(57)【要約】【課題】しきい値電圧のマイナス化が低減された、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供する。当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタを有する高品質の半導体装置を提供する。【解決手段】第１の領域〜第３の領域を有する酸化物半導体膜をトランジスタに用い、酸化物半導体膜は、第１の領域では、上面においてソース電極又はドレイン電極と接し、第２の領域では、上面において保護絶縁膜と接し、且つ第１の領域における最大膜厚より小さい膜厚で概略均一な膜厚を有し、第３の領域では、上面及び側面において保護絶縁膜と接する構成とする。【選択図】図１
2013243343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、
少なくとも前記ゲート電極の一部と重畳する、前記ゲート絶縁膜上の酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上のソース電極及びドレイン電極と、
前記酸化物半導体膜、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上の保護絶縁膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、第１の領域と、チャネル形成領域である第２の領域及び第３の領域と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の領域では、上面において前記ソース電極又は前記ドレイン電極と接し、前記第２の領域では、上面において前記保護絶縁膜と接し、且つ前記第１の領域における最大膜厚より小さい膜厚で概略均一な膜厚を有し、前記第３の領域では、上面及び側面において前記保護絶縁膜と接する半導体装置。
【請求項２】
前記第１の領域と前記第２の領域の間の距離は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間の距離の０．０５９倍以上０．５倍未満である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記酸化物半導体膜は、前記第３の領域においてテーパ形状を有する、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保護絶縁膜は、少なくとも酸素を含む絶縁膜である、請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を利用した半導体装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（単に表示装置とも表記する）のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００４】
例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含むアモルファス酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系アモルファス酸化物）からなる半導体薄膜を用いたトランジスタが特許文献１で開示されている。また、同様のトランジスタを作製して表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献２で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
表示装置などの半導体装置の回路に用いられるトランジスタは、ゲート電圧が０Ｖにできるだけ近い正の値でチャネルが形成されることが望ましい。トランジスタのしきい値電圧がマイナスであると、ゲート電圧が０Ｖでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリオンとなりやすい。このように、しきい値電圧がマイナスで、ノーマリオンのトランジスタで構成されている回路は制御が非常に困難になるからである。
【０００７】
そこで、開示する発明の一態様では、しきい値電圧のマイナス化が低減された、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することを課題の一とする。さらに、しきい値電圧のマイナス化が低減され、所謂ノーマリオフである、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することを課題の一とする。また、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタを有する高品質の半導体装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
酸化物半導体膜を用いたボトムゲート型トランジスタにおいて、上記のようにしきい値電圧がマイナスになる要因の一つとして、当該酸化物半導体膜と保護絶縁膜の界面近傍における電界集中が挙げられる。これは、酸化物半導体膜の上面に接するソース電極又はドレイン電極の側面端部に電界が極端に集中することで、プラスのチャージを有する可動イオンなどが保護絶縁膜と酸化物半導体膜との界面近傍に引き寄せられ、当該プラスのチャージに酸化物半導体膜中のマイナスのチャージが引き寄せられて擬似的なチャネル（以下寄生チャネルとも呼ぶ）が形成されてしまうことに起因すると考えられる。
【０００９】
そこで、開示する発明では、第１の領域〜第３の領域を有する酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜は、第１の領域では、上面においてソース電極又はドレイン電極と接し、第２の領域では、上面において保護絶縁膜と接し、且つ第１の領域における最大膜厚より小さい膜厚で概略均一な膜厚を有し、第３の領域では、上面及び側面において保護絶縁膜と接する構成とする。つまり、酸化物半導体膜は、ソース電極及びドレイン電極と重畳する膜厚の大きい第１の領域と、当該第１の領域に挟まれるように設けられる第３の領域と、当該第３の領域に挟まれるように設けられる第１の領域より膜厚の小さい第２の領域と、を有する。
【００１０】
なお、本明細書等では、酸化物半導体膜は、第３の領域の一部及び第２の領域内に凹部を有し、その凹部の内壁を、第３の領域における酸化物半導体膜の側面と記す。
【００１１】
このような構成とすることにより、少なくとも第２の領域近傍では電界を緩和することができる。よって、酸化物半導体膜と保護絶縁膜の界面近傍における電界集中を緩和し、当該トランジスタのしきい値電圧のマイナス化の低減を図ることができる。より具体的には、例えば以下の態様とすることができる。
【００１２】
開示する発明の一態様は、絶縁表面を有する基板上のゲート電極と、ゲート電極上のゲート絶縁膜と、少なくともゲート電極の一部と重畳する、ゲート絶縁膜上の酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜上のソース電極及びドレイン電極と、酸化物半導体膜、ソース電極及びドレイン電極上の保護絶縁膜と、を有し、酸化物半導体膜は、第１の領域と、チャネル形成領域である第２の領域及び第３の領域と、を有し、酸化物半導体膜は、第１の領域では、上面においてソース電極又はドレイン電極と接し、第２の領域では、上面において保護絶縁膜と接し、且つ第１の領域における最大膜厚より小さい膜厚で概略均一な膜厚を有し、第３の領域では、上面及び側面において保護絶縁膜と接する半導体装置である。
【００１３】
また、上記において、第１の領域と第２の領域の間の距離は、ソース電極とドレイン電極の間の距離の０．０５９倍以上０．５倍未満であることが好ましい。
【００１４】
また、酸化物半導体膜は、第３の領域においてテーパ形状を有していてもよい。
【００１５】
また、保護絶縁膜は、少なくとも酸素を含む絶縁膜であることが好ましい。
【００１６】
また、本明細書等において「概略均一」の用語は、厳密に均一であることを要しない意味で用いる。例えば、「概略均一な膜厚」の表現は、一の層をエッチングして得られる膜厚の均一の程度を包含する。
【００１７】
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００１８】
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。
【００１９】
なお、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。
【発明の効果】
【００２０】
しきい値電圧のマイナス化が低減された、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。また、しきい値電圧のマイナス化が低減され、所謂ノーマリオフである、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。また、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタを有する高品質の半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体装置の一形態を説明する断面図。
【図２】半導体装置の作製方法の一形態を説明する断面図。
【図３】半導体装置の作製方法の一形態を説明する断面図。
【図４】半導体装置の一形態を説明する断面図。
【図５】半導体装置の一形態を説明する平面図。
【図６】半導体装置の一形態を説明する平面図及び断面図。
【図７】半導体装置の一形態を示す断面図。
【図８】半導体装置の一形態を示す回路図及び断面図。
【図９】電子機器を示す図。
【図１０】電子機器を示す図。
【図１１】計算に用いたトランジスタのモデルを示す図。
【図１２】計算により得られた電界強度のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本明細書に開示する発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本明細書に開示する発明は以下の説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本明細書に開示する発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、酸化物半導体膜を用いた半導体装置及び当該半導体装置の作製方法の一形態を、図１〜図４を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すトランジスタ１１０は、ボトムゲート構造の一つであり、逆スタガ型トランジスタともいうトランジスタの一例である。なお、図１（Ａ）は、トランジスタ１１０の断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すトランジスタ１１０の酸化物半導体膜１０３近傍の拡大図である。
【００２５】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すトランジスタ１１０は、絶縁表面を有する基板１００上に設けられたゲート電極１０１と、ゲート電極１０１上に設けられたゲート絶縁膜１０２と、少なくともゲート電極１０１の一部と重畳してゲート絶縁膜１０２上に設けられた酸化物半導体膜１０３と、酸化物半導体膜１０３上に設けられたソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂと、酸化物半導体膜１０３、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂ上に設けられた保護絶縁膜１０８を有する。また、保護絶縁膜１０８の上に設けられた平坦化絶縁膜１０９をトランジスタ１１０の構成要素に含めてもよい。なお、酸化物半導体膜１０３は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、チャネル長方向において、ゲート電極１０１の端部は、酸化物半導体膜１０３の端部の外側に位置していてもよい。
【００２６】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜１０３は、第１の領域１０３ａ、第２の領域１０３ｂ、第３の領域１０３ｃを有している。酸化物半導体膜１０３は、第１の領域１０３ａでは、上面においてソース電極１０５ａ又はドレイン電極１０５ｂと接し、第２の領域１０３ｂでは、上面において保護絶縁膜１０８と接し、且つ第１の領域１０３ａにおける最大膜厚及び第３の領域１０３ｃにおける最大膜厚より小さい膜厚で概略均一な膜厚を有し、第３の領域１０３ｃでは、上面及び側面において保護絶縁膜１０８と接する。
【００２７】
ここで、第１の領域１０３ａ及び第３の領域１０３ｃは、ソース電極１０５ａ側とドレイン電極１０５ｂ側にそれぞれ形成されている。つまり、第１の領域１０３ａは第２の領域１０３ｂ及び第３の領域１０３ｃを挟むように設けられ、第３の領域１０３ｃは第２の領域１０３ｂを挟むように形成されている。
【００２８】
なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、第１の領域１０３ａ及び第３の領域１０３ｃがソース電極１０５ａ側とドレイン電極１０５ｂ側で対称になっているが、必ずしも対称にする必要はない。
【００２９】
また、図１（Ｂ）に示すように、第１の領域１０３ａの膜厚はＴ１であり、第２の領域１０３ｂの膜厚はＴ２であり、膜厚Ｔ２は膜厚Ｔ１より小さい。例えば、膜厚Ｔ１は２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができ、膜厚Ｔ２は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。ここで、第２の領域１０３ｂの膜厚は膜厚Ｔ２で概略均一である。なお、図１（Ａ）で示すように第１の領域１０３ａの端部をテーパ形状とする場合、当該テーパ形状部の膜厚は膜厚Ｔ１より小さくなる。
【００３０】
