｄ及び容量線１１５として機能する導電膜３１０ｆは、信号線駆動回
路１０６に電気的に接続されている。なお、図１（Ａ）においては、容量線１１５は、走
査線駆動回路１０４に接続される構成について、例示したが、図２（Ｂ）に示すように、
容量線１１５は、信号線駆動回路１０６に接続されてもよい。
【0035】
トランジスタ１０３は、走査線１０７及び信号線１０９が交差する領域に設けられてい
る。トランジスタ１０３は、ゲートとして機能する導電膜３０４ｃ、ゲート絶縁膜（図２
（Ｂ）に図示せず。）、ゲート絶縁膜上に形成され、且つチャネル形成領域が形成される
酸化物半導体膜３０８ｂ、ソース及びドレインとして機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅ
により構成される。なお、導電膜３０４ｃは、走査線としても機能し、酸化物半導体膜３
０８ｂと重畳する領域がトランジスタ１０３のゲートとして機能する。また、導電膜３１
０ｄは、信号線としても機能し、酸化物半導体膜３０８ｂと重畳する領域がトランジスタ
１０３のソースまたはドレインとして機能する。また、図２（Ｂ）において、走査線は、
上面形状において端部が酸化物半導体膜３０８ｂの端部より外側に位置する。このため、
走査線はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トラ
ンジスタ１０３に含まれる酸化物半導体膜３０８ｂに光が照射されず、トランジスタ１０
３の電気特性の変動を抑制することができる。
る。トランジスタ１０３は、ゲートとして機能する導電膜３０４ｃ、ゲート絶縁膜（図２
（Ｂ）に図示せず。）、ゲート絶縁膜上に形成され、且つチャネル形成領域が形成される
酸化物半導体膜３０８ｂ、ソース及びドレインとして機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅ
により構成される。なお、導電膜３０４ｃは、走査線としても機能し、酸化物半導体膜３
０８ｂと重畳する領域がトランジスタ１０３のゲートとして機能する。また、導電膜３１
０ｄは、信号線としても機能し、酸化物半導体膜３０８ｂと重畳する領域がトランジスタ
１０３のソースまたはドレインとして機能する。また、図２（Ｂ）において、走査線は、
上面形状において端部が酸化物半導体膜３０８ｂの端部より外側に位置する。このため、
走査線はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トラ
ンジスタ１０３に含まれる酸化物半導体膜３０８ｂに光が照射されず、トランジスタ１０
３の電気特性の変動を抑制することができる。
【0036】
また、導電膜３１０ｅは、開口部３７４ｃにおいて、画素電極として機能する透光性を
有する導電膜３１６ｂと電気的に接続されている。
有する導電膜３１６ｂと電気的に接続されている。
【0037】
容量素子１０５は、開口部３７２において容量線１１５として機能する導電膜３１０ｆ
と接続されている。また、容量素子１０５は、ゲート絶縁膜上に形成される透光性を有す
る導電膜３０８ｃと、画素電極として機能する透光性を有する導電膜３１６ｂと、トラン
ジスタ１０３上に設けられる窒化絶縁膜で形成される誘電体膜とで構成されている。すな
わち、容量素子１０５は透光性を有する。
と接続されている。また、容量素子１０５は、ゲート絶縁膜上に形成される透光性を有す
る導電膜３０８ｃと、画素電極として機能する透光性を有する導電膜３１６ｂと、トラン
ジスタ１０３上に設けられる窒化絶縁膜で形成される誘電体膜とで構成されている。すな
わち、容量素子１０５は透光性を有する。
【0038】
このように容量素子１０５は透光性を有するため、画素３０１内に容量素子１０５を大
きく（大面積に）形成することができる。従って、開口率を高くすることが可能であり、
代表的には５５％以上、好ましくは６０％以上とすることが可能である。また、電荷容量
を増大させた表示装置を得ることができる。例えば、解像度の高い液晶表示装置において
は、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い表
示装置において、容量素子に蓄積される電荷容量が小さくなる。しかしながら、本実施の
形態に示す容量素子１０５は透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、
各画素において十分な電荷容量を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画
素密度が２００ｐｐｉ以上、さらには３００ｐｐｉ以上である高解像度の表示装置に好適
に用いることができる。
きく（大面積に）形成することができる。従って、開口率を高くすることが可能であり、
代表的には５５％以上、好ましくは６０％以上とすることが可能である。また、電荷容量
を増大させた表示装置を得ることができる。例えば、解像度の高い液晶表示装置において
は、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い表
示装置において、容量素子に蓄積される電荷容量が小さくなる。しかしながら、本実施の
形態に示す容量素子１０５は透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、
各画素において十分な電荷容量を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画
素密度が２００ｐｐｉ以上、さらには３００ｐｐｉ以上である高解像度の表示装置に好適
に用いることができる。
【0039】
また、容量素子１０５の一方の電極である透光性を有する導電膜３０８ｃの膜厚は、ト
ランジスタ１０２、１０３が有する酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも薄い。した
がって、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
ランジスタ１０２、１０３が有する酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも薄い。した
がって、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
【0040】
また、図２（Ｂ）に示す画素３０１は、信号線として機能する導電膜３１０ｄと平行な
辺と比較して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が長い形状であり、且
つ容量線として機能する導電膜３１０ｆが、信号線として機能する導電膜３１０ｄと平行
な方向に延伸して設けられている。この結果、画素３０１に占める導電膜３１０ｆの面積
を低減することが可能であるため、開口率を高めることができる。また、容量線として機
能する導電膜３１０ｆが接続電極を用いず、直接透光性を有する導電膜３０８ｃと接する
ため、さらに開口率を高めることができる。
辺と比較して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が長い形状であり、且
つ容量線として機能する導電膜３１０ｆが、信号線として機能する導電膜３１０ｄと平行
な方向に延伸して設けられている。この結果、画素３０１に占める導電膜３１０ｆの面積
を低減することが可能であるため、開口率を高めることができる。また、容量線として機
能する導電膜３１０ｆが接続電極を用いず、直接透光性を有する導電膜３０８ｃと接する
ため、さらに開口率を高めることができる。
【0041】
また、本発明の一態様は、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができ
、且つ画素の透過率が高いため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することが
でき、表示装置の消費電力を低減することができる。
、且つ画素の透過率が高いため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することが
でき、表示装置の消費電力を低減することができる。
【0042】
【0043】
図３（Ａ）に示す本実施の形態に示す表示装置は、一対の基板（基板３０２と基板３４
２）間に液晶素子１０８が挟持されている。
２）間に液晶素子１０８が挟持されている。
【0044】
液晶素子１０８は、基板３０２の上方の透光性を有する導電膜３１６ｂと、配向性を制
御する膜（以下、配向膜３１８、３５２という）と、液晶層３２０と、導電膜３５０と、
を有する。なお、透光性を有する導電膜３１６ｂは、液晶素子１０８の一方の電極として
機能し、導電膜３５０は、液晶素子１０８の他方の電極として機能する。
御する膜（以下、配向膜３１８、３５２という）と、液晶層３２０と、導電膜３５０と、
を有する。なお、透光性を有する導電膜３１６ｂは、液晶素子１０８の一方の電極として
機能し、導電膜３５０は、液晶素子１０８の他方の電極として機能する。
【0045】
液晶素子を有する表示装置の駆動方法としては、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡモー
ド、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅ
ｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅ
ｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、又はＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅ
ｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、液晶素子を有する表示装
置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードな
どがある。ただし、これに限定されず、液晶素子を有する表示装置の駆動方式として様々
なものを用いることができる。
ド、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅ
ｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅ
ｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、又はＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅ
ｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、液晶素子を有する表示装
置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードな
どがある。ただし、これに限定されず、液晶素子を有する表示装置の駆動方式として様々
なものを用いることができる。
【0046】
また、ブルー相（Ｂｌｕｅ Ｐｈａｓｅ）を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物
により液晶素子を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と
短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
により液晶素子を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と
短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【0047】
本実施の形態においては、縦電界方式の液晶表示装置について説明する。
【0048】
このように、液晶表示装置とは、液晶素子を有する装置のことをいう。なお、液晶表示
装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路等を含む。また、液晶表示装置は、別の基板上
に配置された制御回路、電源回路、信号生成回路及びバックライトモジュール等を含み、
液晶モジュールとよぶこともある。
装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路等を含む。また、液晶表示装置は、別の基板上
に配置された制御回路、電源回路、信号生成回路及びバックライトモジュール等を含み、
液晶モジュールとよぶこともある。
【0049】
駆動回路部において、ゲートとして機能する導電膜３０４ａ、ゲート絶縁膜として機能
する絶縁膜３０５、３０６、チャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ、ソ
ース及びドレインとして機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂによりトランジスタ１０２を
構成する。酸化物半導体膜３０８ａは、ゲート絶縁膜上に設けられる。また、酸化物半導
体膜３０８ａ、及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ上には、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４が保
護膜として設けられている。
する絶縁膜３０５、３０６、チャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ、ソ
ース及びドレインとして機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂによりトランジスタ１０２を
構成する。酸化物半導体膜３０８ａは、ゲート絶縁膜上に設けられる。また、酸化物半導
体膜３０８ａ、及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ上には、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４が保
護膜として設けられている。
【0050】
画素部において、ゲートとして機能する導電膜３０４ｃ、ゲート絶縁膜として機能する
絶縁膜３０５、３０６、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル形成領域が形成される酸化
物半導体膜３０８ｂ、ソース及びドレインとして機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅによ
りトランジスタ１０３を構成する。酸化物半導体膜３０８ｂは、ゲート絶縁膜上に設けら
れる。また、酸化物半導体膜３０８ｂ、及び導電膜３１０ｄ、３１０ｅ上には、絶縁膜３
１２、絶縁膜３１４が保護膜として設けられている。
絶縁膜３０５、３０６、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル形成領域が形成される酸化
物半導体膜３０８ｂ、ソース及びドレインとして機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅによ
りトランジスタ１０３を構成する。酸化物半導体膜３０８ｂは、ゲート絶縁膜上に設けら
れる。また、酸化物半導体膜３０８ｂ、及び導電膜３１０ｄ、３１０ｅ上には、絶縁膜３
１２、絶縁膜３１４が保護膜として設けられている。
【0051】
また、画素部において、画素電極として機能する透光性を有する導電膜３１６ｂが、絶
縁膜３１２及び絶縁膜３１４に設けられた開口部において、導電膜３１０ｅと接続する。
縁膜３１２及び絶縁膜３１４に設けられた開口部において、導電膜３１０ｅと接続する。
【0052】
また、容量素子１０５の一方の電極として機能する透光性を有する導電膜３０８ｃと、
容量素子１０５の誘電体膜として機能する絶縁膜３１４と、容量素子１０５の他方の電極
として機能する透光性を有する導電膜３１６ｂと、により容量素子１０５を構成する。透
光性を有する導電膜３０８ｃは、ゲート絶縁膜上に設けられる。このように、透光性を有
する導電膜３１６ｂは、画素電極の機能と容量素子１０５の他方の電極としての機能を有
する。
容量素子１０５の誘電体膜として機能する絶縁膜３１４と、容量素子１０５の他方の電極
として機能する透光性を有する導電膜３１６ｂと、により容量素子１０５を構成する。透
光性を有する導電膜３０８ｃは、ゲート絶縁膜上に設けられる。このように、透光性を有
する導電膜３１６ｂは、画素電極の機能と容量素子１０５の他方の電極としての機能を有
する。
【0053】
また、駆動回路部において、導電膜３０４ａ、３０４ｃと同時に形成された導電膜３０
４ｂと、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅと同時に形成された導電膜３１
０ｃとは、透光性を有する導電膜３１６ｂと同時に形成された透光性を有する導電膜３１
６ａで接続される。
４ｂと、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅと同時に形成された導電膜３１
０ｃとは、透光性を有する導電膜３１６ｂと同時に形成された透光性を有する導電膜３１
６ａで接続される。
【0054】
本実施の形態に示す表示装置は、トランジスタの酸化物半導体膜と同時に、容量素子の
一方となる電極を形成する。また、画素電極として機能する透光性を有する導電膜を容量
素子の他方の電極として用いる。これらのため、容量素子を形成するために、新たに導電
膜を形成する工程が不要であり、表示装置の作製工程を削減できる。また、容量素子は、
一対の電極が透光性を有する導電膜で形成されているため、透光性を有する。この結果、
容量素子の占有面積を大きくしつつ、画素の開口率を高めることができる。
一方となる電極を形成する。また、画素電極として機能する透光性を有する導電膜を容量
素子の他方の電極として用いる。これらのため、容量素子を形成するために、新たに導電
膜を形成する工程が不要であり、表示装置の作製工程を削減できる。また、容量素子は、
一対の電極が透光性を有する導電膜で形成されているため、透光性を有する。この結果、
容量素子の占有面積を大きくしつつ、画素の開口率を高めることができる。
【0055】
また、透光性を有する導電膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に
形成された酸化物半導体膜である。酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ（酸化物半導体膜
の第１部分）は、絶縁膜３０６及び絶縁膜３１２等の、酸化物半導体膜との界面特性を向
上させることが可能な材料で形成される膜と接しているため、酸化物半導体膜３０８ａ、
３０８ｂは、半導体として機能し、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂを有するトランジ
スタは、優れた電気特性を有する。
形成された酸化物半導体膜である。酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ（酸化物半導体膜
の第１部分）は、絶縁膜３０６及び絶縁膜３１２等の、酸化物半導体膜との界面特性を向
上させることが可能な材料で形成される膜と接しているため、酸化物半導体膜３０８ａ、
３０８ｂは、半導体として機能し、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂを有するトランジ
スタは、優れた電気特性を有する。
【0056】
一方、透光性を有する導電膜３０８ｃ（酸化物半導体膜の第２部分）は、開口部３７２
において絶縁膜３１４と接する。絶縁膜３１４は、外部からの不純物、例えば、水、アル
カリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料で形成される
膜であり、更には水素を含む。このため、絶縁膜３１４に含まれる水素が酸化物半導体膜
３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された透光性を有する導電膜３０８ｃに拡散すると、透
光性を有する導電膜３０８ｃにおいて水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成さ
れる。この結果、透光性を有する導電膜３０８ｃは、導電性が高くなり導体として機能す
る。すなわち、透光性を有する導電膜３０８ｃは、導電性の高い酸化物半導体膜ともいえ
る。
において絶縁膜３１４と接する。絶縁膜３１４は、外部からの不純物、例えば、水、アル
カリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料で形成される
膜であり、更には水素を含む。このため、絶縁膜３１４に含まれる水素が酸化物半導体膜
３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された透光性を有する導電膜３０８ｃに拡散すると、透
光性を有する導電膜３０８ｃにおいて水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成さ
れる。この結果、透光性を有する導電膜３０８ｃは、導電性が高くなり導体として機能す
る。すなわち、透光性を有する導電膜３０８ｃは、導電性の高い酸化物半導体膜ともいえ
る。
【0057】
また、透光性を有する導電膜３０８ｃは、トランジスタ１０２、１０３が有する酸化物
半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも膜厚が薄い。したがって、容量素子１０５の透過率を
向上させることができる。透光性を有する導電膜３０８ｃは、開口部３７２の形成時にお
いて、同時に加工することで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも膜厚を薄くする
ことが可能である。
半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも膜厚が薄い。したがって、容量素子１０５の透過率を
向上させることができる。透光性を有する導電膜３０８ｃは、開口部３７２の形成時にお
いて、同時に加工することで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂよりも膜厚を薄くする
ことが可能である。
【0058】
【0059】
図３（Ｂ）に示すように、トランジスタ１０３が有する酸化物半導体膜３０８ｂの膜厚
よりも容量素子１０５が有する透光性を有する導電膜３０８ｃの膜厚が薄い。透光性を有
する導電膜３０８ｃの膜厚は、容量素子１０５の電極として機能できる導電性を有する膜
厚であり、且つ容量素子の透過率が向上できる膜厚とすると好ましい。透光性を有する導
電膜３０８ｃの膜厚としては、例えば、酸化物半導体膜３０８ｂの膜厚の２／３以下、さ
らに好ましくは１／２以下である。
よりも容量素子１０５が有する透光性を有する導電膜３０８ｃの膜厚が薄い。透光性を有
する導電膜３０８ｃの膜厚は、容量素子１０５の電極として機能できる導電性を有する膜
厚であり、且つ容量素子の透過率が向上できる膜厚とすると好ましい。透光性を有する導
電膜３０８ｃの膜厚としては、例えば、酸化物半導体膜３０８ｂの膜厚の２／３以下、さ
らに好ましくは１／２以下である。
【0060】
次に、酸化物半導体を用いたトランジスタの特徴について記載する。酸化物半導体を用
いたトランジスタはｎチャネル型トランジスタである。また、酸化物半導体に含まれる酸
素欠損はキャリアを生成する場合があり、トランジスタの電気特性及び信頼性を低下させ
る恐れがある。例えば、ｎチャネル型のトランジスタの場合、トランジスタのしきい値電
圧がマイナス方向に変動し、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れてしまうこと
がある。このように、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れてしまうことをノー
マリーオン特性といい、このような特性を有するトランジスタをデプレッション型トラン
ジスタという。なお、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れていないとみなすこ
とができるトランジスタをノーマリーオフ特性といい、このような特性を有するトランジ
スタをエンハンスメント型トランジスタという。
いたトランジスタはｎチャネル型トランジスタである。また、酸化物半導体に含まれる酸
素欠損はキャリアを生成する場合があり、トランジスタの電気特性及び信頼性を低下させ
る恐れがある。例えば、ｎチャネル型のトランジスタの場合、トランジスタのしきい値電
圧がマイナス方向に変動し、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れてしまうこと
がある。このように、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れてしまうことをノー
マリーオン特性といい、このような特性を有するトランジスタをデプレッション型トラン
ジスタという。なお、ゲート電圧が０Ｖの場合にドレイン電流が流れていないとみなすこ
とができるトランジスタをノーマリーオフ特性といい、このような特性を有するトランジ
スタをエンハンスメント型トランジスタという。
【0061】
トランジスタ１０２、１０３のチャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ
、３０８ｂにおいて、欠陥、代表的には酸素欠損はできる限り低減されていることが好ま
しい。酸化物半導体膜に含まれる欠陥、代表的には酸素欠損をできる限り低減することで
、トランジスタ１０２、１０３がノーマリーオン特性となることを抑制することができ、
表示装置の電気特性及び信頼性を向上させることができる。また、表示装置の消費電力を
低減することができる。
、３０８ｂにおいて、欠陥、代表的には酸素欠損はできる限り低減されていることが好ま
しい。酸化物半導体膜に含まれる欠陥、代表的には酸素欠損をできる限り低減することで
、トランジスタ１０２、１０３がノーマリーオン特性となることを抑制することができ、
表示装置の電気特性及び信頼性を向上させることができる。また、表示装置の消費電力を
低減することができる。
【0062】
トランジスタのしきい値電圧のマイナス方向への変動は酸素欠損だけではなく、酸化物
半導体に含まれる水素（水などの水素化合物を含む。）によっても引き起こされることが
ある。酸化物半導体に含まれる水素は金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に
、酸素が脱離した格子（又は酸素が脱離した部分）に欠損（酸素欠損ともいえる。）を形
成する。また、水素の一部が酸素と反応することで、キャリアである電子を生成してしま
う。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特
性となりやすい。
半導体に含まれる水素（水などの水素化合物を含む。）によっても引き起こされることが
ある。酸化物半導体に含まれる水素は金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に
、酸素が脱離した格子（又は酸素が脱離した部分）に欠損（酸素欠損ともいえる。）を形
成する。また、水素の一部が酸素と反応することで、キャリアである電子を生成してしま
う。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特
性となりやすい。
【0063】
