(57)【要約】【課題】良好な表示が可能な反射型液晶表示装置を提供する。開口率が高い反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】対向基板側に反射膜を設ける。容量素子又は液晶素子の電極に、酸化物導電膜を用いる。具体的には、トランジスタ、絶縁膜、容量素子、液晶素子、及び反射膜を有し、トランジスタは、容量素子と電気的に接続し、トランジスタは、液晶素子と電気的に接続し、トランジスタは、酸化物半導体膜を有し、容量素子は、可視光を透過し、容量素子又は液晶素子は、一対の電極の少なくとも一方に、酸化物導電膜を有し、酸化物半導体膜は、絶縁膜を挟んで、酸化物導電膜とは反対側に位置し、反射膜は、液晶素子を挟んで、トランジスタとは反対側に位置する、表示装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタ、絶縁膜、液晶素子、及び第１の膜を有し、
前記トランジスタは、前記液晶素子と電気的に接続し、
前記トランジスタは、酸化物半導体膜を有し、
前記液晶素子は、一対の電極の少なくとも一方に、第１の酸化物導電膜を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記絶縁膜を挟んで、前記第１の酸化物導電膜とは反対側に位置し、
前記第１の膜は、前記液晶素子を挟んで、前記トランジスタとは反対側に位置し、
前記第１の膜は、可視光を反射する機能を有する、表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
容量素子を有し、
前記容量素子は、可視光を透過する機能を有し、
前記トランジスタは、前記容量素子と電気的に接続する、表示装置。
【請求項３】
トランジスタ、絶縁膜、容量素子、液晶素子、及び第１の膜を有し、
前記トランジスタは、前記容量素子と電気的に接続し、
前記トランジスタは、前記液晶素子と電気的に接続し、
前記トランジスタは、酸化物半導体膜を有し、
前記容量素子は、可視光を透過する機能を有し、
前記容量素子は、一対の電極の少なくとも一方に、第１の酸化物導電膜を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記絶縁膜を挟んで、前記第１の酸化物導電膜とは反対側に位置し、
前記第１の膜は、前記液晶素子を挟んで、前記トランジスタとは反対側に位置し、
前記第１の膜は、可視光を反射する機能を有する、表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記トランジスタは、ゲート電極を２つ有し、
前記２つのゲート電極は、それぞれ、前記酸化物半導体膜と重なり、
前記２つのゲート電極は、前記酸化物半導体膜を挟んで互いに反対側に位置し、
前記２つのゲート電極の一方は、第２の酸化物導電膜を有する、表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の酸化物導電膜と、前記第２の酸化物導電膜は、同一の金属元素を含む、表示装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記第１の酸化物導電膜と、前記第２の酸化物導電膜は、それぞれ、Ｉｎ−Ｍ１−Ｚｎ酸化物（Ｍ１はＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）である、表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記第１の酸化物導電膜と、前記酸化物半導体膜は、同一の金属元素を含む、表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記第１の酸化物導電膜と、前記酸化物半導体膜は、それぞれ、Ｉｎ−Ｍ２−Ｚｎ酸化物（Ｍ２はＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）である、表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置であり、
タッチセンサを有する、表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置と、ＦＰＣと、を有する、表示モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、スピーカ、マイク、操作スイッチ、又は操作ボタンと、を有する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本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、撮像装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイが広く普及してきている。フラットパネルディスプレイなどの表示装置において、行方向及び列方向に配設された画素内には、スイッチング素子であるトランジスタと、当該トランジスタと電気的に接続された液晶素子と、当該液晶素子と並列に接続された容量素子とが設けられている。
【０００４】
当該トランジスタの半導体膜を構成する半導体材料としては、アモルファス（非晶質）シリコン又はポリ（多結晶）シリコンなどのシリコン半導体が汎用されている。
【０００５】
また、半導体特性を示す金属酸化物（以下、酸化物半導体と記す）は、トランジスタの半導体膜に適用できる半導体材料である。例えば、酸化亜鉛又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体を用いて、トランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−６３１４１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９９４０２号公報
【特許文献３】特開２０１４−１９９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
携帯情報端末のようなモバイル用途においては、表示装置の低消費電力化が重要である。透過型の液晶表示装置の消費電力は、バックライトの消費電力の占める割合が多い。そのため、透過型の液晶表示装置では、長時間の表示あるいは表示を繰り返すことで、急速にバッテリを消費し、携帯情報端末の稼働時間が短くなってしまう。バックライトを用いない反射型の液晶表示装置は、消費電力が小さく、モバイル用途としては、適している。しかし、反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置に比べ、コントラストが低く、色再現性が良好でないことが多い。
【０００８】
本発明の一態様では、良好な表示が可能な反射型液晶表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、開口率が高い反射型液晶表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低い表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な表示装置などを提供することを課題の一とする。
【０００９】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、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】
【００１０】
本発明の一態様は、トランジスタ、絶縁膜、液晶素子、及び第１の膜を有し、トランジスタは、液晶素子と電気的に接続し、トランジスタは、酸化物半導体膜を有し、液晶素子は、一対の電極の少なくとも一方に、第１の酸化物導電膜を有し、酸化物半導体膜は、絶縁膜を挟んで、第１の酸化物導電膜とは反対側に位置し、第１の膜は、液晶素子を挟んで、トランジスタとは反対側に位置し、第１の膜は、可視光を反射する機能を有する、表示装置である。