また、酸化物半導体膜１０３は、膜厚Ｔ１の第１の領域１０３ａと膜厚Ｔ２の第２の領域１０３ｂの間に段差を有し、その段差は第３の領域１０３ｃに含まれる。酸化物半導体膜１０３は、第３の領域１０３ｃでは、上面と側面が保護絶縁膜１０８と接することになる。言い換えると、酸化物半導体膜１０３は、第３の領域１０３ｃの一部及び第２の領域１０３ｂ内に凹部を有する。第３の領域の一部及び第２の領域内に有する酸化物半導体膜１０３の凹部は保護絶縁膜１０８と接している。
【００３１】
また、第２の領域１０３ｂ及び第３の領域１０３ｃは、トランジスタ１１０のチャネル形成領域として機能する。図１（Ｂ）に示すように、ソース電極１０５ａとドレイン電極１０５ｂの間の距離、換言すると第２の領域１０３ｂと第３の領域１０３ｃのチャネル長方向の長さがチャネル長Ｌとなる。第１の領域１０３ａと第２の領域１０３ｂの間の距離Ｌ１は、チャネル長Ｌの０．０５９倍以上０．５倍未満とすることが好ましい。
【００３２】
また、酸化物半導体膜１０３に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）又はスズ（Ｓｎ）のいずれかを含む。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を有することが好ましい。
【００３３】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【００３４】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【００３５】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【００３６】
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物としては、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３の原子数比の酸化物、又はその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【００３７】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一の金属元素又は複数の金属元素を示す。
【００３８】
ただし、酸化物半導体は、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【００３９】
酸化物半導体膜１０３は水素などの不純物が十分に除去されることにより、又は、十分な酸素が供給されて酸素が過飽和の状態とされることにより、高純度化されたものであることが望ましい。具体的には、酸化物半導体膜１０３の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。なお、上述の酸化物半導体膜１０３中の水素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定されるものである。
【００４０】
また、酸化物半導体膜１０３は成膜直後において、化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態とすることが好ましい。ここで、十分な酸素が供給されて酸素が過飽和の状態とするため、酸化物半導体膜１０３を包みこむように過剰に酸素を含む絶縁膜（ＳｉＯｘなど）を接して設けることが好ましく、本実施の形態では、ゲート絶縁膜１０２及び保護絶縁膜１０８が過剰に酸素を含むことが好ましい。
【００４１】
酸化物半導体膜１０３は、単結晶、多結晶（ポリクリスタルともいう。）又は非晶質などの状態をとる。
【００４２】
酸化物半導体膜１０３は、例えば非単結晶を有してもよい。非単結晶は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、多結晶、微結晶、非晶質部を有する。非晶質部は、微結晶、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。また、微結晶は、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。なお、ＣＡＡＣを有する酸化物半導体を、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。
【００４３】
酸化物半導体膜１０３は、例えばＣＡＡＣ−ＯＳを有してもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳは、例えば、ｃ軸配向し、ａ軸又は／及びｂ軸はマクロに揃っていない。好ましくは、酸化物半導体膜１０３は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜とする。
【００４４】
酸化物半導体膜１０３は、例えば微結晶を有してもよい。なお、微結晶を有する酸化物半導体（微結晶酸化物半導体ともいう）膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満のサイズの微結晶（ナノ結晶ともいう）を膜中に含む。
【００４５】
酸化物半導体膜１０３は、例えば非晶質部を有してもよい。なお、非晶質部を有する酸化物半導体（非晶質酸化物半導体ともいう）膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。又は、非晶質酸化物半導体膜は、例えば、完全な非晶質であり、結晶部を有さない。
【００４６】
なお、酸化物半導体膜が、ＣＡＡＣ−ＯＳ、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体の混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、を有する。また、混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、の積層構造を有してもよい。
【００４７】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、単結晶を有してもよい。
【００４８】
酸化物半導体膜は、複数の結晶部を有し、当該結晶部のｃ軸が被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃っていることが好ましい。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸及びｂ軸の向きが異なっていてもよい。そのような酸化物半導体膜の一例としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜がある。
【００４９】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部と結晶部との境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には明確な粒界（グレインバウンダリーともいう）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
【００５０】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、例えば、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て金属原子が三角形状又は六角形状に配列し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状又は金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸及びｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８０°以上１００°以下、好ましくは８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−１０°以上１０°以下、好ましくは−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【００５１】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部の結晶性が低下することもある。
【００５２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成面の断面形状又は表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。また、結晶部は、成膜したとき、又は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行ったときに形成される。したがって、結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃う。
【００５３】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
【００５４】
なお、酸化物半導体膜を構成する酸素の一部は窒素で置換されてもよい。
【００５５】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳのように結晶部を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
【００５６】
なお、Ｒａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている算術平均粗さを曲面に対して適用できるよう三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現でき、以下の式にて定義される。
【００５７】
【数１】
2013243343.tif 000003
【００５８】
ここで、指定面とは、粗さ計測の対象となる面であり、座標（ｘ１，ｙ１，ｆ（ｘ１，ｙ１））、（ｘ１，ｙ２，ｆ（ｘ１，ｙ２））、（ｘ２，ｙ１，ｆ（ｘ２，ｙ１））、（ｘ２，ｙ２，ｆ（ｘ２，ｙ２））の４点で表される四角形の領域とし、指定面をｘｙ平面に投影した長方形の面積をＳ０、基準面の高さ（指定面の平均の高さ）をＺ０とする。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて測定可能である。
【００５９】
ただし、本実施の形態で説明するトランジスタ１１０は、ボトムゲート型であるため、酸化物半導体膜１０３の下方には基板１００とゲート電極１０１とゲート絶縁膜１０２が存在している。従って、上記平坦な表面を得るためにゲート電極１０１及びゲート絶縁膜１０２を形成した後、ＣＭＰ処理などの平坦化処理を行ってもよい。
【００６０】
ところで、酸化物半導体膜を用いた、ボトムゲート構造の逆スタガ型トランジスタにおいて、しきい値電圧のマイナス化とそれに伴うトランジスタのノーマリオン化は、大きな問題である。
【００６１】
このようなしきい値電圧のマイナス化の要因の一つとして、酸化物半導体膜と保護絶縁膜の界面近傍における電界集中が挙げられる。これは、酸化物半導体膜の上面に接するソース電極又はドレイン電極の側面端部に電界が極端に集中することで、プラスのチャージを有する可動イオンなどが保護絶縁膜と酸化物半導体膜との界面近傍に引き寄せられ、そして、当該プラスのチャージに酸化物半導体膜中のマイナスのチャージが引き寄せられて、ゲート電圧がマイナスでも寄生チャネルが形成されてしまうことに起因すると考えられる。
【００６２】
そこで、本実施の形態に示す半導体装置では、上記のように第１の領域１０３ａ〜第３の領域１０３ｃを有する酸化物半導体膜１０３を用いることにより、少なくともチャネル形成領域として機能する第２の領域１０３ｂの近傍において電界を緩和する。
【００６３】
ここで、第１の領域１０３ａ〜第３の領域１０３ｃを有する酸化物半導体膜１０３をトランジスタに用いることにより、少なくともチャネル形成領域として機能する第２の領域１０３ｂの近傍において電界集中が緩和されることを、モデルを用いた計算を行って検証した結果について説明する。具体的には、図１に示すトランジスタ１１０と同様のモデルを用いて、ゲートバイアス印加時のドレイン電極近傍における電位分布の計算を行った。計算には、シルバコ社製シミュレーションソフト（Ａｔｌａｓ）を用いた。
【００６４】
実際に計算に用いたトランジスタのモデルを図１１に示す。なお、図１１に示すトランジスタのモデルの各構成は、図１に示すトランジスタ１１０と同じ符号を用いて示す。
【００６５】
図１１に示すトランジスタのモデルは、ゲート電極１０１上に設けられたゲート絶縁膜１０２と、ゲート絶縁膜１０２上に設けられた、第１の領域１０３ａ〜第３の領域１０３ｃを有する酸化物半導体膜１０３と、第１の領域１０３ａ上に設けられたソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂと、第２の領域１０３ｂ及び第３の領域１０３ｃ上に設けられた保護絶縁膜１０８と、を有する。
【００６６】
以下に、図１１に示すトランジスタのモデルの各構成の条件を記載する。ゲート電極１０１の仕事関数を５．０ｅＶ、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂの仕事関数を４．６ｅＶとした。ゲート絶縁膜１０２は、膜厚を２５０ｎｍとした。酸化物半導体膜１０３は、バンドギャップを３．１５ｅＶ、電子親和力を４．６ｅＶ、比誘電率を１５、電子移動度を１０ｃｍ２／Ｖｓ、ドナー密度を１×１０１６ｃｍ−３とした。保護絶縁膜１０８は、膜厚を３００ｎｍとした。また、第１の領域１０３ａの膜厚Ｔ１を３５ｎｍとし、第２の領域１０３ｂの膜厚Ｔ２を１０ｎｍとし、第３の領域１０３ｃに設けられた段差の角θ（図４（Ａ）参照）は９０°とした。また、第２の領域１０３ｂのチャネル長方向の長さＬ２を３μｍとした。
【００６７】
上記において、第１の領域１０３ａと第２の領域１０３ｂの間の距離Ｌ１を、０μｍ、０．２μｍ、０．４μｍ、０．６μｍ、０．８μｍ、１．０μｍと設定した。
【００６８】
各モデルにおいて、ゲート電圧を−３０Ｖ、ドレイン電圧を０Ｖ、ソース電圧を０Ｖとして、電位分布の計算を行い、第２の領域１０３ｂと第３の領域１０３ｃの境界に位置する点Ａ及び点Ｂにおける電界強度を計算した。各モデルにおける点Ａ及び点Ｂの電界強度の計算結果を図１２に示す。図１２に示すグラフは、横軸に距離Ｌ１［μｍ］をとり、縦軸に電界強度［Ｖ／ｃｍ］をとる。
【００６９】
