(57)【要約】【課題】リソグラフィ工程を削減し、高精細な表示装置を提供する。【解決手段】画素部と、画素部を駆動する駆動回路とを有し、画素部は第１のトランジスタと、第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極を有し、駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部とを有し、第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、金属酸化物膜を介して対向に配置される第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、第１のゲート電極と第２のゲート電極を接続する第１の配線とを有し、接続部は、第１のゲート電極と同一表面上に形成される第２の配線と、ソース電極及びドレイン電極と同一表面上に形成される第３の配線と、第２の配線と第３の配線を接続する第４の配線とを有し、画素電極、第１の配線及び第４の配線とは同じ層に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路と、を有し、
前記画素部は、第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極と、を有し、
前記駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部と、を有し、
前記第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、
前記金属酸化物膜を介して対向に配置される第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、
前記金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、
前記第１のゲート電極と第２のゲート電極を接続する第１の配線と、を有し
前記接続部は、前記第１のゲート電極と同一表面上に形成される第２の配線と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一表面上に形成される第３の配線と、
前記第２の配線と前記第３の配線を接続する第４の配線と、を有し、
前記画素電極、前記第１の配線及び前記第４の配線とは同じ層に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１のトランジスタと前記画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜と、を有し、
前記第２のトランジスタと前記第１の配線との間に、平坦な上面を含む第２の絶縁膜を有し、
前記第２の配線及び前記第３の配線と、前記第４の配線との間に、平坦な上面を含む第３の絶縁膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路と、を有し、
前記画素部は、第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極と、を有し、
前記駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部と、を有し、
前記第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、
前記金属酸化物膜と重なる領域に配置されるゲート電極と、
前記金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、を有し
前記接続部は、前記ゲート電極と同一表面上に形成される第１の配線と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一表面上に形成される第２の配線と、
前記第１の配線と前記第２の配線を接続する第３の配線と、を有し、
前記画素電極及び前記第３の配線とは同じ層に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１のトランジスタと前記画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有し、
前記第１の配線及び前記第２の配線と、前記第３の配線との間に、平坦な上面を含む第３の絶縁膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路と、を有し、
前記画素部は、第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極と、を有し、
前記駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部と、を有し、
前記第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、
前記金属酸化物膜を介して対向に配置される第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、
前記金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記接続部は、第１の配線と、前記第１の配線上に形成される第２の配線とを有し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極は電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１のゲート電極と同一表面上に形成され、
前記第２の配線は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一表面上に形成され、
前記画素電極、前記第２のゲート電極とは同じ層に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１のトランジスタと前記画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有し、
前記金属酸化物膜と前記第２のゲート電極との間に、平坦な上面を含む第２の絶縁膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路と、を有し、
前記画素部は、第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極と、を有し、
前記駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部と、を有し、
前記第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、
前記金属酸化物膜と重なる領域に配置されるゲート電極と、
前記金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、を有し
前記接続部は、第１の配線と、前記第１の配線上に形成される第２の配線とを有し、
前記第１の配線は、前記ゲート電極と同一表面上に形成され、
前記第２の配線は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一表面上に形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１のトランジスタと前記画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の端部は、前記金属酸化物膜の端部より内側に位置することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記金属酸化物膜は、インジウム、亜鉛及び酸素を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記金属酸化物膜は、さらにガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン若しくはマグネシウムから選ばれたいずれか一つ又は複数の元素Ｍを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記金属酸化物膜は、前記インジウム、前記元素Ｍ及び前記亜鉛の原子数の総和に対して、
前記インジウムの含有量が４０％以上５０％以下の領域と、
前記元素Ｍの含有量が５％以上３０％以下の領域と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２において、
前記金属酸化物膜は、前記インジウム、前記元素Ｍ及び前記亜鉛の原子数の比がＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：ｘ：ｙのとき、
ｘが１．５以上２．５以下であり、且つｙが２以上４以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の表示装置と、
受信装置と、を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置及び電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
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す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
トランジスタに適用可能な半導体材料として、酸化物半導体が注目されている。例えば、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化物半導体層の中で、チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥという場合がある）を高めた半導体装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、酸化物半導体トランジスタを、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイなどの表示装置に用いる技術が注目されている。酸化物半導体トランジスタはオフ電流が非常に小さい。そのことを利用して、静止画像を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの消費電力を低減する技術が開示されている（特許文献２、及び特許文献３参照）。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を減らす駆動方法を、ＩＤＳ（アイドリングストップ）駆動と呼称する。
【０００６】
また、近年においては表示装置の大画面化、高精細化が進み、それとともにトランジスタの微細化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−７３９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４１５２２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
トランジスタの微細化においては、リソグラフィ工程でのマスクの位置合わせに高い精度が必要となる。また、マスクの位置合わせのズレ量を考慮してトランジスタの各パターンの配置にマージンを持たせる必要があり、トランジスタの微細化が困難となる。また、リソグラフィ工程の回数が多いと、工程が煩雑になり、歩留り低下の原因となる。また、マスクは微細な形状を有し、かつ形状の精度を高く要求されるために非常に高価である。また、表示装置の大画面化に伴い、ゲート配線、ソース配線などが長くなることで、配線抵抗が高くなり、消費電力が高くなる問題が発生する。
【０００９】
上記に鑑み、本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、表示品質に優れた表示装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低減された表示装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一態様は、新規な電子機器を提供することを課題の１つとする。
【００１０】
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、画素部と、画素部を駆動する駆動回路とを有し、画素部は第１のトランジスタと、第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極を有し、駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部とを有し、第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、金属酸化物膜を介して対向に配置される第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、第１のゲート電極と第２のゲート電極を接続する第１の配線とを有し、接続部は、第１のゲート電極と同一表面上に形成される第２の配線と、ソース電極及びドレイン電極と同一表面上に形成される第３の配線と、第２の配線と第３の配線を接続する第４の配線とを有し、画素電極、第１の配線及び第４の配線とは同じ層に設けられる表示装置である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、前述の表示装置において、第１のトランジスタと、画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有し、第２のトランジスタと、第１の配線との間に、平坦な上面を含む第２の絶縁膜を有し、第２の配線及び第３の配線と、第４の配線との間に、平坦な上面を含む第３の絶縁膜を有すると好ましい。
【００１３】
また、本発明の一態様は、画素部と、画素部を駆動する駆動回路とを有し、画素部は、第１のトランジスタと、第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極を有し、駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部とを有し、第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、金属酸化物膜と重なる領域に配置されるゲート電極と、金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極とを有し、接続部は、ゲート電極と同一表面上に形成される第１の配線と、ソース電極及びドレイン電極と同一表面上に形成される第２の配線と、第１の配線と第２の配線を接続する第３の配線とを有し、画素電極及び第３の配線とは同じ層に設けられる表示装置である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、前述の表示装置において、第１のトランジスタと、画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有し、第１の配線及び第２の配線と、第３の配線との間に、平坦な上面を含む第３の絶縁膜を有すると好ましい。
【００１５】
本発明の一態様は、画素部と、画素部を駆動する駆動回路とを有し、画素部は第１のトランジスタと、第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極とを有し、駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部とを有し、第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、金属酸化物膜を介して対向に配置される第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極と、を有し、接続部は、第１の配線と、第１の配線上に形成される第２の配線とを有し、第１のゲート電極及び第２のゲート電極は電気的に接続され、第１の配線は、第１のゲート電極と同一表面上に形成され、第２の配線は、ソース電極及びドレイン電極と同一表面上に形成され、画素電極、第２のゲート電極とは同じ層に設けられる表示装置である。
【００１６】
また、本発明の一態様は、前述の表示装置において、第１のトランジスタと画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有し、金属酸化物膜と第２のゲート電極との間に、平坦な上面を含む第２の絶縁膜を有すると好ましい。
【００１７】
また、本発明の一態様は、画素部と、画素部を駆動する駆動回路とを有し、画素部は、第１のトランジスタと、第１のトランジスタに電気的に接続される画素電極とを有し、駆動回路は、第２のトランジスタと、接続部とを有し、第２のトランジスタは、金属酸化物膜と、金属酸化物膜と重なる領域に配置されるゲート電極と、金属酸化物膜上に接するソース電極及びドレイン電極とを有し、接続部は、第１の配線と、第１の配線上に形成される第２の配線とを有し、第１の配線は、ゲート電極と同一表面上に形成され、第２の配線は、ソース電極及びドレイン電極と同一表面上に形成される表示装置である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、前述の表示装置において、第１のトランジスタと画素電極との間に、平坦な上面を含む第１の絶縁膜を有すると好ましい。
【００１９】
また、本発明の一態様は、ソース電極及びドレイン電極の端部は、金属酸化物膜の端部より内側に位置してもよい。
【００２０】
また、本発明の一態様は、金属酸化物膜において、インジウム、亜鉛及び酸素を有してもよい。
【００２１】
また、本発明の一態様は、前述の金属酸化物膜において、さらにガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン若しくはマグネシウムから選ばれたいずれか一つ又は複数の元素Ｍを有してもよい。
【００２２】
また、本発明の一態様は、前述の金属酸化物膜において、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数の総和に対して、インジウムの含有量が４０％以上５０％以下の領域と、元素Ｍの含有量が５％以上３０％以下の領域とを有してもよい。
【００２３】
また、本発明の一態様は、前述の金属酸化物膜において、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数の比がＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：ｘ：ｙのとき、ｘが１．５以上２．５以下であり、且つｙが２以上４以下であってもよい。
【００２４】
また、本発明の一態様は、前述したいずれか一つの表示装置と、受信装置と、を有する電子機器である。
【発明の効果】
【００２５】
リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。また、接続部において、配線を直接接続することにより、良好なコンタクトを得られ、接触抵抗を低減することができる。
【００２６】
本発明の一態様により、高精細な表示装置を提供できる。または、本発明の一態様により、表示品質に優れた表示装置を提供できる。または、本発明の一態様により、消費電力が低減された表示装置を提供できる。または、本発明の一態様により、新規な表示装置を提供できる。または、本発明の一態様により、新規な電子機器を提供できる。
【００２７】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】表示装置を説明する断面図。
【図２】表示装置を説明する上面図。
【図３】表示装置を説明する断面図。
【図４】表示装置を説明する断面図。
【図５】表示装置を説明する上面図。
【図６】表示装置を説明する断面図。
【図７】表示装置を説明する上面図。
【図８】表示装置を説明する断面図。
【図９】表示装置を説明する上面図。
【図１０】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１１】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１２】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１３】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１４】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１５】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１６】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１７】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１８】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図１９】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２０】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２１】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２２】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２３】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２４】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２５】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２６】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２７】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２８】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図２９】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３０】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３１】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３２】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３３】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３４】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３５】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３６】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３７】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３８】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図３９】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４０】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４１】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４２】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４３】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４４】表示装置の作製方法を説明する断面図。
【図４５】金属酸化物膜中に拡散する酸素または過剰酸素の拡散経路を表す概念図。
【図４６】多階調マスクの断面図及び光の透過率を説明する図。
【図４７】金属酸化物の構成の概念図。
【図４８】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。
【図４９】試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。
【図５０】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。
【図５１】表示装置の一態様を示す上面図。
【図５２】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５３】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５４】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５５】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５６】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５７】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５８】表示装置の一態様を示す断面図。
【図５９】表示装置の一態様を示す断面図。
【図６０】表示装置の一態様を示す断面図。
【図６１】表示装置の一態様を示す断面図。
【図６２】表示装置の一態様を示す断面図。
【図６３】表示装置の一態様を示す断面図。
【図６４】表示装置を説明するブロック図及び回路図。
【図６５】コントローラＩＣの構成例を示すブロック図。
【図６６】パラメータを説明する図。
【図６７】フレームメモリの構成例を示す図。
【図６８】レジスタの構成例を示すブロック図。
【図６９】レジスタの構成例を示す回路図。
【図７０】表示モジュールの構成例を説明する図。
【図７１】電子機器を説明する図。
【図７２】電子機器を説明する図。
【図７３】放送システムの構成例を示すブロック図。
【図７４】放送システムの構成例を示すブロック図。
【図７５】放送システムのデータ伝送を示す模式図。
【図７６】受信装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなく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、以下の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。
【００３０】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、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。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。
【００３１】
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３２】
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００３３】
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域またはソース電極）の間にチャネル領域を有しており、チャネル領域を介してソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【００３４】
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００３５】
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
【００３６】
また、本明細書等において、「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。したがって、−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。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００３７】
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００３８】
また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
【００３９】
トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
【００４０】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、または、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、と言う場合がある。
【００４１】
また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。
【００４２】
トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、または１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４３】
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、または２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるＶｄｓ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４４】
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
【００４５】
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
【００４６】
また、本明細書等において、トランジスタのしきい値電圧とは、トランジスタにチャネルが形成されたときのゲート電圧（Ｖｇ）を指す。具体的には、トランジスタのしきい値電圧とは、ゲート電圧（Ｖｇ）を横軸に、ドレイン電流（Ｉｄ）の平方根を縦軸にプロットした曲線（Ｖｇ−√Ｉｄ特性）において、最大傾きである接線を外挿したときの直線と、ドレイン電流（Ｉｄ）の平方根が０（Ｉｄが０Ａ）との交点におけるゲート電圧（Ｖｇ）を指す場合がある。あるいは、トランジスタのしきい値電圧とは、チャネル長をＬ、チャネル幅をＷとし、Ｉｄ［Ａ］×Ｌ［μｍ］／Ｗ［μｍ］の値が１×１０−９［Ａ］となるゲート電圧（Ｖｇ）を指す場合がある。
【００４７】
また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に低い場合は、「絶縁体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「絶縁体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」は、「絶縁体」に言い換えることが可能な場合がある。同様に、本明細書等に記載の「絶縁体」は、「半導体」に言い換えることが可能な場合がある。または、本明細書等に記載の「絶縁体」を「半絶縁体」に言い換えることが可能な場合がある。
【００４８】
また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に高い場合は、「導電体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「導電体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」は、「導電体」に言い換えることが可能な場合がある。同様に、本明細書等に記載の「導電体」は、「半導体」に言い換えることが可能な場合がある。
【００４９】
また、本明細書等において、半導体の不純物とは、半導体膜を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物である。不純物が含まれることにより、半導体にＤＯＳ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｔａｔｅｓ）が形成されることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体を有する場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、水素（水にも含まれる）、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコンを有する場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１５族元素などがある。
【００５０】
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。また、ＯＳＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
【００５１】
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【００５２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置及びその作製方法について、図１乃至図４６を参照して説明する。
【００５３】
＜表示装置の構成例１＞
本発明の一態様の表示装置が有する画素部及び駆動回路に含まれるトランジスタの断面図を図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に、上面図を図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す。
【００５４】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ１００Ａ、トランジスタ２００Ａ、容量素子２５０Ａ及び接続部１５０Ａを有する。
【００５５】
図１（Ａ）は、画素部に含まれるトランジスタ２００Ａ及び容量素子２５０Ａの断面図であり、図２（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当する。図１（Ｂ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ａ及び接続部１５０Ａの断面図であり、図２（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間における切断面の断面図に相当する。図１（Ｃ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ａの断面図であり、図２（Ｂ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１００Ａ、トランジスタ２００Ａ及び容量素子２５０Ａの構成要素の一部（ゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜等）を省略して図示している。また、各トランジスタにおいて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図２（Ａ）及び図２（Ｂ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
【００５６】
図１（Ａ）に示すように、画素部はトランジスタ２００Ａ、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び容量素子２５０Ａを有する。なお、画素電極としての機能する導電膜２２０は、トランジスタ２００Ａと電気的に接続される。
【００５７】
トランジスタ２００Ａは、基板１０２上の導電膜２０４と、基板１０２及び導電膜２０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜２０８と、金属酸化物膜２０８上の導電膜２１２ａと、金属酸化物膜２０８上の導電膜２１２ｂと、を有する。
【００５８】
トランジスタ２００Ａにおいて、絶縁膜１０６はゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ２００Ａにおいて、導電膜２０４はゲート電極としての機能を有し、導電膜２１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜２１２ｂはドレイン電極としての機能を有する。
【００５９】
トランジスタ２００Ａにおいて、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂの端部は、金属酸化物膜２０８の端部より内側に位置する。
【００６０】
トランジスタ２００Ａ上、具体的には、金属酸化物膜２０８、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂ上には絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９とが形成されている。トランジスタ２００Ａにおいて、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は、トランジスタ２００Ａの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【００６１】
絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に開口部２４２ａを有する。画素電極としての機能を有する導電膜２２０は、開口部２４２ａを介して、導電膜２１２ｂと電気的に接続される。
【００６２】
なお、トランジスタ２００Ａは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、シングルゲート構造である。
【００６３】
導電膜２１３、絶縁膜１０６、金属酸化物膜２２８及び導電膜２１５ａにより、容量素子２５０Ａが形成される。容量配線としての機能を有する導電膜２１３は、導電膜２０４、１０４、１１３と同一平面上に同一工程で形成される。導電膜２１５ａは、導電膜２１２ａ、２１２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１１５ａと同一平面上に同一工程で形成される。
【００６４】
容量素子２５０Ａにおいて、導電膜２１５ａの端部は、金属酸化物膜２２８の端部より内側に位置する。
【００６５】
また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０が絶縁膜１１９上に形成される。平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９上に設けられた導電膜２２０もまた平坦性が高くなる。導電膜２２０は平坦性が高いため、表示装置が液晶表示装置の場合、液晶層の配向不良を低減することができる。また、ゲート配線としての機能を有する導電膜２０４と導電膜２２０との間隔、及び信号線としての機能を有する導電膜２１２ａと導電膜２２０との間隔を絶縁膜１１９により広げることが可能であり、配線遅延を低減することが可能である。
【００６６】
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、駆動回路はトランジスタ１００Ａ及び接続部１５０Ａを有する。
【００６７】