そこで、トランジスタ１０２、１０３のチャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜
３０８ａ、３０８ｂにおいて、水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的
には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて、二次イオン質量分析法により得られ
る水素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以
下とする。
３０８ａ、３０８ｂにおいて、水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的
には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて、二次イオン質量分析法により得られ
る水素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以
下とする。
【0064】
また、トランジスタ１０２、１０３のチャネル形成領域が形成される酸化物半導体膜３
０８ａ、３０８ｂは、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合す
るとキャリアを生成する場合があり、トランジスタ１０２、１０３のオフ電流を増大させ
ることがある。
０８ａ、３０８ｂは、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合す
るとキャリアを生成する場合があり、トランジスタ１０２、１０３のオフ電流を増大させ
ることがある。
【0065】
このように、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ中の不純物（水素、窒素、アルカリ金
属又はアルカリ土類金属など）をできる限り低減させ、高純度化させた酸化物半導体膜と
することで、トランジスタ１０２、１０３がエンハンスメント型となり、トランジスタ１
０２、１０３がノーマリーオン特性となることを抑制でき、トランジスタ１０２、１０３
のオフ電流を極めて低減することができる。したがって、良好な電気特性に有する表示装
置を作製できる。また、信頼性を向上させた表示装置を作製することができる。
属又はアルカリ土類金属など）をできる限り低減させ、高純度化させた酸化物半導体膜と
することで、トランジスタ１０２、１０３がエンハンスメント型となり、トランジスタ１
０２、１０３がノーマリーオン特性となることを抑制でき、トランジスタ１０２、１０３
のオフ電流を極めて低減することができる。したがって、良好な電気特性に有する表示装
置を作製できる。また、信頼性を向上させた表示装置を作製することができる。
【0066】
なお、高純度化された酸化物半導体膜を用いたトランジスタのオフ電流が低いことは、
いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅Ｗが１×１０６μｍでチャネル長
Ｌが１０μｍの素子であっても、ソースとドレイン間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから
１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すな
わち１×１０－１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流をトラン
ジスタのチャネル幅で除した値は、１００ｚＡ／μｍ以下であることが分かる。また、容
量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入又は容量素子から流出する電荷を当
該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行う。当該測定では、上記ト
ランジスタに高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用い、容量素子の単位
時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流を測定する。その結果、トラ
ンジスタのソースとドレイン間の電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに低
いオフ電流が得られる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を用いたトランジスタは
、オフ電流が著しく小さい。
いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅Ｗが１×１０６μｍでチャネル長
Ｌが１０μｍの素子であっても、ソースとドレイン間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから
１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すな
わち１×１０－１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流をトラン
ジスタのチャネル幅で除した値は、１００ｚＡ／μｍ以下であることが分かる。また、容
量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入又は容量素子から流出する電荷を当
該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行う。当該測定では、上記ト
ランジスタに高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用い、容量素子の単位
時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流を測定する。その結果、トラ
ンジスタのソースとドレイン間の電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに低
いオフ電流が得られる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を用いたトランジスタは
、オフ電流が著しく小さい。
【0067】
一方で、トランジスタ１０２、１０３が有する酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同
一工程で形成された透光性を有する導電膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８
ｂと比較し、酸素欠損及び／又は水素濃度が多い。したがって、透光性を有する導電膜３
０８ｃの導電性を高めることができる。
一工程で形成された透光性を有する導電膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８
ｂと比較し、酸素欠損及び／又は水素濃度が多い。したがって、透光性を有する導電膜３
０８ｃの導電性を高めることができる。
【0068】
ここで、図３（Ａ）に示す表示装置のその他の構成要素について、以下に説明する。
【0069】
基板３０２上には、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃが形成されている。導電膜３
０４ａは、走査線駆動回路１０４に形成され、駆動回路部のトランジスタのゲートとして
の機能を有する。また、導電膜３０４ｃは、画素部１００に形成され、画素部のトランジ
スタのゲートとして機能する。また、導電膜３０４ｂは、走査線駆動回路１０４に形成さ
れ、透光性を有する導電膜３１６ａを介して導電膜３１０ｃと接続する。
０４ａは、走査線駆動回路１０４に形成され、駆動回路部のトランジスタのゲートとして
の機能を有する。また、導電膜３０４ｃは、画素部１００に形成され、画素部のトランジ
スタのゲートとして機能する。また、導電膜３０４ｂは、走査線駆動回路１０４に形成さ
れ、透光性を有する導電膜３１６ａを介して導電膜３１０ｃと接続する。
【0070】
基板３０２としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウ
ムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料を用いる。量産する上では、基板３０２は、第８世
代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、または２
４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のマザーガ
ラスを用いることが好ましい。マザーガラスは、処理温度が高く、処理時間が長いと大幅
に収縮するため、マザーガラスを使用して量産を行う場合、作製工程の加熱処理は、好ま
しくは６００℃以下、さらに好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下と
することが望ましい。
ムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料を用いる。量産する上では、基板３０２は、第８世
代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、または２
４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のマザーガ
ラスを用いることが好ましい。マザーガラスは、処理温度が高く、処理時間が長いと大幅
に収縮するため、マザーガラスを使用して量産を行う場合、作製工程の加熱処理は、好ま
しくは６００℃以下、さらに好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下と
することが望ましい。
【0071】
導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとしては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル
、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を
成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができ
る。また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、単層構造でも、二層以上の積層構造
としてもよい。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜
上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造
、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チ
タン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成す
る三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブ
デン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の膜、または複数組み合わせた
合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を
成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができ
る。また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、単層構造でも、二層以上の積層構造
としてもよい。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜
上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造
、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チ
タン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成す
る三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブ
デン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の膜、または複数組み合わせた
合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【0072】
基板３０２、及び導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ上には、絶縁膜３０５、３０６
が形成されている。絶縁膜３０５、３０６は、走査線駆動回路１０４のトランジスタ１０
２のゲート絶縁膜、及び画素部１００のトランジスタ１０３のゲート絶縁膜としての機能
を有する。
が形成されている。絶縁膜３０５、３０６は、走査線駆動回路１０４のトランジスタ１０
２のゲート絶縁膜、及び画素部１００のトランジスタ１０３のゲート絶縁膜としての機能
を有する。
【0073】
絶縁膜３０５は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等
が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料を用いることが好ましく、更には水素を含む
ことが好ましい。絶縁膜３０５は、代表的には窒化絶縁膜である。該窒化絶縁膜としては
、例えば、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミ
ニウム膜などを用いればよく、積層または単層で設ける。また、絶縁膜３０５を積層構造
とした場合、第１の窒化シリコン膜として、欠陥が少ない窒化シリコン膜とし、第１の窒
化シリコン膜上に、第２の窒化シリコン膜として、水素放出量の少ない窒化シリコン膜を
設けると好適である。この結果、絶縁膜３０５に含まれる水素及び窒素が、酸化物半導体
膜３０８ａ、３０８ｂへ移動または拡散することを抑制できる。
が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料を用いることが好ましく、更には水素を含む
ことが好ましい。絶縁膜３０５は、代表的には窒化絶縁膜である。該窒化絶縁膜としては
、例えば、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミ
ニウム膜などを用いればよく、積層または単層で設ける。また、絶縁膜３０５を積層構造
とした場合、第１の窒化シリコン膜として、欠陥が少ない窒化シリコン膜とし、第１の窒
化シリコン膜上に、第２の窒化シリコン膜として、水素放出量の少ない窒化シリコン膜を
設けると好適である。この結果、絶縁膜３０５に含まれる水素及び窒素が、酸化物半導体
膜３０８ａ、３０８ｂへ移動または拡散することを抑制できる。
【0074】
なお、酸化窒化シリコンとは、酸素の含有量が窒素の含有量より大きな絶縁材料のこと
をいう。また、窒化酸化シリコンとは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい絶縁材料
のことをいう。
をいう。また、窒化酸化シリコンとは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい絶縁材料
のことをいう。
【0075】
絶縁膜３０６は、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面特性を向上させることが
可能な材料を用いることが好ましく、代表的には、酸素を含む無機絶縁材料を用いること
が好ましい。絶縁膜３０６は、代表的には酸化絶縁膜である。該酸化絶縁膜としては、例
えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウ
ム膜などを用いればよく、積層または単層で設ける。
可能な材料を用いることが好ましく、代表的には、酸素を含む無機絶縁材料を用いること
が好ましい。絶縁膜３０６は、代表的には酸化絶縁膜である。該酸化絶縁膜としては、例
えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウ
ム膜などを用いればよく、積層または単層で設ける。
【0076】
また、絶縁膜３０６として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素を有するハ
フニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素を有するハフニウムアルミネート（Ｈ
ｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ－ｋ材料を用い
ることでトランジスタ１０２、１０３のゲートリークを低減できる。
フニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素を有するハフニウムアルミネート（Ｈ
ｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ－ｋ材料を用い
ることでトランジスタ１０２、１０３のゲートリークを低減できる。
【0077】
窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率が高く、酸化シリコン膜と同等
の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、ゲート絶縁膜を物理的に厚膜化すること
ができる。よって、トランジスタの絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させ
て、トランジスタの静電破壊を抑制することができる。
の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、ゲート絶縁膜を物理的に厚膜化すること
ができる。よって、トランジスタの絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させ
て、トランジスタの静電破壊を抑制することができる。
【0078】
また、絶縁膜３０６上には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、透光性を有する導電
膜３０８ｃが形成されている。酸化物半導体膜３０８ａは、導電膜３０４ａと重畳する位
置に形成され、駆動回路部のトランジスタ１０２のチャネル形成領域として機能する。ま
た、酸化物半導体膜３０８ｂは、導電膜３０４ｃと重畳する位置に形成され、画素部１０
０のトランジスタ１０３のチャネル形成領域として機能する。透光性を有する導電膜３０
８ｃは、容量素子１０５の一方の電極として機能する。
膜３０８ｃが形成されている。酸化物半導体膜３０８ａは、導電膜３０４ａと重畳する位
置に形成され、駆動回路部のトランジスタ１０２のチャネル形成領域として機能する。ま
た、酸化物半導体膜３０８ｂは、導電膜３０４ｃと重畳する位置に形成され、画素部１０
０のトランジスタ１０３のチャネル形成領域として機能する。透光性を有する導電膜３０
８ｃは、容量素子１０５の一方の電極として機能する。
【0079】
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、Ｉｎ若しくはＧａを含む酸化物半導体膜であり
、代表的には、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ
、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆ）がある。
、代表的には、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ
、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆ）がある。
【0080】
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂがＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物であるとき、Ｉｎと
Ｍの原子の比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ
％以上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以
上とする。
Ｍの原子の比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ
％以上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以
上とする。
【0081】
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれる材料の含有量（例えば、ＩｎやＧａなど
）は、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）や、Ｘ線電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で比較できる。
）は、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）や、Ｘ線電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で比較できる。
【0082】
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは
２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上であるため、後に形成されるトランジスタの
オフ電流を低減することができる。
２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上であるため、後に形成されるトランジスタの
オフ電流を低減することができる。
【0083】
透光性を有する導電膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同様に、Ｉｎ
若しくはＧａを含む酸化物半導体膜であり、且つ不純物が含まれていることを特徴とする
。不純物としては、水素がある。なお、水素の代わりに不純物として、ホウ素、リン、ス
ズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が含まれていてもよい
。
若しくはＧａを含む酸化物半導体膜であり、且つ不純物が含まれていることを特徴とする
。不純物としては、水素がある。なお、水素の代わりに不純物として、ホウ素、リン、ス
ズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が含まれていてもよい
。
【0084】
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び透光性を有する導電膜３０８ｃは共に、ゲー
ト絶縁膜上に形成され、Ｉｎ若しくはＧａを含む酸化物半導体膜であるが、不純物濃度が
異なる。具体的には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比較して、透光性を有する導
電膜３０８ｃの不純物濃度が高い。例えば、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれ
る水素濃度は、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以
下であり、透光性を有する導電膜３０８ｃに含まれる水素濃度は、８×１０１９ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、より好ましくは５×
１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比
較して、透光性を有する導電膜３０８ｃに含まれる水素濃度は２倍、好ましくは１０倍以
上である。
ト絶縁膜上に形成され、Ｉｎ若しくはＧａを含む酸化物半導体膜であるが、不純物濃度が
異なる。具体的には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比較して、透光性を有する導
電膜３０８ｃの不純物濃度が高い。例えば、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれ
る水素濃度は、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以
下であり、透光性を有する導電膜３０８ｃに含まれる水素濃度は、８×１０１９ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、より好ましくは５×
１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比
較して、透光性を有する導電膜３０８ｃに含まれる水素濃度は２倍、好ましくは１０倍以
上である。
【0085】
また、透光性を有する導電膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂより抵抗
率が低い。透光性を有する導電膜３０８ｃの抵抗率が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８
ｂの抵抗率の１×１０－８倍以上１×１０－１倍以下で有ることが好ましく、代表的には
１×１０－３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、抵抗率が１×１０－
３Ωｃｍ以上１×１０－１Ωｃｍ未満であるとよい。
率が低い。透光性を有する導電膜３０８ｃの抵抗率が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８
ｂの抵抗率の１×１０－８倍以上１×１０－１倍以下で有ることが好ましく、代表的には
１×１０－３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、抵抗率が１×１０－
３Ωｃｍ以上１×１０－１Ωｃｍ未満であるとよい。
【0086】
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び透光性を有する導電膜３０８ｃは、例えば非
単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ
Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
）、多結晶構造、後述する微結晶構造、または非晶質構造を含む。
単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ
Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
）、多結晶構造、後述する微結晶構造、または非晶質構造を含む。
【0087】
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び透光性を有する導電膜３０８ｃが、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳ、微結晶構造、及び非晶質構造の二以上の構造の領域を有する混合膜であっ
てもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域と、微結晶構造の領域と、ＣＡＡＣ－Ｏ
Ｓの領域と、を有する。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域と、微結晶構造の領
域と、ＣＡＡＣ－ＯＳの領域と、の積層構造を有してもよい。
ＡＡＣ－ＯＳ、微結晶構造、及び非晶質構造の二以上の構造の領域を有する混合膜であっ
てもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域と、微結晶構造の領域と、ＣＡＡＣ－Ｏ
Ｓの領域と、を有する。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域と、微結晶構造の領
域と、ＣＡＡＣ－ＯＳの領域と、の積層構造を有してもよい。
【0088】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、単結晶を有してもよい。
【0089】
絶縁膜３０６、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び透光性を有する導電膜３０８
ｃ上には、導電膜（以下、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅと
いう）が形成されている。また、導電膜３１０ａは、酸化物半導体膜３０８ａと電気的に
接続され、駆動回路部のトランジスタ１０２が有するソース及びドレインの一方としての
機能を有する。また、導電膜３１０ｂは、酸化物半導体膜３０８ａと電気的に接続され、
駆動回路部のトランジスタ１０２が有するソース及びドレインの他方としての機能を有す
る。また、導電膜３１０ｃは、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４に設けられた開口部を介して
、透光性を有する導電膜３１６ａと電気的に接続されている。また、導電膜３１０ｄは、
酸化物半導体膜３０８ｂと電気的に接続され、画素部のトランジスタ１０３が有するソー
ス及びドレインの一方としての機能を有する。また、導電膜３１０ｅは、酸化物半導体膜
３０８ｂ及び透光性を有する導電膜３１６ｂと電気的に接続され、画素部のトランジスタ
１０３が有するソース及びドレインの他方としての機能を有する。
ｃ上には、導電膜（以下、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅと
いう）が形成されている。また、導電膜３１０ａは、酸化物半導体膜３０８ａと電気的に
接続され、駆動回路部のトランジスタ１０２が有するソース及びドレインの一方としての
機能を有する。また、導電膜３１０ｂは、酸化物半導体膜３０８ａと電気的に接続され、
駆動回路部のトランジスタ１０２が有するソース及びドレインの他方としての機能を有す
る。また、導電膜３１０ｃは、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４に設けられた開口部を介して
、透光性を有する導電膜３１６ａと電気的に接続されている。また、導電膜３１０ｄは、
酸化物半導体膜３０８ｂと電気的に接続され、画素部のトランジスタ１０３が有するソー
ス及びドレインの一方としての機能を有する。また、導電膜３１０ｅは、酸化物半導体膜
３０８ｂ及び透光性を有する導電膜３１６ｂと電気的に接続され、画素部のトランジスタ
１０３が有するソース及びドレインの他方としての機能を有する。
【0090】
導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅとしては、導電材料として
、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブ
デン、銀、タンタル、またはタングステンからなる単体金属、またはこれを主成分とする
合金を単層構造または積層構造として用いる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積
層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－
アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その
チタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその
上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデ
ン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜
を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等が
ある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい
。
、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブ
デン、銀、タンタル、またはタングステンからなる単体金属、またはこれを主成分とする
合金を単層構造または積層構造として用いる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積
層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－
アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その
チタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその
上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデ
ン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜
を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等が
ある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい
。
【0091】
絶縁膜３０６、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、透光性を有する導電膜３０８ｃ、
及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ上には、絶縁膜３１２、
絶縁膜３１４が形成されている。絶縁膜３１２は、絶縁膜３０６と同様に、酸化物半導体
膜との界面特性を向上させることが可能な材料を用いることが好ましい。絶縁膜３１４は
、絶縁膜３０５と同様に、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類
金属等が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂへ拡散するのを防ぐ材料を用いることが好
ましい。
及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ上には、絶縁膜３１２、
絶縁膜３１４が形成されている。絶縁膜３１２は、絶縁膜３０６と同様に、酸化物半導体
膜との界面特性を向上させることが可能な材料を用いることが好ましい。絶縁膜３１４は
、絶縁膜３０５と同様に、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類
金属等が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂへ拡散するのを防ぐ材料を用いることが好
ましい。
【0092】
また、絶縁膜３１２は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁
膜で形成してもよい。このようにすることで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂからの
酸素の脱離を防止するとともに、絶縁膜３１２に含まれる酸素を酸化物半導体膜に移動さ
せ、酸素欠損を補填することが可能となる。例えば、昇温脱離ガス分析（以下、ＴＤＳ分
析とする。）によって測定される、１００℃以上７００℃以下、好ましくは１００℃以上
５００℃以下の加熱処理における酸素分子の放出量が、１．０×１０１８分子／ｃｍ３以
上ある酸化絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれる酸素欠
損を補填することができる。
膜で形成してもよい。このようにすることで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂからの
酸素の脱離を防止するとともに、絶縁膜３１２に含まれる酸素を酸化物半導体膜に移動さ
せ、酸素欠損を補填することが可能となる。例えば、昇温脱離ガス分析（以下、ＴＤＳ分
析とする。）によって測定される、１００℃以上７００℃以下、好ましくは１００℃以上
５００℃以下の加熱処理における酸素分子の放出量が、１．０×１０１８分子／ｃｍ３以
上ある酸化絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれる酸素欠
損を補填することができる。
【0093】
また、絶縁膜３１２を積層構造とし、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに接する側に
第１の酸化絶縁膜として、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面準位が低くなる酸
化絶縁膜を設け、その上に第２の酸化絶縁膜として上記化学量論的組成を満たす酸素より
も多くの酸素を含む酸化絶縁膜を設けてもよい。
第１の酸化絶縁膜として、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面準位が低くなる酸
化絶縁膜を設け、その上に第２の酸化絶縁膜として上記化学量論的組成を満たす酸素より
も多くの酸素を含む酸化絶縁膜を設けてもよい。
【0094】
例えば、第１の酸化絶縁膜として、電子スピン共鳴測定によるｇ値＝２．００１（Ｅ´
－ｃｅｎｔｅｒ）のスピン密度が３．０×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは
５．０×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下の酸化絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜
３０８ａ、３０８ｂとの界面準位を低減することが可能である。なお、電子スピン共鳴測
定によるｇ値＝２．００１のスピン密度は、第１の酸化絶縁膜に含まれるダングリングボ
ンドの存在量に対応する。
－ｃｅｎｔｅｒ）のスピン密度が３．０×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは
５．０×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下の酸化絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜
３０８ａ、３０８ｂとの界面準位を低減することが可能である。なお、電子スピン共鳴測
定によるｇ値＝２．００１のスピン密度は、第１の酸化絶縁膜に含まれるダングリングボ
ンドの存在量に対応する。
【0095】
また、絶縁膜３１４上には透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂが形成されている
。透光性を有する導電膜３１６ａは、開口部３７４ａにおいて導電膜３０４ｂと電気的に
接続され、開口部３７４ｂにおいて導電膜３１０ｃと電気的に接続される。すなわち、透
光性を有する導電膜３１６ａは、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する接続電極
として機能する。また、透光性を有する導電膜３１６ｂは、開口部３７４ｃにおいて導電
膜３１０ｅと電気的に接続され、画素の画素電極としての機能を有する。また、透光性を
有する導電膜３１６ｂは、容量素子１０５の一対の電極の他方として機能することができ
る。
。透光性を有する導電膜３１６ａは、開口部３７４ａにおいて導電膜３０４ｂと電気的に
接続され、開口部３７４ｂにおいて導電膜３１０ｃと電気的に接続される。すなわち、透
光性を有する導電膜３１６ａは、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する接続電極
として機能する。また、透光性を有する導電膜３１６ｂは、開口部３７４ｃにおいて導電
膜３１０ｅと電気的に接続され、画素の画素電極としての機能を有する。また、透光性を
有する導電膜３１６ｂは、容量素子１０５の一対の電極の他方として機能することができ
る。
【0096】
透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂは、酸化インジウム、酸化スズ、及び酸化亜
鉛の群から選択された少なくとも一つの酸化物を含む。透光性を有する導電膜３１６ａ、
３１６ｂ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、ＩＴＯ、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。
鉛の群から選択された少なくとも一つの酸化物を含む。透光性を有する導電膜３１６ａ、
３１６ｂ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、ＩＴＯ、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。
【0097】
また、基板３４２の下方には、有色性を有する膜（以下、有色膜３４６という。）が形
成されている。有色膜３４６は、カラーフィルタとしての機能を有する。また、有色膜３
４６に隣接する遮光膜３４４が基板３４２の下方に形成される。遮光膜３４４は、ブラッ
クマトリクスとして機能する。また、有色膜３４６は、必ずしも設ける必要はなく、例え
ば、表示装置が白黒の場合等によって、有色膜３４６を設けない構成としてもよい。
成されている。有色膜３４６は、カラーフィルタとしての機能を有する。また、有色膜３
４６に隣接する遮光膜３４４が基板３４２の下方に形成される。遮光膜３４４は、ブラッ
クマトリクスとして機能する。また、有色膜３４６は、必ずしも設ける必要はなく、例え
ば、表示装置が白黒の場合等によって、有色膜３４６を設けない構成としてもよい。
【0098】
有色膜３４６としては、特定の波長帯域の光を透過する有色膜であればよく、例えば、
赤色の波長帯域の光を透過する赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過
する緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色（Ｂ）のカラーフ
ィルタなどを用いることができる。
赤色の波長帯域の光を透過する赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過
する緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色（Ｂ）のカラーフ
ィルタなどを用いることができる。
【0099】
遮光膜３４４としては、特定の波長帯域の光を遮光する機能を有していればよく、金属
膜または黒色顔料等を含んだ有機絶縁膜などを用いることができる。
膜または黒色顔料等を含んだ有機絶縁膜などを用いることができる。
【0100】
また、有色膜３４６の下方には、絶縁膜３４８が形成されている。絶縁膜３４８は、平
坦化層としての機能、または有色膜３４６が含有しうる不純物を液晶素子側へ拡散するの
を抑制する機能を有する。
坦化層としての機能、または有色膜３４６が含有しうる不純物を液晶素子側へ拡散するの
を抑制する機能を有する。
【0101】
また、絶縁膜３４８上には、導電膜３５０が形成されている。導電膜３５０は、画素部
の液晶素子１０８が有する一対の電極の１つとしての機能を有する。なお、透光性を有す
る導電膜３１６ａ、３１６ｂ、及び導電膜３５０に接して、配向膜３１８、３５２が形成
されている。
の液晶素子１０８が有する一対の電極の１つとしての機能を有する。なお、透光性を有す
る導電膜３１６ａ、３１６ｂ、及び導電膜３５０に接して、配向膜３１８、３５２が形成
されている。
【0102】
また、透光性を有する導電膜３１６ｂと導電膜３５０との間、より具体的には配向膜３
１８と配向膜３５２の間には、液晶層３２０が形成されている。また液晶層３２０は、シ
ール材（図示しない）を用いて、基板３０２と基板３４２の間に封止されている。なお、
シール材は、外部からの水分等の入り込みを抑制するために、無機材料と接触する構成が
好ましい。
１８と配向膜３５２の間には、液晶層３２０が形成されている。また液晶層３２０は、シ
ール材（図示しない）を用いて、基板３０２と基板３４２の間に封止されている。なお、
シール材は、外部からの水分等の入り込みを抑制するために、無機材料と接触する構成が
好ましい。
【0103】
また、透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂと導電膜３５０との間に液晶層３２０
の厚さ（セルギャップともいう）を維持するスペーサを設けてもよい。
の厚さ（セルギャップともいう）を維持するスペーサを設けてもよい。
【0104】
【0105】
まず、基板３０２を準備する。ここでは、基板３０２としてガラス基板を用いる。
【0106】
次に、基板３０２上に導電膜を形成し、該導電膜を所望の形状に加工することで、導電
膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを形成する。なお、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４
ｃの形成は、所望の領域に第１のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆
われていない領域をエッチングすることで形成することができる。（図４（Ａ）参照）。
膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを形成する。なお、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４
ｃの形成は、所望の領域に第１のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆
われていない領域をエッチングすることで形成することができる。（図４（Ａ）参照）。
【0107】
また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、代表的には、蒸着法、ＣＶＤ法、スパ
ッタリング法、スピンコート法等を用いて形成することができる。ここでは、導電膜３０
４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとして、厚さ１００ｎｍのタングステン膜をスパッタリング法
により形成する。
ッタリング法、スピンコート法等を用いて形成することができる。ここでは、導電膜３０
４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとして、厚さ１００ｎｍのタングステン膜をスパッタリング法
により形成する。
【0108】
次に、基板３０２、及び導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ上に、絶縁膜３０５を形
成し、絶縁膜３０５上に絶縁膜３０６を形成する（図４（Ａ）参照）。
成し、絶縁膜３０５上に絶縁膜３０６を形成する（図４（Ａ）参照）。
【0109】
絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成すること
ができる。なお、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６は、真空中で連続して形成すると絶縁膜
３０５と絶縁膜３０６との界面に不純物の混入が抑制され好ましい。ここでは、絶縁膜３
０５として、厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜をＰＥ－ＣＶＤ法により形成する。また、
絶縁膜３０６として、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜をＰＥ－ＣＶＤ法により形成す
る。
ができる。なお、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６は、真空中で連続して形成すると絶縁膜
３０５と絶縁膜３０６との界面に不純物の混入が抑制され好ましい。ここでは、絶縁膜３
０５として、厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜をＰＥ－ＣＶＤ法により形成する。また、
絶縁膜３０６として、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜をＰＥ－ＣＶＤ法により形成す
る。
【0110】
次に、絶縁膜３０６上に酸化物半導体膜３０７を形成する（図４（Ｂ）参照）。
【0111】
酸化物半導体膜３０７は、スパッタリング法、塗布法、パルスレーザー蒸着法、レーザ
ーアブレーション法などを用いて形成することができる。
ーアブレーション法などを用いて形成することができる。
【0112】
スパッタリング法で酸化物半導体膜３０７を形成する場合、プラズマを発生させるため
の電源装置は、ＲＦ電源装置、ＡＣ電源装置、ＤＣ電源装置等を適宜用いることができる
。
の電源装置は、ＲＦ電源装置、ＡＣ電源装置、ＤＣ電源装置等を適宜用いることができる
。
【0113】
スパッタリングガスは、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、希ガス及び酸素の混合
ガスを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス
比を高めることが好ましい。
ガスを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス
比を高めることが好ましい。
【0114】
なお、酸化物半導体膜３０７を形成する際に、例えば、スパッタリング法を用いる場合
、基板温度を室温（例えば２０℃）以上５００℃未満、好ましくは基板温度を１００℃以
上４５０℃以下、さらに好ましくは１５０℃以上３５０℃以下として、加熱しながら酸化
物半導体膜３０７を形成してもよい。
、基板温度を室温（例えば２０℃）以上５００℃未満、好ましくは基板温度を１００℃以
上４５０℃以下、さらに好ましくは１５０℃以上３５０℃以下として、加熱しながら酸化
物半導体膜３０７を形成してもよい。
【0115】
なお、スパッタリング法により酸化物半導体膜３０７を形成する場合、酸化物半導体膜
３０７の水素濃度を低減するために、スパッタリング装置における各チャンバーを、酸化
物半導体膜にとって不純物となる水素等を可能な限り除去することが可能なクライオポン
プのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排気（５×１０－７Ｐａ～１×１０－
４Ｐａ程度まで）することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを
組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しな
いようにしておくことが好ましい。
３０７の水素濃度を低減するために、スパッタリング装置における各チャンバーを、酸化
物半導体膜にとって不純物となる水素等を可能な限り除去することが可能なクライオポン
プのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排気（５×１０－７Ｐａ～１×１０－
４Ｐａ程度まで）することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを
組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しな
いようにしておくことが好ましい。
【0116】
また、酸化物半導体膜３０７の水素濃度を低減するために、チャンバー内を高真空排気
するのみならずスパッタリングガスの高純度化も必要である。スパッタリングガスとして
用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が－４０℃以下、好ましくは－８０℃以下、より
好ましくは－１００℃以下、より好ましくは－１２０℃以下にまで高純度化したガスを用
いることで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
するのみならずスパッタリングガスの高純度化も必要である。スパッタリングガスとして
用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が－４０℃以下、好ましくは－８０℃以下、より
好ましくは－１００℃以下、より好ましくは－１２０℃以下にまで高純度化したガスを用
いることで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
【0117】
ここでは、酸化物半導体膜３０７として厚さ３５～１００ｎｍのＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化
物膜（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）をスパッタリング法により形成する。
物膜（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）をスパッタリング法により形成する。
【0118】
次に、酸化物半導体膜３０７を所望の形状に加工することで、島状の酸化物半導体膜３
０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄを形成する（図４（Ｃ）参照）。
０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄを形成する（図４（Ｃ）参照）。
【0119】
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄの形成は、所望の領域に第２のパ
ターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングする
ことで形成することができる。エッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチ
ング、または双方を組み合わせたエッチングを用いることができる。
ターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングする
ことで形成することができる。エッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチ
ング、または双方を組み合わせたエッチングを用いることができる。
【0120】
次に、第１の加熱処理を行うこがと好ましい。第１の加熱処理は、２５０℃以上６５０
℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガス
を１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第１の加熱処理の雰
囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを
１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。第１の加熱処理によって、酸化物半導体膜３
０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに用いる酸化物半導体の結晶性を高め、さらに絶縁膜３０６
、及び酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄから水素や水などの不純物を除去す
ることができる。なお、酸化物半導体をエッチングする前に第１の加熱工程を行ってもよ
い。
℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガス
を１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第１の加熱処理の雰
囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを
１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。第１の加熱処理によって、酸化物半導体膜３
０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに用いる酸化物半導体の結晶性を高め、さらに絶縁膜３０６
、及び酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄから水素や水などの不純物を除去す
ることができる。なお、酸化物半導体をエッチングする前に第１の加熱工程を行ってもよ
い。
【0121】
ここでは、３５０℃の窒素雰囲気で１時間加熱処理した後、３５０℃の酸素雰囲気で１
時間加熱処理する。
時間加熱処理する。
【0122】
次に、絶縁膜３０６、及び酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄ上に導電膜３
０９を形成する（図５（Ａ）参照）。
０９を形成する（図５（Ａ）参照）。
【0123】
導電膜３０９としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
【0124】
ここでは、厚さ５０ｎｍのチタン膜、厚さ４００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ１０
０ｎｍのチタン膜を順にスパッタリング法により積層する。
０ｎｍのチタン膜を順にスパッタリング法により積層する。
【0125】
次に、導電膜３０９を所望の領域に加工することで、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１
０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを形成する。なお、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３
１０ｄ、３１０ｅの形成は、所望の領域に第３のパターニングによるマスクの形成を行い
、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図５（
Ｂ）参照）。
０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを形成する。なお、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３
１０ｄ、３１０ｅの形成は、所望の領域に第３のパターニングによるマスクの形成を行い
、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図５（
Ｂ）参照）。
【0126】
【0127】
絶縁膜３１１としては、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄとの界面特性を
向上させることが可能な材料を用いることが好ましく、代表的には、酸素を含む無機絶縁
材料を用いることが好ましく、例えば酸化絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜３
１１としては、例えば、ＰＥ－ＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いて形成することがで
きる。
向上させることが可能な材料を用いることが好ましく、代表的には、酸素を含む無機絶縁
材料を用いることが好ましく、例えば酸化絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜３
１１としては、例えば、ＰＥ－ＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いて形成することがで
きる。
【0128】
なお、絶縁膜３１１として、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化
絶縁膜で形成する場合、絶縁膜３１１は以下の形成条件を用いて形成できる。なお、ここ
では絶縁膜３１１として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する場合につい
て記載する。当該形成条件は、ＰＥ－ＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された
基板を１８０℃以上２６０℃以下、さらに好ましくは１８０℃以上２３０℃以下に保持し
、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、
さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられた電極に０．
１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ２以上０
．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する、ことである。
絶縁膜で形成する場合、絶縁膜３１１は以下の形成条件を用いて形成できる。なお、ここ
では絶縁膜３１１として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する場合につい
て記載する。当該形成条件は、ＰＥ－ＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された
基板を１８０℃以上２６０℃以下、さらに好ましくは１８０℃以上２３０℃以下に保持し
、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、
さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられた電極に０．
１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ２以上０
．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する、ことである。
【0129】
絶縁膜３１１の原料ガスは、シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジ
シラン、トリシラン、フッ化シランなどがある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一
酸化二窒素、二酸化窒素などがある。
シラン、トリシラン、フッ化シランなどがある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一
酸化二窒素、二酸化窒素などがある。
【0130】
絶縁膜３１１の形成条件として、上記圧力の処理室において上記パワー密度の高周波電
力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し
、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜３１１中における酸素含有量が化学量論的組成より
も多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が
弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よ
りも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜を形成することがで
きる。
力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し
、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜３１１中における酸素含有量が化学量論的組成より
も多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が
弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よ
りも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜を形成することがで
きる。
【0131】
また、絶縁膜３１１を積層構造とし、第１の酸化絶縁膜として、少なくとも酸化物半導
体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面準位が低くなる酸化絶縁膜を設け、その上に第２の酸化
絶縁膜として上記化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜を設け
てもよい。
体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面準位が低くなる酸化絶縁膜を設け、その上に第２の酸化
絶縁膜として上記化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜を設け
てもよい。
【0132】
少なくとも酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面準位が低くなる酸化絶縁膜は、
以下の形成条件を用いて形成できる。なお、ここでは当該酸化絶縁膜として、酸化シリコ
ン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する場合について記載する。当該形成条件は、ＰＥ－
ＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上４００℃以下、さ
らに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガスのシリコンを含む
堆積性気体及び酸化性気体を導入して処理室内における圧力を２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以
下、さらに好ましくは４０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられた電極に高
周波電力を供給する条件である。
以下の形成条件を用いて形成できる。なお、ここでは当該酸化絶縁膜として、酸化シリコ
ン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する場合について記載する。当該形成条件は、ＰＥ－
ＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上４００℃以下、さ
らに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガスのシリコンを含む
堆積性気体及び酸化性気体を導入して処理室内における圧力を２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以
下、さらに好ましくは４０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられた電極に高
周波電力を供給する条件である。
【0133】
第１の酸化絶縁膜の原料ガスは、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む
酸化絶縁膜に適用できる原料ガスとすることができる。なお、第１の酸化絶縁膜は、第２
の酸化絶縁膜の形成工程において、少なくとも酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂの保護
膜となる。この結果、パワー密度の高い高周波電力を用いて第２の酸化絶縁膜を形成して
も、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂへのダメージを抑制できる。
酸化絶縁膜に適用できる原料ガスとすることができる。なお、第１の酸化絶縁膜は、第２
の酸化絶縁膜の形成工程において、少なくとも酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂの保護
膜となる。この結果、パワー密度の高い高周波電力を用いて第２の酸化絶縁膜を形成して
も、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂへのダメージを抑制できる。
【0134】
ここでは、絶縁膜３１１を第１の酸化絶縁膜及び第２の酸化絶縁膜の積層構造とし、第
１の酸化絶縁膜として、流量３０ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃｃｍの一酸化二
窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２
ＭＨｚの高周波電源を用いて１５０Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ－ＣＶ
Ｄ装置により、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。第２の酸化絶縁膜として
、流量２００ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし
、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源
を用いて１５００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ－ＣＶＤ装置により、厚
さ４００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。なお、ＰＥ－ＣＶＤ装置は電極面積が６
０００ｃｍ２である平行平板型のＰＥ－ＣＶＤ装置であり、供給した電力を単位面積あた
りの電力（電力密度）に換算すると０．２６Ｗ／ｃｍ２である。
１の酸化絶縁膜として、流量３０ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃｃｍの一酸化二
窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２
ＭＨｚの高周波電源を用いて１５０Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ－ＣＶ
Ｄ装置により、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。第２の酸化絶縁膜として
、流量２００ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし
、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源
を用いて１５００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ－ＣＶＤ装置により、厚
さ４００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。なお、ＰＥ－ＣＶＤ装置は電極面積が６
０００ｃｍ２である平行平板型のＰＥ－ＣＶＤ装置であり、供給した電力を単位面積あた
りの電力（電力密度）に換算すると０．２６Ｗ／ｃｍ２である。
【0135】
次に、絶縁膜３１１を所望の形状に加工することで、絶縁膜３１２、及び開口部３７２
を形成する。なお、開口部３７２の形成は、所望の領域に第４のパターニングによるマス
クの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することが
できる。（図６（Ａ）参照）。
を形成する。なお、開口部３７２の形成は、所望の領域に第４のパターニングによるマス
クの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することが
できる。（図６（Ａ）参照）。
【0136】
なお、開口部３７２は、酸化物半導体膜３０８ｄが露出するように形成する。また、開
口部３７２の形成によって、酸化物半導体膜３０８ｄ（酸化物半導体膜３０７の第２部分
）
は、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ（酸化物半導体膜３０７の第１部分）よりも膜厚
が薄くなる。具体的には、酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚は、酸化物半導体膜３０８ａ、
３０８ｂの膜厚の２／３以下、さらに好ましくは１／２以下である。なお、酸化物半導体
膜３０８ｄの膜厚の下限は、のちに形成される透光性を有する導電膜３０８ｃが容量素子
の一方の電極として機能できる範囲であればよく、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする
ことができる。酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚を上記範囲とすることで、酸化物半導体膜
３０８ｄの透過率を酸化物半導体膜３０８ａ及び３０８ｂと比べ向上させることができる
。本実施の形態においては、酸化物半導体膜３０７として厚さ３５～１００ｎｍを形成す
るため、酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚としては、例えば、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下と
することができる。
口部３７２の形成によって、酸化物半導体膜３０８ｄ（酸化物半導体膜３０７の第２部分
）
は、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ（酸化物半導体膜３０７の第１部分）よりも膜厚
が薄くなる。具体的には、酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚は、酸化物半導体膜３０８ａ、
３０８ｂの膜厚の２／３以下、さらに好ましくは１／２以下である。なお、酸化物半導体
膜３０８ｄの膜厚の下限は、のちに形成される透光性を有する導電膜３０８ｃが容量素子
の一方の電極として機能できる範囲であればよく、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする
ことができる。酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚を上記範囲とすることで、酸化物半導体膜
３０８ｄの透過率を酸化物半導体膜３０８ａ及び３０８ｂと比べ向上させることができる
。本実施の形態においては、酸化物半導体膜３０７として厚さ３５～１００ｎｍを形成す
るため、酸化物半導体膜３０８ｄの膜厚としては、例えば、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下と
することができる。
【0137】
開口部３７２の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる
。ただし、開口部３７２の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法
、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせた形成方法としてもよ
い。
。ただし、開口部３７２の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法
、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせた形成方法としてもよ
い。
【0138】
また、本実施の形態においては、酸化物半導体膜３０８ｄの外周が絶縁膜３１２によっ
て覆われるように開口部３７２を形成したが、これに限定されない。例えば、開口部３７
２の形成時において、酸化物半導体膜３０８ｄの全面を露出させ、酸化物半導体膜３０８
ｄの全面の膜厚を薄膜化してもよい。
て覆われるように開口部３７２を形成したが、これに限定されない。例えば、開口部３７
２の形成時において、酸化物半導体膜３０８ｄの全面を露出させ、酸化物半導体膜３０８
ｄの全面の膜厚を薄膜化してもよい。
【0139】
【0140】
絶縁膜３１３は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等
が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料で形成される膜であり、更には水素を含む。
このため、絶縁膜３１３の水素が酸化物半導体膜３０８ｄに拡散すると、該酸化物半導体
膜３０８ｄにおいて水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成される。この結果、
酸化物半導体膜３０８ｄは、導電性が高くなり、透光性を有する導電膜３０８ｃとなる。
一方、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、絶縁膜３１３との間に絶縁膜３１２を有す
るため、絶縁膜３１３に含まれる水素の拡散がない、または極めて少ない。絶縁膜３１３
には、例えば窒化シリコン膜を用いることができる。絶縁膜３１３は、例えば、ＰＥ－Ｃ
ＶＤ法を用いて形成することができる。
が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料で形成される膜であり、更には水素を含む。
このため、絶縁膜３１３の水素が酸化物半導体膜３０８ｄに拡散すると、該酸化物半導体
膜３０８ｄにおいて水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成される。この結果、
酸化物半導体膜３０８ｄは、導電性が高くなり、透光性を有する導電膜３０８ｃとなる。
一方、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、絶縁膜３１３との間に絶縁膜３１２を有す
るため、絶縁膜３１３に含まれる水素の拡散がない、または極めて少ない。絶縁膜３１３
には、例えば窒化シリコン膜を用いることができる。絶縁膜３１３は、例えば、ＰＥ－Ｃ
ＶＤ法を用いて形成することができる。
【0141】
上記窒化シリコン膜は、ブロック性を高めるために、高温で成膜されることが好ましく
、例えば基板温度１００℃以上基板の歪み点以下、より好ましくは３００℃以上４００℃
以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。また高温で成膜する場合は、酸化物半導
体膜３０８ａ、３０８ｂとして用いる酸化物半導体から酸素が脱離し、キャリア濃度が上
昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。
、例えば基板温度１００℃以上基板の歪み点以下、より好ましくは３００℃以上４００℃
以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。また高温で成膜する場合は、酸化物半導
体膜３０８ａ、３０８ｂとして用いる酸化物半導体から酸素が脱離し、キャリア濃度が上
昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。
【0142】
ここでは、絶縁膜３１３として、流量５０ｓｃｃｍのシランと、流量５０００ｓｃｃｍ
の窒素と、流量１００ｓｃｃｍのアンモニアとを原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐ
ａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１０００Ｗ（電力
密度としては１．６×１０－１Ｗ／ｃｍ２）の高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ
－ＣＶＤ法により、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。
の窒素と、流量１００ｓｃｃｍのアンモニアとを原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐ
ａ、基板温度を２２０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１０００Ｗ（電力
密度としては１．６×１０－１Ｗ／ｃｍ２）の高周波電力を平行平板電極に供給したＰＥ
－ＣＶＤ法により、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。
【0143】
次に、絶縁膜３１３を所望の形状に加工することで、絶縁膜３１４、及び開口部３７４
ａ、３７４ｂ、３７４ｃを形成する。なお、絶縁膜３１４、及び開口部３７４ａ、３７４
ｂ、３７４ｃは、所望の領域に第５のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスク
に覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図６（Ｃ）参照）
。
ａ、３７４ｂ、３７４ｃを形成する。なお、絶縁膜３１４、及び開口部３７４ａ、３７４
ｂ、３７４ｃは、所望の領域に第５のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスク
に覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図６（Ｃ）参照）
。
【0144】
また、開口部３７４ａは、導電膜３０４ａが露出するように形成する。また、開口部３
７４ｂは、導電膜３１０ｃが露出するように形成する。また、開口部３７４ｃは、導電膜
３１０ｅが露出するように形成する。
７４ｂは、導電膜３１０ｃが露出するように形成する。また、開口部３７４ｃは、導電膜
３１０ｅが露出するように形成する。
【0145】
なお、開口部３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃの形成方法としては、例えば、ドライエッ