図１２に示すように、第１の領域１０３ａと第２の領域１０３ｂとの距離Ｌ１が長くなるに従って、点Ａ及び点Ｂにおける電界強度が緩和されているのが確認できる。特にＬ１＝０μｍ、つまり第３の領域が設けられていないトランジスタと比較すると、本実施の形態に係る、Ｌ１が０．２μｍ以上のトランジスタは、点Ａの電界強度が５分の１以下に、点Ｂの電界強度が２分の１以下に低減されていることが分かる。
【００７０】
ここで、Ｌ１が０．２μｍのときのチャネル長Ｌは３．４μｍとなるので、第１の領域１０３ａと第２の領域１０３ｂとの距離Ｌ１がチャネル長Ｌの０．０５９倍以上の長さであれば、点Ａ及び点Ｂにおける電界を十分緩和できると言える。点Ａ及び点Ｂは第２の領域１０３ｂ及び第３の領域１０３ｃの境界に位置するので、第２の領域１０３ｂ近傍においても電界は十分緩和できると言える。
【００７１】
以上により、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂと重畳する膜厚の大きい第１の領域１０３ａと、当該第１の領域１０３ａに挟まれるように設けられる第３の領域１０３ｃと、当該第３の領域１０３ｃに挟まれるように設けられる第１の領域１０３ａより膜厚の小さい第２の領域１０３ｂと、を有する酸化物半導体膜１０３を用いてトランジスタを形成することにより、少なくとも第２の領域１０３ｂ近傍において電界を緩和することが示された。
【００７２】
トランジスタ１１０において、第２の領域１０３ｂはチャネル形成領域の中央に位置するので、当該領域における電界集中を緩和し、寄生チャネルの形成を抑制することにより、トランジスタ１１０のしきい値電圧のマイナス化を低減することができる。
【００７３】
このようにして、しきい値電圧のマイナス化が低減された、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。さらに、しきい値電圧のマイナス化が低減され、所謂ノーマリオフである、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。また、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタを有する高品質の半導体装置を提供することができる。
【００７４】
次に、図１に示すトランジスタ１１０の作製方法の一例について図２（Ａ）〜図２（Ｃ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す断面図を用いて説明する。
【００７５】
はじめに、絶縁表面を有する基板１００上に導電膜を成膜し、該導電膜をエッチングして、ゲート電極１０１（これと同じ層で形成される配線を含む）を形成する。導電膜のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。
【００７６】
絶縁表面を有する基板１００に使用することができる基板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ことが必要となる。例えば、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いることができる。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などを適用することもでき、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板１００として用いてもよい。
【００７７】
また、基板１００として、可撓性基板を用いて半導体装置を作製してもよい。可撓性を有する半導体装置を作製するには、可撓性基板上に酸化物半導体膜１０３を含むトランジスタ１１０を直接作製してもよいし、他の作製基板に酸化物半導体膜１０３を含むトランジスタ１１０を作製し、その後可撓性基板に剥離、転置してもよい。なお、作製基板から可撓性基板に剥離、転置するために、作製基板と酸化物半導体膜を含むトランジスタ１１０との間に剥離層を設けるとよい。
【００７８】
ゲート電極１０１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いることができる。また、ゲート電極１０１としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイドなどのシリサイド膜を用いてもよい。ゲート電極１０１は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。
【００７９】
また、ゲート電極１０１の材料は、酸化インジウム酸化スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用することもできる。また、上記導電性材料と、上記金属材料の積層構造とすることもできる。
【００８０】
また、ゲート電極１０１として、窒素を含む金属酸化物膜、具体的には、窒素を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｇａ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＳｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｏ膜や、金属窒化膜（ＩｎＮ、ＳｎＮなど）を用いることができる。ゲート電極１０１が積層構造である場合は、特にゲート絶縁膜１０２と接する層に用いることが好ましい。これらの膜は５ｅＶ（電子ボルト）以上、好ましくは５．５ｅＶ（電子ボルト）以上の仕事関数を有し、ゲート電極として用いた場合、トランジスタのしきい値電圧をプラス側に近づけることができ、ノーマリオフのスイッチング素子を実現できる。
【００８１】
また、基板１００上に下地絶縁膜を成膜し、その上にゲート電極１０１を形成しても良い。下地絶縁膜としては、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムなどの絶縁性を有する酸化物、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの絶縁性を有する窒化物、又はこれらの混合材料を用いて形成することができる。なお、本明細書等において、酸化窒化シリコンとは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものを指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものを指すものとする。
【００８２】
次いで、ゲート電極１０１上にゲート絶縁膜１０２を形成する。
【００８３】
ゲート絶縁膜１０２は、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。また、ゲート絶縁膜１０２は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置を用いて成膜してもよい。
【００８４】
ゲート絶縁膜１０２は、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜又はＧａ−Ｚｎ系酸化物膜等を用いることができる。ここで、ゲート絶縁膜１０２は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【００８５】
ゲート絶縁膜１０２として酸化ガリウム膜を用いる場合、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて成膜することができる。原料ガスとしては、トリメチルガリウム、又はトリエチルガリウムなどを用いることができる。このようにＭＯＣＶＤ法を用いることで、粉状物質を発生させずに酸化ガリウム膜を成膜できる。
【００８６】
例えば、ゲート絶縁膜１０２として窒化シリコン膜と、当該窒化シリコン膜上に酸化ガリウム膜を積層した構造とすればよい。特に下地絶縁膜を設けていない場合、このようにゲート絶縁膜１０２として窒素を多く含む膜を設けることにより、基板１００からの不純物の拡散を防ぐことができる。特に基板１００としてガラス基板を用いる場合は、水分や金属元素などの不純物の拡散が顕著となるので、このようにゲート絶縁膜１０２として窒素を多く含む膜を設けることが好適である。また、ゲート電極１０１として銅のような拡散性の高い金属元素を含む膜を用いる場合、このようにゲート絶縁膜１０２として窒素を多く含む膜を設けることにより、当該金属元素をブロックすることができるので好適である。
【００８７】
また、ゲート絶縁膜１０２の材料として酸化ハフニウム、酸化イットリウム、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘＮｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、酸化ランタンなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでゲートリーク電流を低減できる。
【００８８】
さらに、ゲート絶縁膜１０２は、酸化物半導体膜１０３と接する部分において酸素を含むことが好ましい。特に、ゲート絶縁膜１０２は、膜中（バルク中）に少なくとも化学量論的組成を超える量の酸素が存在することが好ましい。ここで、ゲート絶縁膜１０２への酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法、プラズマ処理などを用いることができる。
【００８９】
酸素の供給源となる酸素を多く（過剰に）含むゲート絶縁膜１０２を酸化物半導体膜１０３と接して設けることによって、該ゲート絶縁膜１０２から酸化物半導体膜１０３へ酸素を供給することができる。酸化物半導体膜１０３にゲート絶縁膜１０２の少なくとも一部が接した状態で加熱処理を行うことによって酸化物半導体膜１０３への酸素の供給を行うことが好ましい。
【００９０】
酸化物半導体膜１０３へ酸素を供給することにより、膜中の酸素欠損を補填することができる。さらに、ゲート絶縁膜１０２は、作製するトランジスタのサイズやゲート絶縁膜１０２の段差被覆性を考慮して形成することが好ましい。
【００９１】
次に、ゲート絶縁膜１０２上に酸化物半導体膜を成膜する。
【００９２】
酸化物半導体膜の成膜工程において、酸化物半導体膜に水素、又は水がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート絶縁膜１０２が形成された基板を予備加熱し、基板及びゲート絶縁膜１０２に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。
【００９３】
ゲート絶縁膜１０２において、後述する島状の酸化物半導体膜１０３が接して形成される領域に、平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理としては、特に限定されないが、研磨処理（例えば、化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ））、ドライエッチング処理、プラズマ処理を用いることができる。
【００９４】
プラズマ処理としては、例えば、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行うことができる。逆スパッタリングとは、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。逆スパッタリングを行うと、ゲート絶縁膜１０２の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することができる。
【００９５】
平坦化処理として、研磨処理、ドライエッチング処理、プラズマ処理は複数回行ってもよく、それらを組み合わせて行ってもよい。また、組み合わせて行う場合、工程順も特に限定されず、ゲート絶縁膜１０２表面の凹凸状態に合わせて適宜設定すればよい。
【００９６】
酸化物半導体膜の成膜は、スパッタリング法、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ法等を適宜用いることができる。また、酸化物半導体膜は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置を用いて成膜してもよい。
【００９７】
酸化物半導体膜の成膜は、膜厚が２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下となるように行うのが好適である。
【００９８】
なお、酸化物半導体膜は、成膜時に酸素が多く含まれるような条件（例えば、酸素１００％の雰囲気下でスパッタリング法により成膜を行うなど）で成膜して、酸素を多く含む（好ましくは酸化物半導体が結晶状態における化学量論的組成に対し、酸素の含有量が過剰な領域が含まれている）膜とすることが好ましい。
【００９９】
酸化物半導体膜を成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１００】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持する。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上述の酸化物半導体膜１０３に用いることができる材料を含むターゲットを用いてゲート絶縁膜１０２上に酸化物半導体膜を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１０１】
また、酸化物半導体膜をスパッタリング法で成膜する場合、成膜に用いる金属酸化物ターゲットの相対密度（充填率）は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％以下とする。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体層を緻密な膜とすることができる。
【０１０２】
また、基板１００を高温に保持した状態で酸化物半導体膜を形成することも、酸化物半導体膜中に含まれうる不純物濃度を低減するのに有効である。基板１００を加熱する温度としては、１５０℃以上４５０℃以下とすればよく、好ましくは２００℃以上３５０℃以下とすればよい。また、成膜時に基板を高温で加熱することで、結晶性酸化物半導体層を形成することができる。
【０１０３】