【００１１】
なお、本明細書等では、可視光を反射する機能を有する膜を、反射膜と記すことがある。
【００１２】
また、ＡがＢを挟んでＣとは反対側に位置する、と記載する場合、必ずしもＡ、Ｂ、Ｃの３つが重なる部分を有していなくてもよく、例えば、ＡとＢが互いに重なる部分を有し、かつ、ＢとＣが互いに重なる部分を有する構成であってもよい。または、ＡとＢ又はＢとＣが互いに重なる部分を有していなくてもよい。
【００１３】
上記構成において、容量素子を有し、容量素子は、可視光を透過する機能（透光性とも記す）を有し、トランジスタは、容量素子と電気的に接続することが好ましい。
【００１４】
または、本発明の一態様は、トランジスタ、絶縁膜、容量素子、液晶素子、及び第１の膜を有し、トランジスタは、容量素子と電気的に接続し、トランジスタは、液晶素子と電気的に接続し、トランジスタは、酸化物半導体膜を有し、容量素子は、可視光を透過する機能を有し、容量素子は、一対の電極の少なくとも一方に、第１の酸化物導電膜を有し、酸化物半導体膜は、絶縁膜を挟んで、第１の酸化物導電膜とは反対側に位置し、第１の膜は、液晶素子を挟んで、トランジスタとは反対側に位置し、第１の膜は、可視光を反射する機能を有する、表示装置である。
【００１５】
上記各構成において、トランジスタは、ゲート電極を２つ有し、２つのゲート電極は、それぞれ、酸化物半導体膜と重なり、２つのゲート電極は、酸化物半導体膜を挟んで互いに反対側に位置し、２つのゲート電極の一方は、第２の酸化物導電膜を有することが好ましい。このとき、第１の酸化物導電膜と、第２の酸化物導電膜は、同一の金属元素を含むことが好ましい。特に、第１の酸化物導電膜と、第２の酸化物導電膜は、それぞれ、Ｉｎ−Ｍ１−Ｚｎ酸化物（Ｍ１はＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）であることが好ましい。
【００１６】
上記各構成において、第１の酸化物導電膜と、酸化物半導体膜は、同一の金属元素を含むことが好ましい。特に、第１の酸化物導電膜と、酸化物半導体膜は、それぞれ、Ｉｎ−Ｍ２−Ｚｎ酸化物（Ｍ２はＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）であることが好ましい。
【００１７】
上記各構成の表示装置は、タッチセンサを有していることが好ましい。
【００１８】
または、本発明の一態様は、上記各構成が適用された表示装置と、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、を有する、表示モジュールである。
【００１９】
または、本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、スピーカ、マイク、操作スイッチ、又は操作ボタンと、を有する、電子機器である。
【００２０】
本発明の一態様は、上記各構成が適用された表示装置に、ＦＰＣもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたモジュール、又はＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたモジュール等のモジュールである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様により、良好な表示が可能な反射型液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、開口率が高い反射型液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、消費電力が低い表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な表示装置などを提供することができる。
【００２２】
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、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】
【００２３】
【図１】表示装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図２】表示装置の一例を示す断面図。
【図３】表示装置の一例を示すブロック図及び画素の一例を示す回路図。
【図４】画素の一例を示す上面図。
【図５】表示装置の一例を示す断面図。
【図６】表示装置の一例を示す断面図。
【図７】画素の一例を示す上面図。
【図８】表示装置の一例を示す断面図。
【図９】表示装置の一例を示す断面図。
【図１０】画素の一例を示す上面図。
【図１１】表示装置の一例を示す断面図。
【図１２】表示装置の一例を示す断面図。
【図１３】画素の一例を示す上面図。
【図１４】表示装置の一例を示す断面図。
【図１５】表示装置の一例を示す断面図。
【図１６】表示装置の一例を示す断面図。
【図１７】画素の一例を示す上面図。
【図１８】表示装置の一例を示す断面図。
【図１９】画素の一例を示す回路図及び上面図。
【図２０】表示装置の一例を示す断面図。
【図２１】画素の一例を示す上面図。
【図２２】表示装置の一例を示す断面図。
【図２３】画素の一例を示す回路図。
【図２４】半導体装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図２５】半導体装置の一例を示す断面図。
【図２６】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図２７】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図２８】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図２９】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図３０】半導体装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図３１】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図３２】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図３３】半導体装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図３４】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図３５】半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
【図３６】トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。
【図３７】トランジスタの一例を示す断面図。
【図３８】バンド構造を説明する図。
【図３９】トランジスタの一例を示す断面図。
【図４０】ＣＡＡＣ−ＯＳの断面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像、及びＣＡＡＣ−ＯＳの断面模式図。
【図４１】ＣＡＡＣ−ＯＳの平面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像。
【図４２】ＣＡＡＣ−ＯＳ及び単結晶酸化物半導体のＸＲＤによる構造解析を説明する図。
【図４３】ＣＡＡＣ−ＯＳの電子回折パターンを示す図。
【図４４】Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。
