(57)【要約】      （修正有）【課題】電気特性が良好で安定した信頼性の高い半導体装置または表示装置を提供する。【解決手段】半導体装置において、半導体層１０８の領域１０８ｉ上に、金属酸化物層１１４と絶縁層１１０と導電層１１２とを積層して形成する。半導体層１０８の絶縁層１１０と重畳しない領域１０８ｎと、金属酸化物層１０８Ｃに接して第１の層１１６を形成し、領域１０８ｎと金属酸化物層１０８Ｃとが低抵抗化するように加熱処理を行ない、絶縁層１１８を形成し、絶縁層１１８上に、領域１０８ｎと電気的に接続する導電層１２０ｂを形成する。ここで、第１の層１１６は、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むように形成する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属酸化物層と、第２の金属酸化物層とを同一面上に形成する工程と、
前記第１の金属酸化物層の第１の領域上に、第１の絶縁層と第１の導電層とを積層して形成する工程と、
前記第１の金属酸化物層の前記第１の絶縁層と重畳しない第２の領域と、前記第２の金属酸化物層に接して、第１の層を形成する工程と、
前記第１の金属酸化物層の前記第２の領域と、前記第２の金属酸化物層とが低抵抗化するように、加熱処理を行う工程と、
前記第１の金属酸化物層、前記第２の金属酸化物層、前記第１の絶縁層、及び前記第１の導電層を覆って第２の絶縁層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層上に、前記第２の領域と電気的に接続する第２の導電層を形成する工程と、を有し、
前記第１の層は、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むように形成する、
半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記加熱処理を行う工程よりも後であって、前記第２の絶縁層を形成する工程よりも前に、前記第１の層を除去する工程を有する、
半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第２の導電層は、前記第２の金属酸化物層と重畳するように形成する、
半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第１の金属酸化物層及び前記第２の金属酸化物層を形成する工程よりも前に、
第３の導電層と第４の導電層とを、同一面上に形成する工程と、
前記第３の導電層及び前記第４の導電層を覆う第３の絶縁層を形成する工程と、を有し、
前記第１の金属酸化物層は、前記第１の領域が前記第３の導電層と重畳するように形成し、
前記第２の金属酸化物層は、少なくとも一部が前記第４の導電層と重畳するように形成する、
半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の層は、窒素を含むようにスパッタリング法により形成する、
半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記加熱処理は、窒素を含む雰囲気下において、３００℃以上４５０℃以下の温度で行う、
半導体装置の作製方法。
【請求項７】
同一面上に形成された第１の金属酸化物層及び第２の金属酸化物層と、
前記第１の金属酸化物層の第１の領域上に積層された、第１の絶縁層及び第１の導電層と、
前記第１の金属酸化物層の前記第１の絶縁層と重畳しない第２の領域、及び前記第２の金属酸化物層に接する第１の層と、
前記第１の金属酸化物層、前記第２の金属酸化物層、前記第１の絶縁層、及び前記第１の導電層を覆う第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に、前記第２の領域と電気的に接続する第２の導電層と、を有し、
前記第１の層は、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含み、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも低抵抗である、
半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２の導電層は、前記第１の絶縁層、前記第１の層、及び前記第２の金属酸化物層と重畳する部分を有する、
半導体装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１の金属酸化物層及び前記第２の金属酸化物層よりも下に第３の導電層及び第４の導電層と、
前記第３の導電層及び前記第４の導電層を覆い、前記第１の金属酸化物層及び前記第２の金属酸化物層よりも下に位置する第３の絶縁層と、を有し、
前記第３の導電層は、前記第１の領域と重畳する部分を有し、
前記第４の導電層は、前記第２の金属酸化物層と重畳する部分を有する、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第２の領域と、前記第２の金属酸化物層とは、前記第２の導電層を介して電気的に接続される、
半導体装置。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第１の領域と、前記第２の金属酸化物層とは継ぎ目なく連続する、
半導体装置。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１１のいずれか一において、
前記第１の金属酸化物層と、前記第１の絶縁層との間に、第３の金属酸化物層を有し、
前記第３の金属酸化物層は、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含み、且つ、前記Ｉｎの組成が、前記Ｇａよりも小さい、
半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第３の金属酸化物層は、前記Ｚｎの組成が、前記Ｉｎよりも大きい、
半導体装置。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１３のいずれか一に記載の半導体装置と、液晶素子と、を有する表示装置であって、
前記液晶素子は、前記第２の絶縁層よりも上に位置し、且つ、液晶と、第４の導電層と、第５の導電層と、を有し、
前記第４の導電層は、前記第２の導電層と電気的に接続される、
表示装置。
【請求項１５】
請求項７乃至請求項１３のいずれか一に記載の半導体装置と、発光素子と、を有する表示装置であって、
前記発光素子は、前記第２の絶縁層よりも上に位置し、且つ、第６の導電層と、第７の導電層と、これらの間に発光層と、を有し、
前記第６の導電層は、前記第２の導電層と電気的に接続される、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、表示装置およびその作製方法に関する。
【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本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【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、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、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、金属酸化物を用いた酸化物半導体が注目されている。例えば、特許文献１では、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。
【０００５】
半導体層に用いることのできる金属酸化物は、スパッタリング法などを用いて形成できるため、大型の表示装置を構成するトランジスタの半導体層に用いることができる。また、多結晶シリコンや非晶質シリコンを用いたトランジスタの生産設備の一部を改良して利用することが可能であるため、設備投資を抑えられる。また、金属酸化物を用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いた場合に比べて高い電界効果移動度を有するため、駆動回路を一体形成した高機能の表示装置を実現できる。
【０００６】
また、特許文献２には、ソース領域およびドレイン領域に、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウム、チタン、シリコン、ゲルマニウム、スズ、および鉛からなる群のうちの少なくとも一種をドーパントとして含む低抵抗領域を有する酸化物半導体膜が適用された薄膜トランジスタが開示されている。
【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２０１１−２２８６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、電気特性の良好な半導体装置を提供することを課題の一とする。または、電気特性の安定した半導体装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い半導体装置または表示装置を提供することを課題の一とする。
【０００９】
なお、これらの課題の記載は、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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の金属酸化物層と第２の金属酸化物層とを同一面上に形成する工程と、第１の金属酸化物層の第１の領域上に、第１の絶縁層と第１の導電層とを積層して形成する工程と、第１の金属酸化物層の第１の絶縁層と重畳しない第２の領域と、第２の金属酸化物層に接して、第１の層を形成する工程と、第１の金属酸化物層の第２の領域と、第２の金属酸化物層とが低抵抗化するように、加熱処理を行う工程と、第１の金属酸化物層、第２の金属酸化物層、第１の絶縁層、及び第１の導電層を覆って第２の絶縁層を形成する工程と、第２の絶縁層上に、第２の領域と電気的に接続する第２の導電層を形成する工程と、を有する。ここで、第１の層は、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むように形成する、半導体装置の作製方法である。
【００１１】
また、上記において、加熱処理を行う工程よりも後であって、第２の絶縁層を形成する工程よりも前に、第１の層を除去する工程を有することが好ましい。
【００１２】
また、上記において、第２の導電層は、第２の金属酸化物層と重畳するように形成することが好ましい。
【００１３】
または、上記において、第１の金属酸化物層及び第２の金属酸化物層を形成する工程よりも前に、第３の導電層と第４の導電層とを、同一面上に形成する工程と、第３の導電層及び第４の導電層を覆う第３の絶縁層を形成する工程と、を有することが好ましい。このとき、第１の金属酸化物層は、第１の領域が第３の導電層と重畳するように形成し、第２の金属酸化物層は、少なくとも一部が第４の導電層と重畳するように形成することが好ましい。
【００１４】
また、上記において、第１の層は、窒素を含むようにスパッタリング法により形成することが好ましい。
【００１５】
また、上記において、加熱処理は、窒素を含む雰囲気下において、３００℃以上４５０℃以下の温度で行うことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の他の一態様は、同一面上に形成された第１の金属酸化物層及び第２の金属酸化物層と、第１の金属酸化物層の第１の領域上に積層された、第１の絶縁層及び第１の導電層と、第１の金属酸化物層の第１の絶縁層と重畳しない第２の領域、及び第２の金属酸化物層に接する第１の層と、第１の金属酸化物層、第２の金属酸化物層、第１の絶縁層、及び第１の導電層を覆う第２の絶縁層と、第２の絶縁層上に、第２の領域と電気的に接続する第２の導電層と、を有する半導体装置である。また第１の層は、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含む。また第２の領域は、第１の領域よりも低抵抗である。
【００１７】
また、上記において、第２の導電層は、第１の絶縁層、第１の層、及び第２の金属酸化物層と重畳する部分を有することが好ましい。
【００１８】
または、上記において、第１の金属酸化物層及び第２の金属酸化物層よりも下に第３の導電層及び第４の導電層と、第３の導電層及び第４の導電層を覆い、第１の金属酸化物層及び第２の金属酸化物層よりも下に位置する第３の絶縁層と、を有することが好ましい。このとき、第３の導電層は、第１の領域と重畳する部分を有することが好ましく、また第４の導電層は、第２の金属酸化物層と重畳する部分を有することが好ましい。またこのとき、第２の領域と、第２の金属酸化物層とは、第２の導電層を介して電気的に接続されることが好ましい。
【００１９】
また、上記において、第１の領域と、第２の金属酸化物層とは継ぎ目なく連続することが好ましい。
【００２０】
また、上記において、第１の金属酸化物層と、第１の絶縁層との間に、第３の金属酸化物層を有することが好ましい。このとき、当該第３の金属酸化物層は、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含み、且つ、Ｉｎの組成がＧａよりも小さいことが好ましい。また、さらに第３の金属酸化物層は、Ｚｎの組成がＩｎよりも大きいことが好ましい。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、上記いずれかの半導体装置と、液晶素子と、を有する表示装置である。このとき、液晶素子は、第２の絶縁層よりも上に位置し、且つ、液晶と、第４の導電層と、第５の導電層と、を有し、第４の導電層は、第２の導電層と電気的に接続されることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の他の一態様は、上記いずれかの半導体装置と、発光素子と、を有する表示装置である。このとき、発光素子は、第２の絶縁層よりも上に位置し、且つ、第６の導電層と、第７の導電層と、これらの間に発光層と、を有し、第６の導電層は、第２の導電層と電気的に接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様によれば、電気特性の良好な半導体装置を提供できる。または、電気特性の安定した半導体装置を提供できる。または、信頼性の高い半導体装置または表示装置を提供できる。
【００２４】
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抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】トランジスタの構成例。
【図２】トランジスタの構成例。
【図３】トランジスタの構成例。
【図４】トランジスタの構成例。
【図５】トランジスタの構成例。
【図６】トランジスタの構成例。
【図７】トランジスタの構成例。
【図８】トランジスタの構成例。
【図９】トランジスタ及び容量素子等の構成例。
【図１０】トランジスタ及び容量素子等の構成例。
【図１１】トランジスタ及び容量素子等の作製方法を説明する図。
【図１２】トランジスタ及び容量素子等の作製方法を説明する図。
【図１３】トランジスタ及び容量素子等の作製方法を説明する図。
【図１４】トランジスタ及び容量素子等の作製方法を説明する図。
【図１５】表示装置の上面図。
【図１６】表示装置の断面図。
【図１７】表示装置の断面図。
【図１８】表示装置の断面図。
【図１９】表示装置の断面図。
【図２０】表示装置の断面図。
【図２１】表示装置のブロック図及び回路図。
【図２２】表示装置のブロック図。
【図２３】電気機器を説明する図。
【図２４】表示モジュールの構成例。
【図２５】電子機器の構成例。
【図２６】電子機器の構成例。
【図２７】電子機器の構成例。
【図２８】テレビジョン装置の構成例。
【図２９】実施例１に係るシート抵抗の測定結果。
【図３０】実施例１に係るシート抵抗の測定結果。
【図３１】実施例１に係るシート抵抗の測定結果。
【図３２】実施例２に係るトランジスタの電気特性。
【図３３】実施例２に係るトランジスタの電気特性。
【図３４】実施例３に係るソースドライバ回路、及びリングオシレータ回路の構成例。
【図３５】実施例３に係るリングオシレータ回路の測定結果。
【図３６】実施例４に係るトランジスタの電気特性。
【図３７】実施例４に係るトランジスタの信頼性評価結果。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
また、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の構成例、およびその作製方法例について説明する。以下で例示する半導体装置は、特に表示装置の画素部または駆動回路部に好適に用いることができる。
【００３１】
本発明の一態様は、被形成面上に、チャネルが形成される半導体層と、半導体層上にゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上にゲート電極と、を有するトランジスタである。半導体層は、半導体特性を示す金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう）を含んで構成される。以下では、半導体層を第１の金属酸化物層と言う場合がある。
【００３２】
ゲート電極とゲート絶縁層とは、それぞれ上面形状が概略一致していることが好ましい。言い換えると、ゲート電極とゲート絶縁層とは、側面が連続するように加工されていることが好ましい。例えば、ゲート絶縁層となる絶縁膜と、ゲート電極となる導電膜を積層した後に、同じエッチングマスクを用いて連続して加工することで形成することができる。または、先に加工したゲート電極をハードマスクとして当該絶縁膜を加工することゲート絶縁層を形成してもよい。
【００３３】
ここで、半導体層のゲート電極及びゲート絶縁層と重畳する領域を第１の領域、これらと重畳しない領域を第２の領域としたとき、第１の領域は、チャネル形成領域として機能し、第２の領域はソース領域またはドレイン領域として機能する。このとき、第２の領域は、第１の領域よりも低抵抗であることが望まれる。
【００３４】
本発明の一態様は、半導体層上にゲート絶縁層とゲート電極を形成した後に、半導体層の第２の領域を覆って第１の層を形成し、加熱処理を施すことにより、第２の領域を低抵抗化させる。
【００３５】
第１の層としては、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を用いることができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。または、これら金属元素の少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。特に、タングステン膜、チタン膜などの金属膜、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。
【００３６】
例えば窒化アルミニウムチタン膜を用いる場合、組成式がＡｌＴｉＮｘ（ｘは０より大きく３以下の実数）、または組成式がＡｌＴｉｘＮｙ（ｘは０より大きく２以下の実数、ｙは０より大きく４以下の実数）を満たす膜を用いることがより好ましい。
【００３７】
また、加熱処理の温度は高いほど第２の領域の低抵抗化が促進されるため好ましい。加熱処理の温度は、ゲート電極の耐熱性などを考慮して決定すればよい。例えば、２００℃以上５００℃以下、好ましくは２５０℃以上４５０℃以下、より好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度とすることができる。例えば加熱処理の温度を３５０℃程度とすることで、大型のガラス基板を用いた生産設備で歩留り良く半導体装置を生産することができる。
【００３８】
第１の層の厚さとしては、例えば０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上６ｎｍ以下とすることができる。代表的には、５ｎｍ程度、または２ｎｍ程度とすることができる。第１の層がこのように薄い場合であっても、十分に金属酸化物膜を低抵抗化できる。
【００３９】
第２の領域は低抵抗領域とも呼ぶことができ、チャネル形成領域よりもキャリア密度の高い領域とすることが重要である。例えば低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも水素を多く含む領域、または、チャネル形成領域よりも酸素欠損を多く含む領域とすることができる。酸化物半導体中の酸素欠損と水素原子とが結合すると、キャリアの発生源となる。
【００４０】
第２の領域に第１の層を接して設けた状態で、加熱処理を行うことで、第２の領域中の酸素が第１の層に吸引され、第２の領域中に酸素欠損を多く形成することができる。これにより、極めて低抵抗な第２の領域を形成することができる。
【００４１】
このように形成された第２の領域は、後の処理で高抵抗化しにくいといった特徴を有する。例えば、酸素を含む雰囲気下での加熱処理や、酸素を含む雰囲気下での成膜処理などを行っても、第２の領域の導電性が損なわれる恐れがないため、電気特性が良好で、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【００４２】
また、加熱処理を経た後の第１の層が導電性を有する場合には、加熱処理後に第１の層を除去することが好ましい。一方、第１の層が絶縁性を有する場合には、これを残存させることで第１の層を保護絶縁膜として機能させることができる。
【００４３】
特に、上述した窒化アルミニウムチタン膜は絶縁性に優れた膜であるため、残存させることが好ましい。
【００４４】
ここで、上述した金属酸化物膜の低抵抗化の手法を適用することにより、容量素子の一方の電極を同時に作製することができる。以下、容量素子の電極の作製方法について説明する。
【００４５】
まず、第１の金属酸化物層と同一面上に、第２の金属酸化物層を形成する。第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層と同じ金属酸化物膜を加工して形成すると工程が増えないため好ましい。続いて、第１の層の形成時に、これを第２の金属酸化物層に接して形成し、加熱処理を経ることで、低抵抗化された第２の金属酸化物層を形成することができる。
【００４６】
容量素子の他方の電極は、トランジスタを構成する導電層と同一の導電膜を加工して形成された導電層を好適に用いることができる。例えば容量素子の他方の電極は、トランジスタのソース電極、ドレイン電極、第２のゲート電極などと同一の導電膜を加工して形成することができる。
【００４７】
ここで、トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同一の導電膜を加工して、容量素子の他方の電極を形成した場合、一対の電極の間に絶縁性の第１の層を設けることができる。例えば上述した窒化アルミニウムチタン膜等は、絶縁性が高く、且つ比較的誘電率の高い材料であるため、容量素子の誘電体に好適に用いることが可能となる。
【００４８】
以上のように、本発明の一態様では、トランジスタと容量素子を同一の工程により作製することができる。例えば、液晶素子または発光素子を備える表示装置の画素部や駆動回路部に、当該トランジスタと容量素子を好適に適用することができる。これにより、信頼性の高い表示装置を実現できる。
【００４９】
以下では、より具体的な例について図面を参照して説明する。
【００５０】
［構成例１］
図１（Ａ）は、トランジスタ１００の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２における切断面の断面図に相当し、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ１−Ｂ２における切断面の断面図に相当する。なお、図１（Ａ）において、トランジスタ１００の構成要素の一部（ゲート絶縁層等）を省略して図示している。また、一点鎖線Ａ１−Ａ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｂ１−Ｂ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。また、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１（Ａ）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。
【００５１】
トランジスタ１００は、基板１０２上に設けられている。トランジスタ１００は、絶縁層１０４、半導体層１０８、絶縁層１１０、金属酸化物層１１４、導電層１１２、第１の層１１６、金属酸化物層１１７、絶縁層１１８等を有する。半導体層１０８は、絶縁層１０４上に設けられる。絶縁層１１０、金属酸化物層１１４、及び導電層１１２は、この順に半導体層１０８上に積層されている。第１の層１１６は、絶縁層１０４、半導体層１０８の上面及び側面、絶縁層１１０の側面、金属酸化物層１１４の側面、及び導電層１１２の上面及び側面を覆って設けられている。金属酸化物層１１７は、第１の層１１６を覆って設けられている。絶縁層１１８は、金属酸化物層１１７を覆って設けられている。
【００５２】
導電層１１２の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層１１０の一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ１００は、半導体層１０８上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。
【００５３】
半導体層１０８は、金属酸化物を含むことが好ましい。半導体層１０８は、絶縁層１１０と接する領域１０８ｉと、領域１０８ｉを挟む一対の領域１０８ｎと、を有する。領域１０８ｎには、第１の層１１６が接して設けられている。
【００５４】
導電層１１２と重畳する領域１０８ｉは、トランジスタ１００のチャネル形成領域として機能する。一方、領域１０８ｎは、トランジスタ１００のソース領域またはドレイン領域として機能する。
【００５５】
また、導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０は、上面形状が互いに概略一致している。
【００５６】
なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置することや、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。
【００５７】
第１の層１１６は、半導体層１０８の領域１０８ｎに接して設けられる。また、図１（Ｂ）に示すように、第１の層１１６は、半導体層１０８と導電層１１２の両方に接するため、第１の層１１６は絶縁性を有していることが好ましい。
【００５８】
