(57)【要約】【課題】酸化物半導体を用いた半導体装置を作製する際の加工技術を確立することを課題の一とする。【解決手段】基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極上方のゲート絶縁層と、該ゲート絶縁層上方の酸化物半導体層と、を形成し、ウエットエッチングにより、酸化物半導体層を加工して島状の酸化物半導体層を形成し、島状の酸化物半導体層を覆う導電層を形成し、ドライエッチングにより、導電層を加工してソース電極及びドレイン電極を形成し、島状の酸化物半導体層の一部を除去し、島状の酸化物半導体層に凹部を形成する。【選択図】図１
2020025114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタを有し、
前記トランジスタは
第１の金属層と、
前記第１の金属層上の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層上の銅を含む第２の金属層と銅を含む第３の金属層と、
前記酸化物半導体層上と前記第２の金属層上と前記第３の金属層上の第２の絶縁層と、を有し、
前記第１の金属層は、第１のチタン層と第１の銅層の積層であり、
前記第２の金属層と前記第３の金属層は、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、
前記酸化物半導体層は、前記トランジスタのチャネル形成領域を含み、
前記第１の金属層は、前記トランジスタのゲートを構成する半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸化物半導体層は、ＩｎとＧａとＺｎとを有する半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第２の金属層と前記第３の金属層は、それぞれ第２のチタン層と第２の銅層の積層である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも呼ぶ）を作製し、電子デバイ
ス等に応用する技術が注目されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、酸化物半
導体膜として酸化亜鉛やＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用いて、画像表示装
置のスイッチング素子などを作製する技術が開示されている。
【０００３】
酸化物半導体を加工する技術としてはエッチング処理が代表的であるが（特許文献３、特
許文献４等参照）、例えば、ウエットエッチングは等方的なエッチングであるため、素子
の微細化には不向きという問題がある。また、薬液を用いる処理であるため、制御性の点
で課題がある。一方で、ドライエッチングは、微細化、制御性の面では有利であるが、エ
ッチングレートが小さく、処理に時間がかかるという問題がある。また、使用する装置に
よっては、エッチングの面内ばらつきが生じる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【特許文献３】特開２００８−４１６９５号公報
【特許文献４】特開２００８−４２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、酸化物半導体を加工する技術は既にいくつか存在していたが、酸化物半導体
を用いて半導体装置を作製しようとする場合に要求される条件を満たす加工技術は、未だ
確立されていなかった。
【０００６】
また、酸化物半導体にはインジウムなどの希少金属が使用されているが、従来のエッチン
グをはじめとする加工技術においては、これらの高価な金属類を含有する酸化物半導体層
は、成膜された膜のうち大部分が除去されると共に廃棄されていた。このため、従来の加
工技術では酸化物半導体を適用する半導体装置の作製にかかるコストを低減することが困
難であった。また、省資源問題への対応が求められていた。
【０００７】
上記問題点に鑑み、酸化物半導体を用いた半導体装置を作製する際の加工技術を確立する
ことを課題の一とする。または、省資源問題に対応した半導体装置の作製方法を提供する
ことを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する発明の一例は、活性層として機能する島状の酸化物半導体層と、それを覆う導電
層を、ドライエッチングにより加工する。例えば、塩素と酸素を含むガスを用いたドライ
エッチングにより、導電層を加工してソース電極及びドレイン電極を形成すると共に、酸
化物半導体層の一部を除去し、島状の酸化物半導体層に凹部を形成する。この際、島状の
酸化物半導体層の下方に存在するゲート絶縁層には、酸化シリコンを含む材料を用いるこ
とが好ましい。
【０００９】
又は、ゲート絶縁層上方の酸化物半導体層を、ウエットエッチングにより島状の酸化物半
導体層に加工する。
【００１０】
より詳細には、次の通りである。
【００１１】
開示する発明の一例は、基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極上方のゲート絶縁層と、
該ゲート絶縁層上方の酸化物半導体層と、を形成し、ウエットエッチングにより、酸化物
半導体層を加工して島状の酸化物半導体層を形成し、島状の酸化物半導体層を覆う導電層
を形成し、ドライエッチングにより、導電層を加工してソース電極及びドレイン電極を形
成し（形成すると共に）、島状の酸化物半導体層の一部を除去し、島状の酸化物半導体層
に凹部を形成することを特徴とする。
【００１２】
開示する発明の他の一例は、基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極上方のゲート絶縁層
と、該ゲート絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、を形成し、第１の酸化物半導体層上
方に、第１の酸化物半導体層より導電率が高い第２の酸化物半導体層を形成し、ウエット
エッチングにより、第１の酸化物半導体層及び第２の酸化物半導体層を加工して島状の第
１の酸化物半導体層及び島状の第２の酸化物半導体層を形成し、島状の第２の酸化物半導
体層を覆う導電層を形成し、ドライエッチングにより、導電層を加工してソース電極及び
ドレイン電極を形成し（形成すると共に）、島状の第１の酸化物半導体層及び島状の第２
の酸化物半導体層の一部を除去し、島状の第１の酸化物半導体層に凹部を形成することを
特徴とする。
【００１３】
上記において、酸化物半導体層（第１の酸化物半導体層、及び第２の酸化物半導体層を含
む）は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を含んでいても良い。また、導電層として、酸化
物半導体層（第１の酸化物半導体層、及び第２の酸化物半導体層を含む）に用いる材料よ
りドライエッチングにおけるエッチングレートが大きい材料を用いることができる。
【００１４】
また、上記ドライエッチングは、塩素を含むガスを用いて行うことができる。この場合、
ゲート絶縁層は、酸化シリコンを含む材料を用いて形成し、塩素を含むガスは酸素を含ん
でいることが好ましい。また、酸素の含有量を、塩素を含むガスの１５体積％以上として
も良い。
【００１５】
また、上記ウエットエッチングの廃液から、金属元素を回収することもできる。
【００１６】
開示する発明の一例は、基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極上方のゲート絶縁層と、
該ゲート絶縁層上方の島状の酸化物半導体層と、を形成し、島状の酸化物半導体層を覆う
導電層を形成し、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、導電層を加工
してソース電極及びドレイン電極を形成し（形成すると共に）、酸化物半導体層の一部を
除去し、島状の酸化物半導体層に凹部を形成することを特徴とする。
【００１７】
上記において、酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を含んでいても良い。
また、導電層として、酸化物半導体層に用いる材料よりドライエッチングにおけるエッチ
ングレートが大きい材料を用いることができる。また、ゲート絶縁層は、酸化シリコンを
含む材料を用いて形成すると良い。また、酸素の含有量を、塩素と酸素を含むガスの１５
体積％以上としても良い。
【００１８】
なお、「エッチングレート」とは、単位時間あたりにエッチングされる量（被エッチング
量）を意味する。したがって、「エッチングレートが大きい」とは、よりエッチングされ
やすいことを意味し、「エッチングレートが小さい」とは、よりエッチングされにくいこ
とを意味する。また、「エッチング選択比がとれる」とは、例えば、Ａ層とＢ層をエッチ
ングする場合に、Ａ層のエッチングレートとＢ層のエッチングレートに十分な差を有する
ことにより、Ａ層とＢ層の一方をより多くエッチングできることを意味する。
【００１９】
なお、本明細書中で用いることができる酸化物半導体の一例としては、ＩｎＭＯ３（Ｚｎ
Ｏ）ｍ（ｍ＞０）で表記されるものがある。ここで、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ
）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びコバルト（Ｃｏ）から選ばれた一の金属元
素又は複数の金属元素を示す。例えばＭとしてＧａが選択される場合には、Ｇａのみの場
合の他に、ＧａとＮｉや、ＧａとＦｅなど、Ｇａ以外の上記金属元素が選択される場合を
含む。また、上記酸化物半導体において、Ｍとして含まれる金属元素の他に、不純物元素
としてＦｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸化物が含まれているものが
ある。本明細書においては、上記酸化物半導体のうち、Ｍとして少なくともガリウムを含
むものをＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体と呼び、当該材料を用いた薄膜をＩｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜と呼ぶことがある。
【００２０】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、表示装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置に含まれる。
【発明の効果】
【００２１】
開示する発明において、活性層として機能する島状の酸化物半導体層と、それを覆う導電
層を、ドライエッチングにより加工することで、半導体装置の微細化が可能となり、半導
体装置の性能が向上する。又は、ゲート絶縁層上方の酸化物半導体層を、ウエットエッチ
ングにより島状の酸化物半導体層に加工することで、スループットを向上させることがで
きる。
【００２２】
または、比較的エッチングの制御性が要求されないゲート絶縁層上方の酸化物半導体層の
エッチング（島状酸化物半導体層への加工）をウエットエッチングにより行い、微細化や
エッチングの制御性が要求されるチャネルエッチをドライエッチングにより行うことによ
り、作製プロセス全体としてスループットを向上させると共に半導体装置を高性能化する
ことができる。
【００２３】
または、酸化物半導体層を島状に加工する際にウエットエッチングを用いて行い、当該エ
ッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等の材料を回収して再利用す
ることにより、資源を有効活用し低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置を説明する図である。
【図２】実施の形態２に係る半導体装置を説明する図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図４】エッチングレート及び選択比の酸素含有量依存性を示す図である。
【図５】実施の形態３に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図６】実施の形態３に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図７】実施の形態３に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図８】実施の形態３に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体装置の作製方法を説明する図である。
【図１０】実施の形態３に係る半導体装置を説明する図である。
【図１１】実施の形態３に係る半導体装置を説明する図である。
【図１２】実施の形態３に係る半導体装置を説明する図である。
【図１３】実施の形態４に係る半導体装置を説明する図である。
【図１４】半導体装置のブロック図を説明する図である。
【図１５】信号線駆動回路の構成を説明する図である。
【図１６】信号線駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１７】信号線駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１８】シフトレジスタの構成を説明する図である。
【図１９】図１８に示すフリップフロップの接続構成を説明する図である。
【図２０】実施の形態６に係る半導体装置の画素等価回路を説明する図である。
【図２１】実施の形態６に係る半導体装置を説明する図である。
【図２２】実施の形態５に係る半導体装置を説明する図である。
【図２３】実施の形態６に係る半導体装置を説明する図である。
【図２４】実施の形態６に係る半導体装置を説明する図である。
【図２５】電子ペーパーの使用形態の例を説明する図である。
【図２６】電子書籍の一例を示す外観図である。
【図２７】テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの例を示す外観図である。
【図２８】遊技機の例を示す外観図である。
【図２９】携帯電話機の一例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下に示す実施の形
態の記載内容に限定されず、発明の趣旨から逸脱することなく形態及び詳細を様々に変更
し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組
み合わせて実施することができる。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分
又は同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態では、半導体装置の作製工程の一例について、図１を用いて説明する。
【００２７】
はじめに、絶縁表面を有する基板２００上にゲート電極２０２を形成し、続いて当該ゲー
ト電極２０２上にゲート絶縁層２０４と酸化物半導体層２０６を形成する（図１（Ａ）参
照）。
【００２８】
絶縁表面を有する基板２００としては、例えば、液晶表示装置などに使用される可視光透
過性を有するガラス基板を用いることができる。上記のガラス基板は無アルカリガラス基
板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、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が用いられ
ている。他にも、絶縁表面を有する基板２００として、セラミック基板、石英基板やサフ
ァイア基板などの絶縁体でなる絶縁性基板、珪素などの半導体材料でなる半導体基板の表
面を絶縁材料で被覆したもの、金属やステンレスなどの導電体でなる導電性基板の表面を
絶縁材料で被覆したもの、などを用いることができる。
【００２９】
ゲート電極２０２は、導電層を基板２００全面に形成した後、フォトリソグラフィ法によ
り形成されたレジストマスクを用いて、選択的に導電層をエッチングすることにより形成
することができる。この際、後に形成されるゲート絶縁層２０４の被覆性を向上し、段切
れを防止するために、ゲート電極２０２の端部がテーパー形状となるようエッチングする
ことが好ましい。なお、ゲート電極２０２にはゲート配線等、上記導電層によって形成さ
れる電極や配線が含まれる。
【００３０】
ゲート電極２０２は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの低抵抗導電性材料で形成
することが望ましい。なお、配線及び電極としてアルミニウムを用いる場合、アルミニウ
ム単体では耐熱性が低く、腐蝕しやすい等の問題点があるため、耐熱性導電性材料と組み
合わせて形成することが好ましい。
【００３１】
耐熱性導電性材料は、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｄ（ネオジム）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた
元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、ま
たは上述した元素を成分とする窒化物で形成する。これらの耐熱性導電性材料からなる膜
とアルミニウム（又は銅）を積層させて、配線や電極を形成することができる。
【００３２】
ゲート絶縁層２０４は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸
化シリコン膜、酸化アルミニウム膜又は酸化タンタル膜等で形成することができる。また
、これらの膜を積層させて設けてもよい。これらの膜は、スパッタ法等を用いて膜厚を５
０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下で形成することができる。例えば、ゲート絶縁層２０４として
、スパッタ法により酸化シリコン膜を１００ｎｍの厚さで形成することができる。
【００３３】
