(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化物半導体膜を用いた半導体装置において、安定した電気特性を有し、且つ、配線抵抗に起因する信号遅延の少ないトランジスタの作製方法、、当該トランジスタを有する半導体装置及び高性能の表示装置を提供する。【解決手段】酸化物半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極の作製方法であって、第１の金属膜１１０ａ、１１２ａと第２の金属膜１１０ｂ、１１２ｂを形成し、第２の金属膜上に第１のフォトリソグラフィ工程を行い、第２の金属膜の一部を第１のエッチングにより除去する。その後、第１の金属膜及び第２の金属膜上に、第３の金属膜１１０ｃ、１１２ｃを形成し、第３の金属膜上に第２のフォトリソグラフィ工程を行い、第１の金属膜及び第３の金属膜の一部を第２のエッチングにより除去する。また、第２のエッチングは、第１のエッチングにより除去された第２の金属膜の端部より外側で、第１の金属膜及び第３の金属膜を除去する。【選択図】図４
2020205427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜と接し、前記ゲート電極と重畳する位置に酸化物半導体膜を形成する工程と、
前記酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を含む半導体装置の作製方法において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、
第１の金属膜と第２の金属膜を形成する工程と、
前記第２の金属膜上に第１のフォトリソグラフィ工程を行い、前記第２の金属膜の一部を第１のエッチングにより除去する工程と、
前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜上に、前記第２の金属膜を覆うように第３の金属膜を形成する工程と、
前記第３の金属膜上に第２のフォトリソグラフィ工程を行い、前記第１の金属膜及び前記第３の金属膜の一部を第２のエッチングにより除去する工程を、含み、
前記第２のエッチングは、前記第１のエッチングにより除去された前記第２の金属膜の端部より外側で、前記第１の金属膜及び前記第３の金属膜を除去する半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。また、当該半導体装置を有する表示装
置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタ（薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）ともいう）を構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路
（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電子デバイスに広く応用されている。トラ
ンジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、そ
の他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００３】
例えば、酸化物半導体として、Ｚｎ−Ｏ系酸化物、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物
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
）。
【０００４】
また、トランジスタを用いた表示装置（例えば液晶パネル、有機ＥＬパネル）において
、画面サイズが大型化する傾向にある。画面サイズの大型化に伴い、トランジスタ等のア
クティブ素子を用いる表示装置の場合、配線抵抗により素子に印加される電圧が、接続さ
れている配線の位置で異なってしまい、表示ムラや階調不良などの表示品質が低下すると
いった問題があった。
【０００５】
さらに、表示装置の画面の解像度がハイビジョン画質（ＨＤ、１３６６×７６８）、フ
ルハイビジョン画質（ＦＨＤ、１９２０×１０８０）と高精細化の傾向にあり、解像度が
３８４０×２０４８または４０９６×２１８０といった、所謂４Ｋデジタルシネマ用の表
示装置の開発も急がれている。
【０００６】
表示装置の画面の解像度の向上に伴い、表示装置の駆動回路等に用いる駆動周波数も高
くなる傾向にあり、配線または信号線等には、信号遅延が少ない低抵抗材料の適用が望ま
れている。
【０００７】
配線または信号線などに用いる材料として、従来アルミニウム膜が広く用いられていた
が、さらなる低抵抗化のために銅膜を用いる研究開発が盛んに行われている。しかしなが
ら、銅膜は、下地膜との密着性が弱いことや、銅膜中の銅元素が、トランジスタの半導体
層に拡散してトランジスタ特性を悪化させ易いといった欠点を有する。そのため、下地膜
との密着性改善、及び銅元素の拡散防止のために、窒化シリコン膜と、該窒化シリコン膜
上に形成された銅合金層と、該銅合金層上に形成された純銅層と、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３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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２０１０−２３０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体
材料を前提としている。そのため、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジ
スタに適用するには、最適な作製方法、または最適な構造になっていないといった問題が
あった。
【００１０】
このような問題に鑑み、本発明の一態様では、酸化物半導体膜を用いた半導体装置にお
いて、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少ないトランジスタ
の作製方法を提供することを目的の一とする。また、当該トランジスタを有する半導体装
置を提供することを目的の一とする。また、当該トランジスタを有する高性能の表示装置
を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたボトムゲート構造のトランジスタを有する
半導体装置の作製方法において、酸化物半導体膜に接して、ソース電極及びドレイン電極
を形成する。ソース電極及びドレイン電極は、第１乃至第３の金属膜により構成され、第
２の金属膜に銅元素を含む材料を用いる。
【００１２】
酸化物半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極の作製方法として、第１の金属膜
と第２の金属膜を形成し、該第２の金属膜上に第１のフォトリソグラフィ工程を行い、該
第２の金属膜の一部を第１のエッチングにより除去する。その後、第１の金属膜及び第２
の金属膜上に、第３の金属膜を形成し、該第３の金属膜上に第２のフォトリソグラフィ工
程を行い、第１の金属膜及び第３の金属膜の一部を第２のエッチングにより除去する。ま
た、第２のエッチングは、第１のエッチングにより除去された第２の金属膜の端部より外
側で、第１の金属膜及び第３の金属膜を除去する。このような作製方法とすることで、第
２の金属膜は、第１の金属膜、及び第３の金属膜により覆われている（より好ましくは、
包まれている）ため、第２の金属膜に用いた銅元素を含む材料が酸化物半導体膜へ拡散す
ることを抑制できる。より詳細には以下の通りである。
【００１３】
本発明の一態様は、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート絶縁膜と接し、ゲート電極と重畳する位置に酸化物半導体膜を形成す
る工程と、酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を含む半
導体装置の作製方法において、ソース電極及びドレイン電極は、第１の金属膜と第２の金
属膜を形成する工程と、第２の金属膜上に第１のフォトリソグラフィ工程を行い、第２の
金属膜の一部を第１のエッチングにより除去する工程と、第１の金属膜及び第２の金属膜
上に、第３の金属膜を形成する工程と、第３の金属膜上に第２のフォトリソグラフィ工程
を行い、第１の金属膜及び第３の金属膜の一部を第２のエッチングにより除去する工程を
、含み、第２のエッチングは、第１のエッチングにより除去された第２の金属膜の端部よ
り外側で、第１の金属膜及び第３の金属膜を除去する半導体装置の作製方法である。
【００１４】
上記の作製方法において、さらに、ソース電極及びドレイン電極上に第１の絶縁膜を形
成する工程と、第１の絶縁膜上において、酸素を導入する工程と、第１の絶縁膜上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜上にアルミニウム膜を形成する工程と、アルミ
ニウム膜上において、酸素を導入し、酸化アルミニウム膜を形成する工程と、酸化アルミ
ニウム膜上に平坦化絶縁膜を形成する工程と、を含む構成としてもよい。
【００１５】
また、上記の各作製方法において、第１の金属膜及び第３の金属膜は、タングステン、
タンタル、チタン、及びモリブデンの中から選択される一以上の元素を含む金属膜、また
は金属窒化物膜であるとよい。また、第２の金属膜は、銅元素を含むとよい。
【００１６】
また、上記の各作製方法において、第１のエッチングは、ウエットエッチング法を用い
、第２のエッチングは、ドライエッチング法を用いるとよい。
【００１７】
また、本発明の他の一態様は、ゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜
と、ゲート絶縁膜と接し、ゲート電極と重畳する位置に形成された酸化物半導体膜と、酸
化物半導体膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を有し、ソース電極及びド
レイン電極は、第１の金属膜、第２の金属膜、及び第３の金属膜からなり、第２の金属膜
は、第１の金属膜、及び第３の金属膜の端部より内側の領域に形成される半導体装置であ
る。
【００１８】
また、本発明の他の一態様は、ゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜
と、ゲート絶縁膜と接し、ゲート電極と重畳する位置に形成された酸化物半導体膜と、酸
化物半導体膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、ソース電極と電気的に接続
された信号線と、を有し、信号線は、第１の金属膜、第２の金属膜、及び第３の金属膜か
らなり、第２の金属膜は、第１の金属膜、及び第３の金属膜の端部より内側の領域に形成
され、ソース電極及びドレイン電極は、第１の金属膜、及び第３の金属膜からなる半導体
装置である。
【００１９】
上記構成において、さらに、ソース電極及びドレイン電極上に、酸素過剰型の第１の絶
縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜上に形成された酸化
アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上に形成された平坦化絶縁膜と、を含む構成とし
てもよい。
【００２０】
また、上記各構成において、第１の金属膜及び第３の金属膜は、タングステン、タンタ
ル、チタン、及びモリブデンの中から選択される一以上の元素を含む金属膜、または金属
窒化物膜であるとよい。また、第２の金属膜は、銅元素を含むとよい。
【００２１】
また、上記各構成において、ゲート電極は、タングステン、タンタル、チタン、モリブ
デン、及び銅の中から選択される一以上の元素を含むとよい。
【００２２】
また、上記半導体装置を有する表示装置、電子機器も本発明の範疇に含めるものとする
。
【発明の効果】
【００２３】
酸化物半導体膜を用いた半導体装置において、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗
に起因する信号遅延の少ないトランジスタの作製方法を提供することができる。また、当
該トランジスタを有する半導体装置を提供することができる。また、当該トランジスタを
有する高性能の表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】半導体装置の一態様を示す平面図、及び断面図。
【図２】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図３】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図４】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図５】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図６】半導体装置の一態様を示す平面図、及び断面図。
【図７】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図８】半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。
【図９】表示装置の一態様を示す平面図。
【図１０】表示装置の一態様を示す断面図。
【図１１】表示装置の一態様を示す断面図。
【図１２】半導体装置を含む電子機器の一例を示す図。
【図１３】半導体装置を含むタブレット型端末の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本明細書に開示する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
。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱するこ
となく、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
。従って、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
。
【００２６】
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、
実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、
必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００２７】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の
混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００２８】
なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が「直上」ま
たは「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁膜上のゲート電
極」の表現であれば、ゲート絶縁膜とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外
しない。
【００２９】
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に
限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり
、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「
配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００３０】
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合
や、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、本明細書等においては、「ソース」や「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。
【００３１】
なお、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するも
の」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するも
の」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない
。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジス
タなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有
する素子などが含まれる。
【００３２】
本明細書等において、パターニングとは、フォトリソグラフィ工程を用いるものとする
。ただし、パターニングは、フォトリソグラフィ工程に限定されず、フォトリソグラフィ
工程以外の工程を用いることもできる。また、フォトリソグラフィ工程で形成したマスク
はエッチング処理後除去するものとする。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、半導体装置及び半導体装置の作製方法の一形態を、図１乃至図５を
用いて説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例として酸化物半導体膜を用いたト
ランジスタを示す。
【００３４】
〈半導体装置の構成例１〉
図１にトランジスタ１５０の構成例を示す。図１（Ａ）は、トランジスタ１５０の平面
図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ１−Ｙ１における断面図であり、図１（Ｃ）は
、図１（Ａ）のＶ１−Ｗ１における断面図である。なお、図１（Ａ）では煩雑になること
を避けるため、トランジスタ１５０の構成要素の一部（例えば、ゲート絶縁膜１０６等）
を省略して図示している。
【００３５】
図１に示すトランジスタ１５０は、基板１０２上に形成されたゲート電極１０４と、ゲ
ート電極１０４上に形成されたゲート絶縁膜１０６と、ゲート絶縁膜１０６と接し、ゲー
ト電極１０４と重畳する位置に形成された酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０
