(57)【要約】【課題】静電気により、薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱することを抑止し、半導体装置の製造における歩留まり向上を図ることを課題の一とする。【解決手段】加熱処理で基板に静電気が帯電することを防ぐ、また、半導体装置の製造工程において基板に帯電した静電気を好適に低減するため、薄膜トランジスタが作製された基板を導電性を有する容器内に収納して加熱処理を行う。また、加熱処理を行う加熱装置は、接地電位と電気的に接続し、且つ、容器、及び基板も接地電位と電気的に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りで発生する静電荷を抑止するとともに内部の電荷を基板の上方の雰囲気中に加熱保管することにより前記薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法。
【請求項２】
導電性を有する容器内に薄膜トランジスタが作られた基板を配設して加熱処理を行い、前記薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りで発生する静電荷を抑止することにより前記薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法。
【請求項３】
基板上に酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタが作製された基板を導電性を有する容器内に収納して加熱処理を行う半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、前記加熱処理の温度は１００℃以上３００℃以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記加熱処理を行う加熱装置は、接地電位と電気的に接続し、且つ、前記容器も接地電位と電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
薄膜トランジスタが作られた基板を金属箔で包み、加熱処理を行い、前記薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りで発生する静電荷を抑止することにより前記薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法。
【請求項７】
基板上に酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタが作製された基板を導電性を有する金属箔で包み、加熱処理を行う半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項７において、前記加熱処理の温度は１００℃以上３００℃以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記加熱処理を行う加熱装置は、接地電位と電気的に接続し、且つ、前記金属箔も接地電位と電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置の作製を行う生産工場における静電気の除電方法に関する。また、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
半導体装置の作製を行う生産工場において、例えば半導体、ＩＣ、液晶パネル、磁気ヘッドなどの生産工程では、静電気が電子回路に影響を与え、電気的な特性の変動や、回路の破壊を招く恐れがある。また、静電気により製品にゴミが付着しやすくなる問題もある。
【０００４】
特に絶縁性基板を用いる場合には静電気を帯電しやすく、絶縁性基板は、静電気を帯びやすい材質、例えばガラス、樹脂などで形成されている。
【０００５】
近年、ガラス基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【０００６】
また、画像表示装置として代表的な液晶パネルの生産工程においては、軽量化によるガラスの薄型化と、ガラス基板のサイズ拡大による生産性向上が図られている。
【０００７】
また、金属酸化物は多様に存在しさまざまな用途に用いられている。酸化インジウムはよく知られた材料であり、液晶ディスプレイなどで必要とされる透光性を有する電極材料として用いられている。金属酸化物の中には半導体特性を示すものがある。半導体特性を示す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタが既に知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
静電気により、薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱することを抑止し、半導体装置の製造における歩留まり向上を図る。
【００１０】
本発明の一態様は、半導体装置の製造工程において、基板に静電気が帯電することを防ぐことを課題の一とする。
【００１１】
また、半導体装置の製造工程において基板に帯電した静電気を好適に低減することを課題の一とする。
【００１２】
また、静電気により半導体装置内部の回路が破壊されることを防ぐことを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
帯電防止を図るため、静電気の発生を防ぐ方法と、発生した電荷を漏洩させる方法の２つの方法がある。
【００１４】
静電気の発生を防ぐため、薄膜トランジスタが作製されたガラス基板を収納するための導電性を有する収納容器を用いる。導電性を有する材料からなるトレイ本体と、導電性を有する材料からなるトレイ蓋とを用い、トレイ本体に薄膜トランジスタを作製したガラス基板を載置し、さらにトレイ蓋でガラス基板全体を収納する。トレイ本体と、トレイ蓋との対向面のいずれか一方にはガラス基板よりも広い面積を有する凹部を有している。また、開閉蓋を有する箱型の収納容器を用いてもよい。トレイ本体及びトレイ蓋の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなどを用いることができる。
【００１５】
また、収納容器として、密閉した空間に基板を配置する中空の気密構造の容器とすることに限定されず、開口を有し、導電性を有する材料からなる四角柱形状や、円筒状の容器に薄膜トランジスタを作製したガラス基板を収納してもよい。
【００１６】
そして、これらの収納容器のいずれか一に収納されたガラス基板を乾燥空気または乾燥窒素または乾燥酸素を用いる加熱装置によって１００℃以上３００℃以下の加熱を行う。これらの収納容器のいずれか一により、ガラス基板に直接風が吹きつけられることを防ぎ、静電気の発生を極力抑える。また、基板と接触する収納容器及び加熱装置を接地電位に接続し、加熱を行うことによって、基板の帯電量を除々に減衰することができる。基板と接触する収納容器及び加熱装置を接地電位に接続する場合、加熱装置内に設けられた棚（収納容器と触れる棚）や、加熱装置の内壁などを電気的に接続し、さらに加熱装置の内壁から導電性を有する床、具体的にはステンレス製の床に流れる静電気の逃避ルートを形成する。接地電位に導くことで、静電気による薄膜トランジスタの電気的特性の変動や、破壊を防止することができ、製品の歩留まりが向上する。
【００１７】
本明細書で開示する本発明の一態様は、薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りで発生する静電荷を抑止するとともに内部の電荷を基板の上方の雰囲気中に加熱保管することにより薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法である。
【００１８】
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、導電性を有する容器内に薄膜トランジスタが作られた基板を配設して加熱処理を行い、薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りで発生する静電荷を抑止することにより薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法である。
【００２０】
アクティブマトリクス型の表示装置においては、薄膜トランジスタのゲート電圧が０Ｖにできるだけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成されることが望ましい。
【００２１】
ｎチャネル型の薄膜トランジスタの場合、ゲート電圧に正の電圧を印加してはじめてチャネルが形成されて、ドレイン電流が流れ出すトランジスタが望ましい。駆動電圧を高くしないとチャネルが形成されないトランジスタや、負の電圧状態でもチャネルが形成されてドレイン電流が流れるトランジスタは、回路に用いる薄膜トランジスタとしては不向きである。
【００２２】
また、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、静電気の影響により薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。特に、薄膜トランジスタのしきい値電圧値がマイナスであると、ゲート電圧が０Ｖでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリーオンとなりやすい。また、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、構造が同じであってもチャネル長が短いとノーマリーオンとなり、チャネル長が長いとノーマリーオフとなるなどチャネル長依存性の問題がある。
【００２３】
チャネル長依存性の問題を解決するため、薄膜トランジスタを作製した後、導電性を有する収納容器に入れて１００℃以上３００℃以下の加熱を行う。その結果、チャネル長が短くとも、しきい値電圧値がプラスであるノーマリーオフの薄膜トランジスタを作製することができる。なお、薄膜トランジスタを作製した後であれば特に限定されず、液晶パネルの作製の場合、薄膜トランジスタ及び画素電極が形成された基板を対向基板と貼り合わせる前に導電性を有する収納容器に入れて１００℃以上３００℃以下の加熱を行えばよい。