チング法を用いることができる。ただし、開口部３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃの形成方
法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウ
エットエッチング法を組み合わせた形成方法としてもよい。
チング法を用いることができる。ただし、開口部３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃの形成方
法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウ
エットエッチング法を組み合わせた形成方法としてもよい。
【0146】
次に、開口部３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃを覆うように絶縁膜３１４上に導電膜３１
５を形成する（図７（Ａ）参照）。
５を形成する（図７（Ａ）参照）。
【0147】
導電膜３１５としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
【0148】
ここでは、導電膜３１５として、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍの酸化シリ
コンを添加したインジウム錫酸化物膜を形成する。
コンを添加したインジウム錫酸化物膜を形成する。
【0149】
次に、導電膜３１５を所望の形状に加工することで、透光性を有する導電膜３１６ａ、
３１６ｂを形成する。なお、透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂの形成は、所望の
領域に第６のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域を
エッチングすることで形成することができる（図７（Ｂ）参照）。
３１６ｂを形成する。なお、透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂの形成は、所望の
領域に第６のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域を
エッチングすることで形成することができる（図７（Ｂ）参照）。
【0150】
以上の工程で基板３０２上に、トランジスタを有する画素部及び駆動回路部を形成する
ことができる。なお、本実施の形態に示す作製工程においては、第１乃至第６のパターニ
ング、すなわち６枚のマスクでトランジスタ１０２、１０３、及び容量素子１０５を同時
に形成することができる。
ことができる。なお、本実施の形態に示す作製工程においては、第１乃至第６のパターニ
ング、すなわち６枚のマスクでトランジスタ１０２、１０３、及び容量素子１０５を同時
に形成することができる。
【0151】
なお、本実施の形態では、絶縁膜３１４に含まれる水素を酸化物半導体膜３０８ｄに拡
散させて、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めたが、酸化物半導体膜に酸化物半導体
膜３０８ａ、３０８ｂをマスクで覆い、酸化物半導体膜３０８ｄに不純物、代表的には、
水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属
等を添加して、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めてもよい。酸化物半導体膜３０８
ｄに水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素等を添加する方法としては、イ
オンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理等がある。一方、酸化物半導体膜３０８
ｄにアルカリ金属、アルカリ土類金属等を添加する方法としては、該不純物を含む溶液を
酸化物半導体膜３０８ｄに曝す方法がある。
散させて、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めたが、酸化物半導体膜に酸化物半導体
膜３０８ａ、３０８ｂをマスクで覆い、酸化物半導体膜３０８ｄに不純物、代表的には、
水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属
等を添加して、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めてもよい。酸化物半導体膜３０８
ｄに水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素等を添加する方法としては、イ
オンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理等がある。一方、酸化物半導体膜３０８
ｄにアルカリ金属、アルカリ土類金属等を添加する方法としては、該不純物を含む溶液を
酸化物半導体膜３０８ｄに曝す方法がある。
【0152】
次に、基板３０２に対向して設けられる基板３４２上に形成される構造について、以下
説明を行う。
説明を行う。
【0153】
まず、基板３４２を準備する。基板３４２としては、基板３０２に示す材料を援用する
ことができる。次に、基板３４２上に遮光膜３４４、有色膜３４６を形成する。遮光膜３
４４及び有色膜３４６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソ
グラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
ことができる。次に、基板３４２上に遮光膜３４４、有色膜３４６を形成する。遮光膜３
４４及び有色膜３４６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソ
グラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
【0154】
次に、遮光膜３４４、及び有色膜３４６上に絶縁膜３４８を形成する。絶縁膜３４８と
しては、例えば、アクリル系樹脂等の有機絶縁膜を用いることができる。絶縁膜３４８を
形成することによって、例えば、有色膜３４６中に含まれる不純物等を液晶層３２０側に
拡散することを抑制することができる。ただし、絶縁膜３４８は、必ずしも設ける必要は
なく、絶縁膜３４８を形成しない構造としてもよい。
しては、例えば、アクリル系樹脂等の有機絶縁膜を用いることができる。絶縁膜３４８を
形成することによって、例えば、有色膜３４６中に含まれる不純物等を液晶層３２０側に
拡散することを抑制することができる。ただし、絶縁膜３４８は、必ずしも設ける必要は
なく、絶縁膜３４８を形成しない構造としてもよい。
【0155】
次に、絶縁膜３４８上に導電膜３５０を形成する。導電膜３５０としては、導電膜３１
５に示す材料を援用することができる。
５に示す材料を援用することができる。
【0156】
以上の工程で基板３４２上に形成される構造を形成することができる。
【0157】
次に、基板３０２と基板３４２上、より詳しくは基板３０２上に形成された絶縁膜３１
４、透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂと、基板３４２上に形成された導電膜３５
０上に、それぞれ配向膜３１８と配向膜３５２を形成する。配向膜３１８、配向膜３５２
は、ラビング法、光配向法等を用いて形成することができる。その後、基板３０２と、基
板３４２との間に液晶層３２０を形成する。液晶層３２０の形成方法としては、ディスペ
ンサ法（滴下法）や、基板３０２と基板３４２とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて
液晶を注入する注入法を用いることができる。
４、透光性を有する導電膜３１６ａ、３１６ｂと、基板３４２上に形成された導電膜３５
０上に、それぞれ配向膜３１８と配向膜３５２を形成する。配向膜３１８、配向膜３５２
は、ラビング法、光配向法等を用いて形成することができる。その後、基板３０２と、基
板３４２との間に液晶層３２０を形成する。液晶層３２０の形成方法としては、ディスペ
ンサ法（滴下法）や、基板３０２と基板３４２とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて
液晶を注入する注入法を用いることができる。
【0158】
以上の工程で、図３（Ａ）に示す表示装置を作製することができる。
【0159】
＜変形例１＞
図８（Ａ）に示す表示装置は、先に説明した表示装置に含まれるトランジスタ１０２、
１０３の酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂを、酸化物半導体膜３８８ａ及び酸化物膜３
９０ａ、並びに酸化物半導体膜３８８ｂ及び酸化物膜３９０ｂの積層構造とした例である
。したがって、その他の構成は、トランジスタ１０２、１０３と同じであり、先の説明を
参酌することができる。
図８（Ａ）に示す表示装置は、先に説明した表示装置に含まれるトランジスタ１０２、
１０３の酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂを、酸化物半導体膜３８８ａ及び酸化物膜３
９０ａ、並びに酸化物半導体膜３８８ｂ及び酸化物膜３９０ｂの積層構造とした例である
。したがって、その他の構成は、トランジスタ１０２、１０３と同じであり、先の説明を
参酌することができる。
【0160】
ここで、酸化物半導体膜３８８ａ及び酸化物膜３９０ａ、並びに酸化物半導体膜３８８
ｂ及び酸化物膜３９０ｂの詳細について以下説明する。
ｂ及び酸化物膜３９０ｂの詳細について以下説明する。
【0161】
酸化物半導体膜３８８ａ、３８８ｂ（以下、明細書において酸化物半導体膜３８８とも
表記する）と、酸化物膜３９０ａ、３９０ｂ（以下、明細書において酸化物膜３９０とも
表記する）と、は、少なくとも一の同じ構成元素を有する金属酸化物を用いることが好ま
しい。または、酸化物半導体膜３８８と酸化物膜３９０の構成元素を同一とし、両者の組
成を異ならせてもよい。
表記する）と、酸化物膜３９０ａ、３９０ｂ（以下、明細書において酸化物膜３９０とも
表記する）と、は、少なくとも一の同じ構成元素を有する金属酸化物を用いることが好ま
しい。または、酸化物半導体膜３８８と酸化物膜３９０の構成元素を同一とし、両者の組
成を異ならせてもよい。
【0162】
酸化物半導体膜３８８がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓ
ｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパ
ッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ま
しい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚ
ｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：５：６（１：１：１．２）、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３
：１：２等が好ましい。なお、成膜される酸化物半導体膜３８８の原子数比はそれぞれ、
誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイ
ナス２０％の変動を含む。
ｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパ
ッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ま
しい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚ
ｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：５：６（１：１：１．２）、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３
：１：２等が好ましい。なお、成膜される酸化物半導体膜３８８の原子数比はそれぞれ、
誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイ
ナス２０％の変動を含む。
【0163】
なお、酸化物半導体膜３８８がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物であるとき、Ｚｎ及びＯを除いて
のＩｎとＭの原子数比率は、好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏ
ｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ
％未満とする。
のＩｎとＭの原子数比率は、好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏ
ｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ
％未満とする。
【0164】
酸化物半導体膜３８８は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以
上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半
導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半
導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【0165】
酸化物半導体膜３８８の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１
００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
【0166】
酸化物膜３９０は、代表的には、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｍ－Ｚ
ｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）であり、且
つ酸化物半導体膜３８８よりも伝導帯の下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には
、酸化物膜３９０の伝導帯の下端のエネルギーと、酸化物半導体膜３８８の伝導帯の下端
のエネルギーとの差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または
０．１５ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以
下である。即ち、酸化物膜３９０の電子親和力と、酸化物半導体膜３８８の電子親和力と
の差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以
上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下である。
ｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）であり、且
つ酸化物半導体膜３８８よりも伝導帯の下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には
、酸化物膜３９０の伝導帯の下端のエネルギーと、酸化物半導体膜３８８の伝導帯の下端
のエネルギーとの差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または
０．１５ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以
下である。即ち、酸化物膜３９０の電子親和力と、酸化物半導体膜３８８の電子親和力と
の差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以
上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下である。
【0167】
酸化物膜３９０が、前述の元素ＭをＩｎより高い原子数比で有することで、以下の効果
を有する場合がある。（１）酸化物膜３９０のエネルギーギャップを大きくする。（２）
酸化物膜３９０の電子親和力を小さくする。（３）外部からの不純物を遮蔽する。（４）
酸化物半導体膜３８８と比較して、絶縁性が高くなる。また、元素Ｍは酸素との結合力が
強い金属元素であるため、ＭをＩｎより高い原子数比で有することで、酸素欠損が生じに
くくなる。
を有する場合がある。（１）酸化物膜３９０のエネルギーギャップを大きくする。（２）
酸化物膜３９０の電子親和力を小さくする。（３）外部からの不純物を遮蔽する。（４）
酸化物半導体膜３８８と比較して、絶縁性が高くなる。また、元素Ｍは酸素との結合力が
強い金属元素であるため、ＭをＩｎより高い原子数比で有することで、酸素欠損が生じに
くくなる。
【0168】
酸化物膜３９０がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物であるとき、Ｚｎ及びＯを除いてのＩｎとＭの
原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以
上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上と
する。
原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以
上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上と
する。
【0169】
また、酸化物半導体膜３８８、及び酸化物膜３９０がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ
、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）の場合、酸化物半導体膜３８８
と比較して、酸化物膜３９０に含まれるＭの原子数比が大きく、代表的には、酸化物半導
体膜３８８に含まれる上記原子と比較して、１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに
好ましくは３倍以上高い原子数比である。
、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ）の場合、酸化物半導体膜３８８
と比較して、酸化物膜３９０に含まれるＭの原子数比が大きく、代表的には、酸化物半導
体膜３８８に含まれる上記原子と比較して、１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに
好ましくは３倍以上高い原子数比である。
【0170】
また、酸化物膜３９０をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１［原子数比］、酸化物半導
体膜３８８をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ２：ｙ２：ｚ２［原子数比］とすると、ｙ１／ｘ１がｙ
２／ｘ２よりも大きく、好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも１．５倍以上である
。さらに好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも２倍以上大きく、より好ましくは、
ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも３倍以上大きい。このとき、酸化物半導体膜３８８におい
て、ｙ２がｘ２以上であると、酸化物半導体を用いたトランジスタに安定した電気特性を
付与できるため好ましい。ただし、ｙ２がｘ２の３倍以上になると、酸化物半導体を用い
たトランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ２はｘ２の３倍未満であると
好ましい。
体膜３８８をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ２：ｙ２：ｚ２［原子数比］とすると、ｙ１／ｘ１がｙ
２／ｘ２よりも大きく、好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも１．５倍以上である
。さらに好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも２倍以上大きく、より好ましくは、
ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも３倍以上大きい。このとき、酸化物半導体膜３８８におい
て、ｙ２がｘ２以上であると、酸化物半導体を用いたトランジスタに安定した電気特性を
付与できるため好ましい。ただし、ｙ２がｘ２の３倍以上になると、酸化物半導体を用い
たトランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ２はｘ２の３倍未満であると
好ましい。
【0171】
酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－
Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、
Ｍ＞Ｉｎ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金
属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：
３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：５、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ
＝１：３：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：８、Ｉｎ：
Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：９、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：１０、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６
：４、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：５、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚ
ｎ＝１：６：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：８、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：９、Ｉｎ
：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：１０が好ましい。なお、上記スパッタリングターゲットを用いて
成膜された酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０に含まれる金属元素の原子数比はそ
れぞれ、誤差として上記スパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラ
スマイナス２０％の変動を含む。
Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、
Ｍ＞Ｉｎ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金
属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：
３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：５、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ
＝１：３：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：８、Ｉｎ：
Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：９、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：１０、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６
：４、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：５、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚ
ｎ＝１：６：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：８、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：９、Ｉｎ
：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：１０が好ましい。なお、上記スパッタリングターゲットを用いて
成膜された酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０に含まれる金属元素の原子数比はそ
れぞれ、誤差として上記スパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラ
スマイナス２０％の変動を含む。
【0172】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効
果移動度、しきい値電圧等）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
るトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜３８８のキャリア密度や不純
物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとする
ことが好ましい。
果移動度、しきい値電圧等）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
るトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜３８８のキャリア密度や不純
物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとする
ことが好ましい。
【0173】
酸化物膜３９０は、後に形成する絶縁膜３１２または絶縁膜３１４を形成する際の、酸
化物半導体膜３８８へのダメージ緩和膜としても機能する。酸化物膜３９０の厚さは、３
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍとする。
化物半導体膜３８８へのダメージ緩和膜としても機能する。酸化物膜３９０の厚さは、３
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍとする。
【0174】
酸化物半導体膜３８８において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれる
と、酸化物半導体膜３８８において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸
化物半導体膜３８８におけるシリコンや炭素の濃度、または酸化物膜３９０と、酸化物半
導体膜３８８との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られ
る濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以下とする。
と、酸化物半導体膜３８８において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸
化物半導体膜３８８におけるシリコンや炭素の濃度、または酸化物膜３９０と、酸化物半
導体膜３８８との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られ
る濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３以下とする。
【0175】
また、酸化物半導体膜３８８において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ
金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましく
は２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、
酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増
大してしまうことがある。このため、酸化物半導体膜３８８のアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましく
は２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、
酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増
大してしまうことがある。このため、酸化物半導体膜３８８のアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
【0176】
また、酸化物半導体膜３８８に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キ
ャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用
いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、酸化物半導体膜３８８に
おいて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、二次イオン質量分析
法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好まし
い。
ャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用
いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、酸化物半導体膜３８８に
おいて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、二次イオン質量分析
法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好まし
い。
【0177】
なお、酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０は、各層を単に積層するのではなく連
続接合（ここでは特に伝導帯の下端のエネルギーが各膜の間で連続的に変化する構造）が
形成されるように作製する。すなわち、各膜の界面において、酸化物半導体にとってトラ
ップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないような積層
構造とする。仮に、積層された酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０の間に不純物が
混在していると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップされ、
あるいは再結合して、消滅してしまう。
続接合（ここでは特に伝導帯の下端のエネルギーが各膜の間で連続的に変化する構造）が
形成されるように作製する。すなわち、各膜の界面において、酸化物半導体にとってトラ
ップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないような積層
構造とする。仮に、積層された酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０の間に不純物が
混在していると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップされ、
あるいは再結合して、消滅してしまう。
【0178】
連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装
置（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層するこ
とが必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体膜にとって
不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポン
プを用いて高真空排気（５×１０－７Ｐａ～１×１０－４Ｐａ程度まで）することが好ま
しい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバ
ー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい
。
置（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層するこ
とが必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体膜にとって
不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポン
プを用いて高真空排気（５×１０－７Ｐａ～１×１０－４Ｐａ程度まで）することが好ま
しい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバ
ー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい
。
【0179】
ここで、トランジスタ１０２、１０３に含まれる積層構造のバンド構造について、図８
（Ｂ）を用いて説明する。
（Ｂ）を用いて説明する。
【0180】
図８（Ｂ）は、トランジスタ１０２、１０３に含まれるバンド構造の一部を模式的に示
している。ここでは、絶縁膜３０６及び絶縁膜３１２として酸化シリコン層を設けた場合
について説明する。なお、図８（Ｂ）に表すＥｃＩ１は絶縁膜３０６として用いる酸化シ
リコン層の伝導帯下端のエネルギーを示し、ＥｃＳ１は酸化物半導体膜３８８の伝導帯下
端のエネルギーを示し、ＥｃＳ２は酸化物膜３９０の伝導帯下端のエネルギーを示し、Ｅ
ｃＩ２は絶縁膜３１２として用いる酸化シリコン層の伝導帯下端のエネルギーを示す。
している。ここでは、絶縁膜３０６及び絶縁膜３１２として酸化シリコン層を設けた場合
について説明する。なお、図８（Ｂ）に表すＥｃＩ１は絶縁膜３０６として用いる酸化シ
リコン層の伝導帯下端のエネルギーを示し、ＥｃＳ１は酸化物半導体膜３８８の伝導帯下
端のエネルギーを示し、ＥｃＳ２は酸化物膜３９０の伝導帯下端のエネルギーを示し、Ｅ
ｃＩ２は絶縁膜３１２として用いる酸化シリコン層の伝導帯下端のエネルギーを示す。
【0181】
図８（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０において、伝導帯
下端のエネルギーは障壁が無くなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化するとも
いうことができる。これは、酸化物半導体膜３８８と酸化物膜３９０が共通の元素を含み
、酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０の間で、酸素が相互に移動することで混合層
が形成されるためであるということができる。
下端のエネルギーは障壁が無くなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化するとも
いうことができる。これは、酸化物半導体膜３８８と酸化物膜３９０が共通の元素を含み
、酸化物半導体膜３８８及び酸化物膜３９０の間で、酸素が相互に移動することで混合層
が形成されるためであるということができる。
【0182】
図８（Ｂ）より、酸化物半導体膜３８８がウェル（井戸）となり、チャネル形成領域が
酸化物半導体膜３８８に形成されることがわかる。なお、酸化物半導体膜３８８及び酸化
物膜３９０は、伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化しているため、酸化物半導体膜３
８８と酸化物膜３９０が連続接合している、ともいえる。
酸化物半導体膜３８８に形成されることがわかる。なお、酸化物半導体膜３８８及び酸化
物膜３９０は、伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化しているため、酸化物半導体膜３
８８と酸化物膜３９０が連続接合している、ともいえる。
【0183】
なお、図８（Ｂ）に示すように、酸化物膜３９０と、絶縁膜３１２との界面近傍には、
絶縁膜３１２の構成元素であるシリコンまたは炭素等の不純物や欠陥に起因したトラップ
準位が形成され得るものの、酸化物膜３９０が設けられることにより、酸化物半導体膜３
８８と該トラップ準位とを遠ざけることができる。ただし、ＥｃＳ１とＥｃＳ２とのエネ
ルギー差が小さい場合、酸化物半導体膜３８８の電子が酸化物膜３９０を超えてトラップ
準位に達することがある。トラップ準位に電子が捕獲されることで、マイナスの固定電荷
となり、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、Ｅ
ｃＳ１とＥｃＳ２とのエネルギー差を、０．１ｅＶ以上、好ましくは０．１５ｅＶ以上と
すると、トランジスタのしきい値電圧の変動が低減され、安定した電気特性となるため好
適である。
絶縁膜３１２の構成元素であるシリコンまたは炭素等の不純物や欠陥に起因したトラップ
準位が形成され得るものの、酸化物膜３９０が設けられることにより、酸化物半導体膜３
８８と該トラップ準位とを遠ざけることができる。ただし、ＥｃＳ１とＥｃＳ２とのエネ
ルギー差が小さい場合、酸化物半導体膜３８８の電子が酸化物膜３９０を超えてトラップ
準位に達することがある。トラップ準位に電子が捕獲されることで、マイナスの固定電荷
となり、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、Ｅ
ｃＳ１とＥｃＳ２とのエネルギー差を、０．１ｅＶ以上、好ましくは０．１５ｅＶ以上と
すると、トランジスタのしきい値電圧の変動が低減され、安定した電気特性となるため好
適である。
【0184】
【0185】
図９（Ａ）に示す断面図において、トランジスタ１０３は、チャネル形成領域に酸化物
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃと、一対の電極
の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、透光性を有する導電膜
３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）上に形成される。すな
わち、透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一の組成を有する
。
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃと、一対の電極
の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、透光性を有する導電膜
３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）上に形成される。すな
わち、透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一の組成を有する
。
【0186】
また、図９（Ａ）に示す断面図において、透光性を有する導電膜３８８ｃの膜厚が、酸
化物半導体膜３８８ｂの膜厚よりも薄い。このように、透光性を有する導電膜３８８ｃの
膜厚を薄く形成することによって、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
化物半導体膜３８８ｂの膜厚よりも薄い。このように、透光性を有する導電膜３８８ｃの
膜厚を薄く形成することによって、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
【0187】
また、図９（Ａ）に示す構造においては、透光性を有する容量素子１０５の一対の電極
の一方は、透光性を有する導電膜３８８ｃであり、トランジスタ１０３のチャネル形成領
域に用いる酸化物半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上の酸化物膜３９０ｂの
積層膜と比較し単層構造で形成されている。したがって、画素部の透過率が高く、且つ電
荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。また、トラン
ジスタ１０３は、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂが形成されているため、
信頼性の高い表示装置とすることができる。
の一方は、透光性を有する導電膜３８８ｃであり、トランジスタ１０３のチャネル形成領
域に用いる酸化物半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上の酸化物膜３９０ｂの
積層膜と比較し単層構造で形成されている。したがって、画素部の透過率が高く、且つ電
荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する表示装置を提供できる。また、トラン
ジスタ１０３は、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂが形成されているため、
信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0188】
【0189】
図９（Ｂ）に示す断面図において、トランジスタ１０３は、チャネル形成領域に酸化物
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃと、一対の電極
の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、透光性を有する導電膜
３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）上に形成される。すな
わち、透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一の組成を有する
。
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃと、一対の電極
の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、透光性を有する導電膜
３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）上に形成される。すな
わち、透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一の組成を有する
。
【0190】
図９（Ｂ）に示す断面構造は、図９（Ａ）に示す断面構造と比較して、透光性を有する
導電膜３８８ｃの膜厚が異なる。具体的には、図９（Ｂ）に示す断面構造においては、透
光性を有する導電膜３８８ｃと酸化物半導体膜３８８ｂの膜厚が概略同じである。このよ
うに、透光性を有する導電膜３８８ｃ上の酸化物膜３９０ｃのみを除去する構成としても
よい。トランジスタ１０３が有する酸化物半導体膜３８８ｂ及び酸化物膜３９０ｂと比較
し、酸化物膜３９０ｃが形成されていない分、容量素子１０５の透過率を向上させること
ができる。
導電膜３８８ｃの膜厚が異なる。具体的には、図９（Ｂ）に示す断面構造においては、透
光性を有する導電膜３８８ｃと酸化物半導体膜３８８ｂの膜厚が概略同じである。このよ
うに、透光性を有する導電膜３８８ｃ上の酸化物膜３９０ｃのみを除去する構成としても
よい。トランジスタ１０３が有する酸化物半導体膜３８８ｂ及び酸化物膜３９０ｂと比較
し、酸化物膜３９０ｃが形成されていない分、容量素子１０５の透過率を向上させること
ができる。
【0191】
【0192】
図９（Ｃ）に示す断面図において、トランジスタ１０３は、チャネル形成領域に酸化物
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３
９０ｃと、一対の電極の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、
透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）
上に形成される。
半導体膜３８８ｂと、酸化物半導体膜３８８ｂ上に酸化物膜３９０ｂを有する。なお、酸
化物半導体膜３８８ｂは、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜３０６）上に設けられる。容
量素子１０５は、一対の電極の一方として透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３
９０ｃと、一対の電極の他方として透光性を有する導電膜３１６ｂと、を有する。なお、
透光性を有する導電膜３８８ｃは、酸化物半導体膜３８８ｂと同一表面（絶縁膜３０６）
上に形成される。
【0193】
また、図９（Ｃ）に示す断面図において、酸化物膜３９０ｃの膜厚が、酸化物膜３９０
ｂの膜厚よりも薄い。このように、酸化物膜３９０ｃの膜厚を薄く形成することによって
、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
ｂの膜厚よりも薄い。このように、酸化物膜３９０ｃの膜厚を薄く形成することによって
、容量素子１０５の透過率を向上させることができる。
【0194】
【0195】
トランジスタ１０３が有する酸化物半導体膜３８８ｂ及び酸化物膜３９０ｂと同一工程
で、透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃを形成する。その後、開口部３
７２の形成時において、透光性を有する導電膜３８８ｃ上の酸化物膜３９０ｃを除去する
ことで図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す構造が得られる。なお、図９（Ｃ）は、例えば、
図９（Ａ）よりもエッチング時間を短く設定することで形成することができる。
で、透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃを形成する。その後、開口部３
７２の形成時において、透光性を有する導電膜３８８ｃ上の酸化物膜３９０ｃを除去する
ことで図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す構造が得られる。なお、図９（Ｃ）は、例えば、
図９（Ａ）よりもエッチング時間を短く設定することで形成することができる。
【0196】
また、図９（Ｃ）に示す構成においては、容量素子１０５の一方の電極は、透光性を有
する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃである。酸化物膜３９０ｃに接する絶縁膜３１
４からの水素の拡散によって、透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃの積
層物の導電性が向上し、透光性を有する導電膜となる。
する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃである。酸化物膜３９０ｃに接する絶縁膜３１
４からの水素の拡散によって、透光性を有する導電膜３８８ｃ及び酸化物膜３９０ｃの積
層物の導電性が向上し、透光性を有する導電膜となる。
【0197】
＜変形例２＞
ここでは、図２（Ｂ）に示す表示装置の画素３０１の変形例について、図１０を用いて
説明する。なお、図１０に示す表示装置の画素３０１ｂは、図２（Ｂ）に示す表示装置の
画素３０１の変形例の上面図である。このように、表示装置の画素形状については、実施
者が適宜最適な形状を選択することができる。
ここでは、図２（Ｂ）に示す表示装置の画素３０１の変形例について、図１０を用いて
説明する。なお、図１０に示す表示装置の画素３０１ｂは、図２（Ｂ）に示す表示装置の
画素３０１の変形例の上面図である。このように、表示装置の画素形状については、実施
者が適宜最適な形状を選択することができる。
【0198】
図１０において、走査線として機能する導電膜３０４ｃは、信号線に略直交する方向（
図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜３１０ｄは、走
査線に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けられている。容量線として機能す
る導電膜３０４ｄは、走査線と平行方向に延伸して設けられている。図２（Ｂ）に示す画
素３０１と比較して、図１０に示す画素３０１ｂは、信号線として機能する導電膜３１０
ｄと平行な辺と比較して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が短い形状
であること、容量線として機能する導電膜３０４ｄが、走査線として機能する導電膜３０
４ｃと平行な方向に延伸して設けられていること、容量線として機能する導電膜３０４ｄ
が、走査線として機能する導電膜３０４ｃと同時に形成されていることが異なる。
図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜３１０ｄは、走
査線に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けられている。容量線として機能す
る導電膜３０４ｄは、走査線と平行方向に延伸して設けられている。図２（Ｂ）に示す画
素３０１と比較して、図１０に示す画素３０１ｂは、信号線として機能する導電膜３１０
ｄと平行な辺と比較して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が短い形状
であること、容量線として機能する導電膜３０４ｄが、走査線として機能する導電膜３０
４ｃと平行な方向に延伸して設けられていること、容量線として機能する導電膜３０４ｄ
が、走査線として機能する導電膜３０４ｃと同時に形成されていることが異なる。
【0199】
【0200】
また、導電膜３０４ｄ上には、開口部３７４ｃと同様に形成された開口部３７４ｄが形
成される。また、導電膜３１０ｆ上には、開口部３７４ｃと同様に形成された開口部３７
４ｅが形成される。
成される。また、導電膜３１０ｆ上には、開口部３７４ｃと同様に形成された開口部３７
４ｅが形成される。
【0201】
開口部３７４ｄにおいて、導電膜３０４ｄ及び透光性を有する導電膜３１６ｃが接続さ
れる。また、開口部３７４ｅにおいて、導電膜３１０ｆ及び透光性を有する導電膜３１６
ｃが接続される。すなわち、導電膜３０４ｄ及び導電膜３１０ｆは、透光性を有する導電
膜３１６ｃで接続される。したがって、導電膜３１０ｆ及び透光性を有する導電膜３１６
ｃを介して、透光性を有する導電膜３０８ｃは容量線として機能する導電膜３０４ｄと接
続される。
れる。また、開口部３７４ｅにおいて、導電膜３１０ｆ及び透光性を有する導電膜３１６
ｃが接続される。すなわち、導電膜３０４ｄ及び導電膜３１０ｆは、透光性を有する導電
膜３１６ｃで接続される。したがって、導電膜３１０ｆ及び透光性を有する導電膜３１６
ｃを介して、透光性を有する導電膜３０８ｃは容量線として機能する導電膜３０４ｄと接
続される。
【0202】
図１０に示す画素３０１ｂは、信号線として機能する導電膜３１０ｄと平行な辺と比較
して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が短い形状とし、且つ容量線と
して機能する導電膜３０４ｄが、走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行方向に延伸
して設けられている。この結果、画素に占める導電膜３０４ｄの面積を低減することが可
能であり、開口率を高めることができる。
して走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行な辺の方が短い形状とし、且つ容量線と
して機能する導電膜３０４ｄが、走査線として機能する導電膜３０４ｃと平行方向に延伸
して設けられている。この結果、画素に占める導電膜３０４ｄの面積を低減することが可
能であり、開口率を高めることができる。
【0203】
以上、本実施の形態で示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用い
ることができる。
ることができる。
【0204】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示す表示装置のトランジスタ及び容量素子に適用可
能な酸化物半導体膜の一例について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１に示す表示装置のトランジスタ及び容量素子に適用可
能な酸化物半導体膜の一例について説明する。
【0205】
＜酸化物半導体膜の結晶性＞
【0206】
以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
【0207】
酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに大別される。
非単結晶酸化物半導体膜とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜、多結晶酸化物半導体
膜、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。
非単結晶酸化物半導体膜とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜、多結晶酸化物半導体
膜、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。
【0208】
まずは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜について説明する。
