(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスのガス導入口と、不活性ガスのガス排気口と、加熱装置と、ベルヌーイチャックとを有する処理室と、
第１の移動装置と、
第２の移動装置と、を有し、
前記処理室は、一面が開放された箱形の第１の室と、一面が開放された箱形の第２の室との開放された面同士が向かい合うように連結されて構成され、
前記第１の室内には、前記ガス導入口が開口し、前記加熱装置が設けられ、
前記第２の室内には、前記ガス排気口が開口し、前記ベルヌーイチャックが設けられ、
加熱中は、前記第１の室と前記第２の室とは連結された状態であり、
加熱が終了した後は、前記第１及び前記第２の移動装置により、前記第１の室と前記第２の室を分離することで、前記加熱装置から前記ベルヌーイチャックを遠ざけ、前記ベルヌーイチャックに基板を設置したままで前記基板を冷却することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
不活性ガスのガス導入口と、不活性ガスのガス排気口と、第１の加熱装置と、第２の加熱装置と、基板の固定治具とを有する処理室と、
第１の移動装置と、
第２の移動装置と、を有し、
前記処理室は、一面が開放された箱形の第１の室と、一面が開放された箱形の第２の室との開放された面同士が向かい合い、前記固定治具を間に挟むように連結されて構成され、
前記第１の室内には、前記ガス導入口が開口し、前記第１の加熱装置が設けられ、
前記第２の室内には、前記ガス排気口が開口し、前記第２の加熱装置が設けられ、
加熱中は、前記第１の室と前記第２の室とは連結された状態であり、
加熱が終了した後は、前記固定治具は移動せず、前記第１及び前記第２の移動装置により、前記第１の室と前記第２の室を分離することで、前記第１及び前記第２の加熱装置から前記固定治具を遠ざけ、前記固定治具に基板を固定したままで前記基板を冷却することを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
大型基板を熱処理する装置及びその熱処理方法に関する。
【０００２】
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、液晶表示装置や発光装置などの電気光学装置、半導体回路及び電子機器は全
て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いてトランジスタを構成する技術が注目
されている。トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、
特に画像表示装置のスイッチング素子として生産が活発に行われている。
【０００４】
上記の様なデバイスは、多面取りできるように大型の基板に形成されるが、ガラス基板を
用いる場合は、ガラスの耐熱温度以上を要する工程が行えないという制約がかかってしま
う。
【０００５】
そのため、高温かつ長時間の処理が必要な場合には、それに代わってレーザアニール法や
ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法などの手段が用いられて
いる（特許文献１）。
【０００６】
ＲＴＡ法は、ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）法とも呼ば
れ、ヒータやランプ光を用い、加熱対象物を急速に加熱し、また急速に冷却することがで
きる。そのため、ガラスの耐熱温度以上の加熱処理を行うこともできる。
【０００７】
またＲＴＡ法は、レーザアニール法に用いられる様な複雑な光学系を必要としないため、
比較的大きい面積を均一性良く処理するのに適した方法でもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−５３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の通り、ＲＴＡ法は比較的大面積の基板を加熱する方法として適しており、更なる大
面積基板への対応が望まれている。大面積基板では、その薄さと自重から撓みが発生しや
すいため、複数箇所の支持が必要である。短時間に均一性良く加熱するには、基板の支持
箇所からの熱伝導を極力抑制した支持方法が望ましい。また、装置の大型化による熱容量
の増加が急速加熱及び急速冷却の作用の妨げとならない装置構成とすることが望ましい。
【００１０】
従って、本発明の一態様は、大面積基板を均一性良く急速加熱及び急速冷却できる熱処理
装置を提供することを課題の一つとする。また、該熱処理装置を用いた熱処理方法を提供
することを課題の一つとする。また、該熱処理装置を用い、電気特性が良好で信頼性の高
い半導体装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書で開示する本発明の一態様は、大面積基板に対応し、急速加熱及び急速冷却が可
能で、均一性に優れた熱処理装置である。また、該熱処理装置を用いた熱処理方法であり
、酸化物半導体を用いた半導体装置の作製方法を含む。
【００１２】
本明細書で開示する本発明の一態様は、一面が開放された第１の室と、一面が開放された
第２の室と、第１の室及び第２の室を移動させる装置と、加熱装置と、ガス導入口と、ガ
ス排気口と、基板の固定治具と、を有する熱処理装置である。
【００１３】
また、本明細書で開示する他の本発明の一態様は、上記構成が、開閉装置を有する第３の
室の内部に設置されていることを特徴とする熱処理装置である。
【００１４】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順または積層順
を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名
称を示すものではない。
【００１５】
上記第１の室及び第２の室は、ともに側面の一面が開放された箱形をしており、互いの開放された面同士を連結することで一つの処理室を形成することができる。
【００１６】
加熱装置は、抵抗加熱ヒータ、ランプ、または加熱されたガスによる手段で、第１の室及
び第２の室の一方または両方に設けられている。
【００１７】
雰囲気を制御する手段として、ガス導入口、ガス排気口が設けられ、排気されるプロセス
ガスは、ガス排気口に接続されたガス精製装置で再生することができる。
【００１８】
加熱対象となる基板は、基板の固定治具に縦型に設置される。設置の方法は、非接触のベ
ルヌーイチャック、または基板の端部の一部を挟んで保持する方法を用いることができる
。また、基板を装置底面に対する垂直位置から傾けて設置できる構成としても良い。基板
の端部を挟んで保持する方法を用いる治具では、複数枚の基板を間隔を空けて重ねて保持
することもできる。
【００１９】
また、第３の室が設けられている場合は、開閉装置が基板の搬出入口となり、ロード室及
びアンロード室を併設することもできる。この構造により、ガス置換時間の短縮や高温状
態での大気暴露による不純物の吸着などを抑えることができる。
【００２０】
また、本明細書で開示する他の本発明の一態様は、基板を固定治具に設置し、一面が開放された第１の室及び一面が開放された第２の室の互いの開放された面が向かい合って、基板を封じ込めるように連結した処理室を形成し、連結した処理室内の雰囲気を不活性ガスに置換し、加熱装置を用いて基板を急速に加熱し、連結した処理室を第１の室と第２の室に分離させて開放し、基板を急速に冷却することを特徴とする熱処理方法である。
【００２１】
まず、第１の室と第２の室が互いの開放された面同士が向かい合うように離れた状態で静
止しており、基板は固定治具に縦置きに設置される。
【００２２】
次に、第１の室と第２の室が移動し、第１の室と第２の室で連結、または、第１の室と第
２の室の間に基板の固定治具を挟んで連結し、一つの室を形成する。ここで、基板は連結
した室に密閉され、効率良く加熱される位置に設置される。
【００２３】
次に、連結された室内を不活性ガス雰囲気に置換する。不活性ガスには窒素、ヘリウム、
ネオン、またはアルゴン等を用いることができる。
【００２４】
次に、加熱装置を用いて急速加熱を行い、予め設定されたプロセス時間の加熱を行う。そ
の後、加熱装置を停止し、連結した室を第１の室と第２の室に分離させて開放し、急速に
冷却する。以上により、基板の急速加熱及び急速冷却を行うことができる。
【００２５】
また、本明細書で開示する他の本発明の一態様は、基板上にゲート電極層を形成し、ゲー
ト電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層を形成し、酸化物
半導体層が形成された基板を固定治具に設置し、一面が開放された第１の室及び一面が開
放された第２の室の互いの開放された面が向かい合って、基板を封じ込めるように連結し
た室を形成し、連結した室内の雰囲気を不活性ガスに置換し、加熱装置を用いて基板を急
速に加熱し、連結した室を第１の室と第２の室に分離させて開放し、急速に前記基板を冷
却することで酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行い、酸化物半導体層上にソース
電極層及びドレイン電極層を形成し、酸化物半導体層と接する酸化物絶縁層を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２６】
酸化物半導体層は、水分などの不純物を低減するため、窒素、ヘリウム、またはアルゴン
等の不活性ガス中で加熱処理を行い、脱水化または脱水素化を行う。このとき、不活性ガ
スの露点は、好ましくは−５０℃以下、更に好ましくは−６０℃以下とする。この脱水化
または脱水素化工程を行い、膜中の含有水分を低減させた酸化物半導体膜を用いた半導体
装置は、良好な電気特性と高い信頼性を実現する。
【００２７】
また、本発明の一態様である半導体装置の作製方法を用いて、駆動回路部及び表示部（画
素部ともいう）を同一基板上に形成し、ＥＬ素子、液晶素子または電気泳動素子などを用
いて表示装置を作製することができる。
【００２８】
なお、本明細書において室とは、密閉できる、または密閉された空間を形成した箱形形状
のものを言い、例えば内部に空間のある立方体や直方体などの多面体を指す。ただし、内
部に空間が形成できれば、球や凸部、凹部があっても良い。
【発明の効果】
【００２９】
大面積基板を均一性良く急速加熱及び急速冷却できる熱処理装置、該熱処理装置を用いた
熱処理方法、及び該熱処理装置を用いた電気特性が良好で信頼性の高い半導体装置の作製
方法のうち、いずれか一つ以上を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一態様を示す熱処理装置の断面図。
【図２】本発明の一態様を示す熱処理装置の断面図。
【図３】本発明の一態様を示す熱処理装置の断面図。
【図４】本発明の一態様を示す熱処理装置の断面図。
【図５】本発明の一態様を示す半導体装置の工程断面図。
【図６】本発明の一態様を示す半導体装置の工程断面図。
【図７】半導体装置を説明する断面図。
【図８】半導体装置を説明する断面図。
【図９】半導体装置を説明する平面図及び断面図。
【図１０】半導体装置を説明する平面図及び断面図。
【図１１】電子機器を示す図。
【図１２】電子機器を示す図。
【図１３】電子機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば
容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈され
るものではない。なお、本明細書中の図面において、同一部分または同様な機能を有する