第１の層１１６としては、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を用いることができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。例えば、これら金属元素の少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。特に、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。
【００５９】
例えば窒化アルミニウムチタン膜を用いる場合、組成式がＡｌＴｉＮｘ（ｘは０より大きく３以下の実数）、または組成式がＡｌＴｉｘＮｙ（ｘは０より大きく２以下の実数、ｙは０より大きく４以下の実数）を満たす膜を用いることがより好ましい。
【００６０】
また、例えば窒化チタン膜を用いる場合には、組成式がＴｉＮｘ（ｘは０より大きく２以下の実数）を満たす膜を用いることが好ましい。また、窒化アルミニウム膜を用いる場合には、組成式がＡｌＮｘ（ｘは０より大きく２以下の実数）を満たす膜を用いることが好ましい。
【００６１】
領域１０８ｎは、半導体層１０８の一部であり、チャネル形成領域である領域１０８ｉよりも低抵抗な領域である。また領域１０８ｎは、領域１０８ｉよりもキャリア密度が高い領域、酸素欠陥密度の高い領域、窒素濃度の高い領域、ｎ型である領域、または水素濃度の高い領域である。また、領域１０８ｎには、第１の層１１６を構成する金属元素が拡散している場合がある。
【００６２】
また、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、トランジスタ１００は、絶縁層１１８上に導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂを有していてもよい。導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂはソース電極またはドレイン電極として機能する。導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂは、それぞれ第１の層１１６、金属酸化物層１１７、及び絶縁層１１８に設けられた開口部１４１ａまたは開口部１４１ｂを介して、領域１０８ｎに電気的に接続される。
【００６３】
ゲート絶縁層として機能する絶縁層１１０は、過剰酸素領域を有することが好ましい。絶縁層１１０が過剰酸素領域を有することで、半導体層１０８中に過剰酸素を供給することができる。よって、半導体層１０８中に形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００６４】
絶縁層１１０と導電層１１２の間に位置する金属酸化物層１１４は、絶縁層１１０から放出される酸素が導電層１１２側に拡散することを防ぐバリア膜として機能する。金属酸化物層１１４は、例えば少なくとも絶縁層１１０よりも酸素を透過しにくい材料を用いることができる。
【００６５】
本構成では、導電層１１２と絶縁層１１０との間に、バリア性の高い金属酸化物層１１４が設けられているため、導電層１１２にアルミニウムや銅などの酸素を吸引しやすい金属を用いた場合であっても、絶縁層１１０から導電層１１２へ酸素が拡散することを防ぐことができる。また、導電層１１２が水素を含む場合であっても、導電層１１２から絶縁層１１０を介して半導体層１０８へ水素が供給されることが抑制される。その結果、半導体層１０８のチャネル形成領域である領域１０８ｉのキャリア密度を低減することができる。
【００６６】
金属酸化物層１１４としては、絶縁性材料または導電性材料を用いることができる。金属酸化物層１１４が絶縁性を有する場合には、ゲート絶縁層の一部として機能する。一方、金属酸化物層１１４が導電性を有する場合には、ゲート電極の一部として機能する。
【００６７】
特に、金属酸化物層１１４として、酸化シリコンよりも誘電率の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜等を用いることが好ましい。
【００６８】
また、半導体層１０８とゲート電極として機能する導電層１１２との間に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜など、窒素を主成分として含まない金属酸化物膜を設ける構成とすることができる。そのため、金属酸化物層１１４が、膜中に準位を形成しうる窒素酸化物（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）の含有量が極めて少ない構成とすることができる。これにより、電気特性及び信頼性に優れたトランジスタを実現できる。
【００６９】
酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、及びハフニウムアルミネート膜等は、膜厚が薄い（例えば厚さ５ｎｍ程度）場合でも十分に高いバリア性を有するため、薄く形成することが可能で、生産性を向上させることができる。例えば金属酸化物層１１４の厚さを、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍとすることができる。さらに、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜及びハフニウムアルミネート膜は、酸化シリコン膜等よりも誘電率が高い特徴を有する。このように金属酸化物層１１４として、誘電率が高い絶縁膜を薄く形成できるため、酸化シリコン膜等を用いた場合に比べて、半導体層１０８にかかるゲート電界の強度を高めることができる。その結果、駆動電圧を低くすることができ、消費電力を低減することができる。
【００７０】
また、金属酸化物層１１４は、スパッタリング装置を用いて形成すると好ましい。例えば、スパッタリング装置を用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合、酸素ガスを含む雰囲気で形成することで、半導体層１０８中に好適に酸素を添加することができる。また、スパッタリング装置を用いて、酸化アルミニウム膜を形成する場合、膜密度を高めることができるため好適である。
【００７１】
また、金属酸化物層１１４として導電性材料を用いる場合には、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電性材料を用いることができる。または、半導体層１０８に用いることのできる、上述した金属酸化物を適用してもよい。特に、半導体層１０８と同じ元素を含む材料を用いることが好ましい。このとき、例えば半導体層１０８と同じ金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成すると、成膜装置を共有できるため好ましい。
【００７２】
また、金属酸化物層１１４は、水や水素が拡散しにくいことが好ましい。これにより、導電層１１２が水や水素を拡散しやすい材料を用いた場合であっても、絶縁層１１０や半導体層１０８に水や水素が拡散することを防ぐことができる。特に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜は、水や水素に対するバリア性が高いため好ましい。
【００７３】
また、金属酸化物層１１７は、酸素を透過しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、工程中にかかる熱などにより、半導体層１０８、絶縁層１１０等から酸素が脱離し、絶縁層１１８側に拡散することを防ぐことができる。そのため、チャネル形成領域として機能する領域１０８ｉのキャリア密度が増大することを防ぐことができ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【００７４】
金属酸化物層１１７としては、金属酸化物層１１４と同様の膜を用いることができる。金属酸化物層１１７と、金属酸化物層１１４を設けることにより、半導体層１０８のチャネル形成領域として機能する領域１０８ｉのキャリア密度をより効果的に低減することができる。
【００７５】
ここで、半導体層１０８、及び半導体層１０８中に形成されうる酸素欠損について説明を行う。
【００７６】
半導体層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、半導体層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りうる。半導体層１０８中にキャリア供給源が生成されると、トランジスタ１００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、半導体層１０８においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
【００７７】
そこで、本発明の一態様においては、半導体層１０８近傍の絶縁膜、具体的には、半導体層１０８の上方に形成される絶縁層１１０が、過剰酸素を含有する構成である。絶縁層１１０から半導体層１０８へ酸素または過剰酸素を移動させることで、半導体層１０８中の酸素欠損を低減することが可能となる。
【００７８】
なお、半導体層１０８の下方に位置する絶縁層１０４が、過剰酸素を含有していてもよい。このとき、絶縁層１０４からも半導体層１０８へ過剰酸素を移動させることで、半導体層１０８の酸素欠損をより低減することが可能となる。
【００７９】
半導体層１０８は、金属酸化物を含むことが好ましい。例えば半導体層１０８は、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から選ばれた一種または複数種）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。特にＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎとすることが好ましい。
【００８０】
特に、半導体層１０８として、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物を用いることが好ましい。
【００８１】
また、半導体層１０８は、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。Ｉｎの原子数比が多いほど、トランジスタの電界効果移動度を向上させることができる。
【００８２】
ここで、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎを含む金属酸化物の場合、Ｉｎと酸素の結合力は、Ｇａと酸素の結合力よりも弱いため、Ｉｎの原子数比が大きい場合には、金属酸化物膜中に酸素欠損が形成されやすい。また、Ｇａに代えて、上記Ｍで示す金属元素を用いた場合でも同様の傾向がある。金属酸化物膜中に酸素欠損が多く存在すると、トランジスタの電気特性の低下や、信頼性の低下が生じる。
【００８３】
しかしながら本発明の一態様では、金属酸化物を含む半導体層１０８中に極めて多くの酸素を供給できるため、Ｉｎの原子数比の大きな金属酸化物材料を用いることが可能となる。これにより、極めて高い電界効果移動度と、安定した電気特性と、高い信頼性とを兼ね備えたトランジスタを実現することができる。
【００８４】
例えば、Ｉｎの原子数比が、Ｍの原子数比に対して１．５倍以上、または２倍以上、または３倍以上、または３．５倍以上、または４倍以上である金属酸化物を、好適に用いることができる。
【００８５】
特に、半導体層１０８のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍とすることが好ましい。ここで近傍とは、Ｉｎが５の場合、Ｍが０．５以上１．５以下であり、且つＺｎが５以上７以下を含む。
【００８６】
なお、半導体層１０８は、上記の組成に限定されない。例えば、半導体層１０８のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍とすると好ましい。
【００８７】
また、半導体層１０８の組成として、半導体層１０８のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を概略等しくしてもよい。すなわち、Ｉｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比が、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の材料を含んでいてもよい。
【００８８】
半導体層１０８が、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有することで、トランジスタ１００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１００の電界効果移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓを超える、さらに好ましくはトランジスタ１００の電界効果移動度が３０ｃｍ２／Ｖｓを超えることが可能となる。
【００８９】
例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、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、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、表示装置が有するソースドライバ（特に、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。
【００９０】
なお、半導体層１０８が、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、半導体層１０８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。
【００９１】
半導体層１０８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。
【００９２】
ここで、半導体層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、半導体層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。
【００９３】
半導体層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。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。
【００９４】
また、半導体層１０８が、２層以上の積層構造を有していてもよい。
【００９５】
例えば、組成の異なる２以上の金属酸化物膜を積層した半導体層１０８を用いることができる。
【００９６】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いた場合に、Ｉｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比が、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２、またはそれらの近傍であるスパッタリングターゲットで形成する膜のうち、２以上を積層して用いることが好ましい。
【００９７】
また、結晶性の異なる２以上の金属酸化物膜を積層した半導体層１０８を用いることができる。
【００９８】
例えば、結晶性の異なる２つの金属酸化物膜を積層した半導体層１０８とする場合、同じ酸化物ターゲットを用い、成膜条件を異ならせることで、大気に触れることなく連続して形成されることが好ましい。
【００９９】
例えば、先に形成する第１の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、後に形成する第２の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比よりも小さくする。または、第１の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を流さない条件とする。これにより、第２の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を効果的に供給することができる。また、第１の金属酸化物膜は第２の金属酸化物膜よりも結晶性が低く、電気伝導性の高い膜とすることができる。一方、上部に設けられる第２の金属酸化物膜を第１の金属酸化物膜よりも結晶性の高い膜とすることで、半導体層１０８の加工時や、絶縁層１１０の成膜時のダメージを抑制することができる。例えば、第１の金属酸化物膜にＣＡＣ−ＯＳ膜を用い、第２の金属酸化物膜にＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いることができる。
【０１００】
より具体的には、第１の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、０％以上５０％未満、好ましくは０％以上３０％以下、より好ましくは０％以上２０％以下、代表的には１０％とする。また第２の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、５０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下、より好ましくは８０％以上１００％以下、さらに好ましくは９０％以上１００％以下、代表的には１００％とする。また、第１の金属酸化物膜と第２の金属酸化物膜とで、成膜時の圧力、温度、電力等の条件を異ならせてもよいが、酸素流量比以外の条件を同じとすることで、成膜工程にかかる時間を短縮することができるため好ましい。
【０１０１】
半導体層１０８をこのような積層構造とすることで、電気特性に優れ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０１０２】
以上が、構成例１についての説明である。
【０１０３】
以下では、上記構成例１と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、上記構成例１と重複する部分は説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、上記構成例１と同様の機能を有する部分についてはハッチングパターンを同じくし、符号を付さない場合もある。
【０１０４】
［構成例２］
図２（Ａ）は、トランジスタ１００Ａの上面図であり、図２（Ｂ）はトランジスタ１００Ａのチャネル長方向の断面図であり、図２（Ｃ）はトランジスタ１００Ａのチャネル幅方向の断面図である。
【０１０５】
トランジスタ１００Ａは、基板１０２と絶縁層１０４との間に導電層１０６を有する点で、構成例１で例示したトランジスタ１００と主に相違している。導電層１０６は、絶縁層１０４を介して半導体層１０８と重畳する部分を有する。
【０１０６】
トランジスタ１００Ａにおいて、導電層１０６は、第１のゲート電極（ボトムゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電層１１２は、第２のゲート電極（トップゲート電極ともいう）としての機能を有する。また、絶縁層１０４の一部は第１のゲート絶縁層として機能し、絶縁層１１０の一部は、第２のゲート絶縁層として機能する。
【０１０７】
半導体層１０８の、導電層１１２及び導電層１０６の少なくとも一方と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。なお、以下では説明を容易にするため、半導体層１０８の導電層１１２と重畳する部分（領域１０８ｉに相当する部分）をチャネル形成領域と呼ぶ場合があるが、実際には導電層１１２と重畳せずに、導電層１０６と重畳する部分（領域１０８ｎに相当する部分）にもチャネルが形成しうる。
【０１０８】
また、図２（Ｃ）に示すように、導電層１０６は絶縁層１０４及び絶縁層１１０に設けられた開口部１４２を介して、導電層１１２と電気的に接続されていてもよい。これにより、導電層１０６と導電層１１２には、同じ電位を与えることができる。
【０１０９】
導電層１０６は、導電層１１２、導電層１２０ａ、または導電層１２０ｂと同様の材料を用いることができる。特に導電層１０６として、銅を含む材料により形成することで抵抗を低くすることができるため好適である。
【０１１０】
また、図２（Ａ）、（Ｃ）に示すように、チャネル幅方向において、導電層１１２及び導電層１０６が、半導体層１０８の端部よりも外側に突出していることが好ましい。このとき、図２（Ｃ）に示すように、半導体層１０８のチャネル幅方向の全体が、絶縁層１１０と絶縁層１０４を介して、導電層１１２と導電層１０６に覆われた構成となる。
【０１１１】
このような構成とすることで、半導体層１０８を一対のゲート電極によって生じる電界で、電気的に取り囲むことができる。このとき特に、導電層１０６と導電層１１２に同じ電位を与えることが好ましい。これにより、半導体層１０８にチャネルを誘起させるための電界を効果的に印加できるため、トランジスタ１００Ａのオン電流を増大させることができる。そのため、トランジスタ１００Ａを微細化することも可能となる。
【０１１２】
なお、導電層１１２と導電層１０６とを接続しない構成としてもよい。このとき、一対のゲート電極の一方に定電位を与え、他方にトランジスタ１００Ａを駆動するための信号を与えてもよい。このとき、一方のゲート電極に与える電位により、トランジスタ１００Ａを他方のゲート電極で駆動する際のしきい値電圧を制御することもできる。
【０１１３】
以上が構成例２についての説明である。
【０１１４】
［構成例３］
図３（Ａ）は、以下で例示するトランジスタ１００Ｂの上面図であり、図３（Ｂ）はトランジスタ１００Ｂのチャネル長方向の断面図であり、図３（Ｃ）はトランジスタ１００Ｂのチャネル幅方向の断面図である。
【０１１５】
トランジスタ１００Ｂは、絶縁層１１１を有している点で、図１で例示したトランジスタ１００と主に相違している。
【０１１６】
絶縁層１１１は、導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０の側面を覆って設けられている。
【０１１７】
絶縁層１１１は、バリア層として機能する層であり、水素、酸素、水などが拡散しにくい層であることが好ましい。このような絶縁層１１１をゲート絶縁層として機能する絶縁層１１０の側面を覆って設けることで、絶縁層１１０中に不純物が拡散すること、及び絶縁層１１０中の酸素が側面から脱離することなどを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【０１１８】
また、絶縁層１１１は、絶縁層１１０の側面から導電層１１２の側面にかけて延在するように設けられていることが好ましい。これにより、絶縁層１１０と金属酸化物層１１４との界面、及び金属酸化物層１１４と導電層１１２との界面に、不純物が拡散することを防ぐことができる。
【０１１９】
絶縁層１１１としては、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜などの、金属酸化物膜を用いることが好ましい。
【０１２０】
酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、及びハフニウムアルミネート膜等は、膜厚が薄い場合でも極めて高いバリア性を有する。そのため、その厚さを０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上４０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さとすることができる。特に、酸化アルミニウム膜は水素などに対するバリア性が高いため、極めて薄く（例えば０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下）しても、十分な効果を得ることができる。
【０１２１】
また、絶縁層１１１は、スパッタリング法または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の成膜方法により形成することが好ましい。特にＡＬＤ法は段差被覆性が高く、且つ極めて緻密な膜を形成できるため、高いバリア性を有する膜とすることができる。またスパッタリング法は大型のガラス基板に適しているため、生産性を高めることができる。
【０１２２】
また絶縁層１１１は、例えば絶縁層１１１となる絶縁膜を成膜した後に、異方性のエッチングを用いて、導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０の側面に接する部分のみを残すように加工して形成することができる。
【０１２３】
以上が構成例３についての説明である。
【０１２４】
［構成例４］
図４（Ａ）は、以下で例示するトランジスタ１００Ｃの上面図であり、図４（Ｂ）はトランジスタ１００Ｃのチャネル長方向の断面図であり、図４（Ｃ）はトランジスタ１００Ｃのチャネル幅方向の断面図である。
【０１２５】
トランジスタ１００Ｃは、絶縁層１１１を有している点で、図２で示したトランジスタ１００Ａと主に相違している。
【０１２６】
トランジスタ１００Ｃは、上記構成例３で例示したトランジスタ１００Ｂと同様に、導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０の側面を覆う絶縁層１１１を有しているため、絶縁層１１０中に不純物が拡散すること、及び絶縁層１１０中の酸素が側面から脱離することなどを防ぐことができ、信頼性が高められたトランジスタである。
【０１２７】
以上が構成例４についての説明である。
【０１２８】
［構成例５］
図５（Ａ）は、以下で例示するトランジスタ１００Ｄの上面図であり、図５（Ｂ）はトランジスタ１００Ｄのチャネル長方向の断面図であり、図５（Ｃ）はトランジスタ１００Ｄのチャネル幅方向の断面図である。
【０１２９】
トランジスタ１００Ｄは、絶縁層１１１及び絶縁層１０７を有する点で、図１で例示したトランジスタ１００と主に相違している。
【０１３０】
絶縁層１０７は、絶縁層１１０と第１の層１１６の間に位置する。また絶縁層１０７は、絶縁層１１１の導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０の側面に沿った部分における上面、及び半導体層１０８の上面に沿った部分における上面に接して設けられている。
【０１３１】
絶縁層１１１と絶縁層１０７とは、それぞれフォトマスクを用いることなく自己整合的に形成することができる。例えば、絶縁層１１１となる絶縁膜と、絶縁層１０７となる絶縁膜を積層して形成し、フォトマスクを用いることなく異方性のエッチングを行うことで、導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０の側面に沿った絶縁層１０７を形成する。続いて、絶縁層１０７をハードマスクとして絶縁層１１１をエッチングにより加工することで、絶縁層１１１を形成することができる。
【０１３２】
絶縁層１１１と絶縁層１０７を自己整合的に形成することが可能となるため、絶縁層１１１を形成するためのフォトマスクを必要とせず、作製コストを低減できる。また、自己整合的に絶縁層１１１を形成することにより、絶縁層１１１と導電層１１２の相対的な位置ずれが生じることがないため、半導体層１０８中の接合領域として機能する一対の領域１０８ｎ１の幅を概略一致させることができる。