【図４５】ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜方法を説明する図。
【図４６】ＩｎＭＺｎＯ４の結晶を説明する図。
【図４７】ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜方法を説明する図。
【図４８】表示装置の表示の一例を説明する図。
【図４９】表示装置の表示の一例を説明する図。
【図５０】表示装置への表示方法の一例を説明する図。
【図５１】表示装置への表示方法の一例を説明する図。
【図５２】表示モジュールの一例を説明する図。
【図５３】電子機器の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。また、同様の機能を指す場合には、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。
【００２６】
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００２７】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電膜」という用語を、「導電層」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１〜図２３を用いて説明する。
【００２９】
反射型の液晶表示装置では、外光が偏光板（偏光フィルムともいう）を介して液晶層に入射し、反射膜で反射され、液晶層に戻り、再度偏光板に入射する。その際、液晶層中での光学変調の程度により、偏光板を透過するか否かが決まり、明暗がコントロールされる。
【００３０】
本発明の一態様の表示装置は、トランジスタ等が形成される基板（以下、素子基板ともいう）とは異なる基板（以下、対向基板ともいう）上に、反射膜を有する。
【００３１】
つまり、本発明の一態様の反射型の液晶表示装置では、外光が素子基板を介して液晶層に入射し、反射膜で反射され、液晶層に戻り、再度、素子基板に入射する。
【００３２】
対向基板上に反射膜を形成することで、反射膜が、トランジスタ等の素子の凹凸の影響を受けることを抑制できる。
【００３３】
したがって、例えば、反射膜の平坦性を高め、鏡面反射が強い反射膜を形成することができる。もしくは、反射膜に所望の凹凸構造を形成し、拡散反射が強い反射膜を形成することができる。
【００３４】
また、対向基板側には、トランジスタ等を形成する必要がないため、反射膜に高温をかける工程を削減することができる。よって、反射膜に高い耐熱性が要求されない。
【００３５】
また、反射膜は必ずしもパターンを形成する必要はない。よって、反射膜に、エッチング等の加工をする必要がなく、加工が困難な膜を反射膜として用いることもできる。
【００３６】
これらのことから、本発明の一態様を適用することで、反射膜として選択することができる材料の幅が広がる。
【００３７】
反射膜には、例えば、アルミニウム、銀、又はこれらの金属材料を含む合金等を用いることが好ましい。
【００３８】
なお、反射膜に導電材料を用いる場合、反射膜には定電位が与えられることが好ましい。例えば、導電性のスペーサ等を用いて、素子基板側の導電膜と反射膜とを電気的に接続することが好ましい。例えば、液晶素子が有するコモン電極（共通の電位（コモン電位）が与えられる電極）と、反射膜とが電気的に接続されていることが好ましい。
【００３９】
または、反射膜は、複数の誘電体膜を含む構成としてもよい。例えば、屈折率の異なる２種類の誘電体膜を交互に積層することで、反射率の高い反射膜を得ることができる。
【００４０】
また、反射膜上に形成する膜は、着色膜（カラーフィルタなど）や遮光膜（光を吸収する層や、ブラックマトリクスなど）など、反射膜の導電性が影響しない膜が主である。そのため、反射膜が導電膜であっても、反射膜上に絶縁膜を別途設けることなく、着色膜や遮光膜を形成することができるため、製造工程や製造コストを抑えることができる。
【００４１】
または、反射膜及びカラーフィルタとして、ホログラムを応用した、指向性カラー反射機能を有する膜を用いてもよい。特に、入射光を反射膜の法線方向に反射するオフアキシス反射機構を有することが好ましい。
【００４２】
また、素子基板上には、トランジスタや容量素子等の素子が設けられる。これらの素子が透光性を有さない場合、表示装置の開口率が低下してしまう。
【００４３】
そこで、本発明の一態様の表示装置では、可視光を透過することができる容量素子を用いる。これにより、容量素子の面積によって、開口率を低下させることがなく、所望の容量値と高い開口率を両立できる。本発明の一態様は、大きな容量値が求められる容量素子を適用する場合に特に好適である。
【００４４】
例えば、容量素子の電極が、液晶素子の電極を兼ねる構成とすると好ましい。これにより、製造工程を減らし、製造コストを抑えることができる。
【００４５】
また、例えば、トランジスタに、酸化物半導体膜を用い、容量素子の電極又は液晶素子の電極の１つ以上に、酸化物導電膜を用いることが好ましい。このとき、酸化物半導体膜と酸化物導電膜を、酸化物半導体を用いて形成することが好ましい。酸化物半導体は、表示装置の作製工程において、抵抗率を容易に制御することができるため、半導体膜及び導電膜の材料として好適に用いることができる。特に、同一の金属元素を有する酸化物半導体又は同一の酸化物半導体を、表示装置を構成する層のうち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。また、酸化物半導体は、可視光を透過する材料であるため、可視光を透過する素子に好適に用いることができる。
【００４６】
＜構成例１＞
図１（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の表示装置を示す。図１（Ａ）は、表示装置８０の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における一点鎖線Ｕ−Ｖ間の断面図である。
【００４７】
図１（Ａ）に示す表示装置８０は、画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４を有する。
【００４８】
封止層７１２は、画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４を囲むように配置される。なお、基板７０１と基板７０５は、封止層７１２によって封止されている。すなわち、画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４は、封止層７１２によって、基板７０１と基板７０５の間に封止されている。
【００４９】
また、表示装置８０は、封止層７１２によって囲まれている領域とは異なる領域に、画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４とそれぞれ電気的に接続されるＦＰＣ端子部７０８を有する。ＦＰＣ端子部７０８には、ＦＰＣ７１６ａが接続され、ＦＰＣ７１６ａによって画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４に各種信号等が供給される。また、画素部７１、信号線駆動回路７６、走査線駆動回路７４、及びＦＰＣ端子部７０８には、配線７１０が各々接続されている。ＦＰＣ７１６ａにより供給される各種信号等は、配線７１０を介して、画素部７１、信号線駆動回路７６、走査線駆動回路７４、及びＦＰＣ端子部７０８に与えられる。
【００５０】