【００２４】
また、半導体装置の作製方法に関する本発明の一態様は、基板上に酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタが作製された基板を導電性を有する容器内に収納して加熱処理を行う半導体装置の作製方法である。
【００２５】
また、上記構成において、加熱処理を行う加熱装置は、接地電位と電気的に接続し、且つ、容器も接地電位と電気的に接続することを特徴とする。
【００２６】
また、収納容器に代えて、導電性を有するシート、例えば金属箔（アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなど）で薄膜トランジスタを作製したガラス基板を覆い包み静電気の発生を防いでもよい。また、これらの合金箔（例えばアルミニウムと銅のバイメタル箔）を用いてもよい。
【００２７】
また、本発明の他の一態様は、薄膜トランジスタが作られた基板を金属箔で包み、加熱処理を行い、薄膜トランジスタが作製された基板表面に静電荷が存在することを抑止する、または風切りなどで発生する静電荷を抑止することにより薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することを特徴とする除電方法である。
【００２８】
本明細書で開示する本発明の他の一態様は、基板上に酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタが作製された基板を導電性を有する金属箔で包み、加熱処理を行う半導体装置の作製方法である。なお、加熱処理の温度は１００℃以上３００℃以下である。
【００２９】
また、上記構成において、加熱処理を行う加熱装置は、接地電位と電気的に接続し、且つ、金属箔も接地電位と電気的に接続することを特徴とする。なお、接地電位に代えて、加熱処理を行う加熱装置は、固定電位と電気的に接続してもよく、静電荷を抑止することにより薄膜トランジスタまたはその近傍の電荷を低減することができる。また、金属箔も接地電位に代えて、固定電位と電気的に接続してもよい。
【００３０】
なお、静電気とは、２つの物体を摩擦、接触、剥離した時に、一方が正に帯電し、もう一方が負に帯電し、これらの電荷を指す。摩擦などによって２つの物体の間で電子の移動が起こり、電荷が発生する現象を帯電と呼び、帯電が生じると、物体の材料が絶縁体の場合には発生した電荷が流れず、静電気として蓄積される。
【００３１】
なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
【発明の効果】
【００３２】
静電気により、薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱することを抑止し、半導体装置の製造における歩留まり向上を実現する。また、半導体装置の製造工程において、基板に静電気が帯電することを防ぐ。また、半導体装置の製造工程において基板に帯電した静電気を好適に低減する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一態様を示す外観図及び断面図である。
【図２】本発明の一態様を示す断面図である。
【図３】本発明の一態様を示す断面図である。
【図４】本発明の一態様を示す上面図である。
【図５】本発明の一態様を示す断面図である。
【図６】本発明の一態様を示す外観図及び上面図である。
【図７】本発明の一態様を示す外観図である。
【図８】本発明の一態様を示す上面図および断面図である。
【図９】本発明の一態様を示す断面図である。
【図１０】本発明の一態様を示す上面図および断面図である。
【図１１】電子機器の一例を示す図である。
【図１２】電子機器の一例を示す図である。
【図１３】電子機器の一例を示す図である。
【図１４】電子機器の一例を示す図である。
【図１５】Ｖｔｈの定義を示す図。
【図１６】比較例のチャネル長依存性を示すグラフ。（初期特性）
【図１７】比較例のチャネル長依存性を示すグラフ。
【図１８】チャネル長依存性を示すグラフ。
【図１９】チャネル長依存性を示すグラフ。
【図２０】チャネル長依存性と時間の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、トレイ本体とトレイ蓋とを用いて基板を囲む加熱処理について以下に説明する。
【００３６】
図１（Ａ）はトレイ本体１１の凹部に基板１０を置いた状態の外観図を示している。
【００３７】
基板１０は、ガラス基板などを用い、一方の面に薄膜トランジスタを含む回路を有している。なお、基板１０の形状は四角形状に特に限定されず、例えば円形形状などを用いることもできる。
【００３８】
また、トレイ本体１１は、導電性を有する材料、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなどで形成される。本実施の形態ではアルミニウムを用いる。
【００３９】
そして、トレイ本体１１と重なるようにトレイ蓋１２を配置して図１（Ｂ）に示す断面図となるように基板１０を囲む。そして重ねたトレイ本体１１とトレイ蓋１２の周縁部に隙間がないようにカプトンテープなどを用いて密閉する。なお、トレイ蓋１２も導電性を有する材料、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなどで形成される。また、後に行われる加熱処理中に風が基板に触れないようにするため、トレイ蓋１２を用いており、トレイ蓋１２に代えて金属箔を用いて閉空間に基板が配置されるようにしてもよい。
【００４０】
次いで、図１（Ｂ）に示す状態とした基板を加熱装置に入れ、加熱処理を行う。
【００４１】
図２に熱風循環方式の加熱装置の断面図を示す。なお、図２に示す加熱装置の構造は一例であって特に限定されない。この熱風循環方式は、熱風により広い容積内の加熱が可能であり、基板１０の一辺が１ｍを超えるような大型基板の加熱にも適している。
【００４２】
加熱装置の炉本体２１は、金属製の外枠と金属製の内枠との間に断熱材が充填された構造の縦長の方体に形成されており、一方に扉２２を有している。また、炉本体２１の内部には、一方の側壁に熱風の吹き出し口２３と吸い込み口２４を有している。
【００４３】
熱風の吹き出し口２３からはヒータ２５によって加熱された空気がファン２６で送られて、熱風となって吹き出し口２３から炉内へと送られる。
【００４４】
この熱風により被処理物である基板１０を収納したトレイ本体１１及びトレイ蓋１２を加熱し、吸い込み口２４から排気通路を通って再びファン２６によって循環させられる。
【００４５】
導電性の材料からなる棚２７に載せ、熱風の当たらない場所に基板を収納したトレイを配置することが好ましい。
【００４６】
また、接地電位に電気的に接続されたステンレス製の床２０の上に加熱装置を設置し、ステンレス製の床２０と棚２７とが電気的に接続させる。棚２７の上に接して置かれたトレイも導電性を有する材料からなるため、トレイも接地電位に電気的に接続されることになる。
【００４７】
酸化物半導体層を用いたボトムゲート構造の薄膜トランジスタを有する基板を複数作製して実験を行った。トレイ蓋１２で閉空間に基板を配置して加熱した電気特性と、比較例としてトレイ蓋をせずに基板を配置して加熱した電気特性とを比較した。
【００４８】
薄膜トランジスタのサイズは、チャネル幅Ｗ＝５０μｍとし、チャネル長Ｌの条件を振り、チャネル長依存性を比較した。チャネル長Ｌは、それぞれ２μｍ、３μｍ、４μｍ、６μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、５０μｍとした。
【００４９】
薄膜トランジスタの初期特性を測定するため、基板温度を室温とし、ソース−ドレイン間電圧（以下、ドレイン電圧またはＶｄという）を１０Ｖとし、ソース−ゲート間電圧（以下、ゲート電圧またはＶｇという）を−２０Ｖ〜＋２０Ｖまで変化させたときのソース−ドレイン電流（以下、ドレイン電流またはＩｄという）の変化特性、すなわちＶｇ−Ｉｄ特性を測定した。
【００５０】
そして、Ｖｇ−Ｉｄ特性からしきい値と、Ｖｄを１０Ｖとした時のＶｇ−Ｉｄ曲線の立ち上がりの電圧値（Ｓｈｉｆｔ−２）を算出し、これらの値を縦軸、横軸をチャネル長とした初期特性のチャネル長依存性グラフを図１６に示す。
【００５１】
図１６においては、しきい値はプラスであるが、Ｖｇ−Ｉｄ曲線の立ち上がりの電圧値（Ｓｈｉｆｔ−２）が２０μｍ以下のサンプルでマイナスの値を示している。なお、Ｓｈｉｆｔ−２は、Ｖｄを１０ＶとしＶｇ−Ｉｄ曲線においてＶｇが減少すると共にＩｄが減少して、始めて１×１０−１２Ａとなった電圧値を指す。
【００５２】
また、図２に示す加熱装置を用いて、１５０℃、１時間の熱処理を行った後のチャネル長依存性グラフを図１７及び図１８に示す。図１７は、トレイ蓋をせずに加熱したチャネル長依存性グラフである。また、図１８はトレイ蓋をして加熱したチャネル長依存性グラフである。
【００５３】
比較例である図１７のサンプルは、トレイ蓋をせずに基板を配置して加熱しているため、基板に熱風が直接当たることとなる。図１７においては、初期特性の図１６と比べてチャネル長２μｍのサンプルのしきい値が変動してゼロ以下となっている。また、チャネル長６μｍ以上のサンプルのＳｈｉｆｔ−２が変動してゼロ以上にとなっている。
【００５４】
一方、トレイ蓋をして基板を加熱した図１８のチャネル長２μｍのサンプルは、しきい値がゼロ以上のままであり、初期特性の図１６とほぼ同じ値である。また、チャネル長３μｍ以上のサンプルのＳｈｉｆｔ−２が変動してゼロ以上にとなっている。
【００５５】
また、トレイ蓋をして基板を加熱し、１５０℃、２時間の熱処理を行った後のチャネル長依存性グラフを図１９に示す。熱処理時間を延長することによって、また、チャネル長２μｍのサンプルのＳｈｉｆｔ−２もゼロ以上にとなっている。図１９に示すサンプルは全てノーマリーオフの薄膜トランジスタと言える。
【００５６】