なお、ゲート絶縁層２０４上に酸化物半導体層２０６を形成する前に、ゲート絶縁層２０
４の表面にプラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理を行うことにより、ゲート絶縁層
２０４の表面に付着しているゴミを除去することができる。
【００３４】
プラズマ処理は、真空状態のチャンバーにアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを導入し
、被処理物（ここでは、ゲート絶縁層２０４が形成された基板２００）にバイアス電圧を
印加してプラズマ状態として行うことができる。この場合、プラズマ中には電子とＡｒの
陽イオンが存在し、陰極方向（基板２００側）にＡｒの陽イオンが加速される。加速され
たＡｒの陽イオンがゲート絶縁層２０４の表面に衝突することによって、当該ゲート絶縁
層２０４の表面がスパッタエッチングされ、その表面を改質することができる。なお、ア
ルゴンガスに代えて、ヘリウムガスを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、水素
、窒素等を加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にＣｌ２、ＣＦ４などを
加えた雰囲気で行ってもよい。このようなプラズマ処理を「逆スパッタ」と呼ぶこともあ
る。
【００３５】
酸化物半導体層２０６は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜で形成することができる。
例えば、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３
：ＺｎＯ＝１：１：１）を用いたスパッタ法で、酸化物半導体層２０６を形成する。スパ
ッタの条件としては、例えば、基板２００とターゲットとの距離を３０ｍｍ〜５００ｍｍ
、圧力を０．１Ｐａ〜２．０Ｐａ、直流（ＤＣ）電源を０．２５ｋＷ〜５．０ｋＷ（直径
８インチのターゲット使用時）、雰囲気をアルゴン雰囲気、酸素雰囲気、又はアルゴンと
酸素との混合雰囲気とすることができる。
【００３６】
なお、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるため
好ましい。また、上述したプラズマ処理を行った後、大気に曝すことなく酸化物半導体層
２０６を形成することにより、ゲート絶縁層２０４と酸化物半導体層２０６の界面にゴミ
や水分が付着することを抑制することができる。また、酸化物半導体層２０６の膜厚は、
５ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすればよい。
【００３７】
上記のスパッタ法としては、スパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法や、Ｄ
Ｃスパッタ法、パルス的に直流バイアスを加えるパルスＤＣスパッタ法などを用いること
ができる。
【００３８】
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置を用いてもよい。多元
スパッタ装置では、同一チャンバーで異なる膜を積層形成することも、同一チャンバーで
複数種類の材料を同時にスパッタして一の膜を形成することもできる。さらに、チャンバ
ー内部に磁界発生機構を備えたマグネトロンスパッタ装置を用いる方法（マグネトロンス
パッタ法）や、マイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥＣＲスパッタ法等を用
いてもよい。また、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれ
らの化合物を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイア
ススパッタ法等を用いてもよい。
【００３９】
次に、酸化物半導体層２０６上にレジストマスク２０８を形成し、当該レジストマスク２
０８を用いて酸化物半導体層２０６を選択的にエッチングして島状の酸化物半導体層２１
０を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００４０】
ここでは、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）又は酢酸と硝酸と燐酸との混合液を用いたウエ
ットエッチングにより、酸化物半導体層２０６の不要な部分を除去して、島状の酸化物半
導体層２１０を形成する。なお、上記エッチングの後にはレジストマスク２０８は除去す
る。また、ウエットエッチングに用いるエッチャントは酸化物半導体層２０６をエッチン
グできるものであればよく上述したものに限られない。
【００４１】
上記のエッチングとしては、ウエットエッチングを用いることが好ましい。ウエットエッ
チングを用いることで、大面積を均一に、かつ、短時間で加工することが可能となるため
である。なお、ウエットエッチングを用いる場合には、エッチング後の廃液からインジウ
ムなどの材料を回収して再利用することもできる。資源の有効活用という観点からも、上
記のエッチングとしてウエットエッチングを用いることが好ましい。一方で、ドライエッ
チングを用いる場合であっても島状の酸化物半導体層２１０を形成することは可能である
から、上記のエッチングからドライエッチングを除外するものではない。
【００４２】
次に、島状の酸化物半導体層２１０上に導電層２１２を形成する（図１（Ｃ）参照）。
【００４３】
導電層２１２として、スパッタ法や真空蒸着法等を用いて、アルミニウム（Ａｌ）、銅（
Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）
、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素を含む金
属、上述の元素を成分とする合金、または、上述の元素を成分とする窒化物等からなる材
料で形成することができる。なお、導電層２１２の形成後に熱処理（例えば、２００〜６
００℃程度の熱処理）を行う場合には、導電層２１２に所定の耐熱性を持たせることが好
ましい。
【００４４】
例えば、導電層２１２としてチタン膜の単層構造で形成することができる。また、導電層
２１２を積層構造としても良く、例えば、アルミニウム膜とチタン膜との積層構造とする
ことができる。また、チタン膜と、ネオジムを含むアルミニウム（Ａｌ−Ｎｄ）膜と、チ
タン膜の３層構造としてもよい。さらに、導電層２１２を、シリコンを含むアルミニウム
膜の単層構造としてもよい。
【００４５】
次に、導電層２１２上にレジストマスク２１４ａ、レジストマスク２１４ｂ、レジストマ
スク２１４ｃを形成し、導電層２１２を選択的にエッチングして、導電層２１６ａ、２１
６ｂ、２１８を形成すると共に、島状の酸化物半導体層２１０の一部（表面付近の一部）
を除去（チャネルエッチ）し当該島状の酸化物半導体層２１０に凹部２２０を形成する（
図１（Ｄ）参照）。
【００４６】
島状の酸化物半導体層２１０の一部が除去されて形成される凹部２２０は、導電層２１６
ａと導電層２１６ｂの間の領域にあたる。そのため、導電層２１６ａはトランジスタのソ
ース電極又はドレイン電極の一方として機能し、導電層２１６ｂは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。図１（Ｄ）に示すように、酸化物半導体層
２１０の一部を除去して凹部２２０を形成することにより、導電層２１６ａと導電層２１
６ｂを確実に電気的に絶縁状態とすることができる。また、導電層２１８は、トランジス
タ等の素子を電気的に接続する配線として機能する。
【００４７】
なお、上記エッチングの後にはレジストマスク２１４ａ、レジストマスク２１４ｂ、レジ
ストマスク２１４ｃは除去する。
【００４８】
この際のエッチングとしてはドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチン
グを用いることで、ウエットエッチングを用いる場合と比較して配線構造などの微細化が
可能となる。また、ドライエッチングを用いることにより、エッチングの制御性が良いた
め、島状の酸化物半導体層２１０の除去（凹部２２０の形成）を制御性良く行うことがで
きる。
【００４９】
上記ドライエッチングとしては、特に、塩素を含有するガスを用いたドライエッチングを
用いると良い。塩素を含有するガスを用いてエッチングを行うことで、塩素を含有しない
ガスを用いる場合と比較して、エッチングの面内ばらつきを低減することができるためで
ある。
【００５０】
上記塩素を含有するガスには、酸素が添加されているとより好ましい。塩素と酸素とを含
有するガスを用いることで、ゲート絶縁層２０４と島状の酸化物半導体層２１０とのエッ
チング選択比がとりやすく、ゲート絶縁層２０４へのダメージを十分に低減できるためで
ある。なお、この場合には、ゲート絶縁層２０４として酸化シリコンや酸化窒化シリコン
、窒化酸化シリコンといった酸化シリコンを含む材料を用いることが好ましい。また、エ
ッチングガス中の酸素ガスの含有量を１５体積％以上とすることにより、ゲート絶縁層２
０４と島状の酸化物半導体層２１０とのエッチング選択比を大きくし、ゲート絶縁層２０
４へのダメージを効果的に低減することができる。
【００５１】
ドライエッチングに用いるガスとしては、塩素（Ｃｌ２）の他、塩化硼素（ＢＣｌ３）、
塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などの塩素系ガスや、四弗化炭素（Ｃ
Ｆ４）、弗化硫黄（ＳＦ６）、弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）な
どのフッ素系ガス、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ
）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【００５２】
また、導電層２１２の材料として、島状の酸化物半導体層２１０よりエッチングレートが
高い材料を用いることが好ましい。これは、ドライエッチングにより、導電層２１２と島
状の酸化物半導体層２１０を一回でエッチングする場合、島状の酸化物半導体層２１０の
エッチングレートを導電層２１２のエッチングレートより小さくすることにより、島状の
酸化物半導体層２１０が過度にエッチングされることを抑制することができるためである
。その結果、酸化物半導体層２１０の消失を抑制することが可能となる。
【００５３】
その後、２００℃〜６００℃、代表的には３００℃〜５００℃の熱処理を行うと良い。こ
こでは、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処理を行う。この熱処理により島状の酸化
物半導体層２１０を構成するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の原子レベルの再配列
が行われる。この熱処理（光アニール等も含む）は、島状の酸化物半導体層２１０中にお
けるキャリアの移動を阻害する歪みを解放できる点で重要である。なお、上記の熱処理を
行うタイミングは、酸化物半導体層２０６の形成後であれば特に限定されない。
【００５４】
また、露出している島状の酸化物半導体層２１０の凹部２２０に対して酸素ラジカル処理
を行ってもよい。酸素ラジカル処理を行うことにより島状の酸化物半導体層２１０をチャ
ネル形成領域とする薄膜トランジスタをノーマリーオフとすることができる。また、ラジ
カル処理を行うことにより、島状の酸化物半導体層２１０のエッチングによるダメージを
回復することができる。ラジカル処理は、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、酸素を含むＮ２、Ｈｅ、Ａｒな
どの雰囲気下で行うことが好ましい。また、上記雰囲気にＣｌ２、ＣＦ４を加えた雰囲気
下で行ってもよい。なお、ラジカル処理は、基板１００側にバイアス電圧を印加せずに行
うことが好ましい。
【００５５】
次に、ゲート電極２０２、島状の酸化物半導体層２１０、導電層２１６ａ、２１６ｂ等を
含む薄膜トランジスタ２５０を覆うように、保護絶縁層２２２を形成する（図１（Ｅ）参
照）。保護絶縁層２２２としては、スパッタ法などを用いて、窒化シリコン、酸化シリコ
ン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタルなどの材料
を含む層を形成すればよい。
【００５６】
その後、各種電極や配線を形成することで半導体装置が完成する。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、活性層として機能する島状の酸化物半導体層と、それ
を覆う導電層を、ドライエッチングにより加工することで、半導体装置の微細化が可能と
なり、半導体装置の性能を向上させることができる。又は、ゲート絶縁層上方の酸化物半
導体層を、ウエットエッチングにより島状の酸化物半導体層に加工することで、スループ
ットを向上させることができる。すなわち、比較的エッチングの制御性が要求されないゲ
ート絶縁層上方の酸化物半導体層のエッチング（島状酸化物半導体層への加工）をウエッ
トエッチングにより行い、微細化やエッチングの制御性が要求されるチャネルエッチをド
ライエッチングにより行うことにより、作製プロセス全体としてスループットを向上させ
ると共に半導体装置を高性能化することができる。また、酸化物半導体層を島状に加工す
る際にウエットエッチングを用いて行い、当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に
含まれるインジウム等の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コス
ト化することができる。
【００５８】
本実施の形態により、高い特性を有する半導体装置を低いコストで提供することができる
。なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、半導体装置の作製工程について上記実施の形態と異なる場合について
、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態における半導体装置の作製工程は多くの部
分で実施の形態１と共通している。したがって、以下においては、重複する部分の説明は
省略し、異なる点について詳細に説明する。
【００６０】
はじめに、絶縁表面を有する基板２００上にゲート電極２０２を形成し、続いて当該ゲー
ト電極２０２上にゲート絶縁層２０４を形成した後、酸化物半導体層２０６と酸化物半導
体層２０７を積層して形成する（図２（Ａ）参照）。
【００６１】
ゲート電極２０２、ゲート絶縁層２０４、酸化物半導体層２０６の材料や作製方法につい
ては、実施の形態１を参照することができる。
【００６２】
酸化物半導体層２０７は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜で形成することができる。
例えば、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３
：ＺｎＯ＝１：１：１）を用いたスパッタ法で、酸化物半導体層２０６上に酸化物半導体
層２０７を形成することができる。この際に、酸化物半導体層２０６を大気に曝すことな
く酸化物半導体層２０７を連続して形成することが好ましい。
【００６３】
また、酸化物半導体層２０６の形成の際に用いたターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：
ＺｎＯ＝１：１：１）を用いて、酸化物半導体層２０７を形成することができる。スパッ
タの条件は、例えば、温度を２０℃〜１００℃、圧力を０．１Ｐａ〜２．０Ｐａ、電力を
２５０Ｗ〜３ｋＷ（８インチφ時）とすることができる。また、流量が４０ｓｃｃｍのア
ルゴンガスを導入している。なお、ターゲットの成分比や、その他スパッタの成膜条件な
どを適宜調節することで、結晶粒の有無や、結晶粒の密度などを調節することができる。
結晶粒の直径サイズは、概ね１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲とすることができる。酸化物半導体
層２０７の膜厚は、２ｎｍ〜２０ｎｍ程度とすれば良い。もちろん、膜中に結晶粒が含ま
れる場合には、含まれる結晶粒のサイズは膜厚を超える大きさとならない。
【００６４】
ここで、上記の酸化物半導体層２０６と酸化物半導体層２０７の成膜条件を異ならせるこ
とが好ましい。例えば、酸化物半導体層２０６の成膜条件においては、酸化物半導体層２
０７の成膜条件より、アルゴンガスの流量に対する酸素ガスの流量の比を大きくする。具
体的には、酸化物半導体層２０７の成膜条件は、希ガス（アルゴン、又はヘリウムなど）
雰囲気下、または、酸素ガス１０％以下、希ガス９０％以上の雰囲気下とし、酸化物半導
体層２０６の成膜条件は、酸素雰囲気下、または、希ガスに対する酸素ガスの流量比が１
以上の雰囲気下とする。
【００６５】
なお、酸化物半導体層２０６と酸化物半導体層２０７は互いに異なる材料を用いて形成し
ても良い。
【００６６】
次に、酸化物半導体層２０７上にレジストマスク２０８を形成し、当該レジストマスク２
０８を用いて酸化物半導体層２０６及び酸化物半導体層２０７を選択的にエッチングして
、島状の酸化物半導体層２１０及び島状の酸化物半導体層２１１を形成する（図２（Ｂ）
参照）。
【００６７】
ここではＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）又は酢酸と硝酸と燐酸との混合液を用いたウエッ
トエッチングにより、酸化物半導体層２０６及び酸化物半導体層２０７の不要な部分を除
去して、島状の酸化物半導体層２１０及び島状の酸化物半導体層２１１を形成する。なお
、上記エッチングの後にはレジストマスク２０８は除去する。また、ウエットエッチング
に用いるエッチャントは酸化物半導体層２０６及び酸化物半導体層２０７をエッチングで
きるものであればよく、上述したものに限られない。