部分には同一の符号を付し、その説明は省略する場合がある。
【００３２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、熱処理装置の構造及び熱処理方法の一形態を図を用いて説明する。図
１（Ａ）には熱処理装置の断面構造の一例を示す。
【００３３】
図１（Ａ）は、熱処理装置に基板１１８が設置してあり、加熱時の状態を示した断面図で
ある。装置の構成は、第１の室１０１と第２の室１０２があり、ともに側面の一面が開放
された箱形をしており、互いの開放された面同士が連結され、一つの室を形成している。
第１の室１０１及び第２の室１０２の下部には、それぞれの室を移動させるための移動装
置１１１、１１２が設けられている。ただし、一方の室が固定され、他方の室のみに移動
装置が設けられていても良い。
【００３４】
基板１１８は、第２の室１０２に設けられたベルヌーイチャック１０８によって非接触で
縦型に保持されている。ベルヌーイチャックとは、ベルヌーイの法則を利用した保持方法
であり、基板に対して高速に気体を吹き付けることによって基板近傍に発生する負圧を利
用し、基板を非接触で保持する方法である。非接触で基板を保持することにより、接触物
への熱伝導を防止することができ、基板面内の温度分布の均一性を向上させることができ
る。
【００３５】
ベルヌーイチャック１０８には気体導入口１１０が設けられ、基板１１８を保持するため
の気体は、気体導入口１１０から導入される。このとき、高温に加熱した気体を用いれば
基板１１８の予備加熱を行うことができ、より高温の急速加熱を助長することができる。
逆に常温または低温の気体を用いれば基板１１８の急速冷却を助長することができる。
【００３６】
第１の室１０１に設けられた加熱装置１１４は、棒状の加熱手段の断面を表しており、石
英窓１１６を介して基板１１８に平行に設置される。棒状の加熱手段は、抵抗加熱ヒータ
、またはランプヒータを用いることができる。抵抗加熱ヒータには、誘導加熱を用いたも
のも含まれる。また、ランプは中心波長が赤外線領域にある光を発するものが好ましい。
石英窓１１６は、加熱装置１１４及び基板１１８の保護のために設けられるものであるが
、省くこともできる。また、上述した加熱した気体を用いる場合は、ベルヌーイチャック
１０８も加熱装置の一つに含まれる。なお、上記構造では加熱装置１１４と基板１１８の
間にシャッター板を有さないため、基板全面を均一に加熱することができる。
【００３７】
また、図３（Ａ）の様にベルヌーイチャック１０８を斜めに設置しても良い。装置底面に
対する垂直位置から傾ける角度は、−３０°以上＋３０°以下が好ましく、更に好ましく
は、−１０°以上＋１０°以下が良い。なお、図３（Ａ）は、マイナス方向に傾けた場合
を図示している。基板を斜めに設置する構成とすることで装置の高さ方向のサイズを小さ
くすることができ、搬送時の基板の撓みやパーティクルの付着も抑制しやすい。なお、加
熱装置１１４は基板１１８と平行になるように同じ角度に傾けて設置する。
【００３８】
雰囲気を制御する手段として、ガス導入口１０４ａ、１０４ｂ、ガス排気口１０６ａ、１
０６ｂが設けられている。ガス導入口１０４ａ、１０４ｂは、加熱時の置換ガス（不活性
ガス）を導入する口であり、ガス排気口１０６ａ、１０６ｂは、置換時に大気を排気し、
工程中においても余分な置換ガスを排気する口である。また、図示はしないが、ガス排気
口１０６ａ、１０６ｂはガス精製装置と接続されており、排気された置換ガスは、ガス精
製装置で再生することができる。また、図１（Ａ）では、ガス導入口、ガス排気口ともに
２箇所として図示してあるが、その数は１箇所であっても３箇所以上であっても良い。ま
た、その位置も限定されない。
【００３９】
なお、基板を加熱するときに使用される大量の気体には、室内の雰囲気を置換したガスと
同じ不活性ガスが用いられ、排気された不活性ガスは工程中においてもガス精製装置で再
生し、再利用することができる。
【００４０】
図２（Ａ）には、図１（Ａ）とは別の形態の熱処理装置の断面構造を示す。
【００４１】
図２（Ａ）の熱処理装置は、第１の室１０１及び第２の室１０２を有し、該室は、ともに
側面の一面が開放された箱形をしており、互いの開放された面同士が連結され、一つの室
を形成している。ここで、第１の室１０１と第２の室１０２は、基板の固定治具１２０を
介して連結しているが、基板の固定治具１２０全体を第１の室１０１と第２の室１０２が
直接連結されて形成される室に入れても良い。
【００４２】
基板の固定治具１２０には、基板１１８の端部の一部を挟んで保持する保持治具１２２が
設けてあり、基板端部の一部を固定している。図２（Ａ）では、上下に２つの保持治具１
２２を記してあるが、基板１１８との接触面積を小さくして複数の箇所を保持することが
好ましい。また、基板の上下部だけでなく、側部を含めて保持しても良い。保持治具１２
２と接触する基板１１８の端部は、保持治具への熱伝導のため、基板面内の温度均一性の
劣る部分になるが、この領域は基板面内の有効エリアではなく、基板面内の有効エリアの
温度分布の均一性を妨げることはない。
【００４３】
また、図３（Ｂ）の様に基板１１８を斜めに設置しても良い。装置底面に対する垂直位置
から傾ける角度は、−３０°以上＋３０°以下が好ましく、更に好ましくは、−１０°以
上＋１０°以下が良い。なお、図３（Ｂ）は、マイナス方向に傾けた場合を図示している
。基板を斜めにすることで装置の高さ方向のサイズを小さくすることができ、搬送時の基
板の撓みやパーティクルの付着も抑制しやすい。もちろん、加熱装置１１４を基板１１８
と平行になるように傾けても良い。
【００４４】
また、基板の保持治具１２２を保持治具１２５に変更することにより、複数枚の基板を同
時に熱処理する構成としても良い（図４（Ａ）参照）。本熱処理装置では、１枚の基板を
表裏両側から加熱をする構成となっており、少なくとも２枚の基板を設置した場合は、２
枚の基板に対して同時に同様の熱処理工程を行うことができる、所謂バッチ処理が可能と
なる。もちろん、上記と同様に基板を斜めに設置して処理を行うこともできる。
【００４５】
第１の室１０１、第２の室１０２及び基板の固定治具１２０の下部には、それぞれの室を
移動させるための移動装置１１１、１１２及び１２４が設けられている。ただし、一つの
室が固定され、他方の室に移動装置が設けられていても良い。
【００４６】
加熱装置１１４は、第１の室１０１及び第２の室１０２の両方に設けられる。加熱装置１
１４は、棒状の加熱手段の断面を表しており、石英窓１１６を介して基板１１８と平行に
設置される。棒状の加熱手段は、抵抗加熱ヒータ、またはランプを用いることができる。
抵抗加熱ヒータには、誘導加熱を用いたものも含まれる。また、ランプは中心波長が赤外
線領域にある光を発するものが好ましい。石英窓１１６は加熱装置１１４及び基板１１８
の保護のために設けられているが、省くこともできる。なお、上記構造では加熱装置１１
４と基板１１８の間にシャッター板を有さないため、基板全面を均一に加熱することがで
きる。
【００４７】
雰囲気を制御する手段として、ガス導入口１０４ａ、１０４ｂ、ガス排気口１０６ａ、１
０６ｂが設けられている。作用及び条件は、図１（Ａ）で説明した形態と同様である。
【００４８】
なお、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示した形態はともに、雰囲気が制御できる第３の室内
に設置することもできる。その一例として、図２で示した形態の熱処理装置を第３の室１
０３に設置する構成を図４（Ｂ）に示す。第３の室１０３内には、第１の室１０１、第２
の室１０２及び基板の固定治具１２０とそれぞれの移動装置１１１、１１２、１２４が設
置され、各ガス導入口及び各ガス排気口はフレキシブル配管１２６で第３の室に取り出さ
れている。図４（Ｂ）は加熱時の状態であり、冷却時には雰囲気制御された第３の室１０
３内で第１の室１０１と第２の室１０２が分離することにより、大気に触れることなく急
速冷却が可能となる。また、第３の室１０３内の雰囲気が制御されている場合は、第１の
室１０１と第２の室１０２を連結した後にガス置換をする必要がないため、予め加熱装置
１１４を動作させ、出力が安定した状態での基板の予備加熱や急速加熱をすることもでき
る。また、図示はしないが、第３の室は図４（Ｂ）の奥行き方向に基板の搬出入口となる
開閉装置が設けられたトンネル型とすることができ、ロード室及びアンロード室を併設す
ることもできる。この構造により、ガス置換時間の短縮や高温状態での大気暴露による不
純物の吸着などを抑えることができる。
【００４９】
次に、図１（Ａ）、（Ｂ）に示した熱処理装置を用いた熱処理方法を説明する。
【００５０】
まず、第１の室１０１と第２の室１０２が互いの開放された面同士が向かい合うように離
れた状態で静止しており、基板１１８はベルヌーイチャック１０８に設置される。ベルヌ
ーイチャック１０８への設置は、搬送アームロボットを用いて枚葉形式で行う（図１（Ｂ
）参照）。
【００５１】
ベルヌーイチャック１０８への基板１１８の設置には気流が必要であり、気体導入口１１
０から気体を導入する。このとき、基板は大気に曝された状態であり、用いる気体は安価
なドライエアーや窒素を用いると良い。ただし、雰囲気制御がされた第３の室がある場合
は、後述する置換ガスを用いても良い。
【００５２】
次に、第１の室１０１と第２の室１０２が移動し、第１の室１０１と第２の室１０２が連
結した室を形成する。ここで、基板１１８は連結した室に密閉され、効率良く加熱される
位置に設置される（図１（Ａ）参照）。
【００５３】
次に、連結された室内にガス導入口１０４ａ、１０４ｂより置換ガスを導入し、ガス置換
をする。このとき、置換ガスには窒素、ヘリウム、ネオン、またはアルゴン等の不活性ガ
スを用いることができる。特にヘリウムは熱伝導性が良く、急速加熱、急速冷却の更なる
向上が見込める。また、ベルヌーイチャック１０８に供給する気体も置換ガスに切り替え
る。このとき、室内は陽圧となり、余分な置換ガスはガス排気口１０６ａ、１０６ｂから
排気され、室内の圧力は一定に保たれる。排気された置換ガスは、ガス精製装置で再生し
、再度利用することもできる。また、加熱した置換ガスを用いれば、基板の予備加熱を行
うこともできる。
【００５４】
次に、加熱装置１１４を用いて急速加熱を行い、予め設定されたプロセス時間の加熱を行
う。その後、加熱装置１１４及び置換ガスの導入を停止し、図１（Ｂ）に示すように、移
動装置１１１、１１２を動作させ、連結した室を第１の室１０１と第２の室１０２に分離
させて開放し、急速に冷却する。以上により、基板の急速加熱及び急速冷却を行うことが
できる。
【００５５】
ここで、室を分離して基板から加熱装置等の蓄熱部を遠ざけるとともに、室外との温度差
を利用して急速冷却することが本発明の一態様における特徴の一つである。室を分離しな
い場合は、基板が搬出されるまでの間に余熱を受けるため、加熱工程の制御が難しくなり
、基板の収縮等の問題が出やすい。特に、大型装置は熱容量が大きいため、その影響が著
しい。本形態の熱処理装置及び熱処理方法を用いれば、大型のガラス基板をその歪点を超
える温度で熱処理した場合でも収縮率を２０ｐｐｍ以下に抑えることができる。例えば、
６００ｍｍ×７２０ｍｍのガラス基板を用いた場合、基板の中心から端の収縮量を最大約
７μｍに抑えることができる。
【００５６】
次に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示した熱処理装置を用いた熱処理方法を説明する。
【００５７】
まず、第１の室１０１と第２の室１０２が互いの開放された面同士が向かい合うように離