また、トレイ蓋をして基板を加熱し、１５０℃、３時間の熱処理を行った場合においても同様の結果を得ることができた。なお、図２０（Ａ）は、横軸を１５０℃の熱処理時間とし、縦軸を薄膜トランジスタのしきい値（Ｖｔｈ）としたグラフを示している。また、図２０（Ｂ）は横軸を１５０℃の熱処理時間とし、縦軸を薄膜トランジスタのＳｈｉｆｔ−２としたグラフを示している。なお、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）のデータは、図１８及び図１９と一部同じデータを用いている。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）の結果からトレイ蓋をして基板を加熱し、加熱処理温度が１５０℃であれば、少なくとも２時間以上行うことが好ましいと言える。
【００５７】
これらの結果から、酸化物半導体層を用いたボトムゲート構造の薄膜トランジスタは熱風が当たらないように加熱処理することで、チャネル長に関係なく、電気特性をノーマリーオフに変化させることができる。また、熱風が当たらないように加熱処理することで、ノーマリーオフの薄膜トランジスタを安定して作製することができるため、歩留まりを向上することができる。
【００５８】
ここで、本明細書におけるＶｔｈの定義について説明しておく。図１５の横軸はゲート電圧をリニアスケールで示しており、縦軸はドレイン電流の平方根（以下、√Ｉｄともいう）をリニアスケールで示している。曲線５０１は、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の平方根を示しており、Ｖｄを１０Ｖとして測定したＶｇ−Ｉｄ曲線のＩｄを、その平方根で表した曲線（以下、√Ｉｄ曲線ともいう）である。
【００５９】
まず、Ｖｄを１０Ｖとして測定したＶｇ−Ｉｄ曲線から√Ｉｄ曲線（曲線５０１）を求める。次に、√Ｉｄ曲線上の、√Ｉｄ曲線の微分値が最大になる点（√Ｉｄ曲線の傾きが最大になる点）の接線５０４を求める。次に、接線５０４を延伸し、接線５０４上でＩｄが０Ａとなる時のＶｇ、すなわち接線５０４のゲート電圧軸切片５０５の値をＶｔｈとして定義している。
【００６０】
また、熱風を当てることは静電気を発生する原因となるため、避けることが好ましい。また、図２に示す加熱装置の炉内に吹き出す熱風の流れや、吹き出し流量を調節する風切り板などの風を調節する部材は設けてもよいが、静電気が発生する恐れがあるため、設ける場合には十分注意が必要である。
【００６１】
また、図２に示す加熱装置の風の流れる経路に冷却手段を有していてもよい。また、図２に示す加熱装置の風の流れる経路に塵などを除去するフィルタを設けてもよい。
【００６２】
また、以下にチャネル長依存性グラフの結果を得たサンプルの薄膜トランジスタの作製方法を図３を用いて示す。
【００６３】
まず、絶縁表面を有する基板である基板１００上に、導電膜を形成した後、フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりゲート電極層１０１を設ける。
【００６４】
基板１００としては、ガラス基板を用いることが好ましい。基板１００として用いるガラス基板は、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、基板１００には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、酸化ホウ素と比較して酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。このため、Ｂ２Ｏ３よりＢａＯを多く含むガラス基板を用いることが好ましい。
【００６５】
なお、上記の基板１００に代えて、セラミック基板、石英ガラス基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【００６６】
また、下地層となる絶縁層を基板１００とゲート電極層１０１の間に設けてもよい。下地層は、基板１００からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、または酸化窒化珪素から選ばれた一または複数の層による積層構造により形成することができる。
【００６７】
ゲート電極層１０１としては、金属導電層を用いることができる。金属導電層の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金等を用いるのが好ましい。例えば、チタン層上にアルミニウム層と、該アルミニウム層上にチタン層が積層された三層の積層構造、またはモリブデン層上にアルミニウム層と、該アルミニウム層上にモリブデン層を積層した三層の積層構造とすることが好ましい。勿論、金属導電層として単層、または２層構造、または４層以上の積層構造としてもよい。
【００６８】
次いで、ゲート電極層１０１上にゲート絶縁層１０２を形成する。
【００６９】
本実施の形態において、ゲート絶縁層１０２の形成は、高密度プラズマ装置により行う。ここでは、高密度プラズマ装置は、１×１０１１／ｃｍ３以上のプラズマ密度を達成できる装置を指している。例えば、３ｋＷ〜６ｋＷのマイクロ波電力を印加してプラズマを発生させて、絶縁膜の成膜を行う。
【００７０】
チャンバーに材料ガスとしてモノシランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスを導入し、１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力下で高密度プラズマを発生させてガラス等の絶縁表面を有する基板上に絶縁膜を形成する。その後、モノシランガスの供給を停止し、大気に曝すことなく亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面にプラズマ処理を行ってもよい。少なくとも亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面に行われるプラズマ処理は、絶縁膜の成膜より後に行う。上記プロセス順序を経た絶縁膜は、膜厚が薄く、例えば１００ｎｍ未満であっても信頼性を確保することができる絶縁膜である。
【００７１】
ゲート絶縁層１０２の形成の際、チャンバーに導入するモノシランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）との流量比は、１：１０から１：２００の範囲とする。また、チャンバーに導入する希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを用いることができるが、中でも安価であるアルゴンを用いることが好ましい。
【００７２】
また、高密度プラズマ装置により得られた絶縁膜は、一定した厚さの膜形成ができるため段差被覆性に優れている。また、高密度プラズマ装置により得られる絶縁膜は、薄い膜の厚みを精密に制御することができる。
【００７３】
上記プロセス順序を経た絶縁膜は、従来の平行平板型のＰＣＶＤ装置で得られる絶縁膜とは大きく異なっており、同じエッチャントを用いてエッチング速度を比較した場合において、平行平板型のＰＣＶＤ装置で得られる絶縁膜の１０％以上または２０％以上遅く、高密度プラズマ装置で得られる絶縁膜は緻密な膜と言える。
【００７４】
本実施の形態では、ゲート絶縁層１０２として高密度プラズマ装置による膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙとも呼ぶ、ただし、ｘ＞ｙ＞０）を用いる。
【００７５】
次いで、ゲート絶縁層１０２上に、厚さ５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化物半導体層を形成する。また、酸化物半導体層は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（代表的にはアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【００７６】
酸化物半導体層は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶層、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体層を用いる。本実施の形態では、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物ターゲットを用いてスパッタ法により形成する。
【００７７】
ここでは、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物ターゲット（モル数比がＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下で膜厚３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系膜を成膜する。
【００７８】
また、金属酸化物ターゲット中の酸化物半導体の相対密度は８０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９．９％以上とするのが好ましい。相対密度の高いターゲットを用いると、形成される酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減することができ、電気特性または信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
【００７９】
また、酸化物半導体膜の成膜を行う前に、スパッタ装置内壁や、ターゲット表面やターゲット材料中に残存している水分または水素を低減するためにプレヒート処理を行うと良い。プレヒート処理としては成膜チャンバー内を減圧下で２００℃〜６００℃に加熱する方法や、加熱しながら窒素や不活性ガスの導入と排気を繰り返す方法等がある。この場合のターゲット冷却液は、水ではなく油脂等を用いるとよい。加熱せずに窒素の導入と排気を繰り返しても一定の効果が得られるが、加熱しながら行うとなお良い。プレヒート処理を終えたら、基板またはスパッタ装置を冷却し、酸化物半導体膜の成膜を行う。
【００８０】
また、スパッタ法による成膜中に基板を４００℃以上７００℃以下に加熱してもよい。
【００８１】
また、酸化物半導体膜の成膜を行う前、または成膜中、または成膜後に、スパッタ装置内をクライオポンプを用いて中に残存している水分などを低減することが好ましい。