また、ゲート絶縁膜１０２を大気に解放せずにゲート絶縁膜１０２と酸化物半導体膜を連続的に形成することが好ましい。ゲート絶縁膜１０２を大気に曝露せずにゲート絶縁膜１０２と酸化物半導体膜を連続して形成すると、ゲート絶縁膜１０２表面に水素や水分などの不純物が吸着することを防止することができる。
【０１０４】
また、酸化物半導体膜は成膜直後において、化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態とすることが好ましい。例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する場合、成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件で成膜することが好ましく、特に酸素雰囲気（酸素ガス１００％）で成膜を行うことが好ましい。成膜ガスの酸素の占める割合が多い条件、特に酸素ガス１００％の雰囲気で成膜すると、例えば成膜温度を３００℃以上としても、膜中からのＺｎの放出が抑えられる。
【０１０５】
酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜を適用する場合、該ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を得る方法としては、三つ挙げられる。一つ目は、成膜温度を２００℃以上４５０℃以下として酸化物半導体膜の成膜を行い、表面に概略垂直にｃ軸配向させる方法である。二つ目は、酸化物半導体膜を小さい膜厚で成膜した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を行い、表面に概略垂直にｃ軸配向させる方法である。三つ目は、一層目の膜厚を薄く成膜した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を行い、二層目の成膜を行い、表面に概略垂直にｃ軸配向させる方法である。
【０１０６】
また、酸化物半導体膜に、過剰な水素（水や水酸基を含む）を除去（脱水化又は脱水素化）するための加熱処理を行ってもよい。加熱処理の温度は、３００℃以上７００℃以下、又は基板の歪み点未満とする。加熱処理は減圧下又は窒素雰囲気下などで行うことができる。
【０１０７】
また、酸化物半導体膜として結晶性酸化物半導体膜を用いる場合、結晶化のための加熱処理を行ってもよい。
【０１０８】
本実施の形態では、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体膜に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間、さらに窒素及び酸素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行う。
【０１０９】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１１０】
例えば、加熱処理として、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガス中に基板を入れ、数分間加熱した後、基板を不活性ガス中から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
【０１１１】
なお、加熱処理においては、窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。又は、熱処理装置に導入する窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１１２】
また、加熱処理で酸化物半導体膜を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度の一酸化二窒素ガス、又は超乾燥エア（ＣＲＤＳ（キャビティリングダウンレーザー分光法）方式の露点計を用いて測定した場合の水分量が２０ｐｐｍ（露点換算で−５５℃）以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）を導入してもよい。酸素ガス又は一酸化二窒素ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。又は、熱処理装置に導入する酸素ガス又は一酸化二窒素ガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガス又は一酸化二窒素ガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又は一酸化二窒素ガスの作用により、脱水化又は脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体膜を高純度化及びｉ型（真性）化することができる。
【０１１３】
なお、脱水化又は脱水素化のための加熱処理を行うタイミングは、膜状の酸化物半導体膜の成膜後でも、後述する島状の酸化物半導体膜１０３形成後でもよい。
【０１１４】
また、脱水化又は脱水素化のための加熱処理は、複数回行ってもよく、他の加熱処理と兼ねてもよい。
【０１１５】
脱水化又は脱水素化のための加熱処理を、酸化物半導体膜１０３として島状に加工される前、膜状の酸化物半導体膜がゲート絶縁膜１０２を覆った状態で行うと、ゲート絶縁膜１０２に含まれる酸素が加熱処理によって外部に放出されるのを防止することができるため好ましい。
【０１１６】
また、脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体膜に、酸素（少なくとも、酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオン、のいずれかを含む）を導入して膜中に酸素を供給してもよい。ここで、酸化物半導体膜への酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法、プラズマ処理などを用いることができる。
【０１１７】
酸化物半導体膜への酸素の導入は、脱水化又は脱水素化処理を行った後が好ましいが、特に限定されない。また、上記脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体膜への酸素の導入は複数回行ってもよい。
【０１１８】
好ましくはトランジスタに設けられる酸化物半導体膜は、酸化物半導体が結晶状態における化学量論的組成に対し、酸素の含有量が過剰な領域が含まれている膜とするとよい。この場合、酸素の含有量は、酸化物半導体の化学量論的組成を超える程度とする。あるいは、酸素の含有量は、単結晶の場合の酸素の量を超える程度とする。酸化物半導体の格子間に酸素が存在する場合もある。
【０１１９】
以上のように、酸化物半導体膜は水素などの不純物が十分に除去されることにより、又は、十分な酸素が供給されて酸素が過飽和の状態とされることにより、高純度化されたものであることが望ましい。具体的には、酸化物半導体膜の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０１２０】
水素若しくは水分を酸化物半導体から除去し、不純物が極力含まれないように高純度化し、酸素を供給して酸素欠損を補填することによりｉ型（真性）の酸化物半導体、又はｉ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体とすることができる。そうすることにより、酸化物半導体のフェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（Ｅｉ）と同じレベルにまですることができる。よって、該酸化物半導体膜をトランジスタに用いることで、酸素欠損に起因するトランジスタのしきい値電圧Ｖｔｈのばらつき、しきい値電圧のシフトΔＶｔｈを低減することができる。
【０１２１】
次に、上記酸化物半導体膜をフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体膜１１３に加工して形成する（図２（Ａ）参照）。ここで島状の酸化物半導体膜１１３は、側面端部をテーパ形状としてもよい。テーパ角は適宜設定することができる。例えば、２０°以上５０°以下のテーパ角とすることができる。なお、テーパ角とは、テーパ形状を有する膜（例えば、酸化物半導体膜１１３）を、その断面（基板の表面と直交する面）に垂直な方向から観察した際に、当該膜の側面と底面又は当該膜が設けられた基板面とがなす傾斜角を示す。
【０１２２】
なお、島状の酸化物半導体膜１１３を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１２３】
なお、酸化物半導体膜のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ−０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。また、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法によるドライエッチングによってエッチング加工してもよい。
【０１２４】
次いで、ゲート電極１０１、ゲート絶縁膜１０２及び酸化物半導体膜１１３上に、ソース電極及びドレイン電極（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜１１５を成膜する。
【０１２５】
ソース電極及びドレイン電極として用いる導電膜１１５は後の加熱処理に耐えられる材料を用いる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属膜の下側又は上側の一方又は双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属膜又はそれらの金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）を積層させた構成としても良い。また、ソース電極及びドレイン電極に用いる導電膜１１５としては、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１２６】
次に、導電膜１１５上にフォトリソグラフィ工程を用いてレジストマスク１１６ａ及びレジストマスク１１６ｂを形成する（図２（Ｂ）参照）。
【０１２７】
レジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体膜１０３上で対向するソース電極１０５ａの下端部とドレイン電極１０５ｂの下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタ１１０のチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いてレジストマスク形成時の露光を行うとよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高速化できる。
【０１２８】
次に、レジストマスク１１６ａ及びレジストマスク１１６ｂを用いて、導電膜１１５を選択的にエッチングして、ソース電極及びドレイン電極に用いる導電膜１１５ａ及び導電膜１１５ｂを形成する（図２（Ｃ）参照）。このとき同時に酸化物半導体膜１１３の一部もエッチングされ、中央に凹部が形成された酸化物半導体膜１０３となる。
【０１２９】
当該エッチング工程は、ドライエッチングで行うことが好ましく、例えば、ハロゲンを含むガスをエッチングガスとして用いることができる。例えば、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【０１３０】
ハロゲンを含むガスとしては、塩素を含むガス、例えば、塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などを含むガスを用いることができる。又はハロゲンを含むガスとして、フッ素を含むガス、例えば、四弗化炭素（ＣＦ４）、六弗化硫黄（ＳＦ６）、三弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）などを含むガスを用いることができる。また、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【０１３１】
次に、導電膜１１５ａ及び導電膜１１５ｂをエッチングして、上記酸化物半導体膜１０３の凹部と側面端部が重畳しない形状のソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂを形成する（図３（Ａ）参照）。
【０１３２】
当該エッチング工程は、ウェットエッチングで行うことにより、導電膜１１５ａ及び導電膜１１５ｂを側面からエッチングすることができるので、図２（Ｃ）に示す工程で用いたレジストマスク１１６ａ及びレジストマスク１１６ｂをそのまま用いて行うことができる。このとき、ウェットエッチングに用いるエッチャントは、酸化物半導体膜１０３と導電膜１１５ａ及び導電膜１１５ｂの選択比を十分にとれるものを適宜選択すればよい。
【０１３３】
なお、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂを形成するエッチングは必ずしもウェットエッチングに限定されるものではない。例えば、レジストマスク１１６ａ及びレジストマスク１１６ｂを除去して、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂの大きさに合わせた新しいレジストマスクを形成してドライエッチングを行っても良い。また、レジストマスク１１６ａ及びレジストマスク１１６ｂを、アッシングを行って縮小してドライエッチングを行っても良い。
【０１３４】
このように、上記酸化物半導体膜１０３の凹部と側面端部が重畳しない形状のソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂを形成し、後述する保護絶縁膜１０８を成膜することにより、上記のソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂと重畳する膜厚の大きい第１の領域１０３ａと、当該第１の領域１０３ａに挟まれるように設けられる第３の領域１０３ｃと、当該第３の領域１０３ｃに挟まれるように設けられる第１の領域１０３ａより膜厚の小さい第２の領域１０３ｂと、を有する酸化物半導体膜１０３を形成することができる。
