(57)【要約】【課題】利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供する。また、利便性または信頼性に優れた新規な表示モジュールを提供する。また、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供する。【解決手段】制御信号および信号を供給され、所定の電力を供給する機能を備えるセグメント回路と、所定の電力を供給される発光素子と、を有する構成に想到した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接続部と、セグメント回路と、発光素子と、第１の基材と、第２の基材と、を有し、
前記セグメント回路は、前記第１の接続部と電気的に接続され、
前記発光素子は、前記第１の接続部と電気的に接続され、
前記第１の基材は、前記セグメント回路が配設され、
前記第２の基材は、前記発光素子が配設される
前記セグメント回路は、第１の電源線と電気的に接続され、
前記セグメント回路は、選択線と電気的に接続され、
前記セグメント回路は、信号線と電気的に接続され、
前記選択線は、選択信号を供給する機能を備え、
前記信号線は、制御信号を供給する機能を備え、
前記セグメント回路は、前記第１の接続部に電力を供給する機能を備え、
前記セグメント回路は、前記選択信号および前記制御信号に基づいて前記電力を制御する機能を備え、
前記発光素子は、第１の電極と第２の電極を備え、
前記第１の電極は、前記第１の接続部に電気的に接続され、
前記第２の電極は、第２の電源線と電気的に接続され、
前記第１の電極は、前記電力を供給され、
前記第２の電源線は、前記第１の電源線と異なる電位を供給する、発光パネル。
【請求項２】
複数の前記セグメント回路を有し、
複数の前記セグメント回路は、前記第１の基材に行列状に配設され、
前記選択線は、行方向に配設される複数の前記セグメント回路と電気的に接続され、
前記信号線は、前記行方向と交差する列方向に配設される複数の前記セグメント回路と電気的に接続される、請求項１に記載の発光パネル。
【請求項３】
前記第２の基材は、前記第１の基材と重なる領域を備え、
前記第２の基材は、前記発光素子と前記第１の基材の間に配設され、
前記第２の基材は、開口部を備え、
前記第１の接続部は、前記開口部に配設される第１の配線を含む、請求項１または請求項２に記載の発光パネル。
【請求項４】
前記第１の電源線と電気的に接続される第２の接続部を有し、
前記セグメント回路は、前記第２の接続部と電気的に接続され、
前記第１の電源線および前記第２の電源線は、前記第２の基材に配設される、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光パネル。
【請求項５】
前記セグメント回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量素子と、を備え、
前記第１のトランジスタは、ゲートが前記選択線と電気的に接続され、第１の電極が前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、ゲートが前記第１のトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第１の電極が前記第１の接続部と電気的に接続され、第２の電極が前記第１の電源線と電気的に接続され、
前記容量素子は第１の電極が前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第２の電極が前記第２のトランジスタの第２の電極と電気的に接続される、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光パネル。
【請求項６】
前記セグメント回路は、複数のトランジスタを備え、
複数の前記トランジスタは、同一の工程で形成することができる半導体膜を含む、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の発光パネル。
【請求項７】
前記セグメント回路は、複数のトランジスタを備え、
複数の前記トランジスタは、同一の工程で形成することができる酸化物半導体膜を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の発光パネル。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光パネルと、
前記発光パネルと重なる領域を備える表示パネルと、を有し、
前記表示パネルは、一の前記発光素子と重なる領域に、複数の画素を備える表示モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の表示モジュールと、
前記表示モジュールと電気的に接続される駆動部と、を有し、
前記駆動部は、画像信号、前記選択信号および前記制御信号を供給する機能を備え、
前記表示パネルは、前記画像信号を供給され、
前記発光パネルは、前記選択信号および前記制御信号を供給される、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、発光パネル、表示モジュールまたは表示装置に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書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、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置の表示領域を複数の領域に分割し、分割された表示領域ごとにバックライトの明るさを制御して、画像を表示する技術（ローカルディミング法）が知られている。ローカルディミング法を用いると、明るい部分と暗い部分が異なる領域に配置される画像を、高いコントラストで表示することができる。
【０００４】
例えば、超解像処理を用いて、解像度を高くする。そして、超解像処理の後、ローカルディミングを用いて、バックライトの輝度を制御して、表示を行う液晶表示装置の駆動方法がしられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６４９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することを課題の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示モジュールを提供することを課題の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な発光パネル、新規な表示モジュール、新規な表示装置または新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。
【０００７】
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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、第１の接続部と、第１の接続部と電気的に接続されるセグメント回路と、第１の接続部と電気的に接続される発光素子と、セグメント回路が配設される第１の基材と、発光素子が配設される第２の基材と、を有する発光パネルである。
【０００９】
そして、セグメント回路は、第１の電源線と電気的に接続され、選択線と電気的に接続され、信号線と電気的に接続される。
【００１０】
また、選択線は、選択信号を供給する機能を備え、信号線は、制御信号を供給する機能を備える。
【００１１】
セグメント回路は、第１の接続部に電力を供給する機能を備え、選択信号および制御信号に基づいて電力を制御する機能を備える。
【００１２】
発光素子は、第１の電極と第２の電極を備え、第１の電極は、第１の接続部に電気的に接続され、第２の電極は、第２の電源線と電気的に接続され、第１の電極は、電力を供給される。また、第２の電源線は、第１の電源線と異なる電位を供給する。
【００１３】
また、本発明の一態様は、複数のセグメント回路を有する上記の発光パネルである。
【００１４】
そして、複数のセグメント回路は、第１の基材に行列状に配設され、選択線は、行方向に配設される複数のセグメント回路と電気的に接続され、信号線は、行方向と交差する列方向に配設される複数のセグメント回路と電気的に接続される。
【００１５】
上記本発明の一態様の発光パネルは、制御信号および信号を供給され、電力を供給する機能を備えるセグメント回路と、電力を供給される発光素子と、を含んで構成される。これにより、制御信号および信号に基づいて決定された電力を発光素子に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、第２の基材が、第１の基材と重なる領域を備え、第２の基材は、発光素子と第１の基材の間に配設され、第２の基材は、開口部を備え、第１の接続部は、開口部に配設される第１の配線を含む、上記の発光パネルである。
【００１７】
また、本発明の一態様は、第１の電源線と電気的に接続される第２の接続部を有する上記の発光パネルである。そして、セグメント回路は、第２の接続部と電気的に接続され、第１の電源線および第２の電源線は、第２の基材に配設される。
【００１８】
上記本発明の一態様の発光パネルは、セグメント回路が配設された第１の基材と、セグメント回路と電気的に接続される発光素子が配設された第２の基材とが、重ねられ、セグメント回路と発光素子が電気的に接続する接続部を含んで構成される。これにより、外形を小さくすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、セグメント回路が、ゲートが選択線と電気的に接続され、第１の電極が信号線と電気的に接続される第１のトランジスタと、ゲートが第１のトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第１の電極が第１の接続部と電気的に接続され、第２の電極が第１の電源線と電気的に接続される第２のトランジスタと、第１の電極が第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第２の電極が第２のトランジスタの第２の電極と電気的に接続される容量素子と、を備える、上記の発光パネルである。
【００２０】
また、本発明の一態様は、セグメント回路が、複数のトランジスタを備え、複数のトランジスタは、同一の工程で形成することができる半導体膜を含む上記の発光パネルである。
【００２１】
また、本発明の一態様は、セグメント回路が、複数のトランジスタを備え、複数のトランジスタは、同一の工程で形成することができる酸化物半導体膜を含む、上記の発光パネルである。
【００２２】
上記本発明の一態様の発光パネルは、選択信号に基づいて導通状態または非導通状態にすることができるスイッチと、導通状態において供給された制御信号に基づく電荷を、非導通状態において保持する容量素子と、容量素子が保持する電圧に基づいて電力を供給するトランジスタと、を含んで構成される。これにより、選択信号が供給されている期間に供給された制御信号に基づく電力で、発光素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記の発光パネルと、発光パネルと重なる領域を備える表示パネルと、を有する表示モジュールである。そして、表示パネルは、複数の画素を一の発光素子と重なる領域に備える。
【００２４】
上記本発明の一態様の発光パネルは、一のセグメント回路と電気的に接続される発光素子と重なる領域に、複数の画素を含んで構成される。これにより、セグメント毎に輝度が調整された光を用いて、画像を表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示モジュールを提供することができる。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、表示モジュールと電気的に接続される駆動部と、を有する。そして、駆動部は、画像信号、選択信号および制御信号を供給する機能を備え、表示パネルは、画像信号を供給され、発光パネルは、選択信号および制御信号を供給される、表示装置である。
【００２６】
上記本発明の一態様の表示装置は、表示パネルを制御する画像信号および発光パネルをセグメント毎に制御する選択信号ならびに制御信号を供給する駆動部を含んで構成される。これにより、幅広い階調を備える画像を高いコントラストで表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。
【００２９】
本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
【００３０】
本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方に接続され、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味する。
【００３１】
本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
【００３２】
本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００３３】
また、本明細書中において、トランジスタの第１の電極または第２の電極の一方がソース電極を、他方がドレイン電極を指す。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の一態様によれば、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供できる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示モジュールを提供できる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供できる。または、新規な発光パネル、新規な表示モジュール、新規な表示装置または新規な半導体装置を提供できる。
【００３５】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態に係る発光パネルの構成を説明する図。
【図２】実施の形態に係るセグメントの構成を説明する回路図。
【図３】実施の形態に係る表示モジュールの構成を説明する図。
【図４】実施の形態に係る表示装置の構成を説明する図。
【図５】実施の形態に係るセグメントおよびトランジスタの構成を説明する図。
【図６】実施の形態に係るトランジスタの構成を説明する図。
【図７】実施の形態に係るトランジスタの半導体層を説明する図。
【図８】実施の形態に係るトランジスタの構成を説明する図。
【図９】実施の形態に係るトランジスタの作製方法を説明する図。
【図１０】実施の形態に係るトランジスタの作製方法を説明する図。
【図１１】実施の形態に係るトランジスタの作製方法を説明する図。
【図１２】実施の形態に係るトランジスタの作製方法を説明する図。
【図１３】実施の形態に係る発光パネルの構成を説明する図。
【図１４】実施の形態に係る表示モジュールの構成を説明する図。
【図１５】実施の形態に係る表示モジュールの構成を説明する図。
【図１６】実施の形態に係るトランジスタの構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の一態様の発光パネルは、制御信号および信号を供給され、所定の電力を供給する機能を備えるセグメント回路と、所定の電力を供給される発光素子と、を含んで構成される。
【００３８】
これにより、制御信号および信号に基づいて決定された電力を発光素子に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００３９】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００４０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光パネルの構成について、図１、図２、図５および図１３を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本発明の一態様の発光パネルの構成を説明する図である。図１（Ａ）は本発明の一態様の発光パネル４００の投影図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一部を、拡大して示す模式図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の切断線Ｚ１−Ｚ２における断面図である。
【００４２】
図２は本発明の一態様の発光パネルのセグメントの構成を説明する回路図である。
【００４３】
図２（Ａ）は、本発明の一態様の発光パネル４００のセグメント４０２（ｉ，ｊ）を説明する回路図である。図２（Ｂ）は、セグメント４０２（ｉ，ｊ）とは異なる構成を備えるセグメント４０２Ｂ（ｉ，ｊ）を説明する回路図である。
