(57)【要約】【課題】酸化物半導体を用いたトランジスタに、高い電界効果移動度を付与する。また、該トランジスタを用いた信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】ゲート電極層上にゲート絶縁層を介して酸化物半導体層が積層された構造を有するトランジスタにおいて、トランジスタの電流経路（チャネル）として機能し、ｎ型不純物を含有する酸化物半導体層を挟んで、該酸化物半導体層よりも導電率の低い酸化物半導体層を含む構成とする。また、該チャネルとして機能する酸化物半導体層において、ゲート絶縁層側のｎ型不純物濃度をバックチャネル側の不純物濃度よりも高濃度とする。当該構成とすることで、チャネルを酸化物半導体積層に接する絶縁層界面から遠ざけ、埋め込みチャネルを形成する。【選択図】図１
2018201041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極層と、
前記ゲート電極層上のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極層と重畳し、第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層及び第３の酸化物半導体層の積層構造を含む酸化物半導体積層と、
前記酸化物半導体積層と電気的に接続するソース電極層及びドレイン電極層と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層乃至前記第３の酸化物半導体層を構成する金属元素のうち少なくとも一が同一の金属元素であり、
前記第２の酸化物半導体層の導電率は、前記第１の酸化物半導体層及び前記第３の酸化物半導体層の導電率より大きく、
前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と接する領域の導電率は、前記第３の酸化物半導体層と接する領域の導電率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ゲート電極層と、
前記ゲート電極層上のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極層と重畳し、第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層及び第３の酸化物半導体層の積層構造を含む酸化物半導体積層と、
前記酸化物半導体積層と電気的に接続するソース電極層及びドレイン電極層と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層乃至前記第３の酸化物半導体層を構成する金属元素は共通であり、
前記第２の酸化物半導体層の導電率は、前記第１の酸化物半導体層及び前記第３の酸化物半導体層の導電率より大きく、
前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と接する領域の導電率は、前記第３の酸化物半導体層と接する領域の導電率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第２の酸化物半導体層は、窒素を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記ゲート絶縁層はシリコンを含み、
前記第１の酸化物半導体層はシリコンを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第３の酸化物半導体層は、前記ソース電極層及びドレイン電極層の構成元素のいずれかを不純物として含むことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書等で開示する発明は、半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書等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、電気光学装置、画像表示装置、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】
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（単に表示装置とも
表記する）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。
【０００４】
例えば、酸化物半導体として、酸化亜鉛、又は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体を用い
てトランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、非特許文献１には、酸化物半導体を積層させた構造を含むトランジスタが開示され
ている。しかしながら、非特許文献１の構成は、チャネルとして機能する酸化物半導体が
酸化シリコン膜と接するため、酸化シリコン膜の構成元素であるシリコンがチャネルに不
純物として混入してしまう恐れがある。チャネルに混入した不純物は、トランジスタの電
気特性を低下させる要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａｒｏｋｉａ  Ｎａｔｈａｎ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｏｘｉｄｅ  ＴＦＴｓ：Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｉｓｓｕｅｓ”，  ＳＩＤ  ２０１２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ．１−４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、酸化物半導体層と、該酸化物半導体層に接する絶
縁層との界面状態により電気特性が左右される。
【０００９】
例えば、酸化物半導体層と、該酸化物半導体層に接する絶縁層との界面におけるキャリア
の界面散乱は、トランジスタの電界効果移動度を低下させる原因となる。また、該界面に
トラップ準位（界面準位ともよぶ）が存在すると、トランジスタの電気特性（例えば、し
きい値電圧、サブスレッショルド係数（Ｓ値）又は、電界効果移動度）の変動の原因とな
る。
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置に高い電界効果移動度を付
与することを課題の一とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置において、電気特性の変動を
抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、ゲート電極層上にゲート絶縁層を介して酸化物半導体層が積層された
構造を有するトランジスタにおいて、トランジスタの電流経路（チャネル）として機能す
る酸化物半導体層を挟んで、該酸化物半導体層よりもキャリア密度が低く、チャネルと絶
縁層との界面安定化のためのバッファ層として機能する酸化物半導体層を含む構成とする
。当該構成とすることで、チャネルを酸化物半導体積層に接する絶縁層界面から遠ざけ、
埋め込みチャネルを形成することができる。また、チャネルとして機能する酸化物半導体
層は、ｎ型の導電性を付与する不純物（ｎ型不純物とも表記する）を含有し、該ｎ型不純
物の濃度は、膜厚方向に濃度差を有する。チャネルとして機能する酸化物半導体層のうち
ゲート絶縁層側（単にチャネル側とも表記する）の領域は、バックチャネル側の領域より
も高濃度でｎ型不純物を有する。これによって、トランジスタのオン特性（例えば、オン
電流、電界効果移動度）の向上を図りながら、オフ電流を制御することができる。より具
体的には、例えば以下の構成とすることができる。
【００１３】
本発明の一態様は、ゲート電極層と、ゲート電極層上のゲート絶縁層と、ゲート絶縁層を
介してゲート電極層と重畳し、第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層及び第３の
酸化物半導体層の積層構造を含む酸化物半導体積層と、酸化物半導体積層と電気的に接続
するソース電極層及びドレイン電極層と、を有し、第２の酸化物半導体層は、ｎ型不純物
を含有し、且つ、第２の酸化物半導体層において第１の酸化物半導体層と接する領域は、
第２の酸化物半導体層において第３の酸化物半導体層と接する領域よりも高濃度でｎ型不
純物を含有する半導体装置である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、ゲート電極層と、ゲート電極層上のゲート絶縁層と、ゲート絶
縁層を介してゲート電極層と重畳し、第１の酸化物半導体層、第２の酸化物半導体層及び
第３の酸化物半導体層の積層構造を含む酸化物半導体積層と、酸化物半導体積層と電気的
に接続するソース電極層及びドレイン電極層と、を有し、第２の酸化物半導体層は、ｎ型
不純物を含有し、且つ、第２の酸化物半導体層において第１の酸化物半導体層と接する領
域は、第２の酸化物半導体層において第３の酸化物半導体層と接する領域よりも高濃度で
ｎ型不純物を含有し、第１の酸化物半導体層乃至第３の酸化物半導体層を構成する金属元
素のうち、少なくとも一は同一の金属元素である半導体装置である。
【００１５】
上記の半導体装置において、第１の酸化物半導体層の膜厚は、第２の酸化物半導体層の膜
厚よりも小さく、第３の酸化物半導体層の膜厚は、第２の酸化物半導体層の膜厚以上であ
ることが好ましい。
【００１６】
また、上記の半導体装置において、第１の酸化物半導体層及び第３の酸化物半導体層は、
ｉ型の酸化物半導体層であることが好ましい。
【００１７】
また、上記の半導体装置において、第３の酸化物半導体層は、第１の酸化物半導体層及び
第２の酸化物半導体層を覆うように設けられることが好ましい。
【００１８】
本発明の一態様に係る構成の効果を、図１を用いて以下に説明する。図１は、酸化物半導
体積層のエネルギーバンド構造の一例であり、伝導帯下端（Ｅｃ）とフェルミ準位（Ｅｆ
）の関係を示す。
【００１９】
本発明の一態様のトランジスタは、ゲート絶縁層（図１では、窒化シリコン層（ＳｉＮｘ
）と酸化シリコン層（ＳｉＯｘ）の積層構造）と接する第１の酸化物半導体層Ｓ１と、第
１の酸化物半導体層Ｓ１上に接する第２の酸化物半導体層Ｓ２と、第２の酸化物半導体層
Ｓ２上に接する第３の酸化物半導体層Ｓ３と、を含む酸化物半導体積層を有する。
【００２０】
酸化物半導体積層において、第１の酸化物半導体層Ｓ１と第３の酸化物半導体層Ｓ３とに
挟まれた第２の酸化物半導体層Ｓ２は、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸化物半導
体層Ｓ３よりも高い導電率σを有し、チャネルとして機能する。第２の酸化物半導体層Ｓ
２は、ｎ型不純物を含有する酸化物半導体層であり、膜厚方向においてｎ型不純物の濃度
差を有する。図１において第２の酸化物半導体層Ｓ２は、第１の酸化物半導体層Ｓ１と接
し、ｎ型不純物を高濃度で含有する第１の領域Ｓ２１と、第３の酸化物半導体層Ｓ３と接
し、第１の領域Ｓ２１よりもｎ型不純物濃度の低い第２の領域Ｓ２２と、を含む。例えば
、第１の領域Ｓ２１をｎ＋型の導電性を有する領域とする場合、第２の領域Ｓ２２をｎ−
型の導電性を有する領域とする。又は、第１の領域Ｓ２１をｎ−型の導電性を有する領域
として、第２の領域Ｓ２２をｉ型の導電性を有する領域としてもよい。
【００２１】
ｎ型不純物を含有する第２の酸化物半導体層Ｓ２は、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３
の酸化物半導体層Ｓ３よりもキャリア密度が高く、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の
酸化物半導体層Ｓ３と比較してフェルミ準位（Ｅｆ）が伝導帯下端（Ｅｃ）に近い位置に
ある。なお、図１において第２の酸化物半導体層Ｓ２は、第１の領域Ｓ２１と、第２の領
域Ｓ２２と、を含み、第１の領域Ｓ２１は、第２の領域Ｓ２２よりもｎ型不純物を高濃度
で含有する。よって、第１の領域Ｓ２１は、第２の領域Ｓ２２と比較してフェルミ準位（
Ｅｆ）が伝導帯下端（Ｅｃ）に近い位置にある。
【００２２】
第２の酸化物半導体層Ｓ２においてゲート絶縁層側の第１の領域Ｓ２１に含まれるｎ型不
純物を高濃度とすることで、チャネルの導電率が向上するため、トランジスタに高いオン
電流特性を付与することができる。また、該第１の領域Ｓ２１のバックチャネル側に第１
の領域Ｓ２１よりも含有ｎ型不純物濃度の低い第２の領域Ｓ２２を設けることで、トラン
ジスタのオフ電流をより制御することが可能となり、良好なトランジスタ特性を得ること
ができる。
【００２３】
第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸化物半導体層Ｓ３は、第２の酸化物半導体層Ｓ２
を挟んで伝導帯下端が凹型のエネルギーバンド図を構成するように、材料、組成、結晶状
態等を適宜選択する。例えば、第２の酸化物半導体層Ｓ２を構成する金属酸化物よりも導
電率の小さい金属酸化物を用いて第１の酸化物半導体層Ｓ１及び／又は第３の酸化物半導
体層Ｓ３を形成する。または、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸化物半導体層Ｓ３
として、ｎ型不純物濃度が第２の酸化物半導体層Ｓ２（より具体的には、第２の領域Ｓ２
２）よりも低い酸化物半導体層を適用することで伝導帯下端のエネルギー差を形成しても
よく、ｉ型（真性）または実質的にｉ型の酸化物半導体層を適用することが好ましい。
【００２４】
図１に示すように、ｎ型不純物を含有する第２の酸化物半導体層Ｓ２を挟むように、該不
純物濃度が第２の酸化物半導体層Ｓ２よりも低い第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸
化物半導体層Ｓ３を設けることで、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸化物半導体層
Ｓ３の伝導帯下端のエネルギーレベルより、第２の酸化物半導体層Ｓ２の伝導帯下端のエ
ネルギーレベルが下がり、伝導帯下端にエネルギー差が生じる。これによって、キャリア
が、酸化物半導体積層と接する絶縁層（図１では、酸化シリコン層ＳｉＯｘ）から離れた
領域を流れる構造（いわゆる埋め込みチャネル）とすることができる。第２の酸化物半導
体層Ｓ２を埋め込みチャネルとすることで、キャリアの界面散乱が低減され、高い電界効
果移動度を実現することができる。
【００２５】
また、酸化物半導体積層の上層又は下層に接する絶縁層と、チャネルとの界面を安定化す
ることができ、チャネル側界面及びバックチャネル側界面に形成されうるトラップ準位の
影響を低減することができる。チャネル側界面でのトラップ準位の影響を低減することで
、トランジスタの劣化、特に光負バイアス劣化等の光劣化を防止し、信頼性の高いトラン
ジスタとすることができる。また、バックチャネル側界面におけるトラップ準位の影響を
低減することで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
【００２６】
ｎ型不純物を含有する第２の酸化物半導体層Ｓ２は、第１の酸化物半導体層Ｓ１及び第３
の酸化物半導体層Ｓ３よりも導電率σが高い。従って、第２の酸化物半導体層Ｓ２をチャ
ネルとするトランジスタは、高い電界効果移動度を実現することができる。
【００２７】
なお、本発明の一態様のトランジスタに含まれる酸化物半導体積層は、ｎ型不純物を含有
し、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層Ｓ２を挟むように、第１の酸化物半導
体層Ｓ１と第３の酸化物半導体層Ｓ３とによって伝導帯下端にエネルギー差が形成されれ
ばよい。よって、第２の酸化物半導体層Ｓ２の伝導帯下端のエネルギーレベルが、第１の
酸化物半導体層Ｓ１及び第３の酸化物半導体層Ｓ３それぞれの伝導帯下端のエネルギーレ
ベルよりも低く、伝導帯下端が凹型のエネルギーバンド図を構成する限りにおいて、図１
の構成に限定されない。
【００２８】
なお、第１の酸化物半導体層Ｓ１と第２の酸化物半導体層Ｓ２の間、又は、第３の酸化物
半導体層Ｓ３と第２の酸化物半導体層Ｓ２の間に生じる伝導帯下端のエネルギー差（ビル
トインポテンシャル）は、０．０５ｅＶ以上であることが好ましく、０．１ｅＶ以上であ
ることがより好ましい。
【００２９】
第２の酸化物半導体層Ｓ２に含まれるｎ型不純物としては、ボロン、窒素、リン等が挙げ
られる。不純物を導入して第２の酸化物半導体層Ｓ２をｎ型化させる手段としては、例え
ば、第２の酸化物半導体層Ｓ２の成膜時に窒素または一酸化二窒素を含む混合雰囲気での
スパッタリング法で成膜すればよい。または、ボロン又はリンを微量に含有するスパッタ
リングターゲットを用いて、ｎ型不純物を含む第２の酸化物半導体層Ｓ２を成膜してもよ
い。
【００３０】
第２の酸化物半導体層Ｓ２に含まれるｎ型不純物の濃度に濃度差（濃度勾配）をつけるに
は、例えば、ボロン又はリンを含有する第１のスパッタリングターゲットを用いて、第１
の領域Ｓ２１を形成した後に、第１のスパッタリングターゲットよりも含有するボロン又
はリンの濃度の低い第２のスパッタリングターゲットを用いて、第２の領域Ｓ２２を形成
することで、膜厚方向にｎ型不純物の濃度差を有する第２の酸化物半導体層Ｓ２を形成す
ることができる。なお、ボロン又はリンの含有濃度の異なるスパッタリングターゲットを
複数用いる場合、第２の酸化物半導体層Ｓ２を形成するためのスパッタリングターゲット
に含まれる金属酸化物は同一の構成元素を同じ組成で含有することが好ましい。または、
ボロン又はリンを含有するスパッタリングターゲットを用い、且つ、成膜室内に窒素ガス
または一酸化二窒素等の窒素を含有するガスを供給して、第１の領域Ｓ２１を形成した後
に、同じターゲットを用いて、且つ、窒素ガスまたは窒素を含有するガスの供給を停止し
て第２の領域Ｓ２２を形成することで、膜厚方向にｎ型不純物の濃度差を有する第２の酸
化物半導体層Ｓ２を形成してもよい。
【００３１】
第１の酸化物半導体層Ｓ１として適用可能な酸化物半導体としては、ＩｎａＭ１ｂＺｎｃ
Ｏｘ（ａは０以上２以下の実数、ｂは０より大きく５以下の実数、ｃは０以上５以下の実
数、ｘは任意の実数）で表記される材料を用いることができる。Ｍ１としては、トランジ
スタの電気特性を安定化させるためのスタビライザーとしてＧａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｓ
ｎ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂ、Ｌｕなどの金属元素を含む。
【００３２】
また、第２の酸化物半導体層Ｓ２として適用可能な酸化物半導体としては、ＩｎｄＭ２ｅ
ＺｎｆＯｘ（ｄは０より大きく５以下の実数、ｅは０以上３以下の実数、ｆは０より大き
く５以下の実数、ｘは任意の正数）で表記される材料を用いることができる。Ｍ２として
は、トランジスタの電気特性を安定化させるためのスタビライザーとしてＧａ、Ｍｇ、Ｈ