トランジスタ１００Ａは、基板１０２上の導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８と、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ａと、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ｂと、金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂ上の絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の導電膜１３０ａとが形成されている。
【００６８】
トランジスタ１００Ａにおいて、絶縁膜１０６は第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ａにおいて、導電膜１０４は第１のゲート電極としての機能を有し、導電膜１３０ａは第２のゲート電極としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ａにおいて、導電膜１１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜１１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
【００６９】
トランジスタ１００Ａにおいて、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。
【００７０】
トランジスタ１００Ａ上、具体的には、絶縁膜１１８及び導電膜１３０ａ上に絶縁膜１１９が形成されている。トランジスタ１００Ａにおいて、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【００７１】
トランジスタ１００Ａにおいて、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜１０４と重なる領域に開口部１４６ａを有する。また、絶縁膜１１９は、導電膜１３０ａと重なる領域に開口部１４８ａを有する。第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂは、開口部１４６ａ及び開口部１４８ａを介して、導電膜１３０ａ及び導電膜１０４と電気的に接続される。導電膜１２０ｂを設けることで、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４、及び第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ａは電気的に接続される。
【００７２】
なお、トランジスタ１００Ａは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。
【００７３】
また、図１（Ｂ）に示すように、トランジスタ１００Ａの金属酸化物膜１０８は、導電膜１０４及び導電膜１３０ａと対向するように位置し、２つのゲート電極の機能を有する導電膜に挟まれている。導電膜１３０ａのチャネル長方向の長さ、及び導電膜１３０ａのチャネル幅方向の長さは、金属酸化物膜１０８のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物膜１０８のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物膜１０８の全体は、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を介して導電膜１３０ａに覆われている。
【００７４】
別言すると、導電膜１０４及び導電膜１３０ａは、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部において接続され、且つ金属酸化物膜１０８の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
【００７５】
このような構成を有することで、トランジスタ１００Ａに含まれる金属酸化物膜１０８を、導電膜１０４及び導電膜１３０ａの電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ１００Ａのように、第１のゲート電極及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物膜を、電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をＳｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
【００７６】
トランジスタ１００Ａは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲート電極の機能を有する導電膜１０４によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物膜１０８に印加することができるため、トランジスタ１００Ａの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ１００Ａを微細化することが可能となる。また、トランジスタ１００Ａは、金属酸化物膜１０８が第１のゲート電極の機能を有する導電膜１０４及び第２のゲート電極の機能を有する導電膜１３０ａによって囲まれた構造を有するため、トランジスタ１００Ａの機械的強度を高めることができる。
【００７７】
また、トランジスタ１００Ａにおいて、金属酸化物膜１０８は、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８＿１と、金属酸化物膜１０８＿１上の金属酸化物膜１０８＿２と、を有する。また、トランジスタ２００Ａにおいて、金属酸化物膜２０８は、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜２０８＿１と、金属酸化物膜２０８＿１上の金属酸化物膜２０８＿２と、を有する。なお、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２は、それぞれ独立に、Ｉｎと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。
【００７８】
また、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２は、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、且つＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。このように、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２を概略同じ組成とすることで、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを抑制することが可能である。また、同じスパッタリングターゲットを用いる場合、同一チャンバーにて真空中で連続して金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２を成膜することができるため、金属酸化物膜１０８＿１と、金属酸化物膜１０８＿２との界面、金属酸化物膜２０８＿１と、金属酸化物膜２０８＿２との界面それぞれに不純物が取り込まれるのを抑制することができる。
【００７９】
金属酸化物膜１０８＿１、金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜２０８＿１及び金属酸化物膜２０８＿２は、それぞれ、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）構成を有する金属酸化物であると好適である。当該金属酸化物について、図４７を用いて説明する。
【００８０】
ＣＡＣ構成を有する金属酸化物の概念図を図４７に示す。なお、本明細書において、本発明の一態様である金属酸化物が、半導体の機能を有する場合、ＣＡＣ−ＭＯ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＣＡＣ−ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と定義する。
【００８１】
ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、図４７に示すように、金属酸化物を構成する元素が偏在することで、各元素を主成分とする領域００１、および領域００２を形成し、各領域が、混合し、モザイク状に形成または分散される。つまり、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【００８２】
また、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳを、トランジスタのチャネルに用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）を、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【００８３】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。例えば、図４７に示す領域００１及び領域００２の一方が導電性領域であり、他方が絶縁性領域であってもよい。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【００８４】
また、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳは、異なるバンドギャップを有する成分により構成されてもよい。例えば、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【００８５】
なお、ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。ＣＡＣ−ＭＯまたはＣＡＣ−ＯＳの詳細については、実施の形態２にて詳細に説明する。
【００８６】
金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２が、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有し、且つＣＡＣ構造を有することで、トランジスタ１００Ａ、２００Ａの電界効果移動度を高くすることができる。具体的には、トランジスタ１００Ａ、２００Ａの電界効果移動度が４０ｃｍ２／Ｖｓを超える、好ましくは５０ｃｍ２／Ｖｓを超える、さらに好ましくは１００ｃｍ２／Ｖｓを超えることが可能となる。
【００８７】
また、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造であるトランジスタ１００Ａは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、トランジスタ１００Ａを駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。また、トランジスタ１００Ａを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ（とくに、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
【００８８】
また、トランジスタ１００Ａ及びトランジスタ２００Ａはそれぞれチャネルエッチ構造のトランジスタであるため、トップゲート構造のトランジスタと比較して、作製工程数が少ない。また、トランジスタ１００Ａ及びトランジスタ２００Ａは、金属酸化物膜をチャネルに用いているため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これらのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のような高解像度であり、且つ大型の表示装置において、トランジスタ１００Ａ、２００Ａのように電界効果移動度が高いトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。
【００８９】
接続部１５０Ａは、基板１０２上の第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３上の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４２ａと、金属酸化物膜１２８上の第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａと、第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａ上の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４４ａと、開口部１４２ａ及び開口部１４４ａを覆うように形成され、かつ第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａを接続する第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａと、を有する。なお、図１（Ｂ）において、開口部１４２ａ及び開口部１４４ａの開口の形状を１段階で示したが、２段階などの複数の形状としてもよい。
【００９０】
接続部１５０Ａにおいて、導電膜１１５ａの端部は、金属酸化物膜１２８の端部より内側に位置する。
【００９１】
第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同一平面上に同一工程で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ａのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同一平面上に同一工程で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同一平面上に同一工程で形成される。
【００９２】
別言すれば、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同じ層で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ａのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同じ層で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同じ層で形成される。
【００９３】
画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同一工程で形成される。別言すれば、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同じ層で形成される。また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９の上面と接する。
【００９４】
＜表示装置の構成要素＞
次に、本実施の形態の表示装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
【００９５】
［基板］
基板１０２の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板１０２として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、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も可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板１０２として用いてもよい。なお、基板１０２として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
【００９６】
また、基板１０２として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ１００Ａ、２００Ａを形成してもよい。または、基板１０２とトランジスタ１００Ａ、２００Ａの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板１０２より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ１００Ａ、２００Ａは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
【００９７】
［導電膜］
ゲート電極の機能を有する導電膜１０４、２０４、ソース電極の機能を有する導電膜１１２ａ、２１２ａ、ドレイン電極の機能を有する導電膜１１２ｂ、２１２ｂとしては、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
【００９８】
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂ、２０４、２１２ａ、２１２ｂには、インジウムと錫とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ酸化物）、インジウムとタングステンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｗ酸化物）、インジウムとタングステンと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｗ−Ｚｎ酸化物）、インジウムとチタンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｔｉ酸化物）、インジウムとチタンと錫とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｔｉ−Ｓｎ酸化物）、インジウムと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｚｎ酸化物）、インジウムと錫とシリコンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物）、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物）等の酸化物導電体または酸化物半導体を適用することもできる。
【００９９】
ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をＯＣ（Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、酸化物半導体に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、酸化物半導体は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された酸化物半導体を、酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
【０１００】
酸化物導電体は、チャネルとしての機能を有する金属酸化物、一例としては酸化物半導体より水素濃度が高く、代表的には８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。
【０１０１】
酸化物導電体は、欠陥を有し、且つ不純物を含むことで、導電性を有する。酸化物導電体を有する導電膜の抵抗率は、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、抵抗率が１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満であることが好ましい。
【０１０２】
また、酸化物導電体を有する導電膜の導電率は、代表的には１×１０−２Ｓ／ｍ以上１×１０５Ｓ／ｍ以下、または１×１０３Ｓ／ｍ以上１×１０５Ｓ／ｍ以下であるとよい。
【０１０３】
また、酸化物導電体は、不純物とともに欠陥を含む。代表的には、酸化物導電体を有する導電膜は、希ガスが添加されることにより欠陥が生成された膜である。または、プラズマに曝されることにより、欠陥が生成された膜である。
【０１０４】
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂ、２０４、２１２ａ、２１２ｂには、Ｃｕ−Ｘ合金膜（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）を適用してもよい。Ｃｕ−Ｘ合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。Ｃｕ−Ｘ合金膜の抵抗は低いため、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂ、２０４、２１２ａ、２１２ｂをＣｕ−Ｘ合金膜を用いて形成することで、配線遅延を低減することが可能である。このため、大型の表示装置を作製する上でＣｕ−Ｘ合金膜を配線として用いることは、好適である。
【０１０５】
また、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂには、上述の金属元素の中でも、特に銅、チタン、タングステン、タンタル、及びモリブデンの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。特に、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂとしては、窒化タンタル膜を用いると好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないため、金属酸化物膜１０８、２０８と接する導電膜、または金属酸化物膜１０８、２０８の近傍の導電膜として、最も好適に用いることができる。また、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂとして、銅膜を用いると、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂの抵抗を低くすることができるため好適である。
【０１０６】
また、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂを、無電解めっき法により形成することができる。当該無電解めっき法により形成できる材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｇ、及びＰｄの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を用いることが可能である。特に、ＣｕまたはＡｇを用いると、導電膜の抵抗を低くすることができるため、好適である。
【０１０７】
［ゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜］
トランジスタ１００Ａ、２００Ａのゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜１０６としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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層を用いることができる。なお、絶縁膜１０６を、２層または３層以上の積層構造としてもよい。
【０１０８】
また、トランジスタ１００Ａ、２００Ａのチャネル領域としての機能を有する金属酸化物膜１０８、２０８と接する絶縁膜１０６は、酸化物絶縁膜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（過剰酸素領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜１０６は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜１０６に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜１０６を形成する、もしくは成膜後の絶縁膜１０６を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。
【０１０９】
また、絶縁膜１０６として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁膜１０６の膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。
【０１１０】
ただし、上記構成に限定されず、金属酸化物膜１０８、２０８と接する絶縁膜に、窒化物絶縁膜を用いる構成としてもよい。当該構成の一例としては、窒化シリコン膜を形成し、当該窒化シリコン膜の表面に酸素プラズマ処理などを行うことで、窒化シリコン膜の表面を酸化させる構成などが挙げられる。なお、窒化シリコン膜の表面に酸素プラズマ処理などを行った場合、窒化シリコン膜の表面は原子レベルで酸化されている場合があるため、トランジスタの断面の観察等を行っても、酸化膜が観察されない可能性がある。すなわち、トランジスタの断面の観察を行った場合、窒化シリコン膜と、金属酸化物とが、接しているように観察される場合がある。
【０１１１】
なお、窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トランジスタのゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を厚膜化することができる。よって、トランジスタの絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させて、トランジスタの静電破壊を抑制することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、絶縁膜１０６として、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層膜を形成する。
【０１１３】
［金属酸化物膜］
金属酸化物膜１０８、２０８としては、先に示す材料を用いることができる。
【０１１４】
金属酸化物膜１０８、２０８がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ＞Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５等が挙げられる。
【０１１５】
また、金属酸化物膜１０８、２０８が、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で形成される場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する金属酸化物膜１０８、２０８を形成しやすくなる。なお、成膜される金属酸化物膜１０８、２０８の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、金属酸化物膜１０８、２０８に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される金属酸化物膜１０８、２０８の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。
【０１１６】
また、金属酸化物膜１０８、２０８は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ１００Ａ、２００Ａのオフ電流を低減することができる。
【０１１７】
また、金属酸化物膜１０８、２０８は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【０１１８】
また、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２が、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有していても、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２それぞれの結晶性が高い場合、電界効果移動度が低くなる場合がある。
【０１１９】
そこで、金属酸化物膜１０８＿１は、金属酸化物膜１０８＿２よりも結晶性が低い領域を有してもよい。また、金属酸化物膜２０８＿１は、金属酸化物膜２０８＿２よりも結晶性が低い領域を有してもよい。なお、金属酸化物膜１０８＿１、１０８＿２、２０８＿１、２０８＿２の結晶性としては、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて分析することで解析できる。
【０１２０】
金属酸化物膜１０８＿１、２０８＿１が結晶性の低い領域を有する場合、以下の優れた効果を有する。
【０１２１】
まず、金属酸化物膜１０８中に形成されうる酸素欠損について説明を行う。
【０１２２】
金属酸化物膜１０８に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、金属酸化物膜１０８中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となる。金属酸化物膜１０８中にキャリア供給源が生成されると、金属酸化物膜１０８を有するトランジスタ１００Ａの電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、金属酸化物膜１０８においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
【０１２３】
そこで、本発明の一態様においては、金属酸化物膜１０８近傍の絶縁膜、具体的には、金属酸化物膜１０８の上方に形成される絶縁膜１１４、１１６が過剰酸素を含有する構成である。絶縁膜１１４、１１６から金属酸化物膜１０８へ酸素または過剰酸素を移動させることで、金属酸化物膜中の酸素欠損を低減することが可能となる。
【０１２４】
ここで、図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）を用いて、金属酸化物膜１０８中に拡散する酸素または過剰酸素の経路について説明する。図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）は、金属酸化物膜１０８中に拡散する酸素または過剰酸素の拡散経路を表す概念図であり、図４５（Ａ）はチャネル長方向の概念図であり、図４５（Ｂ）はチャネル幅方向の概念図である。なお、ここでは、金属酸化物膜１０８を用いて説明するが、金属酸化物膜２０８においても、金属酸化物膜１０８と同様に酸素が拡散する。
【０１２５】
絶縁膜１１４、１１６が有する酸素または過剰酸素は、上方側から、すなわち金属酸化物膜１０８＿２を通過して、金属酸化物膜１０８＿１に拡散する（図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）に示すＲｏｕｔｅ１）。
【０１２６】
あるいは、絶縁膜１１４、１１６が有する酸素または過剰酸素は、金属酸化物膜１０８＿１、及び金属酸化物膜１０８＿２それぞれの側面から金属酸化物膜１０８中に拡散する（図４５（Ｂ）に示すＲｏｕｔｅ２）。
【０１２７】
例えば、図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）に示すＲｏｕｔｅ１の場合、金属酸化物膜１０８＿２の結晶性が高い場合、酸素または過剰酸素の拡散を阻害する場合がある。一方で、図４５（Ｂ）に示すＲｏｕｔｅ２の場合、金属酸化物膜１０８＿１、及び金属酸化物膜１０８＿２それぞれの側面から、金属酸化物膜１０８＿１、及び金属酸化物膜１０８＿２に酸素または過剰酸素を拡散させることが可能となる。
【０１２８】
また、図４５（Ｂ）に示すＲｏｕｔｅ２の場合、金属酸化物膜１０８＿１の結晶性が、金属酸化物膜１０８＿２の結晶性よりも低い領域を有する場合、当該領域が過剰酸素の拡散経路となり、金属酸化物膜１０８＿１よりも結晶性の高い金属酸化物膜１０８＿２にも過剰酸素を拡散させることができる。なお、図４５（Ａ）及び図４５（Ｂ）中には、図示しないが、絶縁膜１０６が酸素または過剰酸素を有する場合、絶縁膜１０６からも金属酸化物膜１０８中に酸素または過剰酸素が拡散しうる。
【０１２９】
このように、結晶性が異なる金属酸化物膜の積層構造とし、結晶性の低い領域を過剰酸素の拡散経路とすることで、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。
【０１３０】
なお、金属酸化物膜１０８を結晶性が低い金属酸化物膜のみで構成する場合、バックチャネル側、すなわち金属酸化物膜１０８＿２に相当する領域に不純物（例えば、水素または水分など）の付着、または不純物が混入することにより、信頼性が悪くなる場合がある。
【０１３１】
金属酸化物膜１０８に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、金属酸化物膜１０８においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。
【０１３２】
そこで、金属酸化物膜１０８の上層の金属酸化物膜の結晶性を高めることで、金属酸化物膜１０８に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、金属酸化物膜１０８＿２の結晶性を高めることで、導電膜１１２ａ、１１２ｂを加工する際のダメージを抑制することができる。金属酸化物膜１０８の表面、すなわち金属酸化物膜１０８＿２の表面は、導電膜１１２ａ、１１２ｂの加工の際のエッチャントまたはエッチングガスに曝される。しかしながら、金属酸化物膜１０８＿２は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い金属酸化物膜１０８＿１と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、金属酸化物膜１０８＿２は、エッチングストッパとして機能する。
【０１３３】
なお、金属酸化物膜１０８としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。なお、金属酸化物膜中の不純物としては、代表的には水、水素などが挙げられる。本明細書等において、金属酸化物膜中から水及び水素を低減または除去することを、脱水化、脱水素化と表す場合がある。また、金属酸化物膜、または酸化物絶縁膜中に酸素を添加することを、加酸素化と表す場合があり、加酸素化され且つ化学量論的組成よりも過剰の酸素を有する状態を過酸素化状態と表す場合がある。
【０１３４】
高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
【０１３５】
また、金属酸化物膜１０８＿１は、金属酸化物膜１０８＿２よりも結晶性が低い領域を有することで、キャリア密度が高くなる場合がある。
【０１３６】
また、金属酸化物膜１０８＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物膜１０８＿１の伝導帯に対してフェルミ準位が相対的に高くなる場合がある。これにより、金属酸化物膜１０８＿１の伝導帯の下端が低くなり、金属酸化物膜１０８＿１の伝導帯下端と、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁膜１０６）中に形成されうるトラップ準位とのエネルギー差が大きくなる場合がある。該エネルギー差が大きくなることにより、ゲート絶縁膜中にトラップされる電荷が少なくなり、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる場合がある。また、金属酸化物膜１０８＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物膜１０８の電界効果移動度を高めることができる。
【０１３７】
［保護絶縁膜としての機能を有する絶縁膜１］
絶縁膜１１４、１１６は、トランジスタ１００Ａ、２００Ａの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１４、１１６は、金属酸化物膜１０８、２０８に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を有する。また、絶縁膜１１４は、酸素を透過することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４は、後に形成する絶縁膜１１６を形成する際の、金属酸化物膜１０８、２０８へのダメージ緩和膜としても機能する。
【０１３８】
絶縁膜１１４としては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができる。
【０１３９】
また、絶縁膜１１４は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。絶縁膜１１４に含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜１１４における酸素の透過性が減少してしまう。
【０１４０】
なお、絶縁膜１１４においては、外部から絶縁膜１１４に入った酸素が全て絶縁膜１１４の外部に移動せず、絶縁膜１１４にとどまる酸素もある。また、絶縁膜１１４に酸素が入ると共に、絶縁膜１１４に含まれる酸素が絶縁膜１１４の外部へ移動することで、絶縁膜１１４において酸素の移動が生じる場合もある。絶縁膜１１４として酸素を透過することができる酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜１１４上に設けられる、絶縁膜１１６から脱離する酸素を、絶縁膜１１４を介して金属酸化物膜１０８、２０８に移動させることができる。
【０１４１】
また、絶縁膜１１４は、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、金属酸化物膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と金属酸化物膜の伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
【０１４２】
なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。
【０１４３】
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０よりも大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２またはＮＯは、絶縁膜１１４などに準位を形成する。当該準位は、金属酸化物膜１０８、２０８のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁膜１１４及び金属酸化物膜１０８、２０８の界面に拡散すると、当該準位が絶縁膜１１４側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁膜１１４及び金属酸化物膜１０８、２０８界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。
【０１４４】
また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁膜１１６に含まれるアンモニアと反応するため、絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁膜１１４及び金属酸化物膜１０８、２０８の界面において、電子がトラップされにくい。
【０１４５】
絶縁膜１１４として、上記酸化物絶縁膜を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
【０１４６】
また、上記酸化物絶縁膜は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０１４７】
基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁膜を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。