れた状態で静止しており、基板１１８は固定治具１２０に搬送アームロボットで設置され
、移動装置によって第１の室１０１と第２の室１０２の間に運ばれる（図２（Ｂ）参照）
。
【００５８】
次に、第１の室１０１と第２の室１０２が移動装置１１１、１１２によって移動し、基板
の固定治具１２０を介して第１の室１０１と第２の室１０２が連結した室を形成する。こ
こで、基板１１８は連結した室に密閉され、効率良く加熱される位置に設置される（図２
（Ｂ）参照）。
【００５９】
次に、連結された室内にガス導入口１０４ａ、１０４ｂより置換ガスを導入し、ガス置換
をする。このとき、置換ガスには窒素、ヘリウム、ネオン、またはアルゴン等の不活性ガ
スを用いることができる。特にヘリウムは熱伝導性が良く、急速加熱、急速冷却の更なる
向上が見込める。このとき、室内は陽圧となり、余分な置換ガスはガス排気口１０６ａ、
１０６ｂから排気され、室内の圧力は一定に保たれる。排気された置換ガスは、ガス精製
装置で再生し、再度利用することもできる。また、室内に置換ガスを導入する前に一度真
空引きを行っても良い。
【００６０】
次に、加熱装置１１４を用いて急速加熱を行い、予め設定されたプロセス時間の加熱を行
う。以降の工程は、前述した図１（Ａ）、（Ｂ）を用いた説明と同様である。
【００６１】
以上により、大面積基板を均一性良く急速加熱及び急速冷却できる熱処理装置及び、該熱
処理装置を用いた熱処理方法を提供することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、トランジスタ及びその作製方法の一形態を図５を用いて説明する。図
５（Ｅ）にはトランジスタの断面構造の一例を示す。
【００６４】
図５（Ｅ）に示すトランジスタ４４０は、チャネルエッチ型と呼ばれるボトムゲート構造
の一つである。なお、本実施の形態におけるトランジスタは、一例としてボトムゲート構
造を説明するが、これに限らずトップゲート構造であっても良い。
【００６５】
トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４００上に形成され、ゲート電極層４２１
ａ、ゲート絶縁層４０２、チャネル形成領域４４３を有する酸化物半導体層、ソース電極
層４４５ａ、及びドレイン電極層４４５ｂを有する。また、チャネル形成領域４４３、ソ
ース電極層４４５ａ、及びドレイン電極層４４５ｂ上には絶縁層４２７及び保護絶縁層４
２８が設けられる。
【００６６】
また、酸化物絶縁層４２６と重なる酸化物半導体層の第１領域４４４ｃ、第２領域４４４
ｄを設け、チャネル形成領域４４３と同じ酸素過剰な状態とし、リーク電流や寄生容量を
低減する機能を持たせても良い。なお、酸化物絶縁層４２６を有しない構造であっても良
い。
【００６７】
以下、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）を用い、トランジスタ４４０を作製
する工程を説明する。
【００６８】
まず、絶縁表面を有する基板４００上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ
工程及びエッチング工程によりゲート電極層４２１ａを形成する。
【００６９】
なお、本実施の形態において、フォトリソグラフィ工程に用いるレジストマスクは、イン
クジェット法で形成してもよい。インクジェット法ではフォトマスクを使用しないため、
製造コストを削減することができる。
【００７０】
ゲート電極層４２１ａを形成する導電膜としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ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
合金等の膜が挙げられる。また、酸化物導電膜を用いても良い。
【００７１】
基板４００としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪点が７３０℃以上のガラス
基板を用いると良い。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を用いることができる。なお、一般に酸化ホ
ウ素と比較して酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラス
が得られる。このため、Ｂ２Ｏ３よりＢａＯを多く含むガラス基板を用いることが好まし
い。
【００７２】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶
縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【００７３】
また、下地膜となる絶縁層を基板４００とゲート電極層４２１ａの間に設けてもよい。下
地膜は、基板４００からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化珪素膜、酸化珪
素膜、窒化酸化珪素膜、または酸化窒化珪素膜から選ばれた膜の単層構造、または複数の
膜による積層構造により形成することができる。
【００７４】
次いで、ゲート電極層４２１ａ上にゲート絶縁層４０２を形成する。
【００７５】
ゲート絶縁層４０２には、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素
膜等の絶縁膜を用いることができ、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法で形成できる。な
お、ゲート絶縁層４０２は単層に限らず、上記から選ばれた複数の絶縁膜の積層でも良い
。例えば、成膜ガスに、ＳｉＨ４、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法で酸化窒化珪
素層を形成する。ゲート絶縁層４０２の膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とし、積
層の場合は、例えば、膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のゲート絶縁層と、第１の
ゲート絶縁層上に膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第２のゲート絶縁層の積層とする。
【００７６】
本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法で形成した膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜（Ｓｉ
ＯＮ（組成比Ｎ＜Ｏ））をゲート絶縁層４０２とする。
【００７７】
次いで、ゲート絶縁層４０２上に、膜厚５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ
以上２０ｎｍ以下の酸化物半導体膜４０３を形成する（図５（Ａ）参照）。
【００７８】
酸化物半導体膜４０３としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系
や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−
Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚ
ｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ
−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ
−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体膜を用いることができる。また、上記酸化物半導
体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。
【００７９】
また、酸化物半導体膜４０３は、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を
用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一または複
数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ
及びＣｏなどがある。ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される酸化物半導体膜の
うち、ＭとしてＧａを含む組成の酸化物半導体を、上記したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体とよび、その薄膜をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系膜ともよぶこととする。
【００８０】
ここでは、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３
：ＺｎＯ＝１：１：１［モル数比］、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［モ
ル数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直
流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下で成膜する。なお、
パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ゴミと
もいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。本実施の形態では、酸化物
半導体膜４０３として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物ターゲットを用いてスパッタ
法により膜厚１５ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系膜を成膜する。
【００８１】
スパッタ法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、
さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタ法もある。ＲＦスパッタ法は主に
絶縁層を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタ法は主に導電膜を成膜する場合に用いら
れる。
【００８２】
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もある。多元スパッタ
装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種
類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
【００８３】
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置
や、グロー放電を使わず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
法を用いるスパッタ装置がある。
【００８４】
また、スパッタ法を用いる成膜方法として、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薄膜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もある。
【００８５】