ｆ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ
、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの金属元素を含む。
【００３３】
また、第３の酸化物半導体層Ｓ３として適用可能な酸化物半導体としては、ＩｎｇＭ３ｈ
ＺｎｉＯｘ（ｇは０以上２以下の実数、ｈは０より大きく５以下の実数、ｉは０以上５以
下の実数、ｘは任意の実数）で表記される材料を用いることができる。Ｍ３としては、ト
ランジスタの電気特性を安定化させるためのスタビライザーとしてＧａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ
、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの金属元素を含む。
【００３４】
ただし、第２の酸化物半導体層Ｓ２の構成元素に対して、第１の酸化物半導体層Ｓ１の構
成元素のうちの少なくとも一が同一の金属元素である。また、第２の酸化物半導体層Ｓ２
の構成元素に対して、第３の酸化物半導体層Ｓ３の構成元素のうちの少なくとも一が同一
の金属元素である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の一態様により、酸化物半導体を含むトランジスタにおいて、高い電界効果移動度
を実現することが可能となる。
【００３６】
また、本発明の一態様により、酸化物半導体を含むトランジスタにおいて、電気特性の変
動を抑制することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】酸化物半導体積層の一態様を示すバンド図。
【図２】半導体装置の一態様を示す平面図及び断面図。
【図３】半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【図４】半導体装置の一態様を説明する図。
【図５】半導体装置の一態様を説明する図。
【図６】半導体装置の一態様を説明する図。
【図７】半導体装置の一態様を説明する図。
【図８】電子機器を示す図。
【図９】電子機器を示す図。
【図１０】半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【図１１】半導体装置の一態様を説明する図。
【図１２】半導体装置の製造に適用可能な成膜装置を説明する図。
【図１３】（Ａ）平板状のスパッタリング粒子の模式図。（Ｂ）成膜中のモデルを示す図。（Ｃ）平板状のスパッタリング粒子の状態を示すモデル図。
【図１４】（Ａ）成膜中のモデルを示す図。（Ｂ）平板状のスパッタリング粒子の酸素が放出される状態を示すモデル図。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）成膜中のモデルを示す図。（Ｃ）平板状のスパッタリング粒子の状態を示すモデル図。
【図１６】半導体装置の一態様を示す平面図及び断面図。
【図１７】半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。但し、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。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。
【００３９】
なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には
同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様
の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場
合がある。
【００４０】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ、又は領域は、明瞭
化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００４１】
なお、本明細書等において、第１、第２等として付される序数詞は、便宜上用いるもので
あり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書等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。
【００４２】
また、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で
配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂
直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従
って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００４３】
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す
。
【００４４】
（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２及び図３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、酸化物半導体層を有するボ
トムゲート型のトランジスタを示す。
【００４５】
図２にトランジスタ３１０の構成例を示す。図２（Ａ）は、トランジスタ３１０の平面図
を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ１−Ｙ１における断面図を示し、図２（Ｃ）は、
図２（Ａ）のＶ１−Ｗ１における断面図を示す。
【００４６】
図２に示すトランジスタ３１０は、絶縁表面を有する基板４００上に設けられたゲート電
極層４０２と、ゲート電極層４０２上のゲート絶縁層４０４と、ゲート絶縁層４０４と接
し、ゲート電極層４０２と重畳する酸化物半導体積層４０８と、酸化物半導体積層４０８
と電気的に接続するソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂと、を含む。また
、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂを覆い、酸化物半導体積層４０８と
接する絶縁層４１２をトランジスタ３１０の構成要素としてもよい。トランジスタ３１０
のチャネル長は、例えば１μｍ以上とすることができる。
【００４７】
本実施の形態において、ゲート絶縁層４０４は、ゲート電極層４０２と接するゲート絶縁
層４０４ａと、ゲート絶縁層４０４ａ上に設けられ、酸化物半導体積層４０８と接するゲ
ート絶縁層４０４ｂの積層構造とする。また、絶縁層４１２は、ソース電極層４１０ａ及
びドレイン電極層４１０ｂと接する絶縁層４１２ａと、絶縁層４１２ａ上の絶縁層４１２
ｂの積層構造とする。
【００４８】
酸化物半導体積層４０８は、ゲート絶縁層４０４に接する第１の酸化物半導体層４０８ａ
と、第１の酸化物半導体層４０８ａ上に接する第２の酸化物半導体層４０８ｂと、第２の
酸化物半導体層４０８ｂ上に接し、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂと
接する第３の酸化物半導体層４０８ｃと、を含む。第３の酸化物半導体層４０８ｃは、第
１の酸化物半導体層４０８ａの側面及び第２の酸化物半導体層４０８ｂの側面を覆って設
けられている。また、第３の酸化物半導体層４０８ｃの周縁部は、ゲート絶縁層４０４と
接する。
【００４９】
なお、第２の酸化物半導体層４０８ｂとしては、ｎ型の導電性を付与する不純物（ｎ型不
純物）を含有する酸化物半導体層を適用する。第２の酸化物半導体層４０８ｂは、膜厚方
向にｎ型不純物の濃度差を有しており、第２の酸化物半導体層４０８ｂにおいて第１の酸
化物半導体層４０８ａと接する領域は、第３の酸化物半導体層４０８ｃと接する領域より
も高濃度でｎ型不純物を含有する。本実施の形態においては、第２の酸化物半導体層４０
８ｂは、第１の酸化物半導体層４０８ａと接し、ｎ型不純物を高濃度で含む（例えば、ｎ
＋型の導電性を有する）第１の領域４０８ｂ１と、第３の酸化物半導体層４０８ｃと接し
、第１の領域４０８ｂ１よりも低濃度でｎ型不純物を含む（例えば、ｎ−型の導電性を有
する）第２の領域４０８ｂ２と、を有する。但し、本発明の実施の形態はこれに限られず
、第１の酸化物半導体層４０８ａと接する領域から第３の酸化物半導体層４０８ｃと接す
る領域に連続的にｎ型不純物濃度が減少するように、濃度勾配を有する第２の酸化物半導
体層４０８ｂとしてもよい。
【００５０】
第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃとしては、第２の酸化
物半導体層４０８ｂを挟んで伝導帯下端が凹型のエネルギーバンド図を構成するように、
材料、組成、結晶構造等を適宜選択する。例えば、第２の酸化物半導体層４０８ｂを構成
する金属酸化物よりも導電率の小さい金属酸化物を用いて第１の酸化物半導体層４０８ａ
及び／又は第３の酸化物半導体層４０８ｃを形成する。酸化物半導体層の構成元素が同一
の場合には、より大きいバンドギャップを有する組成を選択して第１の酸化物半導体層４
０８ａ及び／又は第３の酸化物半導体層４０８ｃを形成すればよい。または、第１の酸化
物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃとして、ｎ型不純物濃度が第２の
酸化物半導体層４０８ｂ（より具体的には、第２の領域４０８ｂ２）よりも低い酸化物半
導体層を適用することで伝導帯下端のエネルギー差を形成してもよく、ｉ型（真性）また
は実質的にｉ型の酸化物半導体層を適用することが好ましい。
【００５１】
なお、ｎ型不純物を含有する第２の酸化物半導体層４０８ｂは、第１の酸化物半導体層４
０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃより導電率σが高い。第２の酸化物半導体層４
０８ｂの導電率σを高めると、第２の酸化物半導体層４０８ｂとドレイン電極層４１０ｂ
との距離（第３の酸化物半導体層４０８ｃの膜厚）が支配的となり、見かけ上、順方向に
対してはチャネル長が短縮されたと見なせる。よって、トランジスタのオン特性を向上す
ることができる。また、逆方向に対しては、第３の酸化物半導体層４０８ｃは空乏化して
十分に低いオフ電流を期待することができる。
【００５２】
酸化物半導体積層４０８において、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４０８
ｂにｎ型不純物を含有させることで、チャネルのキャリア密度を高めることができ、エネ
ルギーバンド図におけるフェルミ準位（Ｅｆ）が伝導帯側に近づく。この結果、トランジ
スタの電界効果移動度を向上させることができる。
【００５３】
また、第２の酸化物半導体層４０８ｂとしてｎ型不純物を含む酸化物半導体層を用い、第
１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃと、第２の酸化物半導体
層４０８ｂとの間に伝導帯下端のエネルギー差が形成されるように、酸化物半導体積層を
構成する。例えば、第２の酸化物半導体層４０８ｂを挟む第１の酸化物半導体層４０８ａ
及び第３の酸化物半導体層４０８ｃのｎ型不純物濃度を第２の酸化物半導体層４０８ｂよ
り低く、好ましくはｉ型とする。チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４０８ｂ
と、第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃとの間に伝導帯下
端のエネルギー差を有することで、キャリアが酸化物半導体積層４０８と接する絶縁層（
ゲート絶縁層４０４及び／又は絶縁層４１２）から離れた領域を流れる構造（埋め込みチ
ャネル）とすることができる。第２の酸化物半導体層４０８ｂを埋め込みチャネルとする
ことで、キャリアの界面散乱が低減され、高い電界効果移動度を実現することができる。
【００５４】
さらに第２の酸化物半導体層４０８ｂのうちゲート絶縁層側の第１の領域４０８ｂ１が、
バックチャネル側の第２の領域４０８ｂ２よりも高濃度でｎ型不純物を有することで、ト
ランジスタのオン特性（例えば、オン電流、電界効果移動度）の向上を図りながら、オフ
電流を制御することができる。
【００５５】
第１の酸化物半導体層４０８ａと第２の酸化物半導体層４０８ｂの第１の領域４０８ｂ１
との間、及び、第３の酸化物半導体層４０８ｃと第２の酸化物半導体層４０８ｂの第２の
領域４０８ｂ２との間に生じる伝導帯下端のエネルギー差（ビルトインポテンシャル）は
、０．０５ｅＶ以上であることが好ましく、０．１ｅＶ以上であることがより好ましい。
【００５６】
第１の酸化物半導体層４０８ａを設けて、チャネルとゲート絶縁層との界面でのキャリア
の捕獲を抑制することで、トランジスタの光劣化（例えば、光負バイアス劣化）を低減す
ることができ、信頼性の高いトランジスタを得ることができる。
【００５７】
なお、一般的に、酸化物半導体層は、スパッタリング法を用いて成膜されることが多い。
一方で、酸化物半導体層のスパッタリングの際にイオン化された希ガス元素（例えば、ア
ルゴン）や、スパッタリングターゲット表面からはじき飛ばされた元素が、ゲート絶縁層
などの酸化物半導体層の被形成面となる膜の構成元素をはじき飛ばしてしまうことがある
。このようにして被形成面となる膜からはじき飛ばされた元素は、酸化物半導体層に不純
物元素として取り込まれてしまい、特に酸化物半導体層の被形成面近傍には、不純物元素
が高い濃度で取り込まれる恐れがある。又、不純物元素が酸化物半導体層の被形成面近傍
に残存すると、当該酸化物半導体層が高抵抗化してしまい、トランジスタの電気特性の低
下の要因となる。
【００５８】
しかしながら、トランジスタ３１０においては、チャネルが形成される第２の酸化物半導
体層４０８ｂと、ゲート絶縁層４０４との間に第１の酸化物半導体層４０８ａを有するこ
とで、ゲート絶縁層４０４の構成元素がチャネルまで拡散することを抑制することができ
る。すなわち、第１の酸化物半導体層４０８ａは、ゲート絶縁層４０４の構成元素（例え
ば、シリコン）を不純物として含む場合がある。第１の酸化物半導体層４０８ａを含むこ
とで、トランジスタ３１０の電気特性をより安定化することができ、信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
【００５９】
また、第２の酸化物半導体層４０８ｂのバックチャネル側に設けられた第３の酸化物半導
体層４０８ｃは、トランジスタ３１０のバックチャネル側界面におけるトラップ準位の影
響を低減する。例えば、第３の酸化物半導体層４０８ｃはソース電極層４１０ａ及びドレ
イン電極層４１０ｂの構成元素が第２の酸化物半導体層４０８ｂへと拡散することを防止
することができる。すなわち、第３の酸化物半導体層４０８ｃは、ソース電極層４１０ａ
及びドレイン電極層４１０ｂの構成元素（例えば、銅）を不純物として含むことがある。
第３の酸化物半導体層４０８ｃを設けることで、トランジスタのチャネルにおいてトラッ
プ準位が形成されることを抑制することができるため、トラップ準位に起因するＳ値の増
大の抑制、及び／又は、しきい値電圧の制御を可能とすることができる。第３の酸化物半
導体層４０８ｃによってしきい値電圧を制御することで、ノーマリオフのトランジスタを
実現することができる。
【００６０】
チャネル側界面のトラップ準位の影響を低減し、トランジスタの電気特性を安定化させる
第１の酸化物半導体層４０８ａの膜厚は、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、又は５ｎｍ
以上１０ｎｍ以下とすることできる。第１の酸化物半導体層４０８ａを上述の膜厚で設け
ることで、第１の酸化物半導体層４０８ａに、ゲート絶縁層４０４の構成元素が不純物と
して含有した場合であっても、該不純物がチャネルとして機能する第２の酸化物半導体層
４０８ｂへと達することを抑制することができる。また、チャネルとして機能する第２の
酸化物半導体層４０８ｂの膜厚（第１の領域４０８ｂ１と第２の領域４０８ｂ２の総厚）
は、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましく、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする
ことがより好ましい。また、バックチャネル側界面のトラップ準位の影響を低減し、しき
い値電圧の制御を可能とする第３の酸化物半導体層４０８ｃの膜厚は、例えば、１０ｎｍ
以上４０ｎｍ以下、又は、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることができる。
【００６１】
なお、上述したように、第３の酸化物半導体層４０８ｃの膜厚は、トランジスタ３１０の
実質的なチャネル長となりうる。よって、ノーマリオフのトランジスタを実現するために
は、第３の酸化物半導体層４０８ｃの膜厚は厚いことが好ましい。また、ゲート絶縁層４
０４と接する第１の酸化物半導体層４０８ａの膜厚が厚すぎると、電流が第１の酸化物半
導体層４０８ａ中又は界面を流れてしまうことがある。よって、第１の酸化物半導体層４
０８ａの膜厚は、第２の酸化物半導体層４０８ｂの膜厚よりも小さく、第３の酸化物半導
体層４０８ｃの膜厚は、第２の酸化物半導体層４０８ｂの膜厚以上であることが好ましい
。
【００６２】
第１の酸化物半導体層４０８ａ乃至第３の酸化物半導体層４０８ｃは、構成元素の異なる
酸化物半導体を用いてもよいし、構成元素を同一とし、組成を異ならせてもよい。但し、
トランジスタ３１０のチャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４０８ｂとしては、
電界効果移動度の高い酸化物半導体を適用することが好ましい。
【００６３】
例えば、第１の酸化物半導体層４０８ａ乃至第３の酸化物半導体層４０８ｃとしてインジ
ウム及びガリウムを含有する酸化物半導体を用いる場合、第２の酸化物半導体層４０８ｂ
としてインジウムの組成がガリウムの組成よりも大きい酸化物半導体を用いることが好ま
しく、第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃとしては、イン
ジウムの組成がガリウムの組成以下である酸化物半導体を用いることが好ましい。
【００６４】
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、インジウム
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。よって、
第２の酸化物半導体層４０８ｂにおいて、インジウムの組成をガリウムの組成よりも大き
くすることで、インジウムの組成がガリウムの組成以下である酸化物と比較して高い電界
効果移動度を備えることが可能となる。
【００６５】
また、他の金属元素に対するガリウムの割合が大きいほど、エネルギーギャップの大きい
金属酸化物となるため、インジウムの組成をガリウムの組成以下とすることで、第１の酸