【００８２】
また、ゲート絶縁層１０２、及び酸化物半導体膜を大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく形成することで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、薄膜トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００８３】
次いで、酸化物半導体層をフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層１０３に加工する（図３（Ａ）参照。）。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【００８４】
次いで、第１の熱処理を行って、酸化物半導体層１０３の脱水化または脱水素化を行う。脱水化または脱水素化を行う第１の熱処理の温度は、処理中の最高温度が３５０℃以上７５０℃以下、好ましくは４２５℃以上とする。なお、４２５℃以上であれば熱処理時間は１時間以下でよいが、４２５℃未満であれば加熱処理時間は、１時間よりも長時間行うこととする。本実施の形態では、窒素雰囲気下で４５０℃、１時間の熱処理を行う。
【００８５】
なお、第１の熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【００８６】
また、第１の熱処理は、電気炉を用いた加熱方法を用いることができる。なお、第１の熱処理は、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【００８７】
次いで、ゲート絶縁層１０２、及び酸化物半導体層１０３上にソース電極層及びドレイン電極層を形成するための導電層を形成する。
【００８８】
ソース電極層及びドレイン電極層を形成するための導電層としては、ゲート電極層１０１と同様に、金属導電層を用いることができる。金属導電層の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金等を用いるのが好ましい。本実施の形態では、チタン層上にアルミニウム層と、該アルミニウム層上にチタン層が積層された三層の積層構造とする。
【００８９】
フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程により、ソース電極層及びドレイン電極層を形成するための導電層から、ソース電極層１０５ａまたはドレイン電極層１０５ｂを形成する（図３（Ｂ）参照。）。また、このとき酸化物半導体層１０３も一部がエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層１０３となる。なお、酸化物半導体層１０３の材料や、エッチング条件によっては、酸化物半導体層１０３に溝部（凹部）が形成されない場合もある。
【００９０】
次に、ゲート絶縁層１０２、酸化物半導体層１０３、ソース電極層１０５ａ及びドレイン電極層１０５ｂを覆い、酸化物半導体層１０３の一部と接する保護絶縁層１０７を形成する（図３（Ｃ）参照。）。保護絶縁層１０７は、少なくとも１ｎｍ以上の厚さとし、ＣＶＤ法、スパッタリング法など、保護絶縁層１０７に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。ここでは、保護絶縁層１０７は、例えばスパッタリング法の一種である、リアクティブスパッタリング法を用いて形成する。酸化物半導体層１０３の一部と接して形成される保護絶縁層１０７は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁層を用い、代表的には酸化珪素層、窒化酸化珪素層、窒化珪素層、酸化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層又は窒化アルミニウム層、を用いることができる。
【００９１】
また、保護絶縁層１０７は、酸化珪素層、窒化酸化珪素層、酸化アルミニウム層又は酸化窒化アルミニウム層の上に窒化珪素層又は窒化アルミニウム層を積層する構造としてもよい。特に窒化珪素層は水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックしやすいので好ましい。
【００９２】
保護絶縁層１０７の形成時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、酸化珪素層のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス（代表的にはアルゴン）及び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素及び希ガス雰囲気下でスパッタリング法により酸化珪素を形成することができる。本実施の形態では、珪素ターゲットを用いて膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を形成する。
【００９３】
以上の工程より、絶縁表面を有する基板である基板１００上にゲート電極層１０１が設けられ、ゲート電極層１０１の上にゲート絶縁層１０２が設けられ、ゲート絶縁層１０２の上に酸化物半導体層１０３が設けられ、酸化物半導体層１０３の上にソース電極層１０５ａまたはドレイン電極層１０５ｂが設けられ、ゲート絶縁層１０２、酸化物半導体層１０３、ソース電極層１０５ａまたはドレイン電極層１０５ｂを覆い、酸化物半導体層１０３の一部と接する保護絶縁層１０７が設けられている、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ１５０を形成することができる（図３（Ｄ）参照。）。
【００９４】
図４は、本実施の形態で示した薄膜トランジスタ１５０の上面図である。図３（Ｄ）は、図４のＸ１−Ｘ２部位の断面構成を示している。図４において、Ｌはチャネル長を示しており、Ｗはチャネル幅を示している。また、Ａはチャネル幅方向と平行な方向において、酸化物半導体層１０３がソース電極層１０５ａまたはドレイン電極層１０５ｂと重ならない領域の長さを示している。Ｌｓはソース電極層１０５ａとゲート電極層１０１が重なる長さを示しており、Ｌｄはドレイン電極層１０５ｂとゲート電極層１０１が重なる長さを示している。
【００９５】
なお、図１６、図１７、図１８、及び図１９のチャネル長依存性のデータは、図４のチャネル長Ｌに基づいている。また、図１６、図１７、図１８、及び図１９のサンプルは、保護絶縁層１０７を形成した段階の薄膜トランジスタ１５０を用いている。
【００９６】
保護絶縁層１０７として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を形成した後に、第２の熱処理を導電性材料の構造体の中空部分に基板を配置した状態で風に当てないように１００℃以上３００℃以下の範囲内で行う。本実施の形態では、アルミニウムのトレイに入れてアルミニウムの蓋をした空間に基板を保管し、且つ、接地電位に電気的に接続させた状態で基板を１５０℃、２時間の加熱を行う。この第２の加熱処理により、酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタのゲート電圧が０Ｖにできるだけ近いしきい値電圧でチャネルが形成される薄膜トランジスタを作製することができる。
【００９７】
また、第２の熱処理のタイミングは、保護絶縁層１０７形成直後に限定されず、その上に配線や電極（例えば画素電極など）を形成した後に行ってもよい。
【００９８】
また、本実施の形態では、図３（Ｄ）に示すボトムゲート型の薄膜トランジスタ１５０の作製方法について説明したが、本実施の形態の構成はこれに限られるものではない。図５（Ａ）に示すような、ボトムゲート構造のボトムコンタクト型（逆コプラナ型とも呼ぶ）の薄膜トランジスタ１６０や、図５（Ｂ）に示すような、チャネル保護層１１０を有するチャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）の薄膜トランジスタ１７０等も同様の材料、方法を用いて形成することができる。図５（Ｃ）は、チャネルエッチ型薄膜トランジスタの他の例を示している。図５（Ｃ）に示す薄膜トランジスタ１８０は、ゲート電極層１０１が酸化物半導体層１０３の端部よりも外側に伸びた構造となっている。
【００９９】
なお、薄膜トランジスタのチャネル長（図４中のＬ）は、ソース電極層１０５ａとドレイン電極層１０５ｂとの距離で定義されるが、チャネル保護型の薄膜トランジスタのチャネル長は、キャリアの流れる方向と平行な方向のチャネル保護層の幅で定義される。
【０１００】
（実施の形態２）
実施の形態１では基板の収納容器としてトレイに蓋をする例を示したが、本実施の形態では、四角柱形状の容器を用いる。
【０１０１】
図６（Ａ）には、四角柱形状の容器６１に基板１０を入れる直前の様子の模式図を示している。本実施の形態では、１枚の基板面を垂直にした状態で収納する容器６１を示している。なお、図６（Ｂ）は基板１０を収納後の容器６１の上面図を示しており、基板保持部材６２が基板と接触するように設けられている。容器６１は導電性を有する材料、例えばアルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなどを用いる。基板保持部材６２も導電性を有する材料で構成することが好ましい。
【０１０２】
なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）においては基板一枚のみを収納する容器６１を示したが、複数の基板を収納する容器とすることもでき、例えば１０枚の基板を収納できる容器とした場合には生産性を向上することができる。また、１枚の基板面を床に対して垂直にした状態で収納する容器に限定されず、基板面を床に対して平行にした状態で収納する容器を用いてもよい。例えば、風が当たらないように円筒状の容器の中に基板を配置して加熱してもよい。
【０１０３】
また、基板１０を収納した容器６１は、図２に示す加熱装置の棚に置き、接地電位に電気的に接続して第２の加熱処理を行う。
【０１０４】
図６（Ａ）に示す容器６１を用いることで熱風循環方式の加熱装置内での加熱処理時に、基板１０に当たる熱風を低減できるため、静電気の発生を抑止し、基板１０に設けられている薄膜トランジスタのしきい値の変動を制御することができる。