【０１３５】
酸化物半導体膜１０３をこのような形状にすることにより、少なくとも第２の領域１０３ｂ近傍において電界を緩和し、寄生チャネルの形成を抑制できるので、トランジスタ１１０のしきい値電圧のマイナス化を低減することができる。
【０１３６】
次に、酸化物半導体膜１０３、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂを覆って保護絶縁膜１０８を成膜する（図３（Ｂ）参照）。
【０１３７】
保護絶縁膜１０８は、ＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて成膜することができる。保護絶縁膜１０８として、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ガリウム膜、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜又はＧａ−Ｚｎ系酸化物膜などの無機絶縁膜の単層又は積層を用いることができる。
【０１３８】
保護絶縁膜１０８を積層構造とする場合、酸化物半導体膜１０３と接する下側の層を、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化ハフニウム膜、酸化ガリウム膜又はＧａ−Ｚｎ系酸化物膜などの酸素を含む絶縁膜とすることが好ましい。このような酸素を含む絶縁膜を用いることにより、酸化物半導体膜１０３に酸素を供給することができる。
【０１３９】
また、このような酸素を含む絶縁膜に酸素添加処理を行い、酸素（少なくとも、酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオンのいずれかを含む）を供給してもよい。酸素添加処理は、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法、プラズマ処理などを用いることができる。また、イオン注入法としてはガスクラスタイオンビームを用いてもよい。酸素添加処理は、基板全面を一度に行ってもよいし、線状のイオンビーム等を移動（スキャン）させながら行ってもよい。
【０１４０】
また、保護絶縁膜１０８を積層構造とする場合、上記酸素を含む絶縁膜上に、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの緻密性の高い絶縁膜を設けることが好ましい。このような緻密性の高い絶縁膜を設けることにより、水素、水分などの不純物などの酸化物半導体膜１０３への混入を防ぐことができる。
【０１４１】
以上の工程で、本実施の形態に示すトランジスタ１１０が作製される（図３（Ｂ）参照）。
【０１４２】
また、トランジスタ１１０起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜１０９を形成してもよい。平坦化絶縁膜１０９としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜１０９を形成してもよい。
【０１４３】
例えば、平坦化絶縁膜１０９として、膜厚１５００ｎｍのアクリル樹脂膜を形成すればよい。アクリル樹脂膜は塗布法による塗布後、焼成（例えば窒素雰囲気下、２５０℃、１時間）して形成することができる。
【０１４４】
平坦化絶縁膜１０９を形成後、加熱処理を行ってもよい。このように、トランジスタ１１０形成後、加熱処理を行ってもよい。また、加熱処理は複数回行ってもよい。
【０１４５】
以上のようにして、しきい値電圧のマイナス化が低減された、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。さらに、しきい値電圧のマイナス化が低減され、所謂ノーマリオフである、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供することができる。また、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタを有する高品質の半導体装置を提供することができる。
【０１４６】
なお、図１に示すトランジスタ１１０では、第３の領域１０３ｃにおける酸化物半導体膜１０３の側面にほとんど傾斜が設けられていなかったが、本実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、図３（Ａ）に示す作製工程における酸化物半導体膜１０３と導電膜１１５ａ及び導電膜１１５ｂとのウェットエッチングの選択比によっては、図４（Ａ）に示すように、酸化物半導体膜１０３は第３の領域１０３ｃにおいて、テーパ形状を有する場合もある。
【０１４７】
ここで、図４（Ａ）に示すテーパ角θは、例えば３０°以上６０°以下となることが好ましく、テーパ角をこのような角度とすることにより、酸化物半導体膜１０３に対する保護絶縁膜１０８の被覆性を向上させることができ、保護絶縁膜１０８から酸化物半導体膜１０３への酸素供給能力の向上を図ることができる。また、酸化物半導体膜１０３の側面端部がテーパ形状である場合、テーパ角θは酸化物半導体膜１０３の側面端部のテーパ角よりも大きくすることができる。
【０１４８】
また、第３の領域１０３ｃに形成されるテーパ形状部は、必ずしも図４（Ａ）に示すような直線状でなくても良い。例えば、曲率中心が基板１００側になる曲面で形成されていても良いし、曲率中心が保護絶縁膜１０８側になる曲面で形成されていても良い。
【０１４９】
また、酸化物半導体膜１０３は、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂと重畳する第１の領域１０３ａと、第１の領域１０３ａにおける最大膜厚より小さい膜厚で、概略均一な膜厚を有する第２の領域１０３ｂとに挟まれる第３の領域１０３ｃにおいて、曲面を有していてもよく、該第３の領域１０３ｃにおける最大膜厚は、第２の領域１０３ｂの膜厚より大きくてもよい。
【０１５０】
例えば、図４（Ｂ）に示すように、第３の領域１０３ｃの第２の領域１０３ｂ側には直線状のテーパ形状部が形成され、第３の領域１０３ｃの第１の領域１０３ａ側には曲率中心が基板１００側になる曲面のテーパ形状部が形成される構成としても良い。
【０１５１】
また、図４（Ｃ）に示すように、曲率中心が保護絶縁膜１０８側になる曲面のテーパ形状部が階段状に形成される構成としても良い。
【０１５２】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１５３】
（実施の形態２）
実施の形態１に示したトランジスタを用いて表示機能を有する半導体装置（表示装置ともいう）を作製することができる。また、トランジスタを含む駆動回路の一部又は全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１５４】
図５（Ａ）において、第１の基板４００１上の画素部４００２は、画素部４００２を囲むシール材４００５、第１の基板４００１、及び第２の基板４００６によって封止されている。図５（Ａ）においては、第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された走査線駆動回路４００４、信号線駆動回路４００３が実装されている。また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４又は画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８ａ、４０１８ｂから供給されている。
【０１５５】
図５（Ｂ）、及び図５（Ｃ）において、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、表示素子と共に封止されている。図５（Ｂ）、及び（Ｃ）においては、第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。図５（Ｂ）、及び図５（Ｃ）においては、別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４又は画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１５６】
また図５（Ｂ）、及び図５（Ｃ）においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装してもよい。
【０１５７】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。図５（Ａ）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４を実装する例であり、図５（Ｂ）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図５（Ｃ）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１５８】
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。
【０１５９】
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰが取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は表示素子にＣＯＧ方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１６０】
また第１の基板上に設けられた画素部及び走査線駆動回路は、トランジスタを複数有しており、実施の形態１に示したトランジスタを適用することができる。
【０１６１】
表示装置に設けられる表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう）、発光素子（発光表示素子ともいう）、を用いることができる。発光素子は、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、有機ＥＬ素子等が含まれる。また、電子インクなど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
【０１６２】
また、半導体装置の一形態について、図５〜図７を用いて説明する。図７は、図５（Ｂ）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１６３】
図５及び図７で示すように、半導体装置は接続端子電極４０１５及び端子電極４０１６を有しており、接続端子電極４０１５及び端子電極４０１６はＦＰＣ４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して、電気的に接続されている。
【０１６４】
接続端子電極４０１５は、第１の電極４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極及びドレイン電極と同じ導電膜で形成されている。
【０１６５】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図７では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。図７（Ａ）では、トランジスタ４０１０、４０１１上には第１の保護絶縁膜４０２０及び第２の保護絶縁膜４０２１が設けられ、図７（Ｂ）では、さらに、第２の保護絶縁膜４０２１上に絶縁膜４０２２が設けられている。
【０１６６】
トランジスタ４０１０、４０１１としては、実施の形態１で示したトランジスタを適用することができる。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造を有するトランジスタを適用する例を示す。トランジスタ４０１０、４０１１は、ボトムゲート構造の逆スタガ型トランジスタである。
【０１６７】
実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造及び作製方法で得られるトランジスタ４０１０、４０１１は、しきい値電圧のマイナス化が低減されている。
【０１６８】
従って、本実施の形態において図５及び図７で示す半導体装置を、酸化物半導体膜を用いたノーマリオフのトランジスタ４０１０、４０１１を含む信頼性の高い半導体装置として提供することができる。
【０１６９】
また、駆動回路用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体膜のチャネル形成領域と重なる位置にさらに導電層を設けてもよい。導電層を酸化物半導体膜のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、バイアス−熱ストレス試験（ＢＴ試験）前後におけるトランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量をさらに低減することができる。また、導電層は、電位がトランジスタ４０１１のゲート電極と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０１７０】
また、該導電層は外部の電場を遮蔽する、すなわち外部の電場が内部（トランジスタを含む回路部）に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽機能）も有する。導電層の遮蔽機能により、静電気などの外部の電場の影響によりトランジスタの電気的な特性が変動することを防止することができる。
【０１７１】
画素部４００２に設けられたトランジスタ４０１０は表示素子と電気的に接続し、表示パネルを構成する。表示素子は表示を行うことができれば特に限定されず、様々な表示素子を用いることができる。
【０１７２】
図７（Ａ）に表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の例を示す。図７（Ａ）において、表示素子である液晶素子４０１３は、第１の電極４０３０、第２の電極４０３１、及び液晶層４００８を含む。なお、液晶層４００８を挟持するように配向膜として機能する絶縁膜４０３２、４０３３が設けられている。第２の電極４０３１は第２の基板４００６側に設けられ、第１の電極４０３０と第２の電極４０３１とは液晶層４００８を介して積層する構成となっている。