【0209】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの
結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ－
ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体
内に収まる大きさの場合も含まれる。
結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ－
ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体
内に収まる大きさの場合も含まれる。
【0210】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち
結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
ｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち
結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【0211】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観
察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原
子の各層は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹
凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原
子の各層は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹
凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【0212】
なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が－１０°以上１０°以下の角度
で配置されている状態をいう。従って、－５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「
垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。
従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
で配置されている状態をいう。従って、－５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「
垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。
従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【0213】
一方、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面Ｔ
ＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列している
ことを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られ
ない。
ＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列している
ことを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られ
ない。
【0214】
断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の結晶部は配向性を有し
ていることがわかる。
ていることがわかる。
【0215】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）
装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ
膜のｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属され
ることから、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に
概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ
膜のｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属され
ることから、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に
概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【0216】
一方、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ－ｐ
ｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピーク
は、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸
化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）
として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面
に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の場合は、２θを
５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
ｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピーク
は、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸
化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）
として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面
に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の場合は、２θを
５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
【0217】
以上のことから、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は
不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平
行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に
配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平
行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に
配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
【0218】
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を
行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面ま
たは上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の
形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成
面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面ま
たは上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の
形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成
面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
【0219】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ
膜の結晶部が、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上
面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ－ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部
分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
膜の結晶部が、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上
面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ－ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部
分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
【0220】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ膜のｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ
法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現
れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、２θが３１°近傍
にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現
れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、２θが３１°近傍
にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【0221】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素
、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリ
コンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸
化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させ
る要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半
径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不
純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリ
コンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸
化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させ
る要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半
径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不
純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【0222】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。
【0223】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特
性の変動が小さい。
性の変動が小さい。
【0224】
次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。
【0225】
微結晶酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像では、明確に結晶部を確認することがで
きない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以
下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎ
ｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓ
ｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ－ＯＳ膜は、例えば、Ｔ
ＥＭによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
きない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以
下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎ
ｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓ
ｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ－ＯＳ膜は、例えば、Ｔ
ＥＭによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
【0226】
ｎｃ－ＯＳ膜は、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以
上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳ膜は、異な
る結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。
従って、ｎｃ－ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない
場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ
装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を
示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径（例えば
５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと
、ハローパターンのような回折像が観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部の大
きさと近いか結晶部より小さい径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電
子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、スポットが観測される。また、
ｎｃ－ＯＳ膜に対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度
の高い領域が観測される場合がある。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対しナノビーム電子線回折を
行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳ膜は、異な
る結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。
従って、ｎｃ－ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない
場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ
装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を
示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径（例えば
５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと
、ハローパターンのような回折像が観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、結晶部の大
きさと近いか結晶部より小さい径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電
子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、スポットが観測される。また、
ｎｃ－ＯＳ膜に対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度
の高い領域が観測される場合がある。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対しナノビーム電子線回折を
行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
【0227】
ｎｃ－ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そ
のため、ｎｃ－ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし
、ｎｃ－ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ－
ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
のため、ｎｃ－ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし
、ｎｃ－ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ－
ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
【0228】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
ＡＡＣ－ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【0229】
＜ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の成膜方法＞
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、例えば、多結晶である酸化物半導体スパッタリング用ターゲット
を用い、スパッタリング法によって成膜する。当該スパッタリング用ターゲットにイオン
が衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域がａ－ｂ面から劈開し、
ａ－ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子として剥離す
ることがある。この場合、当該平板状又はペレット状のスパッタリング粒子が、結晶状態
を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜することができる。
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、例えば、多結晶である酸化物半導体スパッタリング用ターゲット
を用い、スパッタリング法によって成膜する。当該スパッタリング用ターゲットにイオン
が衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域がａ－ｂ面から劈開し、
ａ－ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子として剥離す
ることがある。この場合、当該平板状又はペレット状のスパッタリング粒子が、結晶状態
を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜することができる。
【0230】
平板状又はペレット状のスパッタリング粒子は、例えば、ａ－ｂ面に平行な面の円相当
径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下、厚さ（ａ－ｂ面に垂直な方向の長さ）が０．７ｎｍ以上１
ｎｍ未満である。なお、平板状又はペレット状のスパッタリング粒子は、ａ－ｂ面に平行
な面が正三角形または正六角形であってもよい。ここで、面の円相当径とは、面の面積と
等しい正円の直径をいう。
径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下、厚さ（ａ－ｂ面に垂直な方向の長さ）が０．７ｎｍ以上１
ｎｍ未満である。なお、平板状又はペレット状のスパッタリング粒子は、ａ－ｂ面に平行
な面が正三角形または正六角形であってもよい。ここで、面の円相当径とは、面の面積と
等しい正円の直径をいう。
【0231】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。
【0232】
成膜時の基板温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグレーショ
ンが起こる。具体的には、基板温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましくは２００℃以
上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板温度を高めることで、平板状又はペレット
状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、ス
パッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。このとき、スパッタリング粒子が正に帯
電することで、スパッタリング粒子同士が反発しながら基板に付着するため、スパッタリ
ング粒子が偏って不均一に重なることがなく、厚さの均一なＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜する
ことができる。
ンが起こる。具体的には、基板温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましくは２００℃以
上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板温度を高めることで、平板状又はペレット
状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、ス
パッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。このとき、スパッタリング粒子が正に帯
電することで、スパッタリング粒子同士が反発しながら基板に付着するため、スパッタリ
ング粒子が偏って不均一に重なることがなく、厚さの均一なＣＡＡＣ－ＯＳ膜を成膜する
ことができる。
【0233】
成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制で
きる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素及び窒素など）を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
－８０℃以下、好ましくは－１００℃以下である成膜ガスを用いる。
きる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素及び窒素など）を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
－８０℃以下、好ましくは－１００℃以下である成膜ガスを用いる。
【0234】
また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメー
ジを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００
体積％とする。
ジを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００
体積％とする。
【0235】
または、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、以下の方法により形成する。
【0236】
まず、第１の酸化物半導体膜を１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の厚さで成膜する。第１の酸化
物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜する。具体的には、基板温度を１００℃以上
５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０
体積％以上、好ましくは１００体積％として成膜する。
物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜する。具体的には、基板温度を１００℃以上
５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０
体積％以上、好ましくは１００体積％として成膜する。
【0237】
次に、加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶性の高い第１のＣＡＡＣ－ＯＳ膜
とする。加熱処理の温度は、３５０℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０
℃以下とする。また、加熱処理の時間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時
間以下とする。また、加熱処理は、不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ま
しくは、不活性雰囲気で加熱処理を行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰
囲気での加熱処理により、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することが
できる。一方、不活性雰囲気での加熱処理により第１の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成
されることがある。その場合、酸化性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減する
ことができる。なお、加熱処理は１０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下また