【０１０５】
本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
また、実施の形態１や実施の形態２は容器を用いる例を示したが、本実施の形態では、金属箔で基板を包み、図２に示す加熱装置の棚に置き、接地電位に電気的に接続して加熱を行う。
【０１０７】
図７（Ａ）は１枚の基板１０を金属箔７１で包んだ外観図を示している。また、図７（Ｂ）はその断面図を示している。
【０１０８】
金属箔７１の材料としては、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、ニオブなどを用いる。本実施の形態ではアルミニウムホイルを用いる。
【０１０９】
１枚のアルミニウムホイルを用いて基板１０を覆い包んでもよいし、２枚以上の複数のアルミホイルを用いて基板１０を覆い包んでもよい。また、外気と触れないようにカプトンテープなどを用いてアルミニウムホイルで囲まれた中空空間に基板を入れて密閉することが好ましい。
【０１１０】
アルミニウムホイルで包んだ基板を図２に示す加熱装置の棚に置き、接地電位に電気的に接続して１００℃以上３００℃以下の第２の加熱処理を行う。
【０１１１】
図７（Ａ）に示すように金属箔７１で基板１０を包むことで熱風循環方式の加熱装置内での加熱処理時に、基板１０に当たる熱風を低減できるため、静電気の発生を抑止し、基板１０に設けられている薄膜トランジスタのしきい値の変動を制御することができる。
【０１１２】
例えば、アルミニウムホイルに包んだ基板をさらに図１に示すトレイ蓋を有するトレイに入れて二重に密閉して第２の加熱処理を行うことができる。また、アルミニウムホイルに包んだ基板を図６に示す容器６１に入れて第２の加熱処理を行うことができる。
【０１１３】
また、図１に示すトレイ蓋の代わりに金属箔を用い、トレイ本体と金属箔とで中空空間を形成し、その中空空間に基板を保管して第２の加熱処理を行ってもよい。
【０１１４】
また、図６に示す容器６１の開口を塞ぐために金属箔を用いて第２の加熱処理を行ってもよい。
【０１１５】
本実施の形態は実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
【０１１６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する半導体装置（表示装置ともいう）を作製する場合について説明する。また、薄膜トランジスタを用いた駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１１７】
表示装置は表示素子を含む。表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう）、発光素子（発光表示素子ともいう）を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、有機ＥＬ素子等が含まれる。また、電子インクなど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
【０１１８】
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに表示装置は、該表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極となる導電層を形成した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。
【０１１９】
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１２０】
本実施の形態では、本発明の一形態である半導体装置として液晶表示装置の例を示す。まず、半導体装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図８を用いて説明する。図８（Ａ１）、（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶層を半導体層として含む薄膜トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ１）、（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１２１】
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。また第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体又は多結晶半導体で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。
【０１２２】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図８（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図８（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１２３】
また、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、薄膜トランジスタを複数有しており、図８（Ｂ）では、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれる薄膜トランジスタ４０１１とを例示している。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、４０２１が設けられている。
【０１２４】
薄膜トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態１で示した酸化物半導体層を含む薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型薄膜トランジスタである。
【０１２５】
絶縁層４０２１上において、駆動回路用の薄膜トランジスタ４０１１の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ試験前後における薄膜トランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層４０４０は、電位が薄膜トランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層４０４０の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０１２６】
また、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。そして液晶素子４０１３の対向電極層４０３１は第２の基板４００６上に形成されている。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００８とが重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられ、絶縁層４０３２、４０３３を介して液晶層４００８を挟持している。
【０１２７】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、ガラス、金属（代表的にはステンレス）、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【０１２８】
また、４０３５は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、画素電極層４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層４０３１は、薄膜トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。また、共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４０３１と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材４００５に含有させる。
【０１２９】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層４００８に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１３０】
また、ブルー相を示す液晶を用いると、配向膜へのラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。特に、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、静電気の影響により薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。
【０１３１】
なお、本実施の形態で示す液晶表示装置は透過型液晶表示装置の例であるが、液晶表示装置は反射型液晶表示装置でも半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０１３２】
また、本実施の形態で示す液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、必要に応じてブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
【０１３３】
また、本実施の形態では、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため、及び薄膜トランジスタの信頼性を向上させるため、薄膜トランジスタを保護層や平坦化絶縁層として機能する絶縁層（絶縁層４０２０、絶縁層４０２１）で覆う構成となっている。なお、保護層は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護層は、スパッタ法を用いて、酸化珪素層、窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、又は窒化酸化アルミニウム層の単層、又は積層で形成すればよい。本実施の形態では保護層をスパッタ法で形成する例を示すが、特に限定されず種々の方法で形成すればよい。