【００４４】
図５は図１（Ｃ）に示す構造を詳細に説明する断面図である。
【００４５】
図１３は図１（Ａ）に示す構成を説明する上面図である。
【００４６】
＜発光パネルの構成例１．＞
本実施の形態で説明する発光パネル４００は、第１の接続部ＣＯＮ１と、第１の接続部ＣＯＮ１と電気的に接続されるセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と、第１の接続部ＣＯＮ１と電気的に接続される発光素子４５０（ｉ，ｊ）と、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）が配設される第１の基材４１０と、発光素子４５０（ｉ，ｊ）が配設される第２の基材４７０と、を有する（図１（Ａ）、図１（Ｃ）および図２（Ａ）参照）。
【００４７】
そして、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、第１の電源線ＶＳＳと電気的に接続される。また、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、選択線ＧＬ（ｉ）と電気的に接続され、セグメント回路は、信号線ＳＬ（ｊ）と電気的に接続される（図１（Ｂ）参照）。
【００４８】
選択線ＧＬ（ｉ）は、選択信号を供給する機能を備え、信号線ＳＬ（ｊ）は、制御信号を供給する機能を備える。
【００４９】
セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、第１の接続部ＣＯＮ１に電力を供給する機能を備え、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、選択信号および制御信号に基づいて電力を制御する機能を備える。
【００５０】
発光素子４５０（ｉ，ｊ）は、第１の電極４５１と第２の電極４５２を備え、第１の電極４５１は、第１の接続部ＣＯＮ１に電気的に接続され、第２の電極４５２は、第２の電源線ＶＤＤと電気的に接続される。
【００５１】
第１の電極４５１は、電力を供給され、第２の電源線ＶＤＤは、第１の電源線ＶＳＳと異なる電位を供給する。
【００５２】
また、発光パネル４００は、単数または複数のセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）を有し、複数のセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、第１の基材４１０に行列状に配設される（図１（Ａ）参照）。なお、ｉまたはｊは１以上の整数である。
【００５３】
選択線ＧＬ（ｉ）は、行方向に配設される複数のセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。
【００５４】
信号線ＳＬ（ｊ）は、行方向と交差する列方向に配設される複数のセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。
【００５５】
本実施の形態で例示する発光パネル４００は、選択信号および制御信号を供給され、電力を供給する機能を備えるセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と、電力を供給される発光素子４５０（ｉ，ｊ）と、を含んで構成される。これにより、制御信号および信号に基づいて決定された電力を発光素子に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００５６】
また、第２の基材４７０は、第１の基材４１０と重なる領域を備える（図１（Ｃ）参照）。
【００５７】
第２の基材４７０は、発光素子４５０（ｉ，ｊ）と第１の基材４１０の間に配設される。
【００５８】
第２の基材４７０は、開口部４２８ａを備える（図１（Ｃ）参照）。第１の接続部ＣＯＮ１は、開口部４２８ａに配設される第１の配線Ｌ１を含む（図２（Ａ）参照）。
【００５９】
また、発光パネル４００は、第１の電源線ＶＳＳと電気的に接続される第２の接続部ＣＯＮ２を有する。第２の基材４７０は、開口部４２８ｂを備える。第２の接続部ＣＯＮ２は、開口部４２８ｂに配設される第２の配線Ｌ２を含む（図２（Ａ）参照）。なお、スルーホール接続法を第１の接続部ＣＯＮ１または第２の接続部ＣＯＮ２に用いることができる。
【００６０】
セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、第２の接続部ＣＯＮ２と電気的に接続され、第１の電源線ＶＳＳおよび第２の電源線ＶＤＤは、第２の基材４７０に配設される。
【００６１】
図２（Ａ）に例示するセグメント４０２（ｉ，ｊ）において、第１の接続部ＣＯＮ１および第２の接続部ＣＯＮ２は、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と発光素子４５０（ｉ，ｊ）を電気的に接続する。
【００６２】
なお、図２（Ｂ）に例示するセグメント４０２Ｂ（ｉ，ｊ）は、第１の電源線ＶＳＳが第１の基材４１０に配設され、第２の接続部ＣＯＮ２は省かれている。
【００６３】
本実施の形態で例示される発光パネル４００は、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）が配設された第１の基材４１０と、発光素子４５０（ｉ，ｊ）が配設された第２の基材とが、重ねられ、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と発光素子４５０（ｉ，ｊ）とを電気的に接続する接続部ＣＯＮ１を含んで構成される。これにより、外形を小さくすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【００６４】
また、発光パネル４００は、光学素子４５０Ｐを有することができる。光学素子４５０Ｐは、発光素子４５０が射出する光の少なくとも一部を透過する。
【００６５】
また、発光パネル４００は、選択線ＧＬ（ｉ）に選択信号を供給する機能を備える駆動回路ＧＤを有することができる。または、信号線ＳＬ（ｊ）に制御信号を供給する機能を備える駆動回路ＳＤを有することができる。
【００６６】
また、発光パネル４００は、制御線ＧＬ（ｉ）と電気的に接続する端子または信号線ＳＬ（ｊ）と電気的に接続する端子が配設される端子部４１９を有することができる。
【００６７】
また、発光パネル４００は、第１の電源線ＶＳＳと電気的に接続する端子または第２の電源線ＶＤＤと電気的に接続する端子が配設される端子部４７９を有することができる。
【００６８】
なお、例えば、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１を端子部４１９に電気的に接続し、さまざまな信号または電源電位を供給することができる。また、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２を端子部４７９に電気的に接続し、さまざまな信号または電源電位を供給することができる。
【００６９】
以下に、発光パネル４００を構成する個々の要素について説明する。
【００７０】
《構成例》
発光パネル４００は、第１の接続部ＣＯＮ１、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）、発光素子４５０（ｉ，ｊ）、第１の基材４１０または第２の基材４７０を有する。
【００７１】
また、発光パネル４００は、第１の電源線ＶＳＳ、第２の電源線ＶＤＤ、選択線ＧＬ（ｉ）または信号線ＳＬ（ｊ）を有する。また、第１の配線Ｌ１または第２の配線Ｌ２を有する。
【００７２】
また、発光パネル４００は、第２の接続部ＣＯＮ２を有する。
【００７３】
《第１の基材》
例えば、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものを、第１の基材４１０に用いることができる。
【００７４】
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を第１の基材４１０に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を第１の基材４１０に用いることができる。
【００７５】
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、第１の基材４１０に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、第１の基材４１０に用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を、第１の基材４１０に用いることができる。ＳＵＳまたはアルミニウム等を、第１の基材４１０に用いることができる。
【００７６】
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を第１の基材４１０に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、第１の基材４１０に用いることができる。
【００７７】
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を第１の基材４１０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、第１の基材４１０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、第１の基材４１０に用いることができる。
【００７８】
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、第１の基材４１０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、第１の基材４１０に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化珪素層、窒化珪素層または酸化窒化珪素層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、第１の基材４１０に適用できる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜等が積層された材料を、第１の基材４１０に適用できる。
【００７９】
《第２の基材》
第１の基材４１０に用いることができる材料を第２の基材４７０に用いることができる。
【００８０】
例えば、スルーホール接続法を用いて、第２の基材４７０の一方の面に形成された配線または端子と、他方の面に形成された配線または端子を電気的に接続することができる材料を用いることができる。
【００８１】
《配線》
導電性を備える材料を第１の電源線ＶＳＳ、第２の電源線ＶＤＤ、選択線ＧＬ（ｉ）、信号線ＳＬ（ｊ）、第１の配線Ｌ１または第２の配線Ｌ２などの配線に用いることができる。
【００８２】
配線に用いることができる材料を、端子部４１９または端子部４７９に設けられる端子に用いることができる。
【００８３】
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線または端子に用いることができる。
【００８４】
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素などを、配線または端子に用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金などを、配線または端子に用いることができる。または、上述した金属元素を組み合わせた合金などを、配線または端子に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
【００８５】
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。
【００８６】
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線または端子に用いることができる。
【００８７】
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線または端子に用いることができる。
【００８８】
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
【００８９】
具体的には、導電性高分子を配線または端子に用いることができる。
【００９０】
《第１の接続部、第２の接続部》
導電性を有する材料を第１の接続部ＣＯＮ１または第２の接続部ＣＯＮ２に用いることができる（図５参照）。
【００９１】
例えば、はんだ、導電性ペーストまたは異方性導電膜などを第１の接続部ＣＯＮ１または第２の接続部ＣＯＮ２に用いることができる。
【００９２】
具体的には、導電性を備える粒子ＣＰと、粒子ＣＰを分散する材料等を含む異方性導電膜を用いることができる。
【００９３】
例えば、１μｍ以上２００μｍ以下好ましくは３μｍ以上１５０μｍ以下の大きさの球状、柱状またはフィラー状等の形状を備える粒子を粒子ＣＰに用いることができる。
【００９４】
例えば、ニッケルまたは金等を含む導電性の材料で被覆された粒子を用いることができる。
【００９５】
具体的には、ポリスチレン、アクリル樹脂または酸化チタン等を含む粒子を用いることができる。
【００９６】
例えば、合成ゴム、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を、粒子ＣＰを分散する材料に用いることができる。
【００９７】
《発光素子》
例えば、第１の電極４５１および第２の電極４５２を備え、第１の電極４５１および第２の電極４５２の間に流れる電流を光に変換する素子を、発光素子４５０に用いることができる。
【００９８】
具体的には、白色等の光を射出する発光ダイオードを発光素子４５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。
【００９９】
《セグメント》
セグメント４０２（ｉ，ｊ）は発光素子４５０（ｉ，ｊ）と、発光素子４５０（ｉ，ｊ）と電気的に接続するセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）とを備える。なお、複数のセグメントをリニアスタイルで配置しても、ペンタイルスタイルで配置してもよい。
【０１００】
《光学素子》
光学素子４５０Ｐを、発光パネル４００に用いることができる。光学素子４５０Ｐは、発光素子４５０が射出する光の少なくとも一部を変調または拡散等をする。
【０１０１】
具体的には、直線偏光板、円偏光板、拡散板またはプリズムシートなどを、光学素子４５０Ｐに用いることができる。
【０１０２】
《セグメント回路》
例えば、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）は、第１のトランジスタＳＷと、第２のトランジスタＭ０と、容量素子Ｃと、を備える（図２（Ａ）参照）。
【０１０３】
第１のトランジスタＳＷは、ゲートが選択線ＧＬ（ｉ）と電気的に接続され、第１の電極が信号線ＳＬ（ｊ）と電気的に接続される。
【０１０４】
第２のトランジスタＭ０は、ゲートが第１のトランジスタＳＷの第２の電極と電気的に接続され、第１の電極が第１の接続部ＣＯＮ１と電気的に接続され、第２の電極が第１の電源線ＶＳＳと電気的に接続される。
【０１０５】
容量素子Ｃは、第１の電極が第２のトランジスタＭ０のゲートと電気的に接続され、第２の電極が第２のトランジスタＭ０の第２の電極と電気的に接続される。
【０１０６】
《トランジスタ》
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を第１のトランジスタＳＷおよび第２のトランジスタＭ０に用いることができる。具体的には、同一の工程で形成することができる酸化物半導体膜を用いることができる。
【０１０７】
また、例えば、半導体層に４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体などを用いるトランジスタを適用できる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを半導体層に用いたトランジスタを適用することができる。
【０１０８】
例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体層に用いたトランジスタを適用できる。
【０１０９】
例えば、ボトムゲート型のトランジスタを用いることができる。
【０１１０】
なお、トランジスタＳＷまたはトランジスタＭ０に用いることができるトランジスタの一例について、実施の形態４で詳細に説明する。
【０１１１】
《フレキシブルプリント基板》
フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１は、端子部４１９と電気的に接続される配線、配線を支持する基材および配線と重なる領域を備える被覆層を有する。配線は、基材と被覆層の間に挟まれる領域および被覆層と重ならない領域を備える。なお、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２は、端子部４７９と電気的に接続される配線を備えるほかは、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１と同様の構成を用いることができる。
【０１１２】
なお、被覆層と重ならない領域にある配線をフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１の端子に用いることができる。
【０１１３】
導電性を有する材料を、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１の配線に用いることができる。例えば、第１の電源線ＶＳＳ等に等に用いることができる材料をフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１の配線に用いることができる。具体的には、銅等を用いることができる。
【０１１４】
フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１の配線に接する領域に絶縁性の領域を備える材料を、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１の基材に用いることができる。
【０１１５】
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基材に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂層、樹脂フィルムまたは樹脂板を、基材に用いることができる。ガラス点移転温度が、１５０℃以上好ましくは２００℃以上より好ましくは２５０℃以上３７５℃以下の樹脂フィルムを、基材に用いることができる。
【０１１６】
本実施の形態で例示する発光パネル４００は、選択信号に基づいて導通状態または非導通状態にすることができるスイッチと、導通状態において供給された制御信号に基づく電荷を、非導通状態において保持する容量素子Ｃと、容量素子Ｃが保持する電圧に基づいて電力を供給するトランジスタＭ０と、を含んで構成される。これにより、選択信号が供給されている期間に供給された制御信号に基づく電力で、発光素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な発光パネルを提供することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１１８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュールの構成について、図３、図１４および図１５を参照しながら説明する。
【０１１９】
図３（Ａ）は、本発明の一態様の表示モジュール６００Ｍの構成を説明する投影図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す表示パネル６００を説明する上面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）に示す表示パネルの画素６０２の配置を説明する模式図である。
【０１２０】
図１４（Ａ）は、本発明の一態様の表示モジュール６００ＭＴの構成を説明する投影図であり、図１４（Ｂ）は、上面図である。
【０１２１】
図１５（Ａ）は、図１４（Ｂ）に示す切断線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄにおける断面図である。図１５（Ｂ）は、本発明の一態様の表示モジュール６００ＭＴの一部を拡大して示す上面図である。図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）に示す切断線Ｘ５−Ｘ６における断面図である。
【０１２２】
＜表示モジュールの構成例１．＞
本実施の形態で説明する表示モジュール６００Ｍは、実施の形態１で説明する発光パネル４００と、発光パネル４００と重なる領域を備える表示パネル６００と、を有する（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）。
【０１２３】
そして、表示パネル６００は、複数の画素６０２を一の発光素子４５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に備える（図３（Ｃ）参照）。なお、画素６０２は表示素子を備える。
【０１２４】
本実施の形態で例示する表示モジュール６００Ｍは、一のセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と電気的に接続される発光素子４５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に、複数の画素を含んで構成される。これにより、表示パネル６００のバックライトにセグメント毎に輝度が調整された光を用いて、画像を表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示モジュールを提供することができる。
【０１２５】
また、表示モジュール６００Ｍは、複数の副画素を備える画素６０２を備える。具体的には、画素６０２は、副画素６０２Ｒ、副画素６０２Ｇ、副画素６０２Ｂおよび副画素６０２Ｙを備える。
【０１２６】
また、表示モジュール６００Ｍは、セグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１、発光素子４５０（ｉ，ｊ）と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ２、表示パネル６００と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ３を有する。
【０１２７】
フレキシブルプリント基板ＦＰＣ３は、例えば画像信号等を表示パネル６００に供給することができる。
【０１２８】
以下に、表示モジュール６００Ｍを構成する個々の要素について説明する。
【０１２９】
《構成例》
表示モジュール６００Ｍは、発光パネル４００および表示パネル６００を有する。
【０１３０】
また、表示モジュール６００Ｍは、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２またはフレキシブルプリント基板ＦＰＣ３を有する。
【０１３１】
《表示パネル》
画素６０２を表示パネル６００に用いることができる。
【０１３２】
また、複数の副画素を画素６０２に用いることができる。例えば、副画素６０２Ｒ、副画素６０２Ｇ、副画素６０２Ｂ、副画素６０２Ｙを用いることができる。具体的には、赤色の表示をする副画素６０２Ｒ、緑色の表示をする副画素６０２Ｇ、青色の表示をする副画素６０２Ｂ、黄色の表示をする副画素６０２Ｙなどを用いることができる。
【０１３３】
例えば、光の透過を制御する機能を備える表示素子を、表示パネル６００の画素６０２または副画素に用いることができる。例えば、液晶表示素子またはシャッター方式のＭＥＭＳ表示素子を用いることができる。
【０１３４】
具体的には、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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）モードなどの液晶素子を用いることができる。
【０１３５】
具体的には、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）素子を用いることができる。
【０１３６】
《フレキシブルプリント基板》
実施の形態１で説明するフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１に用いることができる材料をフレキシブルプリント基板ＦＰＣ３に用いることができる。
【０１３７】
＜表示モジュールの構成例２．＞
本実施の形態で説明する表示モジュール６００ＭＴは近接センサを備える点が異なる他は、表示モジュール６００Ｍと同様の構成を備える（図１４（Ａ）参照）。なお、近接センサを備える表示モジュール６００ＭＴは、タッチパネルモジュールということができる。
【０１３８】
表示パネル６００Ｔは近接センサを備える。なお、近接センサを備える表示パネル６００Ｔはタッチパネルということができる。
【０１３９】
表示パネル６００Ｔは近接センサと電気的に接続されるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ４を備える。また、表示パネル６００Ｔは副画素６０２Ｒおよび駆動回路ＳＤ６を備える。また、副画素６０２Ｒまたは駆動回路と電気的に接続される配線６１１を備える（図１４（Ｂ）および図１５（Ａ）参照）。
【０１４０】
配線６１１は端子６１９と電気的に接続され、端子６１９は、接続部材ＡＣＦを介してフレキシブルプリント基板ＦＰＣ４と電気的に接続される。
【０１４１】
駆動回路ＳＤ６は、副画素６０２Ｒと電気的に接続され、トランジスタＭＤまたは容量素子ＣＤを備える。
【０１４２】
《副画素》
副画素６０２Ｒは、液晶素子６５０Ｒと液晶素子６５０Ｒに電気的に接続された画素回路を備え、画素回路は、トランジスタＭ６を備える。
【０１４３】
なお、画素回路にリーク電流の極めて小さいトランジスタを用いると、画素回路に長期間電荷を保持させることができる。例えば、酸化物半導体を半導体膜に含むトランジスタを画素回路に用いることができる。具体的には、実施の形態４で説明するトランジスタを画素回路に用いると、画素のリフレッシュレートを６０Ｈｚ以下、３０Ｈｚ以下、好ましくは１Ｈｚ以下にすることができる。これにより、例えば１秒以上、好ましくは１分以上、画素回路を書き換えることなく静止画像を表示できる。その結果、ちらつきが抑制された表示をすることができる。
【０１４４】
液晶素子６５０Ｒは、液晶を含む層６５３と、液晶を含む層６５３に電界を加えられるように配設された第１の電極６５１および第２の電極６５２を備える。
【０１４５】
液晶を含む層６５３は、基材６１０、基材６７０および封止材６０５で囲まれた領域に配設される。
【０１４６】
絶縁膜６２１は、第１の電極６５１と第２の電極６５２の間に配設される。
【０１４７】
《近接センサ》
近接センサ６７５は、制御線ＣＬ（ｉ）および制御線ＣＬ（ｉ）と交差する信号線ＭＬ（ｊ）を備える。また、制御線ＣＬ（ｉ）と電気的に接続される電極Ｃ１（ｉ）と、信号線ＭＬ（ｊ）と電気的に接続される電極Ｃ２（ｊ）を備える（図１５（Ｂ）参照）。
【０１４８】
制御線ＣＬ（ｉ）は、信号線ＭＬ（ｊ）と交差する部分に配線ＢＲ（ｉ，ｊ）を備える（図１５（Ｂ）および図１５（Ｃ）参照）。なお、絶縁膜６７１を配線ＢＲ（ｉ，ｊ）と信号線ＭＬ（ｊ）の間に備える。
【０１４９】
《その他》
遮光層ＢＭは、液晶素子６５０Ｒと重なる領域に開口部を備える（図１５（Ａ）参照）。
【０１５０】
着色層ＣＦは、遮光層ＢＭの開口部と重なる領域を備える。
【０１５１】
光学素子４５０Ｐおよび光学素子６７０Ｐを備える。液晶素子６５０Ｒは光学素子４５０Ｐおよび６７０Ｐの間に配設される。
【０１５２】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成について、図４を参照しながら説明する。
【０１５４】
図４は本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図４（Ａ）は本発明の一態様の表示装置３０００のブロック図である。
【０１５５】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）で説明する表示装置３０００の外観を説明する投影図である。
【０１５６】
図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）で説明する表示装置３０００とは異なる外観を有する表示装置３０００Ｂの外観を説明する図である。
【０１５７】
＜表示装置の構成例＞
本実施の形態で説明する表示装置３０００は、実施の形態２で説明する表示モジュール６００Ｍと、表示モジュール６００Ｍと電気的に接続される駆動部３５００と、を有する（図４（Ａ）参照）。
【０１５８】
そして、駆動部３５００は、画像信号１０、選択信号１１および制御信号１２を供給する機能を備える。
【０１５９】
表示パネル６００は、画像信号１０を供給され、発光パネル４００は、選択信号１１および制御信号１２を供給される。
【０１６０】
本実施の形態で説明する表示装置３０００は、表示パネル６００を制御する画像信号１０および発光パネル４００をセグメント毎に制御する選択信号１１ならびに制御信号１２を供給する駆動部３５００を含んで構成される。これにより、幅広い階調を備える画像を高いコントラストで表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
【０１６１】
また、駆動部３５００は、表示パネル駆動部３５６０と、発光パネル駆動部３５４０とを有する。表示パネル駆動部３５６０は画像信号１０を供給し、発光パネル駆動部３５４０は選択信号１１および制御信号１２を供給する。
【０１６２】
また、表示装置３０００は、演算部３１００を有する。演算部３１００は、画像情報を生成する機能と、生成された画像情報を記憶する記憶部３１１０を備える。なお、記憶部３１１０は例えばフレームメモリに用いることができる。
【０１６３】
演算部３１００は、記憶部３１１０に格納された画像情報に基づいて、信号１３および信号１４を駆動部３５００に供給する。
【０１６４】
例えば、表示装置３０００は、ローカルディミング法を用いて画像を表示することができる。
【０１６５】
具体的には、演算部３１００は、第１のステップにおいて、複数の発光素子と重なる領域に表示する所定の画像に含まれる階調情報から代表値を決定する。具体的には、発光素子４５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に表示する所定の画像の階調情報から平均値を決定する。
【０１６６】
第２のステップにおいて、代表値に基づいて発光素子を発光させる輝度を決定する。具体的には、発光素子４５０（ｉ，ｊ）を発光させる輝度を決定する。
【０１６７】
第３のステップにおいて、決定された輝度で発光素子を光らせるための信号１４を供給する。具体的には、階調が明るい領域に重なる発光素子４５０（ｉ，ｊ）を、暗い領域に重なる発光素子より高い輝度で光らせる信号１４を供給する。
【０１６８】
第４のステップにおいて、第３のステップにおいて決定した輝度で光る発光素子４５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に所定の画像が表示されるように、信号１３を供給する。
【０１６９】
発光パネル４００は、行列状に配置された発光素子４５０（ｉ，ｊ）を備える。発光素子４５０（ｉ，ｊ）はセグメント回路ＳＣ（ｉ，ｊ）と電気的に接続され、各発光素子の輝度はセグメント回路を用いて独立して制御することができる。
【０１７０】
また、一の選択信号が供給されてから次の選択信号が供給されるまでの期間、一の選択信号と共に供給された制御信号に基づいて、発光素子４５０（ｉ，ｊ）を発光させることができる。これにより、一の発光素子４５０（ｉ，ｊ）を発光させる期間を短くすることなく、発光パネル４００に配設する発光素子の数を増やすことができる。その結果、バックライトを細かい領域に分割することが可能になり、粗く分割した場合にコントラストを改善しにくい部分が領域の境界に生じてしまう問題を、解決することができる。
【０１７１】
具体的には、横方向に３８００個以上好ましくは７５００個以上１７０００個以下の画素が配置され、縦方向に２１００個以上好ましくは４５００個以上１００００個以下の画素が配置される表示パネル６００において、横方向に３８０個以上７８０個以下の発光素子を配置し、縦方向に２１０個以上４５０個以下の発光素子を配置する。
【０１７２】
または、対角の寸法が１０インチ（２５．４ｃｍ）以上好ましくは２１インチ（５３．３ｃｍ）以上３２インチ以下の表示パネル６００において、横方向に９２個以上１９２個以下の発光素子を配置し、縦方向に５４個以上１０８個以下の発光素子を配置する。また、３２インチ以上、６０インチ以上、８０インチ以上または１５２インチ以上の大型の表示装置、例えばテレビジョンシステムに用いることもできる。
【０１７３】
《構成例１》
表示装置３０００は、表示モジュール６００Ｍ、表示パネル６００、発光パネル４００、駆動部３５００、表示パネル駆動部３５６０、発光パネル駆動部３５４０、演算部３１００または記憶部３１１０を有する。また、筐体３００１または操作部ＲＣを有する。
【０１７４】
筐体３００１は、表示モジュール６００Ｍ、駆動部３５００および演算部３１００を収納する。操作部ＲＣは表示装置に表示命令等を供給する。
【０１７５】
《構成例２》