化物半導体層４０８ａ、第３の酸化物半導体層４０８ｃは第２の酸化物半導体層４０８ｂ
よりも大きなエネルギーギャップを有する。よって、第２の酸化物半導体層４０８ｂと第
１の酸化物半導体層４０８ａ、第３の酸化物半導体層４０８ｃとの間に効果的に伝導帯下
端のエネルギー差を形成するため好ましい。また、ガリウムはインジウムと比較して酸素
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、インジウムの組成がガリウム
の組成以下である金属酸化物はインジウムの組成がガリウムの組成より大きい金属酸化物
と比較して安定した特性を備える。よって、トランジスタ３１０のバックチャネル側をよ
り安定化することが可能となる。なお、第１の酸化物半導体層４０８ａ及び／又は第３の
酸化物半導体層４０８ｃとして、酸化ガリウム、又は酸化亜鉛ガリウムを用いてもよい。
【００６６】
例えば、第１の酸化物半導体層４０８ａ乃至第３の酸化物半導体層４０８ｃとして、Ｉｎ
−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体を用いる場合、第１の酸化物半導体層４０８ａ又は第３の酸
化物半導体層４０８ｃには、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３
）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２（＝１／６：３／６：２／６）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝
２：４：３（＝２／９：４／９：３／９）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：５：３（＝
１／９：５／９：３／９）の組成（原子数比）のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の
近傍の金属酸化物を用いることが好ましい。第２の酸化物半導体層４０８ｂには、Ｉｎ：
Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２（＝３／６：１／６：２／６）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３
（＝４／９：２／９：３／９）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：３（＝５／９：１／９：３
／９）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：３：４（＝５／１２：３／１２：４／１２）、Ｉｎ：Ｇ
ａ：Ｚｎ＝６：２：４（＝６／１２：２／１２：４／１２）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ
＝７：１：３（＝７／１１：１／１１：３／１１）の組成（原子数比）のＩｎ−Ｇａ−Ｚ
ｎ系酸化物やその組成の近傍の金属酸化物を用いることが好ましい。
【００６７】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋ｃ＝
１）である酸化物の組成が、組成が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。
【００６８】
本実施の形態においては、第１の酸化物半導体層４０８ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１
：３：２の組成（原子数比）のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を用い、第２の酸化物半導体層
４０８ｂとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２の組成（原子数比）のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ
系酸化物を用い、第３の酸化物半導体層４０８ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１
の組成（原子数比）のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を用いるものとする。
【００６９】
なお、酸化物半導体積層４０８に適用する酸化物半導体としては、これらに限られず、必
要とする電気的特性（電界効果移動度、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、必要とする電気的特性を得るために、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。
【００７０】
例えば、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、ガリ
ウム（Ｇａ）に代えて、又はガリウム（Ｇａ）に加えて、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈ
ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）のいずれか一種または複数種を有し
ていてもよい。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）のいずれか一種または複数種を有してもよい。
【００７１】
酸化物半導体層は、スパッタリング法によって形成することができ、スパッタリングター
ゲットにインジウムを含有すると成膜時のパーティクルの発生を低減することができる。
よって、インジウムを含む酸化物半導体層を適用することがより好ましい。
【００７２】
なお、第１の酸化物半導体層４０８ａ乃至第３の酸化物半導体層４０８ｃの構成元素は、
少なくとも一つが共通する。このとき、材料や成膜条件によっては、各酸化物半導体層同
士の界面が不明確になる場合もある。また、同様に、第２の酸化物半導体層４０８ｂにお
いて、第１の領域４０８ｂ１及び第２の領域４０８ｂ２は、酸化物半導体の構成元素及び
その組成が同一であり、ｎ型不純物濃度が異なるため、領域同士の界面が不明確となる場
合もある。図２においては、第１の領域４０８ｂ１と第２の領域４０８ｂ２の界面が不明
確な場合として、該界面を模式的に点線で図示している。これは以降の各図面においても
同様である。
【００７３】
以下に、図３を用いてトランジスタ３１０の作製方法の一例を示す。
【００７４】
まず、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０２（これと同じ層で形成され
る配線を含む）を形成する。
【００７５】
絶縁表面を有する基板４００に使用することができる基板に大きな制約はないが、少なく
とも後の熱処理に耐えられる程度の耐熱性を有す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等のガラス基板、セラミック基板、石英基
板、サファイヤ基板などを用いることができる。また、シリコンや炭化シリコン等の単結
晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ
基板等を適用することができ、これらの基板に半導体素子が設けられたものを基板４００
として用いてもよい。また、基板４００上に下地絶縁層を形成してもよい。
【００７６】
ゲート電極層４０２の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニ
ウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金
材料を用いて形成することができる。また、ゲート電極層４０２としてリン等の不純物元
素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイド等のシ
リサイド膜を用いてもよい。ゲート電極層４０２は単層構造としてもよいし、積層構造と
してもよい。ゲート電極層４０２はテーパ形状としてもよく、例えばテーパ角を１５°以
上７０°以下とすればよい。ここで、テーパ角とは、テーパ形状を有する層の側面と、当
該層の底面との間の角度を指す。
【００７７】
また、ゲート電極層４０２の材料は、酸化インジウム酸化スズ、酸化タングステンを含む
インジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むイ
ンジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウムスズ酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸
化ケイ素を添加したインジウムスズ酸化物等の導電性材料を適用することもできる。
【００７８】
または、ゲート電極層４０２の材料として、窒素を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、窒素
を含むＩｎ−Ｓｎ系酸化物、窒素を含むＩｎ−Ｇａ系酸化物、窒素を含むＩｎ−Ｚｎ系酸
化物、窒素を含むＳｎ系酸化物、窒素を含むＩｎ系酸化物、金属窒化物膜（窒化インジウ
ム膜、窒化亜鉛膜、窒化タンタル膜、窒化タングステン膜など）を用いてもよい。これら
の材料は、５ｅＶ以上の仕事関数を有するため、これらの材料を用いてゲート電極層４０
２を形成することでトランジスタのしきい値電圧をプラスにすることができ、ノーマリオ
フのスイッチングトランジスタを実現できる。
【００７９】
次いで、ゲート電極層４０２を覆うようにゲート電極層４０２上にゲート絶縁層４０４を
形成する（図３（Ａ）参照）。ゲート絶縁層４０４としては、プラズマＣＶＤ法、スパッ
タリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコ
ニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸
化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁膜を、単層で、または積層で用い
る。
【００８０】
なお、ゲート絶縁層４０４において、後に形成される第１の酸化物半導体層４０８ａと接
する領域（本実施の形態においては、ゲート絶縁層４０４ｂ）は、酸化物絶縁層であるこ
とが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（酸素過剰領域）を有す
ることがより好ましい。ゲート絶縁層４０４に酸素過剰領域を設けるには、例えば、酸素
雰囲気下にてゲート絶縁層４０４を形成すればよい。又は、成膜後のゲート絶縁層４０４
に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法としては、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注入法、プラズマ処理等を用い
ることができる。
【００８１】
本実施の形態では、ゲート絶縁層４０４ａとして窒化シリコン膜を形成し、ゲート絶縁層
４０４ｂとして酸化シリコン膜を形成する。
【００８２】
次いで、ゲート絶縁層４０４上に、酸化物半導体膜４０７ａを成膜する。
【００８３】
酸化物半導体膜４０７ａの成膜方法は、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉ
ｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
【００８４】
なお、ゲート絶縁層４０４及び酸化物半導体膜４０７ａは、大気開放せずに連続的に成膜
することが好ましい。ゲート絶縁層４０４及び酸化物半導体膜４０７ａの成膜を大気開放
せずに連続的に行うことで、酸化物半導体膜４０７ａ表面への水素又は水素化合物の付着
（例えば、吸着水など）を防止することができるため、不純物の混入を抑制することがで
きる。
【００８５】
酸化物半導体膜を成膜するためのスパッタリングターゲットは多結晶、且つ、相対密度（
充填率）の高いものを用いる。また、成膜時のスパッタリングターゲットは十分冷やして
室温とし、被成膜基板の被成膜面は、室温以上に高め、成膜室内に水分や水素がほとんど
ない雰囲気下で酸化物半導体膜の成膜を行う。
【００８６】
スパッタリングターゲットは高密度であるほど好ましい。スパッタリングターゲットの密
度が高いことで成膜される膜密度も高くすることができる。具体的には、ターゲットの相
対密度（充填率）は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは
９９．９％以上とする。なお、スパッタリングターゲットの相対密度とは、スパッタリン
グターゲットと同一組成の材料の気孔のない状態における密度との比をいう。
【００８７】
スパッタリングターゲットは、不活性ガス雰囲気（窒素または希ガス雰囲気）下、真空中
または高圧雰囲気中で焼成を行うことが好ましい。焼成方法として常圧焼成法、加圧焼成
法等を適宜用いて得られる多結晶ターゲットを用いる。加圧焼成法としては、ホットプレ
ス法、熱間等方加圧（ＨＩＰ：Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）法、放
電プラズマ焼結法、又は衝撃法を適用することが好ましい。焼成の最高温度はスパッタリ
ングターゲット材料の焼結温度により選択するが、１０００℃〜２０００℃程度とするの
が好ましく、１２００℃〜１５００℃とするのがより好ましい。また、最高温度の保持時
間は、スパッタリングターゲット材料により選択するが、０．５時間〜３時間とするのが
好ましい。
【００８８】
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物膜を成膜する場合、スパッタリングターゲットは、Ｉｎ：Ｇａ
：Ｚｎ＝３：１：２の原子数比のターゲットや、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の原子数
比のターゲットを用いる。例えば、本実施の形態では、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２の
原子数比のターゲットを用いて、酸化物半導体膜４０７ａを成膜する。また、酸化物半導
体膜４０７ｂの成膜には、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２の原子数比のターゲットを用い
、酸化物半導体膜４０７ｃの成膜には、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の原子数比のター
ゲットを用いる。
【００８９】
また、成膜チャンバー内に残存する不純物を低減することも緻密な膜を得る上で重要であ
る。成膜チャンバー内の背圧（到達真空度：反応ガスを導入する前の真空度）を５×１０
−３Ｐａ以下、好ましくは６×１０−５Ｐａ以下とし、成膜時の圧力を２Ｐａ未満、好ま
しくは０．４Ｐａ以下とする。背圧を低くすることで成膜チャンバー内の不純物を低減す
る。
【００９０】
また、成膜チャンバー内に導入するガス、即ち、成膜時に用いるガス中の不純物を低減す
ることも緻密な膜を得る上で重要である。また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最
適化することが重要である。成膜ガス中の酸素割合（上限は酸素１００％）を高め、電力
を最適化することによって成膜時のプラズマダメージを軽減することができる。そのため
、緻密な膜を得やすくなる。
【００９１】
また、酸化物半導体膜の成膜前または成膜中には成膜チャンバー内の水分量などを監視（
モニター）するため、四重極形質量分析計（以下、Ｑ−ｍａｓｓと呼ぶ）を常に作動させ
た状態で成膜を行うことが好ましい。
【００９２】
例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜４０７ａの成膜を行う場合には、スパ
ッタリング装置の成膜室内に供給する成膜ガスとして、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と酸素の混合ガス、又は酸素を用いる。
【００９３】
なお、成膜後の酸化物半導体膜４０７ａに、脱水化又は脱水素化処理のための熱処理を適
宜行ってもよい。また、脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体膜４０７ａに、酸
素を供給してもよい。
【００９４】
次いで、酸化物半導体膜４０７ａ上に接して、ｎ型不純物を含有し、膜厚方向において該
ｎ型不純物濃度が濃度差を有する酸化物半導体膜４０７ｂを成膜する（図３（Ｂ）参照）
。酸化物半導体膜４０７ｂの成膜は、酸化物半導体膜４０７ａとは、別の成膜室内にて行
うことが好ましい。例えば、成膜室内に供給する成膜ガスとして、酸化物半導体膜４０７
ａで示した成膜ガスに、窒素ガス、又は一酸化二窒素ガス等の窒素を含むガスを混合して
供給することで、ｎ型不純物を含有する酸化物半導体膜４０７ｂの第１の領域４０７ｂ１
を成膜する。その後、同じ成膜室内にて窒素ガス、又は一酸化二窒素ガス等の窒素を含む
ガスの流量比を低減させて、第１の領域４０７ｂ１よりもｎ型不純物濃度の低い酸化物半
導体膜４０７ｂの第２の領域４０７ｂ２を形成する。酸化物半導体膜４０７ｂのその他の
成膜条件は、酸化物半導体膜４０７ａと同様とすることができる。
【００９５】
次いで、積層した酸化物半導体膜４０７ａ及び酸化物半導体膜４０７ｂを、フォトリソグ
ラフィ法を用いたエッチング処理によって島状の第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第２
の酸化物半導体層４０８ｂに加工する。その後、島状の第１の酸化物半導体層４０８ａ及
び第２の酸化物半導体層４０８ｂを覆うように、酸化物半導体膜４０７ｃを成膜する（図
３（Ｃ）参照）。酸化物半導体膜４０７ｃの成膜は、酸化物半導体膜４０７ａと同じ成膜
室を用いて成膜してもよい。酸化物半導体膜４０７ｃの成膜条件は、酸化物半導体膜４０
７ａと同様とすることができる。
【００９６】
次いで、酸化物半導体膜４０７ｃを、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング処理によ
って島状の第３の酸化物半導体層４０８ｃに加工して、酸化物半導体積層４０８を形成す
る（図３（Ｄ）参照）。第３の酸化物半導体層４０８ｃは、第１の酸化物半導体層４０８
ａ及び第２の酸化物半導体層４０８ｂの側面を覆うように、第２の酸化物半導体層４０８
ｂ上に接して設けられる。
【００９７】
次いで、酸化物半導体積層４０８上に導電膜を形成し、これを加工してソース電極層４１
０ａ及びドレイン電極層４１０ｂ（これと同じ層で形成される配線を含む）を形成する。
【００９８】
ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ
、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成分とす
る金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いるこ
とができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属膜の下側又は上側の一方または双方にＴｉ、Ｍ
ｏ、Ｗなどの高融点金属膜またはそれらの金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン
膜、窒化タングステン膜）を積層させた構成としてもよい。また、ソース電極層４１０ａ
及びドレイン電極層４１０ｂを、導電性の金属酸化物で形成してもよい。導電性の金属酸
化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ
２Ｏ３−ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いる
ことができる。
【００９９】
また、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂとして窒素を含むＩｎ−Ｇａ−
Ｚｎ−Ｏ膜、窒素を含むＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜、窒素を含むＩｎ−Ｇａ−Ｏ膜、窒素を含むＩ
ｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、窒素を含むＳｎ−Ｏ膜、窒素を含むＩｎ−Ｏ膜等の金属窒化物膜を用い
ることができる。これらの膜は、酸化物半導体積層４０８と同じ構成元素を含むため、酸
化物半導体積層４０８との界面を安定化させることができる。
【０１００】
次いで、ソース電極層４１０ａ、ドレイン電極層４１０ｂ及び露出した酸化物半導体積層
４０８を覆うように、絶縁層４１２を形成する（図３（Ｅ）参照）。
【０１０１】
絶縁層４１２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等を単層で、又は積層して
用いることができる。但し、酸化物半導体積層４０８と接する絶縁層４１２（本実施の形
態においては、絶縁層４１２ａ）として、酸化物絶縁層を形成すると、該酸化物絶縁層に
よって酸化物半導体積層４０８へ酸素を供給することが可能となるため、好ましい。
【０１０２】
例えば、プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上
４００℃以下、さらに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガス
を導入して処理室内における圧力を３０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは４０
Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件に
より、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。上記条件として成膜
することで、酸素が拡散する酸化物絶縁層を形成することができる。
【０１０３】
また、該酸素が拡散する酸化物絶縁層を成膜後、大気開放せずにプラズマＣＶＤ装置の真
空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上２５０℃以下、さらに好ましくは
１８０℃以上２３０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力
を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし
、処理室内に設けられる電極に０．１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好
ましくは０．２６Ｗ／ｃｍ２以上０．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する条件に
より、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。当該条件にて成膜す
ることで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガス
の酸化が進むため、成膜される酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜中における酸素含
有量が化学量論比よりも多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリ
コンと酸素の結合力が弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論
的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶
縁層を形成することができる。
【０１０４】
本実施の形態においては、絶縁層４１２ａとして、上述の酸素が拡散する酸化シリコン膜
及び加熱により酸素の一部が脱離する酸化シリコン膜を形成し、絶縁層４１２ｂとして、
窒化シリコン膜を形成する。
【０１０５】
本実施の形態の構成は、酸化物半導体積層４０８と接する絶縁層（ゲート絶縁層４０４ｂ
及び絶縁層４１２ａ）として酸化物絶縁層（具体的には酸化シリコン膜）を含む。よって
、第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃに酸素を供給するこ
とが可能となり、該酸化物半導体層の酸素欠損を補填することができる。また、酸化物絶
縁層に接して酸化物半導体積層４０８の外側に設けられた絶縁層（ゲート絶縁層４０４ａ
及び絶縁層４１２ｂ）として、窒化シリコン膜を含む。窒化シリコン膜は、水素又は水素
を含む化合物（水など）が酸化物半導体積層４０８へと侵入することを抑制するブロッキ
ング膜として機能することができる。よって、このような積層構造を有するトランジスタ
の信頼性を向上させることができる。
【０１０６】
絶縁層４１２を形成後、熱処理を行ってもよい。該熱処理の温度は、代表的には、１５０
℃以上基板歪み点未満、好ましくは２００℃以上４５０℃以下、更に好ましくは３００℃
以上４５０℃以下とする。
【０１０７】
以上によって、本実施の形態のトランジスタ３１０を形成することができる。
【０１０８】
本実施の形態で示すトランジスタは、トランジスタの主な電流経路（チャネル）として機
能する第２の酸化物半導体層４０８ｂを挟んで、第２の酸化物半導体層４０８ｂよりもキ
ャリア密度が低い第１の酸化物半導体層４０８ａ及び第３の酸化物半導体層４０８ｃを含
む構成とする。これによって、チャネルを酸化物半導体積層４０８に接する絶縁層界面か
ら遠ざけ、埋め込みチャネルを形成することができ、トランジスタの電界効果移動度を向
上させることができる。
【０１０９】
また、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４０８ｂの界面におけるトラップ準
位の形成を抑制し、信頼性の高いトランジスタとすることができる。
【０１１０】
また、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４０８ｂのうちゲート絶縁層側の第
１の領域４０８ｂ１が、バックチャネル側の第２の領域４０８ｂ２よりも高濃度でｎ型不
純物を有することで、トランジスタのオン特性（例えば、オン電流、電界効果移動度）の
向上を図りながら、オフ電流を制御することができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる半導体装置の作製方法の一例について、図１０
を参照して説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び
工程は、実施の形態１と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇
所の詳細な説明は省略する。
【０１１３】
まず、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に示した工程と同様に、基板４００上に、ゲート絶縁層
４０４ａ及びゲート絶縁層４０４ｂを含むゲート絶縁層４０４と、ゲート絶縁層４０４上
の島状の第１の酸化物半導体層４０８ａ及び島状の第２の酸化物半導体層４０８ｂと、第
１の酸化物半導体層４０８ａ及び第２の酸化物半導体層４０８ｂを覆う酸化物半導体膜４
０７ｃと、を形成する。
【０１１４】
次いで、酸化物半導体膜４０７ｃ上に、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０
ｂ（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜４１１を形成する。
【０１１５】
導電膜４１１を形成した後、レジストマスク４６０を形成する（図１０（Ａ）参照）。本
実施の形態におけるレジストマスク４６０は凹部又は凸部を有するレジストマスクである
。換言すると、厚さの異なる複数の領域（ここでは、２つの領域）からなるレジストマス
クともいうことができる。レジストマスク４６０において、厚い領域をレジストマスク４
６０の凸部と呼び、薄い領域をレジストマスク４６０の凹部と呼ぶこととする。
【０１１６】
レジストマスク４６０の凸部は、後にソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂ
が形成される領域上に形成され、レジストマスク４６０の凹部は、ソース電極層４１０ａ
及びドレイン電極層４１０ｂに挟まれ、後のチャネル領域となる部分に形成される。
【０１１７】
レジストマスク４６０は、多階調マスクを用いることで形成することができる。多階調マ
スクとは、多段階の光量で露光を行うことが可能なマスクであり、代表的には、露光領域
、半露光領域及び未露光領域の３段階の光量で露光を行うものをいう。多階調マスクを用
いることで、一度の露光及び現像工程によって、複数（代表的には２種類）の厚さを有す
るレジストマスクを形成することができる。そのため、多階調マスクを用いることで、フ
ォトマスクの枚数を削減することができる。
【０１１８】
多階調マスクを用いて露光して現像を行うことで、厚さの異なる領域を有するレジストマ
スク４６０を形成することができる。ただし、これに限定されず、多階調マスクを用いる
ことなくレジストマスク４６０を形成してもよい。
【０１１９】
次いで、レジストマスク４６０を用いて、導電膜４１１及び酸化物半導体膜４０７ｃを選
択的かつ同時にエッチングを行い、島状の酸化物半導体層である酸化物半導体層４１８ｃ
と、導電層４１０を形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【０１２０】
次いで、レジストマスク４６０を後退（縮小）させることで、レジストマスク４６２ａ及
びレジストマスク４６２ｂを形成する（図１０（Ｃ）参照）。レジストマスク４６０を後
退（縮小）させるには、酸素プラズマによるアッシング等を行えばよい。レジストマスク
４６０を後退（縮小）させることにより、レジストマスク４６２ａとレジストマスク４６
２ｂに挟まれた領域及び周縁部の導電層４１０が露出する。
【０１２１】
次いで、レジストマスク４６２ａとレジストマスク４６２ｂから露出した領域の導電層４
１０を選択的にエッチングすることにより、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４
１０ｂと、第３の酸化物半導体層４２８ｃとを形成する（図１０（Ｄ）参照）。
【０１２２】
なお、図１０（Ｄ）に示すように、レジストマスク４６０を後退（縮小）させたレジスト
マスク４６２ａ及びレジストマスク４６２ｂを用いたエッチングにより、第１の酸化物半
導体層４０８ａ及び第２の酸化物半導体層４０８ｂを覆う第３の酸化物半導体層４２８ｃ
の周縁部と、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂとの間の領域とに膜厚の
薄い領域が形成される。すなわち、第３の酸化物半導体層４２８ｃの端部は、ソース電極
層４１０ａ又はドレイン電極層４１０ｂの端部よりも突出している。なお、第３の酸化物
半導体層４２８ｃにおいて、周縁部と、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０
ｂとの間の溝部（凹部）とは、同じ膜厚を有している。
【０１２３】
次いで、図３（Ｅ）で示した工程と同様に、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４
１０ｂ上に絶縁層４１２ａ及び絶縁層４１２ｂを含む絶縁層４１２を形成する（図１０（
Ｅ）参照）。
【０１２４】
以上によって、本実施の形態のトランジスタ３２０を形成することができる。
【０１２５】
本実施の形態で示すトランジスタの作製方法を適用することで、酸化物半導体積層を形成
するための露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減
することができるため、工程の簡略化及び製造コストの削減が可能となる。
【０１２６】
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。
【０１２７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２で示した半導体装置とは異なる構造の
半導体装置及びその作製方法について、図１２、図１６及び図１７を参照して説明する。
本実施の形態では、半導体装置の一形態として、ボトムゲート構造のトランジスタを示す
。なお、実施の形態１又は実施の形態２と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工
程は、実施の形態１又は実施の形態２と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略す
る。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１２８】
図１６にトランジスタ３３０の構成例を示す。図１６（Ａ）は、トランジスタ３３０の平
面図を示し、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＸ２−Ｙ２における断面図を示し、図１６
（Ｃ）は、図１６（Ａ）のＶ２−Ｗ２における断面図を示す。
【０１２９】
図１６に示すトランジスタ３３０は、絶縁表面を有する基板４００上に設けられたゲート
電極層４０２と、ゲート電極層４０２上のゲート絶縁層４０４と、ゲート絶縁層４０４と
接し、ゲート電極層４０２と重畳する酸化物半導体積層と、酸化物半導体積層と電気的に
接続するソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂと、を含む点で、図２に示す
トランジスタ３１０と共通している。また、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４
１０ｂを覆い、酸化物半導体積層と接する絶縁層４１２をトランジスタ３３０の構成要素
としてもよい。
【０１３０】
図１６に示すトランジスタ３３０と、図２に示すトランジスタ３１０との相違の一は、ソ
ース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂと、酸化物半導体積層と、が接続する位
置である。すなわち、トランジスタ３１０は、酸化物半導体積層４０８を形成後に、ソー
ス電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂを形成することで、少なくとも酸化物半導
体積層４０８の上面の一部が、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂと接し
ているのに対して、トランジスタ３３０は、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４
１０ｂを形成後に、酸化物半導体積層を形成することで、少なくともソース電極層４１０
ａ及びドレイン電極層４１０ｂの上面の一部が、酸化物半導体積層４３８と接している。
【０１３１】
また、トランジスタ３３０において、酸化物半導体積層４３８は、ソース電極層４１０ａ
、ドレイン電極層４１０ｂ及びゲート絶縁層４０４に接する第１の酸化物半導体層４３８
ａと、第１の酸化物半導体層４３８ａ上に接する第２の酸化物半導体層４３８ｂと、第２
の酸化物半導体層４３８ｂ上に接する第３の酸化物半導体層４３８ｃと、を含む。酸化物
半導体積層４３８に含まれる第２の酸化物半導体層４３８ｂとしては、ｎ型の導電性を付
与する不純物（ｎ型不純物）を含有する酸化物半導体層を適用する。第２の酸化物半導体
層４３８ｂは、膜厚方向にｎ型不純物の濃度差を有しており、第２の酸化物半導体層４３
８ｂにおいて第１の酸化物半導体層４３８ａと接する第１の領域４３８ｂ１は、第３の酸
化物半導体層４３８ｃと接する領域よりも高濃度でｎ型不純物を含有する。
【０１３２】
以下に、図１７を用いてトランジスタ３３０の作製方法の一例を示す。
【０１３３】
まず、図３（Ａ）に示す工程と同様に、基板４００上に、ゲート電極層４０２、ゲート絶
縁層４０４（ゲート絶縁層４０４ａ及びゲート絶縁層４０４ｂ）を形成する。その後、ゲ
ート絶縁層４０４上に、導電膜を形成し、これを加工してソース電極層４１０ａ及びドレ
イン電極層４１０ｂ（これと同じ層で形成される配線を含む）を形成する（図１７（Ａ）
参照）。
【０１３４】
次いで、ソース電極層４１０ａ及びドレイン電極層４１０ｂに接して、ゲート絶縁層４０
４上に、酸化物半導体膜４３７ａを形成する。酸化物半導体膜４３７ａは、実施の形態１
で示した酸化物半導体膜４０７ａと同様の材料及び同様の作製方法によって形成すること
ができる。
【０１３５】
次いで、酸化物半導体膜４３７ａ上に接して、ｎ型不純物を含有し、膜厚方向において該
ｎ型不純物濃度が濃度差を有する酸化物半導体膜４３７ｂを成膜する。酸化物半導体膜４
３７ｂは、実施の形態１で示した酸化物半導体膜４０７ｂと同様の材料及び同様の作製方
法によって形成することができる。
【０１３６】
その後、酸化物半導体膜４３７ｂ上に接して、酸化物半導体膜４３７ｃを成膜する（図１
７（Ｂ）参照）。酸化物半導体膜４３７ｃの成膜は、酸化物半導体膜４３７ａと同じ成膜
室を用いて成膜してもよい。酸化物半導体膜４３７ｃの成膜条件は、酸化物半導体膜４０
７ａと同様とすることができる。
【０１３７】
酸化物半導体膜４３７ａと酸化物半導体膜４３７ｂと酸化物半導体膜４３７ｃを順次積層
する工程を大気に触れることなく連続的に行う場合、図１２に上面図を示す製造装置を用
いればよい。
【０１３８】
図１２に示す製造装置は、枚葉式マルチチャンバー設備であり、３つのスパッタ装置１０
ａ、１０ｂ、１０ｃや、被処理基板を収容するカセットポート１４を３つ有する基板供給
室１１や、ロードロック室１２ａ、１２ｂや、搬送室１３や、基板加熱室１５などを有し
ている。なお、基板供給室１１及び搬送室１３には、被処理基板を搬送するための搬送ロ
ボットがそれぞれ配置されている。スパッタ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、搬送室１３、
及び基板加熱室１５は、水素及び水分をほとんど含まない雰囲気（不活性雰囲気、減圧雰