８上に形成されたソース電極１１０及びドレイン電極１１２と、を含んで構成される。
【００３６】
また、ゲート電極１０４は、第１のゲート電極１０４ａと第２のゲート電極１０４ｂに
より構成されている。第１のゲート電極１０４ａは、タングステン、タンタル、チタン、
及びモリブデンの中から選択される一以上の元素を含む金属膜または金属窒化物膜を用い
ると好ましい。また、第２のゲート電極１０４ｂは、銅元素を含むと好ましい。例えば、
本実施の形態においては、第１のゲート電極１０４ａとして、タングステン膜を用い、第
２のゲート電極１０４ｂとして銅膜を用いる。このような積層構造のゲート電極１０４と
することで、低抵抗なゲート電極１０４とすることができる。なお、第１のゲート電極１
０４ａを設けることにより、基板１０２と第２のゲート電極１０４ｂとして用いる銅膜と
の密着性を向上させる、及び／または第２のゲート電極１０４ｂとして用いる銅膜中の銅
元素の拡散を抑制することができる。
【００３７】
また、ゲート絶縁膜１０６は、第１のゲート絶縁膜１０６ａと第２のゲート絶縁膜１０
６ｂにより構成されている。第１のゲート絶縁膜１０６ａは、第２のゲート電極１０４ｂ
として用いる銅膜中の銅元素の拡散を抑制する機能を有していれば良く、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、窒化酸化アルミニウム膜などを用いること
ができる。また、第２のゲート絶縁膜１０６ｂは、後に形成される酸化物半導体膜１０８
に酸素を供給する機能を有していれば良く、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などを
用いることができる。例えば、本実施の形態においては、第１のゲート絶縁膜１０６ａと
して、窒化シリコン膜を用い、第２のゲート絶縁膜１０６ｂとして、酸化窒化シリコン膜
を用いる。このような積層構造のゲート絶縁膜１０６とすることで、ゲート電極１０４と
して用いた銅膜中の銅元素の拡散を抑制し、且つ後に形成される酸化物半導体膜１０８に
酸素を供給させることができる。
【００３８】
また、ソース電極１１０は、第１の金属膜１１０ａと、第２の金属膜１１０ｂと、第３
の金属膜１１０ｃにより構成され、ドレイン電極１１２は、第１の金属膜１１２ａと、第
２の金属膜１１２ｂと、第３の金属膜１１２ｃにより構成されている。また、第２の金属
膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂは、第１の金属膜１１０ａ、第１の金属膜１１２ａ
、第３の金属膜１１０ｃ、及び第３の金属膜１１２ｃの端部より内側の領域に形成される
。
【００３９】
また、第１の金属膜１１０ａ、第１の金属膜１１２ａ、第３の金属膜１１０ｃ、及び第
３の金属膜１１２ｃとしては、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの中か
ら選択される一以上の元素を含む金属膜、または金属窒化物膜を用いると好ましい。また
、第２の金属膜１１０ｂ、及び第２の金属膜１１２ｂとしては、銅元素を含むと好ましい
。
【００４０】
例えば、本実施の形態においては、第１の金属膜１１０ａ及び第１の金属膜１１２ａと
してはタングステン膜を用い、第２の金属膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂとしては
銅膜を用い、第３の金属膜１１０ｃ及び第３の金属膜１１２ｃとしては窒化タンタル膜を
用いる。また、第２の金属膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂは、第１の金属膜１１０
ａ及び第１の金属膜１１２ａ上に形成され、第３の金属膜１１０ｃ及び第３の金属膜１１
２ｃにより覆われている。
【００４１】
すなわち、第２の金属膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂとして用いる銅膜は、下面
が第１の金属膜１１０ａ及び第１の金属膜１１２ａとして用いるタングステン膜によって
覆われ、上面及び側面が第３の金属膜１１０ｃ及び第３の金属膜１１２ｃとして用いる窒
化タンタル膜によって覆われている。第１の金属膜１１０ａ及び第１の金属膜１１２ａ、
並びに第３の金属膜１１０ｃ及び第３の金属膜１１２ｃは、銅膜中の銅元素の拡散を抑制
するバリアメタルとしての機能を有する。
【００４２】
このような構成のソース電極１１０、及びドレイン電極１１２とすることで、低抵抗な
ソース電極１１０、及びドレイン電極１１２とすることができ、且つソース電極１１０、
及びドレイン電極１１２の中に用いられている銅膜中の銅元素の外部への拡散を抑制する
ことができる。
【００４３】
ソース電極１１０及びドレイン電極１１２の形成方法としては、例えば、酸化物半導体
膜１０８上に、第１の金属膜と第２の金属膜を形成し、第２の金属膜上に第１のフォトリ
ソグラフィ工程を行い、第２の金属膜の一部を第１のエッチングにより除去し、第２の金
属膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂを形成する。その後、第１の金属膜及び第２の金
属膜（第２の金属膜１１０ｂ及び第２の金属膜１１２ｂ）上に、第２の金属膜を覆うよう
に第３の金属膜を形成する。その後、第３の金属膜上に第２のフォトリソグラフィ工程を
行い、第１の金属膜及び第３の金属膜の一部を第２のエッチングにより除去し、第１の金
属膜１１０ａ、第１の金属膜１１２ａ、第３の金属膜１１０ｃ、及び第３の金属膜１１２
ｃを形成する。このような作製方法とすることで、第２の金属膜として用いる銅膜が、酸
化物半導体膜１０８に直接接触することがないため、酸化物半導体膜１０８のバックチャ
ネル部に混入する恐れがある不純物（特に銅元素）の拡散を抑制することができる。
【００４４】
また、ソース電極１１０及びドレイン電極１１２上に、さらに酸素過剰型の第１の絶縁
膜１１４ａと、第１の絶縁膜１１４ａ上に形成された第２の絶縁膜１１４ｂと、第２の絶
縁膜１１４ｂ上に形成された酸化アルミニウム膜１１６と、酸化アルミニウム膜１１６上
に形成された平坦化絶縁膜１１８と、を含む構成としても良い。
【００４５】
なお、その他の構成要素の詳細については、後述する図１に示すトランジスタ１５０の
作製方法において、図２乃至図５を用いて説明する。
【００４６】
〈半導体装置の作製方法１〉
まず、基板１０２上に第１のゲート電極１０４ａ、及び第２のゲート電極１０４ｂを含
むゲート電極１０４を形成する（図２（Ａ）参照）。
【００４７】
基板１０２に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処
理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。例えば、バリウムホウケイ酸
ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板などの電子工業用に使われる各種ガ
ラス基板を用いることが出来る。なお、基板としては、熱膨張係数が２５×１０−７／℃
以上５０×１０−７／℃以下（好ましくは、３０×１０−７／℃以上４０×１０−７／℃
以下）であり、歪み点が６５０℃以上７５０℃以下（好ましくは、７００℃以上７４０℃
以下）である基板を用いることが好ましい。
【００４８】
また、第５世代（１０００ｍｍ×１２００ｍｍまたは１３００ｍｍ×１５００ｍｍ）、
第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、
第８世代（２２００ｍｍ×２５００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、
第１０世代（２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ）などの大型ガラス基板を用いる場合、半導体
装置の作製工程における加熱処理などで生じる基板の縮みによって、微細な加工が困難に
なる場合がある。そのため、前述したような大型ガラス基板を基板として用いる場合、縮
みの少ないものを用いることが好ましい。例えば、基板として、好ましくは４５０℃、よ
り好ましくは５００℃の温度で１時間加熱処理を行った後の縮み量が２０ｐｐｍ以下、好
ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５ｐｐｍ以下である大型ガラス基板を用いれ
ばよい。
【００４９】
また、基板１０２として、可撓性基板を用いて半導体装置を作製してもよい。可撓性を
有する半導体装置を作製するには、可撓性基板上に酸化物半導体膜１０８を含むトランジ
スタ１５０を直接作製してもよいし、他の作製基板に酸化物半導体膜１０８を含むトラン
ジスタ１５０を作製し、その後可撓性基板に剥離、転置してもよい。なお、作製基板から
可撓性基板に剥離、転置するために、作製基板と酸化物半導体膜を含むトランジスタ１５
０との間に剥離層を設けるとよい。
【００５０】
また、基板１０２上に下地絶縁膜を設けてもよい。下地絶縁膜としては、プラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタリング法等により、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニ
ウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムなどの酸化物絶縁膜、窒化
シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの窒化物絶
縁膜、またはこれらの混合材料を用いて形成することができる。
【００５１】
また、基板１０２に熱処理を行ってもよい。例えば、高温のガスを用いて熱処理を行う
ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置により、６５０℃
、１分〜５分間、熱処理を行えばよい。なお、ＧＲＴＡにおける高温のガスには、アルゴ
ンなどの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体
が用いられる。また、電気炉により、５００℃、３０分〜１時間、熱処理を行ってもよい
。
【００５２】
ゲート電極１０４は、タングステン、タンタル、チタン、モリブデン、及び銅の中から
選択される一以上の元素を含む材料を用いて形成することができる。本実施の形態では、
第２のゲート電極１０４ｂとして、スパッタリング法を用いて、膜厚１００ｎｍ以上４０
０ｎｍ以下の銅膜を形成する。また第２のゲート電極１０４ｂの下層として銅膜中の銅元
素の拡散を抑制するバリアメタルとして機能する第１のゲート電極１０４ａを形成する。
本実施の形態では、第１のゲート電極１０４ａとしては、スパッタリング法を用いて、膜
厚２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の窒化タンタル膜を形成する。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、第１のゲート電極１０４ａ、及び第２のゲート電極１
０４ｂの積層構造について説明するが、この構成に限定されない。例えば、第２のゲート
電極１０４ｂ上に、さらに第３のゲート電極を設けてもよい。第３のゲート電極としては
、第１のゲート電極１０４ａと同様の材料を用いることができる。
【００５４】
次に、基板１０２、及びゲート電極１０４上に第１のゲート絶縁膜１０６ａ、及び第２
のゲート絶縁膜１０６ｂを含むゲート絶縁膜１０６を形成する（図２（Ｂ）参照）。
【００５５】
第１のゲート絶縁膜１０６ａには、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法等により
形成する、膜厚１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、より好ましくは膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ
以下の窒化物絶縁膜を用いることが好ましい。例えば、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコ
ン膜などが挙げられる。基板１０２及びゲート電極１０４と接する第１のゲート絶縁膜１
０６ａとして、窒化物絶縁膜を用いることで、基板１０２またはゲート電極１０４からの
不純物の拡散を抑制する効果を奏する。特にゲート電極１０４（より具体的には第２のゲ
ート電極１０４ｂ）に銅元素を含む金属材料を用いた場合、第１のゲート絶縁膜１０６ａ
により、酸化物半導体膜１０８中への銅元素の拡散を抑制することができる。
【００５６】
本実施の形態では、第１のゲート絶縁膜１０６ａとしてプラズマＣＶＤ法を用いて形成
する膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜を用いる。窒化シリコン膜の成膜ガスとしては、例え
ば、シラン（ＳｉＨ４）と窒素の混合ガス、または、シラン、窒素及びアンモニア（ＮＨ
３）の混合ガス等を用いることができる。
【００５７】
第２のゲート絶縁膜１０６ｂには、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法等により
形成する、膜厚１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以上２００ｎ
ｍ以下の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。例えば、酸化シリコン膜、酸化ガリウム
膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられ
る。
【００５８】
また、第２のゲート絶縁膜１０６ｂの材料として、酸化ハフニウム、酸化イットリウム
、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフ
ニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、ハフニウムアルミネート（
ＨｆＡｌｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、酸化ランタンなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いるこ
とでゲートリーク電流を低減できる。
【００５９】
本実施の形態では、第２のゲート絶縁膜１０６ｂとして、プラズマＣＶＤ法により膜厚
２００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。プラズマＣＶＤ法は、スパッタリング法と
比較して、成膜時間を縮小することができる。また、プラズマＣＶＤ法は、スパッタリン
グ法よりも成膜した面内における膜厚のバラツキが小さく、パーティクルの混入も起こり
にくい。
【００６０】
なお、第２のゲート絶縁膜１０６ｂは、酸化物半導体膜１０８と接する絶縁膜であるた
め、酸素を含む絶縁膜とすることが好ましく、可能な限り水、水素などの不純物が含まれ
ないことが好ましい。しかしながら、プラズマＣＶＤ法では、スパッタリング法と比較し
て膜中の水素濃度を低減させることが困難である。したがって、成膜後の第２のゲート絶
縁膜１０６ｂに対して、水素原子の低減、より好ましくは除去を目的とした熱処理（脱水
化または脱水素化処理）を行ってもよい。
【００６１】
熱処理の温度は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは４５０℃以上６００℃以下、
または基板の歪み点未満とする。例えば、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入
し、ゲート絶縁膜１０６に対して真空（減圧）雰囲気下６５０℃において１時間の加熱処
理を行う。
【００６２】
なお、熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒ
ａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔ
ｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅ
ａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀
ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置であ
る。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。高温のガスには、ア
ルゴンなどの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性
気体が用いられる。なお、熱処理装置としてＧＲＴＡ装置を用いる場合には、その処理時
間が短いため、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガス中で基板を加熱してもよ
い。
【００６３】
熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐ
ｍ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム
など）の雰囲気下で行えばよいが、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガス等の雰囲
気に水、水素などが含まれないことが好ましい。また、加熱処理装置に導入する窒素、酸
素、または希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上好ましくは７Ｎ（９９．９９
９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とする
ことが好ましい。
【００６４】
熱処理によって、ゲート絶縁膜１０６の脱水化または脱水素化を行うことができ、トラ
ンジスタの特性変動を引き起こす水素、または水などの不純物が排除されたゲート絶縁膜
１０６を形成することができる。
【００６５】
また、脱水化または脱水素化のための熱処理は、複数回行ってもよく、他の熱処理と兼
ねてもよい。
【００６６】
次に、ゲート絶縁膜１０６と接し、ゲート電極１０４と重畳する位置に酸化物半導体膜
１０８を形成する（図２（Ｃ）参照）。
【００６７】
酸化物半導体膜１０８は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また