【０１３４】
ここでは、保護層として積層構造の絶縁層４０２０を形成する。ここでは、絶縁層４０２０の一層目として、スパッタ法を用いて酸化珪素層を形成する。保護層として酸化珪素層を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層として用いるアルミニウム層のヒロック防止に効果がある。
【０１３５】
また、保護層の二層目として絶縁層を形成する。ここでは、絶縁層４０２０の二層目として、スパッタ法を用いて窒化珪素層を形成する。保護層として窒化珪素層を用いると、ナトリウム等のイオンが半導体領域中に侵入して、ＴＦＴの電気特性を変化させることを抑制することができる。
【０１３６】
また、平坦化絶縁層として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁層を複数積層させることで、絶縁層４０２１を形成してもよい。
【０１３７】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。
【０１３８】
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。絶縁層４０２１を材料液を用いて形成する場合、ベークする工程で同時に、半導体層のアニール（３００℃〜４００℃）を行ってもよい。絶縁層４０２１の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく半導体装置を作製することが可能となる。
【０１３９】
画素電極層４０３０、対向電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０１４０】
また、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１４１】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはこれらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１４２】
また、画素電極層４０３０を形成した後に、実施の形態１に示したように、風の当たらないように複数の薄膜トランジスタ４０１０、４０１１及び画素電極層４０３０を有する基板４００１をトレイに入れて密封し、第２の加熱処理（１００℃以上３００℃以下）を行う。第２の加熱処理を行うことによって、しきい値を制御して基板４００１に設けられた複数の薄膜トランジスタをノーマリーオフとすることができる。
【０１４３】
また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１４４】
本実施の形態では、接続端子電極４０１５が、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電層から形成され、端子電極４０１６は、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電層で形成されている。
【０１４５】
接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電層４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１４６】
また図８においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
【０１４７】
また、必要であれば、カラーフィルタを各画素に対応して設ける。また、第１の基板４００１と第２の基板４００６の外側には偏光板や拡散板を設ける。また、バックライトの光源は冷陰極管やＬＥＤにより構成されて液晶表示モジュールとなる。
【０１４８】
液晶表示モジュールには、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）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（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０１４９】
以上の工程により、歩留まりの高い液晶表示装置を作製することができる。
【０１５０】
また、実施の形態１に示す薄膜トランジスタの作製方法を用いて液晶表示装置の駆動回路の薄膜トランジスタを作製することにより、駆動回路部の薄膜トランジスタのノーマリーオフを実現し、省電力化を図ることができる。
【０１５１】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１５２】
（実施の形態５）
半導体装置の一形態として電子ペーパーの例を示す。
【０１５３】
実施の形態１の薄膜トランジスタは、スイッチング素子と電気的に接続する素子を利用して電子インクを駆動させる電子ペーパーに用いてもよい。電子ペーパーは、電気泳動表示装置（電気泳動ディスプレイ）とも呼ばれており、紙と同じ読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて軽い形状とすることが可能という利点を有している。
【０１５４】
電気泳動ディスプレイは、様々な形態が考えられ得るが、プラスの電荷を有する第１の粒子と、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒または溶質に複数分散されたものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって、マイクロカプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色のみを表示するものである。なお、第１の粒子または第２の粒子は染料を含み、電界がない場合において移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２の粒子の色は異なるもの（無色を含む）とする。
【０１５５】
このように、電気泳動ディスプレイは、誘電定数の高い物質が高い電界領域に移動する、いわゆる誘電泳動的効果を利用したディスプレイである。
【０１５６】
上記マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼ばれるものであり、この電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷することができる。また、カラーフィルタや色素を有する粒子を用いることによってカラー表示も可能である。
【０１５７】
また、アクティブマトリクス基板上に適宜、二つの電極の間に挟まれるように上記マイクロカプセルを複数配置すればアクティブマトリクス型の表示装置が完成し、マイクロカプセルに電界を印加すれば表示を行うことができる。例えば、実施の形態１の薄膜トランジスタによって得られるアクティブマトリクス基板を用いることができる。
【０１５８】
なお、マイクロカプセル中の第１の粒子および第２の粒子は、導電体材料、絶縁体材料、半導体材料、磁性材料、液晶材料、強誘電性材料、エレクトロルミネセント材料、エレクトロクロミック材料、磁気泳動材料から選ばれた一種の材料、またはこれらの複合材料を用いればよい。
【０１５９】
図９は、半導体装置の例としてアクティブマトリクス型の電子ペーパーを示す。半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ５８１としては、実施の形態１で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、酸化物半導体層を含む歩留まりの高い薄膜トランジスタである。
【０１６０】
図９の電子ペーパーは、ツイストボール表示方式を用いた表示装置の例である。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用いる電極層である第１の電極層及び第２の電極層の間に配置し、第１の電極層及び第２の電極層に電位差を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。
【０１６１】
基板５８０と基板５９６の間に封止される薄膜トランジスタ５８１はボトムゲート構造の薄膜トランジスタであり、半導体層と接する絶縁層５８３に覆われている。薄膜トランジスタ５８１のソース電極層又はドレイン電極層は、第１の電極層５８７と、絶縁層５８３、５８５に形成する開口で接しており電気的に接続している。第１の電極層５８７と第２の電極層５８８との間には黒色領域５９０ａ及び白色領域５９０ｂを有し、周りに液体で満たされているキャビティ５９４を含む球形粒子５８９が設けられており、球形粒子５８９の周囲は樹脂等の充填材５９５で充填されている（図９参照。）。第１の電極層５８７が画素電極に相当し、第２の電極層５８８が共通電極に相当する。第２の電極層５８８は、薄膜トランジスタ５８１と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して第２の電極層５８８と共通電位線とを電気的に接続することができる。
【０１６２】
また、ツイストボールの代わりに、電気泳動素子を用いることも可能である。透明な液体と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径１０μｍ〜２００μｍ程度のマイクロカプセルを用いる。第１の電極層と第２の電極層との間に設けられるマイクロカプセルは、第１の電極層と第２の電極層によって、電場が与えられると、白い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれている。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要であり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能であるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置（単に表示装置、又は表示装置を具備する半導体装置ともいう）を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくことが可能となる。