【０１７３】
またスペーサ４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていてもよい。
【０１７４】
表示素子として、液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料（液晶組成物）は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０１７５】
また、液晶層４００８に、配向膜を用いないブルー相を発現する液晶組成物を用いてもよい。この場合、液晶層４００８と、第１の電極４０３０及び第２の電極４０３１とは接する構造となる。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、液晶及びカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて発現させることができる。また、ブルー相が発現する温度範囲を広げるために、ブルー相を発現する液晶組成物に重合性モノマー及び重合開始剤などを添加し、高分子安定化させる処理を行って液晶層を形成することもできる。ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。酸化物半導体膜を用いるトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって酸化物半導体膜を用いるトランジスタを有する液晶表示装置にブルー相を発現する液晶組成物を用いることはより効果的である。
【０１７６】
また、液晶材料の固有抵抗は、１×１０９Ω・ｃｍ以上であり、好ましくは１×１０１１Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０１２Ω・ｃｍ以上である。なお、本明細書における固有抵抗の値は、２０℃で測定した値とする。
【０１７７】
液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の大きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。
【０１７８】
本明細書に開示する酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低く制御することができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０１７９】
また、本明細書に開示する酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバートランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
【０１８０】
液晶表示装置には、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）モードなどを用いることができる。
【０１８１】
また、ノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モードを採用した透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。また、ＶＡ型の液晶表示装置にも適用することができる。ＶＡ型の液晶表示装置とは、液晶表示パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である。ＶＡ型の液晶表示装置は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向く方式である。また、画素（ピクセル）をいくつかの領域（サブピクセル）に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されているマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計といわれる方法を用いることができる。
【０１８２】
また、表示装置において、ブラックマトリクス（遮光層）、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などは適宜設ける。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。
【０１８３】
また、画素部における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白を表す）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加したものがある。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用することもできる。
【０１８４】
また、表示装置に含まれる表示素子として、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を適用することができる。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０１８５】
有機ＥＬ素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子及び正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子及び正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。本実施の形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いる例を示す。
【０１８６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。
【０１８７】
発光素子は発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透光性であればよい。そして、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用することができる。
【０１８８】
図６（Ａ）（Ｂ）及び図７（Ｂ）に表示素子として発光素子を用いた発光装置の例を示す。
【０１８９】
図６（Ａ）は発光装置の平面図であり、図６（Ａ）中の一点鎖線Ｖ１−Ｗ１、Ｖ２−Ｗ２、及びＶ３−Ｗ３で切断した断面が図６（Ｂ）に相当する。なお、図６（Ａ）の平面図においては、電界発光層５４２及び第２の電極５４３等は省略してあり図示していない。
【０１９０】
図６に示す発光装置は、基板５００上に、トランジスタ５１０、容量素子５２０、配線層交差部５３０を有しており、トランジスタ５１０は発光素子５４０と電気的に接続している。なお、図６は基板５００を通過して発光素子５４０からの光を取り出す、下面射出型構造の発光装置である。
【０１９１】
トランジスタ５１０としては、実施の形態１で示したトランジスタを適用することができる。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造を有するトランジスタを適用する例を示す。トランジスタ５１０は、ボトムゲート構造の逆スタガ型トランジスタである。
【０１９２】
トランジスタ５１０はゲート電極５１１ａ、５１１ｂ、ゲート絶縁膜５０２、酸化物半導体膜５１２、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層５１３ａ、５１３ｂを含む。
【０１９３】
実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造及び作製方法で得られるトランジスタ５１０は、しきい値電圧のマイナス化が低減されている。
【０１９４】
従って、本実施の形態において図６で示す半導体装置を、酸化物半導体膜を用いたノーマリオフのトランジスタ５１０を含む高品質の半導体装置として提供することができる。
【０１９５】
容量素子５２０は、導電層５２１ａ、５２１ｂ、ゲート絶縁膜５０２、酸化物半導体膜５２２、導電層５２３を含み、導電層５２１ａ、５２１ｂと導電層５２３とで、ゲート絶縁膜５０２及び酸化物半導体膜５２２を挟む構成とすることで容量を形成する。なお、図６に示すように、トランジスタ５１０のチャネル幅方向において、導電層５２１ａ、５２１ｂや導電層５２３の端部が、酸化物半導体膜５２２の端部より内側に位置する構成としてもよい。
【０１９６】
配線層交差部５３０は、ゲート電極５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３との交差部であり、ゲート電極５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３とは、間にゲート絶縁膜５０２、及び絶縁層５５３を介して交差する。本実施の形態で示す構造であると、配線層交差部５３０は、ゲート電極５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３との間にゲート絶縁膜５０２だけでなく、絶縁層５５３も配置できるため、ゲート電極５１１ａ、５１１ｂと、導電層５３３との間に生じる寄生容量を低減することができる。
【０１９７】
本実施の形態においては、ゲート電極５１１ａ及び導電層５２１ａとして膜厚３０ｎｍのチタン膜を用い、ゲート電極５１１ｂ及び導電層５２１ｂとして膜厚２００ｎｍの銅薄膜を用いる。よって、ゲート電極はチタン膜と銅薄膜との積層構造となる。
【０１９８】
酸化物半導体膜５１２、５２２としては膜厚２５ｎｍのＩＧＺＯ膜を用いる。
【０１９９】
トランジスタ５１０、容量素子５２０、及び配線層交差部５３０上には第１の保護絶縁膜５１４及び第２の保護絶縁膜５１５が形成され、第１の保護絶縁膜５１４及び第２の保護絶縁膜５１５上において発光素子５４０と重畳する領域にカラーフィルタ層５０５が設けられている。第１の保護絶縁膜５１４、第２の保護絶縁膜５１５及びカラーフィルタ層５０５上には平坦化絶縁膜として機能する絶縁膜５０６が設けられている。
【０２００】
絶縁膜５０６上に第１の電極５４１、電界発光層５４２、第２の電極５４３の順に積層した積層構造を含む発光素子５４０が設けられている。発光素子５４０とトランジスタ５１０とは、導電層５１３ａに達する絶縁膜５０６、第１の保護絶縁膜５１４及び第２の保護絶縁膜５１５に形成された開口において、第１の電極５４１及び導電層５１３ａとは接することによって電気的に接続されている。なお、第１の電極５４１の一部及び該開口を覆うように隔壁５０７が設けられている。
【０２０１】
例えば、第１の保護絶縁膜５１４にはプラズマＣＶＤ法により形成された膜厚２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の酸化窒化シリコン膜を用いることができる。また、第２の保護絶縁膜５１５にはスパッタリング法により形成された酸化アルミニウム膜を用いることができる。また、絶縁膜５０６には膜厚１５００ｎｍの感光性のアクリル膜、隔壁５０７には膜厚１５００ｎｍの感光性のポリイミド膜を用いることができる。
【０２０２】
カラーフィルタ層５０５としては、例えば有彩色の透光性樹脂を用いることができる。有彩色の透光性樹脂としては、感光性、非感光性の有機樹脂を用いることができるが、感光性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化し好ましい。
【０２０３】
有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、カラーフィルタ層は、着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色としては、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンタ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、カラーフィルタ層における透過光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。カラーフィルタ層は、含ませる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。例えば、カラーフィルタ層５０５の膜厚は１５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすればよい。
【０２０４】
図７（Ｂ）に示す発光装置においては、表示素子である発光素子４５１３は、画素部４００２に設けられたトランジスタ４０１０と電気的に接続している。なお発光素子４５１３の構成は、第１の電極４０３０、電界発光層４５１１、第２の電極４０３１の積層構造であるが、示した構成に限定されない。発光素子４５１３から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子４５１３の構成は適宜変えることができる。
【０２０５】
隔壁４５１０、５０７は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第１の電極４０３０、５４１上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０２０６】
電界発光層４５１１、５４２は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでもよい。
【０２０７】
発光素子４５１３、５４０に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極４０３１、５４３及び隔壁４５１０、５０７上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
【０２０８】
また、発光素子４５１３、５４０に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、発光素子４５１３を覆う有機化合物を含む層を蒸着法により形成してもよい。
【０２０９】
また、第１の基板４００１、第２の基板４００６、及びシール材４００５によって封止された空間には充填材４５１４が設けられ密封されている。このように外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。