、非晶質構造であってもよいし、結晶性であってもよい。酸化物半導体膜１０８を非晶質
構造とする場合には、後の作製工程において、酸化物半導体膜１０８に熱処理を行うこと
によって、結晶性の酸化物半導体膜としてもよい。非晶質の酸化物半導体膜を結晶化させ
る熱処理の温度は、２５０℃以上７００℃以下、好ましくは、４００℃以上、より好まし
くは５００℃以上、さらに好ましくは５５０℃以上とする。なお、当該熱処理は、作製工
程における他の熱処理を兼ねることも可能である。
【００６８】
酸化物半導体膜１０８の成膜方法は、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、プラズマＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａ
ｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
【００６９】
酸化物半導体膜１０８を成膜する際、できる限り酸化物半導体膜１０８に含まれる水素
濃度を低減させることが好ましい。水素濃度を低減させるには、例えば、スパッタリング
法を用いて成膜を行う場合には、スパッタリング装置の処理室内に供給する雰囲気ガスと
して、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度の希ガス（代表的
にはアルゴン）、酸素、及び希ガスと酸素との混合ガスを適宜用いる。
【００７０】
また、処理室内の残留水分を除去しつつ水素及び水が除去されたスパッタリングガスを
導入して成膜を行うことで、成膜された酸化物半導体膜１０８の水素濃度を低減させるこ
とができる。処理室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、ク
ライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。
また、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポン
プは、例えば、水素分子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素
原子を含む化合物も）等の排気能力が高いため、クライオポンプを用いて排気した処理室
で成膜した酸化物半導体膜１０８に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、酸化物半導体膜１０８として、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ
＝１：１：１の金属酸化物ターゲット、または原子数比がＩｎ：Ｇａ＝２：１の金属酸化
物ターゲットを用い、スパッタリング法により成膜する。ただし、酸化物半導体膜１０８
に用いることのできるターゲットは、これらのターゲット材料、及び組成に限定されるも
のではない。また、酸化物半導体膜１０８は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、
酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成
することができる。また、酸化物半導体膜１０８に用いることのできるターゲットは、単
結晶、多結晶等の結晶性を有するターゲットが好ましい。結晶性を有するターゲットを用
いることにより、形成された薄膜も結晶性を有し、特に形成された薄膜においては、ｃ軸
に配向された結晶となりやすい。
【００７２】
また、酸化物半導体膜１０８は、成膜直後において、化学量論的組成より酸素が多い過
飽和の状態とすることが好ましい。例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜１
０８を成膜する場合、成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件で成膜することが好ましく
、特に酸素雰囲気（酸素ガス１００％）で成膜を行うことが好ましい。例えば、酸化物半
導体膜１０８として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯ）を用い、成膜ガスの酸素の
占める割合が多い条件（特に酸素ガス１００％の雰囲気）で成膜すると、成膜温度を３０
０℃以上としても、膜中からＺｎの放出が抑えられる。
【００７３】
また、酸化物半導体膜１０８を上述した原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の金
属酸化物ターゲットを用いて形成した場合、ターゲットの組成と、基板上に形成される薄
膜の組成と、が異なる場合がある。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の金属酸化物
ターゲットを用いた場合、成膜条件にも依存するが、薄膜である酸化物半導体膜１０８の
組成が、原子数比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．６〜０．８となる場合がある。これ
は、酸化物半導体膜１０８の成膜中において、Ｚｎが昇華する、またはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ
の各成分のスパッタリングレートが異なるためだと考えられる。
【００７４】
したがって、所望の組成の薄膜を形成したい場合においては、予め金属酸化物ターゲッ
トの組成を調整する必要がある。例えば、薄膜である酸化物半導体膜１０８の組成を、原
子数比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１とする場合においては、金属酸化物ターゲットの
組成を、原子数比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．５とすればよい。すなわち、金属酸
化物ターゲットのＺｎの含有率を予め大きくすればよい。ただし、ターゲットの組成は、
上記数値に限定されず、成膜条件や、形成される薄膜の組成により適宜調整することがで
きる。また、金属酸化物ターゲットのＺｎの含有率を大きくすることにより、得られる薄
膜の結晶性が向上するため好ましい。
【００７５】
また、酸化物半導体膜１０８をスパッタリング法で成膜する場合、成膜に用いる金属酸
化物ターゲットの相対密度は、９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上、更に好
ましくは９９．９％以上とする。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることによ
り、成膜した酸化物半導体膜１０８を緻密な膜とすることができる。
【００７６】
また、基板１０２を高温に保持した状態で酸化物半導体膜１０８を形成することも、酸
化物半導体膜１０８中に含まれうる不純物濃度を低減するのに有効である。基板１０２を
加熱する温度としては、１５０℃以上４５０℃以下とすればよく、好ましくは１７０℃以
上３５０℃以下とすればよい。また、成膜時に基板を高温で加熱することで、結晶性の酸
化物半導体膜１０８を形成することができる。
【００７７】
酸化物半導体膜１０８に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）
あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎの双方を含むことが好まし
い。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのス
タビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、
スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとし
てハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウ
ム（Ａｌ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）
を有することが好ましい。
【００７８】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム
（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウ
ム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホ
ルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、
ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【００７９】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｚｎ系酸
化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸
化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯ
とも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−
Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚ
ｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系
酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸
化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化
物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系
酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓ
ｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系
酸化物を用いることができる。
【００８０】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分と
して有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、Ｉｎと
ＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【００８１】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない
）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれ
た一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ２ＳｎＯ
５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。
【００８２】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｇａ：
Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：
２（＝１／２：１／６：１／３）の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近
傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３
：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）ある
いはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子数比のＩｎ−Ｓ
ｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【００８３】
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）
に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、
キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等
を適切なものとすることが好ましい。
【００８４】
例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしな
がら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低くすることにより移動度を
上げることができる。
【００８５】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ
＋ｃ＝１）である酸化物の組成が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋
Ｃ＝１）の酸化物の組成の近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、（ａ−Ａ）２＋（ｂ−Ｂ）２
＋（ｃ−Ｃ）２≦ｒ２を満たすことをいう。ｒとしては、例えば、０．０５とすればよい
。他の酸化物でも同様である。
【００８６】
また、酸化物半導体膜１０８は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃ
ｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜であることが好ま
しい。
【００８７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体層である。なお、
当該結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また
、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる非晶質部と結晶部との境
界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレインバウンダ
リーともいう）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移
動度の低下が抑制される。
【００８８】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベク
トルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三
角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状また
は金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸
およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、
８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−
５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【００８９】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被
形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、Ｃ
ＡＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非
晶質化することもある。
【００９０】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベク
トルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形
成面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。
なお、結晶部のｃ軸の方向は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベク
トルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、ま
たは成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
【００９１】
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。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
【００９２】
酸化物半導体膜１０８として、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を適用する場合、該ＣＡＡＣ−ＯＳ膜
を得る方法としては、三つ挙げられる。一つ目は、成膜温度を１００℃以上４５０℃以下
、更に好ましくは１５０℃以上４００℃以下として酸化物半導体層の成膜を行い、表面に
概略垂直にｃ軸配向させる方法である。二つ目は、酸化物半導体層を薄い膜厚で成膜した
後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を行い、表面に概略垂直にｃ軸配向させる方法で
ある。三つ目は、一層目として薄い膜厚で成膜した後、２００℃以上７００℃以下の熱処
理を行い、二層目の成膜を行い、表面に概略垂直にｃ軸配向させる方法である。
【００９３】
なお、酸化物半導体膜１０８として、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜以外の結晶性を有する酸化物半
導体膜（単結晶または微結晶）を成膜する場合には、成膜温度は特に限定されない。
【００９４】
また、酸化物半導体膜１０８は、エネルギーギャップが２．８ｅＶ乃至３．２ｅＶであ
り、シリコンのエネルギーギャップ１．１ｅＶと比較して大きい。また、酸化物半導体膜
１０８の真性キャリア密度は、１０−９ｃｍ−３であり、シリコンの真性キャリア密度の
１０１１ｃｍ−３と比較して極めて小さい。
【００９５】
酸化物半導体膜１０８の多数キャリア（電子）は、トランジスタのソースから流れるの
みである。また、チャネル形成領域を完全空乏化することが可能であるため、トランジス