【０１６３】
以上の工程により、歩留まりの高い電子ペーパーを作製することができる。
【０１６４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１６５】
（実施の形態６）
半導体装置の一形態に相当する発光表示パネル（発光パネルともいう）の外観及び断面について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）は、第１の基板上に形成された薄膜トランジスタ及び発光素子を、第２の基板との間にシール材によって封止した、パネルの上面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＨ−Ｉにおける断面図に相当する。
【０１６６】
第１の基板４５０１上に設けられた画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂを囲むようにして、シール材４５０５が設けられている。また画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂの上に第２の基板４５０６が設けられている。よって画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは、第１の基板４５０１とシール材４５０５と第２の基板４５０６とによって、充填材４５０７と共に密封されている。このように外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。
【０１６７】
また第１の基板４５０１上に設けられた画素部４５０２、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは、薄膜トランジスタを複数有しており、図１０（Ｂ）では、画素部４５０２に含まれる薄膜トランジスタ４５１０と、信号線駆動回路４５０３ａに含まれる薄膜トランジスタ４５０９とを例示している。
【０１６８】
薄膜トランジスタ４５０９、４５１０は、実施の形態１で示した酸化物半導体層を含む歩留まりの高い薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ４５０９、４５１０はｎチャネル型薄膜トランジスタである。
【０１６９】
絶縁層４５４４上において駆動回路用の薄膜トランジスタ４５０９の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層４５４０が設けられている。導電層４５４０を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ試験前後における薄膜トランジスタ４５０９のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層４５４０は、電位が薄膜トランジスタ４５０９のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層４５４０の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０１７０】
薄膜トランジスタ４５０９は、保護絶縁層としてチャネル形成領域を含む半導体層に接して絶縁層４５４１が形成されている。絶縁層４５４１は実施の形態１で示した保護絶縁層１０７と同様な材料及び方法で形成すればよい。また、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁層として機能する絶縁層４５４４で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層４５４１として、実施の形態１に示す保護絶縁層１０７を用いてスパッタ法により酸化珪素層を形成する。
【０１７１】
また、絶縁層４５４１上に保護絶縁層４５４２が形成されている。保護絶縁層４５４２は実施の形態１で示した保護絶縁層１０７と同様な材料及び方法で形成すればよい。ここでは、保護絶縁層４５４２として、ＰＣＶＤ法により窒化珪素層を形成する。
【０１７２】
また、平坦化絶縁層として絶縁層４５４４を形成する。絶縁層４５４４としては、実施の形態４で示した絶縁層４０２１と同様な材料及び方法で形成すればよい。ここでは、絶縁層４５４４としてアクリルを用いる。
【０１７３】
また４５１１は発光素子に相当し、発光素子４５１１が有する画素電極である第１の電極層４５１７は、薄膜トランジスタ４５１０のソース電極層またはドレイン電極層と電気的に接続されている。なお発光素子４５１１の構成は、第１の電極層４５１７、電界発光層４５１２、第２の電極層４５１３の積層構造であるが、示した構成に限定されない。発光素子４５１１から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子４５１１の構成は適宜変えることができる。
【０１７４】
隔壁４５２０は、有機樹脂層、無機絶縁層または有機ポリシロキサンを用いて形成する。特に感光性の材料を用い、第１の電極層４５１７上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０１７５】
電界発光層４５１２は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。
【０１７６】
発光素子４５１１に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極層４５１３及び隔壁４５２０上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化珪素層、窒化酸化珪素層、ＤＬＣ層等を形成することができる。
【０１７７】
また、信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂ、または画素部４５０２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４５１８ａ、４５１８ｂから供給されている。
【０１７８】
接続端子電極４５１５が、発光素子４５１１が有する第１の電極層４５１７と同じ導電層から形成され、端子電極４５１６は、薄膜トランジスタ４５０９、４５１０が有するソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電層から形成されている。
【０１７９】
接続端子電極４５１５は、ＦＰＣ４５１８ａが有する端子と、異方性導電層４５１９を介して電気的に接続されている。
【０１８０】
発光素子４５１１からの光の取り出し方向に位置する第２の基板は透光性でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。
【０１８１】
また、充填材４５０７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。例えば充填材として窒素を用いればよい。
【０１８２】
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０１８３】
信号線駆動回路４５０３ａ、４５０３ｂ、及び走査線駆動回路４５０４ａ、４５０４ｂは、別途用意された基板上に単結晶半導体又は多結晶半導体によって形成された駆動回路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、又は走査線駆動回路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、図１０の構成に限定されない。
【０１８４】
以上の工程により、歩留まりの高い発光表示装置（表示パネル）を作製することができる。
【０１８５】
赤色の発光素子、青色の発光素子、及び緑色の発光素子を画素部に用いるとフルカラー表示装置を実現できる。また、発光表示装置に用いる発光素子として、白色発光を発光する発光素子を用いることで、発光表示装置を照明に用いることもできる。
【０１８６】
実施の形態１に示す加熱方法を用いて発光表示装置の画素部の薄膜トランジスタを作製することにより、各画素の薄膜トランジスタのしきい値を制御することができる。
【０１８７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１８８】
（実施の形態７）
本明細書に開示する半導体装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機、太陽電池などが挙げられる。
【０１８９】
図１１（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機１１００は、筐体１１０１に組み込まれた表示部１１０２の他、操作ボタン１１０３、外部接続ポート１１０４、スピーカ１１０５、マイク１１０６などを備えている。
【０１９０】
図１１（Ａ）に示す携帯電話機１１００は、表示部１１０２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部１１０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１９１】
表示部１１０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１９２】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部１１０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部１１０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１９３】
また、携帯電話機１１００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機１１００の向き（縦か横か）を判断して、表示部１１０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１９４】