表示装置３０００Ｂは表示装置３０００に比べて、表示モジュール６００ＭＢおよび筐体３００１Ｂの大きさが小さい他は同じ構成を備える。
【０１７６】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１７７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタの構成および作製方法を図５乃至図１２を参照しながら説明する。
【０１７８】
図５は、本実施の形態で説明するトランジスタが適用された本発明の一態様の発光パネルの構成を説明する断面図である。具体的には、実施の形態１で説明する発光パネル４００に、本実施の形態で説明するトランジスタ１００が適用されている。
【０１７９】
図６乃至図８は、本発明の一態様の発光パネル４００に用いることができるトランジスタの構成を説明する上面図および断面図である。
【０１８０】
図９乃至図１２は、本発明の一態様の発光パネル４００に用いることができるトランジスタの作製方法を説明する断面図である。
【０１８１】
＜半導体装置の構成例１＞
図６（Ａ）は、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタ１００の上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図６（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１００の構成要素の一部（ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等）を省略して図示している。また、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図６（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。
【０１８２】
トランジスタ１００は、基材４１０上のゲート電極として機能する導電膜１０４と、基材４１０及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の絶縁膜１０７と、絶縁膜１０７上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８に電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜１１２ａと、酸化物半導体膜１０８に電気的に接続されるドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂと、を有する。また、トランジスタ１００上、より詳しくは、導電膜１１２ａ、１１２ｂ及び酸化物半導体膜１０８上には絶縁膜１１４、１１６、及び絶縁膜１１８が設けられる。絶縁膜１１４、１１６、１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜としての機能を有する。なお、絶縁膜１１８に重ねて、絶縁膜１１８と重なる領域を備える絶縁膜４２１を配設してもよい（図５参照）。
【０１８３】
また、酸化物半導体膜１０８は、ゲート電極として機能する導電膜１０４側の第１の酸化物半導体膜１０８ａと、第１の酸化物半導体膜１０８ａ上の第２の酸化物半導体膜１０８ｂと、を有する。また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７は、トランジスタ１００のゲート絶縁膜としての機能を有する。
【０１８４】
酸化物半導体膜１０８としては、Ｉｎ−Ｍ（Ｍは、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆを表す）酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。とくに、酸化物半導体膜１０８としては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いると好ましい。
【０１８５】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有する。また、第２の領域は、第１の領域よりも薄い部分を有する。
【０１８６】
第１の酸化物半導体膜１０８ａにＩｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有することで、トランジスタ１００の電界効果移動度（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を超えることが可能となる。
【０１８７】
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（とくに、ゲート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、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）半導体装置または表示装置を提供することができる。
【０１８８】
一方で、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する第１の酸化物半導体膜１０８ａとすることで、光照射時にトランジスタ１００の電気特性が変動しやすくなる。しかしながら、本発明の一態様の半導体装置においては、第１の酸化物半導体膜１０８ａ上に第２の酸化物半導体膜１０８ｂが形成されている。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域の膜厚が第１の酸化物半導体膜１０８ａの膜厚よりも小さい。
【０１８９】
また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有するため、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＥｇが大きくなる。したがって、第１の酸化物半導体膜１０８ａと、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとの積層構造である酸化物半導体膜１０８は、光負バイアスストレス試験による耐性が高くなる。
【０１９０】
上記構成の酸化物半導体膜とすることで、光照射時における酸化物半導体膜１０８の光吸収量を低減させることができる。したがって、光照射時におけるトランジスタ１００の電気特性の変動を抑制することができる。また、本発明の一態様の半導体装置においては、絶縁膜１１４または絶縁膜１１６中に過剰の酸素を含有する構成のため、光照射におけるトランジスタ１００の電気特性の変動をさらに、抑制することができる。
【０１９１】
ここで、酸化物半導体膜１０８について、図７を用いて詳細に説明する。
【０１９２】
図７は、図６（Ｂ）に示す、トランジスタ１００の酸化物半導体膜１０８の近傍を拡大した断面図である。
【０１９３】
図７において、第１の酸化物半導体膜１０８ａの膜厚をｔ１として、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの膜厚をｔ２−１、及びｔ２−２として、それぞれ示している。第１の酸化物半導体膜１０８ａ上には、第２の酸化物半導体膜１０８ｂが設けられているため、導電膜１１２ａ、１１２ｂの形成時において、第１の酸化物半導体膜１０８ａがエッチングガスまたはエッチング溶液等に曝されることがない。したがって、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいては、膜減りがない、または極めて少ない。一方で、第２の酸化物半導体膜１０８ｂにおいては、導電膜１１２ａ、１１２ｂの形成時において、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重ならない部分がエッチングされ、凹部が形成される。すなわち、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重なる領域の膜厚がｔ２−１となり、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重ならない領域の膜厚がｔ２−２となる。
【０１９４】
第１の酸化物半導体膜１０８ａと第２の酸化物半導体膜１０８ｂの膜厚の関係は、ｔ２−１＞ｔ１＞ｔ２−２となると好ましい。このような膜厚の関係とすることによって、高い電界効果移動度を有し、且つ光照射時における、しきい値電圧の変動量が少ないトランジスタとすることが可能となる。
【０１９５】
また、トランジスタ１００が有する酸化物半導体膜１０８は、酸素欠損が形成されるとキャリアである電子が生じ、ノーマリーオン特性になりやすい。したがって、酸化物半導体膜１０８中の酸素欠損、とくに第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を減らすことが、安定したトランジスタ特性を得る上でも重要となる。そこで、本発明の一態様のトランジスタの構成においては、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜、ここでは、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１４及び／又は絶縁膜１１６に過剰な酸素を導入することで、絶縁膜１１４及び／又は絶縁膜１１６から酸化物半導体膜１０８中に酸素を移動させ、酸化物半導体膜１０８中、とくに第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を補填することを特徴とする。
【０１９６】
なお、絶縁膜１１４、１１６としては、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（酸素過剰領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４、１１６に酸素過剰領域を設けるには、例えば、成膜後の絶縁膜１１４、１１６に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成する。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることができる。
【０１９７】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を補填するためには、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域近傍の膜厚を薄くした方が好適である。したがって、ｔ２−２＜ｔ１の関係を満たせばよい。例えば、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域近傍の膜厚としては、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【０１９８】
以下に、本実施の形態の半導体装置に含まれるその他の構成要素について、詳細に説明する。
【０１９９】
＜基板＞
基材４１０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、基材４１０として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、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、基材４１０として用いてもよい。なお、基材４１０として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
【０２００】
また、基材４１０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を形成してもよい。または、基材４１０とトランジスタ１００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、基材４１０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は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
【０２０１】
＜ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電膜＞
ゲート電極として機能する導電膜１０４、及びソース電極として機能する導電膜１１２ａ、及びドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂ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。
【０２０２】
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂは、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【０２０３】
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂには、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。
【０２０４】
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂ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。
【０２０５】
＜ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜＞
トランジスタ１００のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７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、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜１０６、１０７の積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または３層以上の絶縁膜を用いてもよい。
【０２０６】
また、絶縁膜１０６は、酸素の透過を抑制するブロッキング膜としての機能を有する。例えば、絶縁膜１０７、１１４、１１６及び／または酸化物半導体膜１０８中に過剰の酸素を供給する場合において、絶縁膜１０６は酸素の透過を抑制することができる。
【０２０７】
なお、トランジスタ１００のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１０８と接する絶縁膜１０７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（酸素過剰領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜１０７は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜１０７に酸素過剰領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜１０７を形成すればよい。または、成膜後の絶縁膜１０７に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることができる。
【０２０８】
また、絶縁膜１０７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、等価酸化膜厚に対して物理的な膜厚を大きくできるため、等価酸化膜厚を１０ｎｍ以下または５ｎｍ以下とした場合でも、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。
【０２０９】
なお、本実施の形態では、絶縁膜１０６として窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜１０７として酸化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トランジスタ１５０のゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を物理的に厚膜化することができる。よって、トランジスタ１００の絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させて、トランジスタ１００の静電破壊を抑制することができる。
【０２１０】
＜酸化物半導体膜＞