【０２１０】
充填材４５１４としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）又はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。例えば充填材として窒素を用いればよい。
【０２１１】
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０２１２】
また、表示装置として、電子インクを駆動させる電子ペーパーを提供することも可能である。電子ペーパーは、電気泳動表示装置（電気泳動ディスプレイ）とも呼ばれており、紙と同じ読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて軽い形状とすることが可能という利点を有している。
【０２１３】
電気泳動表示装置は、様々な形態が考えられ得るが、プラスの電荷を有する第１の粒子と、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒又は溶質に複数分散されたものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって、マイクロカプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色のみを表示するものである。なお、第１の粒子又は第２の粒子は染料を含み、電界がない場合において移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２の粒子の色は異なるもの（無色を含む）とする。
【０２１４】
このように、電気泳動表示装置は、誘電定数の高い物質が高い電界領域に移動する、いわゆる誘電泳動的効果を利用したディスプレイである。
【０２１５】
上記マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼ばれるものであり、この電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷することができる。また、カラーフィルタや色素を有する粒子を用いることによってカラー表示も可能である。
【０２１６】
なお、マイクロカプセル中の第１の粒子及び第２の粒子は、導電体材料、絶縁体材料、半導体材料、磁性材料、液晶材料、強誘電性材料、エレクトロルミネセント材料、エレクトロクロミック材料、磁気泳動材料から選ばれた一種の材料、又はこれらの複合材料を用いればよい。
【０２１７】
また、電子ペーパーとして、ツイストボール表示方式を用いる表示装置も適用することができる。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を、表示素子に用いる電極である第１の電極及び第２の電極の間に配置し、第１の電極及び第２の電極に電位差を生じさせて球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。
【０２１８】
なお、図５〜図７において、第１の基板４００１、５００、第２の基板４００６としては、ガラス基板の他、可撓性を有する基板も用いることができ、例えば透光性を有するプラスチック基板などを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルム又はアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、透光性が必要でなければ、アルミニウムやステンレスなどの金属基板（金属フィルム）を用いてもよい。例えば、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【０２１９】
本実施の形態では、第１の保護絶縁膜４０２０としてプラズマＣＶＤ法で形成された酸化窒化シリコン膜を、第２の保護絶縁膜４０２１としてスパッタリング法で形成された酸化アルミニウム膜を用いる。
【０２２０】
酸化物半導体膜上に第２の保護絶縁膜４０２１として設けられた酸化アルミニウム膜は、水素、水分などの不純物、及び酸素の両方に対して膜を透過させない遮断効果（ブロック効果）が高い。
【０２２１】
従って、酸化アルミニウム膜は、作製工程中及び作製後において、変動要因となる水素、水分などの不純物の酸化物半導体膜への混入、及び酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素の酸化物半導体膜からの放出を防止する保護膜として機能する。
【０２２２】
また、平坦化絶縁膜として機能する絶縁膜４０２２、５０６は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜を形成してもよい。
【０２２３】
絶縁膜４０２２、５０６の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法等）、印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【０２２４】
表示装置は光源又は表示素子からの光を透過させて表示を行う。よって光が透過する画素部に設けられる基板、絶縁膜、導電膜などの薄膜はすべて可視光の波長領域の光に対して透光性とする。
【０２２５】
表示素子に電圧を印加する第１の電極及び第２の電極（画素電極、共通電極、対向電極などともいう）においては、取り出す光の方向、電極が設けられる場所、及び電極のパターン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。
【０２２６】
第１の電極４０３０、５４１、第２の電極４０３１、５４３は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、グラフェンなどの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０２２７】
また、第１の電極４０３０、５４１、第２の電極４０３１、５４３はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。
【０２２８】
本実施の形態においては、図６に示す発光装置は下面射出型なので、第１の電極５４１は透光性、第２の電極５４３は反射性を有する。よって、第１の電極５４１に金属膜を用いる場合は透光性を保てる程度膜厚を小さくし、第２の電極５４３に透光性を有する導電膜を用いる場合は、反射性を有する導電膜を積層するとよい。
【０２２９】
また、第１の電極４０３０、５４１、第２の電極４０３１、５４３として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン又はその誘導体、ポリピロール又はその誘導体、ポリチオフェン又はその誘導体、若しくはアニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。
【０２３０】
また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
【０２３１】
以上のように実施の形態１で示したトランジスタを適用することで、様々な機能を有する半導体装置を提供することができる。
【０２３２】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０２３３】
（実施の形態３）
実施の形態１に示したトランジスタを用いて、対象物の情報を読み取るイメージセンサ機能を有する半導体装置を作製することができる。
【０２３４】
図８（Ａ）に、イメージセンサ機能を有する半導体装置の一例を示す。図８（Ａ）はフォトセンサの等価回路であり、図８（Ｂ）はフォトセンサの一部を示す断面図である。
【０２３５】
フォトダイオード６０２は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線６５８に、他方の電極がトランジスタ６４０のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ６４０は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線６７２に、ソース又はドレインの他方がトランジスタ６５６のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ６５６は、ゲートがゲート信号線６５９に、ソース又はドレインの他方がフォトセンサ出力信号線６７１に電気的に接続されている。
【０２３６】
なお、本明細書における回路図において、酸化物半導体膜を用いるトランジスタと明確に判明できるように、酸化物半導体膜を用いるトランジスタの記号には「ＯＳ」と記載している。図８（Ａ）において、トランジスタ６４０、トランジスタ６５６は実施の形態１に示したトランジスタが適用でき、酸化物半導体膜を用いるトランジスタである。本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造を有するトランジスタを適用する例を示す。
【０２３７】
図８（Ｂ）は、フォトセンサにおけるフォトダイオード６０２及びトランジスタ６４０を示す断面図であり、絶縁表面を有する基板６０１（ＴＦＴ基板）上に、センサとして機能するフォトダイオード６０２及びトランジスタ６４０が設けられている。フォトダイオード６０２、トランジスタ６４０の上には接着層６０８を用いて基板６１３が設けられている。
【０２３８】
トランジスタ６４０上には第１の保護絶縁膜６３１、第２の保護絶縁膜６３２、層間絶縁膜６３３、層間絶縁膜６３４が設けられている。フォトダイオード６０２は、層間絶縁膜６３３上に設けられ、層間絶縁膜６３３上に形成した電極６４１ａ、６４１ｂと、層間絶縁膜６３４上に設けられた電極６４２との間に、層間絶縁膜６３３側から順に第１半導体膜６０６ａ、第２半導体膜６０６ｂ、及び第３半導体膜６０６ｃを積層した構造を有している。
【０２３９】
電極６４１ｂは、層間絶縁膜６３４に形成された導電層６４３と電気的に接続し、電極６４２は電極６４１ａを介して導電層６４５と電気的に接続している。導電層６４５は、トランジスタ６４０のゲート電極と電気的に接続しており、フォトダイオード６０２はトランジスタ６４０と電気的に接続している。
【０２４０】
ここでは、第１半導体膜６０６ａとしてｐ型の導電型を有する半導体膜と、第２半導体膜６０６ｂとして高抵抗な半導体膜（Ｉ型半導体膜）、第３半導体膜６０６ｃとしてｎ型の導電型を有する半導体膜を積層するｐｉｎ型のフォトダイオードを例示している。
【０２４１】
第１半導体膜６０６ａはｐ型半導体膜であり、ｐ型を付与する不純物元素を含むアモルファスシリコン膜により形成することができる。第１半導体膜６０６ａの形成には１３族の不純物元素（例えばボロン（Ｂ））を含む半導体材料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により形成する。半導体材料ガスとしてはシラン（ＳｉＨ４）を用いればよい。又は、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。また、不純物元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入法を用いて該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等により不純物元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。この場合にアモルファスシリコン膜を形成する方法としては、ＬＰＣＶＤ法、気相成長法、又はスパッタリング法等を用いればよい。第１半導体膜６０６ａの膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるよう形成することが好ましい。
【０２４２】
第２半導体膜６０６ｂは、Ｉ型半導体膜（真性半導体膜）であり、アモルファスシリコン膜により形成する。第２半導体膜６０６ｂの形成には、半導体材料ガスを用いて、アモルファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。半導体材料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）を用いればよい。又は、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。第２半導体膜６０６ｂの形成は、ＬＰＣＶＤ法、気相成長法、スパッタリング法等により行ってもよい。第２半導体膜６０６ｂの膜厚は２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となるように形成することが好ましい。
【０２４３】
第３半導体膜６０６ｃは、ｎ型半導体膜であり、ｎ型を付与する不純物元素を含むアモルファスシリコン膜により形成する。第３半導体膜６０６ｃの形成には、１５族の不純物元素（例えばリン（Ｐ））を含む半導体材料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により形成する。半導体材料ガスとしてはシラン（ＳｉＨ４）を用いればよい。又は、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等を用いてもよい。また、不純物元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入法を用いて該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等により不純物元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。この場合にアモルファスシリコン膜を形成する方法としては、ＬＰＣＶＤ法、気相成長法、又はスパッタリング法等を用いればよい。第３半導体膜６０６ｃの膜厚は２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下となるよう形成することが好ましい。
【０２４４】
また、第１半導体膜６０６ａ、第２半導体膜６０６ｂ、及び第３半導体膜６０６ｃは、アモルファス半導体ではなく、多結晶半導体を用いて形成してもよいし、微結晶（セミアモルファス（Ｓｅｍｉ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＳＡＳ））半導体を用いて形成してもよい。