また、画面モードの切り替えは、表示部１１０２を触れること、又は筐体１１０１の操作ボタン１１０３の操作により行われる。また、表示部１１０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１９５】
また、入力モードにおいて、表示部１１０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部１１０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１９６】
表示部１１０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１１０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１９７】
表示部１１０２には、画素のスイッチング素子として、実施の形態１に示す薄膜トランジスタを複数配置する。
【０１９８】
図１１（Ｂ）も携帯電話機の一例である。図１１（Ｂ）を一例とした携帯型情報端末は、複数の機能を備えることができる。例えば電話機能に加えて、コンピュータを内蔵し、様々なデータ処理機能を備えることもできる。
【０１９９】
図１１（Ｂ）に示す携帯型情報端末は、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカ２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯型情報端末の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。
【０２００】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１１（Ｂ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。
【０２０１】
また、上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置などを内蔵していてもよい。
【０２０２】
発光装置は、表示パネル２８０２に用いることができ、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカ２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図１１（Ｂ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０２０３】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０２０４】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０２０５】
図１２（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。
【０２０６】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０２０７】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２０８】
表示部９６０３には、画素のスイッチング素子として、実施の形態１に示す薄膜トランジスタを複数配置する。
【０２０９】
図１２（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０２１０】
表示部９７０３には、画素のスイッチング素子として、実施の形態１に示す薄膜トランジスタを複数配置する。
【０２１１】
なお、デジタルフォトフレーム９７００は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
【０２１２】
また、デジタルフォトフレーム９７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０２１３】
図１３は、実施の形態６を適用して形成される発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。実施の形態６で示した発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態６で示した発光装置は、卓上照明器具３０００として用いることも可能である。なお、照明器具には天井固定型の照明器具、卓上照明器具の他にも、壁掛け型の照明器具、車内用照明、誘導灯なども含まれる。
【０２１４】
以上のように、実施の形態１で示した薄膜トランジスタは、上記のような様々な電子機器の表示パネルに配置することができる。薄膜トランジスタを表示パネルのスイッチング素子として用いることにより、低消費電力を実現でき、歩留まりの高い電子機器を提供することができる。
【０２１５】
（実施の形態８）
本明細書に開示する半導体装置は、電子ペーパーとして適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図１４に示す。
【０２１６】
図１４は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０２１７】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１４では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１４では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【０２１８】
また、図１４では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０２１９】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０２２０】
本実施の形態は、実施の形態１に記載した薄膜トランジスタと、または実施の形態５に記載した電子ペーパーの構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２２１】
１０    基板
１１    トレイ本体
１２    トレイ蓋
２０    床
２１    炉本体
２２    扉
２３    吹き出し口
２４    吸い込み口
２５    ヒータ
２６    ファン
２７    棚
６１    容器
６２    基板保持部材
７１    金属箔
１００    基板
１０１    ゲート電極層
１０２    ゲート絶縁層
１０３    酸化物半導体層
１０５ａ  ソース電極層
１０５ｂ  ドレイン電極層
１０７    保護絶縁層
１１０    チャネル保護層
１５０    薄膜トランジスタ
１６０    薄膜トランジスタ
１７０    薄膜トランジスタ
１８０    薄膜トランジスタ
５０１    曲線
５０４    接線
５０５    ゲート電圧軸切片
５８０    基板
５８１    薄膜トランジスタ
５８３    絶縁層
５８５    絶縁層
５８７    電極層
５８８    電極層
５８９    球形粒子
５９０ａ    黒色領域
５９０ｂ    白色領域
５９４    キャビティ
５９５    充填材
５９６    基板
１１００    携帯電話機
１１０１    筐体
１１０２    表示部
１１０３    操作ボタン
１１０４    外部接続ポート
１１０５    スピーカ
１１０６    マイク
２７００    電子書籍
２７０１    筐体
２７０３    筐体
２７０５    表示部
２７０７    表示部
２７１１    軸部
２７２１    電源
２７２３    操作キー
２７２５    スピーカ
２８００    筐体
２８０１    筐体
２８０２    表示パネル
２８０３    スピーカ
２８０４    マイクロフォン
２８０５    操作キー
２８０６    ポインティングデバイス
２８０７    カメラ用レンズ
２８０８    外部接続端子
２８１０    太陽電池セル
２８１１    外部メモリスロット
３０００    卓上照明器具
３００１    照明装置
４００１    第１の基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    第２の基板
４００８    液晶層
４０１０    薄膜トランジスタ
４０１１    薄膜トランジスタ
４０１３    液晶素子
４０１５    接続端子電極
４０１６    端子電極
４０１８    ＦＰＣ
４０１９    異方性導電層
４０２０    絶縁層
４０２１    絶縁層
４０３０    画素電極層
４０３１    対向電極層
４０３２    絶縁層
４０４０    導電層
４５０１    第１の基板
４５０２    画素部
４５０３ａ、４５０３ｂ    信号線駆動回路
４５０４ａ、４５０４ｂ    走査線駆動回路
４５０５    シール材
４５０６    第２の基板
４５０７    充填材
４５０９    薄膜トランジスタ
４５１０    薄膜トランジスタ
４５１１    発光素子
４５１２    電界発光層
４５１３    電極層
４５１５    接続端子電極
４５１６    端子電極
４５１７    電極層
４５１８ａ、４５１８ｂ    ＦＰＣ
４５１９    異方性導電層
４５２０    隔壁
４５４０    導電層
４５４１    絶縁層
４５４２    保護絶縁層
４５４４    絶縁層
９６００    テレビジョン装置
９６０１    筐体
９６０３    表示部
９６０５    スタンド
９６０７    表示部
９６０９    操作キー
９６１０    リモコン操作機
９７００    デジタルフォトフレーム
９７０１    筐体
９７０３    表示部
【図１】
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【図２】
2011100984.tif 000004
【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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