酸化物半導体膜１０８としては、先に示す材料を用いることができる。酸化物半導体膜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、Ｚｎ≧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が好ましい。また、酸化物半導体膜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、結晶性を有する酸化物半導体膜１０８を形成しやすくなる。なお、成膜される酸化物半導体膜１０８の原子数比はそれぞれ、誤差として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、スパッタリングターゲットとして、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜１０８の原子数比は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３近傍となる場合がある。
【０２１１】
例えば、第１の酸化物半導体膜１０８ａとしては、上述のＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等のスパッタリングターゲットを用いて形成すればよい。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、上述のＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２等を用いて形成すればよい。なお、第２の酸化物半導体膜１０８ｂ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としては、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たす必要はなく、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ＜Ｍを満たす組成でもよい。具体的には、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２等が挙げられる。
【０２１２】
また、酸化物半導体膜１０８は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ１００のオフ電流を低減することができる。とくに、第１の酸化物半導体膜１０８ａには、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２ｅＶ以上３．０ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用い、第２の酸化物半導体膜１０８ｂには、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用いると、好適である。また、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりも第２の酸化物半導体膜１０８ｂのエネルギーギャップが大きい方が好ましい。
【０２１３】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂの厚さは、それぞれ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５０ｎｍ以下とする。なお、先に記載の膜厚の関係を満たすと好ましい。
【０２１４】
また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、キャリア密度が１×１０１７個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５個／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３個／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１個／ｃｍ３以下とする。
【０２１５】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂのキャリア密度や不純物濃度、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。
【０２１６】
なお、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、それぞれ不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに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酸化物半導体膜は、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、該酸化物半導体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酸化物半導体膜は、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酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
【０２１７】
したがって、上記高純度真性、または実質的に高純度真性の酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとすることができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等がある。
【０２１８】
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子（または酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体膜１０８は水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜１０８において、ＳＩＭＳ分析により得られる水素濃度を、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０２１９】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａは、第２の酸化物半導体膜１０８ｂよりも水素濃度が少ない部分を有すると好ましい。第１の酸化物半導体膜１０８ａの方が、第２の酸化物半導体膜１０８ｂよりも水素濃度が少ない部分を有すことにより、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【０２２０】
また、第１酸化物半導体膜１０８ａにおいて、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいて酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおけるシリコンや炭素の濃度と、第１の酸化物半導体膜１０８ａとの界面近傍のシリコンや炭素の濃度（ＳＩＭＳ分析により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０２２１】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいて、ＳＩＭＳ分析により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、第１の酸化物半導体膜１０８ａのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
【０２２２】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａに窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物半導体膜において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、ＳＩＭＳ分析により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０２２３】
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、それぞれ非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【０２２４】
＜トランジスタの保護絶縁膜として機能する絶縁膜＞
絶縁膜１１４、１１６は、酸化物半導体膜１０８に酸素を供給する機能を有する。また、絶縁膜１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を有する。また、絶縁膜１１４は、酸素を透過することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４は、後に形成する絶縁膜１１６を形成する際の、酸化物半導体膜１０８へのダメージ緩和膜としても機能する。
【０２２５】
絶縁膜１１４としては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
【０２２６】
また、絶縁膜１１４は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これは、絶縁膜１１４に含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜１１４における酸素の透過量が減少してしまう。
【０２２７】
なお、絶縁膜１１４においては、外部から絶縁膜１１４に入った酸素が全て絶縁膜１１４の外部に移動せず、絶縁膜１１４にとどまる酸素もある。また、絶縁膜１１４に酸素が入ると共に、絶縁膜１１４に含まれる酸素が絶縁膜１１４の外部へ移動することで、絶縁膜１１４において酸素の移動が生じる場合もある。絶縁膜１１４として酸素を透過することができる酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜１１４上に設けられる、絶縁膜１１６から脱離する酸素を、絶縁膜１１４を介して酸化物半導体膜１０８に移動させることができる。
【０２２８】
また、絶縁膜１１４は、酸化物半導体膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）の間に窒素酸化物の準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いて形成することができる。Ｅｖ＿ｏｓとＥｃ＿ｏｓの間に窒素酸化物の準位密度が低い酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
【０２２９】
なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０１８個／ｃｍ３以上５×１０１９個／ｃｍ３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。
【０２３０】
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０以上２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２またはＮＯは、絶縁膜１１４などに準位を形成する。当該準位は、酸化物半導体膜１０８のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８の界面に拡散すると、当該準位が絶縁膜１１４側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。
【０２３１】
また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁膜１１６に含まれるアンモニアと反応するため、絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８の界面において、電子がトラップされにくい。
【０２３２】
絶縁膜１１４として、Ｅｖ＿ｏｓとＥｃ＿ｏｓの間に窒素酸化物の準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
【０２３３】
なお、トランジスタの作製工程の加熱処理、代表的には３００℃以上３５０℃未満の加熱処理により、絶縁膜１１４は、１００Ｋ以下のＥＳＲで測定して得られたスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルが観測される。なお、第１のシグナル及び第２のシグナルのスプリット幅、並びに第２のシグナル及び第３のシグナルのスプリット幅は、ＸバンドのＥＳＲ測定において約５ｍＴである。また、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満であり、代表的には１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満である。
【０２３４】
なお、１００Ｋ以下のＥＳＲスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１シグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルは、窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０以上２以下、好ましくは１以上２以下）起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例としては、一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど、酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
【０２３５】
また、Ｅｖ＿ｏｓとＥｃ＿ｏｓの間に窒素酸化物の準位密度が低い酸化物絶縁膜は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０２３６】
基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、Ｅｖ＿ｏｓとＥｃ＿ｏｓの間に窒素酸化物の準位密度が低い酸化物絶縁膜を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。
【０２３７】
絶縁膜１１６は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、ＴＤＳ分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物絶縁膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、または１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
【０２３８】
絶縁膜１１６としては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
【０２３９】
また、絶縁膜１１６は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁膜１１６は、絶縁膜１１４と比較して酸化物半導体膜１０８から離れているため、絶縁膜１１４より、欠陥密度が多くともよい。
【０２４０】
また、絶縁膜１１４、１１６は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁膜１１４の単層構造としてもよい。
【０２４１】
絶縁膜１１８は、窒素を有する。また、絶縁膜１１８は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁膜１１８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁膜１１８を設けることで、酸化物半導体膜１０８からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜１０８への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。絶縁膜１１８としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、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等がある。なお、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けてもよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
【０２４２】
なお、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの様々な膜は、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いても良い。
【０２４３】
熱ＣＶＤ法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
【０２４４】
熱ＣＶＤ法は、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行ってもよい。