なお、酸化物半導体膜４０３をスパッタ法により成膜する前に、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を行い、ゲート絶縁層４０２の表面に付着しているゴミ
を除去することが好ましい。逆スパッタとは、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用
いて電圧を印加し、イオン化したアルゴンを基板に衝突させて表面を改質する方法である
。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。
【００８６】
また、酸化物半導体膜４０３の成膜前に、不活性ガス雰囲気（窒素、ヘリウム、ネオン、
またはアルゴン等）下において加熱処理（４００℃以上基板の歪み点未満）を行い、ゲー
ト絶縁層４０２内に含まれる水素及び水などの不純物を除去してもよい。
【００８７】
次いで、酸化物半導体膜４０３を第２のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によ
り島状の酸化物半導体層４０４に加工する。
【００８８】
次いで、酸化物半導体層４０４の脱水化または脱水素化を行う。この脱水化または脱水素
化を行う第１の加熱処理は、不活性ガス（窒素、ヘリウム、ネオン、またはアルゴン等）
雰囲気下で、５００℃以上７５０℃以下（若しくはガラス基板の歪点以下の温度）で１分
間以上１０分間以下程度、好ましくは６５０℃、３分間以上６分間以下程度のＲＴＡ（Ｒ
ａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理で行うことができる。なお、不活
性ガスの露点は、−５０℃以下、更に好ましくは−６０℃以下とする。ＲＴＡ法を用いれ
ば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、スループットが良く、ガラス基板の歪
点を超える温度で処理を行っても収縮量を小さくすることができる。なお、この酸化物半
導体層４０４の脱水化または脱水素化を行うための加熱処理は、このタイミングに限らず
、フォトリソグラフィ工程や成膜工程の前後などで複数回行っても良い。
【００８９】
なお、本明細書では、窒素、または希ガス等の不活性気体雰囲気下での加熱処理を脱水化
または脱水素化のための加熱処理と呼ぶ。本明細書では、この加熱処理によってＨ２とし
て脱離させていることのみを脱水素化と呼んでいるわけではなく、Ｈ、ＯＨなどを脱離す
ることを含めて脱水化または脱水素化と便宜上呼ぶこととする。
【００９０】
脱水化または脱水素化を行った酸化物半導体層は、大気に触れさせることなく、水または
水素を再び混入させないことが重要である。脱水化または脱水素化を行い、ｉ型の酸化物
半導体層をｎ型化（ｎ−、ｎ＋など）、即ち低抵抗化させた後、再びｉ型として高抵抗化
させた酸化物半導体層を用いたトランジスタは、そのしきい値電圧値が正であり、所謂ノ
ーマリーオフ特性を示す。表示装置に用いるトランジスタは、ゲート電圧が０Ｖにできる
だけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成されることがあることが好ましい。アクティ
ブマトリクス型の表示装置においては、回路を構成するトランジスタの電気特性が重要で
あり、この電気特性が表示装置の性能を左右する。特に、トランジスタのしきい値電圧は
重要である。トランジスタのしきい値電圧値が負であると、ゲート電圧が０Ｖでもソース
電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリーオン特性となり、該トランジス
タで構成した回路を制御することが困難となる。また、しきい値電圧値が正であっても、
その絶対値が高いトランジスタの場合には、駆動電圧が足りずにスイッチング動作そのも
のができないことがある。ｎチャネル型のトランジスタの場合は、ゲート電圧に正の電圧
を印加してはじめてチャネルが形成されて、ドレイン電流が流れ出すトランジスタである
ことが望ましい。駆動電圧を高くしないとチャネルが形成されないトランジスタや、負の
電圧状態でもチャネルが形成されてドレイン電流が流れるトランジスタは、回路に用いる
トランジスタとしては不向きである。
【００９１】
脱水化または脱水素化を行った温度から降温させる際の雰囲気は、昇温時または加熱処理
時の雰囲気と異なる雰囲気に切り替えてもよい。例えば、脱水化または脱水素化を行った
同じ炉で大気に触れさせることなく、炉の中を高純度の酸素ガス、Ｎ２Ｏガス、または、
ドライエアー（露点が−５０℃以下、好ましくは−６０℃以下）で満たして冷却を行うこ
とができる。
【００９２】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
に、水や水素などが含まれないことが好ましい。ここで、加熱処理装置に導入する窒素、
またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度は、６Ｎ（９９．９９９９％）以上
、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上とすることが好ましい。
【００９３】
上記、不活性気体雰囲気下での加熱処理を行った場合、酸化物半導体層は加熱処理により
酸素欠乏型となってｎ型化（ｎ−化など）、即ち低抵抗化する。その後、酸化物半導体層
に接する酸化物絶縁層の形成を行うことにより酸化物半導体層を酸素過剰な状態とするこ
とで高抵抗化、即ちｉ型化させているとも言える。これにより、電気特性が良好で信頼性
のよいトランジスタを作製することができる。
【００９４】
昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒ
ｏｓｃｏｐｙ）で加熱処理をしていない酸化物半導体層を分析すると、４５０℃までに水
分の脱離を示すスペクトルに２つのピークが見られる。一方で、上記条件で脱水化または
脱水素化を十分に行った酸化物半導体層は、該ピークのうち、少なくとも２５０〜３００
℃付近に現れる１つのピークは検出されない。
【００９５】
本実施の形態ではＲＴＡ処理に実施の形態１で説明した第３の室を有する熱処理装置を用
いる。酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下において６５０℃、６分間の加熱処理を行っ
た後、同じく窒素雰囲気に制御された第３の室内で大気に触れることなく急速冷却する。
なお、窒素雰囲気に限定されず、ヘリウム、アルゴン雰囲気下において脱水化または脱水
素化を行っても良い。
【００９６】
また、第１の加熱処理の条件、または酸化物半導体層４０４の材料によっては、酸化物半
導体層４０４の一部が結晶化することがある。第１の加熱処理後は、酸素欠乏型となって
低抵抗化した酸化物半導体層４０４となる（図５（Ｂ）参照）。第１の加熱処理後は、成
膜直後の酸化物半導体膜よりもキャリア濃度が高まり、１×１０１８／ｃｍ３以上のキャ
リア濃度を有する酸化物半導体層４０４となる。なお、酸化物半導体層４０４は、非晶質
状態であることが好ましいが、一部が結晶化していてもよい。なお、本明細書では、酸化
物半導体層４０４において、一部が結晶化した状態であっても非晶質と表現する。
【００９７】
また、第１の加熱処理の条件、またはゲート電極層４２１ａの材料によっては、ゲート電
極層４２１ａは結晶化し、微結晶または多結晶となる場合もある。例えば、ゲート電極層
４２１ａとして、酸化インジウム錫膜を用いる場合は４５０℃、１時間の第１の加熱処理
で結晶化することがある。
【００９８】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物
半導体膜に行うこともできる。
【００９９】
次いで、ゲート絶縁層４０２、及び酸化物半導体層４０４上に、スパッタ法で酸化物絶縁
層を形成した後、第３のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択的
にエッチングを行って酸化物絶縁層４２６を形成し、その後レジストマスクを除去する工
程を用いても良い。この段階で酸化物半導体層の周縁及び側面を覆う酸化物絶縁層４２６
と重なる領域（酸化物半導体層の第１領域４４４ｃ、第２領域４４４ｄ）が形成され、リ
ーク電流や寄生容量を低減させることができる（図５（Ｃ）参照）。なお、酸化物絶縁層
４２６は形成しなくても良い。
【０１００】
次いで、ゲート絶縁層４０２、酸化物絶縁層４２６、及び酸化物半導体層４０４上に金属
膜を形成する。
【０１０１】
金属膜としては、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＴａ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等を用いる。また、金属膜は単層に限定されず、異なる
膜の積層を用いることができる。本実施の形態ではモリブデン膜とアルミニウム膜とモリ
ブデン膜とを積層した三層積層膜を用いる。
【０１０２】
次いで、第４のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、金属膜を選択的
にエッチングしてソース電極層４４５ａ、ドレイン電極層４４５ｂを形成した後、レジス
トマスクを除去する（図５（Ｄ）参照）。
【０１０３】
次いで、酸化物絶縁層４２６、ソース電極層４４５ａ、ドレイン電極層４４５ｂ、酸化物
半導体層４０４上に絶縁層４２７を形成する（図５（Ｅ）参照）。絶縁層４２７としては
、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜な
どを用いる。本実施の形態では、絶縁層４２７としてＲＦスパッタ法で形成した酸化珪素
膜を用いる。
【０１０４】
酸化物絶縁層４２６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、酸化物絶縁層に水、水素等の
不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。本実施の形態では、酸化
物絶縁層として酸化珪素膜をスパッタ法で成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３０
０℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。ここで、成膜時に水、水素等
の不純物を混入させない方法として、成膜前に減圧下で１５０℃以上３５０℃以下の温度
で２分間以上１０分間以下のプリベークを行い、大気に触れることなく酸化物絶縁層を形
成することが望ましい。酸化珪素膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（代表的にはアル
ゴン）及び酸素の一方の雰囲気下、または両方が混合された雰囲気下において行うことが
できる。また、成膜用ターゲットとして酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲットを用い
ることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素、及び希ガス雰囲気下でスパッ
タ法により酸化珪素膜を形成することができる。低抵抗化した酸化物半導体層に接して形
成する酸化物絶縁層としては、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、こ
れらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、
窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