囲気、乾燥空気雰囲気など）下に制御することが好ましく、例えば、水分については露点
−４０℃以下、好ましくは露点−５０℃以下の乾燥窒素雰囲気とする。図１２の製造装置
を用いた作製工程の手順の一例は、まず、基板供給室１１から被処理基板を搬送し、ロー
ドロック室１２ａと搬送室１３を経て基板加熱室１５に移動させ、基板加熱室１５で被処
理基板に付着している水分を真空ベークなどで除去し、その後、搬送室１３を経てスパッ
タ装置１０ｃに被処理基板を移動させ、スパッタ装置１０ｃ内で酸化物半導体膜４３７ａ
を成膜する。そして、大気に触れることなく、搬送室１３を経てスパッタ装置１０ａに被
処理基板を移動させ、スパッタ装置１０ａ内で酸化物半導体膜４３７ｂを成膜する。そし
て、大気に触れることなく、搬送室１３を経てスパッタ装置１０ｂに被処理基板を移動さ
せ、スパッタ装置１０ｂ内で酸化物半導体膜４３７ｃを成膜する。必要であれば、大気に
触れることなく、搬送室１３を経て基板加熱室１５に被処理基板を移動させ、加熱処理を
行う。このように、図１２の製造装置を用いることによって大気に触れることなく、作製
プロセスを進めることができる。また、図１２の製造装置のスパッタ装置は、スパッタリ
ングターゲットを変更することで大気に触れることのないプロセスを実現できる。
【０１３９】
次いで、酸化物半導体膜４３７ａ乃至酸化物半導体膜４３７ｃを、フォトリソグラフィ法
を用いたエッチング処理によって島状の第１の酸化物半導体層４３８ａ乃至第３の酸化物
半導体層４３８ｃに加工して、酸化物半導体積層４３８を形成する（図１７（Ｃ）参照）
。
【０１４０】
なお、本実施の形態においては、酸化物半導体膜４３７ａ乃至酸化物半導体膜４３７ｃを
一度のエッチング処理によって島状に加工することで、酸化物半導体積層４３８に含まれ
る各酸化物半導体層の端部は一致する。なお、本明細書等において、一致とは、概略一致
も含むものとする。例えば、同じマスクを用いてエッチングした積層構造の層Ａの端部と
層Ｂの端部とは一致しているとみなす。
【０１４１】
次いで、図３（Ｅ）で示した工程と同様に、酸化物半導体積層４３８、ソース電極層４１
０ａ及びドレイン電極層４１０ｂ上に絶縁層４１２ａ及び絶縁層４１２ｂを含む絶縁層４
１２を形成する（図１７（Ｄ）参照）。
【０１４２】
以上によって、本実施の形態のトランジスタ３３０を形成することができる。
【０１４３】
本実施の形態で示すトランジスタは、主な電流経路（チャネル）として機能し、ｎ型不純
物を含有する第２の酸化物半導体層を挟んで、第２の酸化物半導体層よりも導電率が低い
第１の酸化物半導体層及び第３の酸化物半導体層を含む。また、第２の酸化物半導体層に
含まれるｎ型不純物は、バックチャネル側と比較してチャネル側が高濃度で含有される。
よって、本実施の形態で示すトランジスタは電流経路が絶縁層界面から遠ざけられた埋め
込みチャネル型のトランジスタであり、高い電界効果移動度を有する。また、バックチャ
ネル側に形成されうる界面準位の影響を低減されるとともに、トランジスタの光劣化（例
えば、光負バイアス劣化）を低減された信頼性の高いトランジスタである。
【０１４４】
また、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層４３８ｂの界面におけるトラップ準
位の形成を抑制し、信頼性の高いトランジスタとすることができる。また、チャネルとし
て機能する第２の酸化物半導体層４３８ｂのうちゲート絶縁層側の第１の領域４３８ｂ１
が、バックチャネル側の第２の領域４３８ｂ２よりも高濃度でｎ型不純物を有することで
、トランジスタのオン特性（例えば、オン電流、電界効果移動度）の向上を図りながら、
オフ電流を制御することができる。
【０１４５】
また、酸化物半導体積層を一度のエッチング処理によって加工するため、酸化物半導体積
層の加工に用いる露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程
も削減することができるため、工程の簡略化及び製造コストの削減が可能となる。
【０１４６】
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。
【０１４７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態３のトランジスタに適用可能な酸化物半
導体層の一例について図面を用いて詳細に説明する。
【０１４８】
酸化物半導体層は、単結晶酸化物半導体層と非単結晶酸化物半導体層とに大別される。非
単結晶酸化物半導体層とは、非晶質酸化物半導体層、微結晶酸化物半導体層、多結晶酸化
物半導体層、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜などをいう。
【０１４９】
非晶質酸化物半導体層は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶成分を有さない酸
化物半導体層である。微小領域においても結晶部を有さず、膜全体が完全な非晶質構造の
酸化物半導体層が典型である。
【０１５０】
微結晶酸化物半導体層は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の大きさの微結晶（ナノ結晶
ともいう。）を含む。従って、微結晶酸化物半導体層は、非晶質酸化物半導体層よりも原
子配列の規則性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体層は、非晶質酸化物半導体層より
も欠陥準位密度が低いという特徴がある。
【０１５１】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体層の一つであり、ほとんどの結
晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−Ｏ
Ｓ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体内
に収まる大きさの場合も含まれる。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、微結晶酸化物半導体層よりも欠
陥準位密度が低いという特徴がある。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行う
。
【０１５２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結
晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１５３】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観察
）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子
の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸
を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０１５４】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面ＴＥ
Ｍ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列しているこ
とを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られな
い。
【０１５５】
断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有して
いることがわかる。
【０１５６】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装
置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜
のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属される
ことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１５７】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌ
ａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは
、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化
物半導体層であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）と
して試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面に
帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを５
６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
【０１５８】
以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は不
規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行
な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に配
列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
【０１５９】
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行
った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面また
は上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形
状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面
または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
【０１６０】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜
の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面
近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡＡ
Ｃ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分
的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
【０１６１】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法
による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れ
る場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍に
ピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０１６２】
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。
【０１６３】
なお、酸化物半導体層は、例えば、非晶質酸化物半導体層、微結晶酸化物半導体層、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０１６４】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の成膜モデルの一例を以下に示す。但し、以下に示すモデルはあくまで
も一考察であることを付記する。
【０１６５】
被成膜基板の温度を２００℃以上とすると、成膜中は、ターゲットから微小なスパッタリ
ング粒子が飛翔して基板上にそのスパッタリング粒子がはりつくようにして成膜され、且
つ、基板が加熱されているため、再配列し高密度な膜となる。
【０１６６】
スパッタリングターゲットの表面にイオンが衝突すると、スパッタリングターゲットに含
まれる結晶領域は、ａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な層に沿った形状（平板状また
はペレット状）のスパッタリング粒子が剥離する。スパッタリングターゲット２００２の
表面でスパッタリングされ、放出される結晶の粒子は、ｃ軸配向であり、図１３（Ａ）に
示すような平板状のスパッタリング粒子２００１であると仮定すると、図１３（Ｂ）に示
すモデル図で模式的に表すことができる。また、平板状のスパッタリング粒子は、図１３
（Ｃ）に示すような状態、即ち最外面は（Ｇａ、Ｚｎ）Ｏ面となっていることが好ましい
。
【０１６７】
成膜中において、酸素流量が多く、チャンバー２００３内の圧力が高いと、図１４（Ａ）
に示すように、酸素イオンが平板状のスパッタリング粒子に付着し、多くの酸素を表面に
有する状態とすることができる。この付着した酸素が抜けてしまう前に他の平板状のスパ
ッタリング粒子が積層されるため、図１５（Ｃ）に示すように、膜中に酸素を多く含ませ
ることができる。この表面吸着した酸素は酸化物半導体中の酸素欠損を低減させることに
寄与する。
【０１６８】
また、ｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体膜が形成するには、成膜時の基板温度
を上げることが好ましい。しかし、基板温度を３５０℃よりも高い温度とすると、図１４
（Ｂ）に示すように表面吸着した酸素が放出される恐れがある。従って、基板温度は、１
５０℃以上３５０℃以下、好ましくは１６０℃以上２３０℃以下とし、成膜ガスとして酸
素ガスのみを用いると、ｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体膜、即ちＣＡＡＣ−
ＯＳ膜を形成することができる。
【０１６９】
成膜中において、一つの平板状のスパッタリング粒子が基板２０００の表面に到達して安
定する過程のモデルを図１５（Ａ）に示す。図１５（Ａ）に示すように平板状のスパッタ
リング粒子が、結晶状態を維持したまま基板表面に到達することでＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形
成されやすくなる。そして、平板状のスパッタリング粒子が、図１５（Ｂ）に示すように
積層されることによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜は、図１５（Ｃ）に示すように酸素を多く含み、酸素欠損が低減された膜となる。
【０１７０】
基板２０００上のＣＡＡＣ−ＯＳ膜のインジウム原子は、横方向に２個以上２０個以下程
度の数が連なっており、インジウム原子を含む層を形成している。なお、インジウム原子
を含む層は、横方向に２０個より多く連なっていることもある。例えば、２個以上５０個
以下、２個以上１００個以下または２個以上５００個以下のインジウム原子が横方向に連
なっていてもよい。
【０１７１】
また、インジウム原子を含む層は、層同士が重畳しており、その層数は１層以上２０層以
下、１層以上１０層以下または１層以上４層以下である。
【０１７２】
このように、インジウム原子を含む層の積層体は、横方向が数個程度、縦方向が数層程度
の塊であることが多いように見える。これは、スパッタリング粒子が平板状であることに
起因すると考えられる。
【０１７３】
また、被成膜基板の温度を高めることで、基板表面でのスパッタリング粒子のマイグレー
ションが起こりやすくなる。この作用でスパッタリング粒子は、平板状で基板表面に到達
後、わずかに移動し、平らな面（ａ−ｂ面）を基板表面に向けて付着する。そのため、表
面に垂直な方向から見てｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体膜が得やすくなる。
【０１７４】
また、酸化物半導体膜の成膜後に、２００℃以上の加熱処理を行い、さらに緻密な膜とし
てもよい。ただし、酸化物半導体膜中の不純物元素（水素や、水など）が低減される際に
酸素欠損が生じる恐れがあるため、加熱処理を行う前に、酸化物半導体膜上または酸化物
半導体膜下に酸素過剰の絶縁層を設けておくことが好ましく、加熱処理によって酸化物半
導体膜中の酸素欠損を低減することができる。
【０１７５】
成膜直後の酸化物半導体膜の膜質を高密度なものとすることで、薄膜でありながら単結晶
に近い緻密な膜を実現でき、膜中を酸素や水素などがほとんど拡散しないため、緻密な酸
化物半導体膜を用いた半導体装置は、信頼性の向上を実現できる。
【０１７６】
本発明の一態様のトランジスタに含まれる酸化物半導体積層において、第１の酸化物半導
体層乃至第３の酸化物半導体層には、非晶質構造、結晶構造のいずれの酸化物半導体層を
適用してもよい。但し、チャネルとして機能する第２の酸化物半導体層として、ＣＡＡＣ
−ＯＳ膜を適用すると、当該第２の酸化物半導体層中に存在する酸素欠損に起因するＤＯ
Ｓ（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｓｔａｔｅ）を減少させることが可能となるため、好ましい
。
【０１７７】
また、第２の酸化物半導体層をＣＡＡＣ−ＯＳ膜として、第２の酸化物半導体層上に接し
て形成される第３の酸化物半導体層もＣＡＡＣ−ＯＳ膜とする場合、第２の酸化物半導体
層から第３の酸化物半導体層へ結晶が連続的に形成されることが好ましい。第３の酸化物
半導体層が結晶的に第２の酸化物半導体層と連続すると、２層の界面にＤＯＳが生じにく
いためである。
【０１７８】
なお、第１の酸化物半導体層乃至第３の酸化物半導体層の全ての層が非晶質構造であって
もよく、又は、第１の酸化物半導体層乃至第３の酸化物半導体層の全ての層をＣＡＡＣ−
ＯＳ膜とすることも可能である。但し、上述したように、ゲート絶縁層と接する第１の酸
化物半導体層は、ゲート絶縁層の構成元素を不純物として含有することで、結晶性が低下
する場合もある。ここで、第１の酸化物半導体層の膜厚を３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ま
しくは、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることで、該不純物によって第１の酸化物半導体層
の一部の結晶性が低下した場合であっても、第２の酸化物半導体層への影響を低減するこ
とができ、第２の酸化物半導体層を第１の酸化物半導体層の界面からＣＡＡＣ−ＯＳ膜と
することが可能となる。
【０１７９】
本実施の形態で示す酸化物半導体層は、実施の形態１乃至実施の形態３の半導体装置に適
用することが可能である。
【０１８０】
（実施の形態５）
実施の形態１乃至実施の形態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、トランジスタを含む駆動回路の