【００６８】
上記のエッチングとしては、ウエットエッチングを用いることが好ましい。ウエットエッ
チングを用いることで、大面積を均一に、かつ、短時間で加工することが可能となるため
である。なお、ウエットエッチングを用いる場合には、エッチング後の廃液からインジウ
ムなどの材料を回収して再利用することもできる。資源の有効活用という観点からも、上
記のエッチングとしてウエットエッチングを用いることが好ましい。一方で、ドライエッ
チングを用いる場合であっても島状の酸化物半導体層２１０及び島状の酸化物半導体層２
１１を形成することは可能であるから、上記のエッチングからドライエッチングを除外す
るものではない。
【００６９】
次に、島状の酸化物半導体層２１１上に導電層２１２を形成する（図２（Ｃ）参照）。導
電層２１２の材料や作製方法については、実施の形態１を参照することができる。
【００７０】
次に、導電層２１２上にレジストマスク２１４ａ、レジストマスク２１４ｂ、レジストマ
スク２１４ｃを形成し、導電層２１２を選択的にエッチングして、導電層２１６ａ、２１
６ｂ、２１８を形成すると共に、島状の酸化物半導体層２１１をエッチングして導電率の
高い半導体領域２１５ａ、２１５ｂを形成し、島状の酸化物半導体層２１０の一部（表面
付近の一部）を除去（チャネルエッチ）する（図２（Ｄ）参照）。
【００７１】
島状の酸化物半導体層２１０の一部が除去されて形成される凹部２２０は、導電層２１６
ａと導電層２１６ｂの間、及び導電率の高い半導体領域２１５ａと導電率の高い半導体領
域２１５ｂの間の領域にあたる。そのため、導電層２１６ａは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し、導電層２１６ｂは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。
【００７２】
なお、上記エッチングの後にはレジストマスク２１４ａ、レジストマスク２１４ｂ、レジ
ストマスク２１４ｃは除去する。
【００７３】
この際のエッチングとしてはドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチン
グを用いることで、ウエットエッチングを用いる場合と比較して配線構造などの微細化が
可能となる。また、ドライエッチングを用いることにより、エッチングの制御性が良いた
め、島状の酸化物半導体層２１０の除去（凹部２２０の形成）を制御性良く行うことがで
きる。
【００７４】
上記ドライエッチングとしては、特に、塩素を含有するガスを用いたドライエッチングを
用いると良い。塩素を含有するガスを用いてエッチングを行うことで、塩素を含有しない
ガスを用いる場合と比較して、エッチングの面内ばらつきを低減することができるためで
ある。
【００７５】
上記塩素を含有するガスには、酸素が添加されているとより好ましい。塩素と酸素とを含
有するガスを用いることで、ゲート絶縁層２０４と島状の酸化物半導体層２１０（及び島
状の酸化物半導体層２１１）とのエッチング選択比がとりやすく、ゲート絶縁層２０４へ
のダメージを十分に低減できるためである。なお、この場合には、ゲート絶縁層２０４と
して酸化シリコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンといった酸化シリコンを含む材
料を用いることが好ましい。また、エッチングガス中の酸素ガスの含有量を１５体積％以
上とすることにより、ゲート絶縁層２０４と島状の酸化物半導体層２１０とのエッチング
選択比を大きくし、ゲート絶縁層２０４へのダメージを効果的に低減することができる。
【００７６】
ドライエッチングに用いるガスとしては、塩素（Ｃｌ２）の他、塩化硼素（ＢＣｌ３）、
塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などの塩素系ガスや、四弗化炭素（Ｃ
Ｆ４）、弗化硫黄（ＳＦ６）、弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）な
どのフッ素系ガス、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ
）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【００７７】
また、導電層２１２の材料として、島状の酸化物半導体層２１０、島状の酸化物半導体層
２１１よりエッチングレートが大きい材料を用いることが好ましい。これは、ドライエッ
チングにより、導電層２１２、島状の酸化物半導体層２１０、及び島状の酸化物半導体層
２１１を一回でエッチングする場合に、島状の酸化物半導体層２１０及び島状の酸化物半
導体層２１１のエッチングレートを導電層２１２のエッチングレートより小さくすること
により、島状の酸化物半導体層２１０が過度にエッチングされることを抑制することがで
きるためである。特に、導電層２１２よりエッチングレートが小さい島状の酸化物半導体
層２１１を設けることにより、島状の酸化物半導体層２１０が過度にエッチングされるこ
とを効果的に抑制することができる。
【００７８】
また、島状の酸化物半導体層２１１のエッチングレートが島状の酸化物半導体層２１０の
エッチングレートより高い場合には、導電率の高い半導体領域２１５ａと導電率の高い半
導体領域２１５ｂの分離、及び、島状の酸化物半導体層２１０の一部の除去を良好に行う
ことができるため、好ましい。
【００７９】
その後、２００℃〜６００℃、代表的には３００℃〜５００℃の熱処理を行うと良い。ま
た、露出している島状の酸化物半導体層２１０の凹部２２０に対して酸素ラジカル処理を
行ってもよい。詳細については、実施の形態１を参照することができる。
【００８０】
次に、ゲート電極２０２、島状の酸化物半導体層２１０、島状の酸化物半導体層２１１、
導電層２１６ａ、導電層２１６ｂ等を含む薄膜トランジスタ２５０を覆うように、保護絶
縁層２２２を形成する（図２（Ｅ）参照）。保護絶縁層２２２としては、スパッタ法など
を用いて、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ア
ルミニウム、酸化タンタルなどの材料を含む層を形成すればよい。
【００８１】
その後、各種電極や配線を形成することで半導体装置が完成する。
【００８２】
以上のように、本実施の形態では、活性層として機能する島状の酸化物半導体層と、それ
を覆う導電層を、ドライエッチングにより加工することで、半導体装置の微細化が可能と
なり、半導体装置の性能が向上する。又は、ゲート絶縁層上方の酸化物半導体層を、ウエ
ットエッチングにより島状の酸化物半導体層に加工することで、スループットを向上させ
ることができる。すなわち、比較的エッチングの制御性が要求されないゲート絶縁層上方
の酸化物半導体層のエッチング（島状酸化物半導体層への加工）をウエットエッチングに
より行い、微細化やエッチングの制御性が要求されるチャネルエッチをドライエッチング
により行うことにより、作製プロセス全体としてスループットを向上させると共に半導体
装置を高性能化することができる。また、酸化物半導体層を島状に加工する際にウエット
エッチングを用いて行い、当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジ
ウム等の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することが
できる。
【００８３】
また、本実施の形態では、島状の酸化物半導体層２１０と導電層２１６ａとの間に、導電
率の高い半導体領域２１５ａを、島状の酸化物半導体層２１０と導電層２１６ｂとの間に
、導電率の高い半導体領域２１５ｂを設けている。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、酸化物半導体層２０６上に酸化物半導体層２０７を形成
し、酸化物半導体層２０６と酸化物半導体層２０７を一度に加工する場合について示して
いるが、本実施の形態はこの作製順序に限定されない。例えば、酸化物半導体層２０６を
形成した後（図３（Ａ）参照）、島状の酸化物半導体層２１０に加工し（図３（Ｂ）参照
）、その後、島状の酸化物半導体層２１０を覆うように酸化物半導体層２０７及び導電層
２１２を形成して（図３（Ｃ）参照）、酸化物半導体層２０７と導電層２１２を一度に加
工する工程としても良い（図３（Ｄ）、図３（Ｅ）参照）。この場合、導電層２１２をエ
ッチングする際に、露出するゲート絶縁層２０４の損傷を低減することができる。特に、
導電層２１２よりエッチングレートが小さい酸化物半導体層２０７を設けることにより、
露出するゲート絶縁層２０４の損傷を効果的に低減することができる。
【００８５】
本実施の形態により、高い特性を有する半導体装置を低いコストで提供することができる
。なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【００８６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、半導体装置の使用形態の一例である表示装置の作製工程について、図
面を用いて説明する。なお、本実施の形態で示す作製工程は多くの部分で実施の形態１又
は実施の形態２と共通している。したがって、以下においては、重複する部分の説明は省
略し、異なる点について詳細に説明する。なお、以下の説明において、図５、図６は断面
図を示しており、図７〜図１０は上面図を示している。
【００８７】
はじめに、絶縁表面を有する基板２００上に配線及び電極（ゲート電極２０２を含むゲー
ト配線、容量配線１０８、第１の端子１２１）を形成する（図５（Ａ）、図７参照）。
【００８８】
容量配線１０８、第１の端子１２１はゲート電極２０２と同一の材料を用いて同時に形成
することができる。なお、ゲート電極２０２の材料や作製方法については、実施の形態１
を参照することができる。
【００８９】
次に、ゲート電極２０２上にゲート絶縁層２０４を介して島状の酸化物半導体層２１０及
び島状の酸化物半導体層２１１を形成する（図５（Ｂ）、図８参照）。島状の酸化物半導
体層２１０及び島状の酸化物半導体層２１１の材料や作製方法については、実施の形態１
、２を参照することができる。
【００９０】
次に、第１の端子１２１を露出させるようにゲート絶縁層２０４にコンタクトホール２１
３を形成した後、ゲート絶縁層２０４、島状の酸化物半導体層２１０及び島状の酸化物半
導体層２１１を覆うように導電層２１２を形成する（図５（Ｃ）参照）。
【００９１】
導電層２１２の材料や作製方法については、実施の形態１を参照することができる。なお
、本実施の形態では、導電層２１２と第１の端子１２１がコンタクトホール２１３を介し
て電気的に接続される。
【００９２】
次に、導電層２１２上にレジストマスク２１４を形成し、導電層２１２を選択的にエッチ
ングして、導電層２１６ａ、導電層２１６ｂ、接続電極１２０、第２の端子１２２を形成
すると共に、酸化物半導体層２１１をエッチングして導電率の高い半導体領域２１５ａ、
導電率の高い半導体領域２１５ｂを形成し、酸化物半導体層２１０の一部（表面付近の一
部）を除去し当該酸化物半導体層２１０に凹部２２０を形成する（図６（Ａ）、図９参照
）。
【００９３】
第２の端子１２２は、ソース配線（導電層２１６ａ又は導電層２１６ｂを含むソース配線
）と電気的に接続する構成とすることができる。また、接続電極１２０は、ゲート絶縁層
２０４に形成されたコンタクトホール２１３を介して第１の端子１２１と直接接続する構
成とすることができる。
【００９４】
また、この際のエッチングとしてはドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエ
ッチングを用いることで、ウエットエッチングを用いる場合と比較して配線構造などの微
細化が可能となる。また、ドライエッチングを用いることにより、エッチングの制御性が
良いため、島状の酸化物半導体層２１０の除去（凹部２２０の形成）を制御性良く行うこ
とができる。なお、ドライエッチングに用いるガス等については上記実施の形態を参照す
ることができる。
【００９５】
次に、２００℃〜６００℃、代表的には３００℃〜５００℃の熱処理を行うことが好まし
い。例えば、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処理を行う。この熱処理により島状の
酸化物半導体層２１０を構成するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の原子レベルの再配
列が行われる。この熱処理によりキャリアの移動を阻害する歪が解放されるため、ここで
の熱処理（光アニールも含む）は効果的である。なお、熱処理を行うタイミングは、酸化
物半導体層２１１の成膜後であれば特に限定されず、例えば、画素電極形成後に行っても
よい。
【００９６】
また、露出している島状の酸化物半導体層２１０に、酸素ラジカル処理を行ってもよい。
酸素ラジカル処理を行うことにより島状の酸化物半導体層２１０をチャネル形成領域とす
る薄膜トランジスタをノーマリーオフとすることができる。また、ラジカル処理を行うこ
とにより、島状の酸化物半導体層２１０のエッチングによるダメージを回復することがで
きる。ラジカル処理はＯ２、Ｎ２Ｏ、好ましくは酸素を含むＮ２、Ｈｅ、Ａｒ雰囲気下で
行うことが好ましい。また、上記雰囲気にＣｌ２、ＣＦ４を加えた雰囲気下で行ってもよ
い。
【００９７】
次に、レジストマスク２１４を除去した後、薄膜トランジスタ２５０を覆う保護絶縁層２
２２を形成し、当該保護絶縁層２２２を選択的にエッチングして導電層２１６ｂに達する
コンタクトホール１２５、接続電極１２０に達するコンタクトホール１２６及び第２の端
子１２２に達するコンタクトホール１２７を形成する（図６（Ｂ）参照）。
【００９８】
次に、導電層２１６と電気的に接続する透明導電層１１０、接続電極１２０に電気的に接
続する透明導電層１２８及び第２の端子１２２に電気的に接続する透明導電層１２９を形
成する（図６（Ｃ）、図１０参照）。
【００９９】
透明導電層１１０は画素電極として機能し、透明導電層１２８、１２９はＦＰＣとの接続
に用いられる電極または配線となる。より具体的には、接続電極１２０上に形成された透
明導電層１２８をゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極として用い、第
２の端子１２２上に形成された透明導電層１２９をソース配線の入力端子として機能する
接続用の端子電極として用いることができる。
【０１００】
また、容量配線１０８、ゲート絶縁層２０４、保護絶縁層２２２及び透明導電層１１０に
より保持容量を形成することができる。この場合、容量配線１０８と透明導電層１１０が
電極となり、ゲート絶縁層２０４と保護絶縁層２２２が誘電体となる。
【０１０１】
透明導電層１１０、１２８、１２９は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化インジウム
酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛合
金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）等をスパッタ法や真空蒸着法等を用いて形成することができる
。例えば、透明導電膜を成膜した後、当該透明導電膜上にレジストマスクを形成し、エッ
チングにより不要な部分を除去することにより透明導電層１１０、１２８、１２９を形成
することができる。
【０１０２】
また、図１１（Ａ１）、図１１（Ａ２）は、この段階でのゲート配線端子部の上面図及び
断面図をそれぞれ図示している。図１１（Ａ１）は図１１（Ａ２）中のＣ１−Ｃ２線に沿
った断面図に相当する。図１１（Ａ１）において、保護絶縁層２２２上に形成される透明
導電層１２８は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図１１（Ａ１
）において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される第１の端子１２１と、ソー
ス配線と同じ材料で形成される接続電極１２０とがゲート絶縁層２０４を介して重なり直
接接して導通させている。また、接続電極１２０と透明導電層１２８が保護絶縁層２２２
に設けられたコンタクトホールを介して直接接して導通させている。
【０１０３】
また、図１１（Ｂ１）、及び図１１（Ｂ２）は、ソース配線端子部の上面図及び断面図を
それぞれ図示している。また、図１１（Ｂ１）は図１１（Ｂ２）中のＤ１−Ｄ２線に沿っ
た断面図に相当する。図１１（Ｂ１）において、保護絶縁層２２２上に形成される透明導
電層１２９は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図１１（Ｂ１）
において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される電極１５６が、ソース配線と
電気的に接続される第２の端子１２２の下方にゲート絶縁層２０４を介して重なる場合を
示している。電極１５６は第２の端子１２２とは電気的に接続しておらず、電極１５６を
第２の端子１２２と異なる電位、例えばフローティング、ＧＮＤ、０Ｖなどに設定すれば
、ノイズ対策のための容量または静電気対策のための容量を形成することができる。また
、第２の端子１２２は、保護絶縁層２２２を介して透明導電層１２９と電気的に接続して
いる。
【０１０４】
ゲート配線、ソース配線、及び容量配線は画素密度に応じて複数本設けられるものである
。また、端子部においては、ゲート配線と同電位の第１の端子、ソース配線と同電位の第
２の端子、容量配線と同電位の第３の端子などが複数並べられて配置される。それぞれの
端子の数は、それぞれ任意な数で設ければ良いものとし、実施者が適宣決定すれば良い。
【０１０５】
以上の工程により、６枚のフォトマスクを使用して、ボトムゲート型のｎチャネル型薄膜
トランジスタや保持容量等の素子を完成させることができる。そして、これらの素子を個
々の画素に対応してマトリクス状に配置することにより、アクティブマトリクス型の表示