また、表示装置８０に走査線駆動回路７４を複数設けてもよい。また、表示装置８０としては、信号線駆動回路７６及び走査線駆動回路７４を画素部７１と同じ基板７０１に形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、走査線駆動回路７４のみ、又は信号線駆動回路７６のみを基板７０１に形成してもよい。この場合、ソースドライバ回路又はゲートドライバ回路等が形成された基板（例えば、単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜を用いて形成された駆動回路基板）を、基板７０１に実装する構成としてもよい。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方式などを用いることができる。
【００５１】
図１（Ｂ）に示すように、表示装置８０は、引き回し配線部７１１、画素部７１、信号線駆動回路７６、及びＦＰＣ端子部７０８を有する。
【００５２】
表示装置８０が有する画素部７１は複数のトランジスタ及び容量素子を有している。例えば、図１（Ｂ）に示す画素部７１は、トランジスタ５２及び容量素子５５を有する。
【００５３】
また、信号線駆動回路７６及び走査線駆動回路７４は、複数のトランジスタ及び配線コンタクト部をそれぞれ有している。例えば、図１（Ｂ）に示す信号線駆動回路７６は、トランジスタ７５２を有する。
【００５４】
なお、画素部７１、信号線駆動回路７６、及び走査線駆動回路７４に適用することができるトランジスタ、容量素子、配線コンタクト部の構成例は、実施の形態２で詳述する。
【００５５】
例えば、トランジスタ５２として、実施の形態２で示すトランジスタ１５０を用いることができる。例えば、トランジスタ７５２として、実施の形態２で示すトランジスタ１５１を用いることができる。
【００５６】
本実施の形態で用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する。該トランジスタは、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【００５７】
また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、駆動回路として、別途、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。
【００５８】
図１（Ｂ）に示す断面形状において、ゲート電極７６１の幅は、酸化物半導体膜７６２の幅よりも長い。したがって、外光が基板７０１を介して酸化物半導体膜７６２に入射することを、ゲート電極７６１により遮ることができる。これにより、トランジスタ５２の特性の変動を抑制することができる。なお、トランジスタの特性に影響がない場合などは、ゲート電極７６１の幅が、酸化物半導体膜７６２の幅以下であってもよい。
【００５９】
また、容量素子５５としては、例えば、実施の形態２で示す容量素子１６０を用いることができる。容量素子５５は透光性を有するため、画素部７１が有する一つの画素において容量素子５５を大きく（大面積に）形成することができる。よって、開口率を高める（代表的には開口率を５０％以上、好ましくは６０％以上とすることが可能である）と共に、容量値を増大させた表示装置とすることができる。解像度の高い表示装置（液晶表示装置等）では、画素の面積が小さくなる。容量素子が可視光を遮る場合、画素の開口部を広げるためには、容量素子の面積を小さくする必要がある。このため、解像度の高い表示装置において、容量素子の容量値は小さくなる。しかしながら、本発明の一態様の表示装置が有する容量素子は透光性を有するため、各画素において十分な容量値を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画素密度が２００ｐｐｉ以上、更には３００ｐｐｉ以上、より更には５００ｐｐｉ以上である高解像度の表示装置に好適に用いることができる。また、本実施の形態に示す構造により、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができるため、外光を効率よく利用することができ、良好な表示が可能な反射型表示装置を実現することができる。
【００６０】
また、液晶表示装置において、容量素子の容量値を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させる場合、当該期間を長くできるため、画像データを書き換える回数を低減することが可能であり、消費電力を低減することができる。
【００６１】
容量素子５５が有する一対の電極（導電膜７６３及び導電膜７７２）としては、可視光を透過する導電膜を用いることができる。可視光を透過する導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。特に、導電膜７６３及び導電膜７７２のうち少なくとも一方に、酸化物導電膜を用いることが好ましい。該酸化物導電膜は、酸化物半導体膜７６２と同一の金属材料を含むことが好ましく、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）膜であることがさらに好ましい。
【００６２】
本実施の形態では、導電膜７６３に、酸化物半導体膜７６２と同一の金属材料を含む酸化物導電膜を用いる例を示す。また、本実施の形態では、酸化物半導体膜７６２及び導電膜７６３に、上記のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物膜を用いる例を示す。
【００６３】
また、図１（Ｂ）において、トランジスタ５２上に、絶縁膜７６４、絶縁膜７６６、及び絶縁膜７６８がこの順で設けられている。
【００６４】
絶縁膜７６４及び絶縁膜７６６には、少なくとも酸素を含む絶縁膜をそれぞれ用いることが好ましい。
【００６５】
絶縁膜７６８には、少なくとも水素を含む絶縁膜を用いることが好ましい。
【００６６】
絶縁膜７６８は平坦化機能を有する膜であってもよい。絶縁膜７６８上に、平坦化機能を有する膜を形成してもよい。
【００６７】
実施の形態２で後述するように、本発明の一態様の表示装置では、酸化物半導体膜７６２に接する絶縁膜に、酸素を含む絶縁膜、好ましくは酸素を放出することが可能な絶縁膜を用いる。絶縁膜から酸化物半導体膜７６２に酸素を供給することで、膜中又は界面の酸素欠損が補填され、酸化物半導体膜７６２の抵抗率を高めることができる。
【００６８】
また、本発明の一態様の表示装置では、容量素子の電極に用いる酸化物導電膜上には、水素を含む絶縁膜、好ましくは水素を放出することが可能な絶縁膜を形成する（図１（Ｂ）では、絶縁膜７６８に対応する）。酸化物導電膜を作製する際、まず、酸化物半導体膜７６２に用いる酸化物半導体膜と同様の膜を形成してもよい。その後、絶縁膜を形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を供給することで、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。これにより、酸化物半導体膜から酸化物導電膜となり、容量素子の電極に好適に用いることができる膜が形成される。
【００６９】
引き回し配線部７１１は、配線７１０を有する。
【００７０】
配線７１０は、トランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程で形成される。なお、配線７１０は、トランジスタのソース電極及びドレイン電極と異なる工程で形成された導電膜（例えばゲート電極７６１）と同じ工程で形成してもよい。配線７１０として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。
【００７１】