タのオフ電流を極めて小さくすることが可能である。酸化物半導体膜１０８を用いたトラ
ンジスタのオフ電流は、室温において、１０ｙＡ／μｍ以下、８５℃〜９５℃においても
、１ｚＡ／μｍ以下となり、極めて小さい。
【００９６】
また、酸化物半導体膜１０８は、複数の酸化物半導体層が積層された構造でもよい。例
えば、酸化物半導体膜１０８を、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半導体層の積層と
して、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半導体層に、異なる組成の金属酸化物を用い
てもよい。例えば、第１の酸化物半導体層に三元系金属の酸化物を用い、第２の酸化物半
導体層に二元系金属の酸化物を用いてもよい。また、第１の酸化物半導体層と第２の酸化
物半導体層を、どちらも三元系金属の酸化物としてもよい。
【００９７】
また、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半導体層の構成元素を同一とし、両者の組
成を異ならせてもよい。例えば、第１の酸化物半導体層の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝
１：１：１とし、第２の酸化物半導体層の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２とし
てもよい。また、第１の酸化物半導体層の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２とし
、第２の酸化物半導体層の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３としてもよい。
【００９８】
この時、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半導体層のうち、ゲート電極に近い側（
チャネル側）の酸化物半導体層のＩｎとＧａの含有率をＩｎ＞Ｇａとするとよい。またゲ
ート電極から遠い側（バックチャネル側）の酸化物半導体層のＩｎとＧａの含有率をＩｎ
≦Ｇａとするとよい。酸化物半導体では主として重金属のｓ軌道がキャリア伝導に寄与し
ており、Ｉｎの含有率を多くすることによりｓ軌道のオーバーラップが多くなる傾向があ
るため、Ｉｎ＞Ｇａの組成となる酸化物はＩｎ≦Ｇａの組成となる酸化物と比較して高い
移動度を備える。また、ＧａはＩｎと比較して酸素欠損の形成エネルギーが大きく酸素欠
損が生じにくいため、Ｉｎ≦Ｇａの組成となる酸化物はＩｎ＞Ｇａの組成となる酸化物と
比較して安定した特性を備える。したがって、チャネル側にＩｎ＞Ｇａの組成となる酸化
物半導体層を適用し、バックチャネル側にＩｎ≦Ｇａの組成となる酸化物半導体層を適用
することで、トランジスタの移動度および信頼性をさらに高めることが可能となる。
【００９９】
また、酸化物半導体膜１０８を積層した場合、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半
導体層に、結晶性の異なる酸化物半導体を適用してもよい。すなわち、単結晶酸化物半導
体、多結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体、または結晶性を有する酸化物半導体（例
えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ）を適宜組み合わせた構成としてもよい。また、第１の酸化物半導
体層と第２の酸化物半導体層の少なくともどちらか一方に、非晶質酸化物半導体を適用す
ると、酸化物半導体の内部応力や外部からの応力を緩和し、トランジスタの特性ばらつき
が低減され、トランジスタの信頼性をさらに高めることが可能となる。一方で、非晶質酸
化物半導体は水素などのドナーとなる不純物を吸収しやすく、また、酸素欠損が生じやす
いためｎ型化されやすい。このため、チャネル側の酸化物半導体層には、結晶性を有する
酸化物半導体（例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ）を適用することが好ましい。
【０１００】
また、酸化物半導体膜１０８を積層した場合の組成、及び結晶性の組み合わせとしては
、例えば、ゲート絶縁膜１０６側から順に、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１近傍の原子数
比の非晶質酸化物半導体層と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２近傍の原子数比の結晶性酸
化物半導体層との積層構造、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１近傍の原子数比の結晶性
酸化物半導体層と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２近傍の原子数比の結晶性酸化物半導体
層との積層構造が挙げられる。また、その他の積層構成としては、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３
：１：２近傍の原子数比の結晶性酸化物半導体層と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１近傍
の結晶性酸化物半導体層との積層構造としても良い。また、その他の積層構成としては、
Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１近傍の原子数比の非晶質酸化物半導体層と、Ｉｎ：Ｇａ：
Ｚｎ＝３：１：２近傍の原子数比の非晶質酸化物半導体層との積層構造、又はＩｎ：Ｇａ
：Ｚｎ＝３：１：２近傍の原子数比の非晶質酸化物半導体層と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：
１：１近傍の原子数比の非晶質酸化物半導体層との積層構造としても良い。
【０１０１】
また、酸化物半導体膜１０８の成膜前に、酸化物半導体膜１０８の被成膜面に平坦化処
理を行ってもよい。平坦化処理としては、特に限定されないが、研磨処理（例えば、化学
的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）
法）、ドライエッチング処理、及びプラズマ処理を用いることができる。
【０１０２】
プラズマ処理としては、例えば、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパ
ッタリングを行うことができる。逆スパッタリングとは、アルゴン雰囲気下で基板側にＲ
Ｆ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法をいう
。なお、アルゴンに代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。逆スパッタリング
を行うと、酸化物半導体膜１０８の被成膜面に付着している粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）を除去することができる。
【０１０３】
平坦化処理として、研磨処理、ドライエッチング処理、プラズマ処理は複数回行っても
よく、それらを組み合わせて行ってもよい。また、組み合わせて行う場合、工程順も特に
限定されず、酸化物半導体膜１０８の被成膜面の凹凸状態に合わせて適宜設定すればよい
。
【０１０４】
また、酸化物半導体膜１０８を形成後、当該酸化物半導体膜１０８に含まれる過剰な水
素（水や水酸基を含む）を低減または除去（脱水化または脱水素化）するための熱処理を
行うことが好ましい。熱処理の条件については、先の第２のゲート絶縁膜１０６ｂに対し
て実施する熱処理と同様の条件により行うことができる。
【０１０５】
この熱処理によって、酸化物半導体膜１０８からｎ型の導電性を付与する不純物である
水素を低減、より好ましくは除去することができる。また、第２のゲート絶縁膜１０６ｂ
として酸素を含む絶縁膜を用いた場合、この熱処理によって第２のゲート絶縁膜１０６ｂ
に含まれる酸素が酸化物半導体膜１０８へと供給される。酸化物半導体膜１０８の脱水化
または脱水素化処理によって同時に脱離する酸素を第２のゲート絶縁膜１０６ｂから供給
することによって、酸化物半導体膜１０８の酸素欠損を補填することが可能である。
【０１０６】
また、熱処理で酸化物半導体膜１０８を加熱した後、加熱温度を維持、またはその加熱
温度から徐冷しながら同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度の一酸化二窒素ガス、または超
乾燥空気（ＣＲＤＳ（キャビティリングダウンレーザー分光法）方式の露点計を用いて測
定した場合の水分量が２０ｐｐｍ（露点換算で−５５℃）以下、好ましくは１ｐｐｍ以下
、より好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）を導入してもよい。酸素ガスまたは一酸化二窒
素ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、熱処理装置に導入する酸
素ガスまたは一酸化二窒素ガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガス
または一酸化二窒素ガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）
とすることが好ましい。酸素ガスまたは一酸化二窒素ガスの作用により、脱水化または脱
水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体膜１０
８を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体膜１０８を高
純度化及びｉ型（真性）化することができる。
【０１０７】
脱水化または脱水素化のための熱処理は、トランジスタ１５０の作製工程の他の熱処理
と兼ねてもよい。
【０１０８】
次に、ゲート絶縁膜１０６、及び酸化物半導体膜１０８上に、ソース電極及びドレイン
電極（これと同じ層で形成される配線を含む）となる第１の金属膜１０９ａ、及び第２の
金属膜１０９ｂを形成する（図２（Ｄ）参照）。
【０１０９】
第１の金属膜１０９ａとしては、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの
中から選択される一以上の元素を含む金属膜、または金属窒化物膜であると好ましい。本
実施の形態においては、第１の金属膜１０９ａとして、スパッタリング法を用いて形成さ
れた膜厚５０ｎｍのタングステン膜を用いる。
【０１１０】
また、第１の金属膜１０９ａを積層構造としても良い。例えば、第１の金属膜１０９ａ
の１層目として、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの中から選択される
一以上の元素を含む金属膜とし、第１の金属膜１０９ａの２層目として、窒化タングステ
ン、窒化タンタル、窒化チタン、及び窒化モリブデンの中から選択される一以上の元素を
含む金属窒化物膜の積層構造などが挙げられる。
【０１１１】
第１の金属膜１０９ａは、酸化物半導体膜１０８と接するため、酸化物半導体膜１０８
から酸素を引き抜いてｎ型化させない材料、又は酸化物半導体膜１０８に拡散してｎ型化
させない材料を用いる。また、第１の金属膜１０９ａは、第２の金属膜１０９ｂに用いる
銅膜から酸化物半導体膜１０８に銅元素の拡散を抑制する材料（所謂バリアメタル材料）
を用いることが望ましい。
【０１１２】
第２の金属膜１０９ｂとしては、銅元素を含む膜であると好ましい。なお、銅にアルミ
ニウム、金、銀、亜鉛、スズ、ニッケル等を数重量％添加した銅合金等を用いても良い。
本実施の形態においては、第２の金属膜１０９ｂとして、スパッタリング法を用いて形成
された、膜厚２００ｎｍの銅膜を用いる。
【０１１３】
次に、第２の金属膜１０９ｂ上にレジストを塗布し、第１のパターニングを行い、レジ
ストマスク１４１を形成する（図２（Ｅ）参照）。
【０１１４】
レジストマスク１４１は、感光性の樹脂を塗布した後に、該感光性の樹脂を露光、及び
現像することで形成することができる。なお、感光性の樹脂は、ポジ型、ネガ型のいずれ
の樹脂を用いてもよい。また、レジストマスク１４１をインクジェット法で形成してもよ
い。レジストマスク１４１をインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないた
め、製造コストを低減できる。
【０１１５】
次に、第２の金属膜１０９ｂの一部を第１のエッチングにより除去し、第２の金属膜１
１０ｂ、及び第２の金属膜１１２ｂを形成する（図３（Ａ）参照）。
【０１１６】
第２の金属膜１０９ｂの除去方法としては、ウエットエッチング法を用いると好適であ
る。また、ウエットエッチング法に用いる薬液としては、第２の金属膜１０９ｂのエッチ
ングができ、且つ第１の金属膜１０９ａが消失しない薬液を用いればよく、例えば、第１
の金属膜１０９ａとして、タングステン膜を用い、第２の金属膜１０９ｂとして銅膜を用
いた場合の薬液は、水と過酸化水素水とカルボン酸の混合液、または、水とリン酸と硝酸
と硫酸と硫酸カリウムの混合液等を用いることができる。
【０１１７】
また、ウエットエッチングの時間を調整し、等方的にエッチングを行い、レジストマス
ク１４１の側面よりも内側に第２の金属膜１１０ｂ、及び第２の金属膜１１２ｂの側面を
後退させた形状としてもよい。
【０１１８】
次に、レジストマスク１４１を除去する（図３（Ｂ）参照）。
【０１１９】
レジストマスク１４１の除去方法としては、剥離液を用いた湿式の除去方法、またはプ
ラズマ処理等の乾式の除去方法、またはこれらの方法を組み合わせた除去方法等を用いる
ことができる。
【０１２０】
次に、第１の金属膜１０９ａ、第２の金属膜１１０ｂ、及び第２の金属膜１１２ｂ上に
、第３の金属膜１０９ｃを形成する（図３（Ｃ）参照））。
【０１２１】
第３の金属膜１０９ｃとしては、第１の金属膜１０９ａと同様な手法、及び材料により
形成することができる。なお、本実施の形態においては、第３の金属膜１０９ｃとしては
、スパッタリング法を用いて形成された膜厚１００ｎｍの窒化タンタル膜を用いる。
【０１２２】
次に、第３の金属膜１０９ｃ上にレジストを塗布し、第２のパターニングを行い、レジ
ストマスク１４２を形成する（図３（Ｄ）参照）。
【０１２３】
レジストマスク１４２は、レジストマスク１４１と同様の材料、及び手法により形成す
ることができる。
【０１２４】
次に、第１の金属膜１０９ａ、及び第３の金属膜１０９ｃの一部を第２のエッチングに
より除去し、第１の金属膜１１０ａ、第１の金属膜１１２ａ、第３の金属膜１１０ｃ、及
び第３の金属膜１１２ｃを形成する（図４（Ａ）参照）。
【０１２５】
なお、第２のエッチングは、第１のエッチングにより除去された第２の金属膜１１０ｂ
、及び第２の金属膜１１２ｂの端部より外側で、第１の金属膜１０９ａ及び第３の金属膜
１０９ｃを除去する。
【０１２６】
第１の金属膜１０９ａ、及び第３の金属膜１０９ｃの除去方法としては、ドライエッチ
ング法を用いると好適である。ドライエッチング法に用いるガスとしては、例えば、第１
の金属膜１０９ａとして、タングステン膜を用い、第３の金属膜１０９ｃとして窒化タン
タル膜を用いた場合、ＳＦ６とＯ２の混合ガス、またはＳＦ６とＢＣｌ３の混合ガス等を
用いることができる。
【０１２７】
なお、第１の金属膜１０９ａ、及び第３の金属膜１０９ｃのエッチングの際に、酸化物
半導体膜１０８がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化する
ことが望まれる。しかしながら、第１の金属膜１０９ａ、及び第３の金属膜１０９ｃのみ
をエッチングし、酸化物半導体膜１０８を全くエッチングしないという条件を得ることは
難しく、第１の金属膜１０９ａ、及び第３の金属膜１０９ｃのエッチングの際に酸化物半
導体膜１０８は、一部がエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜１０８と
なることもある。
【０１２８】
次に、レジストマスク１４２を除去し、第１の金属膜１１０ａ、第２の金属膜１１０ｂ
、及び第３の金属膜１１０ｃからなるソース電極１１０と、第１の金属膜１１２ａ、第２
の金属膜１１２ｂ、及び第３の金属膜１１２ｃからなるドレイン電極１１２が形成される
（図４（Ｂ）参照）。
【０１２９】
このようなソース電極１１０、及びドレイン電極１１２の形成方法とすることで、酸化
物半導体膜１０８（より詳しくは、バックチャネル側）が、第２の金属膜１１０ｂ、及び
第２の金属膜１１２ｂに用いる銅膜に接触することがないため、酸化物半導体膜１０８に
付着、または拡散する恐れのある銅元素を抑制することができる。
【０１３０】
なお、レジストマスク１４２の除去方法としては、レジストマスク１４１の除去方法と
同様の手法により行うことができる。
【０１３１】
また、ソース電極１１０、及びドレイン電極１１２の形成後、酸化物半導体膜１０８（
より詳しくは、バックチャネル側）の清浄化を行うと好ましい。酸化物半導体膜１０８の
清浄化としては、例えば、酸素プラズマ処理、または希フッ化水素酸処理による洗浄処理
などが効果的である。このような清浄化を行うことにより、ソース電極１１０、及びドレ
イン電極１１２形成時に用いたエッチングガス成分、またはレジストマスク１４２の残渣
等を酸化物半導体膜１０８から除去することができ、酸化物半導体膜１０８をより高純度
化することができる。
【０１３２】
また、ソース電極１１０、及びドレイン電極１１２の形成後、熱処理を行ってもよい。
当該熱処理の温度は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは４５０℃以上６００℃以下
、または基板の歪み点未満とする。
【０１３３】
以上の工程によって、本実施の形態に示すトランジスタ１５０が形成される。
【０１３４】
次に、トランジスタ１５０上、より詳しくは酸化物半導体膜１０８、ソース電極１１０
、及びドレイン電極１１２上に第１の絶縁膜１１４ａを形成する。その後、第１の絶縁膜
１１４ａ、及び酸化物半導体膜１０８に酸素１４５を導入する（図４（Ｃ）参照）。
【０１３５】
第１の絶縁膜１１４ａとしては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法により形成する
ことができ、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化シリコン