一部又は全体を、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。
【０１８１】
図４（Ａ）において、基板４００１上に設けられた画素部４００２を囲むようにして、シ
ール材４００５が設けられ、基板４００６によって封止されている。図４（Ａ）において
は、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、Ｉ
Ｃチップ、又は別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された
走査線駆動回路４００４、信号線駆動回路４００３が実装されている。また信号線駆動回
路４００３と走査線駆動回路４００４を通して画素部４００２に与えられる各種信号及び
電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８ａ、４
０１８ｂから供給されている。
【０１８２】
図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）において、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、基板４００１とシール材４００５と基
板４００６とによって、表示素子と共に封止されている。図４（Ｂ）及び（Ｃ）において
は、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、Ｉ
Ｃチップ、又は別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された
信号線駆動回路４００３が実装されている。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）においては、信号
線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４を通して画素部４００２に与えられる各種
信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１８３】
また図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、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よいし、信号線駆動回路の一部又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よい。
【０１８４】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈ
ｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａ
ｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。図４（Ａ）は、Ｃ
ＯＧ方法により信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４を実装する例であり、
図４（Ｂ）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図４（Ｃ
）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１８５】
なお、表示装置とは、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。すなわち、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、表示素子が封止された状態にあるパネルだけでなく、コネクター、例えばＦＰ
ＣもしくはＴＣＰが取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられ
たモジュール、又は表示素子にＣＯＧ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。
【０１８６】
また基板上に設けられた画素部及び走査線駆動回路は、トランジスタを複数有しており、
実施の形態１又は２に示したトランジスタを適用することができる。
【０１８７】
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、電流又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（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等が含まれる。また、電子インク表示装置（電子ペー
パー）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
。
【０１８８】
半導体装置の一形態について、図４及び図５を用いて説明する。図５（Ａ）及び図５（Ｂ
）は、図４（Ｂ）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。図５で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。
【０１８９】
液晶表示装置は、縦電界方式、又は、横電界方式を適用することができる。図５（Ａ）で
は、縦電界方式を採用する例を示し、図５（Ｂ）では、横電界方式の一例として、ＦＦＳ
（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを採用する例を示す。
【０１９０】
但し、表示パネルは、画素部４００２に設けられたトランジスタ４０１０が表示素子と電
気的に接続して構成され、該表示素子として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。
【０１９１】
図４及び図５で示すように、半導体装置は接続端子電極４０１５及び端子電極４０１６を
有しており、接続端子電極４０１５及び端子電極４０１６はＦＰＣ４０１８、４０１８ｂ
が有する端子と異方性導電層４０１９を介して、電気的に接続されている。
【０１９２】
接続端子電極４０１５は、第１の電極層４０３４と同じ導電層から形成され、端子電極４
０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のゲート電極層と同じ導電層で形成されてい
る。
【０１９３】
また基板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５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。図５では
、トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０３２ａ、４０３２ｂが設けられてい
る。
【０１９４】
また、図５（Ｂ）では、絶縁層４０３２ｂ上に平坦化絶縁層４０４０が設けられ、第１の
電極層４０３４と第２の電極層４０３１との間に絶縁層４０４２が設けられている。
【０１９５】
トランジスタ４０１０、４０１１としては、実施の形態１乃至実施の形態３に示したトラ
ンジスタを適用することができる。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジス
タ３１０と同様な構造を有するトランジスタを適用する例を示す。トランジスタ４０１０
、４０１１は、ボトムゲート構造のトランジスタである。
【０１９６】
トランジスタ４０１０、４０１１は、ゲート絶縁層４０２０ａ、４０２０ｂの積層構造を
含む。また、図５（Ａ）においては、トランジスタ４０１０、４０１１のゲート絶縁層４
０２０ａ、４０２０ｂと、トランジスタ４０１０、４０１１上に設けられた絶縁層４０３
２ａ、４０３２ｂとは、接続端子電極４０１５端部を覆うように、シール材４００５下に
延在している。図５（Ｂ）においては、ゲート絶縁層４０２０ａと、絶縁層４０３２ｂと
が、接続端子電極４０１５端部を覆うように、シール材４００５下に延在しており、絶縁
層４０３２ｂは、ゲート絶縁層４０２０ｂ及び絶縁層４０３２ａの側面を覆っている。ゲ
ート絶縁層４０２０ａ及び絶縁層４０３２ｂとして、水素又は水素を含む化合物（水など
）に対するブロッキング機能を有する膜（例えば、窒化シリコン膜）を適用することで、
大気等からの水素又は水素を含む化合物の侵入を抑制して、半導体装置の信頼性を向上さ
せることができるため好ましい。
【０１９７】
トランジスタ４０１０、４０１１は、電流経路（チャネル）として機能し、ｎ型不純物を
含有する第２の酸化物半導体層を挟んで、第２の酸化物半導体層よりも導電率が低い第１
の酸化物半導体層及び第３の酸化物半導体層を含む。また、第２の酸化物半導体層に含ま
れるｎ型不純物は、バックチャネル側と比較してチャネル側が高濃度で含有される。よっ
て、トランジスタ４０１０、４０１１は電流経路が絶縁層界面から遠ざけられた埋め込み
チャネル型のトランジスタであり、高い電界効果移動度を有する。また、バックチャネル
側に形成されうる界面準位の影響を低減されるとともに、トランジスタの光劣化（例えば
、光負バイアス劣化）を低減された信頼性の高いトランジスタである。
【０１９８】
また、駆動回路用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる
位置にさらに導電層を設けてもよい。導電層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４０１１のしきい値電圧の変化量をさらに低
減することができる。また、導電層は、電位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同
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、導電層の電位が、例えばフローティング状態であってもよい。
【０１９９】
また、該導電層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。
導電層の遮蔽機能により、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。
【０２００】
図５において、液晶素子４０１３は、第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１、及
び液晶層４００８を含む。なお、液晶層４００８を挟持するように配向膜として機能する
絶縁層４０３８、４０３３が設けられている。
【０２０１】
図５（Ａ）では、第２の電極層４０３１は基板４００６側に設けられ、第１の電極層４０
３４と第２の電極層４０３１とは液晶層４００８を介して積層する構成となっている。ま
た、図５（Ｂ）では、液晶層４００８の下方に開口パターンを有する第２の電極層４０３
１を有し、絶縁層４０４２を介して第２の電極層４０３１のさらに下方に、平板状の第１
の電極層４０３４を有する。図５（Ｂ）において開口パターンを有する第２の電極層４０
３１は、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。第１の電極層４０３４及び第２
の電極層４０３１はその電極間に電界を発生させるため、同形状で完全に重なる配置は避
ける。なお、平坦化絶縁層４０４０上に接して平板状の第２の電極層４０３１を形成し、
絶縁層４０４２を介して第２の電極層４０３１上に、画素電極として機能し、開口パター
ンを有する第１の電極層４０３４を有する構成としてもよい。
【０２０２】
第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸
化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化
物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物
、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、グラフェン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。
【０２０３】
また、第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデン
（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、
又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することがで
きる。
【０２０４】
また、第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリ
マーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子として
は、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン又
はその誘導体、ポリピロール又はその誘導体、ポリチオフェン又はその誘導体、若しくは
アニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体な
どがあげられる。
【０２０５】
またスペーサ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、液晶層４００８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よい。
【０２０６】
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、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、低分子化合物でも高分子化合物
でもよい。これらの液晶材料（液晶組成物）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。
【０２０７】
また、液晶層４００８に、配向膜を用いないブルー相を発現する液晶組成物を用いてもよ
い。この場合、液晶層４００８と、第１の電極層４０３４及び第２の電極層４０３１とは
接する構造となる。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、液晶
及びカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて発現させることができる。また、ブルー
相が発現する温度範囲を広げるために、ブルー相を発現する液晶組成物に重合性モノマー
及び重合開始剤などを添加し、高分子安定化させる処理を行って液晶層を形成することも
できる。ブルー相を発現する液晶組成物は、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。
【０２０８】
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１×１０１１
Ω・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。
【０２０９】
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。本明細書に開示する酸化
物半導体層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。
【０２１０】
本明細書に開示する酸化物半導体層を用いたトランジスタは、オフ状態における電流値（
オフ電流値）を低く制御することができる。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、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。
【０２１１】
また、本明細書に開示する酸化物半導体層を用いたトランジスタは、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
バートランジスタを同一基板上に形成することができる。また、画素部においても、この
よう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。
【０２１２】
液晶表示装置には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐ
ｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔ
ｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  
Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂ
ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉ
ｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑ
ｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０２１３】
また、ノーマリー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
、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）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。ＶＡ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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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Ｅ
Ｌ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０２１７】
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。本実施の形態では、発光素子として有
機ＥＬ素子を用いる例を示す。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
図６（Ａ）（Ｂ）、及び図１１に表示素子として発光素子を用いた発光装置の例を示す。
【０２２１】
図６（Ａ）は発光装置の平面図であり、図６（Ａ）中の一点鎖線Ｓ１−Ｔ１、Ｓ２−Ｔ２
、及びＳ３−Ｔ３で切断した断面が図６（Ｂ）に相当する。また、図１１は、図６（Ａ）
の一点鎖線Ｓ４−Ｔ４で切断した断面図に相当する。なお、図６（Ａ）の平面図において
は、電界発光層５４２及び第２の電極層５４３は省略してあり図示していない。
【０２２２】
図６に示す発光装置は、基板５００上に、トランジスタ５１０、容量素子５２０、配線層
交差部５３０を有しており、トランジスタ５１０は発光素子５４０と電気的に接続してい
る。なお、図６は基板５００を通過して発光素子５４０からの光を取り出す、下面射出型
構造の発光装置である。