また、ＦＰＣ端子部７０８は、導電膜７６０ａ及び導電膜７６０ｂを有する。導電膜７６０ａは、例えば、トランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程で形成することができる。導電膜７６０ｂは、容量素子や液晶素子の電極として機能する酸化物導電膜と同じ工程で形成することができる。導電膜７６０ｂは、導電膜７６０ａの表面の酸化を抑制する機能を有していてもよい。また、導電膜７６０ａは、異方性導電膜７８０及び導電膜７６０ｂを介して、ＦＰＣ７１６ａが有する端子と電気的に接続される。
【００７２】
基板７０５側には、反射膜７７７と、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜７３８と、カラーフィルタとして機能する着色膜７３６と、遮光膜７３８及び着色膜７３６に接する絶縁膜７３４が設けられる。
【００７３】
反射膜７７７は、上述の材料を用いて形成することができる。反射膜７７７は、可視光の反射率が高いほど好ましい。
【００７４】
また、基板７０１と基板７０５の間には、構造体７７８を有することが好ましい。構造体７７８は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、基板７０１と基板７０５の間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられる。なお、構造体７７８として、球状のスペーサを用いていてもよい。
【００７５】
また、絶縁膜７３４が平坦化機能を有すると、セルギャップを均一にしやすくなり、好ましい。
【００７６】
また、本実施の形態においては、構造体７７８を基板７０１側に設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、基板７０５側に構造体７７８を設ける構成、又は基板７０１及び基板７０５双方に構造体７７８を設ける構成としてもよい。
【００７７】
表示装置８０は、液晶素子５１を有する。液晶素子５１は、導電膜７７２、導電膜７７４、及び液晶層７７６を有する。導電膜７７４は、基板７０５側に設けられ、コモン電極としての機能を有する。表示装置８０は、導電膜７７２と導電膜７７４に印加される電圧により液晶層７７６の配向状態が変わることで、光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
【００７８】
表示装置８０は、導電膜７７２と液晶層７７６の間に、配向膜７４６を有することが好ましい。同様に、表示装置８０は、導電膜７７４と液晶層７７６の間に、配向膜７４８を有することが好ましい。
【００７９】
また、導電膜７７２は、トランジスタ５２が有するソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜に接続される。導電膜７７２は、絶縁膜７６８上に形成され、画素電極として機能する。表示装置８０は、基板７０１に入射した外光を利用し、液晶素子５１及び着色膜７３６を介して表示する、所謂反射型のカラー液晶表示装置である。
【００８０】
導電膜７７２及び導電膜７７４としては、可視光を透過する導電膜を用いることができる。可視光を透過する導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。特に、導電膜７７２及び導電膜７７４の少なくとも一方に、酸化物導電膜を用いることが好ましい。該酸化物導電膜は、酸化物半導体膜７６２と同一の金属材料を含むことが好ましく、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）膜であることがさらに好ましい。
【００８１】
なお、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）などは適宜設けることができる。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。図１（Ｂ）では、円偏光板７７９を画素部７１に有する例を示す。なお、光学部材は、基板７０１の表面の一部（例えば画素部７１のみ）に設けてもよいし、表面全体に設けてもよい。
【００８２】
なお、液晶素子５１は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子５１に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【００８３】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、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。
【００８４】
液晶素子５１を有する表示装置８０の駆動方法としては、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。
【００８５】
また、表示装置８０を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）モードを採用した液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶモードなどを用いることができる。
【００８６】
また、本発明の一態様の表示装置は、タッチセンサを有していてもよい。タッチセンサとしては、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。なお、表示装置には、指やスタイラスなどの被検知体の近接又は接触を検知することのできる様々なセンサを適用することができる。
【００８７】
例えば、図１（Ｂ）の構成にタッチセンサを加えた構成例を図２に示す。具体的には、図２に示す表示装置は、図１（Ｂ）の構成に加えて、基板４４１、導電膜４４２、導電膜４４３、導電膜４４４、絶縁膜４４５、接着層４４６、導電膜４４７、導電膜４４８を有する。
【００８８】
導電膜４４２及び導電膜４４３には、可視光を透過する導電性材料を用いることが好ましい。透光性を有する導電性材料としては、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用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。
【００８９】
または、導電膜４４２及び導電膜４４３には、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属や、該金属を含む合金を用いることができる。または、該金属又は合金の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。また、上述した材料を含む導電膜のうち、２以上を積層した積層膜を用いてもよい。
【００９０】
また、導電膜４４２及び導電膜４４３には、使用者から視認されない程度に細く加工された導電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状（メッシュ状）に加工することで、高い導電性と表示装置の高い視認性を得ることができる。このとき、導電膜は３０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２０μｍ以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、１０μｍ以下のパターン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。
【００９１】
また、導電膜４４２及び導電膜４４３には、Ａｇナノワイヤ、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、又はカーボンナノチューブ等の導電性のナノワイヤを用いることもできる。
【００９２】
導電膜４４７は、導電膜４４２及び導電膜４４３と同一の工程で形成することができる。また、導電膜４４８は、導電膜４４４と同一の工程で形成することができる。導電膜４４８は、導電膜４４７の表面の酸化を抑制する機能を有していてもよい。また、導電膜４４７は、異方性導電膜４４９及び導電膜４４８を介して、ＦＰＣ７１６ｂが有する端子と電気的に接続される。