装置を作製するための一方の基板とすることができる。本明細書では便宜上このような基
板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１０６】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板
と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と
対向基板とを固定する。なお、対向基板に設けられた対向電極と電気的に接続する共通電
極をアクティブマトリクス基板上に設け、共通電極と電気的に接続する第４の端子を端子
部に設ける。この第４の端子は、共通電極を固定電位、例えばＧＮＤ、０Ｖなどに設定す
るための端子である。
【０１０７】
また、本実施の形態で示す構成は、図１０の画素構成に限られない。他の構成の一例を図
１２に示す。図１２は容量配線を設けず、画素電極と、隣接する画素のゲート配線とを電
極とし、保護絶縁層及びゲート絶縁層を誘電体として保持容量を形成する構成を示してい
る。この場合、容量配線及び容量配線と接続する第３の端子は省略することができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、表示装置において、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素
部に配置する薄膜トランジスタを作製する例について以下に説明する。
【０１１０】
画素部に配置する薄膜トランジスタは、実施の形態３に従って形成する。また、実施の形
態３に示す薄膜トランジスタはｎチャネル型ＴＦＴであるため、駆動回路のうち、ｎチャ
ネル型ＴＦＴで構成することができる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一
基板上に形成する。
【０１１１】
表示装置の一例であるアクティブマトリクス型液晶表示装置のブロック図の一例を図１４
（Ａ）に示す。図１４（Ａ）に示す表示装置は、基板５３００上に表示素子を備えた画素
を複数有する画素部５３０１と、各画素を選択する走査線駆動回路５３０２と、選択され
た画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路５３０３とを有する。
【０１１２】
また、実施の形態３に示す薄膜トランジスタは、ｎチャネル型ＴＦＴであり、ｎチャネル
型ＴＦＴで構成する信号線駆動回路について図１５を用いて説明する。
【０１１３】
図１５に示す信号線駆動回路は、ドライバＩＣ５６０１、スイッチ群５６０２＿１〜５６
０２＿Ｍ、第１の配線５６１１、第２の配線５６１２、第３の配線５６１３及び配線５６
２１＿１〜５６２１＿Ｍを有する。スイッチ群５６０２＿１〜５６０２＿Ｍそれぞれは、
第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜
トランジスタ５６０３ｃを有する。
【０１１４】
ドライバＩＣ５６０１は第１の配線５６１１、第２の配線５６１２、第３の配線５６１３
及び配線５６２１＿１〜５６２１＿Ｍに接続される。そして、スイッチ群５６０２＿１〜
５６０２＿Ｍそれぞれは、第１の配線５６１１、第２の配線５６１２、第３の配線５６１
３及びスイッチ群５６０２＿１〜５６０２＿Ｍそれぞれに対応した配線５６２１＿１〜５
６２１＿Ｍに接続される。そして、配線５６２１＿１〜５６２１＿Ｍそれぞれは、第１の
薄膜トランジスタ５６０３ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜トラン
ジスタ５６０３ｃを介して、３つの信号線（信号線Ｓｍ−２、信号線Ｓｍ−１、信号線Ｓ
ｍ（ｍ＝３Ｍ））に接続される。例えば、Ｊ列目の配線５６２１＿Ｊ（配線５６２１＿１
〜配線５６２１＿Ｍのうちいずれか一）は、スイッチ群５６０２＿Ｊが有する第１の薄膜
トランジスタ５６０３ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜トランジス
タ５６０３ｃを介して、信号線Ｓｊ−２、信号線Ｓｊ−１、信号線Ｓｊ（ｊ＝３Ｊ）に接
続される。
【０１１５】
なお、第１の配線５６１１、第２の配線５６１２、第３の配線５６１３には、それぞれ信
号が入力される。
【０１１６】
なお、ドライバＩＣ５６０１は、単結晶半導体を用いて形成されていることが望ましい。
さらに、スイッチ群５６０２＿１〜５６０２＿Ｍは、画素部と同一基板上に形成されてい
ることが望ましい。したがって、ドライバＩＣ５６０１とスイッチ群５６０２＿１〜５６
０２＿ＭとはＦＰＣなどを介して接続するとよい。又は、画素部と同一基板上に貼り合わ
せなどの方法により形成された単結晶半導体を用いてドライバＩＣ５６０１を形成しても
良い。
【０１１７】
次に、図１５に示した信号線駆動回路の動作について、図１６のタイミングチャートを参
照して説明する。なお、図１６のタイミングチャートは、ｉ行目の走査線Ｇｉが選択され
ている場合のタイミングチャートを示している。さらに、ｉ行目の走査線Ｇｉの選択期間
は、第１のサブ選択期間Ｔ１、第２のサブ選択期間Ｔ２及び第３のサブ選択期間Ｔ３に分
割されている。さらに、図１５の信号線駆動回路は、他の行の走査線が選択されている場
合でも図１６と同様の動作をする。
【０１１８】
なお、図１６のタイミングチャートは、Ｊ列目の配線５６２１＿Ｊが第１の薄膜トランジ
スタ５６０３ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜トランジスタ５６０
３ｃを介して、信号線Ｓｊ−２、信号線Ｓｊ−１、信号線Ｓｊに接続される場合について
示している。
【０１１９】
なお、図１６のタイミングチャートは、ｉ行目の走査線Ｇｉが選択されるタイミング、第
１の薄膜トランジスタ５６０３ａのオン・オフのタイミング５７０３ａ、第２の薄膜トラ
ンジスタ５６０３ｂのオン・オフのタイミング５７０３ｂ、第３の薄膜トランジスタ５６
０３ｃのオン・オフのタイミング５７０３ｃ及びＪ列目の配線５６２１＿Ｊに入力される
信号５７２１＿Ｊを示している。
【０１２０】
なお、配線５６２１＿１〜配線５６２１＿Ｍには第１のサブ選択期間Ｔ１、第２のサブ選
択期間Ｔ２及び第３のサブ選択期間Ｔ３において、それぞれ別のビデオ信号が入力される
。例えば、第１のサブ選択期間Ｔ１において配線５６２１＿Ｊに入力されるビデオ信号は
信号線Ｓｊ−２に入力され、第２のサブ選択期間Ｔ２において配線５６２１＿Ｊに入力さ
れるビデオ信号は信号線Ｓｊ−１に入力され、第３のサブ選択期間Ｔ３において配線５６
２１＿Ｊに入力されるビデオ信号は信号線Ｓｊに入力される。さらに、第１のサブ選択期
間Ｔ１、第２のサブ選択期間Ｔ２及び第３のサブ選択期間Ｔ３において、配線５６２１＿
Ｊに入力されるビデオ信号をそれぞれＤａｔａ＿ｊ−２、Ｄａｔａ＿ｊ−１、Ｄａｔａ＿
ｊとする。
【０１２１】
図１６に示すように、第１のサブ選択期間Ｔ１において第１の薄膜トランジスタ５６０３
ａがオンし、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃ
がオフする。このとき、配線５６２１＿Ｊに入力されるＤａｔａ＿ｊ−２が、第１の薄膜
トランジスタ５６０３ａを介して信号線Ｓｊ−２に入力される。第２のサブ選択期間Ｔ２
では、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂがオンし、第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ
及び第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃがオフする。このとき、配線５６２１＿Ｊに入力
されるＤａｔａ＿ｊ−１が、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂを介して信号線Ｓｊ−１
に入力される。第３のサブ選択期間Ｔ３では、第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃがオン
し、第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ及び第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂがオフす
る。このとき、配線５６２１＿Ｊに入力されるＤａｔａ＿ｊが、第３の薄膜トランジスタ
５６０３ｃを介して信号線Ｓｊに入力される。
【０１２２】
以上のことから、図１５の信号線駆動回路は、１ゲート選択期間を３つに分割することで
、１ゲート選択期間中に１つの配線５６２１から３つの信号線にビデオ信号を入力するこ
とができる。したがって、図１５の信号線駆動回路は、ドライバＩＣ５６０１が形成され
る基板と、画素部が形成されている基板との接続数を信号線の数に比べて約１／３にする
ことができる。接続数が約１／３になることによって、図１５の信号線駆動回路は、信頼
性、歩留まりなどを向上できる。
【０１２３】
なお、図１５のように、１ゲート選択期間を複数のサブ選択期間に分割し、複数のサブ選
択期間それぞれにおいて、ある１つの配線から複数の信号線それぞれにビデオ信号を入力
することができれば、薄膜トランジスタの配置や数、駆動方法などは限定されない。
【０１２４】
例えば、３つ以上のサブ選択期間それぞれにおいて１つの配線から３つ以上の信号線それ
ぞれにビデオ信号を入力する場合は、薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタを制御する
ための配線を追加すればよい。ただし、１ゲート選択期間を４つ以上のサブ選択期間に分
割すると、１つのサブ選択期間が短くなる。したがって、１ゲート選択期間は、２つ又は
３つのサブ選択期間に分割されることが望ましい。
【０１２５】
別の例として、図１７のタイミングチャートに示すように、１つの選択期間をプリチャー
ジ期間Ｔｐ、第１のサブ選択期間Ｔ１、第２のサブ選択期間Ｔ２、第３の選択期間Ｔ３に
分割してもよい。さらに、図１７のタイミングチャートは、ｉ行目の走査線Ｇｉが選択さ
れるタイミング、第１の薄膜トランジスタ５６０３ａのオン・オフのタイミング５８０３
ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂのオン・オフのタイミング５８０３ｂ、第３の薄
膜トランジスタ５６０３ｃのオン・オフのタイミング５８０３ｃ及びＪ列目の配線５６２
１＿Ｊに入力される信号５８２１＿Ｊを示している。図１７に示すように、プリチャージ
期間Ｔｐにおいて第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ、第２の薄膜トランジスタ５６０３
ｂ及び第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃがオンする。このとき、配線５６２１＿Ｊに入
力されるプリチャージ電圧Ｖｐが第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ、第２の薄膜トラン
ジスタ５６０３ｂ及び第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃを介してそれぞれ信号線Ｓｊ−
２、信号線Ｓｊ−１、信号線Ｓｊに入力される。第１のサブ選択期間Ｔ１において第１の
薄膜トランジスタ５６０３ａがオンし、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂ及び第３の薄
膜トランジスタ５６０３ｃがオフする。このとき、配線５６２１＿Ｊに入力されるＤａｔ
ａ＿ｊ−２が、第１の薄膜トランジスタ５６０３ａを介して信号線Ｓｊ−２に入力される
。第２のサブ選択期間Ｔ２では、第２の薄膜トランジスタ５６０３ｂがオンし、第１の薄
膜トランジスタ５６０３ａ及び第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃがオフする。このとき
、配線５６２１＿Ｊに入力されるＤａｔａ＿ｊ−１が、第２の薄膜トランジスタ５６０３
ｂを介して信号線Ｓｊ−１に入力される。第３のサブ選択期間Ｔ３では、第３の薄膜トラ
ンジスタ５６０３ｃがオンし、第１の薄膜トランジスタ５６０３ａ及び第２の薄膜トラン
ジスタ５６０３ｂがオフする。このとき、配線５６２１＿Ｊに入力されるＤａｔａ＿ｊが
、第３の薄膜トランジスタ５６０３ｃを介して信号線Ｓｊに入力される。
【０１２６】
以上のことから、図１７のタイミングチャートを適用した図１５の信号線駆動回路は、サ
ブ選択期間の前にプリチャージ選択期間を設けることによって、信号線をプリチャージで
きるため、画素へのビデオ信号の書き込みを高速に行うことができる。なお、図１７にお
いて、図１６と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能
を有する部分の詳細な説明は省略する。
【０１２７】
また、走査線駆動回路の構成について説明する。走査線駆動回路は、シフトレジスタ、バ
ッファを有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。走査線駆動
回路において、シフトレジスタにクロック信号（ＣＬＫ）及びスタートパルス信号（ＳＰ
）が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファに
おいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、１ライン分の画素のト
ランジスタのゲート電極が接続されている。そして、１ライン分の画素のトランジスタを
一斉にＯＮにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが
用いられる。
【０１２８】
走査線駆動回路の一部に用いるシフトレジスタの一形態について図１８及び図１９を用い
て説明する。
【０１２９】
図１８にシフトレジスタの回路構成を示す。図１８に示すシフトレジスタは、フリップフ
ロップ５７０１＿１〜５７０１＿ｎという複数のフリップフロップで構成される。また、
第１のクロック信号、第２のクロック信号、スタートパルス信号、リセット信号が入力さ
れて動作する。
【０１３０】
図１８のシフトレジスタの接続関係について説明する。１段目のフリップフロップ５７０
１＿１は、第１の配線５７１１、第２の配線５７１２、第４の配線５７１４、第５の配線
５７１５、第７の配線５７１７＿１、及び第７の配線５７１７＿２と接続される。また、
２段目のフリップフロップ５７０１＿２は、第３の配線５７１３、第４の配線５７１４、
第５の配線５７１５、第７の配線５７１７＿１、第７の配線５７１７＿２及び第７の配線
５７１７＿３と接続される。
【０１３１】
同様に、ｉ段目のフリップフロップ５７０１＿ｉ（フリップフロップ５７０１＿１〜５７
０１＿ｎのうちいずれか一）は、第２の配線５７１２又は第３の配線５７１３の一方、第
４の配線５７１４、第５の配線５７１５、第７の配線５７１７＿ｉ−１、第７の配線５７
１７＿ｉ、及び第７の配線５７１７＿ｉ＋１と接続される。ここで、ｉが奇数の場合には
、ｉ段目のフリップフロップ５７０１＿ｉは第２の配線５７１２と接続され、ｉが偶数で
ある場合には、ｉ段目のフリップフロップ５７０１＿ｉは第３の配線５７１３と接続され
ることになる。
【０１３２】
また、ｎ段目のフリップフロップ５７０１＿ｎは、第２の配線５７１２又は第３の配線５
７１３の一方、第４の配線５７１４、第５の配線５７１５、第７の配線５７１７＿ｎ−１
、第７の配線５７１７＿ｎ、及び第６の配線５７１６と接続される。
【０１３３】
なお、第１の配線５７１１、第２の配線５７１２、第３の配線５７１３、第６の配線５７
１６を、それぞれ第１の信号線、第２の信号線、第３の信号線、第４の信号線と呼んでも
よい。さらに、第４の配線５７１４、第５の配線５７１５を、それぞれ第１の電源線、第
２の電源線と呼んでもよい。
【０１３４】
次に、図１８に示すフリップフロップの詳細について、図１９を用いて説明する。図１９
に示すフリップフロップは、第１の薄膜トランジスタ５５７１、第２の薄膜トランジスタ
５５７２、第３の薄膜トランジスタ５５７３、第４の薄膜トランジスタ５５７４、第５の
薄膜トランジスタ５５７５、第６の薄膜トランジスタ５５７６、第７の薄膜トランジスタ
５５７７及び第８の薄膜トランジスタ５５７８を有する。なお、第１の薄膜トランジスタ
５５７１、第２の薄膜トランジスタ５５７２、第３の薄膜トランジスタ５５７３、第４の
薄膜トランジスタ５５７４、第５の薄膜トランジスタ５５７５、第６の薄膜トランジスタ
５５７６、第７の薄膜トランジスタ５５７７及び第８の薄膜トランジスタ５５７８は、ｎ
チャネル型トランジスタであり、ゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）がしきい値電圧（Ｖｔ
ｈ）を上回ったとき導通状態になるものとする。
【０１３５】
また、図１９に示すフリップフロップは、第１の配線５５０１、第２の配線５５０２、第
３の配線５５０３、第４の配線５５０４、第５の配線５５０５、及び第６の配線５５０６
を有する。
【０１３６】
なお、ここでは全ての薄膜トランジスタを、エンハンスメント型のｎチャネル型トランジ
スタとする例を示すが、特に限定されず、例えば、デプレッション型のｎチャネル型トラ
ンジスタを用いて駆動回路を駆動させることもできる。
【０１３７】
次に、図１８に示すフリップフロップの接続構成について、以下に示す。
【０１３８】
第１の薄膜トランジスタ５５７１の第１の電極（ソース電極またはドレイン電極の一方）
が第４の配線５５０４に接続され、第２の電極（ソース電極またはドレイン電極の他方）
が第３の配線５５０３に接続される。
【０１３９】
第２の薄膜トランジスタ５５７２の第１の電極が第６の配線５５０６に接続され、第２の
電極が第３の配線５５０３に接続される。
【０１４０】
第３の薄膜トランジスタ５５７３の第１の電極及びゲート電極が第５の配線５５０５に接
続され、第２の電極が第２の薄膜トランジスタ５５７２のゲート電極に接続される。
【０１４１】