【０２４５】
また、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次チャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブとも呼ぶ）を切り替えて２種類以上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガスと同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の層が第１の層上に積層されて薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なＦＥＴを作製する場合に適している。
【０２４６】
ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法は、上記実施形態の導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜、金属酸化膜などの様々な膜を形成することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−ＺｎＯ膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル亜鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、Ｉｎ（ＣＨ３）３である。また、トリメチルガリウムの化学式は、Ｇａ（ＣＨ３）３である。また、ジメチル亜鉛の化学式は、Ｚｎ（ＣＨ３）２である。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガリウム（化学式Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３）を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛（化学式Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２）を用いることもできる。
【０２４７】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒とハフニウム前駆体化合物を含む液体（ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルアミドハフニウム（ＴＤＭＡＨ）などのハフニウムアミド）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン（Ｏ３）の２種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化学式はＨｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４である。また、他の材料液としては、テトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウムなどがある。
【０２４８】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体（トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）など）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてＨ２Ｏの２種類のガスを用いる。なお、トリメチルアルミニウムの化学式はＡｌ（ＣＨ３）３である。また、他の材料液としては、トリス（ジメチルアミド）アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）などがある。
【０２４９】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサクロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス（Ｏ２、一酸化二窒素）のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
【０２５０】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置によりタングステン膜を成膜する場合には、ＷＦ６ガスとＢ２Ｈ６ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、ＷＦ６ガスとＨ２ガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、Ｂ２Ｈ６ガスに代えてＳｉＨ４ガスを用いてもよい。
【０２５１】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばＩｎ−Ｇａ−ＺｎＯ膜を成膜する場合には、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＩｎ−Ｏ層を形成し、その後、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを同時に導入してＧａＯ層を形成し、更にその後Ｚｎ（ＣＨ３）２とＯ３ガスを同時に導入してＺｎＯ層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてＩｎ−Ｇａ−Ｏ層やＩｎ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、Ｏ３ガスに変えてＡｒ等の不活性ガスでバブリングして得られたＨ２Ｏガスを用いても良いが、Ｈを含まないＯ３ガスを用いる方が好ましい。また、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。また、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。また、Ｚｎ（ＣＨ３）２ガスを用いても良い。
【０２５２】
＜半導体装置の構成例２＞
次に、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ１００と異なる構成例について、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【０２５３】
図８（Ａ）は、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ１４０の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
【０２５４】
トランジスタ１７０は、基材４１０上の第１のゲート電極として機能する導電膜１０４と、基材４１０及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の絶縁膜１０７と、絶縁膜１０７上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、酸化物半導体膜１０８に電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜１１２ａと、酸化物半導体膜１０８に電気的に接続されるドレイン電極として機能する１１２ｂと、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１４と、絶縁膜１１４上の絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８上の導電膜１２０ａと、絶縁膜１１８上の導電膜１２０ｂと、を有する。絶縁膜１１４、１１６、１１８は、トランジスタ１７０の第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、導電膜１２０ａは、絶縁膜１１４、１１６、１１８に設けられる開口部１４２ｃを介して、導電膜１１２ｂと電気的に接続される。また、トランジスタ１７０において、導電膜１２０ａは、例えば、表示装置に用いる画素電極としての機能を有する。また、トランジスタ１７０において、導電膜１２０ｂは、第２のゲート電極（バックゲート電極ともいう）として機能する。
【０２５５】
また、図８（Ｃ）に示すように導電膜１２０ｂは、絶縁膜１０６、１０７、１１４、１１６、１１８に設けられる開口部１４２ａ、１４２ｂにおいて、第１のゲート電極として機能する導電膜１０４に接続される。よって、導電膜１２０ｂと導電膜１０４とは、同じ電位が与えられる。
【０２５６】
なお、本実施の形態においては、開口部１４２ａ、１４２ｂを設け、導電膜１２０ｂと導電膜１０４を接続する構成について例示したが、これに限定されない。例えば、開口部１４２ａまたは開口部１４２ｂのいずれか一方の開口部のみを形成し、導電膜１２０ｂと導電膜１０４を接続する構成、または開口部１４２ａ及び開口部１４２ｂを設けずに、導電膜１２０ｂと導電膜１０４を接続しない構成としてもよい。なお、導電膜１２０ｂと導電膜１０４を接続しない構成の場合、導電膜１２０ｂと導電膜１０４には、それぞれ異なる電位を与えることができる。
【０２５７】
また、図８（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜１０８は、ゲート電極として機能する導電膜１０４と、第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂのそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂのチャネル長方向の長さ及びチャネル幅方向の長さは、酸化物半導体膜１０８のチャネル長方向の長さ及びチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、酸化物半導体膜１０８の全体は、絶縁膜１１４、１１６、１１８を介して導電膜１２０ｂに覆われている。また、第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂとゲート電極として機能する導電膜１０４とは、絶縁膜１０６、１０７、１１４、１１６、１１８に設けられる開口部１４２ａ、１４２ｂにおいて接続されるため、酸化物半導体膜１０８のチャネル幅方向の側面は、絶縁膜１１４、１１６、１１８を介して第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂと対向している。
【０２５８】
別言すると、トランジスタ１７０のチャネル幅方向において、ゲート電極として機能する導電膜１０４及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７及び第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１１４、１１６、１１８に設けられる開口部において接続すると共に、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７及び第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１１４、１１６、１１８を介して酸化物半導体膜１０８を囲む構成である。
【０２５９】
このような構成を有することで、トランジスタ１７０に含まれる酸化物半導体膜１０８を、ゲート電極として機能する導電膜１０４及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂの電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ１７０のように、ゲート電極及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜を電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
【０２６０】
トランジスタ１７０は、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、ゲート電極として機能する導電膜１０４によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に酸化物半導体膜１０８に印加することができるため、トランジスタ１７０の電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ１７０を微細化することが可能となる。また、トランジスタ１７０は、ゲート電極として機能する導電膜１０４及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂによって囲まれた構造を有するため、トランジスタ１７０の機械的強度を高めることができる。
【０２６１】
トランジスタ１７０のその他の構成については、先に示すトランジスタ１００と同様であり、同様の効果を奏する。
【０２６２】
また、本実施の形態に係るトランジスタは、上記の構造のそれぞれを自由に組み合わせることが可能である。例えば、図６に示すトランジスタ１００を表示装置の画素のトランジスタに用い、図８に示すトランジスタ１７０を表示装置のゲートドライバのトランジスタに用いることができる。
【０２６３】
＜半導体装置の作製方法１＞
次に、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ１００の作製方法について、図９乃至図１１を用いて以下詳細に説明する。なお、図９乃至図１１は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【０２６４】
なお、トランジスタ１００を構成する膜（絶縁膜、酸化物半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）法を用いて形成することができる。あるいは、塗布法や印刷法で形成することができる。成膜方法としては、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法が代表的であるが、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法やＡＬＤ（原子層成膜）法を使ってもよい。
【０２６５】
熱ＣＶＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行う。このように、熱ＣＶＤ法は、プラズマを発生させない成膜方法であるため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
【０２６６】
また、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行う。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブともよぶ。）を切り替えて２種類以上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガスと同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の単原子層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の単原子層が第１の単原子層上に積層されて薄膜が形成される。
【０２６７】
このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なトランジスタを作製する場合に適している。
【０２６８】
まず、基材４１０上に導電膜を形成し、該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工程を行い加工して、ゲート電極として機能する導電膜１０４を形成する。次に、導電膜１０４上にゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７を形成する（図９（Ａ）参照）。
【０２６９】
ゲート電極として機能する導電膜１０４は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）法、を用いて形成することができる。または、塗布法や印刷法で形成することができる。成膜方法としては、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法が代表的であるが、先に説明した有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等の熱ＣＶＤ法、又は原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いてもよい。
【０２７０】
本実施の形態では、基材４１０としてガラス基板を用い、ゲート電極として機能する導電膜１０４として厚さ１００ｎｍのタングステン膜をスパッタリング法で形成する。
【０２７１】
ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７は、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、真空蒸着法、ＰＬＤ法等を用いて形成することができる。本実施の形態では、ＰＥＣＶＤ法により、絶縁膜１０６として厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜１０７として厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。
【０２７２】
なお、絶縁膜１０６としては、窒化シリコン膜の積層構造とすることができる。具体的には、絶縁膜１０６を、第１の窒化シリコン膜と、第２の窒化シリコン膜と、第３の窒化シリコン膜との３層積層構造とすることができる。該３層積層構造の一例としては、以下のように形成することができる。
【０２７３】
第１の窒化シリコン膜としては、例えば、流量２００ｓｃｃｍのシラン、流量２０００ｓｃｃｍの窒素、及び流量１００ｓｃｃｍのアンモニアガスを原料ガスとしてＰＥ−ＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが５０ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２７４】
第２の窒化シリコン膜としては、流量２００ｓｃｃｍのシラン、流量２０００ｓｃｃｍの窒素、及び流量２０００ｓｃｃｍのアンモニアガスを原料ガスとしてＰＥＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが３００ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２７５】
第３の窒化シリコン膜としては、流量２００ｓｃｃｍのシラン、及び流量５０００ｓｃｃｍの窒素を原料ガスとしてＰＥＣＶＤ装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を１００Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて２０００Ｗの電力を供給して、厚さが５０ｎｍとなるように形成すればよい。
【０２７６】
なお、上記第１の窒化シリコン膜、第２の窒化シリコン膜、及び第３の窒化シリコン膜形成時の基板温度は３５０℃とすることができる。
【０２７７】
絶縁膜１０６を、窒化シリコン膜の３層の積層構造とすることで、例えば、導電膜１０４に銅（Ｃｕ）を含む導電膜を用いる場合において、以下の効果を奏する。
【０２７８】
第１の窒化シリコン膜は、導電膜１０４からの銅（Ｃｕ）元素の拡散を抑制することができる。第２の窒化シリコン膜は、水素を放出する機能を有し、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜の耐圧を向上させることができる。第３の窒化シリコン膜は、第３の窒化シリコン膜からの水素放出が少なく、且つ第２の窒化シリコン膜からの放出される水素の拡散を抑制することができる。
【０２７９】
絶縁膜１０７としては、後に形成される酸化物半導体膜１０８（より具体的には、第１の酸化物半導体膜１０８ａ）との界面特性を向上させるため、酸素を含む絶縁膜で形成されると好ましい。
【０２８０】
次に、絶縁膜１０７上に、第１の酸化物半導体膜１０８ａを形成する。その後、第１の酸化物半導体膜１０８ａ上に、第２の酸化物半導体膜１０８ｂを形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０２８１】
本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２（原子数比））を用いて、スパッタリング法により第１の酸化物半導体膜を成膜し、その後真空中で連続して、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２（原子数比））を用いて、スパッタリング法により第２の酸化物半導体膜を成膜することで、積層の酸化物半導体膜を形成する。次に、該先層の酸化物半導体膜上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、該積層の酸化物半導体膜を所望の領域に加工することで島状の酸化物半導体膜１０８を形成する。
【０２８２】
なお、スパッタリング法で酸化物半導体膜１０８を形成する場合、スパッタリングガスは、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、希ガス及び酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい。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酸化物半導体膜１０８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。
【０２８３】
また、スパッタリング法で酸化物半導体膜１０８を形成する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、酸化物半導体膜１０８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排気（５×１０−７Ｐａから１×１０−４Ｐａ程度まで）することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。
【０２８４】
次に、絶縁膜１０７及び酸化物半導体膜１０８ａ上にソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜１１２を形成する（図９（Ｃ）参照）。
【０２８５】
本実施の形態では、導電膜１１２として、厚さ５０ｎｍのタングステン膜と、厚さ４００ｎｍのアルミニウム膜との積層膜をスパッタリング法により成膜する。なお、本実施の形態においては、導電膜１１２の２層の積層構造としたが、これに限定されない。例えば、導電膜１１２として、厚さ５０ｎｍのタングステン膜と、厚さ４００ｎｍのアルミニウム膜と、厚さ１００ｎｍのチタン膜との３層の積層構造としてもよい。
【０２８６】
次に、導電膜１１２上の所望の領域にマスク１４０ａ、１４０ｂを形成する（図９（Ｄ）参照）。
【０２８７】
本実施の形態においては、マスク１４０ａ、１４０ｂとしては、感光性の樹脂膜を塗布し、該感光性の樹脂膜をリソグラフィ工程によりパターニングすることで形成する。
【０２８８】
次に、導電膜１１２、及びマスク１４０ａ、１４０ｂ上からエッチングガス１３８を用いて、導電膜１１２及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂを加工する（図１０（Ａ）参照）。
【０２８９】
本実施の形態においては、ドライエッチング装置を用い、導電膜１１２、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂを加工する。ただし、導電膜１１２の形成方法としては、これに限定されず、例えば、エッチングガス１３８に薬液を用いることで、ウエットエッチング装置を用いて、導電膜１１２、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂを加工してもよい。ただし、ウエットエッチング装置を用いて、導電膜１１２、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂを加工するよりも、ドライエッチング装置を用いて導電膜１１２、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂを加工した方が、より微細なパターンを形成することができるため、好適である。
【０２９０】
次に、マスク１４０ａ、１４０ｂを除去することで、第２の酸化物半導体膜１０８ｂ上のソース電極として機能する導電膜１１２ａと、第２の酸化物半導体膜１０８上のドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂと、が形成される。また、酸化物半導体膜１０８は、第１の酸化物半導体膜１０８ａと、凹部を有する第２の酸化物半導体膜１０８ｂとが形成される（図１０（Ｂ）参照）。
【０２９１】
また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂ、及び導電膜１１２ａ、１１２ｂ上から、薬液を塗布し、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの表面（バックチャネル側）を洗浄してもよい。
該洗浄の方法としては、例えば、リン酸等の薬液を用いた洗浄が挙げられる。リン酸等の薬液を用いて洗浄を行うことで、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの表面に付着した不純物（例えば、導電膜１１２ａ、１１２ｂに含まれる元素等）を除去することができる。なお、該洗浄は、必ずしも行う必要はなく、場合によっては、洗浄を行わなくてもよい。
【０２９２】
また、導電膜１１２ａ、１１２ｂの形成時、及び／または上記洗浄工程において、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりも膜厚の薄い第２の領域を有する。
【０２９３】
次に、酸化物半導体膜１０８、及び導電膜１１２ａ、１１２ｂ上に絶縁膜１１４、１１６を形成する（図１０（Ｃ）参照）。
【０２９４】
なお、絶縁膜１１４を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１６を形成することが好ましい。絶縁膜１１４を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１６を連続的に形成することで、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができるとともに、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素を酸化物半導体膜１０８に移動させることが可能となり、酸化物半導体膜１０８の酸素欠損量を低減することが可能となる。
【０２９５】
例えば、絶縁膜１１４として、ＰＥＣＶＤ法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。また、上記の堆積性気体に対する酸化性気体を２０倍より大きく１００倍未満、好ましくは４０以上８０以下とし、処理室内の圧力を１００Ｐａ未満、好ましくは５０Ｐａ以下とするＰＥＣＶＤ法を用いることで、絶縁膜１１４が、窒素を含み、且つ欠陥量の少ない絶縁膜となる。
【０２９６】
本実施の形態においては、絶縁膜１１４として、基材４１０を保持する温度を２２０℃とし、流量５０ｓｃｃｍのシラン及び流量２０００ｓｃｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室内の圧力を２０Ｐａとし、平行平板電極に供給する高周波電力を１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ（電力密度としては１．６×１０−２Ｗ／ｃｍ２）とするＰＥＣＶＤ法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成する。
【０２９７】
絶縁膜１１６としては、ＰＥＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上３５０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に０．１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ２以上０．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する。
【０２９８】
絶縁膜１１６の成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜１１６中における酸素含有量が化学量論的組成よりも多くなる。一方、基板温度が、上記温度で形成された膜では、シリコンと酸素の結合力が弱いため、後の工程の加熱処理により膜中の酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成することができる。
【０２９９】
また、絶縁膜１１６を形成する工程は、ＰＥＣＶＤ装置にて１８０℃以上３５０℃以下の温度で実施され、トランジスタ１００の作製工程中において、絶縁膜１１６を形成する工程の温度が最も高くなると好ましい。例えば、絶縁膜１１６を形成する温度を３５０℃で実施することで、トランジスタ１００を直接フレキシブルプリント基板等への形成が可能となる。
【０３００】
なお、絶縁膜１１６の形成工程において、絶縁膜１１４が酸化物半導体膜１０８の保護膜となる。したがって、酸化物半導体膜１０８へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁膜１１６を形成することができる。
【０３０１】
なお、絶縁膜１１６の成膜条件において、酸化性気体に対するシリコンを含む堆積性気体の流量を増加することで、絶縁膜１１６の欠陥量を低減することが可能である。代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が６×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、好ましくは３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１．５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である欠陥量の少ない酸化物絶縁層を形成することができる。この結果トランジスタの信頼性を高めることができる。
【０３０２】
また、絶縁膜１１４、１１６を形成した後、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理により、絶縁膜１１４、１１６に含まれる窒素酸化物を低減することができる。また、上記加熱処理により、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の一部を酸化物半導体膜１０８に移動させ、酸化物半導体膜１０８に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
【０３０３】
絶縁膜１１４、１１６への加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上３５０℃以下、以下とする。加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい該加熱処理には、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。
【０３０４】
本実施の形態では、窒素雰囲気で、３５０℃、１時間の加熱処理を行う。なお、トランジスタ１００を形成する工程において、絶縁膜１１６を形成する温度が最も高くなればよく、絶縁膜１１６の形成する温度と同等の温度を異なる工程で行ってもよい。
【０３０５】
次に、絶縁膜１１６上に酸化物導電膜１３１を形成する（図１０（Ｄ）参照）。
【０３０６】
酸化物導電膜１３１は、酸素と、金属（インジウム、亜鉛、チタン、アルミニウム、タングステン、タンタル、またはモリブデンの中から選ばれる少なくとも１以上）と、を有する。
【０３０７】
酸化物導電膜１３１の一例としては、酸化窒化タンタル膜、酸化チタン膜、インジウム錫酸化物（以下ＩＴＯともいう）膜、酸化アルミニウム膜、酸化物半導体膜（例えば、ＩＧＺＯ膜（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：４：５（原子数比））等）を用いることができる。また、酸化物導電膜１３１としては、スパッタリング法を用いて形成することができる。また、酸化物導電膜１３１の厚さとしては、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、または２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすると好ましい。本実施の形態では、酸化物導電膜１３１として、厚さ５ｎｍの酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  ＳｉＯ２  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｘｉｄｅ：以下ＩＴＳＯ膜と呼ぶ）を用いる。
【０３０８】
次に、酸化物導電膜１３１を介して絶縁膜１１４、１１６及び酸化物半導体膜１０８に酸素１３９を添加する（図１１（Ａ）参照）。
【０３０９】