【００９３】
基板４４１のタッチセンサが設けられている面とは反対側の面には、円偏光板７７９及び散乱フィルム７７３が設けられている。なお、円偏光板７７９と散乱フィルム７７３の積層順は図２の構成に限られない。散乱フィルムを用いることで、光を散乱させ、視野角特性を向上させることができる。
【００９４】
また、図３（Ａ）に表示装置８０の構成を説明する図を示す。図３（Ａ）に示すように、表示装置８０は、画素部７１と、走査線駆動回路７４と、信号線駆動回路７６と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ走査線駆動回路７４によって電位が制御されるｍ本の走査線７７と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路７６によって電位が制御されるｎ本の信号線７９と、を有する。さらに、画素部７１はマトリクス状に配設された複数の画素７０を有する。また、信号線７９に沿って、各々が平行又は略平行に配設されたコモン線７５を有する。また、走査線駆動回路７４及び信号線駆動回路７６をまとめて駆動回路部という場合がある。
【００９５】
各々の走査線７７は、画素部７１においてｍ行ｎ列に配設された画素７０のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素７０と電気的に接続される。また、各々の信号線７９は、ｍ行ｎ列に配設された画素７０のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素７０に電気的に接続される。ｍ、ｎは、それぞれ１以上の整数である。また、各コモン線７５は、ｍ行ｎ列に配設された画素７０のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素７０と電気的に接続される。
【００９６】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す表示装置８０の画素７０に用いることができる回路構成の一例を示している。
【００９７】
図３（Ｂ）に示す画素７０は、液晶素子５１と、トランジスタ５２と、容量素子５５と、を有する。
【００９８】
液晶素子５１の一対の電極の一方は、トランジスタ５２と接続され、電位は、画素７０の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子５１の一対の電極の他方は、コモン線７５と接続され、電位は共通の電位（コモン電位）が与えられる。液晶素子５１が有する液晶は、トランジスタ５２に書き込まれるデータにより配向状態が制御される。
【００９９】
図３（Ｂ）に示す画素７０の構成において、トランジスタ５２のソース電極及びドレイン電極の一方は、信号線７９に電気的に接続され、他方は液晶素子５１の一対の電極の一方に電気的に接続される。また、トランジスタ５２のゲート電極は、走査線７７に電気的に接続される。トランジスタ５２は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
【０１００】
図３（Ｂ）に示す画素７０の構成において、容量素子５５の一対の電極の一方は、トランジスタ５２のソース電極及びドレイン電極の他方に接続される。容量素子５５の一対の電極の他方は、コモン線７５に電気的に接続される。コモン線７５の電位の値は、画素７０の仕様に応じて適宜設定される。容量素子５５は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０１０１】
なお、ＦＦＳモードによって駆動する表示装置８０においては、容量素子５５の一対の電極の一方は、液晶素子５１の一対の電極の一方の一部又は全部であり、容量素子５５の一対の電極の他方は、液晶素子５１の一対の電極の他方の一部又は全部である。
【０１０２】
次に、図１及び図２とは異なる構成の本発明の一態様の表示装置について説明する。なお、先に示した構成と同様の要素については、上記を参照することができるため、詳細を省略する場合がある。
【０１０３】
＜構成例２＞
構成例２では、ＦＦＳモードによって駆動する表示装置８０について説明する。
【０１０４】
まず、表示装置８０が有する複数の画素７０ａ、７０ｂ、７０ｃの上面図を図４に示す。
【０１０５】
図４において、走査線として機能する導電膜１３は、信号線に略直交する方向（図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜２１ａは、走査線に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けられている。なお、走査線として機能する導電膜１３は、走査線駆動回路７４と電気的に接続されており、信号線として機能する導電膜２１ａは、信号線駆動回路７６に電気的に接続されている（図３（Ａ））。
【０１０６】
トランジスタ５２は、走査線及び信号線の交差部近傍に設けられている。トランジスタ５２は、ゲート電極として機能する導電膜１３、ゲート絶縁膜（図４に図示せず）、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される酸化物半導体膜１９ａ、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜２１ａ、２１ｂにより構成される。なお、導電膜１３は、走査線としても機能し、酸化物半導体膜１９ａと重畳する領域がトランジスタ５２のゲート電極として機能する。また、導電膜２１ａは、信号線としても機能し、酸化物半導体膜１９ａと重畳する領域がトランジスタ５２のソース電極又はドレイン電極として機能する。また、図４において、走査線は、上面形状において端部が酸化物半導体膜１９ａの端部より外側に位置する。このため、走査線は外光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜１９ａに光が照射されず、トランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
【０１０７】
また、導電膜２１ｂは、画素電極の機能を有する酸化物導電膜１９ｂと電気的に接続される。また、酸化物導電膜１９ｂ上には、絶縁膜（図４に図示せず）を介してコモン電極２９が設けられている。
【０１０８】
コモン電極２９は、信号線と交差する方向に延伸する縞状の領域を有する。また、該縞状の領域は、信号線と平行又は略平行な方向に延伸する領域と接続される。このため、表示装置８０が有する複数の画素において、縞状の領域を有するコモン電極２９は各領域が同電位である。
【０１０９】
容量素子５５は、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９が重なる領域で形成される。酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９は透光性を有する。即ち、容量素子５５は透光性を有する。
【０１１０】
なお、本発明の一態様において、コモン電極２９にも、酸化物導電膜を用いることができる。例えば、トランジスタ５２が有する酸化物半導体層と同一の金属を含む酸化物導電膜を、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９の双方に用いてもよい。または、トランジスタ５２が有する酸化物半導体層と同一の金属を含む酸化物導電膜を、コモン電極２９にのみ用い、酸化物導電膜１９ｂが、可視光を透過する他の導電性材料からなる導電膜であってもよい。
【０１１１】