【０１４８】
絶縁膜１１６は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜である。上記の酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。なお、ＴＤＳにおいて、上記の酸化物絶縁膜は、酸素の放出量が１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の領域を有する。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける加熱処理の温度が５０℃以上６５０℃以下、または５０℃以上５５０℃以下の範囲での総量である。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける酸素原子に換算しての総量である。
【０１４９】
絶縁膜１１６としては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができる。
【０１５０】
また、絶縁膜１１６は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁膜１１６は、絶縁膜１１４と比較して金属酸化物膜１０８、２０８から離れているため、絶縁膜１１４より、欠陥密度が多くともよい。
【０１５１】
また、絶縁膜１１４、１１６は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁膜１１４の単層構造、あるいは３層以上の積層構造としてもよい。
【０１５２】
［保護絶縁膜としての機能を有する絶縁膜２］
絶縁膜１１８は、トランジスタ１００Ａ、２００Ａの保護絶縁膜として機能する。
【０１５３】
絶縁膜１１８は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁膜１１８は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁膜１１８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等をブロッキングできる機能を有する。絶縁膜１１８を設けることで、金属酸化物膜１０８、２０８からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物膜１０８、２０８への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
【０１５４】
絶縁膜１１８としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜等がある。
【０１５５】
なお、上記記載の、導電膜、絶縁膜、金属酸化物膜、金属膜などの様々な膜としては、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などが挙げられる。
【０１５６】
熱ＣＶＤ法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。また、熱ＣＶＤ法としては、原料ガスをチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板上に膜を堆積させればよい。
【０１５７】
また、ＡＬＤ法としては、原料ガスをチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板上に膜を堆積させればよい。
【０１５８】
＜表示装置の構成例２＞
本発明の一態様の表示装置が有する画素部及び駆動回路に含まれるトランジスタの断面図を図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す。図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す表示装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置が有するトランジスタと構造が異なる。上面図については図２に示した構成と同様であるため、図２を援用する。
【０１５９】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ１００Ｂ、トランジスタ２００Ｂ、容量素子２５０Ｂ及び接続部１５０Ｂを有する。
【０１６０】
図３（Ａ）は、画素部に含まれるトランジスタ２００Ｂ及び容量素子２５０Ｂの断面図であり、図２（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当する。図３（Ｂ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｂ及び接続部１５０Ｂの断面図であり、図２（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間における切断面の断面図に相当する。図３（Ｃ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｂの断面図であり、図２（Ｂ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
【０１６１】
図３（Ａ）に示すように、画素部はトランジスタ２００Ｂ、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び容量素子２５０Ｂを有する。なお、画素電極としての機能する導電膜２２０は、トランジスタ２００Ｂと電気的に接続される。トランジスタ２００Ｂ及び容量素子２５０Ｂは、図１（Ａ）に示すトランジスタ２００Ａ及び容量素子２５０Ａを参照できるため、詳細な説明は省略する。
【０１６２】
図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、駆動回路はトランジスタ１００Ｂ及び接続部１５０Ｂを有する。
【０１６３】
トランジスタ１００Ｂは、基板１０２上の導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８と、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ａと、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ｂと、金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂ上の絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の導電膜１３２ａとが形成されている。
【０１６４】
トランジスタ１００Ｂにおいて、絶縁膜１０６は第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６は第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｂにおいて、導電膜１０４は第１のゲート電極としての機能を有し、導電膜１３２ａは第２のゲート電極としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｂにおいて、導電膜１１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜１１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
【０１６５】
トランジスタ１００Ｂにおいて、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。
【０１６６】
トランジスタ１００Ｂ上、具体的には、絶縁膜１１６及び導電膜１３２ａ上に絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９とが形成されている。トランジスタ１００Ｂにおいて、絶縁膜１１８は、トランジスタ１００Ｂの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【０１６７】
トランジスタ１００Ｂにおいて、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜１０４と重なる領域に開口部１４６ｂを有する。また、絶縁膜１１９は、導電膜１３２ａと重なる領域に開口部１４８ｂを有する。第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂは、開口部１４６ｂ及び開口部１４８ｂを介して、導電膜１３２ａ及び導電膜１０４と電気的に接続される。導電膜１２０ｂを設けることで、トランジスタ１００Ｂの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４、及び第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３２ａは電気的に接続される。
【０１６８】
なお、トランジスタ１００Ｂは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。
【０１６９】
また、導電膜１３２ａとしては、前述した酸化物導電体（ＯＣ）が好ましい。導電膜１３２ａに酸化物導電体を用いることで、絶縁膜１１４、１１６中に酸素を添加することができる。絶縁膜１１４、１１６に添加された酸素は、金属酸化物膜１０８、２０８に移動し、金属酸化物膜１０８、２０８中の酸素欠損を補填することが可能である。この結果、トランジスタ１００Ｂ、２００Ｂの信頼性を高めることが可能である。
【０１７０】
また、図３（Ｂ）に示すように、トランジスタ１００Ｂの金属酸化物膜１０８は、導電膜１０４及び導電膜１３２ａと対向するように位置し、２つのゲート電極の機能を有する導電膜に挟まれている。導電膜１３２ａのチャネル長方向の長さ、及び導電膜１３２ａのチャネル幅方向の長さは、金属酸化物膜１０８のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物膜１０８のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物膜１０８の全体は、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を介して導電膜１３２ａに覆われている。
【０１７１】
別言すると、導電膜１０４及び導電膜１３２ａは、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部において接続され、且つ金属酸化物膜１０８の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
【０１７２】
このような構成を有することで、トランジスタ１００Ｂに含まれる金属酸化物膜１０８を、導電膜１０４及び導電膜１３２ａの電界によって電気的に囲むことができ、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造となる。Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造については、前述の説明を参照できる。
【０１７３】
接続部１５０Ｂは、基板１０２上の第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３上の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４２ｂと、金属酸化物膜１２８上の第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａと、第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａ上の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４４ｂと、開口部１４２ｂ及び開口部１４４ｂを覆うように形成され、かつ第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａを接続する第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａと、を有する。なお、図３（Ｂ）において、開口部１４２ｂ及び開口部１４４ｂの開口の形状を１段階で示したが、２段階などの複数の形状としてもよい。
【０１７４】
接続部１５０Ｂにおいて、導電膜１１５ａの端部は、金属酸化物膜１２８の端部より内側に位置する。
【０１７５】
第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｂの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同一平面上に同一工程で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ｂのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同一平面上に同一工程で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同一平面上に同一工程で形成される。
【０１７６】
別言すれば、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｂの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同じ層で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ｂのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同じ層で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同じ層で形成される。
【０１７７】
画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同一工程で形成される。別言すれば、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同じ層で形成される。また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９の上面と接する。
【０１７８】
＜表示装置の構成例３＞
本発明の一態様の表示装置が有する画素部及び駆動回路に含まれるトランジスタの断面図を図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に、上面図を図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す。図４及び図５に示す表示装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置が有するトランジスタと構造が異なる。
【０１７９】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ１００Ｃ、トランジスタ２００Ｃ、容量素子２５０Ｃ及び接続部１５０Ｃを有する。
【０１８０】
図４（Ａ）は、画素部に含まれるトランジスタ２００Ｃ及び容量素子２５０Ｃの断面図であり、図５（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当する。図４（Ｂ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｃ及び接続部１５０Ｃの断面図であり、図５（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間における切断面の断面図に相当する。図４（Ｃ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｃの断面図であり、図５（Ｂ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
【０１８１】
図４（Ａ）に示すように、画素部はトランジスタ２００Ｃ、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び容量素子２５０Ｃを有する。なお、画素電極としての機能する導電膜２２０は、トランジスタ２００Ｃと電気的に接続される。トランジスタ２００Ｃ及び容量素子２５０Ｃは、図１（Ａ）に示すトランジスタ２００Ａ及び容量素子２５０Ａを参照できるため、詳細な説明は省略する。
【０１８２】
図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、駆動回路はトランジスタ１００Ｃ及び接続部１５０Ｃを有する。
【０１８３】
トランジスタ１００Ｃは、基板１０２上の導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８と、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ａと、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ｂとを有する。
【０１８４】
トランジスタ１００Ｃにおいて、絶縁膜１０６はゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｃにおいて、導電膜１０４はゲート電極としての機能を有し、導電膜１１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜１１２ｂはドレイン電極としての機能を有する。
【０１８５】
トランジスタ１００Ｃにおいて、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。
【０１８６】
トランジスタ１００Ｃ上、具体的には、金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂ上には絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９とが形成されている。トランジスタ１００Ｃにおいて、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は、トランジスタ１００Ｃの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【０１８７】
絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に開口部２４２ｃを有する。画素電極としての機能を有する導電膜２２０は、開口部２４２ｃを介して、導電膜２１２ｂと電気的に接続される。
【０１８８】
なお、トランジスタ１００Ｃは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、シングルゲート構造である。
【０１８９】
接続部１５０Ｃは、基板１０２上の第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３上の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４２ｃと、金属酸化物膜１２８上の第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａと、第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａ上の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部１４４ｃと、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃを覆うように形成され、かつ第２の配線としての機能を有する導電膜１１３と第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａを接続する第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａと、を有する。なお、図４（Ｂ）において、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃの開口の形状を１段階で示したが、２段階などの複数の形状としてもよい。
【０１９０】
接続部１５０Ｃにおいて、導電膜１１５ａの端部は、金属酸化物膜１２８の端部より内側に位置する。
【０１９１】
第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｃの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同一平面上に同一工程で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ｃのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同一平面上に同一工程で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同一平面上に同一工程で形成される。
【０１９２】
別言すれば、第２の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｃの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同じ層で形成される。第３の配線としての機能を有する導電膜１１５ａは、トランジスタ１００Ｃのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同じ層で形成される。第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、画素電極としての機能を有する導電膜２２０と同じ層で形成される。
【０１９３】
画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同一工程で形成される。別言すれば、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、同じ層で形成される。また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂ及び第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａは、平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９の上面と接する。
【０１９４】
＜表示装置の構成例４＞
本発明の一態様の表示装置が有する画素部及び駆動回路に含まれるトランジスタの断面図を図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に、上面図を図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す。
【０１９５】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ１００Ｄ、トランジスタ２００Ｄ、容量素子２５０Ｄ及び接続部１５０Ｄを有する。
【０１９６】
図６（Ａ）は、画素部に含まれるトランジスタ２００Ｄ及び容量素子２５０Ｄの断面図であり、図７（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当する。図６（Ｂ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｄ及び接続部１５０Ｄの断面図であり、図７（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間における切断面の断面図に相当する。図６（Ｃ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｄの断面図であり、図７（Ｂ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１００Ｄ、トランジスタ２００Ｄ及び容量素子２５０Ｄの構成要素の一部（ゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜等）を省略して図示している。また、各トランジスタにおいて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図７（Ａ）及び図７（Ｂ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
【０１９７】
図６（Ａ）に示すように、画素部はトランジスタ２００Ｄ、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び容量素子２５０Ｄを有する。なお、画素電極としての機能する導電膜２２０は、トランジスタ２００Ｄと電気的に接続される。
【０１９８】
トランジスタ２００Ｄは、基板１０２上の導電膜２０４と、基板１０２及び導電膜２０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜２０８と、金属酸化物膜２０８上の導電膜２１２ａと、金属酸化物膜２０８上の導電膜２１２ｂと、を有する。
【０１９９】
トランジスタ２００Ｄにおいて、絶縁膜１０６はゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ２００Ｄにおいて、導電膜２０４はゲート電極としての機能を有し、導電膜２１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜２１２ｂはドレイン電極としての機能を有する。
【０２００】
トランジスタ２００Ｄにおいて、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂの端部は、金属酸化物膜２０８の端部より内側に位置する。
【０２０１】
トランジスタ２００Ｄ上、具体的には、金属酸化物膜２０８、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂ上には絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９とが形成されている。トランジスタ２００Ｄにおいて、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は、トランジスタ２００Ｄの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【０２０２】
絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に開口部２４２ｄを有する。画素電極としての機能を有する導電膜２２０は、開口部２４２ｄを介して、導電膜２１２ｂと電気的に接続される。
【０２０３】
なお、トランジスタ２００Ｄは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、シングルゲート構造である。
【０２０４】
導電膜２１３、絶縁膜１０６、金属酸化物膜２２８及び導電膜２１５ａにより、容量素子２５０Ｄが形成される。容量配線としての機能を有する導電膜２１３は、導電膜２０４、１０４、１１３と同一平面上に同一工程で形成される。導電膜２１５ａは、導電膜２１２ａ、２１２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１１５ｄと同一平面上に同一工程で形成される。
【０２０５】
容量素子２５０Ｄにおいて、導電膜２１５ａの端部は、金属酸化物膜２２８の端部より内側に位置する。
【０２０６】
また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０が絶縁膜１１９上に形成される。平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９上に設けられた導電膜２２０もまた平坦性が高くなる。導電膜２２０は平坦性が高いため、表示装置が液晶表示装置の場合、液晶層の配向不良を低減することができる。また、ゲート配線としての機能を有する導電膜２０４と導電膜２２０との間隔、及び信号線としての機能を有する導電膜２１２ａと導電膜２２０との間隔を絶縁膜１１９により広げることが可能であり、配線遅延を低減することが可能である。
【０２０７】
図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、駆動回路はトランジスタ１００Ｄ及び接続部１５０Ｄを有する。
【０２０８】
トランジスタ１００Ｄは、基板１０２上の導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８と、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ａと、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ｂと、金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂ上の絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９及び導電膜１３０ｄとが形成されている。
【０２０９】
トランジスタ１００Ｄにおいて、絶縁膜１１９は、導電膜１０４及び金属酸化物膜１０８が重なる領域に開口部１４２ｄを有する。また、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９は、導電膜１０４と重なり、かつ金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂと重ならないような領域に開口部１４６ｄを有する。
【０２１０】
第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは、開口部１４６ｄ及び開口部１４２ｄを覆うように設けられる。開口部１４２ｄにおいて、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４の上に設けられる。つまり、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄ及び第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４は電気的に接続される。また、開口部１４２ｄにおいて、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは第２のゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜１１８の上に設けられる。つまり、第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４及び金属酸化物膜１０８と重なる領域に、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄが配置される。
【０２１１】
トランジスタ１００Ｄにおいて、絶縁膜１０６は第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｄにおいて、導電膜１０４は第１のゲート電極としての機能を有し、導電膜１３０ｄは第２のゲート電極としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｄにおいて、導電膜１１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜１１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
【０２１２】
トランジスタ１００Ｄにおいて、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【０２１３】
トランジスタ１００Ｄにおいて、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。
【０２１４】
なお、トランジスタ１００Ｄは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。
【０２１５】
また、図６（Ｂ）に示すように、トランジスタ１００Ｄの金属酸化物膜１０８は、導電膜１０４及び導電膜１３０ｄと対向するように位置し、２つのゲート電極の機能を有する導電膜に挟まれている。導電膜１３０ｄのチャネル長方向の長さ、及び導電膜１３０ｄのチャネル幅方向の長さは、金属酸化物膜１０８のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物膜１０８のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物膜１０８の全体は、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９を介して導電膜１３０ｄに覆われている。
【０２１６】
別言すると、導電膜１０４及び導電膜１３０ｄは、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９に設けられる開口部において接続され、且つ金属酸化物膜１０８の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
【０２１７】
このような構成を有することで、トランジスタ１００Ｄに含まれる金属酸化物膜１０８を、導電膜１０４及び導電膜１３０ｄの電界によって電気的に囲むことができ、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造となる。Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造については、前述の説明を参照できる。
【０２１８】
トランジスタ１００Ｄは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲート電極の機能を有する導電膜１０４によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物膜１０８に印加することができるため、トランジスタ１００Ｄの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ１００Ｄを微細化することが可能となる。また、トランジスタ１００Ｄは、金属酸化物膜１０８が第１のゲート電極の機能を有する導電膜１０４及び第２のゲート電極の機能を有する導電膜１３０ｄによって囲まれた構造を有するため、トランジスタ１００Ｄの機械的強度を高めることができる。
【０２１９】
接続部１５０Ｄは、基板１０２上の第１の配線としての機能を有する導電膜１１３と、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３上の絶縁膜１０６に設けられる開口部１６０と、開口部１６０を覆うように設けられる第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄと、を有する。開口部１６０において、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３上に第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄが設けられ、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３と第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄは電気的に接続される。
【０２２０】
開口部１６０において、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３及び第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄは、直接接続される。したがって、開口部１６０はコンタクトホールともいえる。第１の配線としての機能を有する導電膜１１３及び第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄが直接接続することにより、良好なコンタクトを得られ、接触抵抗を低減することができる。
【０２２１】
第１の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｄの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同一平面上に同一工程で形成される。第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄは、トランジスタ１００Ｄのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同一平面上に同一工程で形成される。
【０２２２】
別言すれば、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３は、トランジスタ１００Ｄの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４と同じ層で形成される。第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄは、トランジスタ１００Ｄのソース電極としての機能を有する導電膜１１２ａ及びドレイン電極としての機能を有する導電膜１１２ｂと同じ層で形成される。
【０２２３】
画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは、同一工程で形成される。別言すれば、画素電極としての機能を有する導電膜２２０、第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは、同じ層で形成される。また、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び第２のゲート電極としての機能を有する導電膜１３０ｄは、平坦化膜としての機能を有する絶縁膜１１９の上面と接する。
【０２２４】
＜表示装置の構成例５＞
本発明の一態様の表示装置が有する画素部及び駆動回路に含まれるトランジスタの断面図を図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に、上面図を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。図８及び図９に示す表示装置は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す表示装置が有するトランジスタと構造が異なる。
【０２２５】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ１００Ｅ、トランジスタ２００Ｅ、容量素子２５０Ｅ及び接続部１５０Ｅを有する。
【０２２６】
図８（Ａ）は、画素部に含まれるトランジスタ２００Ｅ及び容量素子２５０Ｅの断面図であり、図９（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当する。図８（Ｂ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｅ及び接続部１５０Ｅの断面図であり、図９（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間における切断面の断面図に相当する。図８（Ｃ）は、駆動回路に含まれるトランジスタ１００Ｅの断面図であり、図９（Ｂ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
【０２２７】
図８（Ａ）に示すように、画素部はトランジスタ２００Ｅ、画素電極としての機能を有する導電膜２２０及び容量素子２５０Ｅを有する。なお、画素電極としての機能する導電膜２２０は、トランジスタ２００Ｅと電気的に接続される。トランジスタ２００Ｅ及び容量素子２５０Ｅは、図６（Ａ）に示すトランジスタ２００Ｄ及び容量素子２５０Ｄを参照できるため、詳細な説明は省略する。