酸化物導電膜１３１を介して絶縁膜１１４、１１６及び酸化物半導体膜１０８に酸素１３９を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等がある。また、酸素１３９を添加する際に、基板側にバイアスを印加することで効果的に酸素１３９を絶縁膜１１４、１１６及び酸化物半導体膜１０８に添加することができる。上記バイアスとしては、例えば、電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以上５Ｗ／ｃｍ２以下とすればよい。絶縁膜１１６上に酸化物導電膜１３１を設けて酸素を添加することで、酸化物導電膜１３１が絶縁膜１１６から酸素が脱離することを抑制する保護膜として機能する。このため、絶縁膜１１４、１１６及び酸化物半導体膜１０８により多くの酸素を添加することができる。
【０３１０】
次に、エッチャント１４２により、酸化物導電膜１３１を除去する（図１１（Ｂ）参照）。
【０３１１】
酸化物導電膜１３１の除去方法としては、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせる方法等が挙げられる。なお、ドライエッチング法の場合には、エッチャント１４２は、エッチングガスであり、ウエットエッチング法の場合には、エッチャント１４２は、薬液である。本実施の形態においては、ウエットエッチング法を用いて、酸化物導電膜１３１を除去する。
【０３１２】
次に、絶縁膜１１６上に絶縁膜１１８を形成する（図１１（Ｃ）参照）。
【０３１３】
なお、絶縁膜１１８の形成前、または絶縁膜１１８の形成後に加熱処理を行って、絶縁膜１１４、１１６に含まれる過剰酸素を酸化物半導体膜１０８中に拡散させ、酸化物半導体膜１０８中の酸素欠損を補填することができる。あるいは、絶縁膜１１８を加熱成膜とすることで、絶縁膜１１４、１１６に含まれる過剰酸素を酸化物半導体膜１０８中に拡散させ、酸化物半導体膜１０８中の酸素欠損を補填することができる。
【０３１４】
絶縁膜１１８をＰＥＣＶＤ法で形成する場合、基板温度は１８０℃以上３５０℃以下にすることで、緻密な膜を形成できるため好ましい。
【０３１５】
例えば、絶縁膜１１８としてＰＥＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する場合、シリコンを含む堆積性気体、窒素、及びアンモニアを原料ガスとして用いることが好ましい。窒素と比較して少量のアンモニアを用いることで、プラズマ中でアンモニアが解離し、活性種が発生する。該活性種が、シリコンを含む堆積性気体に含まれるシリコン及び水素の結合、及び窒素の三重結合を切断する。この結果、シリコン及び窒素の結合が促進され、シリコン及び水素の結合が少なく、欠陥が少なく、緻密な窒化シリコン膜を形成することができる。一方、窒素に対するアンモニアの量が多いと、シリコンを含む堆積性気体及び窒素の分解が進まず、シリコン及び水素結合が残存してしまい、欠陥が増大した、且つ粗な窒化シリコン膜が形成されてしまう。これらのため、原料ガスにおいて、アンモニアに対する窒素の流量比を５以上５０以下、１０以上５０以下とすることが好ましい。
【０３１６】
本実施の形態においては、絶縁膜１１８として、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、シラン、窒素、及びアンモニアの原料ガスから、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。流量は、シランが５０ｓｃｃｍ、窒素が５０００ｓｃｃｍであり、アンモニアが１００ｓｃｃｍである。処理室の圧力を１００Ｐａ、基板温度を３５０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１０００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給する。ＰＥＣＶＤ装置は電極面積が６０００ｃｍ２である平行平板型のＰＥＣＶＤ装置であり、供給した電力を単位面積あたりの電力（電力密度）に換算すると１．７×１０−１Ｗ／ｃｍ２である。
【０３１７】
以上の工程で図６に示すトランジスタ１００を形成することができる。
【０３１８】
＜半導体装置の作製方法２＞
次に、本発明の一態様であるトランジスタ１７０の作製方法について、図１２を用いて以下詳細に説明する。なお、図１２は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。また、図１２（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｇ）は、トランジスタ１７０の作製途中のチャネル長方向の断面図であり、図１２（Ｂ）（Ｄ）（Ｆ）（Ｈ）は、トランジスタ１７０の作製途中のチャネル幅方向の断面図である。
【０３１９】
まず、先に示すトランジスタ１００の作製方法と同様の工程（図９乃至図１１に示す工程）を行い、基材４１０上に導電膜１０４、絶縁膜１０６、１０７、酸化物半導体膜１０８、導電膜１１２ａ、１１２ｂ、及び絶縁膜１１４、１１６、１１８を形成する（図１２（Ａ）（Ｂ）参照）。
【０３２０】
次に、絶縁膜１１８上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、絶縁膜１１４、１１６、１１８の所望の領域に開口部１４２ｃを形成する。また、絶縁膜１１８上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、絶縁膜１０６、１０７、１１４、１１６、１１８の所望の領域に開口部１４２ａ、１４２ｂを形成する。なお、開口部１４２ｃは、導電膜１１２ｂに達するように形成される。また、開口部１４２ａ、１４２ｂは、それぞれ導電膜１０４に達するように形成される（図１２（Ｃ）（Ｄ）参照）。
【０３２１】
なお、開口部１４２ａ、１４２ｂと開口部１４２ｃは、同じ工程で形成してもよく、異なる工程で形成してもよい。開口部１４２ａ、１４２ｂと開口部１４２ｃを同じ工程で形成する場合、例えば、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクを用いて形成することができる。また、開口部１４２ａ、１４２ｂを複数回に分けて形成してもよい。例えば、絶縁膜１０６、１０７を加工し、その後、絶縁膜１１４、１１６、１１８を加工する。
【０３２２】
次に、開口部１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃを覆うように絶縁膜１１８上に導電膜１２０を形成する（図１２（Ｅ）（Ｆ）参照）。
【０３２３】
導電膜１２０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ことができる。とくに、導電膜１２０としては、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（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ膜）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。また、導電膜１２０としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。本実施の形態においては、膜厚１１０ｎｍのＩＴＳＯ膜をスパッタリング法で形成する。
【０３２４】
次に、導電膜１２０上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、導電膜１１２を所望の形状に加工することで、導電膜１２０ａ、１２０ｂを形成する（図１２（Ｇ）（Ｈ）参照）。
【０３２５】
導電膜１２０ａ、１２０ｂの形成方法については、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせる方法等が挙げられる。本実施の形態においては、ウエットエッチング法を用いて、導電膜１２０を導電膜１２０ａ、１２０ｂへと加工する。
【０３２６】
以上の工程で図８に示すトランジスタ１７０を作製することができる。
【０３２７】
＜半導体装置の構成例２＞
図１６（Ａ）は、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタ１００Ｂの断面図である。
【０３２８】
トランジスタ１００Ｂは酸化物半導体膜１０８ｃを備え、酸化物半導体膜１０８ｃは、トランジスタ１００が備える酸化物半導体膜１０８ｂと形状が異なる。
【０３２９】
＜半導体装置の構成例３＞
図１６（Ｂ）は、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタ１００Ｃの断面図である。
【０３３０】
トランジスタ１００Ｃは一の酸化物半導体膜１０８を備える。
【０３３１】
＜半導体装置の構成例４＞
図１６（Ｃ）は、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタ１００Ｄの断面図である。
【０３３２】
トランジスタ１００Ｄは酸化物半導体膜１０８ａと、酸化物半導体膜１０８ａより薄い酸化物半導体膜１０８ｂを備える。
【０３３３】
＜半導体装置の構成例５＞
図１６（Ｄ）は、本発明の一態様の発光パネルに用いることができるトランジスタ１００Ｅの断面図である。
【０３３４】
トランジスタ１００Ｅは絶縁膜１１９を絶縁膜１１８と酸化物半導体膜１０８ｃの間に備える。
【０３３５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０３３６】
例えば、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
【０３３７】
ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【０３３８】
ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に接続されていない場合であり、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。
【０３３９】
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
【０３４０】
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。なお、ＸとＹとが機能的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合と、ＸとＹとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
【０３４１】
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
【０３４２】
なお、例えば、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１を介して（又は介さず）、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２を介して（又は介さず）、Ｙと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１の一部と直接的に接続され、Ｚ１の別の一部がＸと直接的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２の一部と直接的に接続され、Ｚ２の別の一部がＹと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
【０３４３】
例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
【０３４４】
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）との間の経路であり、前記第１の接続経路は、Ｚ１を介した経路であり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有しておらず、前記第３の接続経路は、Ｚ２を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路によって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路によって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の電気的パスによって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の電気的パスは、第２の電気的パスを有しておらず、前記第２の電気的パスは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）からトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）への電気的パスであり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の電気的パスによって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の電気的パスは、第４の電気的パスを有しておらず、前記第４の電気的パスは、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）からトランジスタのソース（又は第１の端子など）への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
【０３４５】
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ１、Ｚ２は、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【０３４６】
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【符号の説明】
【０３４７】
Ｃ１（ｉ）    電極
Ｃ２（ｊ）    電極
ＣＯＮ１    接続部
ＣＯＮ２    接続部
Ｌ１    配線
Ｌ２    配線
Ｍ０    トランジスタ
Ｍ６    トランジスタ
ＳＤ６    駆動回路
ＦＰＣ１    フレキシブルプリント基板
ＦＰＣ２    フレキシブルプリント基板
ＦＰＣ３    フレキシブルプリント基板
ＦＰＣ４    フレキシブルプリント基板
１０    画像信号
１１    選択信号
１２    制御信号
１３    信号
１４    信号
１００    トランジスタ
１００Ｂ    トランジスタ
１００Ｃ    トランジスタ
１００Ｄ    トランジスタ
１００Ｅ    トランジスタ
１０４    導電膜
１０６    絶縁膜
１０７    絶縁膜
１０８    酸化物半導体膜
１０８ａ    酸化物半導体膜
１０８ｂ    酸化物半導体膜
１０８ｃ    酸化物半導体膜
１１２    導電膜
１１２ａ    導電膜
１１２ｂ    導電膜
１１４    絶縁膜
１１６    絶縁膜
１１８    絶縁膜
１１９    絶縁膜
１２０    導電膜
１２０ａ    導電膜
１２０ｂ    導電膜
１３１    酸化物導電膜
１３８    エッチングガス
１３９    酸素
１４０    トランジスタ
１４０ａ    マスク
１４０ｂ    マスク
１４２    エッチャント
１４２ａ    開口部
１４２ｂ    開口部
１４２ｃ    開口部
１５０    トランジスタ
１７０    トランジスタ
４００    発光パネル
４０２    セグメント
４０２Ｂ    セグメント
４１０    基材
４１９    端子部
４２１    絶縁膜
４２８ａ    開口部
４２８ｂ    開口部
４５０    発光素子
４５０Ｐ    光学素子
４５１    電極
４５２    電極
４７０    基材
４７９    端子部
６００    表示パネル
６００Ｍ    表示モジュール
６００ＭＢ    表示モジュール
６００ＭＴ    表示モジュール
６００Ｔ    表示パネル
６０２    画素
６０２Ｂ    副画素
６０２Ｇ    副画素
６０２Ｒ    副画素
６０２Ｙ    副画素
６０５    封止材
６１０    基材
６１１    配線
６１９    端子
６２１    絶縁膜
６５０Ｒ    液晶素子
６５１    電極
６５２    電極
６５３    層
６７０    基材
６７０Ｐ    光学素子
６７１    絶縁膜
６７５    近接センサ
３０００    表示装置
３０００Ｂ    表示装置
３００１    筐体
３００１Ｂ    筐体
３１００    演算部
３１１０    記憶部
３５００    駆動部
３５４０    発光パネル駆動部
３５６０    表示パネル駆動部
【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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