【０１０５】
次いで、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、２００℃以上４００℃以下、好ましくは２５
０℃以上３５０℃以下で第２の加熱処理を行う。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時
間の加熱処理を行う。または、第１の加熱処理と同様に高温短時間のＲＴＡ処理を行って
も良い。
【０１０６】
第２の加熱処理では、酸化物である絶縁層４２７と酸化物半導体層４０４の一部が接した
状態で加熱される。このため、第１の加熱処理で低抵抗化された酸化物半導体層４０４は
、絶縁層４２７から酸素が供給されて酸素過剰な状態となり、高抵抗化（ｉ型化）される
。
【０１０７】
本実施の形態では、酸化珪素膜成膜後に第２の加熱処理を行ったが、加熱処理のタイミン
グは酸化珪素膜成膜以降であれば問題なく、酸化珪素膜成膜直後に限定されるものではな
い。なお、加熱処理は、このタイミングに限らず、フォトリソグラフィ工程や成膜工程の
前後などで複数回行っても良い。
【０１０８】
また、ソース電極層４２５ａ及びドレイン電極層４２５ｂに耐熱性のある材料を用いる場
合には、第２の加熱処理のタイミングで、第１の加熱処理条件を用いた工程を行うことが
できる。
【０１０９】
次いで、絶縁層４２７上に保護絶縁層４２８を形成する（図５（Ｅ）参照）。保護絶縁層
４２８としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、または窒化アルミニウム膜などを用いる
ことができる。本実施の形態では、保護絶縁層４２８として、窒化珪素膜をＲＦスパッタ
法で形成する。
【０１１０】
以上の工程により、チャネル形成領域に酸化物半導体層を有し、電気特性が良好で信頼性
の高いトランジスタを作製することができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ボトムコンタクト型のトランジスタ及びその作製工程として、実施の
形態２と異なる例を図６を用いて説明する。図６は、図５と工程が一部異なる点以外は同
じであるため、トランジスタの構成において、同じ部位を示す部分には同じ符号を用い、
同部位の詳細な説明は省略する。
【０１１３】
図６（Ｅ）に示すトランジスタ４７０は、ボトムコンタクト型と呼ばれるボトムゲート構
造の一つである。
【０１１４】
トランジスタ４７０は絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４２１ａ、ゲート
絶縁層４０２、ソース電極層４４５ａ、ドレイン電極層４４５ｂ、チャネル形成領域４４
３を有する酸化物半導体層、絶縁層４２７及び保護絶縁層４２８を有する。
【０１１５】
以下、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）を用い、トランジスタ４７０を作製
する工程を説明する。
【０１１６】
実施の形態２に従って、ゲート電極層４２１ａ、ゲート絶縁層４０２を形成する。
【０１１７】
次いで、ゲート絶縁層４０２上に、金属膜４４４を形成する（図６（Ａ）参照）。本実施
の形態では、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜とを積層した三層積層膜を用
いる。
【０１１８】
次いで、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、金属膜４４４を選択的
にエッチングして、ソース電極層４４５ａ、ドレイン電極層４４５ｂを形成する。（図６
（Ｂ）参照）。
【０１１９】
次いで、実施の形態２と同様に酸化物半導体膜を形成し、フォトリソグラフィ工程及びエ
ッチング工程にて酸化物半導体層４０４を形成する（図６（Ｃ）参照。）
【０１２０】
ここで、実施の形態２の第１の加熱処理の方法に従って、酸化物半導体層の脱水化または
脱水素化を行う。
【０１２１】
なお、酸化物半導体膜の成膜前に、不活性ガス雰囲気（窒素、ヘリウム、ネオン、または
アルゴン等）下において加熱処理（４００℃以上基板の歪み点未満）を行い、層内に含ま
れる水素及び水などの不純物を除去したゲート絶縁層としてもよい。
【０１２２】
次いで、ソース電極層４４５ａ、ドレイン電極層４４５ｂ、酸化物半導体層４０４上に絶
縁層４２７を形成する（図６（Ｄ）参照）。絶縁層４２７としては、酸化珪素膜、窒化酸
化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の
形態では、絶縁層４２７として、酸化珪素膜をＲＦスパッタ法で形成する。
【０１２３】
ここで、実施の形態２の第２の加熱処理の方法に従って、加熱処理を行う。
【０１２４】
本実施の形態では、酸化珪素膜成膜後に第２の加熱処理を行ったが、加熱処理のタイミン
グは酸化珪素膜成膜以降であれば問題なく、酸化珪素膜成膜直後に限定されるものではな
い。
【０１２５】
また、ソース電極層４４５ａ及びドレイン電極層４４５ｂに耐熱性のある材料を用いる場
合には、第２の加熱処理のタイミングで、第１の加熱処理条件を用いた工程を行うことが
できる。
【０１２６】
次いで、絶縁層４２７上に保護絶縁層４２８を形成する（図６（Ｅ）参照）。保護絶縁層
４２８としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、または窒化アルミニウム膜などを用いる
ことができる。本実施の形態では、保護絶縁層４２８として、窒化珪素膜をＲＦスパッタ
法で形成する。
【０１２７】
以上の工程により、チャネル形成領域に酸化物半導体層を有し、電気特性が良好で信頼性
の高いトランジスタを作製することができる。
【０１２８】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１２９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態２に示したトランジスタを用いて同一基板上にアクティブ
マトリクス型の液晶表示装置または発光装置を作製する一例を示す。
【０１３０】
アクティブマトリクス基板の断面構造として、液晶表示装置の一例を図７に示す。
【０１３１】
実施の形態２では、トランジスタの形態について断面図を示したが、本実施の形態では、
同一基板上に駆動回路部及び画素部を有する構成について、駆動回路部用のトランジスタ
４５０、画素部用のトランジスタ４６０、ゲート配線コンタクト部、保持容量、ゲート配
線とソース配線の交差部、及び画素電極等を図示して説明する。保持容量、ゲート配線、
ソース配線は、実施の形態２に示すトランジスタの作製工程と同じ工程で形成することが
でき、フォトマスク枚数の増加や、工程数の増加なく作製することができる。
【０１３２】
図７において、トランジスタ４５０は、駆動回路部に設けられるトランジスタであり、画
素電極層４５７ａと電気的に接続するトランジスタ４６０は、画素部に設けられるトラン
ジスタである。
【０１３３】
基板４００上に形成されるトランジスタ４６０として、本実施の形態では、実施の形態２
のトランジスタと同じ構造を用いる。ここでは、例としてチャネルエッチ型のトランジス
タを示す。
【０１３４】
トランジスタ４６０のゲート電極層と同じ材料、及び同じ工程で形成される容量配線層４
３０は、誘電体となるゲート絶縁層４０２を介して容量電極層４３１と重なり、保持容量
を形成する。なお、容量電極層４３１は、トランジスタ４６０のソース電極層またはドレ
イン電極層と同じ材料、及び同じ工程で形成される。
【０１３５】
なお、保持容量は、画素電極層４５７ａの下方に設けられる。図示はされていないが、容
量電極層４３１が画素電極層４５７ａと電気的に接続される。
【０１３６】
本実施の形態では、容量電極層４３１、及び容量配線層４３０を用いて保持容量を形成す
る例を示したが、保持容量を形成する構造については特に限定されない。例えば、
ゲート配線、平坦化絶縁層、保護絶縁層、ゲート絶縁層、及び画素電極層４５７ａを重ね
て保持容量を形成してもよい。
【０１３７】
また、ゲート配線、ソース配線、及び容量配線層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の端子電極、ソース配線
と同電位の第２の端子電極、容量配線層と同電位の第３の端子電極などが複数並べられて
配置される。それぞれの端子電極の数は、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。
【０１３８】
ゲート配線コンタクト部において、ゲート電極層４２１ｂは、低抵抗の金属材料で形成す
ることができる。ゲート電極層４２１ｂは、ゲート配線に達するコンタクトホールを介し
てゲート配線と電気的に接続される。
【０１３９】
また、駆動回路部のトランジスタ４５０のゲート電極層は、酸化物半導体層の上方に設け
られた導電層４１７と電気的に接続させる構造としてもよい。
【０１４０】
また、配線交差部は、寄生容量を低減するため、ゲート配線層４２１ｃとソース配線層４
２２との間には、ゲート絶縁層４０２及び酸化物絶縁層４２６を積層する構成としている
。
【０１４１】
また、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。同様に、二つの電極の間に挟まれるようにプラスの電荷を
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を複
数配置すればアクティブマトリクス型の電気泳動表示装置を構成することもできる。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の端子電極を端子部に設ける。この第４の
端子電極は、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
。第４の端子電極は、画素電極層４５７ａと同じ材料で形成することができる。
【０１４２】
また、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、画素電極、またはその他の電極や、その
他の配線層に同じ材料を用いれば、原材料や製造装置を共用することができ、製造コスト
を削減することができる。
【０１４３】
また、図７の構造において、平坦化絶縁層４５６として感光性の樹脂材料を用いる場合、
レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
【０１４４】
また、図８にアクティブマトリクス型発光装置として、第１電極（画素電極）上にＥＬ層
を形成する前の基板の状態を示す断面図を示す。
【０１４５】
図８においては、チャネルエッチ型のトランジスタが図示されているが、実施の形態３と
同様の構造のトランジスタを用いることもできる。また、下記に示す画素部の構成以外は
前述した液晶表示装置と同様の構成とすることができる。
【０１４６】
絶縁層４２７を形成した後、カラーフィルタ層４５３を形成する。カラーフィルタ層は、
赤色、緑色、及び青色があり、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用
いたエッチング方法などでそれぞれを順次特定の位置に形成する。カラーフィルタ層４５
３を基板４００側に設けることによって、封止基板の貼り合わせ精度に依存することなく
カラーフィルタ層４５３と発光素子の発光領域との位置合わせを行うことができる。
【０１４７】
次いで、カラーフィルタ層４５３を覆うオーバーコート層４５８を形成する。オーバーコ
ート層４５８には、透光性を有する樹脂を用いる。
【０１４８】