【０２２８】
図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、駆動回路はトランジスタ１００Ｅ及び接続部１５０Ｅを有する。
【０２２９】
トランジスタ１００Ｅは、基板１０２上の導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の金属酸化物膜１０８と、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ａと、金属酸化物膜１０８上の導電膜１１２ｂとを有する。
【０２３０】
トランジスタ１００Ｅにおいて、絶縁膜１０６はゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ１００Ｅにおいて、導電膜１０４はゲート電極としての機能を有し、導電膜１１２ａはソース電極としての機能を有し、導電膜１１２ｂはドレイン電極としての機能を有する。
【０２３１】
トランジスタ１００Ｅにおいて、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。
【０２３２】
トランジスタ１００Ｅ上、具体的には、金属酸化物膜１０８、導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂ上には絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の絶縁膜１１９とが形成されている。トランジスタ１００Ｅにおいて、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８は、トランジスタ１００Ｅの保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１９は平坦化膜としての機能を有する。
【０２３３】
なお、トランジスタ１００Ｅは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、シングルゲート構造である。
【０２３４】
接続部１５０Ｅは、図６（Ｂ）に示す接続部１５０Ｄを参照できるため、詳細な説明は省略する。
【０２３５】
＜表示装置の作製方法１＞
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタ１００Ａ、トランジスタ２００Ａ、容量素子２５０Ａ及び接続部１５０Ａの作製方法について、図１０乃至図２２を用いて説明する。
【０２３６】
なお、図１０乃至図２２は、表示装置の作製方法を説明する断面図である。図１０乃至図２２において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向はトランジスタ２００Ａのチャネル長方向の断面図であり、一点鎖線Ｘ３−Ｘ４方向はトランジスタ１００Ａのチャネル長方向の断面図である。一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向はトランジスタ１００Ａのチャネル幅方向の断面図である。
【０２３７】
まず、基板１０２上に導電膜を形成し、該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工し、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極としての機能を有する導電膜１０４、配線としての機能を有する導電膜１１３、トランジスタ２００Ａのゲート電極としての機能を有する導電膜２０４及び容量配線としての機能を有する導電膜２１３を形成する。次に、導電膜１０４、導電膜１１３、導電膜２１３、導電膜２０４及び基板１０２上に第１のゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜１０６を形成する。（図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）参照）。導電膜１０４、導電膜１１３、導電膜２１３及び導電膜２０４を形成する工程が、第１のリソグラフィ工程となる。
【０２３８】
本明細書等において、リソグラフィ工程とは露光マスクを用いてパターンを形成する工程を指す。
【０２３９】
本実施の形態では、基板１０２としてガラス基板を用いる。導電膜１０４、導電膜１１３、導電膜２０４及び導電膜２１３として、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、厚さ２００ｎｍの銅膜とを、それぞれスパッタリング法により形成する。
【０２４０】
本実施の形態では、絶縁膜１０６として厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜と、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜とをＰＥＣＶＤ法により形成する。
【０２４１】
なお、上記窒化シリコン膜は、第１の窒化シリコン膜と、第２の窒化シリコン膜と、第３の窒化シリコン膜とを有する、３層積層構造である。該３層積層構造の一例としては、以下のように形成することができる。
【０２４２】
第１の窒化シリコン膜としては、例えば、流量２００ｓｃｃｍのシラン、流量２０００ｓｃｃｍの窒素、及び流量１００ｓｃｃｍのアンモニアガスを原料ガスとしてＰＥＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが５０ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２４３】
第２の窒化シリコン膜としては、流量２００ｓｃｃｍのシラン、流量２０００ｓｃｃｍの窒素、及び流量２０００ｓｃｃｍのアンモニアガスを原料ガスとしてＰＥＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが３００ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２４４】
第３の窒化シリコン膜としては、例えば、流量２００ｓｃｃｍのシラン、流量２０００ｓｃｃｍの窒素、及び流量１００ｓｃｃｍのアンモニアガスを原料ガスとしてＰＥＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが５０ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２４５】
なお、上記第１の窒化シリコン膜、第２の窒化シリコン膜、及び第３の窒化シリコン膜形成時の基板温度は３５０℃以下とすることができる。
【０２４６】
窒化シリコン膜を上述の３層の積層構造とすることで、例えば、導電膜１０４、導電膜１１３、導電膜２０４及び導電膜２１３のいずれか一以上に銅を含む導電膜を用いる場合において、以下の効果を奏する。
【０２４７】
第１の窒化シリコン膜は、導電膜１０４、導電膜１１３、導電膜２０４及び導電膜２１３からの銅元素の拡散を抑制することができる。第２の窒化シリコン膜は、水素を放出する機能を有し、ゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁膜の耐圧を向上させることができる。第３の窒化シリコン膜は、第３の窒化シリコン膜からの水素放出が少なく、且つ第２の窒化シリコン膜から放出される水素の拡散を抑制することができる。
【０２４８】
次に、絶縁膜１０６上に金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを形成する（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）参照）。
【０２４９】
なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）は、絶縁膜１０６上に金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを形成する際の成膜装置内部の断面模式図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）では、成膜装置としてスパッタリング装置を用い、当該スパッタリング装置内部に設置されたターゲット１９１と、ターゲット１９１の下方に形成されるプラズマ１９２とが、模式的に表されている。
【０２５０】
なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）において、絶縁膜１０６に添加される酸素または過剰酸素を模式的に破線の矢印で表している。例えば、金属酸化物膜１０８ａを成膜時に酸素ガスを用いる場合、絶縁膜１０６中に好適に酸素を添加することができる。
【０２５１】
まず、絶縁膜１０６上に金属酸化物膜１０８ａを形成する。金属酸化物膜１０８ａの厚さとしては、１ｎｍ以上２５ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすればよい。また、金属酸化物膜１０８ａは、不活性ガス（代表的にはＡｒガス）及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて形成される。なお、金属酸化物膜１０８ａを形成する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合（以下、酸素流量比ともいう）としては、０％以上３０％未満、好ましくは５％以上１５％以下である。
【０２５２】
上記範囲の酸素流量比で金属酸化物膜１０８ａを形成することで、金属酸化物膜１０８ａの結晶性を低くすることができる。
【０２５３】
続いて、金属酸化物膜１０８ａ上に金属酸化物膜１０８ｂを形成する。なお、金属酸化物膜１０８ｂを形成する際に、酸素ガスを含む雰囲気にてプラズマを放電させる。その際に、金属酸化物膜１０８ｂの被形成面となる金属酸化物膜１０８ａ中に酸素が添加される。なお、金属酸化物膜１０８ｂを形成する際の酸素流量比としては、３０％以上１００％以下、好ましくは５０％以上１００％以下、さらに好ましくは７０％以上１００％以下である。
【０２５４】
また、金属酸化物膜１０８ｂの厚さとしては、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすればよい。
【０２５５】
なお、上述したように金属酸化物膜１０８ｂの形成条件としては、金属酸化物膜１０８ａよりも酸素流量比を高めると好ましい。別言すると、金属酸化物膜１０８ａは、金属酸化物膜１０８ｂよりも低い酸素分圧で形成されると好ましい。
【０２５６】
また、金属酸化物膜１０８ａ、及び金属酸化物膜１０８ｂの形成時の基板温度としては、室温（２５℃）以上２００℃以下、好ましくは室温以上１３０℃以下とすればよい。基板温度を上記範囲とすることで、大面積のガラス基板（例えば、先に記載の第８世代または第１０世代のガラス基板）を用いる場合に好適である。特に、金属酸化物膜１０８ａ、及び金属酸化物膜１０８ｂの成膜時における基板温度を室温とすることで、基板の撓みまたは歪みを抑制することができる。また、金属酸化物膜１０８ｂの結晶性を高めたい場合においては、金属酸化物膜１０８ｂの形成時の基板温度を高めると好ましい。
【０２５７】
なお、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを真空中で連続して形成することで、各界面に不純物が取り込まれないため、より好適である。
【０２５８】
また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−４０℃以下、好ましくは−８０℃以下、より好ましくは−１００℃以下、より好ましくは−１２０℃以下にまで高純度化したガスを用いることで金属酸化物膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
【０２５９】
また、スパッタリング法で金属酸化物膜を成膜する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、金属酸化物膜にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空（５×１０−７Ｐａから１×１０−４Ｐａ程度まで）に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のＨ２Ｏに相当するガス分子（ｍ／ｚ＝１８に相当するガス分子）の分圧を１×１０−４Ｐａ以下、好ましく５×１０−５Ｐａ以下とすることが好ましい。
【０２６０】
本実施の形態では、金属酸化物膜１０８ａの形成条件としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により形成する。また、金属酸化物膜１０８ａの形成時の基板温度を室温とし、成膜ガスとして流量１８０ｓｃｃｍのアルゴンガスと、流量２０ｓｃｃｍの酸素ガスを用いる（酸素流量比１０％）。
【０２６１】
また、金属酸化物膜１０８ｂの形成条件としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により形成する。また、金属酸化物膜１０８ｂの形成時の基板温度を室温とし、成膜ガスとして流量２００ｓｃｃｍの酸素ガスを用いる（酸素流量比１００％）。
【０２６２】
また、金属酸化物膜１０８ａと、金属酸化物膜１０８ｂとの成膜時の酸素流量比を変えることで、結晶性の異なる積層膜を形成することができる。
【０２６３】
なお、ここではスパッタリング法による作製方法について説明したが、これに限定されず、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法などを用いてもよい。熱ＣＶＤ法の例としては、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。
【０２６４】
なお、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを形成した後、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを、酸素を含むプラズマで曝してもよい。この結果、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの表面に酸素を添加することが可能であり、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの酸素欠損を低減することが可能である。特に、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの側面における酸素欠損を低減することは、トランジスタのリーク電流の発生を抑制することが可能であり好ましい。
【０２６５】
また、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂを形成した後に、加熱処理（以下、第１の加熱処理とする）を行うと好適である。第１の加熱処理により、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂに含まれる水素、水等を低減することができる。なお、水素、水等の低減を目的とした加熱処理は、金属酸化物膜１０８ａ、１０８ｂを島状に加工した後に行ってもよい。なお、第１の加熱処理は、金属酸化物膜の高純度化処理の一つである。
【０２６６】
第１の加熱処理としては、例えば、１５０℃以上基板の歪み点未満、好ましくは２００℃以上４５０℃以下、さらに好ましくは２５０℃以上３５０℃以下とする。
【０２６７】
また、第１の加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで、短時間に限り基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため、加熱時間を短縮することが可能となる。また、第１の加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。また、窒素または希ガス雰囲気で加熱処理した後、酸素または超乾燥空気雰囲気で加熱してもよい。この結果、金属酸化物膜中に含まれる水素、水等を脱離させると共に、金属酸化物膜中に酸素を供給することができる。この結果、金属酸化物膜中に含まれる酸素欠損を低減することができる。
【０２６８】
次に、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂ上に導電膜１１２を形成する。次に、第２のリソグラフィ工程として、導電膜１１２上にレジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３を形成する（図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）参照）。レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３を形成する工程が、第２のリソグラフィ工程となる。
【０２６９】
本実施の形態では、導電膜１１２として、厚さ３０ｎｍのチタン膜と、厚さ２００ｎｍの銅膜と、厚さ１０ｎｍのチタン膜とを、それぞれ順に、スパッタリング法により成膜する。
【０２７０】
レジストマスク２５３は、導電膜２０４と重なる領域にレジストの膜厚が薄い領域２５５を有する。領域２５５は凹部ともいえる。レジストマスク１５１は、導電膜１０４と重なる領域にレジストの膜厚が薄い領域１５５を有する。領域１５５は凹部ともいえる。本実施の形態では、レジストマスクの形成に、多階調（高階調）マスクを用いた露光を用いる。多階調（高階調）マスクを用いることで、レジストの厚さが異なるレジストマスクを形成できる。
【０２７１】
多階調（高階調）マスクを用いる露光について、説明する。
【０２７２】
まず、レジストマスクを形成するためレジストを形成する。レジストは、ポジ型レジスト又はネガ型レジストを用いることができる。ここでは、ポジ型レジストを用いて示す。レジストはスピンコート法で形成してもよいし、インクジェット法で選択的に形成してもよい。レジストをインクジェット法で選択的に形成すると、不要箇所へのレジスト形成を削減することができるので、材料の無駄を軽減することができる。
【０２７３】
次に、露光マスクとして多階調マスクを用いて、レジストに光を照射して、レジストを露光する。
【０２７４】
多階調マスクとは、露光部分、中間露光部分、及び未露光部分に３つの露光レベルを行うことが可能なマスクであり、透過した光が複数の強度となる露光マスクである。一度の露光及び現像工程により、複数の厚さの領域を有するレジストマスクを形成することが可能である。よって、多階調マスクを用いることで、リソグラフィ工程の回数を削減でき、工程を簡略化できる。
【０２７５】
多階調マスクの代表例としては、図４６（Ａ）に示すようなグレートーンマスク１０ａ、図４６（Ｃ）に示すようなハーフトーンマスク１０ｂがある。
【０２７６】
図４６（Ａ）に示すように、グレートーンマスク１０ａは、透光性基板１３及び透光性基板１３の上に形成される遮光膜１５を備える。また、グレートーンマスク１０ａは、遮光膜が設けられた遮光部１７、遮光膜のパターンにより設けられた回折格子部１８及び遮光膜が設けられない透過部１９を有する。
【０２７７】
透光性基板１３は、石英等の透光性基板を用いることができる。遮光膜１５は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。
【０２７８】
グレートーンマスク１０ａに露光光を照射した場合の、光の透過率ＴＲを図４６（Ｂ）に示す。図４６（Ｂ）に示すように、遮光部１７では光の透過率２１は０％である。透過部１９では光の透過率２１は略１００％である。また、回折格子部１８では光の透過率２１は１０％以上７０％以下の範囲で調整可能である。回折格子部１８においては、スリット、ドット、メッシュ等の光透過部の間隔を露光に用いる光の解像度限界以下の間隔にしている。そして、回折格子部１８は、スリット、ドット又はメッシュの間隔及びピッチを調整することで、光の透過率を制御できる。なお、回折格子部１８は、周期的なスリット、ドット、メッシュ、または非周期的なスリット、ドット、メッシュのどちらも用いることができる。
【０２７９】
図４６（Ｃ）に示すように、ハーフトーンマスク１０ｂは、透光性基板１３及び透光性基板１３の上に形成される遮光膜２５及び半透過膜２３を備える。また、ハーフトーンマスク１０ｂは、遮光膜２５及び半透過膜２３が設けられた遮光部２７、遮光膜２５が設けられずかつ半透過膜２３が設けられた半透過部２８、及び遮光膜２５及び半透過膜２３が設けられない透過部２９を有する。
【０２８０】
ハーフトーンマスク１０ｂに露光光を照射した場合の、光の透過率を図４６（Ｄ）に示す。図４６（Ｄ）に示すように、遮光部２７では光の透過率３１は０％であり、透過部２９では光の透過率３１は略１００％である。また、半透過部２８では光の透過率３１は１０％以上７０％以下の範囲で調整可能である。半透過部２８においては、半透過膜２３の材料により、光の透過率を制御できる。
【０２８１】
半透過膜２３は、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＳｉなどを用いることができる。遮光膜２５は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いることができる。
【０２８２】
多階調マスクを用いて露光した後、現像することで、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に示すように膜厚の異なる領域を有するレジストマスクを形成することができる。
【０２８３】
なお、多階調マスクとして、レジストの膜厚が２種類の例を示したが、本発明の形態はこれに限られない。複数の光の透過率を有する回折格子部１８又は半透過膜２３を用いることにより、３種類以上の膜厚を有するレジストを形成できる。
【０２８４】
次に、レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３をマスクに、導電膜１１２、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの一部を除去し、導電膜２１５、導電膜２１２Ａ、導電膜１１２Ａ、導電膜１１５、金属酸化物膜２２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜１２８をそれぞれ形成する（図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）参照）。
【０２８５】
導電膜１１２の加工には、ウエットエッチングを用いることができる。ただし、加工方法としてはこれに限定されず、例えば、ドライエッチングを用いてもよい。金属酸化物膜１０８ｂの加工には、ウエットエッチングを用いることができる。ただし、加工方法としてはこれに限定されず、例えば、ドライエッチングを用いてもよい。
【０２８６】
導電膜１１２、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの加工には、異なるエッチングを用いてもよい。例えば、導電膜１１２の加工にはドライエッチングを用い、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの加工にはウエットエッチングを用いてもよい。
【０２８７】
次に、レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３の一部を除去し、レジストマスクの面積を縮小する。レジストマスクの面積を縮小することで、レジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａがそれぞれ形成される（図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）参照）。
【０２８８】
レジストマスクの一部の除去にはアッシング装置を用いることができる。アッシングにより、レジストマスクの面積が縮小するとともに、レジストマスクの厚さが薄くなる場合がある。
【０２８９】
例えば、アッシングとして、酸素、オゾンなどのガスに紫外線などの光を照射し、ガスと有機物を化学反応させて有機物を除去する光励起アッシングを用いてもよい。アッシングとして、酸素、オゾンなどのガスを高周波などでプラズマ化し、そのプラズマを利用して有機物を除去するプラズマアッシングを用いてもよい。
【０２９０】
レジストマスク２５３のレジストマスクが薄い領域２５５、及びレジストマスク１５１のレジストマスクが薄い領域１５５は、該アッシングによりレジストが除去され、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示すようにレジストマスクが分離する。レジストマスクの一部を除去することで、導電膜２０４と重なる領域２５５ａのレジストマスクが除去され、領域２５５ａの導電膜２１２Ａが露出する。また、導電膜１０４と重なる領域１５５ａのレジストマスクが除去され、領域１５５ａの導電膜１１２Ａが露出する。
【０２９１】
また、レジストマスク２５１ａの端部は、導電膜２１５の端部より内側に位置する。レジストマスク２５３ａ及びレジストマスク２５３ｂの端部は、導電膜２１２Ａの端部より内側に位置する。レジストマスク１５１ａ及びレジストマスク１５１ｂの端部は、導電膜１１２Ａの端部より内側に位置する。レジストマスク１５３ａの端部は、導電膜１１５の端部より内側に位置する。
【０２９２】
次に、レジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａをマスクに、導電膜２１５、導電膜２１２Ａ、導電膜１１２Ａ、導電膜１１５の一部を除去し、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａをそれぞれ形成する（図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）参照）。
【０２９３】
導電膜２１５ａの端部は、金属酸化物膜２２８の端部より内側に位置する。導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂの端部は、金属酸化物膜２０８の端部より内側に位置する。導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。導電膜１１５ａの端部は、金属酸化物膜１２８の端部より内側に位置する。
【０２９４】
次にレジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａを除去する。
【０２９５】
レジストマスクを除去した後に、金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８（より具体的には金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２及び金属酸化物膜２２８＿２）の表面（バックチャネル側）を洗浄してもよい。当該洗浄方法としては、例えば、リン酸等の薬液を用いた洗浄が挙げられる。リン酸等の薬液を用いて洗浄を行うことで、金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２及び金属酸化物膜２２８＿２の表面に付着した不純物（例えば、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂに含まれる元素等）を除去することができる。なお、当該洗浄を必ずしも行う必要はなく、場合によっては、洗浄を行わなくてもよい。
【０２９６】
また、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂを形成する工程、及び上記洗浄工程のいずれか一方または双方において、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂから金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８が露出した領域は、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８の膜厚が薄くなる場合がある。
【０２９７】
なお、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８が露出した領域、すなわち、金属酸化物膜１０８＿２及び金属酸化物膜２０８＿２は結晶性が高められた金属酸化物膜であることが好ましい。結晶性が高い金属酸化物膜は、不純物、特に導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂに用いる構成元素が膜中に拡散しにくい構成である。したがって、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。
【０２９８】
また、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）において、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜１１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ及び導電膜２１５ａから露出した金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８の表面、すなわち金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２、金属酸化物膜２２８＿２の表面に凹部が形成される場合について例示したが、これに限定されず、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜１１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ及び導電膜２１５ａから露出した金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８の表面は、凹部を有していなくてもよい。
【０２９９】
次に、絶縁膜１０６、金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａ上に、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を形成する（図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）及び図１７（Ｃ）参照）。
【０３００】
なお、絶縁膜１１４を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１６を形成することが好ましい。絶縁膜１１４を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１６を連続的に形成することで、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６との界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができる。
【０３０１】
例えば、絶縁膜１１４として、ＰＥＣＶＤ法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。また、上記の堆積性気体の流量に対して酸化性気体の流量を２０倍以上５００倍以下、好ましくは４０倍以上１００倍以下とする。
【０３０２】
本実施の形態においては、絶縁膜１１４として、基板１０２を保持する温度を２２０℃とし、流量５０ｓｃｃｍのシラン及び流量２０００ｓｃｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室内の圧力を２０Ｐａとし、平行平板電極に供給する高周波電力を１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ（電力密度としては１．６×１０−２Ｗ／ｃｍ２）とするＰＥＣＶＤ法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成する。
【０３０３】
絶縁膜１１６としては、ＰＥＣＶＤ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３５０℃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０．２５Ｗ／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する。
【０３０４】
絶縁膜１１６の成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜１１６中における酸素含有量が化学量論的組成よりも多くなる。一方、基板温度が、上記温度で形成された膜では、シリコンと酸素の結合力が弱いため、後の工程の加熱処理により膜中の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膜を形成することができる。
【０３０５】
なお、絶縁膜１１６の形成工程において、絶縁膜１１４が金属酸化物膜１０８の保護膜となる。したがって、金属酸化物膜１０８へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁膜１１６を形成することができる。
【０３０６】
なお、絶縁膜１１６の成膜条件において、酸化性気体に対するシリコンを含む堆積性気体の流量を増加することで、絶縁膜１１６の欠陥量を低減することが可能である。代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が６×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、好ましくは３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１．５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である欠陥量の少ない酸化物絶縁膜を形成することができる。この結果、トランジスタ１００Ａ、２００Ａの信頼性を高めることができる。
【０３０７】
また、絶縁膜１１４、１１６を成膜した後に、加熱処理（以下、第２の加熱処理とする）を行うと好適である。第２の加熱処理により、絶縁膜１１４、１１６に含まれる窒素酸化物を低減することができる。または、第２の加熱処理により、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の一部を金属酸化物膜１０８に移動させ、金属酸化物膜１０８に含まれる酸素欠損を低減することができる。
【０３０８】
第２の加熱処理の温度は、代表的には、４００℃未満、好ましくは３７５℃未満、さらに好ましくは、１５０℃以上３５０℃以下とする。第２の加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。該加熱処理には、電気炉、ＲＴＡ等を用いることができる。
【０３０９】
絶縁膜１１８は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。絶縁膜１１８としては、例えば、窒化シリコン膜を用いると好適である。また、絶縁膜１１８としては、例えば、スパッタリング法またはＰＥＣＶＤ法を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜１１８をＰＥＣＶＤ法で成膜する場合、基板温度は４００℃未満、好ましくは３７５℃未満、さらに好ましくは１８０℃以上３５０℃以下である。絶縁膜１１８を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで、緻密な膜を形成できるため好ましい。また、絶縁膜１１８を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで、絶縁膜１１４、１１６中の酸素または過剰酸素を、金属酸化物膜１０８に移動させることが可能となる。
【０３１０】
また、絶縁膜１１８としてＰＥＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する場合、シリコンを含む堆積性気体、窒素、及びアンモニアを原料ガスとして用いることが好ましい。窒素と比較して少量のアンモニアを用いることで、プラズマ中でアンモニアが解離し、活性種が発生する。該活性種が、シリコンを含む堆積性気体に含まれるシリコン及び水素の結合、及び窒素の三重結合を切断する。この結果、シリコン及び窒素の結合が促進され、シリコン及び水素の結合が少なく、欠陥が少なく、緻密な窒化シリコン膜を形成することができる。一方、窒素に対するアンモニアの量が多いと、シリコンを含む堆積性気体及び窒素の分解が進まず、シリコン及び水素結合が残存してしまい、欠陥が増大した、且つ粗な窒化シリコン膜が形成されてしまう。これらのため、原料ガスにおいて、アンモニアに対する窒素の流量比を５倍以上５０倍以下、１０倍以上５０倍以下とすることが好ましい。
【０３１１】
本実施の形態においては、絶縁膜１１８として、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、シラン、窒素、及びアンモニアを原料ガスとして用いて、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。流量は、シランが５０ｓｃｃｍ、窒素が５０００ｓｃｃｍであり、アンモニアが１００ｓｃｃｍである。処理室の圧力を１００Ｐａ、基板温度を３５０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１０００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給する。ＰＥＣＶＤ装置は電極面積が６０００ｃｍ２である平行平板型のＰＥＣＶＤ装置であり、供給した電力を単位面積あたりの電力（電力密度）に換算すると１．７×１０−１Ｗ／ｃｍ２である。
【０３１２】
なお、絶縁膜１１６を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１８を形成してもよい。絶縁膜１１６を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１８を連続的に形成することで、絶縁膜１１６と絶縁膜１１８との界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができる。
【０３１３】
また、絶縁膜１１８形成後に、先に記載の第１の加熱処理及び第２の加熱処理と同等の加熱処理（以下、第３の加熱処理とする）を行ってもよい。
【０３１４】
第３の加熱処理を行うことで、絶縁膜１１６が有する酸素は、金属酸化物膜１０８、２０８中に移動し、金属酸化物膜１０８、２０８中の酸素欠損を補填する。
【０３１５】
次に、絶縁膜１１８上に導電膜１３０を形成する（図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）及び図１８（Ｃ）参照）。
【０３１６】
導電膜１３０に、透光性を有する導電膜を用いることができる。透光性を有する導電膜として、例えば酸化インジウムスズ、インジウム亜鉛酸化物、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、酸化ケイ素を含むインジウム錫酸化物等の導電性材料を用いて形成することができる。
【０３１７】
なお、導電膜１３０として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて導電膜を形成した場合、絶縁膜１１８が形成されることで、絶縁膜１１８が有する水素及び窒素のいずれか一方または双方が、導電膜１３０中に入り込む場合がある。この場合、導電膜１３０中の酸素欠損と、水素及び窒素のいずれか一方または双方が結合することで、導電膜１３０の抵抗が低くなる。抵抗が低減された導電膜１３０を形成することができる。なお、抵抗が低減された導電膜は、酸化物導電体膜である。
【０３１８】