膜、または酸化窒化アルミニウム膜等の酸化物絶縁膜を用いることができる。第１の絶縁
膜１１４ａの膜厚は５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０１３６】
また、第１の絶縁膜１１４ａは、酸素過剰型の酸化物絶縁膜とすることが好ましい。酸
素過剰型の酸化物絶縁膜とすることで、酸化物半導体膜１０８に好適に酸素を供給するこ
とができる。
【０１３７】
本実施の形態では、第１の絶縁膜１１４ａとして、プラズマＣＶＤ法により３０ｎｍの
酸化窒化シリコン膜を形成する。第１の絶縁膜１１４ａの成膜条件は、例えば、ＳｉＨ４
とＮ２Ｏのガス流量比をＳｉＨ４：Ｎ２Ｏ＝２０ｓｃｃｍ：３０００ｓｃｃｍとし、圧力
を２００Ｐａとし、ＲＦ電源電力（電源出力）を１００Ｗとし、基板温度を３５０℃±１
５℃とすればよい。なお、第１の絶縁膜１１４ａは、酸化物半導体膜１０８と接する絶縁
膜であるため、ゲート絶縁膜１０６と同様に可能な限り水、水素などの不純物が含まれな
いことが好ましい。
【０１３８】
酸素１４５としては、少なくとも、酸素ラジカル、オゾン、酸素原子、酸素イオン（分
子イオン、クラスタイオンを含む）、のいずれかが含まれている。
【０１３９】
第１の絶縁膜１１４ａへの酸素１４５の導入は、例えば、イオン注入法、イオンドーピ
ング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法、プラズマ処理等を用いる
ことができる。なお、イオン注入法として、ガスクラスタイオンビームを用いてもよい。
また、酸素１４５の導入は、第１の絶縁膜１１４ａの全面を一度に処理してもよいし、例
えば、線状のイオンビームを用いてもよい。線状のイオンビームを用いる場合には、基板
又はイオンビームを相対的に移動（スキャン）させることで、第１の絶縁膜１１４ａの全
面に酸素１４５を導入することができる。
【０１４０】
酸素１４５の供給ガスとしては、Ｏを含有するガスを用いればよく、例えば、Ｏ２ガス
、Ｎ２Ｏガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス、ＮＯ２ガス等を用いることができる。なお、酸素
の供給ガスに希ガス（例えばＡｒ）を含有させてもよい。
【０１４１】
また、例えば、イオン注入法で酸素の導入を行う場合、酸素１４５のドーズ量は１×１
０１３ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上５×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下とするのが好ましく、酸
素導入処理後の第１の絶縁膜１１４ａ中の酸素の含有量は、第１の絶縁膜１１４ａの化学
量論的組成を超える程度とするのが好ましい。なお、酸素の注入深さは、注入条件により
適宜制御すればよい。
【０１４２】
なお、第１の絶縁膜１１４ａとして酸化物絶縁膜（例えば、酸化シリコン膜又は酸化窒
化シリコン膜）を用いる場合、該酸化物絶縁膜において、酸素は主たる成分材料の一つで
ある。このため、酸化物絶縁膜中の酸素濃度を、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ
Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）などの方法を用いて、正確に見積もることは難
しい。つまり、酸化物絶縁膜に酸素が意図的に添加されたか否かを判別することは困難で
あるといえる。また、第１の絶縁膜１１４ａに含まれる過剰な酸素が後の工程で酸化物半
導体膜１０８へと供給される場合においても同様のことがいえる。
【０１４３】
ところで、酸素には１７Ｏや１８Ｏといった同位体が存在し、自然界におけるこれらの
存在比率はそれぞれ酸素原子全体の０．０３８％、０．２％程度であることが知られてい
る。つまり、酸化物半導体膜と接する絶縁膜中（本実施の形態においては、第１の絶縁膜
１１４ａ）または酸化物半導体膜中におけるこれら同位体の濃度は、ＳＩＭＳなどの方法
によって見積もることができる程度になるから、これらの濃度を測定することで、酸化物
半導体膜と接する絶縁膜中、または酸化物半導体膜中の酸素濃度をより正確に見積もるこ
とが可能な場合がある。よって、これらの濃度を測定することで、酸化物半導体膜と接す
る絶縁膜に酸素が添加されたか否かを判別しても良い。
【０１４４】
このように酸素１４５の導入処理により、酸素過剰型の第１の絶縁膜１１４ａが形成さ
れる。酸素過剰型の第１の絶縁膜１１４ａとすることで、トランジスタ作製工程中の熱処
理に起因する固相拡散によって、酸化物半導体膜１０８へ酸素を供給することが可能であ
る。また、酸素１４５の導入処理により、第１の絶縁膜１１４ａを介して、酸化物半導体
膜１０８に酸素を導入してもよい。
【０１４５】
次に、第１の絶縁膜１１４ａ上に第２の絶縁膜１１４ｂを形成する（図４（Ｄ）参照）
。
【０１４６】
第２の絶縁膜１１４ｂとしては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法により形成する
ことができ、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜を用いること
ができる。第２の絶縁膜１１４ｂの膜厚は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ま
しい。
【０１４７】
本実施の形態では、第２の絶縁膜１１４ｂとして、プラズマＣＶＤ法により３７０ｎｍ
の酸化窒化シリコン膜を形成する。第２の絶縁膜１１４ｂの成膜条件は、例えば、ＳｉＨ
４とＮ２Ｏのガス流量比をＳｉＨ４：Ｎ２Ｏ＝３０ｓｃｃｍ：４０００ｓｃｃｍとし、圧
力を２００Ｐａとし、ＲＦ電源電力（電源出力）を１５０Ｗとし、基板温度を２２０℃±
１５℃とすればよい。
【０１４８】
なお、第１の絶縁膜１１４ａと第２の絶縁膜１１４ｂを同種の材料により形成した場合
、第１の絶縁膜１１４ａと第２の絶縁膜１１４ｂとの界面が明確に分からないことがある
。したがって、本実施の形態においては、第１の絶縁膜１１４ａと第２の絶縁膜１１４ｂ
との界面は破線で示している。
【０１４９】
なお、第２の絶縁膜１１４ｂは、第１の絶縁膜１１４ａ同様に可能な限り水、水素など
の不純物が含まれないことが好ましい。したがって、本実施の形態においては、成膜後の
第２の絶縁膜１１４ｂに対して、水素原子の除去を目的とした熱処理（脱水化または脱水
素化処理）を行う。
【０１５０】
熱処理の温度は、例えば、２５０℃以上６００℃以下、好ましくは３００℃以上６００
℃以下とすることができる。本実施の形態では、３５０℃、１時間の熱処理を行う。
【０１５１】
次に、第２の絶縁膜１１４ｂ上にアルミニウム膜１１５を形成する（図５（Ａ）参照）
。
【０１５２】
アルミニウム膜１１５は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等によって形成するこ
とが好ましい。また、アルミニウム膜１１５の膜厚は３ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすること
が好ましい。本実施の形態では、スパッタリング法を用いて、膜厚５ｎｍのアルミニウム
膜を形成する。
【０１５３】
なお、第２の絶縁膜１１４ｂ上に形成されるアルミニウム膜１１５は、後に酸素導入処
理を施されることによって酸化アルミニウム膜となり、トランジスタのバリア膜として機
能する膜である。該酸化アルミニウム膜は、トランジスタへの水素、水などの不純物、及
び酸素の両方に対して膜を通過させない遮断効果（ブロック効果）が高い、すなわちバリ
ア性を有する。
【０１５４】
次に、アルミニウム膜１１５に対して酸素１４７を導入する。これによって、アルミニ
ウム膜１１５が、酸化アルミニウム膜１１６となる（図５（Ｂ）参照）。
【０１５５】
酸素１４７としては、酸素１４５と同様の手法により導入することができる。
【０１５６】
また、酸素１４７の導入により、アルミニウム膜１１５を介して第２の絶縁膜１１４ｂ
の一部の膜中に酸素を導入させても良い。これによって、第２の絶縁膜１１４ｂは、先の
熱処理によって脱離することのある酸素を補填するとともに、化学量論的組成よりも酸素
を過剰に含む領域を形成することができる。なお、このような化学量論的組成を超える酸
素を含む領域は、第２の絶縁膜１１４ｂの一部に存在していればよい。なお、酸素の注入
深さは、注入条件により適宜制御すればよい。
【０１５７】
また、酸化アルミニウム膜１１６においても化学量論的組成を超える酸素を含む領域が
形成されうる。ただし、酸素導入処理によって形成された酸化アルミニウム膜１１６は、
化学量論的組成に一致した酸素を含有する必要はなく、多少の導電性を有していてもよい
。例えば、組成がＡｌ２Ｏｘで表される酸化アルミニウム膜の場合、ｘは１以上３．５以
下とすることが好ましい。また、酸化アルミニウム膜１１６が導電性を有する場合、その
抵抗率ρを、１０１０Ω・ｍ以上１０１９Ω・ｍ以下、好ましくは１０１０Ω・ｍ以上１
０１８Ω・ｍ以下、より好ましくは１０１１Ω・ｍ以上１０１５Ω・ｍ以下とすることが
好ましい。酸化アルミニウム膜１１６が上述の範囲の抵抗率を有することで、トランジス
タ１５０の静電破壊を防止することが可能となる。
【０１５８】
また、酸化アルミニウム膜１１６は、アルミニウム膜１１５を酸化させることによって
形成される膜である。アルミニウム膜１１５の酸化によって、酸化アルミニウム膜１１６
を形成することで、スパッタリング法によって酸化アルミニウム膜を成膜する場合と比較
して生産性を向上させることができる。
【０１５９】
なお、酸素１４７をアルミニウム膜１１５に導入した後、熱処理を行ってもよい。当該
熱処理によって、第１の絶縁膜１１４ａ、または第２の絶縁膜１１４ｂに含まれる酸素を
酸化物半導体膜１０８へと供給し、酸化物半導体膜１０８の酸素欠損を補填してもよい。
熱処理の温度は、例えば２５０℃以上６００℃以下、好ましくは３００℃以上６００℃以
下とすることができる。本実施の形態では、３００℃、１時間の熱処理を行う。
【０１６０】
次に、酸化アルミニウム膜１１６上に平坦化絶縁膜１１８を形成する（図５（Ｃ）参照
）。
【０１６１】
平坦化絶縁膜１１８としては、トランジスタ１５０の凹凸を平坦化できればよく、例え
ば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミドアミド系樹脂、ベンゾシクロブテン
系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂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
とで平坦化絶縁膜１１８を形成してもよい。本実施の形態では、平坦化絶縁膜１１８とし
て、１．５μｍのアクリル系樹脂を用いる。
【０１６２】
以上のように、本実施の形態に示すトランジスタ１５０は、チャネル形成領域に酸化物
半導体膜を用い、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極に低抵抗材料である銅を用
いている。また、ソース電極、及びドレイン電極の形成時に酸化物半導体膜のバックチャ
ネル側が銅膜に接触することがないため、酸化物半導体膜に付着、または拡散する恐れの
ある銅元素を抑制することができる。また、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極
は、それぞれ銅膜を用い、且つ銅元素の拡散を抑制できるバリアメタルを有している。そ
のため、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少ないトランジス
タを提供することができる。
【０１６３】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと
適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示した半導体装置の変形例、及び実施の形態１に示
した半導体装置の作製方法と異なる作製方法について、図６乃至図８を用いて説明を行う
。なお、図１乃至図５で示した符号については、同様の符号を用い、その繰り返しの説明
は省略する。
【０１６５】
〈半導体装置の構成例２〉
図６にトランジスタ２５０、及び信号線領域２６０の構成例を示す。図６（Ａ）は、ト
ランジスタ２５０、及び信号線領域２６０の平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の
Ｘ２−Ｙ２における断面図である。なお、図６（Ａ）では煩雑になることを避けるため、
トランジスタ２５０、及び信号線領域２６０の構成要素の一部（例えば、ゲート絶縁膜２
０６、第２の金属膜２１０ｂ等）を省略して図示している。
【０１６６】
図６に示す半導体装置は、基板１０２上に形成されたゲート電極２０４と、ゲート電極
２０４上に形成されたゲート絶縁膜２０６と、ゲート絶縁膜２０６と接し、ゲート電極２
０４と重畳する位置に形成された酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８上に形
成されたソース電極２１０及びドレイン電極２１２と、ソース電極２１０と電気的に接続
された信号線２３２と、を有し、信号線２３２は、第１の金属膜２１０ａ、第２の金属膜
２１０ｂ、及び第３の金属膜２１０ｃからなり、第２の金属膜２１０ｂは、第１の金属膜
２１０ａ及び第３の金属膜２１０ｃの端部よりも内側の領域に形成され、ソース電極２１
０及びドレイン電極２１２は、第１の金属膜２１０ａ、第１の金属膜２１２ａ、第３の金
属膜２１０ｃ、及び前記第３の金属膜２１２ｃにより構成されている。
【０１６７】
また、ゲート電極２０４は、第１のゲート電極２０４ａと第２のゲート電極２０４ｂに
より構成されている。第１のゲート電極２０４ａは、タングステン、タンタル、チタン、
及びモリブデンの中から選択される一以上の元素を含む金属膜または金属窒化物膜を用い
ると好ましい。また、第２のゲート電極２０４ｂは、銅元素を含むと好ましい。例えば、
本実施の形態においては、第１のゲート電極２０４ａとして、タングステン膜を用い、第
２のゲート電極２０４ｂとして銅膜を用いる。このような積層構造のゲート電極２０４と
することで、低抵抗なゲート電極２０４とすることができる。なお、第１のゲート電極２
０４ａを設けることにより、基板１０２と第２のゲート電極２０４ｂとして用いる銅膜と
の密着性を向上させる、及び／または第２のゲート電極２０４ｂとして用いる銅膜中の銅
元素の拡散を抑制することができる。
【０１６８】
また、ゲート絶縁膜２０６は、第１のゲート絶縁膜２０６ａと第２のゲート絶縁膜２０
６ｂにより構成されている。第１のゲート絶縁膜２０６ａは、第２のゲート電極２０４ｂ
として用いる銅膜中の銅元素の拡散を抑制する機能を有していれば良く、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、窒化酸化アルミニウム膜などを用いること
ができる。また、第２のゲート絶縁膜２０６ｂは、後に形成される酸化物半導体膜１０８
に酸素を供給する機能を有していれば良く、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などを
用いることができる。例えば、本実施の形態においては、第１のゲート絶縁膜２０６ａと
して、窒化シリコン膜を用い、第２のゲート絶縁膜２０６ｂとして、酸化窒化シリコン膜
を用いる。このような積層構造のゲート絶縁膜２０６とすることで、ゲート電極２０４と
して用いた銅膜中の銅元素の拡散を抑制し、且つ後に形成される酸化物半導体膜１０８に
酸素を供給させることができる。
【０１６９】
また、第１の金属膜２１０ａ、第１の金属膜２１２ａ、第３の金属膜２１０ｃ、及び第
３の金属膜２１２ｃとしては、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの中か
ら選択される一以上の元素を含む金属膜、または金属窒化物膜を用いると好ましい。
【０１７０】
例えば、本実施の形態においては、第１の金属膜２１０ａ及び第１の金属膜２１２ａと
しては、タングステン膜を用い、第３の金属膜２１０ｃ及び第３の金属膜２１２ｃとして
は、窒化タンタル膜を用いる。
【０１７１】
また、第２の金属膜２１０ｂとしては、銅元素を含むと好ましい。本実施の形態におい
ては、第２の金属膜２１０ｂとして、銅膜を用いる。
【０１７２】
このように、トランジスタ２５０に用いるソース電極２１０及びドレイン電極２１２の
構成と、信号線２３２の構成が異なる。ソース電極２１０及びドレイン電極２１２に、銅
膜を用いる構成の信号線２３２を電気的に接続することで、配線抵抗起因による信号遅延
等を抑制することができる。また、トランジスタ２５０に用いるソース電極２１０及びド
レイン電極２１２に銅元素を含む材料を用いない構成とすることで、酸化物半導体膜１０
８に拡散する恐れのある銅元素を離れた位置に配置することができ効果的である。また、
信号線２３２、ソース電極２１０、及びドレイン電極２１２を半導体作製工程の同一工程
で作製することができるため、製造コストを低減させるといった優れた効果を奏する。
【０１７３】
次に、図７及び図８を用いて、図６に示すトランジスタ２５０、及び信号線領域２６０
の作製方法について説明を行う。
【０１７４】
〈半導体装置の作製方法２〉
まず、基板１０２上にゲート電極２０４、ゲート絶縁膜２０６、及び酸化物半導体膜１
０８を形成する。なお、ゲート電極２０４、ゲート絶縁膜２０６、及び酸化物半導体膜１
０８については、実施の形態１に示す図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）の工程を参酌することで
、形成することができる。その後、ゲート絶縁膜２０６、及び酸化物半導体膜１０８上に
、ソース電極及びドレイン電極、並びに信号線となる第１の金属膜２０９ａ、及び第２の
金属膜２０９ｂを形成する（図７（Ａ）参照）。
【０１７５】
第１の金属膜２０９ａとしては、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの
中から選択される一以上の元素を含む金属膜、または金属窒化物膜であると好ましい。本
実施の形態においては、第１の金属膜２０９ａとして、スパッタリング法を用いて形成さ
れた膜厚５０ｎｍのタングステン膜を用いる。
【０１７６】
また、第１の金属膜２０９ａを積層構造としても良い。例えば、第１の金属膜２０９ａ
の１層目として、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの中から選択される