【０１３３】
絶縁層１０７は、例えば絶縁層１０４や絶縁層１１８と同様の材料を用いることができる。例えば、絶縁層１０７として、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１３４】
また絶縁層１０７を有することで、導電層１１２と導電層１２０ａまたは導電層１２０ｂとの物理的な距離を離すことができる。これにより、導電層１１２と導電層１２０ａとの間、及び導電層１１２と導電層１２０ｂとの間の寄生容量を低減できる場合がある。
【０１３５】
また図５（Ｂ）に示すように、絶縁層１１１は、絶縁層１１０の端部（側面）よりも外側において、半導体層１０８の上面の一部と接して設けられている。半導体層１０８において、領域１０８ｉよりも外側に位置し、絶縁層１１１と重なる一対の領域を、それぞれ領域１０８ｎ１とする。言い換えると、領域１０８ｎ１は、半導体層１０８の絶縁層１１１と接する面、及び当該面と重なる領域を含む。
【０１３６】
また、半導体層１０８における、領域１０８ｉ及び一対の領域１０８ｎ１よりも外側に位置する一対の領域を、それぞれ領域１０８ｎ２とする。図５（Ｂ）に示すように、第１の層１１６が当該領域１０８ｎ２の上面と接して設けられていることが好ましい。
【０１３７】
領域１０８ｎ２は、半導体層１０８の一部であり、チャネル形成領域である領域１０８ｉよりも低抵抗な領域である。また領域１０８ｎ２は、領域１０８ｎ１よりも低抵抗な領域である。
【０１３８】
領域１０８ｎ１は、領域１０８ｉと領域１０８ｎ２の間に位置し、接合領域とも呼ぶことのできる領域である。領域１０８ｎ１は、キャリア密度が領域１０８ｉよりも高く、領域１０８ｎ２よりも低い部分を有する。また、領域１０８ｎ１は、領域１０８ｉよりもキャリア密度が高い領域、酸素欠陥密度の高い領域、窒素濃度の高い領域、ｎ型である領域、または水素濃度の高い領域であり、且つ、領域１０８ｎ２よりもキャリア密度が低い領域、酸素欠陥密度の低い領域、窒素濃度の低い領域、または水素濃度の低い領域である。
【０１３９】
図５（Ｂ）に示すように、領域１０８ｎ１と第１の層１１６との間には、バリア層として機能する絶縁層１１１が設けられ、第１の層１１６と領域１０８ｎ１とが直接接することが無いため、領域１０８ｎ１中のキャリア密度等は、領域１０８ｎ２よりも低くなる。
【０１４０】
なお、領域１０８ｎ１中のキャリア密度は均一でなくてもよく、領域１０８ｎ２側から領域１０８ｉ側にかけて密度が小さくなるような密度勾配を有している場合がある。例えば、領域１０８ｎ１中の水素濃度、窒素濃度、または酸素欠陥密度の少なくとも１つ、または２つ以上が、領域１０８ｎ２側から領域１０８ｉ側にかけて濃度が小さくなるような濃度勾配、または密度が小さくなるような密度勾配を有していてもよい。
【０１４１】
トランジスタ１００Ｄは、接合領域として機能する領域１０８ｎ１を有するため、高い電圧で駆動した時や、大きな電流を流した時の耐性を極めて高くできる。そのため、表示装置のゲート駆動回路などに好適に用いることができる。
【０１４２】
以上が、構成例５についての説明である。
【０１４３】
［構成例６］
図６（Ａ）は、以下で例示するトランジスタ１００Ｅの上面図であり、図６（Ｂ）はトランジスタ１００Ｅのチャネル長方向の断面図であり、図６（Ｃ）はトランジスタ１００Ｅのチャネル幅方向の断面図である。
【０１４４】
トランジスタ１００Ｅは、第２のゲート電極として機能する導電層１０６を有する点で、上記構成例５で例示したトランジスタ１００Ｄと主に相違している。
【０１４５】
このような構成とすることで、より高い電流を流すことができ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０１４６】
以上が構成例６についての説明である。
【０１４７】
以下では、上記構成例１の変形例について説明する。
【０１４８】
［変形例１］
図７（Ａ）（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ１００Ｆの断面図を示す。図７（Ａ）はトランジスタ１００Ｆのチャネル長方向の断面図であり、図７（Ｂ）はトランジスタ１００Ｆのチャネル幅方向の断面図である。なお上面図については、図１（Ａ）を援用できる。
【０１４９】
トランジスタ１００Ｆは、第１の層１１６を有していない点で、構成例１で例示したトランジスタ１００と主に相違している。
【０１５０】
例えば、半導体層１０８の領域１０８ｎを低抵抗化させるための加熱処理を終えた後に、第１の層（後述する第１の層１１６ａ）を除去することで、このような構成とすることができる。
【０１５１】
本発明の一態様の作製方法によれば、第１の層１１６ａを用いて低抵抗化した領域１０８ｎは、その上に酸素を含む雰囲気下において金属酸化物層１１７を形成することで領域１０８ｎ中に酸素が供給されたとしても、領域１０８ｎの導電性が低下することが生じない。したがって、領域１０８ｎを低抵抗化させるための第１の層１１６ａに導電性の膜を用いた場合であっても、これを除去することができる。
【０１５２】
以上が変形例１についての説明である。
【０１５３】
［変形例２］
図８（Ａ）（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ１００Ｇの断面図を示す。図８（Ａ）はトランジスタ１００Ｇのチャネル長方向の断面図であり、図８（Ｂ）はトランジスタ１００Ｇのチャネル幅方向の断面図である。なお上面図については、図２（Ａ）を援用できる。
【０１５４】
トランジスタ１００Ｇは、第２のゲート電極として機能する導電層１０６を有する点で、上記変形例１で例示したトランジスタ１００Ｆと主に相違している。
【０１５５】
このような構成とすることで、より高い電流を流すことができ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０１５６】
以上が変形例２についての説明である。
【０１５７】
以下では、上記構成例における半導体層１０８と同一面上に形成され、低抵抗化された金属酸化物層を容量素子の一方の電極に適用した場合の構成例について説明する。
【０１５８】
［容量素子の構成例１］
図９（Ａ）には、構成例１で例示したトランジスタ１００と、これと同一の工程で形成しうる容量素子１３０Ａの断面図を示す。
【０１５９】
容量素子１３０Ａは、一方の電極として機能する金属酸化物層１０８Ｃと、他方の電極として機能する導電層１２０ｂと、これらの間に位置し、誘電体として機能する第１の層１１６の一部、金属酸化物層１１７の一部、及び絶縁層１１８の一部により構成される。
【０１６０】
金属酸化物層１０８Ｃは、半導体層１０８と同一の金属酸化物膜を加工して形成された層である。また、金属酸化物層１０８Ｃは、半導体層１０８の領域１０８ｎと同様に低抵抗化された層である。
【０１６１】
また図９（Ａ）では、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂ、及び絶縁層１１８を覆って絶縁層１１９が設けられ、さらに絶縁層１１９上に導電層１０９が設けられている例を示している。
【０１６２】
導電層１０９は、表示素子の一方の電極（画素電極）として用いることのできる層である。導電層１０９には、表示素子の構成に応じて、可視光を反射する材料、可視光を透過する材料などを適用することができる。
【０１６３】
導電層１０９は、絶縁層１１９に設けられた開口を介して導電層１２０ｂと電気的に接続されている。
【０１６４】
絶縁層１１９は平坦化膜として機能する。これにより、画素電極として機能する導電層１０９の被形成面の平坦性を向上できるため、表示素子の光学特性を向上させることができる。
【０１６５】
［容量素子の構成例２］
図９（Ｂ）には、構成例２で例示したトランジスタ１００Ａと、これと同一の工程で形成しうる容量素子１３０Ｂの断面図を示す。
【０１６６】
容量素子１３０Ｂは、一方の電極として機能する金属酸化物層１０８Ｃと、他方の電極として機能する導電層１０６Ｃと、これらの間に位置し、誘電体として機能する絶縁層１０４の一部により構成される。
【０１６７】
導電層１０６Ｃは、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極として機能する導電層１０６と同一の導電膜を加工して形成された層である。
【０１６８】
また、導電層１２０ｂは、絶縁層１１８、金属酸化物層１１７、及び第１の層１１６に設けられた開口を介して、金属酸化物層１０８Ｃと電気的に接続されている。これにより、トランジスタ１００Ａのソースまたはドレインの一方と、容量素子１３０Ｂとが電気的に接続されている。
【０１６９】
［容量素子の構成例３］
図９（Ｃ）には、構成例２で例示したトランジスタ１００Ａと、これと同一の工程で形成しうる容量素子１３０Ｃの断面図を示す。
【０１７０】
容量素子１３０Ｃは、一方の電極として機能する、半導体層１０８の領域１０８ｎの一部と、他方の電極として機能する導電層１０６Ｃと、これらの間に位置し、誘電体として機能する絶縁層１０４の一部により構成される。
【０１７１】
図９（Ｃ）に示す構成は、半導体層１０８の領域１０８ｎと、容量素子１３０Ｃの一方の電極を構成する金属酸化物層とが、継ぎ目なく連続した構成とも言うことができる。
【０１７２】
トランジスタ１００Ａの半導体層１０８の一部（具体的には領域１０８ｎ）が、導電層１０６Ｃと重畳する領域にまで延在し、容量素子１３０Ｃの一方の電極を構成している。これにより、トランジスタ１００Ａと容量素子１３０Ｃとが電気的に接続されている。
【０１７３】
なお、図９（Ｃ）では、導電層１０９が導電層１２０ｂを介して領域１０８ｎと電気的に接続されている例を示したが、導電層１２０ｂを設けずに、導電層１０９と領域１０８ｎとが直接接する構成としてもよい。
【０１７４】
なお、図９（Ａ）で示したトランジスタ１００に代えて、トランジスタ１００Ｂ、トランジスタ１００Ｄ、またはトランジスタ１００Ｆを適用することもできる。
【０１７５】
図１０（Ａ）には、トランジスタ１００Ｆを適用した場合の例を示している。図１０（Ａ）に示す容量素子１３０Ａ’は、図９（Ａ）で示した容量素子１３０Ａから第１の層１１６を無くした構成となる。
【０１７６】
また、図９（Ｂ）、（Ｃ）で示したトランジスタ１００Ａに代えて、トランジスタ１００Ｃ、トランジスタ１００Ｅ、またはトランジスタ１００Ｇを適用することもできる。
【０１７７】
図１０（Ｂ）、（Ｃ）には、それぞれにトランジスタ１００Ｇを適用した場合の例を示している。図１０（Ｂ）に示す容量素子１３０Ｂ’、図１０（Ｃ）に示す容量素子１３０Ｃ’は、それぞれ容量素子１３０Ｂ、容量素子１３０Ｃから第１の層１１６を無くした構成となる。
【０１７８】
以上が、容量素子の構成例についての説明である。
【０１７９】
［半導体装置の構成要素］
次に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
【０１８０】
〔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）、または第１０．５世代、第１１世代、または第１２世代など、サイズの大きな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。
【０１８１】
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１００等を形成してもよい。または、基板１０２とトランジスタ１００等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１００等は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
【０１８２】
〔絶縁層１０４〕
絶縁層１０４としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁層１０４としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、半導体層１０８との界面特性を向上させるため、絶縁層１０４において少なくとも半導体層１０８と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁層１０４として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁層１０４に含まれる酸素を、半導体層１０８に移動させることが可能である。
【０１８３】
絶縁層１０４の厚さは、５０ｎｍ以上、または１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。絶縁層１０４を厚くすることで、絶縁層１０４の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁層１０４と半導体層１０８との界面における界面準位、並びに半導体層１０８に含まれる酸素欠損を低減することが可能である。
【０１８４】
絶縁層１０４として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁層１０４として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このように、絶縁層１０４を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化シリコン膜を用いることで、半導体層１０８中に効率よく酸素を導入することができる。
【０１８５】
また、絶縁層１０４の半導体層１０８に接する側に窒化シリコン膜などの酸化物膜以外の膜を用いることもできる。このとき、絶縁層１０４の半導体層１０８と接する表面に対して酸素プラズマ処理などの前処理を行い、絶縁層１０４の表面、または表面近傍を酸化することが好ましい。
【０１８６】
〔導電層〕
ゲート電極として機能する導電層１１２及び導電層１０６、並びにソース電極またはドレイン電極の一方として機能する導電層１２０ａ、及び他方として機能する導電層１２０ｂ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。
【０１８７】
また、導電層１１２、導電層１０６、導電層１２０ａ、及び導電層１２０ｂ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金属酸化物を適用することもできる。
【０１８８】
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、金属酸化物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、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、金属酸化物は、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金属酸化物である。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、可視光に対して金属酸化物と同程度の透光性を有する。
【０１８９】
また、導電層１１２として、上記酸化物導電体（金属酸化物）を含む導電膜と、金属または合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属または合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくすることができる。このとき、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層と接する側には酸化物導電体を含む導電膜を適用することが好ましい。
【０１９０】
また、導電層１１２、導電層１０６、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂ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。
【０１９１】
また、導電層１１２、導電層１０６、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂは、上述の金属元素の中でも、特にチタン、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、導電層１１２、導電層１０６、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂ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、半導体層１０８と接する導電膜、または半導体層１０８の近傍の導電膜として、好適に用いることができる。
【０１９２】
〔絶縁層１１０〕
トランジスタ１００等のゲート絶縁膜として機能する絶縁層１１０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、絶縁層１１０を、２層の積層構造または３層以上の積層構造としてもよい。
【０１９３】
また、トランジスタ１００等のチャネル領域として機能する半導体層１０８と接する絶縁層１１０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、絶縁層１１０は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層１１０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層１１０を形成する、もしくは成膜後の絶縁層１１０を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。
【０１９４】
また、絶縁層１１０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、絶縁層１１０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。
【０１９５】
また、絶縁層１１０は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、電子スピン共鳴法（ＥＳＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｉｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）で観察されるシグナルが少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、ｇ値が２．００１に観察されるＥ’センターが挙げられる。なお、Ｅ’センターは、シリコンのダングリングボンドに起因する。絶縁層１１０としては、Ｅ’センター起因のスピン密度が、３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。
【０１９６】
〔半導体層〕
半導体層１０８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＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、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。
【０１９７】
また、半導体層１０８が、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、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、結晶性を有する半導体層１０８を形成しやすくなる。なお、成膜される半導体層１０８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、半導体層１０８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、成膜される半導体層１０８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。
【０１９８】
また、半導体層１０８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金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０１９９】
また、半導体層１０８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、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。
【０２００】
［作製方法例］
以下では、本発明の一態様のトランジスタ及び容量素子の作製方法について説明する。ここでは、図９（Ｂ）で例示したトランジスタ１００Ａと容量素子１３０Ｂを例に挙げて説明する。
【０２０１】
なお、半導体装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）法や、熱ＣＶＤ法などがある。また、熱ＣＶＤ法のひとつに、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ）法がある。
【０２０２】
また、半導体装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
【０２０３】
また、半導体装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
【０２０４】
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の２つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
【０２０５】
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
【０２０６】
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
【０２０７】
図１１〜図１３に示す各図は、トランジスタ１００Ａ及び容量素子１３０Ｂの作製方法を説明するチャネル長方向の断面図である。
【０２０８】
〔導電層１０６、導電層１０６Ｃの形成〕
基板１０２上に導電膜を形成し、これをエッチングにより加工して、ゲート電極として機能する導電層１０６と、容量素子の一方の電極として機能する導電層１０６Ｃを同時に形成する（図１１（Ａ））。
【０２０９】
〔絶縁層１０４の形成〕
続いて、基板１０２、導電層１０６、及び導電層１０６Ｃを覆って絶縁層１０４を形成する（図１１（Ｂ））。絶縁層１０４は、プラズマＣＶＤ法、ＡＬＤ法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
【０２１０】
〔半導体層１０８、金属酸化物層１０８Ｃの形成〕
続いて、絶縁層１０４上に金属酸化物膜１０８ｆを成膜する（図１１（Ｃ））。
【０２１１】
金属酸化物膜１０８ｆは、金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。
【０２１２】
また、金属酸化物膜１０８ｆを成膜する際に、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。なお、金属酸化物膜１０８ｆを成膜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１００％以下、好ましくは５％以上２０％以下とすることが好ましい。酸素流量比を低くし、結晶性が比較的低い金属酸化物膜１０８ｆとすることで、オン電流が高められたトランジスタとすることができる。
【０２１３】
また、金属酸化物膜１０８ｆの成膜条件としては、基板温度を室温以上１８０℃以下、好ましくは基板温度を室温以上１４０℃以下とすればよい。金属酸化物膜１０８ｆの成膜時の基板温度を、例えば、室温以上１４０℃未満とすると、生産性が高くなり好ましい。また、基板温度を室温とする、または意図的に加熱しない状態で、金属酸化物膜１０８ｆを成膜することで、結晶性の低い金属酸化物膜１０８ｆを成膜しやすくなる。
【０２１４】
また、金属酸化物膜１０８ｆの厚さとしては、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすればよい。
【０２１５】
なお、基板１０２として、大型のガラス基板（例えば、第６世代乃至第１２世代）を用いる場合、金属酸化物膜１０８ｆを成膜する際の基板温度を２００℃以上３００℃以下とした場合、基板１０２が変形する（歪むまたは反る）場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合においては、金属酸化物膜１０８ｆを成膜する際の基板温度を室温以上２００℃未満とすることで、ガラス基板の変形を抑制することができる。
【０２１６】
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１０８ｆ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。
【０２１７】
また、スパッタリング法で金属酸化物膜１０８ｆ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。
【０２１８】
また、金属酸化物膜１０８ｆを成膜する前に、絶縁層１０４の表面に吸着した水や水素を脱離させるための加熱処理を行うことが好ましい。例えば、減圧雰囲気下にて７０℃以上２００℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。またこのとき、絶縁層１０４の表面を大気に暴露することなく、連続して金属酸化物膜１０８ｆを成膜することが好ましい。例えば、成膜装置として、基板を加熱する加熱室と、金属酸化物膜１０８ｆを成膜する成膜室とが、ゲートバルブ等を介して接続された構成とすることが好ましい。
【０２１９】
続いて、金属酸化物膜１０８ｆを加工し、島状の半導体層１０８と、金属酸化物層１０８Ｃを同時に形成する（図１１（Ｄ））。
【０２２０】
金属酸化物膜１０８ｆの加工には、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いればよい。
【０２２１】
また、金属酸化物膜１０８ｆの成膜後、または半導体層１０８に加工した後、加熱処理を行い、金属酸化物膜１０８ｆまたは半導体層１０８の脱水素化または脱水化をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板の歪み点未満、または２５０℃以上４５０℃以下、または３００℃以上４５０℃以下である。
【０２２２】
加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、または窒素を含む不活性雰囲気で行うことができる。または、不活性雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気で加熱してもよい。なお、上記不活性雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれないことが好ましい。処理時間は３分以上２４時間以下とすればよい。
【０２２３】