導電膜１３０の形成にはスパッタリング装置を使用できる。導電膜１３０を形成する際に、酸素ガスを含む雰囲気にてプラズマを放電させる。その際に、導電膜１３０の被形成面となる絶縁膜１１８中に、酸素が添加される。また、導電膜１３０を形成する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど）を混合させてもよい。
【０３１９】
酸素ガスとしては、少なくとも導電膜１３０を形成する際に含まれていればよく、導電膜１３０を形成する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合としては、０％より大きく１００％以下、好ましくは１０％以上１００％以下、さらに好ましくは３０％以上１００％以下である。
【０３２０】
本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により導電膜１３０を形成する。または、ＩＴＯターゲットを用い、成膜ガスとして１００％の酸素ガスを用いたスパッタリング法により導電膜１３０を形成してもよい。
【０３２１】
なお、本実施の形態では、導電膜１３０を形成する際に、絶縁膜１１６に酸素を添加する方法について例示したがこれに限定されない。例えば、導電膜１３０を形成後に、さらに絶縁膜１１６に酸素を添加してもよい。
【０３２２】
絶縁膜１１６に酸素を添加する方法としては、例えば、インジウムと、錫と、シリコンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、ＩＴＳＯともいう）ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２：ＳｉＯ２＝８５：１０：５［重量％］）を用いて、膜厚５ｎｍのＩＴＳＯ膜を形成すればよい。この場合、ＩＴＳＯ膜の膜厚としては、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、または２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすると好適に酸素を透過し、且つ酸素の放出を抑制できるため好ましい。その後、ＩＴＳＯ膜を通過させて、絶縁膜１１６に酸素を添加する。酸素の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等が挙げられる。また、酸素を添加する際に、基板側にバイアス電圧を印加することで効果的に酸素を絶縁膜１１６に添加することができる。上記バイアス電圧としては、例えば、アッシング装置を用い、該アッシング装置の基板側に印加するバイアス電圧の電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以上５Ｗ／ｃｍ２以下とすればよい。また、酸素を添加する際の基板温度としては、室温以上３００℃以下、好ましくは、１００℃以上２５０℃以下とすることで、絶縁膜１１６に効率よく酸素を添加することができる。
【０３２３】
次に、導電膜１３０を所望の形状に加工することで、導電膜１３０ａを形成する（図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）及び図１９（Ｃ）参照）。導電膜１３０ａを形成する工程が、第３のリソグラフィ工程となる。
【０３２４】
本実施の形態においては、ウエットエッチングを用い、導電膜１３０ａを形成する。導電膜１３０ａの形成に、ドライエッチングを用いてよい。
【０３２５】
次に、絶縁膜１１８及び導電膜１３０ａ上に絶縁膜１１９を形成する（図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）及び図２０（Ｃ）参照）。絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に、開口部２４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１３と重なる領域に、開口部１４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１５ａと重なる領域に、開口部１４４を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１３０ａと重ならず、かつ導電膜１０４と重なる領域に、開口部１４６を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１３０ａと重なる領域に、開口部１４８を有する。
【０３２６】
絶縁膜１１８及び導電膜１３０ａ上に感光性樹脂を塗布後、露光及び現像を行って、絶縁膜１１９を形成することができる。または、絶縁膜１１８及び導電膜１３０ａ上に非感光性樹脂を塗布後、焼成を行う。次に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて焼成された非感光性樹脂をエッチングすることで、絶縁膜１１９を形成することができる。絶縁膜１１９を形成する工程が、第４のリソグラフィ工程となる。
【０３２７】
次に、絶縁膜１１９をマスクに用い、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去する（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）参照）。開口部２４２と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜２１２ｂを露出させ、開口部２４２ａを形成する。開口部１４２と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１３を露出させ、開口部１４２ａを形成する。開口部１４４と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１５ａを露出させ、開口部１４４ａを形成する。開口部１４６と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１０４を露出させ、開口部１４６ａを形成する。開口部１４８と重なる領域の導電膜１３０ａは除去せずに、開口部１４８ａを形成する。
【０３２８】
開口部２４２ａ、開口部１４２ａ、開口部１４４ａ、開口部１４６ａ及び開口部１４８ａの形成には、ドライエッチングを使用できる。また、ウエットエッチングを用いてもよい。ドライエッチング及びウエットエッチングを組み合わせて用いてもよい。
【０３２９】
開口部２４２ａ、開口部１４２ａ、開口部１４４ａ、開口部１４６ａ及び開口部１４８ａの形成において、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８のエッチング速度は速く、導電膜２１２ｂ、導電膜１１３、導電膜１１５ａ、導電膜１３０ａのエッチング速度は遅いことが好ましい。また、絶縁膜１１９のエッチング速度は遅いことが好ましい。
【０３３０】
開口部２４２ａ、開口部１４２ａ、開口部１４４ａ、開口部１４６ａ及び開口部１４８ａの形成において、絶縁膜１１９の膜厚が薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０３３１】
次に、絶縁膜１１９、開口部２４２ａ、開口部１４２ａ、開口部１４４ａ、開口部１４６ａ及び開口部１４８ａ上に、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂとなる導電膜を形成する。
【０３３２】
該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工し、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する（図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）及び図２２（Ｃ）参照）。導電膜１２０ａを設けることで、導電膜１１３及び導電膜１１５ａが電気的に接続される。導電膜１２０ｂを設けることで、導電膜１３０ａ及び導電膜１０４が電気的に接続される。
【０３３３】
導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する工程が、第５のリソグラフィ工程となる。
【０３３４】
以上示したように、５回のリソグラフィ工程で図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０３３５】
本発明の一態様では、５回の少ないリソグラフィ工程の回数で表示装置を作製できる。リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。
【０３３６】
＜表示装置の作製方法２＞
図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタ１００Ｂ、トランジスタ２００Ｂ、容量素子２５０Ｂ及び接続部１５０Ｂの作製方法について、図２３乃至図２９を用いて説明する。
【０３３７】
なお、図２３乃至図２９は、表示装置の作製方法を説明する断面図である。図２３乃至図２９において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向はトランジスタ２００Ｂのチャネル長方向の断面図であり、一点鎖線Ｘ３−Ｘ４方向はトランジスタ１００Ｂのチャネル長方向の断面図である。一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向はトランジスタ１００Ｂのチャネル幅方向の断面図である。
【０３３８】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す表示装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置と同様に、導電膜２１５、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａまで形成する。
【０３３９】
次に、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａ上に、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を形成する（図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）及び図２３（Ｃ）参照）。
【０３４０】
次に、絶縁膜１１６上に導電膜１３２を形成する（図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）及び図２５（Ｃ）参照）。
【０３４１】
導電膜１３２として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いた導電膜を形成できる。導電膜１３２上に絶縁膜１１８が形成されることで、絶縁膜１１８が有する水素及び窒素のいずれか一方または双方が、導電膜１３２中に入り込む場合がある。この場合、導電膜１３２中の酸素欠損と、水素及び窒素のいずれか一方または双方が結合することで、導電膜１３２の抵抗が低くなる。抵抗が低減された導電膜１３２を形成することができる。なお、抵抗が低減された導電膜は、酸化物導電体膜である。
【０３４２】
なお、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）は、絶縁膜１１６上に、導電膜１３２を形成する際の成膜装置内部の断面模式図である。図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）では、成膜装置としてスパッタリング装置を用い、当該スパッタリング装置内部に設置されたターゲット１９３と、ターゲット１９３の下方に形成されるプラズマ１９４とが、模式的に表されている。
【０３４３】
まず、導電膜１３２を形成する際に、酸素ガスを含む雰囲気にてプラズマを放電させる。その際に、導電膜１３２の被形成面となる絶縁膜１１６中に、酸素が添加される。また、導電膜１３２を形成する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど）を混合させてもよい。
【０３４４】
酸素ガスとしては、少なくとも導電膜１３２を形成する際に含まれていればよく、導電膜１３２を形成する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合としては、０％より大きく１００％以下、好ましくは１０％以上１００％以下、さらに好ましくは３０％以上１００％以下である。
【０３４５】
なお、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）において、絶縁膜１１６に添加される酸素または過剰酸素を模式的に破線の矢印で表している。
【０３４６】
本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により導電膜１３２を形成する。または、ＩＴＯターゲットを用い、成膜ガスとして１００％の酸素ガスを用いたスパッタリング法により導電膜１３２を形成してもよい。
【０３４７】
なお、本実施の形態では、導電膜１３２を形成する際に、絶縁膜１１６に酸素を添加する方法について例示したがこれに限定されない。例えば、導電膜１３２を形成後に、さらに絶縁膜１１６に酸素を添加してもよい。
【０３４８】
絶縁膜１１６に酸素を添加する方法としては、例えば、インジウムと、錫と、シリコンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、ＩＴＳＯともいう）ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２：ＳｉＯ２＝８５：１０：５［重量％］）を用いて、膜厚５ｎｍのＩＴＳＯ膜を形成すればよい。この場合、ＩＴＳＯ膜の膜厚としては、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、または２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすると好適に酸素を透過し、且つ酸素の放出を抑制できるため好ましい。その後、ＩＴＳＯ膜を通過させて、絶縁膜１１６に酸素を添加する。酸素の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等が挙げられる。また、酸素を添加する際に、基板側にバイアス電圧を印加することで効果的に酸素を絶縁膜１１６に添加することができる。上記バイアス電圧としては、例えば、アッシング装置を用い、該アッシング装置の基板側に印加するバイアス電圧の電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以上５Ｗ／ｃｍ２以下とすればよい。また、酸素を添加する際の基板温度としては、室温以上３００℃以下、好ましくは、１００℃以上２５０℃以下とすることで、絶縁膜１１６に効率よく酸素を添加することができる。
【０３４９】
次に、導電膜１３２を所望の形状に加工することで、導電膜１３２ａを形成する（図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）及び図２６（Ｃ）参照）。導電膜１３２ａを形成する工程が、第３のリソグラフィ工程となる。
【０３５０】
本実施の形態においては、ウエットエッチングを用い、導電膜１３２ａを形成する。導電膜１３２ａの形成に、ドライエッチングを用いてよい。
【０３５１】
次に、絶縁膜１１６及び導電膜１３２ａ上に、絶縁膜１１８を形成する。
【０３５２】
次に、絶縁膜１１８上に絶縁膜１１９を形成する（図２７（Ａ）、図２７（Ｂ）及び図２７（Ｃ）参照）。絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に、開口部２４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１３と重なる領域に、開口部１４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１５ａと重なる領域に、開口部１４４を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１３２ａと重ならず、かつ導電膜１０４と重なる領域に、開口部１４６を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１３２ａと重なる領域に、開口部１４８を有する。
【０３５３】
絶縁膜１１８及び導電膜１３２ａ上に感光性樹脂を塗布後、露光及び現像を行って、絶縁膜１１９を形成することができる。または、絶縁膜１１８及び導電膜１３２ａ上に非感光性樹脂を塗布後、焼成を行う。次に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて焼成された非感光性樹脂をエッチングすることで、絶縁膜１１９を形成することができる。絶縁膜１１９を形成する工程が、第４のリソグラフィ工程となる。
【０３５４】
次に、絶縁膜１１９をマスクに用い、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去する（図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）及び図２８（Ｃ）参照）。開口部２４２と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜２１２ｂを露出させ、開口部２４２ｂを形成する。開口部１４２と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１３を露出させ、開口部１４２ｂを形成する。開口部１４４と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１５ａを露出させ、開口部１４４ｂを形成する。開口部１４６と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１０４を露出させ、開口部１４６ｂを形成する。開口部１４８と重なる領域の絶縁膜１１８を除去して導電膜１３２ａを露出させ、開口部１４８ｂを形成する。
【０３５５】
開口部２４２ｂ、開口部１４２ｂ、開口部１４４ｂ、開口部１４６ｂ及び開口部１４８ｂの形成には、ドライエッチングを使用できる。また、ウエットエッチングを用いてもよい。ドライエッチング及びウエットエッチングを組み合わせて用いてもよい。
【０３５６】
開口部２４２ｂ、開口部１４２ｂ、開口部１４４ｂ、開口部１４６ｂ及び開口部１４８ｂの形成において、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８のエッチング速度は速く、導電膜２１２ｂ、導電膜１１３、導電膜１１５ａ、導電膜１３２ａのエッチング速度は遅いことが好ましい。また、絶縁膜１１９のエッチング速度は遅いことが好ましい。
【０３５７】
開口部２４２ｂ、開口部１４２ｂ、開口部１４４ｂ、開口部１４６ｂ及び開口部１４８ｂの形成において、絶縁膜１１９の膜厚が薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０３５８】
次に、絶縁膜１１９、開口部２４２ｂ、開口部１４２ｂ、開口部１４４ｂ、開口部１４６ｂ及び開口部１４８ｂ上に、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂとなる導電膜を形成する。
【０３５９】
該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工し、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する（図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）及び図２９（Ｃ）参照）。導電膜１２０ａを形成することで、導電膜１１３及び導電膜１１５ａが電気的に接続される。導電膜１２０ｂを形成することで、導電膜１３２ａ及び導電膜１０４が電気的に接続される。
【０３６０】
導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する工程が、第５のリソグラフィ工程となる。
【０３６１】
以上示したように、５回のリソグラフィ工程で図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０３６２】
本発明の一態様では、５回の少ないリソグラフィ工程の回数で表示装置を作製できる。リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。
【０３６３】
＜表示装置の作製方法３＞
図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタ１００Ｃ、トランジスタ２００Ｃ、容量素子２５０Ｃ及び接続部１５０Ｃの作製方法について、図３０乃至図３２を用いて説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す表示装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置と同様に、絶縁膜１１８まで形成する。
【０３６４】
次に、絶縁膜１１８上に絶縁膜１１９を形成する（図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）及び図３０（Ｃ）参照）。絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に、開口部２４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１３と重なる領域に、開口部１４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１１５ａと重なる領域に、開口部１４４を有する。
【０３６５】
絶縁膜１１８上に感光性樹脂を塗布後、露光及び現像を行って、絶縁膜１１９を形成することができる。または、絶縁膜１１８上に非感光性樹脂を塗布後、焼成を行う。次に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて焼成された非感光性樹脂をエッチングすることで、絶縁膜１１９を形成することができる。絶縁膜１１９を形成する工程が、第３のリソグラフィ工程となる。
【０３６６】
次に、絶縁膜１１９をマスクに用い、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去する（図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）及び図３１（Ｃ）参照）。開口部２４２と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜２１２ｂを露出させ、開口部２４２ｃを形成する。開口部１４２と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１３を露出させ、開口部１４２ｃを形成する。開口部１４４と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１１５ａを露出させ、開口部１４４ｃを形成する。
【０３６７】
開口部２４２ｃ、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃの形成には、ドライエッチングを使用できる。また、ウエットエッチングを用いてもよい。ドライエッチング及びウエットエッチングを組み合わせて用いてもよい。
【０３６８】
開口部２４２ｃ、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃの形成において、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８のエッチング速度は速く、導電膜２１２ｂ、導電膜１１３、導電膜１１５ａ、導電膜１３２ａのエッチング速度は遅いことが好ましい。また、絶縁膜１１９のエッチング速度は遅いことが好ましい。
【０３６９】
開口部２４２ｃ、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃの形成において、絶縁膜１１９の膜厚が薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０３７０】
次に、絶縁膜１１９、開口部２４２ｃ、開口部１４２ｃ及び開口部１４４ｃ上に、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂとなる導電膜を形成する。
【０３７１】
該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工し、導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する（図３２（Ａ）、図３２（Ｂ）及び図３２（Ｃ）参照）。導電膜１２０ａを形成することで、導電膜１１３及び導電膜１１５ａが電気的に接続される。
【０３７２】
導電膜２２０、第４の配線としての機能を有する導電膜１２０ａ及び第１の配線としての機能を有する導電膜１２０ｂを形成する工程が、第４のリソグラフィ工程となる。
【０３７３】
以上示したように、４回のリソグラフィ工程で図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０３７４】
なお、本実施の形態では、１回のリソグラフィ工程で、金属酸化物膜２２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａを形成した。金属酸化物膜２２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜１２８の形成と、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａの形成を、それぞれ別のリソグラフィ工程で行ってもよい。別のリソグラフィ工程で行う場合は、５回のリソグラフィ工程で図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０３７５】
本発明の一態様では、４回又は５回の少ないリソグラフィ工程の回数で表示装置を作製できる。リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。
【０３７６】
＜表示装置の作製方法４＞
図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタ１００Ｄ、トランジスタ２００Ｄ、容量素子２５０Ｄ及び接続部１５０Ｄの作製方法について、図３３乃至図４１を用いて説明する。
【０３７７】
なお、図３３乃至図４１は、表示装置の作製方法を説明する断面図である。図３３乃至図４１において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向はトランジスタ２００Ｄのチャネル長方向の断面図であり、一点鎖線Ｘ３−Ｘ４方向はトランジスタ１００Ｄのチャネル長方向の断面図である。一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向はトランジスタ１００Ｄのチャネル幅方向の断面図である。
【０３７８】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す表示装置は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す表示装置と同様に、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂまで形成する。
【０３７９】
次に、金属酸化物膜１０８及び絶縁膜１０６にリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工し、導電膜１１３と重なる領域に開口部１６０を形成する（図３３（Ａ）、図３３（Ｂ）及び図３３（Ｃ）参照）。開口部１６０において、導電膜１１３が露出する。開口部１６０を形成する工程が、第２のリソグラフィ工程となる。
【０３８０】
次に、金属酸化物膜１０８上に導電膜１１２を形成する。次に、第３のリソグラフィ工程として、導電膜１１２上にレジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３を形成する（図３４（Ａ）、図３４（Ｂ）及び図３４（Ｃ）参照）。レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３を形成する工程が、第３のリソグラフィ工程となる。
【０３８１】
本実施の形態では、導電膜１１２として、厚さ３０ｎｍのチタン膜と、厚さ２００ｎｍの銅膜と、厚さ１０ｎｍのチタン膜とを、それぞれ順に、スパッタリング法により成膜する。
【０３８２】
レジストマスク２５３は、導電膜２０４と重なる領域にレジストの膜厚が薄い領域２５５を有する。領域２５５は凹部ともいえる。レジストマスク１５１は、導電膜１０４と重なる領域にレジスト膜厚が薄い領域１５５を有する。領域１５５は凹部ともいえる。本実施の形態では、レジストマスクの形成に、多階調（高階調）マスクを用いた露光を用いる。多階調（高階調）マスクを用いることで、レジストの厚さが異なるレジストマスクを形成できる。
【０３８３】
多階調マスクを用いて露光した後、現像することで、図３４（Ａ）、図３４（Ｂ）及び図３４（Ｃ）に示すように膜厚の異なる領域を有するレジストマスクを形成することができる。
【０３８４】
なお、多階調マスクとして、レジストの膜厚が２種類の例を示したが、本発明の形態はこれに限られない。複数の光の透過率を有する回折格子部１８又は半透過膜２３を用いることにより、３種類以上の膜厚を有するレジストを形成できる。
【０３８５】
次に、レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３をマスクに、導電膜１１２及び金属酸化物膜１０８の一部を除去し、導電膜２１５、導電膜２１２Ａ、導電膜１１２Ａ、導電膜１１５、金属酸化物膜２２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜１２８をそれぞれ形成する（図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）及び図３５（Ｃ）参照）。
【０３８６】
導電膜１１２の加工には、ウエットエッチングを用いることができる。ただし、加工方法としてはこれに限定されず、例えば、ドライエッチングを用いてもよい。金属酸化物膜１０８ｂの加工には、ウエットエッチングを用いることができる。ただし、加工方法としてはこれに限定されず、例えば、ドライエッチングを用いてもよい。
【０３８７】
導電膜１１２、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの加工には、異なるエッチングを用いてもよい。例えば、導電膜１１２の加工にはドライエッチングを用い、金属酸化物膜１０８ａ及び金属酸化物膜１０８ｂの加工にはウエットエッチングを用いてもよい。
【０３８８】
次に、レジストマスク２５１、レジストマスク２５３、レジストマスク１５１及びレジストマスク１５３の一部を除去し、レジストマスクの面積を縮小する。レジストマスクの面積を縮小することで、レジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａがそれぞれ形成される（図３６（Ａ）、図３６（Ｂ）及び図３６（Ｃ）参照）。
【０３８９】
レジストマスクの一部の除去にはアッシング装置を用いることができる。アッシングにより、レジストマスクの面積が縮小するとともに、レジストマスクの厚さが薄くなる場合がある。
【０３９０】
例えば、アッシングとして、酸素、オゾンなどのガスに紫外線などの光を照射し、ガスと有機物を化学反応させて有機物を除去する光励起アッシングを用いてもよい。アッシングとして、酸素、オゾンなどのガスを高周波などでプラズマ化し、そのプラズマを利用して有機物を除去するプラズマアッシングを用いてもよい。
【０３９１】
レジストマスク２５３のレジストマスクが薄い領域２５５、及びレジストマスク１５１のレジストマスクが薄い領域１５５は、該アッシングによりレジストが除去され、図３６（Ａ）、図３６（Ｂ）及び図３６（Ｃ）に示すようにレジストマスクが分離する。レジストマスクの一部を除去することで、導電膜２０４と重なる領域２５５ａのレジストマスクが除去され、領域２５５ａの導電膜２１２Ａが露出する。また、導電膜１０４と重なる領域１５５ａのレジストマスクが除去され、領域１５５ａの導電膜１１２Ａが露出する。
【０３９２】
また、レジストマスク２５１ａの端部は、導電膜２１５の端部より内側に位置する。レジストマスク２５３ａ及びレジストマスク２５３ｂの端部は、導電膜２１２Ａの端部より内側に位置する。レジストマスク１５１ａ及びレジストマスク１５１ｂの端部は、導電膜１１２Ａの端部より内側に位置する。レジストマスク１５３ａの端部は、導電膜１１５の端部より内側に位置する。
【０３９３】
次に、レジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａをマスクに、導電膜２１５、導電膜２１２Ａ、導電膜１１２Ａ、導電膜１１５の一部を除去し、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａをそれぞれ形成する（図３７（Ａ）、図３７（Ｂ）及び図３７（Ｃ）参照）。
【０３９４】
導電膜２１５ａの端部は、金属酸化物膜２２８の端部より内側に位置する。導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂの端部は、金属酸化物膜２０８の端部より内側に位置する。導電膜１１２ａ及び導電膜１１２ｂの端部は、金属酸化物膜１０８の端部より内側に位置する。導電膜１１５ａの端部は、金属酸化物膜１２８の端部より内側に位置する。
【０３９５】
次にレジストマスク２５１ａ、レジストマスク２５３ａ、レジストマスク２５３ｂ、レジストマスク１５１ａ、レジストマスク１５１ｂ及びレジストマスク１５３ａを除去する。
【０３９６】
レジストマスクを除去した後に、金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８（より具体的には金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２及び金属酸化物膜２２８＿２）の表面（バックチャネル側）を洗浄してもよい。当該洗浄方法としては、例えば、リン酸等の薬液を用いた洗浄が挙げられる。リン酸等の薬液を用いて洗浄を行うことで、金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２及び金属酸化物膜２２８＿２の表面に付着した不純物（例えば、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂに含まれる元素等）を除去することができる。なお、当該洗浄を必ずしも行う必要はなく、場合によっては、洗浄を行わなくてもよい。
【０３９７】
また、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂを形成する工程、及び上記洗浄工程のいずれか一方または双方において、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂから金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８が露出した領域は、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８の膜厚が薄くなる場合がある。
【０３９８】
なお、金属酸化物膜１０８及び金属酸化物膜２０８が露出した領域、すなわち、金属酸化物膜１０８＿２及び金属酸化物膜２０８＿２は結晶性が高められた金属酸化物膜であることが好ましい。結晶性が高い金属酸化物膜は、不純物、特に導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂに用いる構成元素が膜中に拡散しにくい構成である。したがって、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。
【０３９９】
また、図３７（Ａ）、図３７（Ｂ）及び図３７（Ｃ）において、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜１１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ及び導電膜２１５ａから露出した金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８の表面、すなわち金属酸化物膜１０８＿２、金属酸化物膜１２８＿２、金属酸化物膜２０８＿２、金属酸化物膜２２８＿２の表面に凹部が形成される場合について例示したが、これに限定されず、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ、導電膜１１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ及び導電膜２１５ａから露出した金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８の表面は、凹部を有していなくてもよい。
【０４００】
次に、絶縁膜１０６、金属酸化物膜１０８、金属酸化物膜１２８、金属酸化物膜２０８、金属酸化物膜２２８、導電膜２１５ａ、導電膜２１２ａ、導電膜２１２ｂ、導電膜１１２ａ、導電膜１１２ｂ及び導電膜１１５ａ上に、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を形成する（図３８（Ａ）、図３８（Ｂ）及び図３８（Ｃ）参照）。
【０４０１】
絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の形成方法については、前述の記載を参照できるため、詳細な説明を省略する。
【０４０２】
なお、絶縁膜１１４を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１６を形成することが好ましい。絶縁膜１１４を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１６を連続的に形成することで、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６との界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができる。
【０４０３】
なお、絶縁膜１１６を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１８を形成してもよい。絶縁膜１１６を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１８を連続的に形成することで、絶縁膜１１６と絶縁膜１１８との界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができる。
【０４０４】
また、絶縁膜１１８形成後に、先に記載の第１の加熱処理及び第２の加熱処理と同等の加熱処理（以下、第３の加熱処理とする）を行ってもよい。
【０４０５】
第３の加熱処理を行うことで、絶縁膜１１６が有する酸素は、金属酸化物膜１０８、２０８中に移動し、金属酸化物膜１０８、２０８中の酸素欠損を補填する。
【０４０６】
次に、第４のリソグラフィ工程として、絶縁膜１１８上に絶縁膜１１９を形成する（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）及び図３９（Ｃ）参照）。絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に開口部２４２を有する。絶縁膜１１９は、導電膜１０４及び金属酸化物膜１０８と重なる領域に絶縁膜１１９の膜厚が薄い領域１５７を有する。領域１５７は凹部ともいえる。絶縁膜１１９は、導電膜１０４と重なり、かつ金属酸化物膜１０８と重ならない領域に開口部１４６を有する。本実施の形態では、絶縁膜１１９の形成に、多階調（高階調）マスクを用いた露光を用いる。多階調（高階調）マスクを用いることで、厚さが異なる領域を有する絶縁膜１１９を形成できる。