ここでは赤色、緑色、及び青色の３色のカラーフィルタ層を用いてフルカラー表示する例
を示したが、特に限定されず、シアン、マゼンタ、イエロー、またはホワイトのカラーフ
ィルタ層を加えてフルカラー表示を行ってもよい。
【０１４９】
次いで、オーバーコート層４５８及び絶縁層４２７を覆う保護絶縁層４２８を形成する。
保護絶縁層４２８は、無機絶縁膜を用い、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪
素膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
【０１５０】
次いで、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により保護絶縁層４２８及び絶縁層
４２７に接続電極層４５２に達するコンタクトホールを形成する。また、このフォトリソ
グラフィ工程及びエッチング工程により端子部の保護絶縁層４２８及び絶縁層４２７を選
択的にエッチングして端子電極の一部を露出させる。また、後に形成される発光素子の第
２電極と共通電位線とを接続するため、共通電位線に達するコンタクトホールも形成する
。
【０１５１】
次いで、透光性を有する導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程に
より接続電極層４５２と電気的に接続する第１電極４５７ｂを形成する。
【０１５２】
次いで、第１電極４５７ｂの周縁部を覆うように隔壁４５９を形成する。隔壁４５９は、
ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、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。隔壁４５９は、有機絶縁材料、または無機絶縁材料を用
いて形成することができる。隔壁４５９は、第１の電極４５７ｂ上に側壁が曲率を有する
傾斜面となる開口部を有する様に形成することが好ましい。この様な開口部は、感光性の
樹脂材料を用いることで容易に形成することができる。
【０１５３】
以上の工程を経て図８に示す基板の状態を得ることができる。更に第１電極４５７ｂ上に
ＥＬ層を形成し、ＥＬ層上に第２電極を形成して発光素子を形成する。なお、第２の電極
は、共通電位線と電気的に接続する。
【０１５４】
また、図７及び図８に示す駆動回路部のトランジスタ４５０には、酸化物半導体層の上方
に導電層４１７を設けてもよい。導電層４１７は、画素電極層４５７ａまたは、第１電極
４５７ｂと同じ材料、同じ工程で形成することができる。
【０１５５】
導電層４１７を酸化物半導体層のチャネル形成領域４４３と重なる位置に設けることによ
って、トランジスタ４５０のしきい値電圧の経時変化量を低減することができる。また、
導電層４１７は、ゲート電極層４２１ａと同電位とすることで、第２のゲート電極層とし
て機能させることもできる。また、導電層４１７にゲート電極層４２１ａと異なる電位を
与えても良い。また、導電層４１７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。
【０１５６】
また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、画素部または駆動回路部と
同一基板上に保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた非
線形素子を用いて構成することが好ましい。例えば、保護回路は画素部と、走査線入力端
子及び信号線入力端子との間に配設されている。本実施の形態では複数の保護回路を配設
して、走査線、信号線及び容量バス線に静電気等によりサージ電圧が印加され、画素トラ
ンジスタなどが破壊されないように構成されている。そのため、保護回路にはサージ電圧
が印加されたときに、共通配線に電荷を逃がすように構成する。また、保護回路は、走査
線に対して並列に配置された非線形素子によって構成されている。非線形素子は、ダイオ
ードの様な二端子素子またはトランジスタの様な三端子素子で構成される。例えば、画素
部のトランジスタ４６０と同じ工程で形成することも可能であり、例えばゲート端子とド
レイン端子を接続することによりダイオードと同様の特性を持たせることができる。
【０１５７】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１５８】
（実施の形態５）
実施の形態２、３に示したトランジスタを用いて表示機能を有する半導体装置（表示装置
ともいう）を作製することができる。また、トランジスタを有する駆動回路部及び画素部
を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。
【０１５９】
表示装置は表示素子を含んで構成される。表示素子としては液晶素子（液晶表示素子とも
いう）、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を用いるこ
とができる。
【０１６０】
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、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒ
ｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープが
取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープ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。
【０１６１】
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９を用いて説
明する。図９（Ａ１）、（Ａ２）は、トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４
０１３を、第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にシール材４００５によって
封止した、パネルの平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ１）、（Ａ２）のＭ−Ｎにお
ける断面図に相当する。
【０１６２】
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、単結晶半導体または多結晶半導
体で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。
【０１６３】
なお、信号線駆動回路４００３の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ法、
ワイヤボンディング法、或いはＴＡＢ法などを用いることができる。図９（Ａ１）は、Ｃ
ＯＧ法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図９（Ａ２）は、ＴＡＢ法に
より信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１６４】
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、
トランジスタを複数有しており、図９（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジス
タ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示してい
る。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０４１、４０２０、４０２１が設け
られている。
【０１６５】
トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態２または３で示した酸化物半導体層を含
む信頼性の高い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、トランジ
スタ４０１０、４０１１はｎチャネル型トランジスタである。
【０１６６】
絶縁層４０２１上において、駆動回路部用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体層のチ
ャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸化
物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、トランジスタ４０１
１のしきい値電圧の経時変化量を低減することができる。また、導電層４０４０は、電位
がトランジスタ４０１１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
ート電極層として機能させることもできる。また、導電層４０４０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。
【０１６７】
また、液晶素子４０１３が有する画素電極４０３０は、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４０３１は、第２の基板４００６
上に形成されている。画素電極４０３０と対向電極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４０３０、対向電極４０３
１には、それぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられている。
【０１６８】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性基板を用いることがで
き、ガラス、セラミックス、または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
、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。
【０１６９】
また、４０３５は絶縁層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４０３０と対向電極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も良い。また、対向電極４０３１は、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４０３１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４００５に含有さ
せる。
【０１７０】
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１ｍｓｅｃ
以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１７１】
また、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。
【０１７２】
トランジスタ４０１１は、チャネル形成領域を含む半導体層に接して絶縁層４０４１が形
成されている。絶縁層４０４１は、実施の形態２で示した絶縁層４２７と同様な材料及び
方法で形成すればよい。また、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するため、平坦化絶縁
層として機能する絶縁層４０２１で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層４０４１と