該加熱処理は、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。そのため加熱処理時間を短縮することができる。
【０２２４】
金属酸化物膜１０８ｆを加熱しながら成膜する、または金属酸化物膜１０８ｆを形成した後、加熱処理を行うことで、ＳＩＭＳにより得られる金属酸化物膜１０８ｆ中の水素濃度を５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、または１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、または１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、または５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、または１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることができる。
【０２２５】
〔絶縁膜１１０ｆの形成〕
続いて、半導体層１０８、金属酸化物層１０８Ｃ、及び絶縁層１０４上に、絶縁層１１０となる絶縁膜１１０ｆを成膜する。
【０２２６】
絶縁膜１１０ｆとしては、例えば酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの酸化物膜を、プラズマ化学気相堆積装置（ＰＥＣＶＤ装置、または単にプラズマＣＶＤ装置という）を用いて形成することが好ましい。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、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０２２７】
また、絶縁膜１１０ｆとして、堆積性気体の流量に対する酸化性気体の流量を２０倍より大きく１００倍未満、または４０倍以上８０倍以下とし、処理室内の圧力を１００Ｐａ未満、または５０Ｐａ以下とするＰＥＣＶＤ装置を用いることで、欠陥量の少ない酸化窒化シリコン膜を形成することができる。
【０２２８】
また、絶縁膜１１０ｆとして、ＰＥＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を２８０℃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２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶縁膜１１０ｆとして、緻密である酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。
【０２２９】
また、絶縁膜１１０ｆを、マイクロ波を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて形成してもよい。マイクロ波とは３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの周波数域を指す。マイクロ波は、電子温度が低く、電子エネルギーが小さい。また、供給された電力において、電子の加速に用いられる割合が少なく、より多くの分子の解離及び電離に用いられることが可能であり、密度の高いプラズマ（高密度プラズマ）を励起することができる。このため、被成膜面及び堆積物へのプラズマダメージが少なく、欠陥の少ない絶縁膜１１０ｆを形成することができる。
【０２３０】
また、絶縁膜１１０ｆを、有機シランガスを用いたＣＶＤ法を用いて形成することができる。有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）などのシリコン含有化合物を用いることができる。有機シランガスを用いたＣＶＤ法を用いることで、被覆性の高い絶縁膜１１０ｆを形成することができる。
【０２３１】
〔金属酸化物膜１１４ｆの形成〕
続いて、絶縁膜１１０ｆ上に、金属酸化物層１１４となる金属酸化物膜１１４ｆを成膜する。
【０２３２】
金属酸化物膜１１４ｆは、例えば酸素を含む雰囲気下で成膜することが好ましい。特に、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、金属酸化物膜１１４ｆの成膜時に絶縁膜１１０ｆに酸素を供給することができる。
【０２３３】
例えば金属酸化物膜１１４ｆの成膜条件として、成膜ガスに酸素を用い、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、金属酸化物膜を形成することが好ましい。金属ターゲットとして、例えばアルミニウムを用いた場合には、酸化アルミニウム膜を成膜することができる。
【０２３４】
金属酸化物膜１１４ｆの成膜時に、成膜装置の成膜室内に導入する成膜ガスの全流量に対する酸素流量の割合（酸素流量比）、または成膜室内の酸素分圧が高いほど、絶縁膜１１０ｆ中に供給される酸素を増やすことができる。酸素流量比または酸素分圧は、例えば５０％以上１００％以下、好ましくは６５％以上１００％以下、より好ましくは８０％以上１００％以下、さらに好ましくは９０％以上１００％以下とする。特に、酸素流量比を１００％とし、酸素分圧を１００％にできるだけ近づけることが好ましい。
【０２３５】
このように、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により金属酸化物膜１１４ｆを形成することにより、金属酸化物膜１１４ｆの成膜時に、絶縁膜１１０ｆへ酸素を供給するとともに、絶縁膜１１０ｆから酸素が脱離することを防ぐことができる。その結果、絶縁膜１１０ｆに極めて多くの酸素を閉じ込めることができる。そして、後の加熱処理によって、半導体層１０８に多くの酸素を供給することができる。その結果、半導体層１０８中の酸素欠損を低減でき、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０２３６】
また、金属酸化物膜１１４ｆの成膜後に、金属酸化物膜１１４ｆ、絶縁膜１１０ｆ、及び絶縁層１０４の一部をエッチングすることで、導電層１０６に達する開口を形成する。これにより、後に形成する導電層１１２と導電層１０６とを、当該開口を介して電気的に接続することができる。
【０２３７】
〔導電膜１１２ｆの形成〕
続いて、金属酸化物膜１１４ｆ上に、導電層１１２となる導電膜１１２ｆを成膜する（図１１（Ｅ））。
【０２３８】
導電膜１１２ｆは、金属または合金のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により成膜することが好ましい。
【０２３９】
〔導電膜１１２ｆ、金属酸化物膜１１４ｆ、絶縁膜１１０ｆのエッチング〕
続いて、導電膜１１２ｆ、金属酸化物膜１１４ｆ、及び絶縁膜１１０ｆの一部をエッチングし、半導体層１０８の一部、及び金属酸化物層１０８Ｃを露出させる（図１１（Ｆ））。
【０２４０】
ここで、導電膜１１２ｆ、金属酸化物膜１１４ｆ、及び絶縁膜１１０ｆは、それぞれ同じレジストマスクを用いて加工することが好ましい。または、エッチング後の導電層１１２をハードマスクとして用いて、金属酸化物層１１４と絶縁層１１０とをエッチングしてもよい。
【０２４１】
これにより、上面形状が概略一致した島状の導電層１１２、金属酸化物層１１４、及び絶縁層１１０を形成することができる。
【０２４２】
なお、導電膜１１２ｆ、金属酸化物膜１１４ｆ、及び絶縁膜１１０ｆのエッチング時に、絶縁層１１０に覆われない半導体層１０８の一部、及び金属酸化物層１０８Ｃもエッチングされ、薄膜化する場合がある。
【０２４３】
〔第１の層１１６の形成〕
続いて、第１の層１１６を形成する（図１２（Ａ））。
【０２４４】
ここでは、第１の層１１６として、絶縁性を有する膜を成膜する。なお、第１の層１１６は、後の加熱処理などの工程で絶縁化する場合には、成膜時においては導電性を有していてもよい。
【０２４５】
第１の層１１６として、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を成膜する。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。また特に、これら金属元素の少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。絶縁性を有する膜として、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。
【０２４６】
ここで、第１の層１１６は、成膜ガスに窒素ガスまたは酸素ガスを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、スパッタリングターゲットに同じものを用いた場合であっても、成膜ガスの流量を制御することにより、膜質の制御が容易となる。
【０２４７】
〔加熱処理〕
続いて、加熱処理を行う（図１２（Ｂ））。加熱処理により、半導体層１０８の第１の層１１６と接する領域が低抵抗化し、半導体層１０８中に低抵抗な領域１０８ｎが形成される。また同時に、金属酸化物層１０８Ｃを低抵抗化させることができる。
【０２４８】
加熱処理は、窒素または希ガスなどの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。加熱処理の温度は高いほど好ましいが、基板１０２、導電層１０６、導電層１１２等の耐熱性を考慮した温度とすることができる。例えば、１２０℃以上５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下、より好ましくは２００℃以上４００℃以下、さらに好ましくは２５０℃以上４００℃以下の温度とすることができる。例えば加熱処理の温度を３５０℃程度とすることで、大型のガラス基板を用いた生産設備で歩留り良く半導体装置を生産することができる。
【０２４９】
なおここでは第１の層１１６を除去しないため、加熱処理は第１の層１１６の形成後であればどの段階で行ってもよい。また他の加熱処理と兼ねてもよい。
【０２５０】
加熱処理により、半導体層１０８及び金属酸化物層１０８Ｃ中の酸素が第１の層１１６に引き抜かれることにより酸素欠損が生成される。当該酸素欠損と、半導体層１０８中または金属酸化物層１０８Ｃ中の水素とが結合することによりキャリア濃度が高まり、第１の層１１６と接する部分が低抵抗化される。
【０２５１】
または、加熱処理により、第１の層１１６に含まれる金属元素が半導体層１０８及び金属酸化物層１０８Ｃ中に拡散することにより、半導体層１０８及び金属酸化物層１０８Ｃの一部が合金化し、低抵抗化される場合もある。
【０２５２】
または、第１の層１１６に含まれる窒素や水素、若しくは加熱処理の雰囲気に含まれる窒素などが、加熱処理により半導体層１０８及び金属酸化物層１０８Ｃ中に拡散することで、これらが低抵抗化する場合もある。
【０２５３】
このような複合的な作用により低抵抗化された半導体層１０８の領域１０８ｎや金属酸化物層１０８Ｃは、極めて安定な低抵抗な領域となる。このように形成された領域１０８ｎや金属酸化物層１０８Ｃは、例えば後の工程で酸素が供給される処理が行われたとしても、再度高抵抗化することが無いといった特徴を有する。
【０２５４】
〔金属酸化物層１１７の形成〕
続いて、第１の層１１６上に金属酸化物層１１７を形成する（図１２（Ｃ））。金属酸化物層１１７は、上記金属酸化物膜１１４ｆと同様の方法により形成することができる。
【０２５５】
金属酸化物層１１７の形成時に、第１の層１１６を介して半導体層１０８の領域１０８ｎや、金属酸化物層１０８Ｃに酸素が添加される場合があるが、上述のように再度高抵抗化することなく、低抵抗な状態が保たれる。
【０２５６】
また、金属酸化物層１１７の成膜時に、第１の層１１６及び半導体層１０８を介して絶縁層１０４に酸素を供給することができる。また、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１１０の側面から、第１の層１１６を介して酸素を供給することができる。
【０２５７】
金属酸化物層１１７の形成後に加熱処理を行ってもよい。バリア層として機能する金属酸化物層１１７で半導体層１０８を覆った状態で加熱処理を行うことで、半導体層１０８のチャネル形成領域である領域１０８ｉに、絶縁層１１０や絶縁層１０４から好適に酸素を供給することができる。
【０２５８】
〔絶縁層１１８の形成〕
続いて、金属酸化物層１１７を覆って絶縁層１１８を形成する（図１２（Ｄ））。
【０２５９】
絶縁層１１８は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法等により成膜することができる。
【０２６０】
〔開口部１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃの形成〕
続いて、絶縁層１１８の所望の位置に、リソグラフィによりマスクを形成した後、絶縁層１１８、金属酸化物層１１７、および第１の層１１６の一部をエッチングすることで、領域１０８ｎに達する開口部１４１ａ、開口部１４１ｂ、及び金属酸化物層１０８Ｃに達する開口部１４１ｃを形成する。
【０２６１】
〔導電層１２０ａ、１２０ｂの形成〕
続いて、開口部１４１ａ、開口部１４１ｂ、開口部１４１ｃを覆うように、絶縁層１１８上に導電膜を成膜し、当該導電膜を所望の形状に加工することで、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂを形成する（図１２（Ｅ））。
【０２６２】
以上の工程により、互いに電気的に接続されたトランジスタ１００Ａと、容量素子１３０Ｂとを作製することができる。以降では、さらに表示素子の画素電極を形成する工程まで説明する。
【０２６３】
〔絶縁層１１９の形成〕
続いて、導電層１２０ａ、導電層１２０ｂ、及び絶縁層１１８を覆って絶縁層１１９を形成する（図１３（Ａ））。
【０２６４】
絶縁層１１９として、有機樹脂を用いると平坦性が高まるため好ましい。代表的には、スピンコート、ディスペンス、スクリーン印刷、スリットコート等の方法により絶縁層１１９を形成することができる。
【０２６５】
なお、絶縁層１１９として無機絶縁材料を用いてもよい。その場合には、絶縁層１１８と同様の方法により形成することができる。
【０２６６】
また、絶縁層１１９に感光性の樹脂材料を用いることで、絶縁層１１９の形成時に導電層１２０ｂに達する開口を同時に形成することができる。なお、絶縁層１１９に非感光性材料を用いた場合には、エッチングにより開口を形成すればよい。
【０２６７】
〔導電層１０９の形成〕
続いて、導電層１０９を形成する（図１３（Ｂ））。導電層１０９は、導電層１１２等と同様の方法により形成することができる。
【０２６８】
以上の工程により、画素電極と、トランジスタ１００Ａと、容量素子１３０Ｂと、を形成することができる。なお図１３（Ｂ）は、図９（Ｂ）と同じ図である。
【０２６９】
なお、図９（Ａ）に示す容量素子１３０Ａを作製する場合、導電層１２０ｂを金属酸化物層１０８Ｃと重なるように加工することにより作製できる。
【０２７０】
また、図９（Ｃ）に示す容量素子１３０Ｃを作製する場合、上記における半導体層１０８及び金属酸化物層１０８Ｃの加工の際に用いるフォトマスクを変更し、これらを１つの島状に加工することで形成することができる。
【０２７１】
以上が作製方法例についての説明である。
【０２７２】
［作製方法例の変形例］
以下では、図１０（Ｂ）で示したトランジスタ１００Ｇと、容量素子１３０Ｂ’の作製方法の例について説明する。なお、上記作製方法例と共通する部分については説明を省略し、主に相違点について説明する。
【０２７３】
まず、上記作製方法例と同様に、基板１０２上に、導電層１０６、導電層１０６Ｃ、絶縁層１０４、半導体層１０８、金属酸化物層１０８Ｃ、絶縁層１１０、金属酸化物層１１４、導電層１１２を形成する。
【０２７４】
その後、第１の層１１６ａを形成する。
【０２７５】
第１の層１１６ａは後の工程で除去するため、上記作製方法例で例示した絶縁性を有する膜、または絶縁化する膜だけでなく、導電性を示す膜を用いることができる。
【０２７６】
例えば、第１の層１１６ａとして、上記の他にアルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む金属膜または合金膜を成膜することができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。
【０２７７】
続いて、加熱処理を行うことで、低抵抗化された領域１０８ｎ、及び低抵抗化された金属酸化物層１０８Ｃが形成される（図１４（Ａ））。
【０２７８】
続いて、第１の層１１６ａをエッチングにより除去する（図１４（Ｂ））。
【０２７９】
第１の層１１６ａのエッチングの際に、導電層１１２、金属酸化物層１１４、絶縁層１１０、半導体層１０８、金属酸化物層１０８Ｃ等の一部がエッチングされてしまう場合がある。特に第１の層１１６ａに金属膜または合金膜を用いた場合、導電層１１２と異なる材料を用い、これらのエッチング速度の選択比が高いエッチング方法を選択することが好ましい。
【０２８０】
続いて、上記と同様の方法により、金属酸化物層１１７を形成する（図１４（Ｃ））。このとき、金属酸化物層１１７は、領域１０８ｎや金属酸化物層１０８Ｃに接して設けられるため、成膜時に酸素が供給される場合があるが、上述のように再度高抵抗化することなく、低抵抗な状態が保たれる。
【０２８１】
以降の工程は、上記作製方法を参酌できる。
【０２８２】
以上の方法により、図１４（Ｄ）に示すように、トランジスタ１００Ｇと、容量素子１３０Ｂ´と、導電層１０９とを形成することができる。なお、図１４（Ｄ）は、図１０（Ｂ）と同じ図である。
【０２８３】
以上が作製方法例の変形例についての説明である。
【０２８４】
本実施の形態で例示した構成例、作製方法例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、作製方法例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２８５】
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。
【０２８６】
（実施の形態２）
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説明を行う。
【０２８７】
［構成例］
図１５（Ａ）は、表示装置の一例を示す上面図である。図１５（Ａ）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によって貼り合わされている。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１５（Ａ）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。
【０２８８】
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、ＦＰＣ端子部７０８（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられる。ＦＰＣ端子部７０８は、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のそれぞれに電気的に接続される。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。
【０２８９】
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に形成してもよい、またはソースドライバ回路部７０４のみを第１の基板７０１に形成してもよい。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）を含むＩＣを、第１の基板７０１またはＦＰＣ７１６に設ける構成としてもよい。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）法、ワイヤボンディング法などを用いることができる。
【０２９０】
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。
【０２９１】
また、表示装置７００は、様々な素子を有することができる。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、インターフェロメトリック・モジュレーション（ＩＭＯＤ）素子など）、圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
また、バックライトまたはフロントライト（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よい。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よい。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。
【０２９５】
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に通すことで赤色、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）、または青色発光からの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。
【０２９６】
図１５（Ｂ）に示す表示装置７００Ａは、大型の画面を有する電子機器に好適に用いることのできる表示装置である。例えばテレビジョン装置、モニタ装置、デジタルサイネージなどに好適に用いることができる。
【０２９７】
表示装置７００Ａは、複数のソースドライバＩＣ７２１と、一対のゲートドライバ回路７２２を有する。
【０２９８】
複数のソースドライバＩＣ７２１は、それぞれＦＰＣ７２３に取り付けられている。また、複数のＦＰＣ７２３は、一方の端子が第１の基板７０１に、他方の端子がプリント基板７２４にそれぞれ接続されている。ＦＰＣ７２３を折り曲げることで、プリント基板７２４を画素部７０２の裏側に配置して、電気機器に実装することができ、電子機器の省スペース化を図ることができる。
【０２９９】
一方、ゲートドライバ回路７２２は、第１の基板７０１上に形成されている。これにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
【０３００】
このような構成とすることで、大型で且つ高解像度の表示装置を実現できる。例えば画面サイズが対角３０インチ以上、４０インチ以上、５０インチ以上、または６０インチ以上の表示装置に適用することができる。また、解像度がフルハイビジョン、４Ｋ２Ｋ、または８Ｋ４Ｋなどといった極めて高解像度の表示装置を実現することができる。
【０３０１】
［断面構成例］
以下では、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１６乃至図１８を用いて説明する。なお、図１６及び図１７は、図１５（Ａ）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１８は、図１５（Ａ）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。
【０３０２】
まず、図１６乃至図１８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。
【０３０３】
〔表示装置の共通部分に関する説明〕
図１６乃至図１８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７９０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。
【０３０４】
トランジスタ７５０及びトランジスタ７５２は、実施の形態１で例示したトランジスタを適用することができる。
【０３０５】
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酸化物半導体膜を有する。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、映像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、映像信号等の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、消費電力を低減する効果を奏する。
【０３０６】
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表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、表示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。
【０３０７】
容量素子７９０は、トランジスタ７５０の半導体層に設けられるソース領域またはドレイン領域と同一の工程を経て形成される下部電極と、トランジスタ７５０が有するソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜と同一の導電膜を加工する工程を経て形成される上部電極と、を有する。また、下部電極と上部電極との間には、トランジスタ７５０上の保護絶縁膜として機能する絶縁膜の一部が設けられる。すなわち、容量素子７９０は、一対の電極間に誘電体膜として機能する絶縁膜が挟持された積層型の構造である。
【０３０８】
また、図１６乃至図１８において、トランジスタ７５０、トランジスタ７５２、及び容量素子７９０上に平坦化絶縁膜７７０が設けられている。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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機能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。
【０３１１】
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機能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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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もよい。
【０３１４】
また、第２の基板７０５側には、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜７３８と、カラーフィルタとして機能する着色膜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。
【０３１５】
〔液晶素子を用いる表示装置の構成例〕
図１６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１６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。
【０３１６】
また、導電膜７７２は、トランジスタ７５０が有するソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜と電気的に接続される。導電膜７７２は、平坦化絶縁膜７７０上に形成され、画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。