【０４０７】
絶縁膜１１８上に感光性樹脂を塗布後、露光及び現像を行って、絶縁膜１１９を形成することができる。または、絶縁膜１１８上に非感光性樹脂を塗布後、焼成を行う。次に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて焼成された非感光性樹脂をエッチングすることで、絶縁膜１１９を形成することができる。
【０４０８】
次に、絶縁膜１１９をマスクに用い、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去する（図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）及び図４０（Ｃ）参照）。開口部２４２と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜２１２ｂを露出させ、開口部２４２ｄを形成する。開口部１４６と重なる領域の絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜１０４を露出させ、開口部１４６ｄを形成する。これらの絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去するとともに、絶縁膜１１９の一部も除去される。領域１５７の絶縁膜１１９を除去して絶縁膜１１８を露出させ、開口部１４２ｄを形成する。
【０４０９】
開口部２４２ｄ、開口部１４２ｄ及び開口部１４６ｄの形成には、ドライエッチングを使用できる。また、ウエットエッチングを用いてもよい。ドライエッチング及びウエットエッチングを組み合わせて用いてもよい。
【０４１０】
開口部２４２ｄ、開口部１４２ｄ及び開口部１４６ｄの形成において、絶縁膜１０６、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８のエッチング速度は速く、導電膜２１２ｂ、導電膜１１３、導電膜１１５ａのエッチング速度は遅いことが好ましい。
【０４１１】
開口部２４２ｄ、開口部１４２ｄ及び開口部１４６ｄの形成において、絶縁膜１１９の膜厚が薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０４１２】
領域１５７の絶縁膜１１９の除去に、アッシングを用いてもよい。アッシングにより、絶縁膜１１９の面積が縮小するとともに、絶縁膜１１９の厚さが薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０４１３】
次に、絶縁膜１１９、開口部２４２ａ、開口部１４２ｄ及び開口部１４６ｄ上に導電膜を形成する。該導電膜を所望の形状に加工し、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する（図４１（Ａ）、図４１（Ｂ）及び図４１（Ｃ）参照）。導電膜２２０及び導電膜１３０ｄの形成が、第５のリソグラフィ工程となる。
【０４１４】
導電膜２２０及び導電膜１３０ｄに、透光性を有する導電膜を用いることができる。透光性を有する導電膜として、例えば酸化インジウムスズ、インジウム亜鉛酸化物、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、酸化ケイ素を含むインジウム錫酸化物等の導電性材料を用いて形成することができる。
【０４１５】
なお、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて導電膜を形成した場合、絶縁膜１１８が形成されることで、絶縁膜１１８が有する水素及び窒素のいずれか一方または双方が、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄ中に入り込む場合がある。この場合、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄ中の酸素欠損と、水素及び窒素のいずれか一方または双方が結合することで、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄの抵抗が低くなる。抵抗が低減された導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成することができる。なお、抵抗が低減された導電膜は、酸化物導電体膜である。
【０４１６】
導電膜２２０及び導電膜１３０ｄの形成にはスパッタリング装置を使用できる。導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する際に、酸素ガスを含む雰囲気にてプラズマを放電させる。その際に、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄの被形成面となる絶縁膜１１８中に、酸素が添加される。また、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど）を混合させてもよい。
【０４１７】
酸素ガスとしては、少なくとも導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する際に含まれていればよく、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合としては、０％より大きく１００％以下、好ましくは１０％以上１００％以下、さらに好ましくは３０％以上１００％以下である。
【０４１８】
本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する。または、ＩＴＯターゲットを用い、成膜ガスとして１００％の酸素ガスを用いたスパッタリング法により導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成してもよい。
【０４１９】
なお、本実施の形態では、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する際に、絶縁膜１１６に酸素を添加する方法について例示したがこれに限定されない。例えば、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成後に、さらに絶縁膜１１６に酸素を添加してもよい。
【０４２０】
絶縁膜１１６に酸素を添加する方法としては、例えば、インジウムと、錫と、シリコンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、ＩＴＳＯともいう）ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２：ＳｉＯ２＝８５：１０：５［重量％］）を用いて、膜厚５ｎｍのＩＴＳＯ膜を形成すればよい。この場合、ＩＴＳＯ膜の膜厚としては、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、または２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすると好適に酸素を透過し、且つ酸素の放出を抑制できるため好ましい。その後、ＩＴＳＯ膜を通過させて、絶縁膜１１６に酸素を添加する。酸素の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等が挙げられる。また、酸素を添加する際に、基板側にバイアス電圧を印加することで効果的に酸素を絶縁膜１１６に添加することができる。上記バイアス電圧としては、例えば、アッシング装置を用い、該アッシング装置の基板側に印加するバイアス電圧の電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以上５Ｗ／ｃｍ２以下とすればよい。また、酸素を添加する際の基板温度としては、室温以上３００℃以下、好ましくは、１００℃以上２５０℃以下とすることで、絶縁膜１１６に効率よく酸素を添加することができる。
【０４２１】
本実施の形態においては、ウエットエッチングを用い、導電膜２２０及び導電膜１３０ｄを形成する。導電膜２２０及び導電膜１３０ｄの形成に、ドライエッチングを用いてよい。
【０４２２】
以上示したように、５回のリソグラフィ工程で図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０４２３】
本発明の一態様では、５回の少ないリソグラフィ工程の回数で表示装置を作製できる。リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。また、接続部において、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３及び第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ｄが直接接続することにより、良好なコンタクトを得られ、接触抵抗を低減することができる。
【０４２４】
＜表示装置の作製方法５＞
図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタ１００Ｅ、トランジスタ２００Ｅ、容量素子２５０Ｅ及び接続部１５０Ｅの作製方法について、図４２乃至図４４を用いて説明する。図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す表示装置は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す表示装置と同様に、絶縁膜１１８まで形成する。
【０４２５】
次に、第４のリソグラフィ工程として、絶縁膜１１８上に絶縁膜１１９を形成する（図４２（Ａ）、図４２（Ｂ）及び図４２（Ｃ）参照）。絶縁膜１１９は、導電膜２１２ｂと重なる領域に開口部２４２を有する。
【０４２６】
絶縁膜１１８上に感光性樹脂を塗布後、露光及び現像を行って、絶縁膜１１９を形成することができる。または、絶縁膜１１８上に非感光性樹脂を塗布後、焼成を行う。次に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて焼成された非感光性樹脂をエッチングすることで、絶縁膜１１９を形成することができる。
【０４２７】
次に、絶縁膜１１９をマスクに用い、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８の一部を除去する（図４３（Ａ）、図４３（Ｂ）及び図４３（Ｃ）参照）。開口部２４２と重なる領域の絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８を除去して導電膜２１２ｂを露出させ、開口部２４２ｅを形成する。
【０４２８】
開口部２４２ｅの形成には、ドライエッチングを使用できる。また、ウエットエッチングを用いてもよい。ドライエッチング及びウエットエッチングを組み合わせて用いてもよい。
【０４２９】
開口部２４２ｅの形成において、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６及び絶縁膜１１８のエッチング速度は速く、導電膜２１２ｂのエッチング速度は遅いことが好ましい。絶縁膜１１９のエッチング速度は遅いことが好ましい。
【０４３０】
開口部２４２ｅの形成において、絶縁膜１１９の膜厚が薄くなる場合がある。この薄くなる膜厚分を、絶縁膜１１９の形成時に膜厚を厚くして調整すればよい。
【０４３１】
次に、絶縁膜１１９及び開口部２４２ｅ上に導電膜を形成する。該導電膜を所望の形状に加工し、導電膜２２０を形成する（図４４（Ａ）、図４４（Ｂ）及び図４４（Ｃ）参照）。導電膜２２０の形成が、第５のリソグラフィ工程となる。
【０４３２】
導電膜２２０に、透光性を有する導電膜を用いることができる。透光性を有する導電膜として、例えば酸化インジウムスズ、インジウム亜鉛酸化物、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、酸化ケイ素を含むインジウム錫酸化物等の導電性材料を用いて形成することができる。
【０４３３】
本実施の形態においては、ウエットエッチングを用い、導電膜２２０を形成する。導電膜２２０の形成に、ドライエッチングを用いてよい。
【０４３４】
以上示したように、５回のリソグラフィ工程で図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す表示装置を作製できる。
【０４３５】
本発明の一態様では、５回の少ないリソグラフィ工程の回数で表示装置を作製できる。リソグラフィ工程を削減することにより、パターン配置のマージンを削減でき、また、トランジスタの微細化、表示装置の高精細化が可能となる。また、リソグラフィ工程の削減により、工程の簡略化、歩留りの向上が可能となる。また、リソグラフィ工程を削減することにより、マスクの費用を削減できる。また、接続部において、第１の配線としての機能を有する導電膜１１３及び第２の配線としての機能を有する導電膜１１５ａが直接接続することにより、良好なコンタクトを得られ、接触抵抗を低減することができる。
【０４３６】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０４３７】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、本発明の一態様の金属酸化物膜について、図４７乃至図５０を用いて説明を行う。
【０４３８】
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ構成を有する金属酸化物の詳細について説明する。ここでは、ＣＡＣ構成を有する金属酸化物の代表例として、ＣＡＣ−ＯＳを用いて説明する。
【０４３９】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、図４７に示すように、金属酸化物を構成する元素が偏在することで、各元素を主成分とする領域００１、および領域００２を形成し、各領域が、混合し、モザイク状に形成または分散される。つまり、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。
【０４４０】
特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。
【０４４１】
つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。
【０４４２】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種）が含まれていてもよい。
【０４４３】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【０４４４】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０４４５】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【０４４６】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【０４４７】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０４４８】
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
【０４４９】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【０４５０】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０４５１】
＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。
【０４５２】
≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。
【０４５３】
各試料の作製方法について、説明する。
【０４５４】
まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。
【０４５５】
なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。
【０４５６】
≪Ｘ線回折による解析≫
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。
【０４５７】
図４８にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図４８において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。
【０４５８】
図４８に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。
【０４５９】
また、図４８に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０４６０】
≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。
【０４６１】
ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビームの直径が約０．１ｎｍの電子線を照射して行った。
【０４６２】
図４９（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図４９（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。
【０４６３】
≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、プローブの直径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
【０４６４】
図４９（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図４９（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図４９（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図４９（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図４９（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図４９（Ｇ）に示す。
【０４６５】
図４９（Ｃ）、図４９（Ｄ）、図４９（Ｅ）、図４９（Ｆ）及び図４９（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０４６６】
また、図４９（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図４９（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図４９（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図４９（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図４９（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図４９（Ｌ）に示す。
【０４６７】
図４９（Ｈ）、図４９（Ｉ）、図４９（Ｊ）、図４９（Ｋ）及び図４９（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０４６８】
ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブの直径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブの直径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。
【０４６９】
また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、プローブの直径が大きい（例えば５０ｎｍ以上）電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、プローブの直径が小さい（例えば５０ｎｍ未満）電子線を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。
【０４７０】
成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。従って、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。
【０４７１】
以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。
【０４７２】
≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。
【０４７３】
ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。
【０４７４】
図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図５０（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図５０（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図５０（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。
【０４７５】
図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。
【０４７６】
図５０（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図５０（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。
【０４７７】
つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図５０（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲む範囲は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１などが主成分である領域である。
【０４７８】
また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図５０（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、破線で囲む範囲は、ＧａＯＸ３、またはＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４などが主成分である領域である。
【０４７９】
また、図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。
【０４８０】
このように、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。
【０４８１】
また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。
【０４８２】
また、図５０（Ａ）、図５０（Ｂ）及び図５０（Ｃ）より、ＧａＯＸ３などが主成分である領域、及びＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の直径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。
【０４８３】
以上より、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０４８４】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０４８５】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【０４８６】
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０４８７】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【０４８８】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０４８９】
＜金属酸化物膜を有するトランジスタ＞
次に、金属酸化物膜をトランジスタに用いる場合について説明する。
【０４９０】
なお、上記金属酸化物膜をトランジスタに用いることで、キャリア移動度が高く、かつ、スイッチング特性が高いトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
【０４９１】
また、トランジスタには、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物膜は、キャリア密度が８×１０１１／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上とすればよい。
【０４９２】
金属酸化物膜のキャリア密度を低くする場合においては、金属酸化物膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
【０４９３】
また、金属酸化物膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【０４９４】
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、金属酸化物膜中の不純物濃度を低減することが有効である。また、金属酸化物膜中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【０４９５】
ここで、金属酸化物膜中における各不純物の影響について説明する。
【０４９６】
金属酸化物膜において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０４９７】
また、金属酸化物膜にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている金属酸化物膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物膜中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、ＳＩＭＳにより得られる金属酸化物膜中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０４９８】
また、金属酸化物膜において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物半導体において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０４９９】
また、金属酸化物膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損（Ｖｏ）を形成する場合がある。該酸素欠損（Ｖｏ）に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。
【０５００】
なお、金属酸化物膜中の酸素欠損（Ｖｏ）は、酸素を金属酸化物膜に導入することで、低減することができる。つまり、金属酸化物膜中の酸素欠損（Ｖｏ）に、酸素が補填されることで、酸素欠損（Ｖｏ）は消失する。従って、金属酸化物膜中に、酸素を拡散させることで、トランジスタの酸素欠損（Ｖｏ）を低減し、信頼性を向上させることができる。
【０５０１】
なお、酸素を金属酸化物膜に導入する方法として、例えば、酸化物半導体に接して、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物を設けることができる。つまり、酸化物には、化学量論的組成よりも酸素が過剰に存在する領域（以下、過剰酸素領域ともいう）が形成されていることが好ましい。特に、トランジスタに金属酸化物膜を用いる場合、トランジスタ近傍の下地膜や、層間膜などに、過剰酸素領域を有する酸化物を設けることで、トランジスタの酸素欠損を低減し、信頼性を向上させることができる。
【０５０２】
不純物が十分に低減された金属酸化物膜をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【０５０３】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０５０４】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、先の実施の形態で例示したトランジスタを有する表示装置の一例について、図５１乃至図６３を用いて以下説明を行う。
【０５０５】
図５１は、表示装置の一例を示す上面図である。図５１に示す表示装置７００は、第１の基板７０１上に設けられた画素部７０２と、第１の基板７０１に設けられたソースドライバ回路部７０４及びゲートドライバ回路部７０６と、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６を囲むように配置されるシール材７１２と、第１の基板７０１に対向するように設けられる第２の基板７０５と、を有する。なお、第１の基板７０１と第２の基板７０５は、シール材７１２によって封止されている。すなわち、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６は、第１の基板７０１とシール材７１２と第２の基板７０５によって封止されている。なお、図５１には図示しないが、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間には表示素子が設けられる。
【０５０６】
また、表示装置７００は、第１の基板７０１上のシール材７１２によって囲まれている領域とは異なる領域に、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６と、それぞれ電気的に接続されるＦＰＣ端子部７０８（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられる。また、ＦＰＣ端子部７０８には、ＦＰＣ７１６が接続され、ＦＰＣ７１６によって画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６に各種信号等が供給される。また、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、ゲートドライバ回路部７０６、及びＦＰＣ端子部７０８には、信号線７１０が各々接続されている。ＦＰＣ７１６により供給される各種信号等は、信号線７１０を介して、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、ゲートドライバ回路部７０６、及びＦＰＣ端子部７０８に与えられる。
【０５０７】
また、表示装置７００にゲートドライバ回路部７０６を複数設けてもよい。また、表示装置７００としては、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６を画素部７０２と同じ第１の基板７０１に形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ回路部７０６のみを第１の基板７０１に形成しても良い、またはソースドライバ回路部７０４のみを第１の基板７０１に形成しても良い。この場合、ソースドライバ回路またはゲートドライバ回路等が形成された基板（例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を、第１の基板７０１に形成する構成としても良い。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法などを用いることができる。
【０５０８】
また、表示装置７００が有する画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４及びゲートドライバ回路部７０６は、複数のトランジスタを有しており、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタを適用することができる。
【０５０９】
また、表示装置７００は、様々な素子を有することが出来る。該素子の一例としては、例えば、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤなど）、発光トランジスタ素子（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）ディスプレイ（例えば、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、デジタル・マイクロ・シャッター（ＤＭＳ）素子）、圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。
【０５１０】
また、ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク素子又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
【０５１１】
なお、表示装置７００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、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素とＷ（白）の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列のように、ＲＧＢのうちの２色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる２色を選択して構成してもよい。またはＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加してもよい。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。
【０５１２】
また、バックライト（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ、蛍光灯など）に白色発光（Ｗ）を用いて表示装置をフルカラー表示させるために、着色層（カラーフィルタともいう。）を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、イエロー（Ｙ）などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない領域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を２割から３割程度低減できる場合がある。ただし、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などの自発光素子を用いてフルカラー表示する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｗを、それぞれの発光色を有する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を用いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。
【０５１３】
また、カラー化方式としては、上述の白色発光からの発光の一部をカラーフィルタを通すことで赤色、緑色、青色に変換する方式（カラーフィルタ方式）の他、赤色、緑色、青色の発光をそれぞれ用いる方式（３色方式）、または青色発光の一部を赤色や緑色に変換する方式（色変換方式、量子ドット方式）を適用してもよい。
【０５１４】
本実施の形態においては、表示素子として液晶素子及びＥＬ素子を用いる構成について、図５２乃至図５７を用いて説明する。図５２乃至図５５は、図５１に示す一点鎖線Ｑ−Ｒにおける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。また、図５６及び図５７は、図５１に示す一点鎖線Ｑ−Ｒにおける断面図であり、表示素子としてＥＬ素子を用いた構成である。
【０５１５】
まず、図５２乃至図５７に示す共通部分について最初に説明し、次に異なる部分について以下説明する。
【０５１６】
＜表示装置の共通部分に関する説明＞
図５２乃至図５７に示す表示装置７００は、引き回し配線部７１１と、画素部７０２と、ソースドライバ回路部７０４と、ＦＰＣ端子部７０８と、を有する。また、引き回し配線部７１１は、信号線７１０を有する。また、画素部７０２は、トランジスタ７５０及び容量素子（図示しない）を有する。また、ソースドライバ回路部７０４は、トランジスタ７５２を有する。
【０５１７】
トランジスタ７５０は、先に示すトランジスタ２００Ａと同様の構成である。トランジスタ７５２は、先に示すトランジスタ１００Ａと同様の構成である。なお、トランジスタ７５０及びトランジスタ７５２の構成については、先の実施の形態に示す、その他のトランジスタを用いてもよい。
【０５１８】
本実施の形態で用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した金属酸化物膜を有する。該トランジスタは、オフ電流を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０５１９】
また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
【０５２０】
また、図５２乃至図５７においては、画素部７０２が有するトランジスタ７５０と、ソースドライバ回路部７０４が有するトランジスタ７５２と、を同じ構造のトランジスタを用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、画素部７０２と、ソースドライバ回路部７０４とは、異なるトランジスタを用いてもよい。具体的には、画素部７０２にスタガ型のトランジスタを用い、ソースドライバ回路部７０４に実施の形態１に示す逆スタガ型のトランジスタを用いる構成、あるいは画素部７０２に実施の形態１に示す逆スタガ型のトランジスタを用い、ソースドライバ回路部７０４にスタガ型のトランジスタを用いる構成などが挙げられる。なお、上記のソースドライバ回路部７０４を、ゲートドライバ回路部と読み替えてもよい。
【０５２１】
また、信号線７１０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極としての機能を有する導電膜と同じ工程を経て形成される。信号線７１０として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。
【０５２２】
また、ＦＰＣ端子部７０８は、接続電極７６０、異方性導電膜７８０、及びＦＰＣ７１６を有する。なお、接続電極７６０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極としての機能を有する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、接続電極７６０は、ＦＰＣ７１６が有する端子と異方性導電膜７８０を介して、電気的に接続される。
【０５２３】
また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５として、可撓性を有する基板を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。
【０５２４】