一以上の元素を含む金属膜とし、第１の金属膜２０９ａの２層目として、窒化タングステ
ン、窒化タンタル、窒化チタン、及び窒化モリブデンの中から選択される一以上の元素を
含む金属窒化物膜の積層構造などが挙げられる。
【０１７７】
第１の金属膜２０９ａは、酸化物半導体膜１０８と接するため、酸化物半導体膜１０８
から酸素を引き抜いてｎ型化させない材料、又は酸化物半導体膜１０８に拡散してｎ型化
させない材料を用いる。また、第１の金属膜２０９ａは、第２の金属膜２０９ｂに用いる
銅膜から酸化物半導体膜１０８に銅元素の拡散を抑制する材料を用いることが望ましい。
【０１７８】
第２の金属膜２０９ｂとしては、銅元素を含む膜であると好ましい。なお、銅にアルミ
ニウム、金、銀、亜鉛、スズ、ニッケル等を数重量％添加した銅合金等を用いても良い。
本実施の形態においては、第２の金属膜２０９ｂとして、スパッタリング法を用いて形成
された膜厚２００ｎｍの銅膜を用いる。
【０１７９】
次に、第２の金属膜２０９ｂ上にレジストを塗布し、第１のパターニングを行い、レジ
ストマスク２４１を形成する（図７（Ｂ）参照）。
【０１８０】
レジストマスク２４１は、実施の形態１に示したレジストマスク１４１と同様の材料、
及び手法により形成することができる。
【０１８１】
次に、第２の金属膜２０９ｂの一部を第１のエッチングにより除去し、第２の金属膜２
１０ｂを形成する（図７（Ｃ）参照）。
【０１８２】
第２の金属膜２０９ｂの除去方法としては、ウエットエッチング法を用いると好適であ
る。また、ウエットエッチング法に用いる薬液としては、第２の金属膜２０９ｂのエッチ
ングができ、且つ第１の金属膜２０９ａが消失しない薬液を用いればよく、例えば、第１
の金属膜２０９ａとして、タングステン膜を用い、第２の金属膜２０９ｂとして銅膜を用
いた場合の薬液は、水と過酸化水素水とカルボン酸の混合液、または、水とリン酸と硝酸
と硫酸と硫酸カリウムの混合液等を用いることができる。
【０１８３】
また、ウエットエッチングの時間を調整し、等方的にエッチングを行い、レジストマス
ク２４１の側面よりも内側に第２の金属膜２１０ｂの側面を後退させた形状としてもよい
。
【０１８４】
このように、第１のエッチングの際に、信号線領域２６０においては、第２の金属膜２
０９ｂを残し、酸化物半導体膜１０８が形成された領域においては、第２の金属膜２０９
ｂを除去する。
【０１８５】
次に、レジストマスク２４１を除去し、第１の金属膜２０９ａ、及び第２の金属膜２１
０ｂ上に、第３の金属膜２０９ｃを形成する（図７（Ｄ）参照））。
【０１８６】
レジストマスク２４１の除去方法としては、実施の形態１に示すレジストマスク１４１
の除去方法と同様の手法で行うことができる。
【０１８７】
第３の金属膜２０９ｃとしては、第１の金属膜２０９ａと同様な手法、及び材料により
形成することができる。なお、本実施の形態においては、第３の金属膜２０９ｃとしては
、スパッタリング法を用いて形成された膜厚１００ｎｍの窒化タンタル膜を用いる。
【０１８８】
次に、第３の金属膜２０９ｃ上にレジストを塗布し、第２のパターニングを行い、レジ
ストマスク２４２を形成する（図８（Ａ）参照）。
【０１８９】
レジストマスク２４２は、レジストマスク２４１と同様の材料、及び手法により形成す
ることができる。
【０１９０】
次に、第１の金属膜２０９ａ、及び第３の金属膜２０９ｃの一部を第２のエッチングに
より除去し、第１の金属膜２１０ａ、第１の金属膜２１２ａ、第３の金属膜２１０ｃ、及
び第３の金属膜２１２ｃを形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１９１】
なお、第２のエッチングは、第１のエッチングにより除去された第２の金属膜２１０ｂ
の端部より外側で、第１の金属膜２０９ａ及び第３の金属膜２０９ｃを除去する。
【０１９２】
第１の金属膜２０９ａ、及び第３の金属膜２０９ｃの除去方法としては、ドライエッチ
ング法を用いると好適である。ドライエッチング法に用いるガスとしては、例えば、第１
の金属膜２０９ａとして、タングステン膜を用い、第３の金属膜２０９ｃとして窒化タン
タル膜を用いた場合、ＳＦ６とＯ２の混合ガス、またはＳＦ６とＢＣｌ３の混合ガス等を
用いることができる。
【０１９３】
なお、第１の金属膜２０９ａ、及び第３の金属膜２０９ｃのエッチングの際に、酸化物
半導体膜１０８がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化する
ことが望まれる。しかしながら、第１の金属膜２０９ａ、及び第３の金属膜２０９ｃのみ
をエッチングし、酸化物半導体膜１０８を全くエッチングしないという条件を得ることは
難しく、第１の金属膜２０９ａ、及び第３の金属膜２０９ｃのエッチングの際に酸化物半
導体膜１０８は、一部がエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜１０８と
なることもある。
【０１９４】
次に、レジストマスク２４２を除去し、第１の金属膜２１０ａ、及び第３の金属膜２１
０ｃからなるソース電極２１０と、第１の金属膜２１２ａ、及び第３の金属膜２１２ｃか
らなるドレイン電極２１２が形成される。また、信号線領域２６０においては、第１の金
属膜２１０ａと、第２の金属膜２１０ｂと、第３の金属膜２１０ｃからなる信号線２３２
が形成される（図８（Ｃ）参照）。
【０１９５】
このように、第２の金属膜２１０ｂとして銅膜を用いる信号線２３２と、第２の金属膜
２１０ｂを用いないソース電極２１０及びドレイン電極２１２と、を同一工程で作製する
ことができる。
【０１９６】
レジストマスク２４２の除去方法としては、レジストマスク２４１の除去方法と同様の
手法により行うことができる。
【０１９７】
また、信号線２３２、ソース電極２１０、及びドレイン電極２１２の形成後、酸化物半
導体膜１０８（より詳しくは、バックチャネル側）の清浄化を行うと好ましい。酸化物半
導体膜１０８の清浄化としては、例えば、酸素プラズマ処理、または希フッ化水素酸処理
による洗浄処理などが効果的である。このような清浄化を行うことにより、ソース電極２
１０、及びドレイン電極２１２の形成時に用いたエッチングガス成分、またはレジストマ
スク２４２の残渣等を酸化物半導体膜１０８から除去することができ、酸化物半導体膜１
０８をより高純度化することができる。
【０１９８】
また、信号線２３２、ソース電極２１０、及びドレイン電極２１２の形成後、熱処理を
行ってもよい。当該熱処理の温度は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは４５０℃以
上６００℃以下、または基板の歪み点未満とする。
【０１９９】
以上の工程によって、本実施の形態に示すトランジスタ２５０、及び信号線領域２６０
が形成される。
【０２００】
次に、トランジスタ２５０、及び信号線領域２６０上に第１の絶縁膜１１４ａ、第２の
絶縁膜１１４ｂ、酸化アルミニウム膜１１６、及び平坦化絶縁膜１１８を形成する（図８
（Ｄ）参照）。
【０２０１】
第１の絶縁膜１１４ａ、第２の絶縁膜１１４ｂ、酸化アルミニウム膜１１６、及び平坦
化絶縁膜１１８については、実施の形態１に示す工程を参酌することで形成することがで
きる。
【０２０２】
このように、トランジスタ２５０のソース電極２１０及びドレイン電極２１２の構成と
、信号線領域２６０の信号線２３２の構成が異なる。ソース電極２１０及びドレイン電極
２１２に、銅膜を用いる信号線２３２を電気的に接続することで、配線抵抗起因による信
号遅延等を抑制することができる。また、トランジスタ２５０に用いるソース電極２１０
及びドレイン電極２１２に銅元素を含む材料を用いない構成とすることで、酸化物半導体
膜１０８に拡散する恐れのある銅元素を離れた位置に配置することができ効果的である。
また、信号線２３２、ソース電極２１０、及びドレイン電極２１２を半導体作製工程の同
一工程で作製することができるため、製造コストを低減させるといった優れた効果を奏す
る。
【０２０３】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと
適宜組み合わせて用いることができる。
【０２０４】
（実施の形態３）
実施の形態１及び実施の形態２で例示したトランジスタ、または信号線を用いて表示機
能を有する表示装置を作製することができる。また、トランジスタを含む駆動回路の一部
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。表示装置の一例について、図９を用いて説明を行う。
【０２０５】
図９において、第１の基板３００上に設けられた画素部３０２と、ソースドライバ回路
部３０４、及びゲートドライバ回路部３０６とを囲むようにして、シール材３１２が設け
られている。また画素部３０２と、ソースドライバ回路部３０４、及びゲートドライバ回
路部３０６の上に第２の基板３０１が設けられている。よって画素部３０２と、ソースド
ライバ回路部３０４と、ゲートドライバ回路部３０６とは、第１の基板３００とシール材
３１２と第２の基板３０１とによって、表示素子と共に封止されている。
【０２０６】
また、図９においては、第１の基板３００上のシール材３１２によって囲まれている領
域とは異なる領域に、画素部３０２、ソースドライバ回路部３０４、及びゲートドライバ
回路部３０６と電気的に接続されているＦＰＣ端子部３０８（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ
ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられており、ＦＰＣ端子部３０８には、ＦＰ
Ｃ３１６が接続され、画素部３０２、ソースドライバ回路部３０４、及びゲートドライバ
回路部３０６に与えられる各種信号、及び電位は、ＦＰＣ３１６により供給されている。
【０２０７】
また、図９において、画素部３０２、ソースドライバ回路部３０４、ゲートドライバ回
路部３０６、及びＦＰＣ端子部３０８には、信号線３１０が各々接続されている。ＦＰＣ
３１６により供給された各種信号、及び電位は、信号線３１０を介して、画素部３０２、
ソースドライバ回路部３０４、ゲートドライバ回路部３０６、及びＦＰＣ端子部３０８に
与えられる。
【０２０８】
また、図９においては、ソースドライバ回路部３０４、及びゲートドライバ回路部３０
６を画素部３０２と同じ第１の基板３００に形成している例を示しているが、この構成に
限定されない。例えば、ゲートドライバ回路部３０６のみを第１の基板３００に形成して
も良いし、ソースドライバ回路部３０４のみを第１の基板３００に形成しても良い。この
場合、別途用意されたソースドライバ回路、またはゲートドライバ回路等が形成された基
板（例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を、第１の基
板３００に実装する構成としても良い。
【０２０９】
なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ
（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐ
ｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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もしくはＴＡＢ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方式により駆動回路基板、またはＩＣ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。
【０２１２】
また、第１の基板３００上に設けられた画素部３０２、ソースドライバ回路部３０４、
及びゲートドライバ回路部３０６は、トランジスタを複数有しており、実施の形態１、及
び実施の形態２で例示した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
は、実施の形態２で例示したトランジスタを適用した場合について、説明を行う。
【０２１３】
また、表示装置に設けられる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（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏ  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。
【０２１４】
表示装置に設けられる表示素子の一形態について、図１０、及び図１１を用いて説明す
る。図１０、及び図１１に示す表示装置は、図９に示す破線Ｑ−Ｒにおける断面図に相当
する。
【０２１５】
図１０に示す表示装置は、第１の基板３００上に設けられたＦＰＣ端子部３０８に、第
１の金属膜３６０ａ、第２の金属膜３６０ｂ、及び第３の金属膜３６０ｃからなる端子電
極３６０を有しており、端子電極３６０はＦＰＣ３１６が有する端子と異方性導電膜３８
０を介して、電気的に接続されている。
【０２１６】
端子電極３６０は、トランジスタ３５０、及びトランジスタ３５２のソース電極、及び
ドレイン電極と同じ工程、並びに信号線３１０と同じ工程で形成されている。
【０２１７】
また、第１の基板３００上に設けられた画素部３０２と、ソースドライバ回路部３０４
は、トランジスタを複数有しており、図１０、及び図１１では、画素部３０２に含まれる
トランジスタ３５０と、ソースドライバ回路部３０４に含まれるトランジスタ３５２とを
例示している。
【０２１８】
なお、本実施の形態においては、画素部３０２に含まれるトランジスタ３５０と、ソー
スドライバ回路部３０４に含まれるトランジスタ３５２は、同一のサイズの構成としてい
るが、これに限定されない。画素部３０２、及びソースドライバ回路部３０４に用いるト
ランジスタは、適宜サイズ（Ｌ／Ｗ）、または用いるトランジスタ数などを変えて用いる
ことができる。また、図１０、及び図１１においては、ゲートドライバ回路部３０６は、
図示していないが、接続先、または接続方法等が異なるが、ソースドライバ回路部３０４
と同様の構成とすることができる。
【０２１９】
また、図１０、及び図１１において、トランジスタ３５０、及びトランジスタ３５２、
並びに信号線３１０は、先の実施の形態２に示したトランジスタ２５０、及び信号線２３
２と同様の構成とすることができる。
【０２２０】
すなわち、トランジスタ３５０、及びトランジスタ３５２においては、第１の金属膜と
第３の金属膜からなるソース電極、及びドレイン電極を有し、信号線３１０においては、
第１の金属膜と第２の金属膜と第３の金属膜からなる配線を有する。第１の金属膜と第３
の金属膜は、タングステン、タンタル、チタン、及びモリブデンの中から選択される一以
上の元素を含む金属膜、または金属窒化物膜であり、第２の金属膜は、銅元素を含む材料
により形成されている。
【０２２１】
また、端子電極３６０においては、信号線３１０と同様の構成であり、第１の金属膜と
第２の金属膜と第３の金属膜により構成されている。
【０２２２】
このように、トランジスタ３５０、及びトランジスタ３５２においては、銅膜を用いな
い構成でソース電極、及びドレイン電極が構成されており、信号線３１０、及び端子電極
３６０においては、銅膜により構成されている。トランジスタ３５０、及びトランジスタ
３５２、並びに信号線３１０、及び端子電極３６０を用いることによって、安定した電気
特性を有し、且つ低抵抗な電極または配線を有した表示装置を提供することができる。
【０２２３】
また、図１０、及び図１１において、トランジスタ３５０、及びトランジスタ３５２上
に、絶縁膜３６４、保護絶縁膜３６６、及び平坦化絶縁膜３６８が設けられている。
【０２２４】
本実施の形態では、絶縁膜３６４としては、酸化窒化シリコン膜を用い、保護絶縁膜３
６６としては、酸化アルミニウム膜を用いる。なお、絶縁膜３６４、及び保護絶縁膜３６
６は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法によって形成することができる。
【０２２５】
絶縁膜３６４として設けられる酸化窒化シリコン膜は、酸化物半導体膜と接して設けら
れ、酸化物半導体膜に酸素を供給することができる。
【０２２６】
保護絶縁膜３６６として設けられる酸化アルミニウム膜は、水素、水などの不純物、及
び酸素の両方に対して膜を透過させない遮断効果（ブロック効果）が高い。従って、酸化
アルミニウム膜は、作製工程中及び作製後において、変動要因となる水素、水などの不純
物の酸化物半導体膜への混入、及び酸化物半導体膜を構成する主成分材料である酸素の酸
化物半導体膜からの放出を防止する保護膜として機能する。
【０２２７】
また、平坦化絶縁膜３６８としては、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド
アミド系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の耐熱
性を有する有機材料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、平坦化絶縁膜３６８を形成してもよい。
【０２２８】
また、本実施の形態に示す表示装置は、ソースドライバ回路部３０４に形成されたトラ
ンジスタ３５２上には、平坦化絶縁膜３６８が設けられ、平坦化絶縁膜３６８上に、酸化
物半導体膜のチャネル形成領域と重畳した位置に導電膜３７０ａが設けられている構成で
ある。しかし、この構成に限定されず、導電膜３７０ａを設けない構成としても良い。導
電膜３７０ａを酸化物半導体膜のチャネル形成領域と重畳した位置に設けることによって
、ＢＴ試験前後におけるトランジスタ３５２のしきい値電圧の変化量を低減することがで
きる。また、導電膜３７０ａは、電位がトランジスタ３５２のゲート電極と同じでもよい
し、異なっていても良く、第２のゲート電極として機能させることもできる。また、導電
膜３７０ａの電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０２２９】
なお、導電膜３７０ａは、外部の電場を遮蔽する、すなわち外部の電場が内部（トラン
ジスタ３５２を含む回路部）に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽
機能）も有する。導電膜３７０ａの遮蔽機能により、静電気などの外部の電場の影響によ
りトランジスタ３５２の電気的な特性が変動することを防止することができる。なお、導
電膜３７０ａは、トランジスタ３５２と重畳するような広範囲に設けてもよい。これによ