【０２４５】
また、光電効果で発生した正孔の移動度は電子の移動度に比べて小さいため、ｐｉｎ型のフォトダイオードはｐ型の半導体膜側を受光面とする方がよい特性を示す。ここでは、ｐｉｎ型のフォトダイオードが形成されている基板６０１の面からフォトダイオード６０２が受ける光を電気信号に変換する例を示す。また、受光面とした半導体膜側とは逆の導電型を有する半導体膜側からの光は外乱光となるため、電極は遮光性を有する導電膜を用いるとよい。また、ｎ型の半導体膜側を受光面として用いることもできる。
【０２４６】
第１の保護絶縁膜６３１、第２の保護絶縁膜６３２、層間絶縁膜６３３、層間絶縁膜６３４は、絶縁性材料を用いて、その材料に応じて、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法等）、印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷等）、等を用いて形成することができる。
【０２４７】
第１の保護絶縁膜６３１、第２の保護絶縁膜６３２は、無機絶縁材料を用いて形成でき、例えば、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、又は酸化窒化アルミニウム層などの酸化物絶縁膜、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、窒化アルミニウム層、又は窒化酸化アルミニウム層などの窒化物絶縁膜の単層、又は積層を用いることができる。
【０２４８】
本実施の形態では、第１の保護絶縁膜６３１としてプラズマＣＶＤ法で形成した酸化窒化シリコン膜を用い、第２の保護絶縁膜６３２としてスパッタリング法で形成した酸化アルミニウム膜を用いる。
【０２４９】
酸化物半導体膜上に第２の保護絶縁膜６３２として設けられた酸化アルミニウム膜は、水素、水分などの不純物、及び酸素の両方に対して膜を透過させない遮断効果（ブロック効果）が高い。
【０２５０】
従って、酸化アルミニウム膜は、作製工程中及び作製後において、トランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物の酸化物半導体膜への混入、及び酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素の酸化物半導体膜からの放出を防止する保護膜として機能する。
【０２５１】
層間絶縁膜６３３、６３４としては、表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁膜が好ましい。層間絶縁膜６３３、６３４としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機絶縁材料を用いることができる。また上記有機絶縁材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等の単層、又は積層を用いることができる。
【０２５２】
フォトダイオード６０２に入射する光を検出することによって、被検出物の情報を読み取ることができる。なお、被検出物の情報を読み取る際にバックライトなどの光源を用いることができる。
【０２５３】
実施の形態１で示したトランジスタ１１０と同様な構造及び作製方法で得られるトランジスタ６４０は、しきい値電圧のマイナス化が低減されている。
【０２５４】
従って、本実施の形態において図８で示す半導体装置を、酸化物半導体膜を用いたノーマリオフのトランジスタ６４０を含む高品質の半導体装置として提供することができる。また、そのような信頼性の高い半導体装置を歩留まりよく作製し、高生産化を達成することができる。
【０２５５】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０２５６】
（実施の形態４）
本明細書に開示する半導体装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、遊技機（パチンコ機、スロットマシン等）、ゲーム筐体が挙げられる。これらの電子機器の具体例を図９に示す。
【０２５７】
図９（Ａ）は、表示部を有するテーブル９０００を示している。テーブル９０００は、筐体９００１に表示部９００３が組み込まれており、表示部９００３により映像を表示することが可能である。なお、４本の脚部９００２により筐体９００１を支持した構成を示している。また、電力供給のための電源コード９００５を筐体９００１に有している。
【０２５８】
実施の形態１乃至３のいずれかに示す半導体装置は、表示部９００３に用いることが可能であり、電子機器に高い信頼性を付与することができる。
【０２５９】
表示部９００３は、タッチ入力機能を有しており、テーブル９０００の表示部９００３に表示された表示ボタン９００４を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することができ、また、他の家電製品との通信を可能とすることで、画面操作により他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。例えば、実施の形態３に示したイメージセンサ機能を有する半導体装置を用いれば、表示部９００３にタッチ入力機能を持たせることができる。
【０２６０】
また、筐体９００１に設けられたヒンジによって、表示部９００３の画面を床に対して垂直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
【０２６１】
図９（Ｂ）は、テレビジョン装置９１００を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれており、表示部９１０３により映像を表示することが可能である。なお、ここではスタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０２６２】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０２６３】
図９（Ｂ）に示すテレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えている。テレビジョン装置９１００は、受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２６４】
実施の形態１乃至３のいずれかに示す半導体装置は、表示部９１０３、９１０７に用いることが可能であり、テレビジョン装置、及びリモコン操作機に高い信頼性を付与することができる。
【０２６５】
図９（Ｃ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。
【０２６６】
実施の形態１乃至３のいずれかに示す半導体装置は、表示部９２０３に用いることが可能であり、コンピュータに高い信頼性を付与することができる。
【０２６７】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図１０（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。
【０２６８】
実施の形態１乃至３のいずれかに示す半導体装置は、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂに用いることが可能であり、信頼性の高いタブレット型端末とすることが可能となる。
【０２６９】
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
【０２７０】
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
【０２７１】
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。
【０２７２】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【０２７３】
また、図１０（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
【０２７４】
図１０（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する。なお、図１０（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。
【０２７５】
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０２７６】
また、この他にも図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
【０２７７】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２７８】
また、図１０（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１０（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１０（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が、図１０（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２７９】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２８０】
なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２８１】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０２８２】
１００    基板
１０１    ゲート電極
１０２    ゲート絶縁膜
１０３    酸化物半導体膜
１０３ａ    第１の領域
１０３ｂ    第２の領域
１０３ｃ    第３の領域
１０５ａ    ソース電極
１０５ｂ    ドレイン電極
１０８    保護絶縁膜
１０９    平坦化絶縁膜
１１０    トランジスタ
１１３    酸化物半導体膜
１１５    導電膜
１１５ａ    導電膜
１１５ｂ    導電膜
１１６ａ    レジストマスク
１１６ｂ    レジストマスク
５００    基板
５０２    ゲート絶縁膜
５０５    カラーフィルタ層
５０６    絶縁膜
５０７    隔壁
５１０    トランジスタ
５１１ａ    ゲート電極
５１１ｂ    ゲート電極
５１２    酸化物半導体膜
５１３ａ    導電層
５１４    第１の保護絶縁膜
５１５    第２の保護絶縁膜
５２０    容量素子
５２１ａ    導電層
５２１ｂ    導電層
５２２    酸化物半導体膜
５２３    導電層
５３０    配線層交差部
５３３    導電層
５４０    発光素子
５４１    電極
５４２    電界発光層
５４３    電極
５５３    絶縁層
６０１    基板
６０２    フォトダイオード
６０６ａ    半導体膜
６０６ｂ    半導体膜
６０６ｃ    半導体膜
６０８    接着層
６１３    基板
６３１    第１の保護絶縁膜
６３２    第２の保護絶縁膜
６３３    層間絶縁膜
６３４    層間絶縁膜
６４０    トランジスタ
６４１ａ    電極
６４１ｂ    電極
６４２    電極
６４３    導電層
６４５    導電層
６５６    トランジスタ
６５８    フォトダイオードリセット信号線
６５９    ゲート信号線
６７１    フォトセンサ出力信号線
６７２    フォトセンサ基準信号線
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    基板
４００８    液晶層
４０１０    トランジスタ
４０１１    トランジスタ
４０１３    液晶素子
４０１５    接続端子電極
４０１６    端子電極
４０１９    異方性導電膜
４０２０    第１の保護絶縁膜
４０２１    第２の保護絶縁膜
４０２２    絶縁膜
４０３０    電極
４０３１    電極
４０３２    絶縁膜
４０３５    スペーサ
４５１０    隔壁
４５１１    電界発光層
４５１３    発光素子
４５１４    充填材
９０００    テーブル
９００１    筐体
９００２    脚部
９００３    表示部
９００４    表示ボタン
９００５    電源コード
９０３３    留め具
９０３４    スイッチ
９０３５    電源スイッチ
９０３６    スイッチ
９０３８    操作スイッチ
９１００    テレビジョン装置
９１０１    筐体
９１０３    表示部
９１０５    スタンド
９１０７    表示部
９１０９    操作キー
９１１０    リモコン操作機
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングデバイス
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３２ａ    領域
９６３２ｂ    領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリー
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ボタン
【図１】
2013243343.tif 000004
【図２】
2013243343.tif 000005
【図３】
2013243343.tif 000006
【図４】
2013243343.tif 000007
【図５】
2013243343.tif 000008
【図６】
2013243343.tif 000009
【図７】
2013243343.tif 000010
【図８】
2013243343.tif 000011
【図９】
2013243343.tif 000012
【図１０】
2013243343.tif 000013
【図１１】
2013243343.tif 000014
【図１２】
2013243343.tif 000015