また、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間には、構造体７７８が設けられる。構造体７７８は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられる。なお、構造体７７８として、球状のスペーサを用いていても良い。
【０５２５】
また、第２の基板７０５側には、ブラックマトリクスとしての機能を有する遮光膜７３８と、カラーフィルタとしての機能を有する着色膜７３６と、遮光膜７３８及び着色膜７３６に接する絶縁膜７３４が設けられる。
【０５２６】
＜液晶素子を用いる表示装置の構成例＞
図５２及び図５３に示す表示装置７００は、液晶素子７７５を有する。液晶素子７７５は、導電膜７７２、導電膜７７４、及び液晶層７７６を有する。導電膜７７４は、第２の基板７０５側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図５２及び図５３に示す表示装置７００は、導電膜７７２と導電膜７７４に印加される電圧によって、液晶層７７６の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
【０５２７】
また、導電膜７７２は、トランジスタ７５０が有するソース電極及びドレイン電極としての機能を有する導電膜と電気的に接続される。導電膜７７２は、トランジスタ７５０のゲート絶縁膜上に形成される画素電極、すなわち表示素子の一方の電極としての機能を有する。また、導電膜７７２は、反射電極としての機能を有する。図５２及び図５３に示す表示装置７００は、外光を利用し導電膜７７２で光を反射して着色膜７３６を介して表示する、所謂反射型のカラー液晶表示装置である。
【０５２８】
導電膜７７２としては、可視光において透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよい。本実施の形態においては、導電膜７７２として、可視光において、反射性のある導電膜を用いる。
【０５２９】
図５２及び図５３に示すように、絶縁膜７７０は平坦化膜としての機能を有する。また、絶縁膜７７０上に導電膜７７２が形成される。
【０５３０】
また、図５２及び図５３に示す表示装置７００は、反射型のカラー液晶表示装置について例示したが、これに限定されない。例えば、導電膜７７２を可視光において、透光性のある導電膜を用いることで透過型のカラー液晶表示装置としてもよい。あるいは、反射型のカラー液晶表示装置と、透過型のカラー液晶表示装置と、を組み合わせた所謂半透過型のカラー液晶表示装置としてもよい。
【０５３１】
ここで、透過型のカラー液晶表示装置の一例を図５４及び図５５に示す。図５４及び図５５は、図５１に示す一点鎖線Ｑ−Ｒにおける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。また、図５４及び図５５に示す表示装置７００は、液晶素子の駆動方式として横電界方式（例えば、ＦＦＳモード）を用いる構成の一例である。図５４及び図５５に示す構成の場合、画素電極としての機能を有する導電膜７７２上に絶縁膜７７３が設けられ、絶縁膜７７３上に導電膜７７４が設けられる。この場合、導電膜７７４は、共通電極（コモン電極ともいう）としての機能を有し、絶縁膜７７３を介して、導電膜７７２と導電膜７７４との間に生じる電界によって、液晶層７７６の配向状態を制御することができる。
【０５３２】
また、図５２乃至図５５において図示しないが、導電膜７７２または導電膜７７４のいずれか一方または双方に、液晶層７７６と接する側に、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。また、図５２乃至図５５において図示しないが、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）などは適宜設けてもよい。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。
【０５３３】
表示素子として液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０５３４】
また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要である。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。また、ブルー相を示す液晶材料は、視野角依存性が小さい。
【０５３５】
また、表示素子として液晶素子を用いる場合、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（Ａｎｔｉ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０５３６】
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モードなどを用いることができる。
【０５３７】
＜発光素子を用いる表示装置＞
図５６及び図５７に示す表示装置７００は、発光素子７８２を有する。発光素子７８２は、導電膜７７２、ＥＬ層７８６、及び導電膜７８８を有する。図５６及び図５７に示す表示装置７００は、発光素子７８２が有するＥＬ層７８６が発光することによって、画像を表示することができる。なお、ＥＬ層７８６は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。
【０５３８】
有機化合物に用いることのできる材料としては、蛍光性材料または燐光性材料などが挙げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などが挙げられる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、インジウム（Ｉｎ）、テルル（Ｔｅ）、鉛（Ｐｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、アルミニウム（Ａｌ）、等の元素を有する量子ドット材料を用いてもよい。
【０５３９】
また、図５６及び図５７に示す表示装置７００には、トランジスタ７５０上に絶縁膜７３０が設けられる。絶縁膜７３０は、導電膜７７２の一部を覆う。なお、発光素子７８２はトップエミッション構造である。したがって、導電膜７８８は透光性を有し、ＥＬ層７８６が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造について、例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜７７２側に光を射出するボトムエミッション構造や、導電膜７７２及び導電膜７８８の双方に光を射出するデュアルエミッション構造にも適用することができる。
【０５４０】
また、発光素子７８２と重なる位置に、着色膜７３６が設けられ、絶縁膜７３０と重なる位置、引き回し配線部７１１、及びソースドライバ回路部７０４に遮光膜７３８が設けられている。また、着色膜７３６及び遮光膜７３８は、絶縁膜で覆われていてもよい。また、発光素子７８２と着色膜７３６の間は封止膜７３２で充填されている。なお、図５６に示す表示装置７００においては、着色膜７３６を設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、ＥＬ層７８６を塗り分けにより形成する場合においては、着色膜７３６を設けない構成としてもよい。
【０５４１】
絶縁膜７３０としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、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。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜７３０を形成してもよい。
【０５４２】
＜表示装置に入出力装置を設ける構成例＞
また、図５２乃至図５７に示す表示装置７００に入出力装置を設けてもよい。当該入出力装置としては、例えば、タッチパネル等が挙げられる。
【０５４３】
図５２乃至図５７に示す表示装置７００にタッチパネル７９１を設ける構成を図５８乃至図６３に示す。
【０５４４】
図５８乃至図６３は、図５２乃至図５７に示す表示装置７００にタッチパネル７９１を設ける構成の断面図である。
【０５４５】
まず、図５８乃至図６３に示すタッチパネル７９１について、以下説明を行う。
【０５４６】
図５８乃至図６３に示すタッチパネル７９１は、基板７０５と着色膜７３６との間に設けられる、所謂インセル型のタッチパネルである。タッチパネル７９１は、着色膜７３６を形成する前に、基板７０５側に形成すればよい。
【０５４７】
なお、タッチパネル７９１は、遮光膜７３８と、絶縁膜７９２と、電極７９３と、電極７９４と、絶縁膜７９５と、電極７９６と、絶縁膜７９７と、を有する。例えば、指やスタイラスなどの被検知体が近接することで、電極７９３と、電極７９４との相互容量の変化を検知することができる。
【０５４８】
また、図５８乃至図６３に示すトランジスタ７５０の上方においては、電極７９３と、電極７９４との交差部を明示している。電極７９６は、絶縁膜７９５に設けられた開口部を介して、電極７９４を挟む２つの電極７９３と電気的に接続されている。なお、図５８乃至図６３においては、電極７９６が設けられる領域を画素部７０２に設ける構成を例示したが、これに限定されず、例えば、ソースドライバ回路部７０４に形成してもよい。
【０５４９】
電極７９３及び電極７９４は、遮光膜７３８と重なる領域に設けられる。また、図６２及び図６３に示すように、電極７９３は、発光素子７８２と重ならないように設けられると好ましい。また、図５８乃至図６１に示すように、電極７９３は、液晶素子７７５と重ならないように設けられると好ましい。別言すると、電極７９３は、発光素子７８２及び液晶素子７７５と重なる領域に開口部を有する。すなわち、電極７９３はメッシュ形状を有する。このような構成とすることで、電極７９３は、発光素子７８２が射出する光を遮らない構成とすることができる。または、電極７９３は、液晶素子７７５を透過する光を遮らない構成とすることができる。したがって、タッチパネル７９１を配置することによる輝度の低下が極めて少ないため、視認性が高く、且つ消費電力が低減された表示装置を実現できる。なお、電極７９４も同様の構成とすればよい。
【０５５０】
また、電極７９３及び電極７９４が発光素子７８２と重ならないため、電極７９３及び電極７９４には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。または、電極７９３及び電極７９４が液晶素子７７５と重ならないため、電極７９３及び電極７９４には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。
【０５５１】
そのため、可視光の透過率が高い酸化物材料を用いた電極と比較して、電極７９３及び電極７９４の抵抗を低くすることが可能となり、タッチパネルのセンサ感度を向上させることができる。
【０５５２】
例えば、電極７９３、７９４、７９６には、導電性のナノワイヤを用いてもよい。当該ナノワイヤは、直径の平均値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の大きさとすればよい。また、上記ナノワイヤとしては、Ａｇナノワイヤ、Ｃｕナノワイヤ、またはＡｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、あるいは、カーボンナノチューブなどを用いればよい。例えば、電極７９３、７９４、７９６のいずれか一つあるいは全部にＡｇナノワイヤを用いる場合、可視光における光透過率を８９％以上、シート抵抗値を４０Ω／□以上１００Ω／□以下とすることができる。
【０５５３】
また、図５８乃至図６３においては、インセル型のタッチパネルの構成について例示したが、これに限定されない。例えば、表示装置７００上に形成する、所謂オンセル型のタッチパネルや、表示装置７００に貼り合わせて用いる、所謂アウトセル型のタッチパネルとしてもよい。
【０５５４】
このように、本発明の一態様の表示装置は、様々な形態のタッチパネルと組み合わせて用いることができる。
【０５５５】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０５５６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図６４（Ａ）、図６４（Ｂ）及び図６４（Ｃ）を用いて説明を行う。
【０５５７】
＜表示装置の回路構成＞
図６４（Ａ）に示す表示装置は、表示素子の画素を有する領域（以下、画素部５０２という）と、画素部５０２の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部（以下、駆動回路部５０４という）と、素子の保護機能を有する回路（以下、保護回路５０６という）と、端子部５０７と、を有する。なお、保護回路５０６は、設けない構成としてもよい。
【０５５８】
駆動回路部５０４の一部、または全部は、画素部５０２と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部５０４の一部、または全部が、画素部５０２と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回路部５０４の一部、または全部は、ＣＯＧやＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって、実装することができる。
【０５５９】
画素部５０２は、Ｘ行（Ｘは２以上の自然数）Ｙ列（Ｙは２以上の自然数）に配置された複数の表示素子を駆動するための回路（以下、画素回路５０１という）を有し、駆動回路部５０４は、画素を選択する信号（走査信号）を出力する回路（以下、ゲートドライバ５０４ａという）、画素の表示素子を駆動するための信号（データ信号）を供給するための回路（以下、ソースドライバ５０４ｂ）などの駆動回路を有する。
【０５６０】
ゲートドライバ５０４ａは、シフトレジスタ等を有する。ゲートドライバ５０４ａは、端子部５０７を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例えば、ゲートドライバ５０４ａは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ５０４ａは、走査信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿１乃至ＧＬ＿Ｘという）の電位を制御する機能を有する。なお、ゲートドライバ５０４ａを複数設け、複数のゲートドライバ５０４ａにより、走査線ＧＬ＿１乃至ＧＬ＿Ｘを分割して制御してもよい。または、ゲートドライバ５０４ａは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ５０４ａは、別の信号を供給することも可能である。
【０５６１】
ソースドライバ５０４ｂは、シフトレジスタ等を有する。ソースドライバ５０４ｂは、端子部５０７を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号（画像信号）が入力される。ソースドライバ５０４ｂは、画像信号を元に画素回路５０１に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ５０４ｂは、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ５０４ｂは、データ信号が与えられる配線（以下、データ線ＤＬ＿１乃至ＤＬ＿Ｙという）の電位を制御する機能を有する。または、ソースドライバ５０４ｂは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ソースドライバ５０４ｂは、別の信号を供給することも可能である。
【０５６２】
ソースドライバ５０４ｂは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。ソースドライバ５０４ｂは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを用いてソースドライバ５０４ｂを構成してもよい。
【０５６３】
複数の画素回路５０１のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線ＧＬの一つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線ＤＬの一つを介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路５０１のそれぞれは、ゲートドライバ５０４ａによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、ｍ行ｎ列目の画素回路５０１は、走査線ＧＬ＿ｍ（ｍはＸ以下の自然数）を介してゲートドライバ５０４ａからパルス信号が入力され、走査線ＧＬ＿ｍの電位に応じてデータ線ＤＬ＿ｎ（ｎはＹ以下の自然数）を介してソースドライバ５０４ｂからデータ信号が入力される。
【０５６４】
図６４（Ａ）に示す保護回路５０６は、例えば、ゲートドライバ５０４ａと画素回路５０１の間の配線である走査線ＧＬに接続される。または、保護回路５０６は、ソースドライバ５０４ｂと画素回路５０１の間の配線であるデータ線ＤＬに接続される。または、保護回路５０６は、ゲートドライバ５０４ａと端子部５０７との間の配線に接続することができる。または、保護回路５０６は、ソースドライバ５０４ｂと端子部５０７との間の配線に接続することができる。なお、端子部５０７は、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
【０５６５】
保護回路５０６は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。
【０５６６】
図６４（Ａ）に示すように、画素部５０２と駆動回路部５０４にそれぞれ保護回路５０６を設けることにより、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。ただし、保護回路５０６の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ５０４ａに保護回路５０６を接続した構成、またはソースドライバ５０４ｂに保護回路５０６を接続した構成とすることもできる。あるいは、端子部５０７に保護回路５０６を接続した構成とすることもできる。
【０５６７】
また、図６４（Ａ）においては、ゲートドライバ５０４ａとソースドライバ５０４ｂによって駆動回路部５０４を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ５０４ａのみを形成し、別途用意されたソースドライバ回路が形成された基板（例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を実装する構成としても良い。
【０５６８】
また、図６４（Ａ）に示す複数の画素回路５０１は、例えば、図６４（Ｂ）に示す構成とすることができる。
【０５６９】
図６４（Ｂ）に示す画素回路５０１は、液晶素子５７０と、トランジスタ５５０と、容量素子５６０と、を有する。トランジスタ５５０に先の実施の形態に示すトランジスタを適用することができる。
【０５７０】
液晶素子５７０の一対の電極の一方の電位は、画素回路５０１の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子５７０は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路５０１のそれぞれが有する液晶素子５７０の一対の電極の一方に共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。また、各行の画素回路５０１の液晶素子５７０の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
【０５７１】
例えば、液晶素子５７０を備える表示装置の駆動方法としては、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（Ａｎｔｉ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、又はＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用いることができる。
【０５７２】
ｍ行ｎ列目の画素回路５０１において、トランジスタ５５０のソース電極またはドレイン電極の一方は、データ線ＤＬ＿ｎに電気的に接続され、他方は液晶素子５７０の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ５５０のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。トランジスタ５５０は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
【０５７３】
容量素子５６０の一対の電極の一方は、電位が供給される配線（以下、電位供給線ＶＬ）に電気的に接続され、他方は、液晶素子５７０の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、電位供給線ＶＬの電位の値は、画素回路５０１の仕様に応じて適宜設定される。容量素子５６０は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０５７４】
例えば、図６４（Ｂ）の画素回路５０１を有する表示装置では、例えば、図６４（Ａ）に示すゲートドライバ５０４ａにより各行の画素回路５０１を順次選択し、トランジスタ５５０をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
【０５７５】
データが書き込まれた画素回路５０１は、トランジスタ５５０がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
【０５７６】
また、図６４（Ａ）に示す複数の画素回路５０１は、例えば、図６４（Ｃ）に示す構成とすることができる。
【０５７７】
また、図６４（Ｃ）に示す画素回路５０１は、トランジスタ５５２、５５４と、容量素子５６２と、発光素子５７２と、を有する。トランジスタ５５２及びトランジスタ５５４のいずれか一方または双方に先の実施の形態に示すトランジスタを適用することができる。
【０５７８】
トランジスタ５５２のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線（以下、信号線ＤＬ＿ｎという）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ５５２のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿ｍという）に電気的に接続される。
【０５７９】
トランジスタ５５２は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
【０５８０】
容量素子５６２の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線（以下、電位供給線ＶＬ＿ａという）に電気的に接続され、他方は、トランジスタ５５２のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
【０５８１】
容量素子５６２は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０５８２】
トランジスタ５５４のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続される。さらに、トランジスタ５５４のゲート電極は、トランジスタ５５２のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
【０５８３】
発光素子５７２のアノード及びカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、トランジスタ５５４のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
【０５８４】
発光素子５７２としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、発光素子５７２としては、これに限定されず、無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。
【０５８５】
なお、電位供給線ＶＬ＿ａ及び電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。
【０５８６】
図６４（Ｃ）の画素回路５０１を有する表示装置では、例えば、図６４（Ａ）に示すゲートドライバ５０４ａにより各行の画素回路５０１を順次選択し、トランジスタ５５２をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
【０５８７】
データが書き込まれた画素回路５０１は、トランジスタ５５２がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ５５４のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子５７２は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
【０５８８】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０５８９】
（実施の形態５）
図６５は、表示装置８００の構成例を示すブロック図である。表示装置８００は、表示ユニット８１０、タッチセンサユニット８２０、コントローラＩＣ８１５、ホスト８４０を有する。また、表示装置８００は必要に応じて光センサ８４３および開閉センサ８４４を有してもよい。表示ユニット８１０は、画素部５０２、ゲートドライバ５０４ａおよびソースドライバ５０４ｂを有する。
【０５９０】
＜＜コントローラＩＣ＞＞
図６５において、コントローラＩＣ８１５は、インタフェース８５０、フレームメモリ８５１、デコーダ８５２、センサコントローラ８５３、コントローラ８５４、クロック生成回路８５５、画像処理部８６０、メモリ８７０、タイミングコントローラ８７３、レジスタ８７５およびタッチセンサコントローラ８８４を有する。
【０５９１】
コントローラＩＣ８１５とホスト８４０との通信は、インタフェース８５０を介して行われる。ホスト８４０からは、画像データ、各種制御信号等がコントローラＩＣ８１５に送られる。また、コントローラＩＣ８１５からは、タッチセンサコントローラ８８４が取得したタッチ位置などの情報が、ホスト８４０に送られる。なお、コントローラＩＣ８１５が有するそれぞれの回路は、ホスト８４０の規格、表示装置８００の仕様等によって、適宜取捨される。
【０５９２】
フレームメモリ８５１は、コントローラＩＣ８１５に入力された画像データを保存するためのメモリである。ホスト８４０から圧縮された画像データが送られる場合、フレームメモリ８５１は、圧縮された画像データを格納することが可能である。デコーダ８５２は、圧縮された画像データを伸長するための回路である。画像データを伸長する必要がない場合、デコーダ８５２は処理を行わない。または、デコーダ８５２を、フレームメモリ８５１とインタフェース８５０との間に、配置することもできる。
【０５９３】
画像処理部８６０は、画像データに対して各種画像処理を行う機能を有する。例えば、画像処理部８６０は、ガンマ補正回路８６１、調光回路８６２、調色回路８６３を有する。
【０５９４】
また、表示装置８００の表示素子として、有機ＥＬまたはＬＥＤなど、電流が流れることで発光する表示素子が用いられる場合、画像処理部８６０は補正回路８６４を備えてもよい。この場合、ソースドライバ５０４ｂは表示素子に流れる電流を検出するための回路を備えることが好ましい。補正回路８６４は、ソースドライバ５０４ｂから送られてくる信号に基づいて、表示素子の輝度を調節する機能を有する。
【０５９５】
画像処理部８６０で処理された画像データは、メモリ８７０を経て、ソースドライバ５０４ｂに出力される。メモリ８７０は、画像データを一時的に格納するためのメモリである。ソースドライバ５０４ｂは、入力された画像データを処理し、画素部５０２のソース線に書き込む機能をもつ。なお、ソースドライバ５０４ｂの数は限定されず、画素部５０２の画素数に応じて、必要なだけ設ければよい。
【０５９６】
タイミングコントローラ８７３は、ソースドライバ５０４ｂ、タッチセンサコントローラ８８４、ゲートドライバ５０４ａで使用するタイミング信号を生成する機能を有する。
【０５９７】
タッチセンサコントローラ８８４は、タッチセンサユニット８２０の駆動回路を制御する機能をもつ。タッチセンサユニット８２０から読み出されたタッチ情報を含む信号は、タッチセンサコントローラ８８４で処理され、インタフェース８５０を介して、ホスト８４０に送出される。ホスト８４０は、タッチ情報を反映した画像データを生成し、コントローラＩＣ８１５に送出する。なお、コントローラＩＣ８１５で、画像データにタッチ情報を反映する構成も可能である。
【０５９８】
クロック生成回路８５５は、コントローラＩＣ８１５で使用されるクロック信号を生成する機能を有する。コントローラ８５４は、インタフェース８５０を介してホスト８４０から送られる各種制御信号を処理し、コントローラＩＣ８１５内の各種回路を制御する機能を有する。また、コントローラ８５４は、コントローラＩＣ８１５内の各種回路への電源供給を制御する機能を有する。以下、使われていない回路への電源供給を一時的に遮断することを、パワーゲーティングと呼ぶ。なお、図６５では、電源供給線は省略している。
【０５９９】
レジスタ８７５は、コントローラＩＣ８１５の動作に用いられるデータを格納する。レジスタ８７５が格納するデータには、画像処理部８６０が補正処理を行うために使用するパラメータ、タイミングコントローラ８７３が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータなどがある。レジスタ８７５は、複数のレジスタで構成されるスキャンチェーンレジスタを備える。
【０６００】
センサコントローラ８５３には、光センサ８４３が電気的に接続されている。光センサ８４３は、光８４５を検知し、検知信号を生成する。センサコントローラ８５３は、検知信号を基に、制御信号を生成する。センサコントローラ８５３で生成される制御信号は、例えば、コントローラ８５４に出力される。
【０６０１】
光センサ８４３およびセンサコントローラ８５３を用いて測定した光８４５の明るさに応じて、画像処理部８６０は画素の輝度を調整することができる。つまり、光８４５の明るさが暗い環境においては、画素の輝度を低くすることでまぶしさを減少し、消費電力を低減することができる。また、光８４５の明るさが明るい環境においては、画素の輝度を高くすることで、視認性に優れた表示品質を得ることができる。これらの調整は、使用者の設定した輝度を中心に行ってもよい。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調光回路と呼ぶ。
【０６０２】
また、光センサ８４３およびセンサコントローラ８５３に、光８４５の色調を測定する機能を追加し、色調を補正することができる。例えば、夕暮れ時の赤みがかった環境においては、表示装置８００の使用者の目は色順応をおこし、赤みがかった色を白と感じるようになる。この場合、表示装置８００の表示は青白く見えてしまうため、表示装置８００のＲ（赤）成分を強調することで、色調を補正することができる。ここでは、当該補正を調色、あるいは調色処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調色回路と呼ぶ。
【０６０３】
画像処理部８６０は、表示装置８００の仕様によって、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路など、他の処理回路を有している場合がある。ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路とは、ＲＧＢ（赤、緑、青）画像データを、ＲＧＢＷ（赤、緑、青、白）画像データに変換する機能をもつ回路である。すなわち、表示装置８００がＲＧＢＷ４色の画素を有する場合、画像データ内のＷ（白）成分を、Ｗ（白）画素を用いて表示することで、消費電力を低減することができる。なお、表示装置８００がＲＧＢＹの４色の画素を有する場合、例えば、ＲＧＢ−ＲＧＢＹ（赤、緑、青、黄）変換回路を用いることができる。
【０６０４】
＜パラメータ＞
ガンマ補正、調光、調色などの画像補正処理は、入力の画像データＸに対して出力の補正データＹを作成する処理に相当する。画像処理部８６０が使用するパラメータは、画像データＸを、補正データＹに変換するためのパラメータである。
【０６０５】
パラメータの設定方式には、テーブル方式、関数近似方式がある。図６６（Ａ）に示すテーブル方式では、画像データＸｎに対して、補正データＹｎをパラメータとしてテーブルに格納される。テーブル方式では、当該テーブルに対応するパラメータを格納するレジスタを多数必要とするが、補正の自由度が高い。一方、あらかじめ経験的に画像データＸに対する補正データＹを決められる場合には、図６６（Ｂ）のように、関数近似方式を採用する構成が有効である。ａ１、ａ２、ｂ２等がパラメータである。ここで、区間毎に線形近似する方法を示しているが、非線形関数で近似する方法も可能である。関数近似方式では、補正の自由度は低いが、関数を定義するパラメータを格納するレジスタが少なくて済む。
【０６０６】
タイミングコントローラ８７３が使用するパラメータは、例えば、図６６（Ｃ）に示すように、タイミングコントローラ８７３の生成信号が、基準信号に対して“Ｌ”（または“Ｈ”）となるタイミングを示すものである。パラメータＲａ（またはＲｂ）は、基準信号に対して“Ｌ”（または“Ｈ”）となるタイミングが、クロック何周期分であるかを示している。
【０６０７】
上記、補正のためのパラメータは、レジスタ８７５に格納することができる。また、上記以外にレジスタ８７５に格納できるパラメータとしては、表示装置８００の輝度、色調、省エネルギー設定（表示を暗くする、または表示を消す、までの時間）、タッチセンサコントローラ８８４の感度などがある。
【０６０８】
＜パワーゲーティング＞
コントローラ８５４は、ホスト８４０から送られる画像データに変化がない場合、コントローラＩＣ８１５内の一部回路をパワーゲーティングすることができる。具体的には、例えば、領域８９０内の回路（フレームメモリ８５１、デコーダ８５２、画像処理部８６０、メモリ８７０、タイミングコントローラ８７３、レジスタ８７５）を一時的に停止することができる。ホスト８４０から画像データに変化がないことを示す制御信号をコントローラＩＣ８１５に送信し、当該制御信号をコントローラ８５４で検出した場合にパワーゲーティングする構成が可能である。
【０６０９】
画像データに変化がない場合でも、例えば、コントローラ８５４にタイマ機能を組み込むことで、タイマで測定した時間に基づいて、領域８９０内の回路への電源供給を再開するタイミングを決定してもよい。
【０６１０】
なお、上記パワーゲーティングは、領域８９０内の回路に加えて、ソースドライバ５０４ｂに対して行ってもよい。
【０６１１】
なお、図６５の構成において、ソースドライバ５０４ｂをコントローラＩＣ８１５に含めてもよい。すなわち、ソースドライバ５０４ｂおよびコントローラＩＣ８１５を、同一のチップ上に形成してもよい。
【０６１２】
以下、フレームメモリ８５１、レジスタ８７５の具体的な回路構成例を説明する。
【０６１３】
＜フレームメモリ８５１＞
図６７（Ａ）に、フレームメモリ８５１の構成例を示す。フレームメモリ８５１は、制御部９０２、セルアレイ９０３、周辺回路９０８を有する。周辺回路９０８は、センスアンプ回路９０４、ドライバ９０５、メインアンプ９０６、入出力回路９０７を有する。
【０６１４】
制御部９０２は、フレームメモリ８５１を制御する機能を有する。例えば、制御部９０２は、ドライバ９０５、メインアンプ９０６、および入出力回路９０７を制御する。
【０６１５】
ドライバ９０５には、複数の配線ＷＬ、ＣＳＥＬが電気的に接続されている。ドライバ９０５は、複数の配線ＷＬ、ＣＳＥＬに出力する信号を生成する。
【０６１６】
セルアレイ９０３は、複数のメモリセル９０９を有する。メモリセル９０９は、配線ＷＬ、ＬＢＬ（またはＬＢＬＢ）、ＢＧＬに、電気的に接続されている。配線ＷＬはワード線であり、配線ＬＢＬ、ＬＢＬＢは、ローカルビット線である。図６７（Ａ）の例では、セルアレイ９０３の構成は、折り返しビット線方式であるが、開放ビット線方式とすることもできる。
【０６１７】
図６７（Ｂ）に、メモリセル９０９の構成例を示す。メモリセル９０９は、トランジスタＮＷ１、容量素子ＣＳ１を有する。メモリセル９０９は、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）のメモリセルと同様の回路構成を有する。ここでは、トランジスタＮＷ１はバックゲートをもつトランジスタである。トランジスタＮＷ１のバックゲートは、配線ＢＧＬに電気的に接続されている。配線ＢＧＬには、電圧Ｖｂｇ＿ｗ１が入力される。
【０６１８】
トランジスタＮＷ１は、ＯＳトランジスタである。ＯＳトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、ＯＳトランジスタでメモリセル９０９を構成することで、容量素子ＣＳ１から電荷がリークすることを抑えられるため、フレームメモリ８５１のリフレッシュ動作の頻度を低減できる。また、電源供給が遮断されても、フレームメモリ８５１は長時間画像データを保持することが可能である。また、電圧Ｖｂｇ＿ｗ１を負電圧にすることで、トランジスタＮＷ１の閾値電圧を正電位側にシフトさせることができ、メモリセル９０９の保持時間を長くすることができる。
【０６１９】
ここでいう、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態のときにソースとドレインとの間に流れる電流をいう。トランジスタがｎチャネル型である場合、例えば、しきい値電圧が０Ｖ乃至２Ｖ程度であれば、ソースに対するゲートの電圧が負の電圧であるときの、ソースとドレインとの間に流れる電流をオフ電流と呼ぶことができる。また、オフ電流が極めて小さいとは、例えば、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１００ｚＡ（ｚ；ゼプト、１０−２１）以下であることをいう。オフ電流は小さいほど好ましいため、この規格化されたオフ電流が１０ｚＡ／μｍ以下、あるいは１ｚＡ／μｍ以下とすることが好ましく、１０ｙＡ／μｍ（ｙ；ヨクト、１０−２４）以下であることがより好ましい。
【０６２０】
セルアレイ９０３が有する複数のメモリセル９０９の、トランジスタＮＷ１はＯＳトランジスタであるため、その他の回路のトランジスタは、例えば、シリコンウェハに作製されるＳｉトランジスタとすることができる。これにより、セルアレイ９０３をセンスアンプ回路９０４に積層して設けることができる。よって、フレームメモリ８５１の回路面積を縮小でき、コントローラＩＣ８１５の小型化につながる。
【０６２１】
セルアレイ９０３は、センスアンプ回路９０４に積層して設けられている。センスアンプ回路９０４は、複数のセンスアンプＳＡを有する。センスアンプＳＡは隣接する配線ＬＢＬ、ＬＢＬＢ（ローカルビット線対）、配線ＧＢＬ、ＧＢＬＢ（グローバルビット線対）、複数の配線ＣＳＥＬに電気的に接続されている。センスアンプＳＡは、配線ＬＢＬと配線ＬＢＬＢとの電位差を増幅する機能を有する。
【０６２２】
センスアンプ回路９０４には、４本の配線ＬＢＬに対して１本の配線ＧＢＬが設けられ、４本の配線ＬＢＬＢに対して１本の配線ＧＢＬＢが設けられているが、センスアンプ回路９０４の構成は、図６７（Ａ）の構成例に限定されない。
【０６２３】
メインアンプ９０６は、センスアンプ回路９０４および入出力回路９０７に接続されている。メインアンプ９０６は、配線ＧＢＬと配線ＧＢＬＢの電位差を増幅する機能を有する。メインアンプ９０６は省略することができる。