第４の薄膜トランジスタ５５７４の第１の電極が第６の配線５５０６に接続され、ゲート
電極が第１の薄膜トランジスタ５５７１のゲート電極に接続され、第２の電極が第２の薄
膜トランジスタ５５７２のゲート電極に接続される。
【０１４２】
第５の薄膜トランジスタ５５７５の第１の電極が第５の配線５５０５に接続され、ゲート
電極が第１の配線５５０１に接続され、第２の電極が第１の薄膜トランジスタ５５７１の
ゲート電極に接続される。
【０１４３】
第６の薄膜トランジスタ５５７６の第１の電極が第６の配線５５０６に接続され、ゲート
電極が第２の薄膜トランジスタ５５７２のゲート電極に接続され、第２の電極が第１の薄
膜トランジスタ５５７１のゲート電極に接続される。
【０１４４】
第７の薄膜トランジスタ５５７７の第１の電極が第６の配線５５０６に接続され、ゲート
電極が第２の配線５５０２に接続され、第２の電極が第１の薄膜トランジスタ５５７１の
ゲート電極に接続される。
【０１４５】
第８の薄膜トランジスタ５５７８の第１の電極が第６の配線５５０６に接続され、ゲート
電極が第１の配線５５０１に接続され、第２の電極が第２の薄膜トランジスタ５５７２の
ゲート電極に接続される。
【０１４６】
なお、第１の薄膜トランジスタ５５７１のゲート電極、第４の薄膜トランジスタ５５７４
のゲート電極、第５の薄膜トランジスタ５５７５の第２の電極、第６の薄膜トランジスタ
５５７６の第２の電極及び第７の薄膜トランジスタ５５７７の第２の電極の接続箇所をノ
ード５５４３とする。さらに、第２の薄膜トランジスタ５５７２のゲート電極、第３の薄
膜トランジスタ５５７３の第２の電極、第４の薄膜トランジスタ５５７４の第２の電極、
第６の薄膜トランジスタ５５７６のゲート電極及び第８の薄膜トランジスタ５５７８の第
２の電極の接続箇所をノード５５４４とする。
【０１４７】
なお、第１の配線５５０１、第２の配線５５０２、第３の配線５５０３及び第４の配線５
５０４を、それぞれ第１の信号線、第２の信号線、第３の信号線、第４の信号線と呼んで
もよい。さらに、第５の配線５５０５を第１の電源線、第６の配線５５０６を第２の電源
線と呼んでもよい。
【０１４８】
ｉ段目のフリップフロップ５７０１＿ｉにおいて、図１９中の第１の配線５５０１と、図
１８中の第７の配線５７１７＿ｉ−１が接続される。また、図１９中の第２の配線５５０
２と、図１８中の第７の配線５７１７＿ｉ＋１が接続される。また、図１９中の第３の配
線５５０３と、第７の配線５７１７＿ｉが接続される。さらに、図１９中の第６の配線５
５０６と、第５の配線５７１５が接続される。
【０１４９】
ｉが奇数の場合、図１９中の第４の配線５５０４は、図１８中の第２の配線５７１２と接
続され、ｉが偶数の場合、図１８中の第３の配線５７１３と接続される。また、図１９中
の第５の配線５５０５と、図１８中の第４の配線５７１４が接続される。
【０１５０】
ただし、１段目のフリップフロップ５７０１＿１において、図１９中の第１の配線５５０
１は図１８中の第１の配線５７１１に接続される。また、ｎ段目のフリップフロップ５７
０１＿ｎにおいて、図１９中の第２の配線５５０２は図１８中の第６の配線５７１６に接
続される。
【０１５１】
なお、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を実施の形態３に示すｎチャネル型ＴＦＴのみ
で作製することも可能である。実施の形態３に示すｎチャネル型ＴＦＴはトランジスタの
移動度が大きいため、駆動回路の駆動周波数を高くすることが可能となる。また、実施の
形態３に示すｎチャネル型ＴＦＴはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜であるソース領域
又はドレイン領域により寄生容量が低減されるため、周波数特性（ｆ特性と呼ばれる）が
高い。例えば、実施の形態３に示すｎチャネル型ＴＦＴを用いた走査線駆動回路は、高速
に動作させることができるため、フレーム周波数を高くすること、または、黒画面挿入を
実現することなども実現することができる。
【０１５２】
さらに、走査線駆動回路のトランジスタのチャネル幅を大きくすることや、複数の走査線
駆動回路を配置することなどによって、さらに高いフレーム周波数を実現することができ
る。複数の走査線駆動回路を配置する場合は、例えば、偶数行の走査線を駆動する為の走
査線駆動回路を片側に配置し、奇数行の走査線を駆動するための走査線駆動回路をその反
対側に配置することにより、フレーム周波数を高くすることができる。また、複数の走査
線駆動回路により、同じ走査線に信号を出力すると、表示装置の大型化に有利である。
【０１５３】
また、表示装置の一例であるアクティブマトリクス型発光表示装置を作製する場合、少な
くとも一つの画素に複数の薄膜トランジスタを配置するため、走査線駆動回路を複数配置
することが好ましい。アクティブマトリクス型発光表示装置のブロック図の一例を図１４
（Ｂ）に示す。
【０１５４】
図１４（Ｂ）に示す発光表示装置は、基板５４００上に表示素子を備えた画素を複数有す
る画素部５４０１と、各画素を選択する第１の走査線駆動回路５４０２及び第２の走査線
駆動回路５４０４と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路５
４０３とを有する。
【０１５５】
図１４（Ｂ）に示す発光表示装置の画素に入力されるビデオ信号をデジタル形式とする場
合、画素はトランジスタのオンとオフの切り替えによって、発光もしくは非発光の状態と
なる。よって、面積階調法または時間階調法を用いて階調の表示を行うことができる。面
積階調法は、１画素を複数の副画素に分割し、各副画素を独立にビデオ信号に基づいて駆
動させることによって、階調表示を行う駆動法である。また時間階調法は、画素が発光す
る期間を制御することによって、階調表示を行う駆動法である。
【０１５６】
発光素子は、液晶素子などに比べて応答速度が高いので、液晶素子よりも時間階調法に適
している。時間階調法で表示を行なう場合、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に
分割する。そしてビデオ信号に従い、各サブフレーム期間において画素の発光素子を発光
または非発光の状態にする。複数のサブフレーム期間に分割することによって、１フレー
ム期間中に画素が発光する期間の合計の長さを、ビデオ信号により制御することができ、
階調を表示することができる。
【０１５７】
なお、図１４（Ｂ）に示す発光表示装置では、一つの画素に２つのスイッチング用ＴＦＴ
を配置する場合であって、一方のスイッチング用ＴＦＴのゲート配線である第１の走査線
に入力される信号を第１走査線駆動回路５４０２で生成し、他方のスイッチング用ＴＦＴ
のゲート配線である第２の走査線に入力される信号を第２の走査線駆動回路５４０４で生
成する例を示しているが、第１の走査線に入力される信号と、第２の走査線に入力される
信号とを、共に１つの走査線駆動回路で生成するようにしても良い。また、例えば、１つ
の画素が有するスイッチング用ＴＦＴの数によって、スイッチング素子の動作を制御する
ために用いられる走査線が、各画素に複数設けられることもあり得る。この場合、複数の
走査線に入力される信号を、全て１つの走査線駆動回路で生成しても良いし、複数の各走
査線駆動回路で生成しても良い。
【０１５８】
また、発光表示装置においても、駆動回路のうち、ｎチャネル型ＴＦＴで構成することが
できる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成することができる
。また、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を実施の形態３に示すｎチャネル型ＴＦＴの
みで作製することも可能である。
【０１５９】
また、上述した駆動回路は、液晶表示装置や発光表示装置に限らず、スイッチング素子と
電気的に接続する素子を利用して電子インクを駆動させる電子ペーパーに用いてもよい。
電子ペーパーは、電気泳動表示装置（電気泳動ディスプレイ）とも呼ばれており、紙と同
じ読みやすさを実現し、他の表示装置に比べ消費電力を抑え、且つ、薄型、軽量とするこ
とが可能である。
【０１６０】
電気泳動ディスプレイは、様々な形態が考えられ得るが、例えば、プラスの電荷を有する
第１の粒子と、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒また
は溶質に複数分散された構成とすることができ、この場合、マイクロカプセルに電界を印
加することによって、マイクロカプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に
集合した粒子の色のみを表示することができる。なお、第１の粒子または第２の粒子は染
料を含み、電界がない場合において移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２
の粒子の色は異なるもの（無色を含む）とする。
【０１６１】
このように、電気泳動ディスプレイは、電界などにより微粒子が移動する機構を利用した
ディスプレイである。電気泳動ディスプレイでは、液晶表示装置には必要な偏光板や、対
向基板が不要であり、厚さや重さを著しく低減することができる。
【０１６２】
上記マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼ばれるものであり、こ
の電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷することができる。また
、カラーフィルタや色素を有する粒子を用いることによってカラー表示も可能である。
【０１６３】
アクティブマトリクス基板上にマイクロカプセルを複数配置して、アクティブマトリクス
基板に形成された電極と別の電極とでマイクロカプセルを挟み込むことによりアクティブ
マトリクス型の表示装置が完成し、マイクロカプセルに電界を印加すれば表示を行うこと
ができる。アクティブマトリクス基板としては、例えば、実施の形態３の薄膜トランジス
タによって得られるアクティブマトリクス基板を用いることができる。
【０１６４】
なお、マイクロカプセル中の第１の粒子および第２の粒子は、導電体材料、絶縁体材料、
半導体材料、磁性材料、液晶材料、強誘電性材料、エレクトロルミネセント材料、エレク
トロクロミック材料、磁気泳動材料から選ばれた一種の材料、またはこれらの複合材料を
用いればよい。
【０１６５】
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い表示装置を作製することができる。
【０１６６】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。
【０１６７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには
駆動回路に用いて表示機能を有する半導体装置（表示装置ともいう）を作製する場合につ
いて説明する。また、薄膜トランジスタを、駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ
基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１６８】
表示装置は表示素子を含む。表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう）、発光
素子（発光表示素子ともいう）を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によ
って輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等が含まれる。また、電子インクなど、電気
的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
【０１６９】
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラ
を含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに表示装置は、該表示装置
を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該
素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は
、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極と
なる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であって
も良いし、あらゆる形態があてはまる。
【０１７０】
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光
源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒ
ｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎ
ｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り
付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュ
ール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回
路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１７１】
本実施の形態では、半導体装置として液晶表示装置の例を示す。まず、半導体装置の一形
態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図２２を用いて説明する。図２２
は、第１の基板４００１上に形成された実施の形態３で示したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非
単結晶膜を半導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタ４０１０、４０１１、及び
液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、
パネルの上面図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面
図に相当する。
【０１７２】
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲む
ようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回
路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査
線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６
とによって、液晶層４００８と共に封止されている。また第１の基板４００１上のシール
材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶
半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。
【０１７３】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、
ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図２２（Ａ１）
は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図２２（Ａ２）は、
ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１７４】
また、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は
、薄膜トランジスタを複数有しており、図２２（Ｂ）では、画素部４００２に含まれる薄
膜トランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれる薄膜トランジスタ４０１
１とを例示している。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、４０
２１が設けられている。
【０１７５】
薄膜トランジスタ４０１０、４０１１は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を半導体層
として含む信頼性の高い実施の形態３に示す薄膜トランジスタを適用することができる。
本実施の形態において、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型薄膜トラン
ジスタである。
【０１７６】
また、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０は、薄膜トランジスタ４０１０と電
気的に接続されている。そして液晶素子４０１３の対向電極層４０３１は第２の基板４０
０６上に形成されている。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００８と
が重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、対向
電極層４０３１はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられ、
絶縁層４０３２、４０３３を介して液晶層４００８を挟持している。
【０１７７】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、ガラス、金属（代表的にはス
テンレス）、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶ
Ｆ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルム、またはアクリル樹脂フ
ィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステ
ルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【０１７８】
また、４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり
、画素電極層４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するた
めに設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層４０３
１は、薄膜トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続さ
れる。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４
０３１と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材４
００５に含有させる。
【０１７９】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つで
あり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直
前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善
するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層４００８に
用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜
１００μｓ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。
【０１８０】
なお、本実施の形態で示す液晶表示装置は透過型液晶表示装置の例であるが、液晶表示装
置は反射型液晶表示装置でも半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０１８１】
また、本実施の形態で示す液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、内
側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側
に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板
及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリク
スとして機能する遮光膜を設けてもよい。
【０１８２】
また、本実施の形態では、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため、及び薄膜トラン
ジスタの信頼性を向上させるため、実施の形態３で得られた薄膜トランジスタを保護膜や
平坦化絶縁膜として機能する絶縁層（絶縁層４０２０、絶縁層４０２１）で覆う構成とな
っている。なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物
の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタ法を用いて、
酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化
アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積
層で形成すればよい。本実施の形態では保護膜をスパッタ法で形成する例を示すが、特に
限定されず種々の方法で形成すればよい。
【０１８３】
ここでは、保護膜として積層構造の絶縁層４０２０を形成する。ここでは、絶縁層４０２
０の一層目として、スパッタ法を用いて酸化珪素膜を形成する。保護膜として酸化珪素膜
を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層として用いるアルミニウム膜のヒロック防
止に効果がある。
【０１８４】
また、保護膜の二層目として絶縁層を形成する。ここでは、ここでは、絶縁層４０２０の
二層目として、スパッタ法を用いて窒化珪素膜を形成する。保護膜として窒化珪素膜を用
いると、ナトリウム等の可動イオンが半導体領域中に侵入して、ＴＦＴの電気特性を変化
させることを抑制することができる。
【０１８５】
また、保護膜を形成した後に、半導体層のアニール（３００℃〜４００℃）を行ってもよ
い。
【０１８６】
また、平坦化絶縁膜として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイ
ミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機
材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）
、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いる
ことができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層
４０２１を形成してもよい。
【０１８７】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキ
ル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。
【０１８８】
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層４０２１を材料液を用いて形成する場合、ベ
ークする工程で同時に、半導体層のアニール（３００℃〜４００℃）を行ってもよい。絶
縁層４０２１の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく半導体装置を作製
することが可能となる。
【０１８９】
画素電極層４０３０、対向電極層４０３１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。
【０１９０】
また、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマー
ともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形
成した画素電極は、シート抵抗が１．０×１０４Ω／ｓｑ．以下、波長５５０ｎｍにおけ
る透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分
子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１９１】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例え
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１９２】
また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４
００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１９３】
本実施の形態では、接続端子電極４０１５が、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０
３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、薄膜トランジスタ４０１０、４０
１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
【０１９４】
接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介し
て電気的に接続されている。
【０１９５】
また図２２においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実
装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路
を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部の
みを別途形成して実装しても良い。
【０１９６】
図２３は、半導体装置の一形態に相当する液晶表示モジュールにＴＦＴ基板２６００を用
いて構成する一例を示している。
【０１９７】
図２３は液晶表示モジュールの一例であり、ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１がシ
ール材２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む画素部２６０３、液晶層を含む
表示素子２６０４、着色層２６０５、偏光板２６０６が設けられ表示領域を形成している
。着色層２６０５はカラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、
青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。ＴＦＴ基板２６００と対
向基板２６０１の外側には偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設され
ている。光源は冷陰極管２６１０と反射板２６１１により構成され、回路基板２６１２は
、フレキシブル配線基板２６０９によりＴＦＴ基板２６００の配線回路部２６０８と接続
され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、
液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
【０１９８】
液晶表示モジュールには、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉ
ｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃ
ｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）などを用いることができる。
【０１９９】
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い液晶表示装置を作製することができる
。
【０２００】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。
【０２０１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、半導体装置の一例として電子ペーパーを示す。
【０２０２】
図１３は、半導体装置の一例としてアクティブマトリクス型の電子ペーパーを示す。半導
体装置に用いられる薄膜トランジスタ５８１としては、上記実施の形態１〜３で示す薄膜
トランジスタと同様に作製できる。
【０２０３】
図１３の電子ペーパーは、ツイストボール表示方式を用いた表示装置の例である。ツイス
トボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用いる電極層であ
る第１の電極層及び第２の電極層の間に配置し、第１の電極層及び第２の電極層に電位差
を生じさせることによって、球形粒子の向きを制御し、表示を行う方法である。
【０２０４】
基板５８０上に設けられた薄膜トランジスタ５８１はボトムゲート構造の薄膜トランジス
タであり、ソース電極層又はドレイン電極層が第１の電極層５８７と、絶縁層５８３、５
８４、５８５に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続している。第１の電極
層５８７と第２の電極層５８８との間には、黒色領域５９０ａ及び白色領域５９０ｂを有
し、周りに液体で満たされているキャビティ５９４を含む球形粒子５８９が設けられてお
り、球形粒子５８９の周囲は樹脂等の充填材５９５が設けられている（図１３参照）。図
１３においては、第１の電極層５８７が画素電極に相当し、第２の電極層５８８が共通電
極に相当する。第２の電極層５８８は、薄膜トランジスタ５８１と同一基板上に設けられ
る共通電位線と電気的に接続される。上記実施の形態に示す共通接続部を用いて、一対の
基板間に配置される導電性粒子を介して、基板５９６に設けられた第２の電極層５８８と
共通電位線とを電気的に接続することができる。
【０２０５】
また、ツイストボールの代わりに、電気泳動素子を用いることも可能である。その場合、
透明な液体と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径１０
μｍ〜２００μｍ程度のマイクロカプセルを用いる。第１の電極層と第２の電極層との間
に設けられるマイクロカプセルは、第１の電極層と第２の電極層によって、電場が与えら
れると、白い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することがで
きる。この原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーと
よばれている。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライ
トは不要であり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能で
ある。また、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持するこ
とが可能であるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置（単に表示装置、又は表示
装置を具備する半導体装置ともいう）を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存し
ておくことが可能となる。
【０２０６】
以上のように、半導体装置として信頼性の高い電子ペーパーを作製することができる。
【０２０７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。
【０２０８】
（実施の形態７）
本実施の形態では、半導体装置として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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
図２０は、半導体装置の一例としてデジタル時間階調駆動を適用可能な画素構成の一例を
示す図である。
【０２１２】
デジタル時間階調駆動を適用可能な画素の構成及び画素の動作について説明する。ここで
は酸化物半導体層（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜）をチャネル形成領域に用いるｎ
チャネル型のトランジスタを１つの画素に２つ用いる例を示す。
【０２１３】
画素６４００は、スイッチング用トランジスタ６４０１、駆動用トランジスタ６４０２、
発光素子６４０４及び容量素子６４０３を有している。スイッチング用トランジスタ６４
０１はゲートが走査線６４０６に接続され、第１電極（ソース電極及びドレイン電極の一
方）が信号線６４０５に接続され、第２電極（ソース電極及びドレイン電極の他方）が駆
動用トランジスタ６４０２のゲートに接続されている。駆動用トランジスタ６４０２は、
ゲートが容量素子６４０３を介して電源線６４０７に接続され、第１電極が電源線６４０
７に接続され、第２電極が発光素子６４０４の第１電極（画素電極）に接続されている。
発光素子６４０４の第２電極は共通電極６４０８に相当する。共通電極６４０８は、同一
基板上に形成される共通電位線と電気的に接続され、その接続部分を共通接続部として、
図１（Ａ）、図２（Ａ）、或いは図３（Ａ）に示す構造とすればよい。
【０２１４】
なお、発光素子６４０４の第２電極（共通電極６４０８）には低電源電位が設定されてい
る。なお、低電源電位とは、電源線６４０７に設定される高電源電位を基準にして低電源
電位＜高電源電位を満たす電位であり、低電源電位としては例えばＧＮＤ、０Ｖなどが設
定されていても良い。この高電源電位と低電源電位との電位差を発光素子６４０４に印加
して、発光素子６４０４に電流を流して発光素子６４０４を発光させるため、高電源電位
と低電源電位との電位差が発光素子６４０４の順方向しきい値電圧以上となるようにそれ
ぞれの電位を設定する。
【０２１５】
なお、容量素子６４０３は駆動用トランジスタ６４０２のゲート容量を代用して省略する
ことも可能である。駆動用トランジスタ６４０２のゲート容量については、チャネル領域
とゲート電極との間で容量が形成されていてもよい。
【０２１６】
ここで、電圧入力電圧駆動方式の場合には、駆動用トランジスタ６４０２のゲートには、
駆動用トランジスタ６４０２が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるような
ビデオ信号を入力する。つまり、駆動用トランジスタ６４０２は線形領域で動作させる。
駆動用トランジスタ６４０２は線形領域で動作させるため、電源線６４０７の電圧よりも
高い電圧を駆動用トランジスタ６４０２のゲートにかける。なお、信号線６４０５には、
（電源線電圧＋駆動用トランジスタ６４０２のＶｔｈ）以上の電圧をかける。
【０２１７】
また、デジタル時間階調駆動に代えて、アナログ階調駆動を行う場合、信号の入力を異な
らせることで、図２０と同じ画素構成を用いることができる。
【０２１８】
アナログ階調駆動を行う場合、駆動用トランジスタ６４０２のゲートに発光素子６４０４
の順方向電圧＋駆動用トランジスタ６４０２のＶｔｈ以上の電圧をかける。発光素子６４