は１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよい。減圧下では、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度
をさらに短時間で低減することができる。
とする。加熱処理の温度は、３５０℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０
℃以下とする。また、加熱処理の時間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時
間以下とする。また、加熱処理は、不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ま
しくは、不活性雰囲気で加熱処理を行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰
囲気での加熱処理により、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することが
できる。一方、不活性雰囲気での加熱処理により第１の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成
されることがある。その場合、酸化性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減する
ことができる。なお、加熱処理は１０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下また
は１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよい。減圧下では、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度
をさらに短時間で低減することができる。
【0238】
第１の酸化物半導体膜は、厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることにより、厚さが１
０ｎｍ以上である場合と比べ、加熱処理によって容易に結晶化させることができる。
０ｎｍ以上である場合と比べ、加熱処理によって容易に結晶化させることができる。
【0239】
次に、第１の酸化物半導体膜と同じ組成である第２の酸化物半導体膜を１０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下の厚さで成膜する。第２の酸化物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜す
る。具体的には、基板温度を１００℃以上５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０
℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０体積％以上、好ましくは１００体積％として成
膜する。
０ｎｍ以下の厚さで成膜する。第２の酸化物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜す
る。具体的には、基板温度を１００℃以上５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０
℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０体積％以上、好ましくは１００体積％として成
膜する。
【0240】
次に、加熱処理を行い、第２の酸化物半導体膜を第１のＣＡＡＣ－ＯＳ膜から固相成長
させることで、結晶性の高い第２のＣＡＡＣ－ＯＳ膜とする。加熱処理の温度は、３５０
℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０℃以下とする。また、加熱処理の時
間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時間以下とする。また、加熱処理は、
不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ましくは、不活性雰囲気で加熱処理を
行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰囲気での加熱処理により、第２の酸
化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することができる。一方、不活性雰囲気での加
熱処理により第２の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成されることがある。その場合、酸化
性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減することができる。なお、加熱処理は１
０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下または１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよ
い。減圧下では、第２の酸化物半導体膜の不純物濃度をさらに短時間で低減することがで
きる。
させることで、結晶性の高い第２のＣＡＡＣ－ＯＳ膜とする。加熱処理の温度は、３５０
℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０℃以下とする。また、加熱処理の時
間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時間以下とする。また、加熱処理は、
不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ましくは、不活性雰囲気で加熱処理を
行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰囲気での加熱処理により、第２の酸
化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することができる。一方、不活性雰囲気での加
熱処理により第２の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成されることがある。その場合、酸化
性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減することができる。なお、加熱処理は１
０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下または１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよ
い。減圧下では、第２の酸化物半導体膜の不純物濃度をさらに短時間で低減することがで
きる。
【0241】
以上のようにして、合計の厚さが１０ｎｍ以上であるＣＡＡＣ－ＯＳ膜を形成すること
ができる。当該ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を、酸化物積層における酸化物半導体膜として好適に用
いることができる。
ができる。当該ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を、酸化物積層における酸化物半導体膜として好適に用
いることができる。
【0242】
次に、例えば、基板加熱しないことなどにより被形成面が低温（例えば、１３０℃未満
、１００℃未満、７０℃未満または室温（２０℃～２５℃）程度）である場合の酸化物膜
の形成方法について説明する。
、１００℃未満、７０℃未満または室温（２０℃～２５℃）程度）である場合の酸化物膜
の形成方法について説明する。
【0243】
被形成面が低温の場合、スパッタ粒子は被成膜面に不規則に降り注ぐ。スパッタ粒子は
、例えば、マイグレーションをしないため、既に他のスパッタ粒子が堆積している領域も
含め、無秩序に堆積していく。即ち、堆積して得られる酸化物膜は、例えば、厚さが均一
でなく、結晶の配向も無秩序になる場合がある。このようにして得られた酸化物膜は、ス
パッタ粒子の結晶性を、ある程度維持するため、結晶部（ナノ結晶）を有する。
、例えば、マイグレーションをしないため、既に他のスパッタ粒子が堆積している領域も
含め、無秩序に堆積していく。即ち、堆積して得られる酸化物膜は、例えば、厚さが均一
でなく、結晶の配向も無秩序になる場合がある。このようにして得られた酸化物膜は、ス
パッタ粒子の結晶性を、ある程度維持するため、結晶部（ナノ結晶）を有する。
【0244】
また、例えば、成膜時の圧力が高い場合、飛翔中のスパッタ粒子は、アルゴンなどの他
の粒子（原子、分子、イオン、ラジカルなど）と衝突する頻度が高まる。スパッタ粒子は
、飛翔中に他の粒子と衝突する（再スパッタされる）ことで、結晶構造が崩れる場合があ
る。例えば、スパッタ粒子は、他の粒子と衝突することで、平板状の形状を維持すること
ができず、細分化（例えば各原子に分かれた状態）される場合がある。このとき、スパッ
タ粒子から分かれた各原子が被形成面に堆積していくことで、非晶質酸化物膜が形成され
る場合がある。
の粒子（原子、分子、イオン、ラジカルなど）と衝突する頻度が高まる。スパッタ粒子は
、飛翔中に他の粒子と衝突する（再スパッタされる）ことで、結晶構造が崩れる場合があ
る。例えば、スパッタ粒子は、他の粒子と衝突することで、平板状の形状を維持すること
ができず、細分化（例えば各原子に分かれた状態）される場合がある。このとき、スパッ
タ粒子から分かれた各原子が被形成面に堆積していくことで、非晶質酸化物膜が形成され
る場合がある。
【0245】
また、出発点に多結晶酸化物を有するターゲットを用いたスパッタリング法ではなく、
液体を用いて成膜する方法の場合、またはターゲットなどの固体を気体化することで成膜
する方法の場合、各原子に分かれた状態で飛翔して被形成面に堆積するため、非晶質酸化
物膜が形成される場合がある。また、例えば、レーザーアブレーション法では、ターゲッ
トから放出された原子、分子、イオン、ラジカル、クラスターなどが飛翔して被形成面に
堆積するため、非晶質酸化物膜が形成される場合がある。
液体を用いて成膜する方法の場合、またはターゲットなどの固体を気体化することで成膜
する方法の場合、各原子に分かれた状態で飛翔して被形成面に堆積するため、非晶質酸化
物膜が形成される場合がある。また、例えば、レーザーアブレーション法では、ターゲッ
トから放出された原子、分子、イオン、ラジカル、クラスターなどが飛翔して被形成面に
堆積するため、非晶質酸化物膜が形成される場合がある。
【0246】
本発明の一態様の表示装置のトランジスタ及び容量素子に含まれる酸化物半導体膜は、
上述のいずれの結晶状態の酸化物半導体膜を適用してもよい。また、積層構造の酸化物半
導体膜を含む場合、各酸化物半導体膜の結晶状態が異なっていてもよい。但し、トランジ
スタのチャネル形成領域として機能する酸化物半導体膜には、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を適用す
ることが好ましい。また、容量素子に含まれる酸化物半導体膜（透光性を有する導電膜）
は、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜よりも不純物濃度が高いため、結晶性が低減
する場合がある。
上述のいずれの結晶状態の酸化物半導体膜を適用してもよい。また、積層構造の酸化物半
導体膜を含む場合、各酸化物半導体膜の結晶状態が異なっていてもよい。但し、トランジ
スタのチャネル形成領域として機能する酸化物半導体膜には、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を適用す
ることが好ましい。また、容量素子に含まれる酸化物半導体膜（透光性を有する導電膜）
は、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜よりも不純物濃度が高いため、結晶性が低減
する場合がある。
【0247】
以上、本実施の形態で示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用い
ることができる。
ることができる。
【0248】
【0249】
図１１に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２と
の間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続され
た表示パネル８００６、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基
板８０１０、バッテリー８０１１を有する。
の間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続され
た表示パネル８００６、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基
板８０１０、バッテリー８０１１を有する。
【0250】
本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル８００６に用いることができる。
【0251】
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル
８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【0252】
タッチパネル８００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル
８００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル８００６の対向基板（封止基
板）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル８
００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
８００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル８００６の対向基板（封止基
板）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル８
００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
【0253】
バックライトユニット８００７は、光源８００８を有する。光源８００８をバックライ
トユニット８００７の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
トユニット８００７の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
【0254】
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【0255】
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリー８０１１による電源であってもよい。バッテリー８０１
１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリー８０１１による電源であってもよい。バッテリー８０１
１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【0256】
また、表示モジュール８０００には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を
追加して設けてもよい。
追加して設けてもよい。
【0257】
図１２（Ａ）乃至図１２（Ｈ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐
体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５０
０５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（
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５００８、等を有することが
できる。
体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５０
０５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（
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５００８、等を有することが
できる。
【0258】
図１２（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９
、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図１２（Ｂ）は記録媒体を備えた携
帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表
示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１２（Ｃ）はゴー
グル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２
、イヤホン５０１３、等を有することができる。図１２（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上
述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１２（Ｅ）は
テレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、シ
ャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図１２（Ｆ）は携
帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１
、等を有することができる。図１２（Ｇ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、
チューナ、画像処理部、等を有することができる。図１２（Ｈ）は持ち運び型テレビ受像
器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有すること
ができる。
、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図１２（Ｂ）は記録媒体を備えた携
帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表
示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１２（Ｃ）はゴー
グル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２
、イヤホン５０１３、等を有することができる。図１２（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上
述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１２（Ｅ）は
テレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、シ
ャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図１２（Ｆ）は携
帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１
、等を有することができる。図１２（Ｇ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、
チューナ、画像処理部、等を有することができる。図１２（Ｈ）は持ち運び型テレビ受像
器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有すること
ができる。
【0259】
図１２（Ａ）乃至図１２（Ｈ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。
例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッ
チパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プ
ログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコ
ンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は
受信を行う機能、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、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器におい
ては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報
を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な
画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器におい
ては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補
正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影し
た画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１２（Ａ）乃至図１
２（Ｈ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を
有することができる。
例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッ
チパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プ
ログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコ
ンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は
受信を行う機能、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、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器におい
ては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報
を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な
画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器におい
ては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補
正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影し
た画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１２（Ａ）乃至図１
２（Ｈ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を
有することができる。
【0260】
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有す
ることを特徴とする。
ることを特徴とする。
【0261】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いること
ができる。
ができる。
【符号の説明】
【0262】
１００ 画素部
１０２ トランジスタ
１０３ トランジスタ
１０４ 走査線駆動回路
１０５ 容量素子
１０６ 信号線駆動回路
１０７ 走査線
１０８ 液晶素子
１０９ 信号線
１１５ 容量線
３０１ 画素
３０１ｂ 画素
３０２ 基板
３０４ａ 導電膜
３０４ｂ 導電膜
３０４ｃ 導電膜
３０４ｄ 導電膜
３０５ 絶縁膜
３０６ 絶縁膜
３０７ 酸化物半導体膜
３０８ａ 酸化物半導体膜
３０８ｂ 酸化物半導体膜
３０８ｃ 導電膜
３０８ｄ 酸化物半導体膜
３０９ 導電膜
３１０ａ 導電膜
３１０ｂ 導電膜
３１０ｃ 導電膜
３１０ｄ 導電膜
３１０ｅ 導電膜
３１０ｆ 導電膜
３１１ 絶縁膜
３１２ 絶縁膜
３１３ 絶縁膜
３１４ 絶縁膜
３１５ 導電膜
３１６ａ 導電膜
３１６ｂ 導電膜
３１６ｃ 導電膜
３１８ 配向膜
３２０ 液晶層
３４２ 基板
３４４ 遮光膜
３４６ 有色膜
３４８ 絶縁膜
３５０ 導電膜
３５２ 配向膜
３７２ 開口部
３７４ａ 開口部
３７４ｂ 開口部
３７４ｃ 開口部
３７４ｄ 開口部
３７４ｅ 開口部
３８８ 酸化物半導体膜
３８８ａ 酸化物半導体膜
３８８ｂ 酸化物半導体膜
３８８ｃ 導電膜
３９０ 酸化物膜
３９０ａ 酸化物膜
３９０ｂ 酸化物膜
３９０ｃ 酸化物膜
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５０１４ アンテナ
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００７ バックライトユニット
８００８ 光源
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリー
１０２ トランジスタ
１０３ トランジスタ
１０４ 走査線駆動回路
１０５ 容量素子
１０６ 信号線駆動回路
１０７ 走査線
１０８ 液晶素子
１０９ 信号線
１１５ 容量線
３０１ 画素
３０１ｂ 画素
３０２ 基板
３０４ａ 導電膜
３０４ｂ 導電膜
３０４ｃ 導電膜
３０４ｄ 導電膜
３０５ 絶縁膜
３０６ 絶縁膜
３０７ 酸化物半導体膜
３０８ａ 酸化物半導体膜
３０８ｂ 酸化物半導体膜
３０８ｃ 導電膜
３０８ｄ 酸化物半導体膜
３０９ 導電膜
３１０ａ 導電膜
３１０ｂ 導電膜
３１０ｃ 導電膜
３１０ｄ 導電膜
３１０ｅ 導電膜
３１０ｆ 導電膜
３１１ 絶縁膜
３１２ 絶縁膜
３１３ 絶縁膜
３１４ 絶縁膜
３１５ 導電膜
３１６ａ 導電膜
３１６ｂ 導電膜
３１６ｃ 導電膜
３１８ 配向膜
３２０ 液晶層
３４２ 基板
３４４ 遮光膜
３４６ 有色膜
３４８ 絶縁膜
３５０ 導電膜
３５２ 配向膜
３７２ 開口部
３７４ａ 開口部
３７４ｂ 開口部
３７４ｃ 開口部
３７４ｄ 開口部
３７４ｅ 開口部
３８８ 酸化物半導体膜
３８８ａ 酸化物半導体膜
３８８ｂ 酸化物半導体膜
３８８ｃ 導電膜
３９０ 酸化物膜
３９０ａ 酸化物膜
３９０ｂ 酸化物膜
３９０ｃ 酸化物膜
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５０１４ アンテナ
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００７ バックライトユニット
８００８ 光源
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】