りさらなる静電遮蔽機能の向上が見込まれる。
【０２３０】
また、本実施の形態に示す表示装置は、画素部３０２に形成されたトランジスタ３５０
上には、平坦化絶縁膜３６８が設けられ、平坦化絶縁膜３６８上に、ソース電極またはド
レイン電極と接続する導電膜３７０ｂが設けられた構成である。導電膜３７０ｂは、画素
部３０２において、画素電極としての機能を有する。
【０２３１】
画素部３０２に設けられたトランジスタ３５０は、表示素子と電気的に接続し、表示パ
ネルを構成する。表示素子は表示を行うことができれば特に限定されず、様々な表示素子
を用いることができる。
【０２３２】
図１０に示す表示装置は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の例を示す。
図１０において、表示素子である液晶素子４０２は、導電膜３７０ｂ、対向電極４０４、
及び液晶層４０６を含む。なお、液晶層４０６を挟持するように配向膜として機能する絶
縁膜４１０、及び絶縁膜４１２が設けられている。対向電極４０４は第２の基板３０１側
に設けられ、導電膜３７０ｂと対向電極４０４とは液晶層４０６を介して積層する構成と
なっている。
【０２３３】
また、スペーサ４３５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、液晶層４０６の膜厚（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。
【０２３４】
表示素子として、液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子
液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これ
らの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カ
イラルネマチック相、等方相等を示す。
【０２３５】
また、横電界方式を採用する場合、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数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組
成物を液晶層に用いる。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。また
配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引
き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を
軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。酸
化物半導体膜を用いるトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性
が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって酸化物半導体膜を用いるトラン
ジスタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。
【０２３６】
また、液晶材料の固有抵抗は、１×１０９Ω・ｃｍ以上であり、好ましくは１×１０１
１Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０１２Ω・ｃｍ以上である。なお、本明
細書における固有抵抗の値は、２０℃で測定した値とする。
【０２３７】
液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリ
ーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の
大きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。高純度且つ酸素欠損の
形成を抑制した酸化物半導体膜を有するトランジスタを用いることにより、各画素におけ
る液晶容量に対して１／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量
を設ければ充分である。
【０２３８】
本実施の形態で用いる高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する
トランジスタは、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よっ
て、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み
間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため
、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０２３９】
また、本実施の形態で用いる高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を
有するトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能であ
る。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表示装置に用いることで、
画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同
一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等に
より形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置の部品点数を削減するこ
とができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、
高画質な画像を提供することができる。
【０２４０】
また、画素部のスイッチングトランジスタ、及び駆動回路部に使用するドライバトラン
ジスタに接続する信号線として、銅元素を含む配線を用いている。そのため、配線抵抗に
起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示装置に用いることが可能となる。
【０２４１】
液晶表示装置には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−
Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉ
ｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ
Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  
Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕ
ｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉ
ｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０２４２】
また、ノーマリブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モードを採用した
透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、
例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）
モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード
などを用いることができる。また、ＶＡ型の液晶表示装置にも適用することができる。Ｖ
Ａ型の液晶表示装置とは、液晶表示パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である
。ＶＡ型の液晶表示装置は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が
垂直方向を向く方式である。また、画素（ピクセル）をいくつかの領域（サブピクセル）
に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されているマルチドメイン化あるいはマ
ルチドメイン設計といわれる方法を用いることができる。
【０２４３】
また、表示装置において、ブラックマトリクス（遮光層）、偏光部材、位相差部材、反
射防止部材などの光学部材（光学基板）などは適宜設ける。例えば、偏光基板及び位相差
基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを
用いてもよい。
【０２４４】
また、画素部における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用い
ることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒ
は赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白を表す
）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加したものがある。なお
、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発
明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用す
ることもできる。
【０２４５】
また、表示装置に含まれる表示素子として、エレクトロルミネッセンスを利用する発光
素子を適用することができる。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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
発光素子は発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透光性であればよい。
そして、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り
出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側
の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用
することができる。
【０２４９】
図１１に表示素子として発光素子を用いた表示装置の例を示す。表示素子である発光素
子４５０は、画素部３０２に設けられたトランジスタ３５０と電気的に接続している。な
お発光素子４５０の構成は、導電膜３７０ｂ、電界発光層４５２、上部電極４５４の積層
構造であるが、示した構成に限定されない。発光素子４５０から取り出す光の方向などに
合わせて、発光素子４５０の構成は適宜変更することができる。
【０２５０】
隔壁４５６は、有機絶縁材料、または無機絶縁材料を用いて形成する。特に隔壁４５６
は、感光性の樹脂材料を用いると好ましい。例えば、該感光性の樹脂材料を用いて、隔壁
４５６を形成する場合、平坦化絶縁膜３６８、及び導電膜３７０ｂ上に感光性の樹脂材料
を塗布し、所望の領域に光を照射することで、導電膜３７０ｂ上の一部に開口部を形成し
、その開口部の側壁が連続した曲率を有する傾斜面となるように形成することができる。
【０２５１】
電界発光層４５２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。
【０２５２】
発光素子４５０に酸素、水素、水、二酸化炭素等が侵入しないように、上部電極４５４
、及び隔壁４５６上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜等を形成することができる。また、第１の基板３００、第２の基板３０１
、及びシール材３１２によって封止された空間には充填材４５８が設けられ密封されてい
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。
【０２５３】
充填材４５８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）、アクリル系樹脂
、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル
）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。例えば充填材４５
８として、窒素を用いればよい。
【０２５４】
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、または円偏光板（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。
【０２５５】
なお、図１０、及び図１１において、第１の基板３００、第２の基板３０１としては、
ガラス基板の他、可撓性を有する基板も用いることができ、例えば透光性を有するプラス
チック基板などを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌ
ａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（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。
【０２５６】
以上のように実施の形態１、及び実施の形態２で示したトランジスタ、または信号線を
適用することで、様々な機能を有する表示装置を提供することができる。
【０２５７】
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。
【０２５８】
（実施の形態４）
本明細書に開示する半導体装置は、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、電子ペーパー、デジタルカメラ、デ
ジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯
電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯端末（スマートフ
ォン、タブレットＰＣ等を含む）、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。上記実施の形態で説明した半導体装置を含む電子機器の例について図１２、
及び図１３を用いて説明する。
【０２５９】
図１２（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３０
０２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。上記実施の形
態のいずれかで示した半導体装置を表示部３００３に適用することにより、安定した電気
特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少ないノート型のパーソナルコンピュー
タとすることができる。
【０２６０】
図１２（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と
、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作
用の付属品としてスタイラス３０２２がある。上記実施の形態のいずれかで示した半導体
装置を表示部３０２３に適用することにより、より安定した電気特性を有し、且つ配線抵
抗に起因する信号遅延の少ない携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０２６１】
図１２（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２
７０１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２７
０３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
。
【０２６２】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組
み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成とし
てもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とする
ことで、例えば右側の表示部（図１２（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側
の表示部（図１２（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。上記実施
の形態のいずれかで示した半導体装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用すること
により、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少ない電子書籍と
することができる。表示部２７０５として半透過型、または反射型の液晶表示装置を用い
る場合、比較的明るい状況下での使用も予想されるため、太陽電池を設け、太陽電池によ
る発電、及びバッテリーでの充電を行えるようにしてもよい。なおバッテリーとしては、
リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２６３】
また、図１２（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば
、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
図１２（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成
されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフ
ォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端
子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯電話の充電を行う太陽電池
セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２