【０３１７】
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。
【０３１８】
導電膜７７２に可視光において反射性のある導電膜を用いる場合、表示装置７００は、反射型の液晶表示装置となる。また、導電膜７７２に可視光において透光性のある導電膜を用いる場合、表示装置７００は、透過型の液晶表示装置となる。反射型の液晶表示装置の場合、視認側に偏光板を設ける。一方、透過型の液晶表示装置の場合、液晶素子を挟む一対の偏光板を設ける。
【０３１９】
また、導電膜７７２上の構成を変えることで、液晶素子の駆動方式を変えることができる。この場合の一例を図１７に示す。また、図１７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１７に示す構成の場合、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。
【０３２０】
また、図１６及び図１７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１６及び図１７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。
【０３２１】
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、高分子ネットワーク型液晶、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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモードなどを用いることができる。
【０３２４】
また、ノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モードを採用した透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
【０３２５】
〔発光素子を用いる表示装置〕
図１８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１８に示す表示装置７００は、画素毎に設けられる発光素子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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
図１８に示す表示装置７００には、平坦化絶縁膜７７０及び導電膜７７２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。
【０３２８】
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７３４で覆われている。また、発光素子７８２と絶縁膜７３４の間は封止膜７３２で充填されている。なお、図１８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を画素毎に島状に形成する、すなわち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。
【０３２９】
〔表示装置に入出力装置を設ける構成例〕
また、図１６乃至図１８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。
【０３３０】
図１７に示す表示装置７００にタッチパネル７９１を設ける構成を図１９に、図１８に示す表示装置７００にタッチパネル７９１を設ける構成を図２０に、それぞれ示す。
【０３３１】
図１９は図１７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り、図２０は図１８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。
【０３３２】
まず、図１９及び図２０に示すタッチパネル７９１について、以下説明を行う。
【０３３３】
図１９及び図２０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。
【０３３４】
なお、タッチパネル７９１は、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づくことで生じうる、電極７９３と電極７９４との間の容量の変化を検知することができる。
【０３３５】
また、図１９及び図２０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１９及び図２０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。
【０３３６】
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１９、図２０に示すように、電極７９３は、液晶素子７７５または発光素子７８２と重ならないように設けられると好ましい。別言すると、電極７９３は、発光素子７８２または液晶素子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、または、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。
【０３３７】
また、電極７９３及び電極７９４が発光素子７８２または液晶素子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。
【０３３８】
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。
【０３３９】
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。
【０３４０】
また、図１９及び図２０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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０３４３】
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。
【０３４４】
（実施の形態３）
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２１を用いて説明を行う。
【０３４５】
図２１（Ａ）に示す表示装置は、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。
【０３４６】
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できる。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。
【０３４７】
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、表示素子を駆動するための複数の回路（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。
【０３４８】
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、ゲート線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、ゲート線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。
【０３４９】
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（映像信号）が入力される。ソースドライバ５０４ｂは、映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。
【０３５０】
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、映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。
【０３５１】
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ゲート線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、ゲート線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、ゲート線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。
【０３５２】
図２１（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の間の配線であるゲート線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、及び映像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
【０３５３】
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。
【０３５４】
図２１（Ａ）に示すように、画素部５０２と駆動回路部５０４に保護回路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。
【０３５５】
また、図２１（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よい。
【０３５６】
ここで、図２２に、図２１（Ａ）とは異なる構成を示す。図２２では、ソース線方向に配列する複数の画素を挟むように、一対のソース線（例えばソース線ＤＬａ１とソース線ＤＬｂ１）が配置されている。また、隣接する２本のゲート線（例えばゲート線ＧＬ＿１とゲート線ＧＬ＿２）が電気的に接続されている。
【０３５７】
また、ゲート線ＧＬ＿１に接続される画素は、片方のソース線（ソース線ＤＬａ１、ソース線ＤＬａ２等）に接続され、ゲート線ＧＬ＿２に接続される画素は、他方のソース線（ソース線ＤＬｂ１、ソース線ＤＬｂ２等）に接続される。
【０３５８】
このような構成とすることで、２本のゲート線を同時に選択することができる。これにより、一水平期間の長さを、図２１（Ａ）に示す構成と比較して２倍にすることができる。そのため、表示装置の高解像度化、及び大画面化が容易となる。
【０３５９】
また、図２１（Ａ）及び図２２に示す複数の画素回路５０１は、例えば、図２１（Ｂ）に示す構成とすることができる。
【０３６０】
図２１（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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
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（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）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（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  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法として様々なものを用いることができる。
【０３６３】
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、ゲート線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。
【０３６４】
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。
【０３６５】
図２１（Ｂ）の画素回路５０１を有する表示装置では、例えば、図２１（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。
【０３６６】
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。
【０３６７】
また、図２１（Ａ）に示す複数の画素回路５０１は、例えば、図２１（Ｃ）に示す構成とすることができる。
【０３６８】
また、図２１（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。
【０３６９】
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、データ線ＤＬ＿ｎに電気的に接続され、ゲート電極は、ゲート線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。
【０３７０】
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。
【０３７１】
容量素子５６２の一対の電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａ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。
【０３７２】
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。
【０３７３】
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。
【０３７４】
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。
【０３７５】
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、無機材料を含む無機ＥＬ素子を用いてもよい。
【０３７６】
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。
【０３７７】
図２１（Ｃ）の画素回路５０１を有する表示装置では、例えば、図２１（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。
【０３７８】
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。
【０３７９】
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０３８０】
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。
【０３８１】
（実施の形態４）
以下では、本発明の一態様の表示装置を適用可能な電子機器について説明する。ここでは、発電装置及び受電装置を備える電子機器を例に挙げて説明する。
【０３８２】
電気機器の一例として携帯情報端末の例について、図２３を用いて説明する。
【０３８３】
図２３（Ａ）は、携帯情報端末８０４０の正面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末８０４０は、一例として、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションの実行が可能である。携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１の正面に表示部８０４２、カメラ８０４５、マイクロフォン８０４６、スピーカ８０４７を有し、筐体８０４１の左側面には操作用のボタン８０４３、底面には接続端子８０４８を有する。
【０３８４】
表示部８０４２には、本発明の一態様の表示モジュール又は表示パネルが用いられる。
【０３８５】
図２３（Ａ）に示す携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１に表示部８０４２を一つ設けた例であるが、これに限らず、表示部８０４２を携帯情報端末８０４０の背面に設けてもよいし、折り畳み型の携帯情報端末として、二以上の表示部を設けてもよい。
【０３８６】
また、表示部８０４２には、指やスタイラス等の指示手段により情報の入力が可能なタッチパネルが入力手段として設けられている。これにより、表示部８０４２に表示されたアイコン８０４４を指示手段により簡単に操作することができる。また、タッチパネルの配置により携帯情報端末８０４０にキーボードを配置する領域が不要となるため、広い領域に表示部を配置することができる。また、指やスタイラスで情報の入力が可能となることから、ユーザフレンドリなインターフェースを実現することができる。タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式等、種々の方式を採用することができるが、表示部８０４２は湾曲するものであるため、特に抵抗膜方式、静電容量方式を用いることが好ましい。また、このようなタッチパネルは、上述の表示モジュール又は表示パネルと一体として組み合わされた、いわゆるインセル方式のものであってもよい。
【０３８７】
また、タッチパネルは、イメージセンサとして機能させることができるものであってもよい。この場合、例えば、表示部８０４２に掌や指で触れ、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８０４２に近赤外光を発光するバックライト又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。
【０３８８】
また、表示部８０４２にタッチパネルを設けずにキーボードを設けてもよく、さらにタッチパネルとキーボードの双方を設けてもよい。
【０３８９】
操作用のボタン８０４３には、用途に応じて様々な機能を持たせることができる。例えば、ボタン８０４３をホームボタンとし、ボタン８０４３を押すことで表示部８０４２にホーム画面を表示する構成としてもよい。また、ボタン８０４３を所定の時間押し続けることで、携帯情報端末８０４０の主電源をオフするようにしてもよい。また、スリープモードの状態に移行している場合、ボタン８０４３を押すことで、スリープモード状態から復帰させるようにしてもよい。その他、押し続ける期間や、他のボタンと同時に押す等により、種々の機能を起動させるスイッチとして用いることができる。
【０３９０】
また、ボタン８０４３を音量調整ボタンやミュートボタンとし、音出力のためのスピーカ８０４７の音量の調整等を行う機能を持たせてもよい。スピーカ８０４７からは、オペレーティングシステム（ＯＳ）の起動音等特定の処理時に設定した音、音楽再生アプリケーションソフトからの音楽等各種アプリケーションにおいて実行される音ファイルによる音、電子メールの着信音等様々な音を出力する。なお、図示しないが、音出力をスピーカ８０４７とともに、あるいはスピーカ８０４７に替えてヘッドフォン、イヤフォン、ヘッドセット等の装置に音を出力するためのコネクタを設けてもよい。
【０３９１】
このようにボタン８０４３には、種々の機能を与えることができる。図２３（Ａ）では、左側面にボタン８０４３を２つ設けた携帯情報端末８０４０を図示しているが、勿論、ボタン８０４３の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。
【０３９２】
マイクロフォン８０４６は、音声入力や録音に用いることができる。また、カメラ８０４５により取得した画像を表示部８０４２に表示させることができる。
【０３９３】
携帯情報端末８０４０の操作には、上述した表示部８０４２に設けられたタッチパネルやボタン８０４３の他、カメラ８０４５や携帯情報端末８０４０に内蔵されたセンサ等を用いて使用者の動作（ジェスチャー）を認識させて操作を行うこともできる（ジェスチャー入力という）。あるいは、マイクロフォン８０４６を用いて、使用者の音声を認識させて操作を行うこともできる（音声入力という）。このように、人間の自然な振る舞いにより電気機器に入力を行うＮＵＩ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術を実装することで、携帯情報端末８０４０の操作性をさらに向上させることができる。
【０３９４】
接続端子８０４８は、外部機器との通信や電力供給のための信号又は電力の入力端子である。例えば、携帯情報端末８０４０に外部メモリドライブするために、接続端子８０４８を用いることができる。外部メモリドライブとして、例えば外付けＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やフラッシュメモリドライブ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）、ＦＤＤ（Ｆｌｏｐｐｙ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、又は他の不揮発性のソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）デバイスなどの記録メディアドライブが挙げられる。また、携帯情報端末８０４０は表示部８０４２上にタッチパネルを有しているが、これに替えて筐体８０４１上にキーボードを設けてもよく、またキーボードを外付けしてもよい。
【０３９５】
図２３（Ａ）では、底面に接続端子８０４８を１つ設けた携帯情報端末８０４０を図示しているが、接続端子８０４８の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。
【０３９６】
図２３（Ｂ）は、携帯情報端末８０４０の背面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１の表面に太陽電池８０４９とカメラ８０５０を有し、また、充放電制御回路８０５１、バッテリー８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３等を有する。
【０３９７】
携帯情報端末８０４０の背面に装着された太陽電池８０４９によって、電力を表示部、タッチパネル、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池８０４９は、筐体８０４１の片面又は両面に設けることができる。携帯情報端末８０４０に太陽電池８０４９を搭載させることで、屋外などの電力の供給手段がない場所においても、携帯情報端末８０４０のバッテリー８０５２の充電を行うことができる。
【０３９８】
また、太陽電池８０４９としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコン又はこれらの積層からなるシリコン系の太陽電池や、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系の太陽電池、有機色素を用いた色素増感太陽電池、導電性ポリマーやフラーレン等を用いた有機薄膜太陽電池、ｐｉｎ構造におけるｉ層中にシリコン等による量子ドット構造を形成した量子ドット型太陽電池等を用いることができる。
【０３９９】
ここで、図２３（Ｂ）に示す充放電制御回路８０５１の構成、及び動作についての一例を、図２３（Ｃ）に示すブロック図を用いて説明する。
【０４００】
図２３（Ｃ）には、太陽電池８０４９、バッテリー８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３、コンバータ８０５７、スイッチ８０５４、スイッチ８０５５、スイッチ８０５６、表示部８０４２について示しており、バッテリー８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３、コンバータ８０５７、スイッチ８０５４、スイッチ８０５５、スイッチ８０５６が、図２３（Ｂ）に示す充放電制御回路８０５１に対応する箇所となる。
【０４０１】
外光により太陽電池８０４９で発電した電力は、バッテリー８０５２を充電するために必要な電圧とするために、ＤＣＤＣコンバータ８０５３で昇圧又は降圧される。そして、表示部８０４２の動作に太陽電池８０４９からの電力が用いられる際には、スイッチ８０５４をオンにし、コンバータ８０５７で表示部８０４２に必要な電圧に昇圧又は降圧する。また、表示部８０４２での表示を行わない際には、スイッチ８０５４をオフにし、スイッチ８０５５をオンにしてバッテリー８０５２の充電を行う。
【０４０２】
なお、発電手段の一例として太陽電池８０４９を示したが、これに限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段を用いてバッテリー８０５２の充電を行ってもよい。また、携帯情報端末８０４０のバッテリー８０５２への充電方法はこれに限られず、例えば上述した接続端子８０４８と電源とを接続して充電を行ってもよい。また、無線で電力を送受信して充電する非接触電力伝送モジュールを用いてもよく、以上の充電方法を組み合わせてもよい。
【０４０３】
ここで、バッテリー８０５２の充電状態（ＳＯＣ。Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅの略）が、表示部８０４２の左上（破線枠内）に表示される。これにより、使用者は、バッテリー８０５２の充電状態を把握することができ、これに応じて携帯情報端末８０４０を節電モードと選択することもできる。使用者が省電力モードを選択する場合には、例えば上述したボタン８０４３やアイコン８０４４を操作し、携帯情報端末８０４０に搭載される表示モジュール又は表示パネルや、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ等の構成部品を省電力モードに切り換えることができる。具体的には、これらの構成部品のそれぞれにおいて、任意の機能の使用頻度を低減し、停止させる。省電力モードでは、また、充電状態に応じて設定によって自動的に省電力モードに切り替わる構成とすることもできる。また、携帯情報端末８０４０に光センサ等の検出手段を設け、携帯情報端末８０４０の使用時における外光の光量を検出して表示輝度を最適化することで、バッテリー８０５２の電力の消費を抑えることができる。
【０４０４】
また、太陽電池８０４９等による充電時には、図２３（Ａ）に示すように、表示部８０４２の左上（破線枠内）にそれを示す画像等の表示を行ってもよい。
【０４０５】
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。
【０４０６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、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。
【０４０７】
図２４（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に接続された表示装置６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、及びバッテリー６０１１を有する。
【０４０８】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示装置６００６に用いることができる。表示装置６００６により、極めて消費電力の低い表示モジュールを実現することができる。