図５（Ａ）に、図４の一点鎖線Ｑ１−Ｒ１間、及び一点鎖線Ｓ１−Ｔ１間の断面図を示す。図５（Ａ）に示すトランジスタ５２は、チャネルエッチ型のトランジスタである。なお、一点鎖線Ｑ１−Ｒ１間の断面図は、トランジスタ５２のチャネル長方向と容量素子５５の断面図であり、一点鎖線Ｓ１−Ｔ１間の断面図は、トランジスタ５２のチャネル幅方向の断面図である。なお、本明細書においてトランジスタのチャネル長方向とは、ソース（ソース領域又はソース電極）及びドレイン（ドレイン領域又はドレイン電極）間において、キャリアが移動する方向を意味し、チャネル幅方向は、基板と水平な面内において、チャネル長方向に対して垂直の方向を意味する。
【０１１２】
図５（Ａ）に示すトランジスタ５２は、シングルゲート構造のトランジスタであり、基板１１上に設けられるゲート電極として機能する導電膜１３を有する。また、基板１１及び導電膜１３上に形成される絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に形成される絶縁膜１７と、絶縁膜１５及び絶縁膜１７を介して、導電膜１３と重なる酸化物半導体膜１９ａと、酸化物半導体膜１９ａに接する、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜２１ａ、２１ｂとを有する。また、絶縁膜１７、酸化物半導体膜１９ａ、及び、導電膜２１ａ、２１ｂ上には、絶縁膜２３が形成され、絶縁膜２３上には絶縁膜２５が形成される。また、酸化物導電膜１９ｂが、絶縁膜２５上に形成される。酸化物導電膜１９ｂは、導電膜２１ａ、２１ｂの一方（ここでは導電膜２１ｂ）と、絶縁膜２３及び絶縁膜２５に設けられた開口を介して電気的に接続される。絶縁膜２５及び酸化物導電膜１９ｂ上には絶縁膜２７が形成される。また、コモン電極２９が、絶縁膜２７上に形成される。
【０１１３】
また、図５（Ａ）では基板１１と基板４１との間に液晶層５０を挟持した場合を示している。基板４１の基板１１側の面には、反射膜７７７、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜６１、カラーフィルタとして機能する着色膜６２等が設けられている。
【０１１４】
なお、絶縁膜２５上の酸化物半導体膜１９ａと重畳する位置に導電膜を設けることで、トランジスタ５２を、該導電膜を第２のゲート電極とするダブルゲート構造のトランジスタとしてもよい。該導電膜は、例えば、酸化物導電膜１９ｂと同一の材料で同時に形成することができる。
【０１１５】
また、酸化物導電膜１９ｂと、絶縁膜２７と、コモン電極２９とが重なる領域が容量素子５５として機能する。
【０１１６】
なお、本発明の一態様は、図５（Ａ）の構成に限定されない。例えば、酸化物導電膜１９ｂは、スリットを有してもよい。または、酸化物導電膜１９ｂは櫛歯形状でもよい。
【０１１７】
また、図５（Ａ）では、酸化物半導体膜１９ａの一部の膜厚が減少している例を示す。例えば、他の膜のエッチング加工時に、オーバーエッチングによって酸化物半導体膜１９ａの一部がエッチングされ、膜厚が減少することがある。しかし、本発明の一態様はこれに限られない。図５（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜１９ａの膜厚がほとんど減少していない構成も本発明の一態様である。また、図５（Ｃ）に示すように、酸化物半導体膜１９ａ上に絶縁膜２０等を形成し、チャネル保護型のトランジスタとしてもよい。また、図５（Ｄ）に示すように、トップゲート型のトランジスタとしてもよい。
【０１１８】
なお、図６に示すように、コモン電極２９が、絶縁膜２７上に設けられた絶縁膜２８上に設けられていてもよい。絶縁膜２８は平坦化膜としての機能を有する。
【０１１９】
＜構成例３＞
まず、表示装置８０が有する、複数の画素７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの上面図を図７に示す。
【０１２０】
図７において、走査線として機能する導電膜１３は、図中左右方向に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜２１ａは、一部が屈曲したくの字（Ｖ字）形状を有するように、走査線に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けられている。なお、走査線として機能する導電膜１３は、走査線駆動回路７４と電気的に接続されており、信号線として機能する導電膜２１ａは、信号線駆動回路７６に電気的に接続されている（図３（Ａ））。
【０１２１】
トランジスタ５２は、走査線及び信号線の交差部近傍に設けられている。トランジスタ５２は、ゲート電極として機能する導電膜１３、ゲート絶縁膜（図７に図示せず）、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される酸化物半導体膜１９ａ、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜２１ａ、２１ｂにより構成される。なお、導電膜１３は、走査線としても機能し、酸化物半導体膜１９ａと重畳する領域がトランジスタ５２のゲート電極として機能する。また、導電膜２１ａは、信号線としても機能し、酸化物半導体膜１９ａと重畳する領域がトランジスタ５２のソース電極又はドレイン電極として機能する。また、図７において、走査線は、上面形状において端部が酸化物半導体膜１９ａの端部より外側に位置する。このため、走査線は外光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜１９ａに光が照射されず、トランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
【０１２２】
また、導電膜２１ｂは、画素電極の機能を有する酸化物導電膜１９ｂと電気的に接続される。酸化物導電膜１９ｂは櫛歯状に形成されている。また、酸化物導電膜１９ｂ上に絶縁膜（図７に図示せず）が設けられ、該絶縁膜上にコモン電極２９が設けられる。コモン電極２９は、酸化物導電膜１９ｂと一部が重畳するように、上面図において酸化物導電膜１９ｂとかみ合うように櫛歯状に形成されている。またコモン電極２９は、走査線と平行又は略平行な方向に延伸する領域と接続される。このため、表示装置８０が有する複数の画素において、コモン電極２９は各領域が同電位である。なお、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９は、信号線（導電膜２１ａ）に沿うように屈曲したくの字（Ｖ字）形状を有している。
【０１２３】
容量素子５５は、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９が重なる領域で形成される。酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９は透光性を有する。即ち、容量素子５５は透光性を有する。
【０１２４】
図８に、図７の一点鎖線Ｑ２−Ｒ２間、及び一点鎖線Ｓ２−Ｔ２間の断面図を示す。図８に示すトランジスタ５２は、チャネルエッチ型のトランジスタである。なお、一点鎖線Ｑ２−Ｒ２間の断面図は、トランジスタ５２のチャネル長方向と容量素子５５の断面図であり、一点鎖線Ｓ２−Ｔ２間の断面図は、トランジスタ５２のチャネル幅方向の断面図である。
【０１２５】
図８に示す画素では、絶縁膜２７及びコモン電極２９上に設けられる液晶の配向が制御される領域において、画素電極の機能を有する酸化物導電膜１９ｂは絶縁膜２５上に設けられ、コモン電極２９は絶縁膜２７上に設けられている。このように、異なる平面上に配設された一対の電極間に電界を発生させることで液晶の配向を制御する表示装置の駆動方法をＤＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードと呼ぶことができる。