８０１内部に内蔵されている。上記実施の形態のいずれかで示した半導体装置を表示パネ
ル２８０２に適用することにより、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信
号遅延の少ない携帯電話とすることができる。
【０２６６】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１２（Ｄ）には映像表示さ
れている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出
力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０２６７】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネ
ル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能で
ある。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話
、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、
図１２（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に
適した小型化が可能である。
【０２６８】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可
能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外
部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応で
きる。
【０２６９】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであって
もよい。
【０２７０】
図１２（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７
、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６
などによって構成されている。上記実施の形態のいずれかで示した半導体装置を表示部（
Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、安定した電気特性を有し、
且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少ないデジタルビデオカメラとすることができる。
【０２７１】
図１２（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は
、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表
示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持
した構成を示している。上記実施の形態のいずれかで示した半導体装置を表示部９６０３
に適用することにより、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少
ないテレビジョン装置とすることができる。
【０２７２】
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
モコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機か
ら出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０２７３】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機
により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線
による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方
向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である
。
【０２７４】
図１３は、タブレット型端末の一例を示しており、図１３（Ａ）乃至図１３（Ｃ）は、
タブレット型端末５０００を示し、図１３（Ｄ）は、タブレット型端末６０００を示して
いる。
【０２７５】
図１３（Ａ）乃至図１３（Ｃ）に示すタブレット型端末５０００において、図１３（Ａ
）は正面図を、図１３（Ｂ）は側面図を、図１３（Ｃ）は背面図を、それぞれ示している
。また、図１３（Ｄ）に示すタブレット型端末６０００においては、正面図を示している
。
【０２７６】
タブレット型端末５０００は、筐体５００１、表示部５００３、電源ボタン５００５、
前面カメラ５００７、背面カメラ５００９、第１の外部接続端子５０１１、及び第２の外
部接続端子５０１３等により構成されている。
【０２７７】
また、表示部５００３は、筐体５００１に組み込まれており、タッチパネルとしても用
いることができる。例えば、表示部５００３上にアイコン５０１５等を表示させて、メー
ルや、スケジュール管理といった作業を行うことができる。また、筐体５００１には、正
面側に前面カメラ５００７が組み込まれており、使用者側の映像を撮影することができる
。また、筐体５００１には、背面側に背面カメラ５００９が組み込まれており、使用者と
反対側の映像を撮影することができる。また、筐体５００１には、第１の外部接続端子５
０１１、及び第２の外部接続端子５０１３を備えており、例えば、第１の外部接続端子５
０１１により、イヤホン等に音声を出力し、第２の外部接続端子５０１３により、データ
の移動等を行うことができる。
【０２７８】
次に、図１３（Ｄ）に示すタブレット型端末６０００は、第１の筐体６００１、第２の
筐体６００３、ヒンジ部６００５、第１の表示部６００７、第２の表示部６００９、電源
ボタン６０１１、第１のカメラ６０１３、第２のカメラ６０１５等により構成されている
。
【０２７９】
また、第１の表示部６００７は、第１の筐体６００１に組み込まれており、第２の表示
部６００９は、第２の筐体６００３に組み込まれている。第１の表示部６００７、及び第
２の表示部６００９は、例えば、第１の表示部６００７を表示用パネルとして使用し、第
２の表示部６００９をタッチパネルとする。第１の表示部６００７に表示されたテキスト
アイコン６０１７を確認し、第２の表示部６００９に表示させたアイコン６０１９、また
はキーボード６０２１（実際には第２の表示部６００９に表示されたキーボード画像）を
用いて、画像の選択、または文字の入力等を行うことができる。もちろん、第１の表示部
６００７がタッチパネルであり、第２の表示部６００９が表示用パネルといった構成や、
第１の表示部６００７、及び第２の表示部６００９ともにタッチパネルといった構成とし
てもよい。
【０２８０】
また、第１の筐体６００１と、第２の筐体６００３は、ヒンジ部６００５により接続さ
れており、第１の筐体６００１と、第２の筐体６００３と、を開閉することができる。こ
のような構成とすることにより、タブレット型端末６０００を持ち運ぶ際に、第１の筐体
６００１に組み込まれた第１の表示部６００７と、第２の筐体６００３に組み込まれた第
２の表示部６００９と、を合わせることで、第１の表示部６００７、及び第２の表示部６
００９の表面（例えば、プラスチック基板等）を保護することができるので好適である。
【０２８１】
また、第１の筐体６００１と第２の筐体６００３は、ヒンジ部６００５により、分離で
きる構成としても良い（所謂コンバーチブル型）。このような構成とすることで、例えば
、第１の筐体６００１を縦置きとし、第２の筐体６００３を横置きとして使用するといっ
たように、使用範囲が広がるので好適である。
【０２８２】
また、第１のカメラ６０１３、及び第２のカメラ６０１５により、３Ｄ画像の撮影を行
うこともできる。
【０２８３】
また、タブレット型端末５０００、及びタブレット型端末６０００は、無線で情報を送
受信できる構成としてもよい。例えば、無線により、インターネット等に接続し、所望の
情報を購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０２８４】
また、タブレット型端末５０００、及びタブレット型端末６０００は、様々な情報（静
止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示
部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能
、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、等を有することがで
きる。また、外光の光量に応じて表示の輝度を最適にすることができる光センサや、ジャ
イロや加速度センサなど傾きを検出するセンサなどの検出装置を内蔵させてもよい。
【０２８５】
上記実施の形態で示した半導体装置をタブレット型端末５０００の表示部５００３、タ
ブレット型端末６０００の第１の表示部６００７、または／および第２の表示部６００９
に適用することにより、安定した電気特性を有し、且つ配線抵抗に起因する信号遅延の少
ないタブレット型端末とすることができる。
【０２８６】
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。
【符号の説明】
【０２８７】
１０２    基板
１０４    ゲート電極
１０４ａ    第１のゲート電極
１０４ｂ    第２のゲート電極
１０６    ゲート絶縁膜
１０６ａ    第１のゲート絶縁膜
１０６ｂ    第２のゲート絶縁膜
１０８    酸化物半導体膜
１０９ａ    第１の金属膜
１０９ｂ    第２の金属膜
１０９ｃ    第３の金属膜
１１０    ソース電極
１１０ａ    第１の金属膜
１１０ｂ    第２の金属膜
１１０ｃ    第３の金属膜
１１２    ドレイン電極
１１２ａ    第１の金属膜
１１２ｂ    第２の金属膜
１１２ｃ    第３の金属膜
１１４ａ    第１の絶縁膜
１１４ｂ    第２の絶縁膜
１１５    アルミニウム膜
１１６    酸化アルミニウム膜
１１８    平坦化絶縁膜
１４１    レジストマスク
１４２    レジストマスク
１４５    酸素
１４７    酸素
１５０    トランジスタ
２０４    ゲート電極
２０４ａ    第１のゲート電極
２０４ｂ    第２のゲート電極
２０６    ゲート絶縁膜
２０６ａ    第１のゲート絶縁膜
２０６ｂ    第２のゲート絶縁膜
２０９ａ    第１の金属膜
２０９ｂ    第２の金属膜
２０９ｃ    第３の金属膜
２１０    ソース電極
２１０ａ    第１の金属膜
２１０ｂ    第２の金属膜
２１０ｃ    第３の金属膜
２１２    ドレイン電極
２１２ａ    第１の金属膜
２１２ｃ    第３の金属膜
２３２    信号線
２４１    レジストマスク
２４２    レジストマスク
２５０    トランジスタ
２６０    信号線領域
３００    基板
３０１    基板
３０２    画素部
３０４    ソースドライバ回路部
３０６    ゲートドライバ回路部
３０８    ＦＰＣ端子部
３１０    信号線
３１２    シール材
３１６    ＦＰＣ
３５０    トランジスタ
３５２    トランジスタ
３６０    端子電極
３６０ａ    第１の金属膜
３６０ｂ    第２の金属膜
３６０ｃ    第３の金属膜
３６４    絶縁膜
３６６    保護絶縁膜
３６８    平坦化絶縁膜
３７０ａ    導電膜
３７０ｂ    導電膜
３８０    異方性導電膜
４０２    液晶素子
４０４    対向電極
４０６    液晶層
４１０    絶縁膜
４１２    絶縁膜
４３５    スペーサ
４５０    発光素子
４５２    電界発光層
４５４    上部電極
４５６    隔壁
４５８    充填材
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    スピーカー
２８００    筐体
２８０１    筐体
２８０２    表示パネル
２８０３    スピーカー
２８０４    マイクロフォン
２８０５    操作キー
２８０６    ポインティングデバイス
２８０７    カメラ用レンズ
２８０８    外部接続端子
２８１０    太陽電池セル
２８１１    外部メモリスロット
３００１    本体
３００２    筐体
３００３    表示部
３００４    キーボード
３０２１    本体
３０２２    スタイラス
３０２３    表示部
３０２４    操作ボタン
３０２５    外部インターフェイス
３０５１    本体
３０５３    接眼部
３０５４    操作スイッチ
３０５６    バッテリー
５０００    タブレット型端末
５００１    筐体
５００３    表示部
５００５    電源ボタン
５００７    前面カメラ
５００９    背面カメラ
５０１１    外部接続端子
５０１３    外部接続端子
５０１５    アイコン
６０００    タブレット型端末
６００１    筐体
６００３    筐体
６００５    ヒンジ部
６００７    表示部
６００９    表示部
６０１１    電源ボタン
６０１３    カメラ
６０１５    カメラ
６０１７    テキストアイコン
６０１９    アイコン
６０２１    キーボード
９６００    テレビジョン装置
９６０１    筐体
９６０３    表示部
９６０５    スタンド
【図１】
2020205427.tif 000003
【図２】
2020205427.tif 000004
【図３】
2020205427.tif 000005
【図４】
2020205427.tif 000006
【図５】
2020205427.tif 000007
【図６】
2020205427.tif 000008
【図７】
2020205427.tif 000009
【図８】
2020205427.tif 000010
【図９】
2020205427.tif 000011
【図１０】
2020205427.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月11日(2020.9.11)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物半導体層を有するトランジスタを画素部に複数有する液晶表示装置であって、
前記トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上のソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記ゲート電極は、第１の金属膜と、前記第１の金属膜上の第１の銅膜と、を有し、
前記ゲート絶縁膜は、窒化シリコン膜と、前記窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜と、を有し、
前記ソース電極は、第２の金属膜と、前記第２の金属膜上の第２の銅膜と、を有し、
前記ドレイン電極は、第３の金属膜と、前記第３の金属膜上の第３の銅膜と、を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第２の金属膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部は、前記第２の銅膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部よりも突出しており、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第３の金属膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部は、前記第３の銅膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部よりも突出している液晶表示装置。
【請求項２】
酸化物半導体層を有するトランジスタを画素部に複数有する液晶表示装置であって、
前記トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上のソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記ゲート電極は、第１の金属膜と、前記第１の金属膜上の第１の銅膜と、を有し、
前記ゲート絶縁膜は、窒化シリコン膜と、前記窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜と、を有し、
前記ソース電極は、第２の金属膜と、前記第２の金属膜上の第２の銅膜と、を有し、
前記ドレイン電極は、第３の金属膜と、前記第３の金属膜上の第３の銅膜と、を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第２の金属膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部は、前記第２の銅膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部よりも突出しており、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第３の金属膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部は、前記第３の銅膜の前記酸化物半導体層と重なる側の端部よりも突出しており、
前記酸化物半導体層は、第１の酸化物半導体層と、前記第１の酸化物半導体層上の第２の酸化物半導体層と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層と前記第２の酸化物半導体層とは、それぞれ、ＩｎとＧａとＺｎとを有し、
前記第１の酸化物半導体層と前記第２の酸化物半導体層とは、ＩｎとＧａとＺｎの組成比が異なる液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の酸化物半導体層と前記第２の酸化物半導体層とは、結晶性が異なる液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の金属膜と、前記第２の金属膜と、前記第３の金属膜とは、それぞれチタンを含む液晶表示装置。