【０４０９】
上部カバー６００１及び下部カバー６００２は、表示装置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。
【０４１０】
また、表示装置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装置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、表示装置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。
【０４１１】
フレーム６００９は、表示装置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。
【０４１２】
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よいし、別途設けたバッテリー６０１１による電源であってもよい。バッテリー６０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０４１３】
図２４（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。
【０４１４】
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。
【０４１５】
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。
【０４１６】
表示装置６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０やバッテリー６０１１と重ねて設けられている。表示装置６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。
【０４１７】
発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示装置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。
【０４１８】
発光部６０１５は、例えば表示装置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。
【０４１９】
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。
【０４２０】
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。
【０４２１】
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とを表示装置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。
【０４２２】
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。
【０４２３】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を備える電子機器について説明する。
【０４２４】
図２５（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。
【０４２５】
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。
【０４２６】
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８００１が一体となっていてもよい。
【０４２７】
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。
【０４２８】
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。
【０４２９】
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３等を有する。
【０４３０】
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。
【０４３１】
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。
【０４３２】
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。
【０４３３】
なお、図２５（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。
【０４３４】
図２５（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。
【０４３５】
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、バッテリー８２０６が内蔵されている。
【０４３６】
ケーブル８２０５は、バッテリー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線の座標を算出することにより、使用者の視線を入力手段として用いることができる。
【０４３７】
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、使用者の視線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。
【０４３８】
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。
【０４３９】
図２５（Ｃ）（Ｄ）（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。
【０４４０】
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。
【０４４１】
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。本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置は、極めて精細度が高いため、図２５（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。
【０４４２】
次に、図２５（Ａ）乃至図２５（Ｅ）に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図２６（Ａ）乃至図２６（Ｇ）に示す。
【０４４３】
図２６（Ａ）乃至図２６（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。
【０４４４】
図２６（Ａ）乃至図２６（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２６（Ａ）乃至図２６（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２６（Ａ）乃至図２６（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。
【０４４５】
図２６（Ａ）乃至図２６（Ｇ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
【０４４６】
図２６（Ａ）は、テレビジョン装置９１００を示す斜視図である。テレビジョン装置９１００は、大画面、例えば、５０インチ以上、または１００インチ以上の表示部９００１を組み込むことが可能である。
【０４４７】
図２６（Ｂ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン９０５０（操作アイコンまたは単にアイコンともいう）を表示部９００１の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することができる。なお、情報９０５１の一例としては、電子メールやＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやＳＮＳなどの題名、電子メールやＳＮＳなどの送信者名、日時、時刻、バッテリーの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置に、情報９０５１の代わりに、操作ボタン９０５０などを表示してもよい。
【０４４８】
図２６（Ｃ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末９１０２の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、その表示（ここでは情報９０５３）を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
【０４４９】
図２６（Ｄ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０４５０】
図２６（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図２６（Ｅ）が携帯情報端末９２０１を展開した状態の斜視図であり、図２６（Ｆ）が携帯情報端末９２０１を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図２６（Ｇ）が携帯情報端末９２０１を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０１を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０１は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
【０４５１】
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、表示部を有さない電子機器にも適用することができる。
【０４５２】
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【０４５３】
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。
【０４５４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図面を参照して説明する。
【０４５５】
以下で例示する電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を備えるものである。したがって、高い解像度が実現された電子機器である。また高い解像度と、大きな画面が両立された電子機器とすることができる。
【０４５６】
本発明の一態様の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。また、表示部の画面サイズとしては、対角２０インチ以上、対角３０インチ以上、対角５０インチ以上、対角６０インチ以上、または対角７０インチ以上とすることもできる。
【０４５７】
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
【０４５８】
本発明の一態様の電子機器または照明装置は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
【０４５９】
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
【０４６０】
本発明の一態様の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
【０４６１】
本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。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）を実行する機能、無線通信機能、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す機能等を有することができる。
【０４６２】
図２７（Ａ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７５００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
【０４６３】
表示部７５００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０４６４】
図２７（Ａ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７５００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７５００に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７５００に表示される映像を操作することができる。
【０４６５】
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及び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る。また、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。
【０４６６】
図２７（Ｂ）に、ノート型パーソナルコンピュータ７２００を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７５００が組み込まれている。
【０４６７】
表示部７５００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０４６８】
図２７（Ｃ）、（Ｄ）に、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）の一例を示す。
【０４６９】
図２７（Ｃ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７５００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
【０４７０】
また、図２７（Ｄ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７５００を有する。
【０４７１】
図２７（Ｃ）、（Ｄ）において、表示部７５００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０４７２】
表示部７５００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７５００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
【０４７３】
表示部７５００にタッチパネルを適用することで、表示部７５００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
【０４７４】
また、図２７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７５００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７５００の表示を切り替えることができる。
【０４７５】
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
【０４７６】
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。
【０４７７】
（実施の形態８）
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を適用することのできるテレビジョン装置の例について、図面を参照して説明する。
【０４７８】
図２８（Ａ）に、テレビジョン装置６００のブロック図を示す。
【０４７９】
なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
【０４８０】
テレビジョン装置６００は、制御部６０１、記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５、映像信号受信部６０６、タイミングコントローラ６０７、ソースドライバ６０８、ゲートドライバ６０９、表示パネル６２０等を有する。
【０４８１】
上記実施の形態で例示した表示装置は、図２８（Ａ）における表示パネル６２０に適用することができる。これにより、大型且つ高解像度であって、視認性に優れたテレビジョン装置６００を実現できる。
【０４８２】
制御部６０１は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）として機能することができる。例えば制御部６０１は、システムバス６３０を介して記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５及び映像信号受信部６０６等のコンポーネントを制御する機能を有する。
【０４８３】
制御部６０１と各コンポーネントとは、システムバス６３０を介して信号の伝達が行われる。また制御部６０１は、システムバス６３０を介して接続された各コンポーネントから入力される信号を処理する機能、各コンポーネントへ出力する信号を生成する機能等を有し、これによりシステムバス６３０に接続された各コンポーネントを統括的に制御することができる。
【０４８４】
記憶部６０２は、制御部６０１及び画像処理回路６０４がアクセス可能なレジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリ、二次メモリなどとして機能する。
【０４８５】
二次メモリとして用いることのできる記憶装置としては、例えば書き換え可能な不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置を用いることができる。例えば、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＲＡＭ）などを用いることができる。
【０４８６】
また、レジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリなどの一時メモリとして用いることのできる記憶装置としては、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  ＲＡＭ）や、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性の記憶素子を用いてもよい。
【０４８７】
例えば、メインメモリに設けられるＲＡＭとしては、例えばＤＲＡＭが用いられ、制御部６０１の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部６０２に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにＲＡＭにロードされる。ＲＡＭにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、制御部６０１に直接アクセスされ、操作される。
【０４８８】
一方、ＲＯＭには書き換えを必要としないＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）やファームウェア等を格納することができる。ＲＯＭとしては、マスクＲＯＭや、ＯＴＰＲＯＭ（Ｏｎｅ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いることができる。ＥＰＲＯＭとしては、紫外線照射により記憶データの消去を可能とするＵＶ−ＥＰＲＯＭ（Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどが挙げられる。
【０４８９】
また、記憶部６０２の他に、取り外し可能な記憶装置を接続可能な構成としてもよい。例えばストレージデバイスとして機能するハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）などの記録メディアドライブ、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク、ＤＶＤなどの記録媒体と接続する端子を有することが好ましい。これにより、映像を記録することができる。
【０４９０】
通信制御部６０３は、コンピュータネットワークを介して行われる通信を制御する機能を有する。例えば、制御部６０１からの命令に応じてコンピュータネットワークに接続するための制御信号を制御し、当該信号をコンピュータネットワークに発信する。これによって、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ（ＷＷＷ）の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（Ｃａｍｐｕｓ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＧＡＮ（Ｇｌｏｂａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のコンピュータネットワークに接続し、通信を行うことができる。
【０４９１】
また、通信制御部６０３は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の通信規格を用いてコンピュータネットワークまたは他の電子機器と通信する機能を有していてもよい。
【０４９２】
通信制御部６０３は、無線により通信する機能を有していてもよい。例えばアンテナと高周波回路（ＲＦ回路）を設け、ＲＦ信号の送受信を行えばよい。高周波回路は、各国法制により定められた周波数帯域の電磁信号と電気信号とを相互に変換し、当該電磁信号を用いて無線で他の通信機器との間で通信を行うための回路である。実用的な周波数帯域として数１０ｋＨｚ〜数１０ＧＨｚが一般に用いられている。アンテナと接続される高周波回路には、複数の周波数帯域に対応した高周波回路部を有し、高周波回路部は、増幅器（アンプ）、ミキサ、フィルタ、ＤＳＰ、ＲＦトランシーバ等を有する構成とすることができる。
【０４９３】
映像信号受信部６０６は、例えばアンテナ、復調回路、及びＡ−Ｄ変換回路（アナログ−デジタル変換回路）等を有する。復調回路は、アンテナから入力した信号を復調する機能を有する。またＡ−Ｄ変換回路は、復調されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。映像信号受信部６０６で処理された信号は、デコーダ回路６０５に送られる。
【０４９４】
デコーダ回路６０５は、映像信号受信部６０６から入力されるデジタル信号に含まれる映像データを、送信される放送規格の仕様に従ってデコードし、画像処理回路に送信する信号を生成する機能を有する。例えば８Ｋ放送における放送規格としては、Ｈ．２６５  ｜  ＭＰＥＧ−Ｈ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ（略称：ＨＥＶＣ）などがある。
【０４９５】
映像信号受信部６０６が有するアンテナにより受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。またアンテナにより受信できる放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示パネル６２０に表示させることができる。例えば、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【０４９６】
また、映像信号受信部６０６及びデコーダ回路６０５は、コンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、画像処理回路６０４に送信する信号を生成する構成としてもよい。このとき、受信する信号がデジタル信号の場合には、映像信号受信部６０６は復調回路及びＡ−Ｄ変換回路等を有していなくてもよい。
【０４９７】
画像処理回路６０４は、デコーダ回路６０５から入力される映像信号に基づいて、タイミングコントローラ６０７に出力する映像信号を生成する機能を有する。
【０４９８】
またタイミングコントローラ６０７は、画像処理回路６０４が処理を施した映像信号等に含まれる同期信号を基に、ゲートドライバ６０９及びソースドライバ６０８に出力する信号（クロック信号、スタートパルス信号などの信号）を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ６０７は、上記信号に加え、ソースドライバ６０８に出力するビデオ信号を生成する機能を有する。
【０４９９】
表示パネル６２０は、複数の画素６２１を有する。各画素６２１は、ゲートドライバ６０９及びソースドライバ６０８から供給される信号により駆動される。ここでは、画素数が７６８０×４３２０である、８Ｋ４Ｋ規格に応じた解像度を有する表示パネルの例を示している。なお、表示パネル６２０の解像度はこれに限られず、フルハイビジョン（画素数１９２０×１０８０）または４Ｋ２Ｋ（画素数３８４０×２１６０）等の規格に応じた解像度であってもよい。
【０５００】
図２８（Ａ）に示す制御部６０１や画像処理回路６０４としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えば、制御部６０１は、中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）として機能するプロセッサを用いることができる。また、画像処理回路６０４として、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の他のプロセッサを用いることができる。また制御部６０１や画像処理回路６０４に、上記プロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ａｎａｌｏｇ  Ａｒｒａｙ）といったＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。
【０５０１】
プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。
【０５０２】
また、制御部６０１、記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５、及び映像信号受信部６０６、及びタイミングコントローラ６０７のそれぞれが有する機能のうち、２つ以上の機能を１つのＩＣチップに集約させ、システムＬＳＩを構成してもよい。例えば、プロセッサ、デコーダ回路、チューナ回路、Ａ−Ｄ変換回路、ＤＲＡＭ、及びＳＲＡＭ等を有するシステムＬＳＩとしてもよい。
【０５０３】