【０６２４】
入出力回路９０７は、書き込みデータに対応する電位を配線ＧＢＬと配線ＧＢＬＢ、またはメインアンプ９０６に出力する機能、配線ＧＢＬと配線ＧＢＬＢの電位、またはメインアンプ９０６の出力電位を読み出し、データとして外部に出力する機能を有する。配線ＣＳＥＬの信号によって、データを読み出すセンスアンプＳＡ、およびデータを書き込むセンスアンプＳＡを選択することができる。よって、入出力回路９０７は、マルチプレクサなどの選択回路が不要であるため、回路構成を簡単化でき、占有面積を縮小することができる。
【０６２５】
＜レジスタ８７５＞
図６８は、レジスタ８７５の構成例を示すブロック図である。レジスタ８７５は、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａ、およびレジスタ部８７５Ｂを有する。スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａは、複数のレジスタ９３０を有する。複数のレジスタ９３０によって、スキャンチェーンレジスタが構成されている。レジスタ部８７５Ｂは、複数のレジスタ９３１を有する。
【０６２６】
レジスタ９３０は、電源供給が遮断された状態でもデータが消失しない不揮発性レジスタである。レジスタ９３０を不揮発化するため、ここでは、レジスタ９３０は、ＯＳトランジスタを用いた保持回路を備えている。
【０６２７】
他方、レジスタ９３１は揮発性レジスタである。レジスタ９３１の回路構成には特段の制約はなく、データを記憶することが可能な回路であればよく、ラッチ回路、フリップフロップ回路などで構成すればよい。画像処理部８６０、およびタイミングコントローラ８７３は、レジスタ部８７５Ｂにアクセスし、対応するレジスタ９３１からデータを取り込む。あるいは、画像処理部８６０、およびタイミングコントローラ８７３は、レジスタ部８７５Ｂから供給されるデータにしたがって、処理内容が制御される。
【０６２８】
レジスタ８７５に格納しているデータを更新する場合、まず、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａのデータを変更する。スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａの各レジスタ９３０のデータを書き換えた後、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａの各レジスタ９３０のデータを、レジスタ部８７５Ｂの各レジスタ９３１に一括してロードする。
【０６２９】
これにより、画像処理部８６０、およびタイミングコントローラ８７３等は、一括して更新されたデータを使用して、各種処理を行うことができる。データの更新に同時性が保たれるため、コントローラＩＣ８１５の安定した動作を実現できる。スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａとレジスタ部８７５Ｂとを備えることで、画像処理部８６０、およびタイミングコントローラ８７３が動作中でも、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａのデータを更新することができる。
【０６３０】
コントローラＩＣ８１５のパワーゲーティング実行時には、レジスタ９３０において、保持回路にデータを格納（セーブ）してから電源供給を遮断する。電源復帰後、レジスタ９３０のデータをレジスタ９３１に復帰（ロード）して通常動作を再開する。なお、レジスタ９３０に格納されているデータとレジスタ９３１に格納されているデータとが整合しない場合は、レジスタ９３１のデータをレジスタ９３０にセーブした後、あらためて、レジスタ９３０の保持回路にデータを格納する構成が好ましい。データが整合しない場合としては、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａに更新データを挿入中などが挙げられる。
【０６３１】
図６９に、レジスタ９３０、レジスタ９３１の回路構成の一例を示す。図６９には、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａの２段分のレジスタ９３０と、これらレジスタ９３０に対応する２個のレジスタ９３１を示している。レジスタ９３０は、信号Ｓｃａｎ  Ｉｎが入力され、信号Ｓｃａｎ  Ｏｕｔを出力する。
【０６３２】
レジスタ９３０は、保持回路９４７、セレクタ９４８、フリップフロップ回路９４９を有する。セレクタ９４８とフリップフロップ回路９４９とでスキャンフリップフロップ回路が構成されている。セレクタ９４８には、信号ＳＡＶＥ１が入力される。
【０６３３】
保持回路９４７には、信号ＳＡＶＥ２、ＬＯＡＤ２が入力される。保持回路９４７は、トランジスタＴ１乃至Ｔ６、容量素子Ｃ４、Ｃ６を有する。トランジスタＴ１、Ｔ２はＯＳトランジスタである。トランジスタＴ１、Ｔ２を、メモリセル９０９のトランジスタＮＷ１（図６７（Ｂ）参照）と同様に、バックゲート付きのＯＳトランジスタとしてもよい。
【０６３４】
トランジスタＴ１、Ｔ３、Ｔ４および容量素子Ｃ４により、３トランジスタ型のゲインセルが構成される。同様に、トランジスタＴ２、Ｔ５、Ｔ６および容量素子Ｃ６により、３トランジスタ型のゲインセルが構成される。２個のゲインセルによって、フリップフロップ回路９４９が保持する相補データを記憶する。トランジスタＴ１、Ｔ２がＯＳトランジスタであるので、保持回路９４７は、電源供給が遮断された状態でも長時間データを保持することが可能である。レジスタ９３０において、トランジスタＴ１、Ｔ２以外のトランジスタはＳｉトランジスタで構成すればよい。
【０６３５】
保持回路９４７は、信号ＳＡＶＥ２に従い、フリップフロップ回路９４９が保持する相補データを格納し、信号ＬＯＡＤ２に従い、保持しているデータをフリップフロップ回路９４９にロードする。
【０６３６】
フリップフロップ回路９４９の入力端子には、セレクタ９４８の出力端子が電気的に接続され、データ出力端子には、レジスタ９３１の入力端子が電気的に接続されている。フリップフロップ回路９４９は、インバータ９５０乃至９５５、アナログスイッチ９５７、９５８を有する。アナログスイッチ９５７、９５８の導通状態は、スキャンクロック（Ｓｃａｎ  Ｃｌｏｃｋと表記）信号によって制御される。フリップフロップ回路９４９は、図６９の回路構成に限定されず、様々なフリップフロップ回路９４９を適用することができる。
【０６３７】
セレクタ９４８の２個の入力端子の一方には、レジスタ９３１の出力端子が電気的に接続され、他方には、前段のフリップフロップ回路９４９の出力端子が電気的に接続されている。なお、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａの初段のセレクタ９４８の入力端子は、レジスタ８７５の外部からデータが入力される。
【０６３８】
レジスタ９３１は、インバータ９６１乃至９６３、クロックドインバータ９６４、アナログスイッチ９６５、バッファ９６６を有する。レジスタ９３１は信号ＬＯＡＤ１に基づいて、フリップフロップ回路９４９のデータをロードする。レジスタ９３１のトランジスタはＳｉトランジスタで構成すればよい。
【０６３９】
＜＜動作例＞＞
表示装置８００に関するコントローラＩＣ８１５とレジスタ８７５の動作例について、出荷前と、表示装置８００を有する電子機器の起動時、および通常動作時に分けて説明する。
【０６４０】
＜出荷前＞
出荷前には、表示装置８００の仕様等に関するパラメータを、レジスタ８７５に格納する。これらのパラメータには、例えば、画素数、タッチセンサ数、タイミングコントローラ８７３が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータ等がある。また、画像処理部８６０が補正回路８６４を備えている場合、その補正データもパラメータとしてレジスタ８７５に格納される。これらのパラメータは、レジスタ８７５以外に、専用のＲＯＭを設けて格納してもよい。
【０６４１】
＜起動時＞
表示装置８００を有する電子機器の起動時には、ホスト８４０より送られる使用者設定等のパラメータを、レジスタ８７５に格納する。これらのパラメータには、例えば、表示の輝度や色調、タッチセンサの感度、省エネルギー設定（表示を暗くする、または表示を消す、までの時間）、また、ガンマ補正のカーブやテーブル等がある。なお、当該パラメータをレジスタ８７５に格納する際、コントローラ８５４からレジスタ８７５にスキャンクロック信号及び当該スキャンクロック信号に同期して当該パラメータに相当するデータが送信される。
【０６４２】
＜通常動作＞
通常動作には、動画等を表示している状態、静止画を表示中でＩＤＳ駆動が可能な状態、表示を行わない状態等に分けられる。動画等を表示している状態は、画像処理部８６０、およびタイミングコントローラ８７３等は動作中であるが、レジスタ８７５のデータ変更は、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａに対して行われるため、画像処理部８６０等への影響はない。スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａのデータ変更が終わった後、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａのデータをレジスタ部８７５Ｂへ一括してロードすることで、レジスタ８７５のデータ変更が完了する。また、画像処理部８６０等は当該データに対応した動作に切り替わる。
【０６４３】
静止画を表示中でＩＤＳ駆動が可能な状態では、レジスタ８７５は、例えば、領域８９０内の他の回路と同様、パワーゲーティングすることができる。この場合、パワーゲーティングの前に、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａが有するレジスタ９３０内では、信号ＳＡＶＥ２に従い、フリップフロップ回路９４９が保持する相補データを保持回路９４７に格納する作業が行われる。
【０６４４】
パワーゲーティングから復帰する際は、信号ＬＯＡＤ２に従い、保持回路９４７が保持しているデータをフリップフロップ回路９４９にロードし、信号ＬＯＡＤ１に従い、フリップフロップ回路９４９のデータをレジスタ９３１にロードする。このようにして、パワーゲーティング前と同じ状態で、レジスタ８７５のデータは有効となる。なお、パワーゲーティングの状態であっても、ホスト８４０よりレジスタ８７５のパラメータ変更要求があった場合、レジスタ８７５のパワーゲーティングを解除し、パラメータを変更することができる。
【０６４５】
表示を行わない状態では、例えば、領域８９０内の回路（レジスタ８７５を含む）は、パワーゲーティングすることができる。この場合、ホスト８４０も停止することがあるが、フレームメモリ８５１およびレジスタ８７５は不揮発性であるので、パワーゲーティングから復帰する際には、ホスト８４０の復帰を待たずに、パワーゲーティング前の表示（静止画）を行うことができる。
【０６４６】
例えば、折りたたみ式の情報端末の表示部に表示装置８００を適用する場合、開閉センサ８４４の信号によって、情報端末が折りたたまれ、表示装置８００の表示面が使用されないことが検出されたとき、領域８９０内の回路に加えて、センサコントローラ８５３、およびタッチセンサコントローラ８８４等をパワーゲーティングすることができる。
【０６４７】
情報端末が折りたたまれたとき、ホスト８４０の規格によっては、ホスト８４０が停止する場合がある。ホスト８４０が停止した状態で、情報端末が再び展開されても、フレームメモリ８５１およびレジスタ８７５は不揮発性であるので、ホスト８４０から画像データ、各種制御信号等が送られる前に、フレームメモリ８５１内の画像データを表示することができる。
【０６４８】
このように、レジスタ８７５はスキャンチェーンレジスタ部８７５Ａとレジスタ部８７５Ｂを有し、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａに対してデータ変更を行うことで、画像処理部８６０およびタイミングコントローラ８７３等へ影響を与えることなく、スムーズなデータ変更を行うことができる。また、スキャンチェーンレジスタ部８７５Ａの各レジスタ９３０は、保持回路９４７を有し、パワーゲーティング状態への移行と復帰をスムーズに行うことができる。
【０６４９】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０６５０】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示モジュール及び電子機器について、図７０乃至図７６を用いて説明を行う。
【０６５１】
＜表示モジュール＞
本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
【０６５２】
図７０（Ａ）に示す表示モジュール６０００は、上部カバー６００１と下部カバー６００２との間に、ＦＰＣ６００５に接続された表示パネル６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、及びバッテリ６０１１を有する。
【０６５３】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル６００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
【０６５４】
上部カバー６００１及び下部カバー６００２は、表示パネル６００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【０６５５】
また、表示パネル６００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル６００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル６００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
【０６５６】
フレーム６００９は、表示パネル６００６の保護機能の他、プリント基板６０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム６００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０６５７】
プリント基板６０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ６０１１による電源であってもよい。バッテリ６０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０６５８】
また、表示モジュール６０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０６５９】
図７０（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール６０００の断面概略図である。
【０６６０】
表示モジュール６０００は、プリント基板６０１０に設けられた発光部６０１５及び受光部６０１６を有する。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂ）を有する。
【０６６１】
上部カバー６００１と下部カバー６００２は、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２とは、それぞれ薄く（例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下）することが可能である。そのため、表示モジュール６０００を極めて軽量にすることが可能となる。また少ない材料で上部カバー６００１と下部カバー６００２を作製できるため、作製コストを低減できる。
【０６６２】
表示パネル６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０やバッテリ６０１１と重ねて設けられている。表示パネル６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。
【０６６３】
発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示パネル６００６の上部を経由し、導光部６０１７ｂを通って受光部６０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光６０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
【０６６４】
発光部６０１５は、例えば表示パネル６００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部６０１６は、発光部６０１５と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
【０６６５】
発光部６０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部６０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
【０６６６】
受光部６０１６は、発光部６０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
【０６６７】
導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂとしては、少なくとも光６０１８を透過する部材を用いることができる。導光部６０１７ａ及び導光部６０１７ｂを用いることで、発光部６０１５と受光部６０１６とを表示パネル６００６の下側に配置することができ、外光が受光部６０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
【０６６８】
＜電子機器１＞
次に、図７１（Ａ）乃至図７１（Ｅ）に電子機器の一例を示す。
【０６６９】
図７１（Ａ）は、ファインダー８１００を取り付けた状態のカメラ８０００の外観を示す図である。
【０６７０】
カメラ８０００は、筐体８００１、表示部８００２、操作ボタン８００３、シャッターボタン８００４等を有する。またカメラ８０００には、着脱可能なレンズ８００６が取り付けられている。
【０６７１】
ここではカメラ８０００として、レンズ８００６を筐体８００１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８００６と筐体が一体となっていてもよい。
【０６７２】
カメラ８０００は、シャッターボタン８００４を押すことにより、撮像することができる。また、表示部８００２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８００２をタッチすることにより撮像することも可能である。
【０６７３】
カメラ８０００の筐体８００１は、電極を有するマウントを有し、ファインダー８１００のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
【０６７４】
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３等を有する。
【０６７５】
筐体８１０１は、カメラ８０００のマウントと係合するマウントを有しており、ファインダー８１００をカメラ８０００に取り付けることができる。また当該マウントには電極を有し、当該電極を介してカメラ８０００から受信した映像等を表示部８１０２に表示させることができる。
【０６７６】
ボタン８１０３は、電源ボタンとしての機能を有する。ボタン８１０３により、表示部８１０２の表示のオン・オフを切り替えることができる。
【０６７７】
カメラ８０００の表示部８００２、及びファインダー８１００の表示部８１０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０６７８】
なお、図７１（Ａ）では、カメラ８０００とファインダー８１００とを別の電子機器とし、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ８０００の筐体８００１に、表示装置を備えるファインダーが内蔵されていてもよい。
【０６７９】
図７１（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
【０６８０】
ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
【０６８１】
ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を入力手段として用いることができる。
【０６８２】
また、装着部８２０１には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体８２０３は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知することにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭部の動きなどを検出し、表示部８２０４に表示する映像をその動きに合わせて変化させてもよい。
【０６８３】
表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０６８４】
図７１（Ｃ）、図７１（Ｄ）及び図７１（Ｅ）は、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。
【０６８５】
使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると好適である。表示部８３０２を湾曲して配置することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては、表示部８３０２を１つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表示部８３０２を２つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に１つの表示部が配置されるような構成とすると、視差を用いた３次元表示等を行うことも可能となる。
【０６８６】
なお、表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、極めて精細度が高いため、図７１（Ｅ）のようにレンズ８３０５を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。
【０６８７】
＜電子機器２＞
次に、図７１（Ａ）乃至図７１（Ｅ）に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図７２（Ａ）乃至図７２（Ｇ）に示す。
【０６８８】
図７２（Ａ）乃至図７２（Ｇ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
【０６８９】
図７２（Ａ）乃至図７２（Ｇ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図７２（Ａ）乃至図７２（Ｇ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図７２（Ａ）乃至図７２（Ｇ）には図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
【０６９０】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０６９１】
次に、電子機器を用いた放送システムについて説明する。ここでは、特に、放送信号を送信する側のシステムについて説明する。
【０６９２】
＜放送システム＞
図７３は、放送システムの構成例を模式的に示すブロック図である。放送システム１５００は、カメラ１５１０、送信装置１５１１、電子機器システム１５０１を有する。電子機器システム１５０１は、受信装置１５１２、表示装置１５１３を有する。カメラ１５１０はイメージセンサ１５２０、画像処理装置１５２１を有する。送信装置１５１１は、エンコーダ１５２２及び変調器１５２３を有する。
【０６９３】
受信装置１５１２と、表示装置１５１３と、は、電子機器システム１５０１が有するアンテナと、復調器と、デコーダと、論理回路と、画像処理装置と、ディスプレイユニットと、によって構成されている。具体的には、一例として、受信装置１５１２は、アンテナと、復調器と、デコーダと、論理回路と、を有し、表示装置１５１３は、画像処理装置と、ディスプレイユニットと、を有する。また、受信装置１５１２が、デコーダと、論理回路と、を有さず、表示装置１５１３が、デコーダと、論理回路と、を有する構成としてもよい。
【０６９４】
カメラ１５１０が８Ｋ映像を撮影が可能である場合、イメージセンサ１５２０は、８Ｋのカラー画像を撮像可能な画素数を有する。例えば、１画素が１の赤用（Ｒ）サブ画素、２の緑用（Ｇ）サブ画素、及び１の青用（Ｂ）サブ画素でなる場合、イメージセンサ１５２０には、少なくとも７６８０×４３２０×４［Ｒ、Ｇ＋Ｇ、Ｂ］の画素が必要となり、また、４Ｋ用のカメラであれば、イメージセンサ１５２０の画素数は、少なくとも３８４０×２１６０×４の画素が必要であり、２Ｋ用のカメラであれば、画素数は、少なくとも１９２０×１０８０×４の画素が必要である。
【０６９５】
イメージセンサ１５２０は未加工のＲａｗデータ１５４０を生成する。画像処理装置１５２１は、Ｒａｗデータ１５４０に画像処理（ノイズ除去、補間処理など）を施し、映像データ１５４１を生成する。映像データ１５４１は送信装置１５１１に出力される。
【０６９６】
送信装置１５１１は、映像データ１５４１を処理して、放送帯域に適合する放送信号１５４３を生成する（放送信号を搬送波という場合がある）。エンコーダ１５２２は映像データ１５４１を処理し、符号化データ１５４２を生成する。エンコーダ１５２２は、映像データ１５４１を符号化する処理、映像データ１５４１に放送制御用データ（例えば認証用のデータ）を付加する処理、暗号化処理、スクランブル処理（スペクトラム拡散のためのデータ並び替え処理）等を行う。
【０６９７】
図７３の放送システム１５００において、エンコーダ１５２２に、半導体装置を適用することができる。また、専用ＩＣやプロセッサ（例えば、ＧＰＵ、ＣＰＵ）等を組み合わせることで、エンコーダ１５２２を構成することができる。また、エンコーダ１５２２を一の専用ＩＣチップに集積化することもできる。
【０６９８】
変調器１５２３は符号化データ１５４２をＩＱ変調（直交位相振幅変調）することで、放送信号１５４３を生成し、出力する。放送信号１５４３は、Ｉ（同位相）成分とＱ（直交成分）成分の情報を持つ複合信号である。ＴＶ放送局は、映像データ１５４１の取得、及び放送信号１５４３の供給を担う。
【０６９９】
放送信号１５４３は、電子機器システム１５０１が有する受信装置１５１２で受信される。
【０７００】
図７４に、別の電子機器システムを有する放送システム１５００Ａを示す。
【０７０１】
放送システム１５００Ａは、カメラ１５１０、送信装置１５１１、電子機器システム１５０１Ａ、画像生成装置１５３０を有する。電子機器システム１５０１Ａは、受信装置１５１２、表示装置１５１３を有する。カメラ１５１０はイメージセンサ１５２０、画像処理装置１５２１を有する。送信装置１５１１は、エンコーダ１５２２Ａ、エンコーダ１５２２Ｂ、及び変調器１５２３を有する。
【０７０２】
受信装置１５１２と、表示装置１５１３と、は、電子機器システム１５０１Ａが有するアンテナと、復調器と、デコーダと、画像処理装置と、ディスプレイユニットと、によって構成されている。具体的には、一例として、受信装置１５１２は、アンテナと、復調器と、デコーダと、を有し、表示装置１５１３は、画像処理装置と、ディスプレイユニットと、を有する。また、受信装置１５１２が、デコーダを有さず、表示装置１５１３が、デコーダを有する構成としてもよい。
【０７０３】
カメラ１５１０と、カメラ１５１０が有するイメージセンサ１５２０、及び画像処理装置１５２１と、については、上述の説明を参照する。画像処理装置１５２１は、映像データ１５４１Ａを生成する。映像データ１５４１Ａは、送信装置１５１１に出力される。
【０７０４】
画像生成装置１５３０は、画像処理装置１５２１で生成した画像データに付加する文字や図形、模様などの画像データを生成する装置である。文字や図形、模様などの画像データは、映像データ１５４１Ｂとして送信装置１５１１に送られる。
【０７０５】
送信装置１５１１は、映像データ１５４１Ａ及び映像データ１５４１Ｂを処理して、放送帯域に適合する放送信号１５４３を生成する（放送信号を搬送波という場合がある）。エンコーダ１５２２Ａは映像データ１５４１Ａを処理し、符号化データ１５４２Ａを生成する。また、エンコーダ１５２２Ｂは映像データ１５４１Ｂを処理し、符号化データ１５４２Ｂを生成する。エンコーダ１５２２Ａ、及びエンコーダ１５２２Ｂは、映像データ１５４１Ａ、及び映像データ１５４１Ｂのそれぞれを符号化する処理、映像データ１５４１Ａ及び映像データ１５４１Ｂに放送制御用データ（例えば認証用のデータ）を付加する処理、暗号化処理、スクランブル処理（スペクトラム拡散のためのデータ並び替え処理）等を行う。
【０７０６】
なお、放送システム１５００Ａは、映像データ１５４１Ａ及び映像データ１５４１Ｂを、図７３に示す放送システム１５００のとおり１つのエンコーダで処理を行う構成としてもよい。
【０７０７】
符号化データ１５４２Ａ、及び符号化データ１５４２Ｂは、変調器１５２３に送られる。変調器１５２３は、符号化データ１５４２Ａ、及び符号化データ１５４２ＢをＩＱ変調することで、放送信号１５４３を生成し、出力する。放送信号１５４３は、Ｉ成分とＱ成分の情報を持つ複合信号である。ＴＶ放送局は、映像データ１５４１の取得、及び放送信号１５４３の供給を担う。
【０７０８】
放送信号１５４３は、電子機器システム１５０１Ａが有する受信装置１５１２で受信される。
【０７０９】
図７５に、放送システムにおけるデータ伝送を模式的に示す。図７５には、放送局１５６１から送信された電波（放送信号）が、各家庭のテレビジョン受信装置（ＴＶ）１５６０に届けられるまでの経路を示している。ＴＶ１５６０は、受信装置１５１２及び表示装置１５１３を備えている。人工衛星１５６２として、例えば、ＣＳ衛星、ＢＳ衛星などが挙げられる。アンテナ１５６４として、例えば、ＢＳ・１１０°ＣＳアンテナ、ＣＳアンテナなどが挙げられる。アンテナ１５６５として、例えば、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナなどが挙げられる。
【０７１０】
電波１５６６Ａ、１５６６Ｂは、衛星放送用の放送信号である。人工衛星１５６２は電波１５６６Ａを受信すると、地上に向けて電波１５６６Ｂを伝送する。各家庭において、電波１５６６Ｂはアンテナ１５６４で受信され、ＴＶ１５６０において衛星ＴＶ放送を視聴することができる。あるいは、電波１５６６Ｂは他の放送局のアンテナで受信され、放送局内の受信装置によって光ケーブルに伝送できる信号に加工される。放送局は光ケーブル網を利用して放送信号を各家庭のＴＶ１５６０の入力部に送信する。電波１５６７Ａ、１５６７Ｂは、地上波放送用の放送信号である。電波塔１５６３は、受信した電波１５６７Ａを増幅して、電波１５６７Ｂを送信する。各家庭では、アンテナ１５６５で電波１５６７Ｂを受信することで、ＴＶ１５６０で地上波ＴＶ放送を視聴することができる。
【０７１１】
また、本実施の形態の映像配信システムは、ＴＶ放送用のシステムに限定されるものではない。また配信する映像データは、動画像データでもよいし、静止画像データでもよい。
【０７１２】
図７６（Ａ）、図７６（Ｂ）、図７６（Ｃ）及び図７６（Ｄ）は、受信装置の形態の例を示している。ＴＶ１５６０は、受信装置で放送信号を受信して、ＴＶ１５６０に表示させることができる。図７６（Ａ）では、受信装置１５７１を、ＴＶ１５６０の外側に設けた場合を示している。また、別の例として、図７６（Ｂ）では、アンテナ１５６４、１５６５とＴＶ１５６０は、無線機１５７２及び無線機１５７３を介して、データの授受を行っている場合を示している。この場合、無線機１５７２又は無線機１５７３は、受信装置の機能も有する。また、ＴＶ１５６０は、無線機１５７３を内蔵してもよい（図７６（Ｃ）参照）。
【０７１３】
受信装置は、携帯可能な大きさにすることもできる。図７６（Ｄ）に示す受信装置１５７４は、コネクタ部１５７５を有する。表示装置、及び情報端末（例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレット型端末など）等の電子機器がコネクタ部１５７５と接続可能な端子を備えていれば、これらで衛星放送や地上波放送を視聴することが可能となる。
【０７１４】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０７１５】
１０ａ    グレートーンマスク
１０ｂ    ハーフトーンマスク
１３    透光性基板
１５    遮光膜
１７    遮光部
１８    回折格子部
１９    透過部
２１    透過率
２３    半透過膜
２５    遮光膜
２７    遮光部
２８    半透過部
２９    透過部
３１    透過率
１００Ａ    トランジスタ
１００Ｂ    トランジスタ
１００Ｃ    トランジスタ
１００Ｄ    トランジスタ
１００Ｅ    トランジスタ
１０２    基板
１０４    導電膜
１０６    絶縁膜
１０８    金属酸化物膜
１０８ａ    金属酸化物膜
１０８ｂ    金属酸化物膜
１０８＿１    金属酸化物膜
１０８＿２    金属酸化物膜
１１２    導電膜
１１２ａ    導電膜
１１２Ａ    導電膜
１１２ｂ    導電膜
１１３    導電膜
１１４    絶縁膜
１１５    導電膜
１１５ａ    導電膜
１１５ｄ    導電膜
１１６    絶縁膜
１１８    絶縁膜
１１９    絶縁膜
１２０ａ    導電膜
１２０ｂ    導電膜
１２８    金属酸化物膜
１２８＿１    金属酸化物膜
１２８＿２    金属酸化物膜
１３０    導電膜
１３０ａ    導電膜
１３０ｄ    導電膜
１３２    導電膜
１３２ａ    導電膜
１４２    開口部
１４２ａ    開口部
１４２ｂ    開口部
１４２ｃ    開口部
１４２ｄ    開口部
１４４    開口部
１４４ａ    開口部
１４４ｂ    開口部
１４４ｃ    開口部
１４６    開口部
１４６ａ    開口部
１４６ｂ    開口部
１４６ｄ    開口部
１４８    開口部
１４８ａ    開口部
１４８ｂ    開口部
１５０Ａ    接続部
１５０Ｂ    接続部
１５０Ｃ    接続部
１５０Ｄ    接続部
１５０Ｅ    接続部
１５１    レジストマスク
１５１ａ    レジストマスク
１５１ｂ    レジストマスク
１５３    レジストマスク
１５３ａ    レジストマスク
１５５    領域
１５５ａ    領域
１５７    領域
１６０    開口部
１９１    ターゲット
１９２    プラズマ
１９３    ターゲット
１９４    プラズマ
２００Ａ    トランジスタ
２００Ｂ    トランジスタ
２００Ｃ    トランジスタ
２００Ｄ    トランジスタ
２００Ｅ    トランジスタ
２０４    導電膜
２０８    金属酸化物膜
２０８＿１    金属酸化物膜
２０８＿２    金属酸化物膜
２２８    金属酸化物膜
２２８＿１    金属酸化物膜
２２８＿２    金属酸化物膜
２１２ａ    導電膜
２１２Ａ    導電膜
２１２ｂ    導電膜
２１３    導電膜
２１５    導電膜
２１５ａ    導電膜
２２０    導電膜
２４２    開口部
２４２ａ    開口部
２４２ｂ    開口部
２４２ｃ    開口部
２４２ｄ    開口部
２４２ｅ    開口部
２５０Ａ    容量素子
２５０Ｂ    容量素子
２５０Ｃ    容量素子
２５０Ｄ    容量素子
２５０Ｅ    容量素子
２５１    レジストマスク
２５１ａ    レジストマスク
２５３    レジストマスク
２５３ａ    レジストマスク
２５３ｂ    レジストマスク
２５５    領域
２５５ａ    領域
５０１    画素回路
５０２    画素部
５０４    駆動回路部
５０４ａ    ゲートドライバ
５０４ｂ    ソースドライバ
５０６    保護回路
５０７    端子部
５５０    トランジスタ
５５２    トランジスタ
５５４    トランジスタ
５６０    容量素子
５６２    容量素子
５７０    液晶素子
５７２    発光素子
７００    表示装置
７０１    基板
７０２    画素部
７０４    ソースドライバ回路部
７０５    基板
７０６    ゲートドライバ回路部
７０８    ＦＰＣ端子部
７１０    信号線
７１１    配線部
７１２    シール材
７１６    ＦＰＣ
７３０    絶縁膜
７３２    封止膜
７３４    絶縁膜
７３６    着色膜
７３８    遮光膜
７５０    トランジスタ
７５２    トランジスタ
７６０    接続電極
７７０    絶縁膜
７７２    導電膜
７７３    絶縁膜
７７４    導電膜
７７５    液晶素子
７７６    液晶層
７７８    構造体
７８０    異方性導電膜
７８２    発光素子
７８６    ＥＬ層
７８８    導電膜
７９１    タッチパネル
７９２    絶縁膜
７９３    電極
７９４    電極
７９５    絶縁膜
７９６    電極
７９７    絶縁膜
８００    表示装置
８１５    コントローラＩＣ
８４３    センサ
８４４    センサ
８４５    光
８５３    コントローラ
８５４    コントローラ
８７３    コントローラ
８８４    コントローラ
８９０    領域
１５００    放送システム
１５００Ａ    放送システム
１５１０    カメラ
１５１１    送信装置
１５１２    受信装置
１５１３    表示装置
１５２０    イメージセンサ
１５２１    画像処理装置
１５２２    エンコーダ
１５２２Ａ    エンコーダ
１５２２Ｂ    エンコーダ
１５２３    変調器
１５３０    画像生成装置
１５４０    Ｒａｗデータ
１５４１    映像データ
１５４１Ａ    映像データ
１５４１Ｂ    映像データ
１５４２    符号化データ
１５４２Ａ    符号化データ
１５４２Ｂ    符号化データ
１５４３  放送信号
１５６０    テレビジョン受信装置（ＴＶ）
１５６１    放送局
１５６２    人工衛星
１５６３    電波塔
１５６４    アンテナ
１５６５    アンテナ
１５６６Ａ    電波
１５６６Ｂ    電波
１５６７Ａ    電波
１５６７Ｂ    電波
１５７１    受信装置
１５７２    無線機
１５７３    無線機
１５７４    受信装置
１５７５    コネクタ部
６０００    表示モジュール
６００１    上部カバー
６００２    下部カバー
６００５    ＦＰＣ
６００６    表示パネル
６００９    フレーム
６０１０    プリント基板
６０１１    バッテリ
６０１５    発光部
６０１６    受光部
６０１７ａ    導光部
６０１７ｂ    導光部
６０１８    光
８０００    カメラ
８００１    筐体
８００２    表示部
８００６    レンズ
８１０１    筐体
８１０２    表示部
８２０２    レンズ
８２０４    表示部
８２０５    ケーブル
８２０６    バッテリ
８３０１    筐体
８３０２    表示部
８３０５    レンズ
９０００    筐体
９００１    表示部
９００３    スピーカ
９００５    操作キー
９００６    接続端子
９００７    センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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