して、実施の形態２と同様にスパッタ法により酸化珪素膜を形成する。
【０１７３】
また、絶縁層４０４１上に保護絶縁層４０２０が形成されている。保護絶縁層４０２０は
実施の形態２で示した保護絶縁層４２８と同様な材料及び方法で形成すればよい。ここで
は、保護絶縁層４０２０として、窒化珪素膜をＰＣＶＤ法で形成する。
【０１７４】
また、平坦化絶縁層として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、アクリ
ル、ポリイミド、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層を複数積層させることで、絶縁層
４０２１を形成してもよい。
【０１７５】
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−
Ｓｉ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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
画素電極４０３０、対向電極４０３１は、タングステンを含むインジウム酸化物、タング
ステンを含むインジウム亜鉛酸化物、チタンを含むインジウム酸化物、チタンを含むイン
ジウムスズ酸化物、インジウムスズ酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸
化物、ケイ素を添加したインジウムスズ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。
【０１７８】
また、画素電極４０３０、対向電極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１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける光の透過率
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。
【０１７９】
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を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。
【０１８０】
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及び画素部４０
０２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８を介して供給されている。
【０１８１】
接続端子電極４０１５は、液晶素子４０１３が有する画素電極４０３０と同じ導電膜で形
成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
また図９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。
【０１８４】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１８５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、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
１０を用いて説明する。図１０は、第１の基板上に形成されたトランジスタ及び発光素子
を、第２の基板との間にシール材によって封止した、パネルの平面図であり、図１０（Ｂ
）は、図１０（Ａ）のＨ−Ｉにおける断面図に相当する。
【０１８６】
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。
【０１８７】
従って、画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路
４５０４ａ、４５０４ｂは、第１の基板４５０１とシール材４５０５と第２の基板４５０
６によって、充填材４５０７と共に密封されている。この様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。
【０１８８】
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、
４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは、トランジスタを複数有して
おり、図１０（Ｂ）では、画素部４５０２に含まれるトランジスタ４５１０と、信号線駆
動回路４５０３ａに含まれるトランジスタ４５０９とを例示している。
【０１８９】
トランジスタ４５０９、４５１０には、実施の形態２または３で示した酸化物半導体層を
含む信頼性の高い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、トラン
ジスタ４５０９、４５１０はｎチャネル型トランジスタである。
【０１９０】
絶縁層４５４４上において駆動回路用のトランジスタ４５０９の酸化物半導体層のチャネ
ル形成領域と重なる位置に導電層４５４０が設けられている。導電層４５４０を酸化物半
導体層のチャネル形成領域と重なる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４５０９のしきい値電圧の経時変化量を低減することができる。また、導電層
４５４０は、トランジスタ４５０９のゲート電極層と同電位とすることで、第２のゲート
電極層として機能させることもできる。また、導電層４５４０にトランジスタ４５０９の
ゲート電極層と異なる電位を与えても良い。また、導電層４５４０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。
【０１９１】
トランジスタ４５０９には、酸化物半導体層の周縁部（側面を含む）を覆う酸化物絶縁層
４５４２が形成されている。
【０１９２】
また、トランジスタ４５１０は、接続電極層４５４８を介して第１電極４５１７と電気的
に接続されている。また、トランジスタ４５１０の酸化物半導体層の周縁部（側面を含む
）を覆う酸化物絶縁層４５４２が形成されている。
【０１９３】
酸化物絶縁層４５４２は実施の形態２で示した酸化物絶縁層４２６と同様な材料及び方法
で形成すればよい。また、酸化物絶縁層４５４２を覆う絶縁層４５４４が形成されている
。絶縁層４５４４は、実施の形態２で示した保護絶縁層４２８と同様な材料及び方法で形
成すればよい。
【０１９４】
発光素子４５１１の発光領域と重なるようにカラーフィルタ層４５４５が、トランジスタ
４５１０上に形成される。
【０１９５】
また、カラーフィルタ層４５４５起因の表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能
するオーバーコート層４５４３で覆う構成となっている。
【０１９６】
また、オーバーコート層４５４３上に絶縁層４５４６が形成されている。絶縁層４５４６
は、実施の形態２で示した保護絶縁層４２８と同様な材料及び方法で形成すればよい。
【０１９７】
また、発光素子４５１１が有する画素電極である第１電極４５１７は、トランジスタ４５
１０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４
５１１の構成は、第１電極４５１７、電界発光層４５１２、第２電極４５１３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。
【０１９８】
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。
隔壁４５２０は、側壁が曲率を有する傾斜面となる様な開口部を第１の電極４５１７上に
有する様に形成することが好ましい。この様な開口部は、感光性の樹脂材料を用いること
で容易に形成することができる。
【０１９９】
電界発光層４５１２は、単層に限らず、複数の層の積層で構成されていても良い。
【０２００】
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４
５１３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。
【０２０１】
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を介して供給されている。
【０２０２】
接続端子電極４５１５は、発光素子４５１１が有する第１電極４５１７と同じ導電膜から
形成され、端子電極４５１６は、トランジスタ４５０９の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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
発光素子４５１１からの光の取り出し方向に位置する基板である第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様な透光性を有する材料を用いる。
【０２０５】
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Ｅ
ＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。
【０２０６】
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、偏光板また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。
【０２０７】
信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは
、単結晶半導体または多結晶半導体によって形成された駆動回路が実装されていてもよい
。また、信号線駆動回路のみ、或いはその一部、または走査線駆動回路のみ、或いはその
一部のみを別途形成して実装しても良く、図１０の構成に限定されない。
【０２０８】
以上の工程により、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。
【０２０９】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２１０】
（実施の形態７）
本明細書に開示する表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することが
できる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受
信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ
等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）
、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが
挙げられる。
【０２１１】
図１１（Ａ）は、携帯電話機１１００の一例を示している。携帯電話機１１００は、筐体
１１０１に組み込まれた表示部１１０２の他、操作ボタン１１０３、外部接続ポート１１
０４、スピーカ１１０５、マイク１１０６などを備えている。
【０２１２】
図１１（Ａ）に示す携帯電話機１１００は、表示部１１０２を指などで触れることで、情
報を入力することができる。また、通話やメールの送受信などの操作は、表示部１１０２
を指などで触れることにより行うことができる。
【０２１３】