なお、制御部６０１や、他のコンポーネントが有するＩＣ等に、チャネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジスタを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷（データ）を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。この特性を制御部６０１等のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部６０１を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を当該記憶素子に待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可能となる。これにより、テレビジョン装置６００の低消費電力化を図ることができる。
【０５０４】
なお、図２８（Ａ）で例示するテレビジョン装置６００の構成は一例であり、全ての構成要素を含む必要はない。テレビジョン装置６００は、図２８（Ａ）に示す構成要素のうち必要な構成要素を有していればよい。また、テレビジョン装置６００は、図２８（Ａ）に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。
【０５０５】
例えば、テレビジョン装置６００は、図２８（Ａ）に示す構成のほか、外部インターフェース、音声出力部、タッチパネルユニット、センサユニット、カメラユニットなどを有していてもよい。例えば外部インターフェースとしては、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）端子、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続用端子、電源受給用端子、音声出力用端子、音声入力用端子、映像出力用端子、映像入力用端子などの外部接続端子、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機、筐体に設けられた物理ボタンなどがある。また、例えば音声入出力部としては、サウンドコントローラ、マイクロフォン、スピーカなどがある。
【０５０６】
以下では、画像処理回路６０４についてより詳細な説明を行う。
【０５０７】
画像処理回路６０４は、デコーダ回路６０５から入力される映像信号に基づいて、画像処理を実行する機能を有することが好ましい。
【０５０８】
画像処理としては、例えばノイズ除去処理、階調変換処理、色調補正処理、輝度補正処理などが挙げられる。色調補正処理や輝度補正処理としては、例えばガンマ補正などがある。
【０５０９】
また、画像処理回路６０４は、解像度のアップコンバートに伴う画素間補間処理や、フレーム周波数のアップコンバートに伴うフレーム間補間などの処理を実行する機能を有していることが好ましい。
【０５１０】
例えば、ノイズ除去処理としては、文字などの輪郭の周辺に生じるモスキートノイズ、高速の動画で生じるブロックノイズ、ちらつきを生じるランダムノイズ、解像度のアップコンバートにより生じるドットノイズなどのさまざまなノイズを除去する。
【０５１１】
階調変換処理は、画像の階調を表示パネル６２０の出力特性に対応した階調へ変換する処理である。例えば階調数を大きくする場合、小さい階調数で入力された画像に対して、各画素に対応する階調値を補間して割り当てることで、ヒストグラムを平滑化する処理を行うことができる。また、ダイナミックレンジを広げる、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）処理も、階調変換処理に含まれる。
【０５１２】
また、画素間補間処理は、解像度をアップコンバートした際に、本来存在しないデータを補間する。例えば、目的の画素の周囲の画素を参照し、それらの中間色を表示するようにデータを補間する。
【０５１３】
また、色調補正処理は、画像の色調を補正する処理である。また輝度補正処理は、画像の明るさ（輝度コントラスト）を補正する処理である。例えば、テレビジョン装置６００が設けられる空間に配置された照明の種類や輝度、または色純度などを検知し、それに応じて表示パネル６２０に表示する画像の輝度や色調が最適となるように補正する。または、表示する画像と、あらかじめ保存してある画像リスト内の様々な場面の画像と、を照合し、最も近い場面の画像に適した輝度や色調に表示する画像を補正する機能を有していてもよい。
【０５１４】
フレーム間補間処理は、表示する映像のフレーム周波数を増大させる場合に、本来存在しないフレーム（補間フレーム）の画像を生成する処理である。例えば、ある２枚の画像の差分から２枚の画像の間に挿入する補間フレームの画像を生成する。または２枚の画像の間に複数枚の補間フレームの画像を生成することもできる。例えばデコーダ回路６０５から入力される映像信号のフレーム周波数が６０Ｈｚであったとき、複数枚の補間フレームを生成することで、タイミングコントローラ６０７に出力する映像信号のフレーム周波数を、２倍の１２０Ｈｚ、または４倍の２４０Ｈｚ、または８倍の４８０Ｈｚなどに増大させることができる。
【０５１５】
また、画像処理回路６０４は、ニューラルネットワークを利用して、画像処理を実行する機能を有していることが好ましい。図２８（Ａ）では、画像処理回路６０４がニューラルネットワーク６１０を有している例を示している。
【０５１６】
例えば、ニューラルネットワーク６１０により、例えば映像に含まれる画像データから特徴抽出を行うことができる。また画像処理回路６０４は、抽出された特徴に応じて最適な補正方法を選択することや、または補正に用いるパラメータを選択することができる。
【０５１７】
または、ニューラルネットワーク６１０自体に画像処理を行う機能を持たせてもよい。すなわち、画像処理を施す前の画像データをニューラルネットワーク６１０に入力することで、画像処理が施された画像データを出力させる構成としてもよい。
【０５１８】
また、ニューラルネットワーク６１０に用いる重み係数のデータは、データテーブルとして記憶部６０２に格納される。当該重み係数を含むデータテーブルは、例えば通信制御部６０３により、コンピュータネットワークを介して最新のものに更新することができる。または、画像処理回路６０４が学習機能を有し、重み係数を含むデータテーブルを更新可能な構成としてもよい。
【０５１９】
図２８（Ｂ）に、画像処理回路６０４が有するニューラルネットワーク６１０の概略図を示す。
【０５２０】
なお、本明細書等においてニューラルネットワークとは、生物の神経回路網を模し、学習によってニューロン同士の結合強度を決定し、問題解決能力を持たせるモデル全般を指す。ニューラルネットワークは入力層、中間層（隠れ層ともいう）、出力層を有する。ニューラルネットワークのうち、２層以上の中間層を有するものをディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）という。
【０５２１】
また、本明細書等において、ニューラルネットワークについて述べる際に、既にある情報からニューロンとニューロンの結合強度（重み係数とも言う）を決定することを「学習」と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、学習によって得られた結合強度を用いてニューラルネットワークを構成し、そこから新たな結論を導くことを「推論」と呼ぶ場合がある。
【０５２２】
ニューラルネットワーク６１０は、入力層６１１、１つ以上の中間層６１２、及び出力層６１３を有する。入力層６１１には入力データが入力される。出力層６１３からは出力データが出力される。
【０５２３】
入力層６１１、中間層６１２、及び出力層６１３には、それぞれニューロン６１５を有する。ここでニューロン６１５は、積和演算を実現しうる回路素子（積和演算素子）を指す。図２８（Ｂ）では、２つの層が有する２つのニューロン６１５間におけるデータの入出力方向を矢印で示している。
【０５２４】
それぞれの層における演算処理は、前層が有するニューロン６１５の出力と重み係数との積和演算により実行される。例えば、入力層６１１の第ｉ番目のニューロンの出力をｘｉとし、出力ｘｉと次の中間層６１２の第ｊ番目のニューロンとの結合強度（重み係数）をｗｊｉとすると、当該中間層の第ｊ番目のニューロンの出力ｙｊは、ｙｊ＝ｆ（Σｗｊｉ・ｘｉ）となる。なお、ｉ、ｊは１以上の整数とする。ここで、ｆ（ｘ）は活性化関数でシグモイド関数、閾値関数などを用いることができる。以下同様に、各層のニューロン６１５の出力は、前段層のニューロン６１５の出力と重み係数の積和演算結果に活性化関数を演算した値となる。また、層と層との結合は、全てのニューロン同士が結合する全結合としてもよいし、一部のニューロン同士が結合する部分結合としてもよい。図２８（Ｂ）では全結合である場合を示している。
【０５２５】
図２８（Ｂ）では、３つの中間層６１２を有する例を示している。なお、中間層６１２の数はこれに限られず、１つ以上の中間層を有していればよい。また、１つの中間層６１２が有するニューロンの数も、仕様に応じて適宜変更すればよい。例えば１つの中間層６１２が有するニューロン６１５の数は、入力層６１１または出力層６１３が有するニューロン６１５の数よりも多くてもよいし、少なくてもよい。
【０５２６】
ニューロン６１５同士の結合強度の指標となる重み係数は、学習によって決定される。学習は、テレビジョン装置６００が有するプロセッサにより実行してもよいが、専用サーバーやクラウドなどの演算処理能力の優れた計算機で実行することが好ましい。学習により決定された重み係数は、テーブルとして上記記憶部６０２に格納され、画像処理回路６０４により読み出されることにより使用される。また、当該テーブルは、必要に応じてコンピュータネットワークを介して更新することができる。
【０５２７】
以上がニューラルネットワークについての説明である。
【０５２８】
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。
【０５２９】
（付記）
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）の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成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、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【０５３０】
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。
【０５３１】
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。
【０５３２】
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。
【０５３３】
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。
【０５３４】
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。
【０５３５】
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。
【０５３６】
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。
【０５３７】
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。
【０５３８】
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。
【０５３９】
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。
【０５４０】
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。
【０５４１】
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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
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」と、「絶縁体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。
【０５４４】
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」と、「導電体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。
【０５４５】
また、本明細書等において、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍であるとは、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの原子数の総和に対するＩｎの比を４としたときに、Ｇａの比が１以上３以下であり、Ｚｎの比が２以上４以下であるとする。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍であるとは、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの原子数の総和に対するＩｎの比を５としたときに、Ｇａの比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの比が５以上７以下であるとする。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍であるとは、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの原子数の総和に対するＩｎの比を１としたときに、Ｇａの比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの比が０．１より大きく２以下であるとする。
【０５４６】
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。また、「ＯＳ  ＦＥＴ」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。
【０５４７】
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。
【０５４８】
また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表す。
【０５４９】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ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−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、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−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ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。
【０５５０】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。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。
【０５５１】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【０５５２】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ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−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ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。
【０５５３】
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ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。
【０５５４】
金属酸化物の結晶構造の一例について説明する。なお、以下では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ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て成膜された金属酸化物を一例として説明する。上記ターゲットを用いて、基板温度を１００℃以上１３０℃以下として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をｓＩＧＺＯと呼称し、上記ターゲットを用いて、基板温度を室温（Ｒ．Ｔ．）として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をｔＩＧＺＯと呼称する。例えば、ｓＩＧＺＯは、ｎｃ（ｎａｎｏ  ｃｒｙｓｔａｌ）及びＣＡＡＣのいずれか一方または双方の結晶構造を有する。また、ｔＩＧＺＯは、ｎｃの結晶構造を有する。なお、ここでいう室温（Ｒ．Ｔ．）とは、基板を意図的に加熱しない場合の温度を含む。
【０５５５】
なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のナノ結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶領域）を有する薄膜などの結晶構造の一つであり、各ナノ結晶はｃ軸が特定の方向に配向し、かつａ軸及びｂ軸は配向性を有さずに、ナノ結晶同士が粒界を形成することなく連続的に連結しているといった特徴を有する結晶構造である。特にＣＡＡＣ構造を有する薄膜は、各ナノ結晶のｃ軸が、薄膜の厚さ方向、被形成面の法線方向、または薄膜の表面の法線方向に配向しやすいといった特徴を有する。
【０５５６】
ここで、結晶学において、単位格子を構成するａ軸、ｂ軸、及びｃ軸の３つの軸（結晶軸）について、特異的な軸をｃ軸とした単位格子を取ることが一般的である。特に層状構造を有する結晶では、層の面方向に平行な２つの軸をａ軸及びｂ軸とし、層に交差する軸をｃ軸とすることが一般的である。このような層状構造を有する結晶の代表的な例として、六方晶系に分類されるグラファイトがあり、その単位格子のａ軸及びｂ軸は劈開面に平行であり、ｃ軸は劈開面に直交する。例えばＹｂＦｅ２Ｏ４型の結晶構造をとるＩｎＧａＺｎＯ４の結晶は六方晶系に分類することができ、その単位格子のａ軸及びｂ軸は層の面方向に平行となり、ｃ軸は層（すなわちａ軸及びｂ軸）に直交する。
【０５５７】
本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
【０５５８】
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
【０５５９】
また、本明細書等において、タッチセンサは指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出する機能を有するものである。またその位置情報を検知する機能を有していてもよい。したがってタッチセンサは入力装置の一態様である。例えばタッチセンサは１以上のセンサ素子を有する構成とすることができる。
【０５６０】
また、本明細書等では、タッチセンサを有する基板を、タッチセンサパネル、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。また、本明細書等では、タッチセンサパネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチセンサパネルモジュール、タッチセンサモジュール、センサモジュール、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。
【０５６１】
なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。
【０５６２】
タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル（または表示装置）、タッチセンサ機能つき表示パネル（または表示装置）とも呼ぶことができる。
【０５６３】
タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部または表面にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。
【０５６４】
また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。
【実施例１】
【０５６５】
本実施例では、第１の層を用いて金属酸化物膜を低抵抗化させ、当該金属酸化物膜のシート抵抗を評価した結果について説明する。
【０５６６】
評価１では、第１の層の材料がそれぞれ異なる複数の試料を作製し、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。評価２では、試料の作製における各工程の後に金属酸化物膜のシート抵抗を測定し、金属酸化物膜のシート抵抗の推移を評価した。評価３では、金属酸化物膜の材料がそれぞれ異なる複数の試料を作製し、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。
【０５６７】
［評価１］
評価１では、第１の層の材料がそれぞれ異なる４つの試料と１つの比較試料とを作製し、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。
【０５６８】
まず、ガラス基板上に、厚さ約４０ｎｍの金属酸化物膜を形成した。
【０５６９】
金属酸化物膜は、基板温度を１３０℃として、流量１８０ｓｃｃｍのアルゴンガスと、流量２０ｓｃｃｍの酸素ガスとをスパッタリング装置のチャンバー内に導入し、圧力を０．６Ｐａとし、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）に、２．５ｋＷの交流電力を印加することで形成した。なお、成膜ガス全体に占める酸素の割合から、「酸素流量比」と記載する場合がある。金属酸化物膜の成膜時における酸素流量比は１０％である。
【０５７０】
次に、金属酸化物膜上に、一対の測定用端子を形成した。
【０５７１】
測定用端子は、スパッタリング装置を用いて、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜と、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、を順に成膜することで形成した。一対の測定用端子は、それぞれ直径１ｍｍの大きさで、端子間距離が８ｍｍとなるよう、メタルマスクを用いて形成した。
【０５７２】
次に、金属酸化物膜及び測定用端子上に、第１の層を形成した。
【０５７３】
試料Ａ１の第１の層としては、厚さ約５ｎｍのタングステン膜を形成した。試料Ａ２の第１の層としては、厚さ約５ｎｍのアルミニウム膜を形成した。試料Ａ３の第１の層としては、厚さ約５ｎｍのチタン膜を形成した。試料Ａ４の第１の層としては、厚さ約５ｎｍの窒化チタン膜を形成した。比較試料Ａの第１の層としては、厚さ約１００ｎｍの水素を含む窒化シリコン膜を形成した。試料Ａ１乃至試料Ａ４の第１の層はスパッタリング法により形成し、比較試料Ａの第１の層はプラズマＣＶＤ法により形成した。
【０５７４】
次に、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間の加熱処理を行った。
【０５７５】
次に、ドライエッチング法を用いて第１の層を除去し、測定用端子を露出させた。
【０５７６】
そして、測定用端子を用いて、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。本実施例では、一対の測定用端子の間の抵抗を測定した。
【０５７７】
図２９に、各試料における金属酸化物膜のシート抵抗を示す。
【０５７８】
図２９に示すように、試料Ａ１〜試料Ａ４のいずれにおいても、比較試料Ａと同様に、金属酸化物膜が低抵抗化されていることがわかった。
【０５７９】
［評価２］
評価２では、試料の作製にかかる工程毎に金属酸化物膜のシート抵抗を測定し、金属酸化物膜のシート抵抗の推移を評価した。具体的には、金属酸化物膜のシート抵抗の測定のタイミングがそれぞれ異なる５種類の試料を作製した。
【０５８０】
まず、ガラス基板上に、厚さ約４０ｎｍの金属酸化物膜を形成した。
【０５８１】
金属酸化物膜は、基板温度を１３０℃として、流量１８０ｓｃｃｍのアルゴンガスと、流量２０ｓｃｃｍの酸素ガスとをスパッタリング装置のチャンバー内に導入し、圧力を０．６Ｐａとし、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）に、２．５ｋＷの交流電力を印加することで形成した。
【０５８２】
次に、金属酸化物膜上に、測定用端子を形成した。この時点でシート抵抗の測定を行った試料を試料Ｂ１とした。
【０５８３】
測定用端子は、スパッタリング装置を用いて、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜と、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、を順に成膜することで形成した。測定用端子は、メタルマスクを用いて形成した。
【０５８４】
次に、金属酸化物膜及び測定用端子上に、第１の層として、厚さ約５ｎｍのタングステン膜を形成した。この時点でシート抵抗の測定を行った試料を試料Ｂ２とした。なお、試料Ｂ２では、ドライエッチング法を用いて第１の層を除去し、シート抵抗の測定のための測定用端子を露出させた。
【０５８５】
次に、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間の加熱処理を行った。
【０５８６】
次に、ドライエッチング法を用いて第１の層を除去し、測定用端子を露出させた。この時点でシート抵抗の測定を行った試料を試料Ｂ３とした。
【０５８７】
次に、金属酸化物膜及び測定用端子上に、厚さ約２０ｎｍの酸化アルミニウム膜を形成した。酸化アルミニウム膜は、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により形成した。この時点でシート抵抗の測定を行った試料を試料Ｂ４とした。
【０５８８】
次に、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間の加熱処理を行った。この時点でシート抵抗の測定を行った試料を試料Ｂ５とした。
【０５８９】
以上の工程により、５つの試料（試料Ｂ１乃至Ｂ５）を作製した。
【０５９０】
図３０に、各試料における金属酸化物膜のシート抵抗を示す。
【０５９１】
まず、試料Ｂ１の測定結果より、成膜した直後の金属酸化物膜のシート抵抗は測定上限を超えるほど極めて高抵抗であることが分かる。続いて、試料Ｂ２の測定結果から、金属酸化物膜上に第１の層を設けることで低抵抗化することがわかる。そして、試料Ｂ３の測定結果より、金属酸化物膜上に第１の層を設けた状態で加熱処理を行うことで、金属酸化物膜のシート抵抗をさらに下げることができるとわかった。