０４の順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており、少なくとも順方向し
きい値電圧を含む。なお、駆動用トランジスタ６４０２が飽和領域で動作するようなビデ
オ信号を入力することで、発光素子６４０４に電流を流すことができる。駆動用トランジ
スタ６４０２を飽和領域で動作させるため、電源線６４０７の電位は、駆動用トランジス
タ６４０２のゲート電位よりも高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子
６４０４にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆動を行うことができる。
【０２１９】
なお、図２０に示す画素構成は、これに限定されない。例えば、図２０に示す画素に新た
にスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ又は論理回路などを追加してもよい。
【０２２０】
次に、発光素子の構成について、図２１を用いて説明する。ここでは、駆動用ＴＦＴがｎ
型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図２１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の
半導体装置に用いられる駆動用ＴＦＴであるＴＦＴ７００１、７０１１、７０２１は、実
施の形態３で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶
膜を半導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。
【０２２１】
発光素子は発光を取り出すために陽極又は陰極の少なくとも一方が透明であればよい。そ
して、基板上に薄膜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、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。
【０２２２】
上面射出構造の発光素子について図２１（Ａ）を用いて説明する。
【０２２３】
図２１（Ａ）に、駆動用ＴＦＴであるＴＦＴ７００１がｎ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２１（Ａ）では、
発光素子７００２の陰極７００３と駆動用ＴＦＴであるＴＦＴ７００１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、ＣａＦ、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は光を透過する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性材料を用いても良い。
【０２２４】
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２１（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。
【０２２５】
次に、下面射出構造の発光素子について図２１（Ｂ）を用いて説明する。駆動用ＴＦＴ７
０１１がｎ型で、発光素子７０１２から発せられる光が陰極７０１３側に射出する場合の
、画素の断面図を示す。図２１（Ｂ）では、駆動用ＴＦＴ７０１１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７
０１５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２１（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〜３０ｎｍ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７０１３として用いることができる。そして発光層７
０１４は、図２１（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
２１（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。例えば黒の顔料を添加した樹脂等を用いることもできる。
【０２２６】
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２１（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。
【０２２７】
次に、両面射出構造の発光素子について、図２１（Ｃ）を用いて説明する。図２１（Ｃ）
では、駆動用ＴＦＴ７０２１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２１（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Ａｌを、陰極７０２３として
用いることができる。そして発光層７０２４は、図２１（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７０
２５は、図２１（Ａ）と同様に、光を透過する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。
【０２２８】
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２１（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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
なお本実施の形態では、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタ（駆動用ＴＦＴ）と
発光素子が電気的に接続されている例を示したが、駆動用ＴＦＴと発光素子との間に電流
制御用ＴＦＴが接続されている構成であってもよい。
【０２３１】
なお本実施の形態で示す半導体装置は、図２１に示した構成に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０２３２】
次に、半導体装置の一形態に相当する発光表示パネル（発光パネルともいう）の外観及び
断面について、図２４を用いて説明する。図２４は、第１の基板４０５１上に形成された
実施の形態３で示したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を半導体層として含む信頼性の
高い薄膜トランジスタ４５０９、４５１０及び発光素子４５１１を、第２の基板４５０６
との間にシール材４５０５によって封止した、パネルの上面図であり、図２４（Ｂ）は、
図２４（Ａ）のＨ−Ｉにおける断面図に相当する。
【０２３３】
第１の基板４５０１上に設けられた画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０
３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂを囲むようにして、シール材４５０５
が設けられている。また画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び
走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂの上に第２の基板４５０６が設けられている。よ
って画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５
０４ａ、４５０４ｂは、第１の基板４５０１とシール材４５０５と第２の基板４５０６と
によって、充填材４５０７と共に密封されている。このよう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。
【０２３４】
また第１の基板４５０１上に設けられた画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４
５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは、薄膜トランジスタを複数有し
ており、図２４（Ｂ）では、画素部４５０２に含まれる薄膜トランジスタ４５１０と、信
号線駆動回路４５０３ａに含まれる薄膜トランジスタ４５０９とを例示している。
【０２３５】
薄膜トランジスタ４５０９、４５１０は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を半導体層
として含む信頼性の高い実施の形態３に示す薄膜トランジスタを適用することができる。
本実施の形態において、薄膜トランジスタ４５０９、４５１０はｎチャネル型薄膜トラン
ジスタである。
【０２３６】
また４５１１は発光素子に相当し、発光素子４５１１が有する画素電極である第１の電極
層４５１７は、薄膜トランジスタ４５１０のソース電極層またはドレイン電極層と電気的
に接続されている。なお発光素子４５１１の構成は、第１の電極層４５１７、電界発光層
４５１２、第２の電極層４５１３の積層構造であるが、本実施の形態に示した構成に限定
されない。発光素子４５１１から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子４５１１の
構成は適宜変えることができる。
【０２３７】
隔壁４５２０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の電極層４５１７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。
【０２３８】
電界発光層４５１２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。
【０２３９】
発光素子４５１１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
４５１３及び隔壁４５２０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。
【０２４０】
また、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂ
、または画素部４５０２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４５１８ａ、４５１８
ｂから供給されている。
【０２４１】
本実施の形態では、接続端子電極４５１５が、発光素子４５１１が有する第１の電極層４
５１７と同じ導電膜から形成され、端子電極４５１６は、薄膜トランジスタ４５０９、４
５１０が有するソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜から形成されている。
【０２４２】
接続端子電極４５１５は、ＦＰＣ４５１８ａが有する端子と、異方性導電膜４５１９を介
して電気的に接続されている。
【０２４３】
発光素子４５１１からの光の取り出し方向に位置する基板には、第２の基板は透光性でな
ければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまた
はアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。
【０２４４】
また、充填材４５０７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹
脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、
ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶ
Ａ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。本実施の形態は充填材として窒
素を用いた。
【０２４５】
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、
位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよ
い。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により
反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０２４６】
信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは
、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜によって形成された駆動回
路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、又は走査線駆動回
路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、本実施の形態は図２４の構成に
限定されない。
【０２４７】
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い発光表示装置（表示パネル）を作製す
ることができる。
【０２４８】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。
【０２４９】
（実施の形態８）
半導体装置は、電子ペーパーとして適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示
するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペー
パーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレ
ジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を
図２５、図２６に示す。
【０２５０】
図２５（Ａ）は、電子ペーパーで作られたポスター２６３１を示している。広告媒体が紙
の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、電子ペーパーを用いれ
ば短時間で広告の表示を変えることができる。また、表示も崩れることなく安定した画像
が得られる。なお、ポスターは無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
【０２５１】
また、図２５（Ｂ）は、電車などの乗り物の車内広告２６３２を示している。広告媒体が
紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、電子ペーパーを用い
れば人手を多くかけることなく短時間で広告の表示を変えることができる。また表示も崩
れることなく安定した画像が得られる。なお、車内広告は無線で情報を送受信できる構成
としてもよい。
【０２５２】
また、図２６は、電子書籍２７００の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、
筐体２７０１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２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、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。
【０２５３】
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２６では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部
（図２６では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【０２５４】
また、図２６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２
７０１において、電源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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
（実施の形態９）
半導体装置は、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、デジタルビデオカメラ、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。
【０２５７】
図２７（Ａ）は、テレビジョン装置９６００の一例を示している。テレビジョン装置９６
００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。
【０２５８】
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
コン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機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９６０３に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機
９６１０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。
【０２５９】
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優先または無線に
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。
【０２６０】
図２７（Ｂ）は、デジタルフォトフレーム９７００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９７０３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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