【０２２３】
トランジスタ５１０としては、実施の形態１乃至実施の形態３に示したトランジスタを適
用することができる。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ３１０と同
様な構造を有するトランジスタを適用する例を示す。トランジスタ５１０は、ボトムゲー
ト構造のトランジスタである。
【０２２４】
トランジスタ５１０はゲート電極層５１１ａ、５１１ｂ、ゲート絶縁層５０１、５０２、
第１の酸化物半導体層５１２ａ、ｎ型の第２の酸化物半導体層５１２ｂ及び第３の酸化物
半導体層５１２ｃを含む酸化物半導体積層５１２、ソース電極層又はドレイン電極層とし
て機能する導電層５１３ａ、５１３ｂを含む。なお、第２の酸化物半導体層５１２ｂにお
いて、第１の酸化物半導体層５１２ａと接する領域のｎ型不純物濃度は、第３の酸化物半
導体層５１２ｃと接する領域のｎ型不純物濃度よりも高い。また、トランジスタ５１０上
には絶縁層５２５が形成されている。
【０２２５】
容量素子５２０は、導電層５２１ａ、５２１ｂ、ゲート絶縁層５０１、５０２、第１の酸
化物半導体層５２２ａ、ｎ型を付与する不純物を含有する第２の酸化物半導体層５２２ｂ
、第３の酸化物半導体層５２２ｃを含む酸化物半導体積層５２２、導電層５２３を含み、
導電層５２１ａ、５２１ｂと導電層５２３とで、ゲート絶縁層５０１、５０２及び酸化物
半導体積層５２２を挟む構成とすることで容量を形成する。なお、第２の酸化物半導体層
５２２ｂにおいて、第１の酸化物半導体層５２２ａと接する領域のｎ型不純物濃度は、第
３の酸化物半導体層５２２ｃと接する領域のｎ型不純物濃度よりも高い。
【０２２６】
配線層交差部５３０は、ゲート電極層５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３との交差部で
あり、ゲート電極層５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３とは、間にゲート絶縁層５０１
、５０２を介して交差する。
【０２２７】
本実施の形態においては、ゲート電極層５１１ａ及び導電層５２１ａとして膜厚３０ｎｍ
のチタン膜を用い、ゲート電極層５１１ｂ及び導電層５２１ｂとして膜厚２００ｎｍの銅
膜を用いる。よって、ゲート電極層はチタン膜と銅膜との積層構造となる。
【０２２８】
トランジスタ５１０は、電流経路（チャネル）として機能する第２の酸化物半導体層を挟
んで、第２の酸化物半導体層よりも導電率が低い第１の酸化物半導体層及び第３の酸化物
半導体層を含む。また、第２の酸化物半導体層に含まれるｎ型不純物は、バックチャネル
側と比較してチャネル側が高濃度で含有される。よって、トランジスタ５１０は電流経路
が絶縁層界面から遠ざけられた埋め込みチャネル型のトランジスタであり、高い電界効果
移動度を有する。また、バックチャネル側に形成されうる界面準位の影響を低減されると
ともに、トランジスタの光劣化（例えば、光負バイアス劣化）を低減された信頼性の高い
トランジスタである。
【０２２９】
トランジスタ５１０、容量素子５２０、及び配線層交差部５３０上には層間絶縁層５０４
が形成され、層間絶縁層５０４上において発光素子５４０と重畳する領域にカラーフィル
タ層５０５が設けられている。層間絶縁層５０４及びカラーフィルタ層５０５上には平坦
化絶縁層として機能する絶縁層５０６が設けられている。
【０２３０】
絶縁層５０６上に第１の電極層５４１、電界発光層５４２、第２の電極層５４３の順に積
層した積層構造を含む発光素子５４０が設けられている。発光素子５４０とトランジスタ
５１０とは、導電層５１３ａに達する絶縁層５０６及び層間絶縁層５０４に形成された開
口において、第１の電極層５４１及び導電層５１３ａが接することによって電気的に接続
されている。なお、第１の電極層５４１の一部及び該開口を覆うように隔壁５０７が設け
られている。
【０２３１】
絶縁層５０６には膜厚１５００ｎｍの感光性のアクリル膜、隔壁５０７には膜厚１５００
ｎｍの感光性のポリイミド膜を用いることができる。
【０２３２】
カラーフィルタ層５０５としては、例えば有彩色の透光性樹脂を用いることができる。有
彩色の透光性樹脂としては、感光性、非感光性の有機樹脂を用いることができるが、感光
性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化
し好ましい。
【０２３３】
有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、カラーフィルタ層は、着色された有
彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色としては、赤色、緑色、青色などを用
いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色
された有彩色の光のみを透過するとは、カラーフィルタ層における透過光は、その有彩色
の光の波長にピークを有するということである。カラーフィルタ層は、含ませる着色材料
の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。例えば、カラ
ーフィルタ層５０５の膜厚は１５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすればよい。
【０２３４】
隔壁５０７は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材
料を用い、第１の電極層５４１上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を
持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０２３５】
電界発光層５４２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よい。
【０２３６】
発光素子５４０に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極層５
４３及び隔壁５０７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、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
【０２３７】
また、発光素子５４０に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、発光素子
５４０を覆う有機化合物を含む層を蒸着法により形成してもよい。
【０２３８】
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、
位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよ
い。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により
反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０２３９】
また、表示装置として、電子インクを駆動させる電子ペーパーを提供することも可能であ
る。電子ペーパーは、電気泳動表示装置（電気泳動ディスプレイ）とも呼ばれており、紙
と同じ読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて軽い形状とすることが可能と
いう利点を有している。
【０２４０】
電気泳動表示装置は、様々な形態が考えられ得るが、プラスの電荷を有する第１の粒子と
、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒に複数分散された
ものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって、マイクロカプセル中の粒
子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色のみを表示するものである。
なお、第１の粒子又は第２の粒子は染料を含み、電界がない場合において移動しないもの
である。また、第１の粒子の色と第２の粒子の色は異なるもの（無色を含む）とする。
【０２４１】
上記マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼ばれるものである。カ
ラーフィルタや色素を有する粒子を用いることによってカラー表示も可能である。
【０２４２】
また、平坦化絶縁層として機能する絶縁層５０６は、アクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾ
シクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の、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、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、Ｂ
ＰＳＧ（リンボロンガラス）等の低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ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層を複数積層させることで、絶縁層５０６を形成
してもよい。
【０２４３】
絶縁層５０６の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、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
、オフセット印刷等を用いることができる。
【０２４４】
第１の電極層５４１、第２の電極層５４３としては、図５に示す表示装置の第１の電極層
４０３４、第２の電極層４０３１と同様の材料を適用することができる。
【０２４５】
本実施の形態においては、図６に示す発光装置は下面射出型なので、第１の電極層５４１
は透光性、第２の電極層５４３は反射性を有する。よって、第１の電極層５４１に金属膜
を用いる場合は透光性を保てる程度膜厚を薄く、第２の電極層５４３に透光性を有する導
電層を用いる場合は、反射性を有する導電層を積層するとよい。
【０２４６】
また、駆動回路保護用の保護回路を設けてもよい。保護回路は、非線形素子を用いて構成
することが好ましい。
【０２４７】
以上のように実施の形態１乃至実施の形態３で示したトランジスタを適用することで、様
々な機能を有する半導体装置を提供することができる。
【０２４８】
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。
【０２４９】
（実施の形態６）
実施の形態１乃至実施の形態３に示したトランジスタを用いて、対象物の情報を読み取る
イメージセンサ機能を有する半導体装置を作製することができる。
【０２５０】
図７（Ａ）に、イメージセンサ機能を有する半導体装置の一例を示す。図７（Ａ）はフォ
トセンサの等価回路であり、図７（Ｂ）はフォトセンサの一部を示す断面図である。
【０２５１】
フォトダイオード６０２は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線６５８に、他
方の電極がトランジスタ６４０のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ６４０
は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線６７２に、ソース又はドレイン
の他方がトランジスタ６５６のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。ト
ランジスタ６５６は、ゲートがゲート信号線６５９に、ソース又はドレインの他方がフォ
トセンサ出力信号線６７１に電気的に接続されている。
【０２５２】
なお、本明細書における回路図において、酸化物半導体層を用いるトランジスタと明確に
判明できるように、酸化物半導体層を用いるトランジスタの記号には「ＯＳ」と記載して
いる。図７（Ａ）において、トランジスタ６４０、トランジスタ６５６は実施の形態１乃
至実施の形態３に示したトランジスタが適用でき、酸化物半導体層を用いるトランジスタ
である。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ３１０と同様な構造を有
するトランジスタを適用する例を示す。トランジスタ６４０は、ボトムゲート構造のトラ
ンジスタである。
【０２５３】
図７（Ｂ）は、フォトセンサにおけるフォトダイオード６０２及びトランジスタ６４０に
示す断面図であり、絶縁表面を有する基板６０１（素子基板）上に、センサとして機能す
るフォトダイオード６０２及びトランジスタ６４０が設けられている。フォトダイオード
６０２、トランジスタ６４０の上には接着層６０８を用いて基板６１３が設けられている
。
【０２５４】
トランジスタ６４０上には絶縁層６３２、層間絶縁層６３３、層間絶縁層６３４が設けら
れている。フォトダイオード６０２は、層間絶縁層６３３上に形成された電極層６４１ｂ
と、電極層６４１ｂ上に順に積層された第１半導体膜６０６ａ、第２半導体膜６０６ｂ、
及び第３半導体膜６０６ｃと、層間絶縁層６３４上に設けられ、第１乃至第３の半導体膜
を介して電極層６４１ｂと電気的に接続する電極層６４２と、電極層６４１ｂと同じ層に
設けられ、電極層６４２と電気的に接続する電極層６４１ａと、を有している。
【０２５５】
電極層６４１ｂは、層間絶縁層６３４に形成された導電層６４３と電気的に接続し、電極
層６４２は電極層６４１ａを介して導電層６４５と電気的に接続している。導電層６４５
は、トランジスタ６４０のゲート電極層と電気的に接続しており、フォトダイオード６０
２はトランジスタ６４０と電気的に接続している。
【０２５６】
ここでは、第１半導体膜６０６ａとしてｐ型の導電型を有する半導体膜と、第２半導体膜
６０６ｂとして高抵抗な半導体膜（ｉ型半導体膜）、第３半導体膜６０６ｃとしてｎ型の
導電型を有する半導体膜を積層するｐｉｎ型のフォトダイオードを例示している。
【０２５７】
第１半導体膜６０６ａはｐ型半導体膜であり、ｐ型を付与する不純物元素を含むアモルフ
ァスシリコン膜により形成することができる。第１半導体膜６０６ａの形成には１３族の
不純物元素（例えばボロン（Ｂ））を含む半導体材料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法に
より形成する。半導体材料ガスとしてはシラン（ＳｉＨ４）を用いればよい。または、Ｓ
ｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。ま
た、不純物元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入
法を用いて該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等に
より不純物元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。こ
の場合にアモルファスシリコン膜を形成する方法としては、ＬＰＣＶＤ法、気相成長法、
又はスパッタリング法等を用いればよい。第１半導体膜６０６ａの膜厚は１０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下となるよう形成することが好ましい。
【０２５８】
第２半導体膜６０６ｂは、ｉ型半導体膜（真性半導体膜）であり、アモルファスシリコン
膜により形成する。第２半導体膜６０６ｂの形成には、半導体材料ガスを用いて、アモル
ファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。半導体材料ガスとしては、シラン
（ＳｉＨ４）を用いればよい。または、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、Ｓ
ｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。第２半導体膜６０６ｂの形成は、ＬＰＣＶＤ法、
気相成長法、スパッタリング法等により行ってもよい。第２半導体膜６０６ｂの膜厚は２
００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となるように形成することが好ましい。
【０２５９】
第３半導体膜６０６ｃは、ｎ型半導体膜であり、ｎ型を付与する不純物元素を含むアモル
ファスシリコン膜により形成する。第３半導体膜６０６ｃの形成には、１５族の不純物元
素（例えばリン（Ｐ））を含む半導体材料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により形成す
る。半導体材料ガスとしてはシラン（ＳｉＨ４）を用いればよい。または、Ｓｉ２Ｈ６、
ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。また、不純物
元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入法を用いて
該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等により不純物
元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。この場合にア
モルファスシリコン膜を形成する方法としては、ＬＰＣＶＤ法、気相成長法、又はスパッ
タリング法等を用いればよい。第３半導体膜６０６ｃの膜厚は２０ｎｍ以上２００ｎｍ以
下となるよう形成することが好ましい。
【０２６０】
また、第１半導体膜６０６ａ、第２半導体膜６０６ｂ、及び第３半導体膜６０６ｃは、ア
モルファス半導体ではなく、多結晶半導体を用いて形成してもよいし、微結晶（セミアモ
ルファス（Ｓｅｍｉ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＳＡＳ））半
導体を用いて形成してもよい。
【０２６１】
また、光電効果で発生した正孔の移動度は電子の移動度に比べて小さいため、ｐｉｎ型の
フォトダイオードはｐ型の半導体膜側を受光面とする方がよい特性を示す。ここでは、ｐ
ｉｎ型のフォトダイオードが形成されている基板６０１の面からフォトダイオード６０２
が受ける光を電気信号に変換する例を示す。また、受光面とした半導体膜側とは逆の導電
型を有する半導体膜側からの光は外乱光となるため、電極層は遮光性を有する導電層を用
いるとよい。また、ｎ型の半導体膜側を受光面として用いることもできる。
【０２６２】
トランジスタ６４０は、電流経路（チャネル）として機能する第２の酸化物半導体層を挟
んで、第２の酸化物半導体層よりも導電率が低い第１の酸化物半導体層及び第３の酸化物
半導体層を含む。また、第２の酸化物半導体層に含まれるｎ型不純物は、バックチャネル
側と比較してチャネル側が高濃度で含有される。よって、トランジスタ６４０は電流経路
が絶縁層界面から遠ざけられた埋め込みチャネル型のトランジスタであり、高い電界効果
移動度を有する。また、バックチャネル側に形成されうる界面準位の影響を低減されると