【０５９２】
また、試料Ｂ４の測定結果から、低抵抗化された金属酸化物膜上の第１の層を除去し、当該金属酸化物膜上に酸素を含む雰囲気下で酸化物絶縁膜を接して形成しても、当該金属酸化物膜は、低抵抗化されたままであることがわかる。さらに、試料Ｂ５の測定結果から、金属酸化物膜上に酸化物絶縁膜を設けた状態で加熱処理を行っても、当該金属酸化物膜は、低抵抗化されたままであることがわかる。
【０５９３】
酸化アルミニウム膜の成膜工程、及びその後の加熱工程は、金属酸化物膜に酸素を添加する処理に相当する。しかしながら、図３０に示す結果によれば、第１の層を用いて低抵抗化された金属酸化物膜は、その後に酸素が供給されうる成膜工程や加熱工程を経ても安定であり、高抵抗化しにくいことがわかった。
【０５９４】
［評価３］
評価３では、金属酸化物膜の材料がそれぞれ異なる３つの試料を作製し、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。
【０５９５】
まず、ガラス基板上に、厚さ約４０ｎｍの金属酸化物膜を形成した。
【０５９６】
試料Ｃ１の金属酸化物膜は、基板温度を室温（２５℃）として、流量１８０ｓｃｃｍのアルゴンガスと、流量２０ｓｃｃｍの酸素ガスとをスパッタリング装置のチャンバー内に導入し、圧力を０．６Ｐａとし、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］）に、２．５ｋＷの交流電力を印加することで形成した。
【０５９７】
試料Ｃ２の金属酸化物膜は、基板温度を１３０℃として、流量１８０ｓｃｃｍのアルゴンガスと、流量２０ｓｃｃｍの酸素ガスとをスパッタリング装置のチャンバー内に導入し、圧力を０．６Ｐａとし、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）に、２．５ｋＷの交流電力を印加することで形成した。
【０５９８】
試料Ｃ３の金属酸化物膜は、基板温度を室温（２５℃）として、流量２００ｓｃｃｍのアルゴンガスをスパッタリング装置のチャンバー内に導入し、圧力を０．６Ｐａとし、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：７［原子数比］）に、２．５ｋＷの交流電力を印加することで形成した。
【０５９９】
次に、金属酸化物膜上に、測定用端子を形成した。
【０６００】
測定用端子は、スパッタリング装置を用いて、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜と、厚さ５０ｎｍのチタン膜と、を順に成膜することで形成した。測定用端子は、メタルマスクを用いて形成した。
【０６０１】
次に、金属酸化物膜及び測定用端子上に、第１の層として、厚さ約５ｎｍのタングステン膜を形成した。
【０６０２】
次に、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間の加熱処理を行った。
【０６０３】
次に、ドライエッチング法を用いて第１の層を除去し、測定用端子を露出させた。
【０６０４】
そして、測定用端子を用いて、金属酸化物膜のシート抵抗を測定した。
【０６０５】
図３１に、各試料における金属酸化物膜のシート抵抗を示す。
【０６０６】
図３１に示すように、試料Ｃ１〜試料Ｃ３のいずれにおいても、金属酸化物膜が低抵抗化されていることがわかった。また、金属酸化物膜に含まれるインジウムの比率が大きいほど、低抵抗であることがわかった。
【実施例２】
【０６０７】
本実施例では、チャネル長が微細なトランジスタを作製し、その電気特性を評価した。
【０６０８】
［試料の作製］
作製したトランジスタの構成は、実施の形態１及び図８で例示したトランジスタ１００Ｇを援用できる。
【０６０９】
ここでは、上側に位置する第２のゲート絶縁層を異ならせた条件でトランジスタを作製した。
【０６１０】
〔試料の作製１〕
以下では、第２のゲート絶縁層の厚さが最も薄い条件のトランジスタを作製した。
【０６１１】
まず、ガラス基板上に厚さ約１００ｎｍのタングステン膜をスパッタリング法により形成し、これを加工して第１のゲート電極を得た。続いて、第１のゲート絶縁層として厚さ約３００ｎｍの窒化シリコン膜と、厚さ約５ｎｍの酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により積層して形成した。またこのとき、窒化シリコン膜の成膜後、真空中で連続して酸素ガスを含む雰囲気でプラズマ処理を行った。プラズマ処理の条件は、温度３５０℃、圧力４０Ｐａ、電源電力３０００Ｗ、酸素流量比１００％、処理時間３００秒とした。
【０６１２】
続いて、第１のゲート絶縁層上に厚さ約４０ｎｍの金属酸化物膜を成膜し、これを加工して半導体層を得た。金属酸化物膜は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いたスパッタリング法により形成した。その後、窒素雰囲気下で加熱処理を行った。
【０６１３】
続いて、第２のゲート絶縁層となる酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。ここで、酸化窒化シリコン膜の厚さを２０ｎｍとした。
【０６１４】
その後、窒素雰囲気下、温度３５０℃、一時間の条件で、加熱処理を行った。続いて、酸素供給処理として、酸素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行った。プラズマ処理の条件は、温度３５０℃、圧力４０Ｐａ、電源電力３０００Ｗ、酸素流量比１００％、処理時間３００秒とした。
【０６１５】
続いて、酸化窒化シリコン膜上にスパッタリング法により厚さ約５ｎｍの金属酸化物膜を成膜した。金属酸化物膜としては、アルミニウムターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、厚さ約５ｎｍの酸化アルミニウム膜を成膜した。成膜の条件は、基板温度を１７０℃に保持した状態で、成膜ガスにアルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを用い、圧力０．６Ｐａ、電力７．５ｋＷとした。また、成膜時の酸素流量比は７０％とした。
【０６１６】
続いて、金属酸化物膜上に厚さ約５０ｎｍのチタン膜、厚さ約２００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約５０ｎｍのチタン膜をスパッタリング法により積層して成膜して加工し、第２のゲート電極、金属酸化物層、及び第２のゲート絶縁層を得た。
【０６１７】
続いて、トランジスタを覆う第１の層として、厚さ約３ｎｍの窒化アルミニウム膜をスパッタリング法により形成した。その後、窒素雰囲気下にて、３５０℃、１時間の加熱処理を行った後、ウェットエッチング法により、上記窒化アルミニウム膜を除去した。
【０６１８】
続いて、トランジスタを覆う保護絶縁層として厚さ約２０ｎｍの酸化アルミニウム膜をスパッタリング法により成膜した。続いて、厚さ約３００ｎｍの酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜した。その後、窒素雰囲気下、温度３５０℃、一時間の条件で、加熱処理を行った。続いて、トランジスタを覆う絶縁層の一部を開口し、モリブデン膜をスパッタリング法により成膜した後、これを加工してソース電極及びドレイン電極を得た。その後、平坦化層として厚さ約１．５μｍのアクリル膜を形成し、窒素雰囲気下、温度２５０℃、一時間の条件で加熱処理を行った。
【０６１９】
以上の工程で、ガラス基板上に形成されたトランジスタを得た。
【０６２０】
〔試料の作製２〕
以下では、第２のゲート絶縁層の厚さが上記よりも厚い複数の条件でトランジスタを作製した。
【０６２１】
まず、上記と同様に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁層、及び半導体層を形成し、窒素雰囲気下で加熱処理を行った。
【０６２２】
続いて、第２のゲート絶縁層となる酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。ここで、酸化窒化シリコン膜の厚さを、それぞれ１５０ｎｍ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、５０ｎｍとした４つの試料を作製した。
【０６２３】
その後、窒素雰囲気下、温度３５０℃、一時間の条件で、加熱処理を行った。続いて、酸素供給処理として、酸素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行った。プラズマ処理の条件は、温度３５０℃、圧力４０Ｐａ、電源電力３０００Ｗ、酸素流量比１００％、処理時間３００秒とした。
【０６２４】
続いて、第２のゲート絶縁層上にスパッタリング法により厚さ約５ｎｍの金属酸化物膜を成膜した。金属酸化物膜は、アルミニウムターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、厚さ約５ｎｍの酸化アルミニウム膜を成膜した。成膜の条件は、基板温度を１７０℃に保持した状態で、成膜ガスにアルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを用い、圧力０．６Ｐａ、電力７．５ｋＷとした。また、成膜時の酸素流量比は７０％とした。
【０６２５】
続いて、金属酸化物膜上に厚さ約５０ｎｍのチタン膜、厚さ約２００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約５０ｎｍのチタン膜をスパッタリング法により成膜した後に加工し、第２のゲート電極、金属酸化物層、及び第２のゲート絶縁層を得た。
【０６２６】
続いて、トランジスタを覆う保護絶縁層として厚さ約２０ｎｍの酸化アルミニウム膜をスパッタリング法により成膜した。続いて、厚さ約３００ｎｍの酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜した。その後、窒素雰囲気下、温度３５０℃、一時間の条件で、加熱処理を行った。続いて、トランジスタを覆う絶縁層の一部を開口し、モリブデン膜をスパッタリング法により成膜した後、これを加工してソース電極及びドレイン電極を得た。その後、平坦化層として厚さ約１．５μｍのアクリル膜を形成し、窒素雰囲気下、温度２５０℃、一時間の条件で加熱処理を行った。
【０６２７】
以上の工程で、ガラス基板上に形成されたトランジスタを得た。
【０６２８】
［トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性］
図３２に、上記試料の作製１で説明した方法により作製した、第２のゲート絶縁層の厚さが約２０ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍの上記トランジスタについてＩｄ−Ｖｇ特性を測定した結果を示す。
【０６２９】
トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性の測定条件としては、第１のゲート電極として機能する導電膜に印加する電圧（以下、ゲート電圧（Ｖｇ）ともいう）、及び第２のゲート電極として機能する導電膜に印加する電圧（以下、バックゲート電圧（Ｖｂｇ）ともいう）を、−５Ｖから＋５Ｖまで０．１Ｖのステップで印加した。また、ソース電極として機能する導電膜に印加する電圧（以下、ソース電圧（Ｖｓ）ともいう）を０Ｖ（ｃｏｍｍ）とし、ドレイン電極として機能する導電膜に印加する電圧（以下、ドレイン電圧（Ｖｄ）ともいう）を、０．１Ｖ及び５．１Ｖとした。
【０６３０】
図３２に示すように、チャネル長が約０．７μｍと極めて小さく、且つ第２のゲート絶縁層の厚さが２０ｎｍと極めて薄いにも関わらず、良好なトランジスタ特性が得られていることが確認できた。
【０６３１】
［トランジスタのオン電流特性］
次に、上記作製した試料について、トランジスタのオン電流を測定した。トランジスタのオン電流の測定条件としては、第１のゲート電極及び第２のゲート電極に印加する電圧（ゲート電圧（Ｖｇ））を５Ｖとし、ソース電極に印加する電圧（ソース電圧（Ｖｓ））を０Ｖとし、ドレイン電極に印加する電圧（ドレイン電圧（Ｖｄ））を５Ｖとした。
【０６３２】
測定したトランジスタは、以下の６種類である。１つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約１５０ｎｍ、チャネル長Ｌが約３μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。２つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約１５０ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。３つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約１００ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。４つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約８０ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。５つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約５０ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。６つ目は、第２のゲート絶縁層の厚さが約２０ｎｍ、チャネル長Ｌが約０．７μｍ、チャネル幅Ｗが約２０μｍのトランジスタである。
【０６３３】
なお、上記１つ目から５つ目のトランジスタは、上記試料の作製２で示した方法で作製したトランジスタであり、６つ目のトランジスタは、上記試料の作製１で示した方法で作製したトランジスタである。
【０６３４】
図３３に、各トランジスタのオン電流の測定結果を示す。チャネル長Ｌが約０．７μｍのトランジスタでは、いずれもオン電流が１×１０−４Ａより高い結果となった。また、第２のゲート絶縁層の厚さが薄いほど、オン電流が高くなる傾向がみられ、第２のゲート絶縁層の厚さが約２０ｎｍのトランジスタでは、オン電流は約８．４９×１０−４Ａと極めて高い値であった。
【０６３５】
ここで、一般的なポリシリコンを用いたトランジスタでは、ソース領域及びドレイン領域を低抵抗化させるために不純物をドープする。このとき、ドープされた不純物の一部は、チャネル形成領域に拡散する。そのため、チャネル長Ｌを極端に短くする（例えば３μｍ以下）と、トランジスタ特性を得ることが困難である場合がある。一方、本発明の一態様のトランジスタは、チャネル長Ｌを０．７μｍ以下にまで小さくしたとしても、良好なトランジスタ特性を得ることができている。
【０６３６】
また、一般的なポリシリコン膜は、結晶化に伴い、その表面の起伏が極めて大きいため、ゲート絶縁層の厚さをその起伏よりも薄くすると、十分なゲート耐圧が得られないといった問題がある。そのため、一般的なポリシリコン膜を用いたトランジスタは、ゲート絶縁層を薄くすることが困難であり、その厚さは薄くても１００ｎｍ程度にする必要がある。一方、本発明の一態様のトランジスタに用いる金属酸化物膜は、その表面が極めて平坦であるため、ゲート絶縁層の厚さを十分に薄く（例えば２０ｎｍ以下）することが可能である。
【０６３７】
また、一般的なポリシリコンを用いたｎチャネル型のトランジスタ（チャネル長Ｌが約６．４μｍ、チャネル幅Ｗが約１９μｍ）を、上記と同条件で測定したときのオン電流は約５．３×１０−５Ａ程度である。これと比較して、本発明の一態様のトランジスタは、チャネル長Ｌを１μｍ未満（サブミクロンともいう）とし、第２のゲート絶縁層を十分に薄くした場合に、ポリシリコンを用いたトランジスタよりもオン電流が一桁以上高くできることが分かった。
【０６３８】
また、第２のゲート絶縁層の厚さが約５０ｎｍのトランジスタと、約２０ｎｍのトランジスタとを比較したとき、後者のトランジスタのオン電流は、第２のゲート絶縁層の厚さの違いから予想される値（２．５倍）よりも高い値が得られている。これは、第１の層を適用することで、ソース−ドレイン間の抵抗がより低減された効果であることが推察される。
【実施例３】
【０６３９】
本実施例では、チャネル長が微細化されたトランジスタを用いて、ソースドライバ回路を実現できるかどうかを検証した。
【０６４０】
表示パネルのソースドライバ回路は、極めて高い駆動周波数が求められる。例えば、表示部のサイズが５インチ程度のハイビジョン解像度のＯＬＥＤパネルの場合、シングルエンド方式（４８点同時サンプリング）では約３０ＭＨｚの駆動周波数が、アナログ線順次方式（５４点同時サンプリング）では、約３ＭＨｚの駆動周波数が求められる。
【０６４１】
一例として、図３４（Ａ）に、アナログ線順次方式（５４点同時サンプリング）のソースドライバ回路の構成例を示す。ソースドライバ回路は、シフトレジスタ、２つのラッチ回路（ラッチ１、ラッチ２）、ソースフォロア回路を有する。図３４（Ａ）に示すソースドライバ回路は、２１６０本のソース信号線ＳＬを駆動することができる。
【０６４２】
そこで本実施例では、本発明の一態様のトランジスタを用いてリングオシレータ回路を構成し、その発振周波数を評価した。
【０６４３】
図３４（Ｂ）に作製したリングオシレータ回路の回路図を示す。リングオシレータ回路は、１７段の反転回路が直列に接続した構成を有する。
【０６４４】
また、図３４（Ｃ）には、１つの反転回路の回路図を示す。反転回路は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及び容量素子Ｃを有する。ここで、トランジスタＭ１にはチャネル幅Ｗが２０μｍのトランジスタを２つ並列に接続したものを用いた。トランジスタＭ２には、チャネル幅Ｗが５０μｍのトランジスタを２つ並列に接続したものを用いた。トランジスタＭ３には、チャネル幅Ｗが５０μｍのトランジスタを２０個並列に接続したものを用いた。また容量素子Ｃの容量値は、約３．７１ｐＦとした。
【０６４５】
ここで、トランジスタの条件を異ならせた以下の４つのリングオシレータ回路を作製し、その発振周波数を評価した。１つ目は、トランジスタのチャネル長を約３μｍとし、第２のゲート絶縁層の厚さを約１５０ｎｍとしたものである。２つ目は、トランジスタのチャネル長を約０．８μｍとし、第２のゲート絶縁層の厚さを約１５０ｎｍとしたものである。３つ目は、トランジスタのチャネル長を約０．８μｍとし、第２のゲート絶縁層の厚さを約８０ｎｍとしたものである。４つ目は、トランジスタのチャネル長を約０．８μｍとし、第２のゲート絶縁層の厚さを約２０ｎｍとしたものである。
【０６４６】
ここで、第２のゲート絶縁層の厚さが約２０ｎｍのトランジスタは、上記実施例２の試料の作製１において、第２のゲート電極をタングステン膜に置き換えたものとした。また、それ以外のトランジスタは、上記実施例２の試料の作製２と同様の方法により作製したものである。
【０６４７】
図３５（Ａ）に、４つのリングオシレータ回路のそれぞれについて、ＶＤＤを５．１Ｖとした条件で駆動させたときの発振周波数と、一段当たりの遅延時間の測定結果を示す。チャネル長Ｌを約０．８μｍとし、第２のゲート絶縁層の厚さを約２０ｎｍとした条件で、３ＭＨｚを超える発振周波数が得られた。
【０６４８】
また、図３５（Ｂ）には、第２のゲート絶縁層の厚さが８０ｎｍ以上である３つのリングオシレータ回路について、ＶＤＤを１０Ｖとした条件で駆動させたときの測定結果を示している。このとき、チャネル長Ｌを約０．８μｍとした２つの条件で、３ＭＨｚを超える発振周波数が得られた。
【０６４９】
これらの結果から、本発明の一態様のトランジスタを用いることで、アナログ線順次方式のソースドライバ回路を表示パネル上に作りこむことが可能であることが示唆された。
【実施例４】
【０６５０】
本実施例では、本発明の一態様のトランジスタを作製し、電気特性及び信頼性を評価した。
【０６５１】
［試料の作製］
作製したトランジスタの構成は、実施の形態１及び図８（Ａ）、（Ｂ）で例示したトランジスタ１００Ｇを援用できる。ここでは金属酸化物層１１４として酸素が拡散しにくいＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用い、第１の層を異ならせた２種類のトランジスタを作製した。
【０６５２】
まず、ガラス基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁層、半導体層を順に形成した。第１のゲート電極にはスパッタリング法により形成した厚さ約１００ｎｍのタングステン膜を用いた。第１のゲート絶縁層にはＰＥＣＶＤ法により形成した厚さ約３００ｎｍの窒化シリコン膜と、厚さ約５ｎｍの酸化窒化シリコン膜の積層膜を用いた。半導体層には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いたスパッタリング法により形成した金属酸化物膜を用いた。
【０６５３】
続いて、第２のゲート絶縁層、金属酸化物層、第２のゲート電極を形成した。第２のゲート絶縁層には、ＰＥＣＶＤ法により形成した、厚さ約１５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を用いた。第２のゲート電極には、スパッタリング法により形成した厚さ約１００ｎｍのＭｏ膜を用いた。
【０６５４】
ここで、第２のゲート絶縁層と第２のゲート電極の間の金属酸化物層には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］）を用いたスパッタリング法により形成した金属酸化物膜を用いた。このように、ガリウムよりもインジウムの組成が少ない材料を用いることで、膜中の酸素欠損ができにくい膜とすることができ、その結果、酸素を拡散しにくい膜、または酸素を吸引しにくい膜とすることができる。また、インジウムよりも亜鉛の組成が多い材料を用いることで、結晶化しやすくなるため、より酸素が拡散しにくい膜とすることができる。
【０６５５】
実際に、例えば組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の酸化物ターゲットを用いた場合と、組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の酸化物ターゲットを用いた場合とで、成膜後に窒素雰囲気下にてベークを行うと、前者は酸素欠損の増大に伴うキャリア濃度の増大に起因してシート抵抗値が低下するのに対し、後者はシート抵抗が測定器の測定上限（５×１０６Ω／□以上）を維持し、ほぼ絶縁状態である結果が得られている。
【０６５６】
続いて、第１の層を以下の２つの試料（試料Ｄ１、Ｄ２）で作り分けた。
【０６５７】
試料１は、第１の層として厚さ約２０ｎｍの窒化アルミニウム膜を用いた。窒化アルミニウム膜は、Ａｌターゲットを用い、成膜ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスの混合ガスを用いた反応性スパッタリング法により形成した。また第１の層はエッチングにより除去することをせずに、そのまま残置させた。
【０６５８】
試料２は、第１の層として厚さ約１００ｎｍの水素を含む窒化シリコン膜を用いた。窒化シリコン膜は、成膜ガスとしてシランガス、Ｎ２ガス、及びアンモニアガスの混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により形成した。
【０６５９】
第１の層を形成後、保護絶縁層として厚さ約３００ｎｍの酸化窒化シリコン膜をＰＥＣＶＤ法により成膜し、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処理を行った。
【０６６０】
続いて、保護絶縁層に半導体層に達する開口を形成した後、ソース電極及びドレイン電極を形成した。ソース電極及びドレイン電極には、スパッタリング法により形成した厚さ約１００ｎｍのモリブデン膜を用いた。
【０６６１】
以上の工程でガラス上に形成したトランジスタ（試料Ｄ１、試料Ｄ２）を得た。
【０６６２】
［トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性］
図３６に、試料Ｄ１及び試料Ｄ２について、トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性を測定した結果を示す。図３６では、それぞれチャネル長を約２μｍ、約３μｍ、及び約６μｍとした３つのトランジスタについて示している。またそれぞれのチャネル幅は約５０μｍである。
【０６６３】
図３６に示すように、第１の層に窒化アルミニウム膜（ＡｌＮｘと表記）を用いた試料Ｄ１では、チャネル長が約２μｍと小さい条件であってもばらつきが小さく、且つ良好な電気特性が得られた。
【０６６４】
一方、第１の層に水素を含む窒化シリコン膜（ＳｉＮ：Ｈと表記）を用いた試料Ｄ２では、チャネル長が約３μｍ以上では良好な特性が得られているものの、チャネル長が約２μｍではばらつきが大きい結果となった。
【０６６５】
［ゲートバイアスストレス試験］
また、試料Ｄ１及び試料Ｄ２について、ゲートバイアスストレス試験（ＧＢＴ試験）を行った。ここでは、ＧＢＴ試験として、トランジスタが形成されている基板を６０℃に保持し、トランジスタのソースとドレインに０Ｖ、ゲートには２０Ｖまたは−２０Ｖの電圧を印加し、この状態を一時間保持した。ここで、試験環境を暗状態とし、ゲートに正の電圧を印加する試験をＰＢＴＳ、負の電圧を印加する試験をＮＢＴＳと表記する。また、試料に光を照射した状態におけるＰＢＴＳをＰＢＩＴＳ、ＮＢＴＳをＮＢＩＴＳと表記する。光の照射は、約１００００ｌｘの白色ＬＥＤ光を用いた。
【０６６６】
図３７には、チャネル長を３μｍ、チャネル幅を５０μｍとしたトランジスタについてのＧＢＴ試験結果を示している。縦軸にしきい値電圧（Ｖｔｈ）の変動量（ΔＶｔｈ）を示している。試料Ｄ１、試料Ｄ２のいずれの試料においても、しきい値電圧の変動は極めて小さいことが確認できた。
【０６６７】
以上のことから、本発明の一態様のトランジスタは極めて信頼性が高いことが確認できた。
【符号の説明】
【０６６８】
１００：トランジスタ、１００Ａ〜Ｇ：トランジスタ、１０２：基板、１０４：絶縁層、１０６：導電層、１０６Ｃ：導電層、１０７：絶縁層、１０８：半導体層、１０８Ｃ：金属酸化物層、１０８ｆ：金属酸化物膜、１０８ｉ：領域、１０８ｎ：領域、１０８ｎ１：領域、１０８ｎ２：領域、１０９：導電層、１１０：絶縁層、１１０ｆ：絶縁膜、１１１：絶縁層、１１２：導電層、１１２ｆ：導電膜、１１４：金属酸化物層、１１４ｆ：金属酸化物膜、１１６：第１の層、１１６ａ：第１の層、１１７：金属酸化物層、１１８：絶縁層、１１９：絶縁層、１２０ａ：導電層、１２０ｂ：導電層、１３０Ａ〜Ｃ：容量素子、１４１ａ〜ｃ：開口部、１４２：開口部
【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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