また、デジタルフォトフレーム９７００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、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。
【０２６３】
図２８（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
２８（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、少なくとも半導体装
置を備えた構成であればよく、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２８（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２８（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。
【０２６４】
図２８（Ｂ）は大型遊技機であるスロットマシン９９００の一例を示している。スロット
マシン９９００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９９００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、少なくとも半導体装置を備えた構成であればよく、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。
【０２６５】
図２９（Ａ）は、携帯電話機１０００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１０
０４、スピーカ１００５、マイク１００６などを備えている。
【０２６６】
図２９（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
報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
図２９（Ｂ）も携帯電話機の一例である。図２９（Ｂ）の携帯電話機は、筐体９４１１に
、表示部９４１２、及び操作ボタン９４１３を含む表示装置９４１０と、筐体９４０１に
操作ボタン９４０２、外部入力端子９４０３、マイク９４０４、スピーカ９４０５、及び
着信時に発光する発光部９４０６を含む通信装置９４００とを有しており、表示機能を有
する表示装置９４１０は電話機能を有する通信装置９４００と矢印の２方向に脱着可能で
ある。よって、表示装置９４１０と通信装置９４００の短軸同士を取り付けることも、表
示装置９４１０と通信装置９４００の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機
能のみを必要とする場合、通信装置９４００より表示装置９４１０を取り外し、表示装置
９４１０を単独で用いることもできる。通信装置９４００と表示装置９４１０とは無線通
信又は有線通信により画像又は入力情報を授受することができ、それぞれ充電可能なバッ
テリーを有する。
【実施例１】
【０２７４】
本実施例では、酸化物半導体層と絶縁膜について、塩素ガス及び酸素ガスを用いてドライ
エッチングを行った結果について説明する。
【０２７５】
本実施例で用いた試料について説明する。第１の酸化物半導体層として、ガラス基板上に
スパッタ法によって１５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜した。成膜条
件は、圧力を０．４Ｐａとし、電力を５００Ｗとし、成膜温度を２５℃とし、アルゴンガ
ス流量を１０ｓｃｃｍとし、酸素流量を５ｓｃｃｍとし、基板とターゲット間の距離は、
１７０ｍｍとした。ターゲットは、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１とした
ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５）を用いた。この成膜条件で得られた第
１の酸化物半導体層の組成を誘導結合プラズマ質量分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃ
ｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＩＣＰ−ＭＳ分析
法）により測定した結果は、ＩｎＧａ０．９４Ｚｎ０．４０Ｏ３．３１であった。
【０２７６】
次に、第１の酸化物半導体層より導電率が高い第２の酸化物半導体層として、ガラス基板
上にスパッタ法によって１５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜した。成
膜条件は、圧力を０．４Ｐａとし、電力を５００Ｗとし、成膜温度を２５℃とし、アルゴ
ンガス流量を４０ｓｃｃｍとし、基板とターゲット間の距離は、１７０ｍｍとした。ター
ゲットは、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１としたターゲット（Ｉｎ：Ｇａ
：Ｚｎ＝１：１：０．５）を用いた。この成膜条件で得られた第２の酸化物半導体層の組
成を誘導結合プラズマ質量分析法により測定した結果は、ＩｎＧａ０．９５Ｚｎ０．４１
Ｏ３．３３であった。
【０２７７】
次に、絶縁膜としてガラス基板上にＣＶＤ法によって２００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を
成膜した。成膜条件は、圧力を３９．９９Ｐａとし、成膜温度を４００℃とし、シランの
流量を４ｓｃｃｍとし、Ｎ２Ｏの流量を８００ｓｃｃｍとし、ＲＦパワーを１５０Ｗとし
、電極間距離は２８ｍｍとした。
【０２７８】
次に、第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層、及び絶縁膜のエッチングレートに
ついて測定を行った。作製した第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層、及び絶縁
膜のそれぞれついて、フォトレジストなどによるマスクを用いて、それぞれの膜が残存す
る程度の時間でエッチングを行った（ハーフエッチング）。その後、第１の酸化物半導体
層、第２の酸化物半導体層、及び絶縁膜のエッチング量を段差測定器にて測定し、エッチ
ング量とエッチング時間との関係からエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を算出した。
【０２７９】
エッチングは、ＩＣＰエッチング法を用いて、ＩＣＰ電力を１５００Ｗ（電極サイズ：３
７０ｍｍ×４７０ｍｍ）、ＲＦバイアスを２００Ｗ、圧力を１．５Ｐａ、基板温度を−１
０℃として行った。この際、エッチングガスである塩素ガスと酸素ガスの流量が異なる４
つの条件（塩素ガスの流量：酸素ガスの流量＝１００ｓｃｃｍ：０ｓｃｃｍ、８５ｓｃｃ
ｍ：１５ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍ：３０ｓｃｃｍ、５５ｓｃｃｍ：４５ｓｃｃｍ）でエッ
チングを行い、それぞれの条件におけるエッチングレートを算出した。
【０２８０】
エッチングレートを算出した結果を図４に示す。図４において、横軸は、エッチングガス
（塩素ガスと酸素ガスの合計）中の酸素ガスの含有量（体積％）であり、左縦軸は、エッ
チングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）であり、右縦軸は、選択比である。また、図４において、
丸印は、第１の酸化物半導体層のエッチングレートを示しており、三角印は、第２の酸化
物半導体層のエッチングレートを示しており、四角印は、絶縁膜のエッチングレートを示
しており、バツ印は、選択比を示している。なお、図４に示す選択比とは、絶縁膜のエッ
チングレートに対する第１の酸化物半導体層のエッチングレートを指す。
【０２８１】
図４の結果より、第１の酸化物半導体層及び第２の酸化物半導体層は、エッチングガス中
の酸素ガスの含有量（体積％）を上昇させても、エッチングレートに有意差は見られなか
った。一方、絶縁膜は、エッチングガス中の酸素ガスの含有量（体積％）を上昇させるこ
とによって、エッチングレートが小さくなるという結果が得られた。特に、エッチングガ
ス中の酸素ガスの含有量が１５体積％以上になると、絶縁膜のエッチングレートが小さく
なるという結果が得られた。
【０２８２】
また、絶縁膜に対する第１の酸化物半導体層の選択比（絶縁膜のエッチングレートと第１
の酸化物半導体層のエッチングレートの比）を求めると、図４に示したように、エッチン
グガス中に酸素が添加されていない状態では１未満であった選択比が、エッチングガスに
酸素を添加することで最大４．２まで増加することがわかった。また、第１の酸化物半導
体層及び第２の酸化物半導体層のエッチングレートに有意差は見られないため、絶縁膜に
対する第２の酸化物半導体層の選択比においても、絶縁膜に対する第１の酸化物半導体層
の選択比と同様の結果が得られる。
【０２８３】
以上により、酸素ガスの添加率を上昇させることによって、絶縁膜のエッチングレートを
第１及び第２の酸化物半導体層よりも小さくすることができることがわかった。また、エ
ッチングガス中の酸素ガスの含有量を１５体積％以上にすることによって、絶縁膜に対す
る第１及び第２の酸化膜半導体層の選択比を高めることができることがわかった。このよ
うにエッチングガス中に酸素ガスを含有させることによって、絶縁層と酸化物半導体層と
の選択比を大きくすることができる。これにより、絶縁層の上方に形成された酸化物半導
体層の一部（表面付近の一部）を除去（チャネルエッチ）する場合であっても、露出して
いる絶縁層へのダメージを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【０２８４】
１００    基板
１０２    ゲート絶縁層
１０８    容量配線
１１０    透明導電層
１２０    接続電極
１２１    端子
１２２    端子
１２５    コンタクトホール
１２６    コンタクトホール
１２７    コンタクトホール
１２８    透明導電層
１２９    透明導電層
１５６    電極
２００    基板
２０２    ゲート電極
２０４    ゲート絶縁層
２０６    酸化物半導体層
２０７    酸化物半導体層
２０８    レジストマスク
２１０    酸化物半導体層
２１１    酸化物半導体層
２１２    導電層
２１３    コンタクトホール
２１４    レジストマスク
２１４ａ    レジストマスク
２１４ｂ    レジストマスク
２１４ｃ    レジストマスク
２１５ａ    半導体領域
２１５ｂ    半導体領域
２１６    導電層
２１６ａ    導電層
２１６ｂ    導電層
２１８    導電層
２２０    凹部
２２２    保護絶縁層
２５０    薄膜トランジスタ
５８０    基板
５８１    薄膜トランジスタ
５８３    絶縁層
５８７    電極層
５８８    電極層
５８９    球形粒子
５９０ａ    黒色領域
５９０ｂ    白色領域
５９４    キャビティ
５９５    充填材
５９６    基板
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
２６００    ＴＦＴ基板
２６０１    対向基板
２６０２    シール材
２６０３    画素部
２６０４    表示素子
２６０５    着色層
２６０６    偏光板
２６０７    偏光板
２６０８    配線回路部
２６０９    フレキシブル配線基板
２６１０    冷陰極管
２６１１    反射板
２６１２    回路基板
２６１３    拡散板
２６３１    ポスター
２６３２    車内広告
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
２７２３    操作キー
２７２５    スピーカ
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    基板
４００８    液晶層
４０１０    薄膜トランジスタ
４０１１    薄膜トランジスタ
４０１３    液晶素子
４０１５    接続端子電極
４０１６    端子電極
４０１８    ＦＰＣ
４０１９    異方性導電膜
４０２０    絶縁層
４０２１    絶縁層
４０３０    画素電極層
４０３１    対向電極層
４０３２    絶縁層
４０５１    基板
４５０１    基板
４５０２    画素部
４５０３ａ    信号線駆動回路
４５０４ａ    走査線駆動回路
４５０５    シール材
４５０６    基板
４５０７    充填材
４５０９    薄膜トランジスタ
４５１０    薄膜トランジスタ
４５１１    発光素子
４５１２    電界発光層
４５１３    電極層
４５１５    接続端子電極
４５１６    端子電極
４５１７    電極層
４５１８ａ    ＦＰＣ
４５１９    異方性導電膜
４５２０    隔壁
５３００    基板
５３０１    画素部
５３０２    走査線駆動回路
５３０３    信号線駆動回路
５４００    基板
５４０１    画素部
５４０２    走査線駆動回路
５４０３    信号線駆動回路
５４０４    走査線駆動回路
５５０１    配線
５５０２    配線
５５０３    配線
５５０４    配線
５５０５    配線
５５０６    配線
５５４３    ノード
５５４４    ノード
５５７１    薄膜トランジスタ
５５７２    薄膜トランジスタ
５５７３    薄膜トランジスタ
５５７４    薄膜トランジスタ
５５７５    薄膜トランジスタ
５５７６    薄膜トランジスタ
５５７７    薄膜トランジスタ
５５７８    薄膜トランジスタ
５６０１    ドライバＩＣ
５６０２    スイッチ群
５６０３ａ    薄膜トランジスタ
５６０３ｂ    薄膜トランジスタ
５６０３ｃ    薄膜トランジスタ
５６１１    配線
５６１２    配線
５６１３    配線
５６２１    配線
５７０１    フリップフロップ
５７０３ａ    タイミング
５７０３ｂ    タイミング
５７０３ｃ    タイミング
５７１１    配線
５７１２    配線
５７１３    配線
５７１４    配線
５７１５    配線
５７１６    配線
５７１７    配線
５７２１    信号
５８０３ａ    タイミング
５８０３ｂ    タイミング
５８０３ｃ    タイミング
５８２１    信号
６４００    画素
６４０１    スイッチング用トランジスタ
６４０２    駆動用トランジスタ
６４０３    容量素子
６４０４    発光素子
６４０５    信号線
６４０６    走査線
６４０７    電源線
６４０８    共通電極
７００１    ＴＦＴ
７００２    発光素子
７００３    陰極
７００４    発光層
７００５    陽極
７０１１    駆動用ＴＦＴ
７０１２    発光素子
７０１３    陰極
７０１４    発光層
７０１５    陽極
７０１６    遮蔽膜
７０１７    導電膜
７０２１    駆動用ＴＦＴ
７０２２    発光素子
７０２３    陰極
７０２４    発光層
７０２５    陽極
７０２７    導電膜
９４００    通信装置
９４０１    筐体
９４０２    操作ボタン
９４０３    外部入力端子
９４０４    マイク
９４０５    スピーカ
９４０６    発光部
９４１０    表示装置
９４１１    筐体
９４１２    表示部
９４１３    操作ボタン
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    リモコン操作機
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    入力手段（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】
2020025114.tif 000003
【図２】
2020025114.tif 000004
【図３】
2020025114.tif 000005
【図４】
2020025114.tif 000006
【図５】
2020025114.tif 000007
【図６】
2020025114.tif 000008
【図７】
2020025114.tif 000009
【図８】
2020025114.tif 000010
【図９】
2020025114.tif 000011
【図１０】
2020025114.tif 000012
【図１１】
2020025114.tif 000013
【図１２】
2020025114.tif 000014
【図１３】
2020025114.tif 000015
【図１４】
2020025114.tif 000016
【図１５】
2020025114.tif 000017
【図１６】
2020025114.tif 000018
【図１７】
2020025114.tif 000019
【図１８】
2020025114.tif 000020
【図１９】
2020025114.tif 000021
【図２０】
2020025114.tif 000022
【図２１】
2020025114.tif 000023
【図２２】
2020025114.tif 000024
【図２３】
2020025114.tif 000025
【図２４】
2020025114.tif 000026
【図２５】
2020025114.tif 000027
【図２６】
2020025114.tif 000028
【図２７】
2020025114.tif 000029
【図２８】
2020025114.tif 000030
【図２９】
2020025114.tif 000031