ともに、トランジスタの光劣化（例えば、光負バイアス劣化）を低減された信頼性の高い
トランジスタである。
【０２６３】
絶縁層６３２、層間絶縁層６３３、層間絶縁層６３４としては、絶縁性材料を用いて、そ
の材料に応じて、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ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、オフセット印刷等を用い
て形成することができる。
【０２６４】
層間絶縁層６３３、６３４としては、表面凹凸を低減するため平坦化絶縁層として機能す
る絶縁層が好ましい。層間絶縁層６３３、６３４としては、例えばポリイミド、アクリル
樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機
絶縁材料を用いることができる。また上記有機絶縁材料の他に、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
の単層、又は積層を用いることができる。
【０２６５】
フォトダイオード６０２に入射する光を検出することによって、被検出物の情報を読み取
ることができる。なお、被検出物の情報を読み取る際にバックライトなどの光源を用いる
ことができる。
【０２６６】
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。
【０２６７】
（実施の形態７）
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、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機とも
いう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタ
ルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、遊技機
（パチンコ機、スロットマシン等）、ゲーム筐体が挙げられる。これらの電子機器の具体
例を図８に示す。
【０２６８】
図８（Ａ）は、表示部を有するテーブル９０００を示している。テーブル９０００は、筐
体９００１に表示部９００３が組み込まれており、表示部９００３により映像を表示する
ことが可能である。なお、４本の脚部９００２により筐体９００１を支持した構成を示し
ている。また、電力供給のための電源コード９００５を筐体９００１に有している。
【０２６９】
上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部９００３に用いることが可能であ
り、電子機器に高い信頼性を付与することができる。
【０２７０】
表示部９００３は、タッチ入力機能を有しており、テーブル９０００の表示部９００３に
表示された表示ボタン９００４を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力するこ
とができ、また他の家電製品との通信を可能とする、又は制御を可能とすることで、画面
操作により他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。例えば、実施の形態
３に示したイメージセンサ機能を有する半導体装置を用いれば、表示部９００３にタッチ
入力機能を持たせることができる。
【０２７１】
また、筐体９００１に設けられたヒンジによって、表示部９００３の画面を床に対して垂
直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大
きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに
表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
【０２７２】
図８（Ｂ）は、テレビジョン装置９１００を示している。テレビジョン装置９１００は、
筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれており、表示部９１０３により映像を表示す
ることが可能である。なお、ここではスタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構
成を示している。
【０２７３】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモ
コン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー
９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３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９１１０に、当該リモコン操作機
９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０２７４】
図８（Ｂ）に示すテレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えている。テレ
ビジョン装置９１００は、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又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）又は双方向（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。
【０２７５】
上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部９１０３、９１０７に用いること
が可能であり、テレビジョン装置、及びリモコン操作機に高い信頼性を付与することがで
きる。
【０２７６】
図８（Ｃ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キー
ボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。
【０２７７】
上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部９２０３に用いることが可能であ
り、コンピュータに高い信頼性を付与することができる。
【０２７８】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図９（Ａ）は、開
いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３
１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り
替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。
【０２７９】
上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂに
用いることが可能であり、信頼性の高いタブレット型端末とすることが可能となる。
【０２８０】
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示され
た操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３
１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３
１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６
３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示
画面として用いることができる。
【０２８１】
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部
をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで
表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
【０２８２】
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタ
ッチ入力することもできる。
【０２８３】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切
り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイ
ッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の
光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサ
だけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内
蔵させてもよい。
【０２８４】
また、図９（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示して
いるが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の
品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルと
してもよい。
【０２８５】
図９（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３
３、充放電制御回路９６３４を有する。なお、図９（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の
一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示し
ている。
【０２８６】
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態に
することができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０２８７】
また、この他にも図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示したタブレット型端末は、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。
【０２８８】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、
表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐
体９６３０の片面又は両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行
うことができる。なおバッテリー９６３５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。
【０２８９】
また、図９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｃ）に
ブロック図を示し説明する。図９（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、
ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部
９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コン
バータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３
４に対応する箇所となる。
【０２９０】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるよ
うＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動
作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバ
ータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表
示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテ
リー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２９１】
なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受
信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成
としてもよい。
【０２９２】
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。
【符号の説明】
【０２９３】
Ｓ１    第１の酸化物半導体層
Ｓ２    第２の酸化物半導体層
Ｓ２１    第１の領域
Ｓ２２    第２の領域
Ｓ３    第３の酸化物半導体層
１０ａ    スパッタ装置
１０ｂ    スパッタ装置
１０ｃ    スパッタ装置
１１    基板供給室
１２ａ    ロードロック室
１２ｂ    ロードロック室
１３    搬送室
１４    カセットポート
１５    基板加熱室
３１０    トランジスタ
３２０    トランジスタ
３３０    トランジスタ
４００    基板
４０２    ゲート電極層
４０４    ゲート絶縁層
４０４ａ    ゲート絶縁層
４０４ｂ    ゲート絶縁層
４０７ａ    酸化物半導体膜
４０７ｂ    酸化物半導体膜
４０７ｂ１    第１の領域
４０７ｂ２    第２の領域
４０７ｃ    酸化物半導体膜
４０８    酸化物半導体積層
４０８ａ    第１の酸化物半導体層
４０８ｂ    第２の酸化物半導体層
４０８ｂ１    第１の領域
４０８ｂ２    第２の領域
４０８ｃ    第３の酸化物半導体層
４１０    導電層
４１０ａ    ソース電極層
４１０ｂ    ドレイン電極層
４１１    導電膜
４１２    絶縁層
４１２ａ    絶縁層
４１２ｂ    絶縁層
４２８ｃ    第３の酸化物半導体層
４３７ａ    酸化物半導体膜
４３７ｂ    酸化物半導体膜
４３７ｃ    酸化物半導体膜
４３８    酸化物半導体積層
４３８ａ    第１の酸化物半導体層
４３８ｂ    第２の酸化物半導体層
４３８ｂ１    第１の領域
４３８ｂ２    第２の領域
４３８ｃ    第３の酸化物半導体層
４６０    レジストマスク
４６２ａ    レジストマスク
４６２ｂ    レジストマスク
５００    基板
５０１    ゲート絶縁層
５０２    ゲート絶縁層
５０４    層間絶縁層
５０５    カラーフィルタ層
５０６    絶縁層
５０７    隔壁
５１０    トランジスタ
５１１ａ    ゲート電極層
５１１ｂ    ゲート電極層
５１２    酸化物半導体積層
５１２ａ    第１の酸化物半導体層
５１２ｂ    第２の酸化物半導体層
５１２ｃ    第３の酸化物半導体層
５１３ａ    導電層
５１３ｂ    導電層
５２０    容量素子
５２１ａ    導電層
５２１ｂ    導電層
５２２    酸化物半導体積層
５２２ａ    第１の酸化物半導体層
５２２ｂ    第２の酸化物半導体層
５２２ｃ    第３の酸化物半導体層
５２３    導電層
５２５    絶縁層
５３０    配線層交差部
５３３    導電層
５４０    発光素子
５４１    電極層
５４２    電界発光層
５４３    電極層
６０１    基板
６０２    フォトダイオード
６０６ａ    半導体膜
６０６ｂ    半導体膜
６０６ｃ    半導体膜
６０８    接着層
６１３    基板
６３２    絶縁層
６３３    層間絶縁層
６３４    層間絶縁層
６４０    トランジスタ
６４１ａ    電極層
６４１ｂ    電極層
６４２    電極層
６４３    導電層
６４５    導電層
６５６    トランジスタ
６５８    フォトダイオードリセット信号線
６５９    ゲート信号線
６７１    フォトセンサ出力信号線
６７２    フォトセンサ基準信号線
２０００    基板
２００１    スパッタリング粒子
２００２    スパッタリングターゲット
２００３    チャンバー
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    異方性導電層
４０２０ａ    ゲート絶縁層
４０２０ｂ    ゲート絶縁層
４０３１    電極層
４０３２ａ    絶縁層
４０３２ｂ    絶縁層
４０３３    絶縁層
４０３４    電極層
４０３５    スペーサ
４０３８    絶縁層
４０４０    平坦化絶縁層
４０４２    絶縁層
９０００    テーブル
９００１    筐体
９００２    脚部
９００３    表示部
９００４    表示ボタン
９００５    電源コード
９０３３    留め具
９０３４    スイッチ
９０３５    電源スイッチ
９０３６    スイッチ
９０３８    操作スイッチ
９１００    テレビジョン装置
９１０１    筐体
９１０３    表示部
９１０５    スタンド
９１０７    表示部
９１０９    操作キー
９１１０    リモコン操作機
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングデバイス
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３２ａ    領域
９６３２ｂ    領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリー
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ボタン
【図１】
2018201041.tif 000003
【図２】
2018201041.tif 000004
【図３】
2018201041.tif 000005
【図４】
2018201041.tif 000006
【図５】
2018201041.tif 000007
【図６】
2018201041.tif 000008
【図７】
2018201041.tif 000009
【図８】
2018201041.tif 000010
【図９】
2018201041.tif 000011
【図１０】
2018201041.tif 000012
【図１１】
2018201041.tif 000013
【図１２】
2018201041.tif 000014
【図１３】
2018201041.tif 000015
【図１４】
2018201041.tif 000016
【図１５】
2018201041.tif 000017
【図１６】
2018201041.tif 000018
【図１７】
2018201041.tif 000019