表示部１１０２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。
【０２１４】
例えば、通話や、メールを作成する場合は、表示部１１０２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１１
０２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。
【０２１５】
また、携帯電話機１１００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１１００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部１１０２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。
【０２１６】
また、画面モードの切り替えは、表示部１１０２を触れること、または筐体１１０１の操
作ボタン１１０３の操作により行われる。また、表示部１１０２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。
【０２１７】
また、入力モードにおいて、表示部１１０２の光センサで検出される信号を検知し、表示
部１１０２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。
【０２１８】
表示部１１０２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１１
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。
【０２１９】
図１１（Ｂ）も携帯電話機の一例である。図１１（Ｂ）を一例とした携帯型情報端末は、
複数の機能を備えることができる。例えば電話機能に加えて、コンピュータを内蔵し、様
々なデータ処理機能を備えることもできる。
【０２２０】
図１１（Ｂ）に示す携帯型情報端末は、筐体１８００及び筐体１８０１の二つの筐体で構
成されている。筐体１８００には、表示パネル１８０２、スピーカ１８０３、マイクロフ
ォン１８０４、ポインティングデバイス１８０６、カメラ１８０７、外部接続端子１８０
８などを備え、筐体１８０１には、キーボード１８１０、外部メモリスロット１８１１な
どを備えている。また、アンテナは筐体１８０１内部に内蔵されている。
【０２２１】
また、表示パネル１８０２はタッチパネルを備えており、図１１（Ｂ）には映像表示され
ている複数の操作キー１８０５を点線で示している。
【０２２２】
また、上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置などを内蔵していてもよい。
【０２２３】
表示装置は、表示パネル１８０２として用いられ、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１８０２と同一面上にカメラ１８０７を備えているため、テレ
ビ電話が可能である。スピーカ１８０３及びマイクロフォン１８０４は音声通話に限らず
、テレビ電話、録音、再生などにも使用できる。さらに、筐体１８００と筐体１８０１は
、スライドし、図１１（Ｂ）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。
【０２２４】
外部接続端子１８０８は充電ケーブルや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１８１１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
。
【０２２５】
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。
【０２２６】
図１２（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。
【０２２７】
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、チャンネルの切り替え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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
図１２（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には、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
。
【０２３０】
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端子等）、
外部メモリスロット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外部メモリスロットに、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９
７０３に表示させることができる。
【０２３１】
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。
【０２３２】
図１３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９８８
２が組み込まれ、筐体９８９１には表示部９８８３が組み込まれている。
【０２３３】
また、図１３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９８
８６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ
９８８８（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、また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、少なくとも本
明細書に開示するトランジスタ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１３に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されている
プログラムまた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１３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。
【０２３４】
以上のように、他の実施の形態で示した表示装置は、上記のような様々な電子機器の表示
パネルに配置することができる。
【０２３５】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２３６】
１０１    第１の室
１０２    第２の室
１０３    第３の室
１０８    ベルヌーイチャック
１１０    気体導入口
１１１    移動装置
１１２    移動装置
１１４    加熱装置
１１６    石英窓
１１８    基板
１２０    固定治具
１２２    保持治具
１２４    移動装置
１２５    保持治具
１２６    フレキシブル配管
１０４ａ    ガス導入口
１０４ｂ    ガス導入口
１０４ｃ    ガス導入口
１０６ａ    ガス排気口
１０６ｂ    ガス排気口
１０６ｃ    ガス排気口
４００    基板
４０２    ゲート絶縁層
４０３    酸化物半導体膜
４０４    酸化物半導体層
４１７    導電層
４２２    ソース配線層
４２６    酸化物絶縁層
４２７    絶縁層
４２８    保護絶縁層
４３０    容量配線層
４３１    容量電極層
４４０    トランジスタ
４４３    チャネル形成領域
４４４    金属膜
４５０    トランジスタ
４５２    接続電極層
４５３    カラーフィルタ層
４５６    平坦化絶縁層
４５８    オーバーコート層
４５９    隔壁
４６０    トランジスタ
４７０    トランジスタ
４２１ａ    ゲート電極層
４２１ｂ    ゲート電極層
４２１ｃ    ゲート配線層
４２５ａ    ソース電極層
４２５ｂ    ドレイン電極層
４２６ｂ    酸化物絶縁層
４４４ｃ    領域
４４４ｄ    領域
４４５ａ    ソース電極層
４４５ｂ    ドレイン電極層
４５７ａ    画素電極層
４５７ｂ    電極
１１００    携帯電話機
１１０１    筐体
１１０２    表示部
１１０３    操作ボタン
１１０４    外部接続ポート
１１０５    スピーカ
１１０６    マイク
１８００    筐体
１８０１    筐体
１８０２    表示パネル
１８０３    スピーカ
１８０４    マイクロフォン
１８０５    操作キー
１８０６    ポインティングデバイス
１８０７    カメラ
１８０８    外部接続端子
１８１０    キーボード
１８１１    外部メモリスロット
２６００    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
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    トランジスタ
４０１１    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    保護絶縁層
４０２１    絶縁層
４０３０    画素電極
４０３１    対向電極
４０３２    絶縁層
４０４０    導電層
４０４１    絶縁層
４５０１    基板
４５０２    画素部
４５０５    シール材
４５０６    基板
４５０７    充填材
４５０９    トランジスタ
４５１０    トランジスタ
４５１１    発光素子
４５１２    電界発光層
４５１３    電極
４５１５    接続端子電極
４５１６    端子電極
４５１７    電極
４５１９    異方性導電膜
４５２０    隔壁
４５４０    導電層
４５４２    酸化物絶縁層
４５４３    オーバーコート層
４５４４    絶縁層
４５４５    カラーフィルタ層
４５４６    絶縁層
４５４８    接続電極層
４５７ａ    画素電極層
４５７ｂ    電極
４５０３ａ    信号線駆動回路
４５０３ｂ    信号線駆動回路
４５０４ａ    走査線駆動回路
４５０４ｂ    走査線駆動回路
４５１８ａ    ＦＰＣ
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    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
【図１】
0006014188.tif 000002
【図２】
0006014188.tif 000003
【図３】
0006014188.tif 000004
【図４】
0006014188.tif 000005
【図５】
0006014188.tif 000006
【図６】
0006014188.tif 000007
【図７】
0006014188.tif 000008
【図８】
0006014188.tif 000009
【図９】
0006014188.tif 000010
【図１０】
0006014188.tif 000011
【図１１】
0006014188.tif 000012
【図１２】
0006014188.tif 000013
【図１３】
0006014188.tif 000014