【０１２６】
なお、絶縁膜２５上の酸化物半導体膜１９ａと重畳する位置に導電膜を設けることで、トランジスタ５２を、該導電膜を第２のゲート電極とするダブルゲート構造のトランジスタとしてもよい。該導電膜は、例えば、酸化物導電膜１９ｂと同一の材料で同時に形成することができる。
【０１２７】
また、酸化物導電膜１９ｂと、絶縁膜２７と、コモン電極２９とが重なる領域が容量素子５５として機能する。
【０１２８】
図７及び図８に示す液晶表示装置は、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９のそれぞれの端部近傍が重畳する構成によって、画素が有する容量素子を形成する。このような構成によって、大型の液晶表示装置において、容量素子を大きすぎず、適切な大きさに形成することができる。
【０１２９】
なお、図９に示すように、コモン電極２９を、絶縁膜２７上に設けられた絶縁膜２８上に設けてもよい。
【０１３０】
また、図１０及び図１１に示すように、酸化物導電膜１９ｂとコモン電極２９とが重畳しない構成としてもよい。表示装置の解像度や駆動方法に応じた容量素子の大きさによって、酸化物導電膜１９ｂとコモン電極２９との位置関係を適宜決定することができる。なお、図１１に示す表示装置が有するコモン電極２９が、平坦化膜の機能を有する絶縁膜２８上に設けられていてもよい（図１２）。
【０１３１】
また、図７及び図８に示す液晶表示装置は、酸化物導電膜１９ｂの信号線（導電膜２１ａ）と平行又は略平行な方向に延伸する領域の幅（ｄ１）が、コモン電極２９の信号線と平行又は略平行な方向に延伸する領域の幅（ｄ２）よりも小さい構成としているが、これに限られない。図１３及び図１４に示すように、幅ｄ１が幅ｄ２より大きくてもよい。また、幅ｄ１と幅ｄ２が等しくてもよい。また、一の画素（例えば画素７０ｄ）において、酸化物導電膜１９ｂ及びコモン電極２９のうち少なくとも一方で、信号線と平行又は略平行な方向に延伸する複数の領域の幅が、各々異なっていてもよい。
【０１３２】
また、図１５に示すように、絶縁膜２７上に設けられた絶縁膜２８が、絶縁膜２８上のコモン電極２９と重畳する領域のみを残して除去されるような構成としてもよい。この場合、コモン電極２９をマスクとして絶縁膜２８のエッチングを行うことができる。平坦化膜としての機能を有する絶縁膜２８上のコモン電極２９の凹凸を抑制でき、コモン電極２９の端部から絶縁膜２７にかけて絶縁膜２８の側面がなだらかに形成される。なお、図１６に示すように、絶縁膜２８の表面のうち基板１１と平行な領域の一部がコモン電極２９に覆われない構成としてもよい。
【０１３３】
また、図１７及び図１８に示すように、コモン電極が酸化物導電膜１９ｂと同一の層上、すなわち絶縁膜２５上に設けられていてもよい。図１７及び図１８に示すコモン電極１９ｃは、酸化物導電膜１９ｂと同一の材料で同時に形成することができる。
【０１３４】
＜構成例４＞
まず、表示装置８０が有する、複数の画素３７０の構成について説明する。図１９（Ａ）に画素３７０の回路構成の一例を示す。また、図１９（Ｂ）は表示装置８０が有する複数の画素３７０ａ、３７０ｂ、３７０ｃの上面図であり、図２０は図１９（Ｂ）の一点鎖線Ｑ３−Ｒ３間、及び一点鎖線Ｓ３−Ｔ３間の断面図である。
【０１３５】
画素３７０は、液晶素子５１に代えて、互いに並列に接続された液晶素子３５１ａ及び液晶素子３５１ｂを備える点で、図３（Ｂ）に示す画素７０と異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、同様な構成を用いることができる部分は、上記の説明を援用する。なお、図２０に示す断面図において、液晶素子３５１ｂは省略している。
【０１３６】
液晶素子３５１ａが有する酸化物導電膜３１９ｂはトランジスタ３５２のドレイン電極と電気的に接続され、画素電極の機能を有する。液晶素子３５１ａが有する導電膜３２９は、走査線（導電膜１３）と平行又は略平行に延伸して設けられる配線ＶＣＯＭと電気的に接続され、コモン電極の機能を有する。
【０１３７】
液晶素子３５１ｂが有する導電膜３２９はトランジスタ３５２のドレイン電極と電気的に接続され、画素電極の機能を有する。液晶素子３５１ｂが有する酸化物導電膜３１９ｂは、走査線（導電膜１３）と平行又は略平行に延伸して設けられる配線ＶＣＯＭと電気的に接続され、コモン電極の機能を有する。
【０１３８】
導電膜３２９と電気的に接続される配線ＶＣＯＭ及び酸化物導電膜３１９ｂと電気的に接続される配線ＶＣＯＭは、図１９（Ａ）において一の配線で示しているが、これに限られない。導電膜３２９と電気的に接続される配線ＶＣＯＭと、酸化物導電膜３１９ｂと電気的に接続される配線ＶＣＯＭとが、同電位であってもよく、また異なる電位であってもよい。導電膜３２９と電気的に接続される配線ＶＣＯＭ及び酸化物導電膜３１９ｂと電気的に接続される配線ＶＣＯＭは、例えば走査線駆動回路７４において互いに電気的に接続されることで、同電位とすることができる（図３（Ａ））。
【０１３９】
また、画素３７０が備える容量素子３５５は、容量素子３５５ａ及び容量素子３５５ｂを有する。容量素子３５５ａの一対の電極の一方は酸化物導電膜３１９ｂを含み、トランジスタ３５２のドレイン電極と電気的に接続される。容量素子３５５ａの一対の電極の他方は導電膜３２９を含む。また容量素子３５５ｂの一対の電極の一方は導電膜３２９を含み、トランジスタ３５２のドレイン電極と電気的に接続される。容量素子３５５ｂの一対の電極の他方は酸化物導電膜３１９ｂを含む。
【０１４０】
なお、本発明の一態様において、導電膜３２９にも、酸化物導電膜を用いることができる。例えば、トランジスタ３５２が有する酸化物半導体層と同一の金属を含む酸化物導電膜を、酸化物導電膜３１９ｂ及び導電膜３２９の双方に用いてもよい。または、トランジスタ３５２が有する酸化物半導体層と同一の金属を含む酸化物導電膜を、導電膜３２９にのみ用い、酸化物導電膜３１９ｂが、可視光を透過する他の導電性材料からなる導電膜であってもよい。
【０１４１】
液晶素子３５１ａ及び液晶素子３５１ｂを互いに並列に接続する構成により、印加する電圧を反転して液晶素子を駆動する際に認められる、酸化物導電膜３１９ｂに対する導電膜３２９の配置に由来する液晶素子の特性の非対称性を、相殺することができる。
【０１４２】
＜構成例５＞
構成例５では、ＶＡモードによって駆動する表示装置の画素の構成について、説明する。
【０１４３】
図２１は液晶表示装置が備える画素の上面図であり、図２２は図２１の一点鎖線Ａ１−Ｂ１間の断面図である。また、図２３は、液晶表示装置が備える画素の等価回路図である。
【０１４４】
ＶＡモードとは、液晶表示装置の液晶分子の配列を制御する方式の一種である。ＶＡモードの液晶表示装置は、電圧が印加されていないときに、表示面に対して液晶分子が垂直方向を向く方式である。
【０１４５】
構成例５では、特に画素（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。これをマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン設計が考慮された液晶表示装置について説明する。
【０１４６】
図２１の領域Ｚ１は画素電極として機能する酸化物導電膜６２４が形成された基板６００の上面図であり、領域Ｚ３はコモン電極６４０が形成された基板６０１の上面図であり、領域Ｚ２は酸化物導電膜６２４が形成された基板６００とコモン電極６４０が形成された基板６０１が重ね合わされた状態の上面図である。
【０１４７】
基板６００上には、トランジスタ６２８とそれに接続する酸化物導電膜６２４、及び容量素子６３０が形成される。トランジスタ６２８のドレイン電極６１８は、絶縁膜６２５に設けられた開口を介して酸化物導電膜６２４と電気的に接続される。酸化物導電膜６２４上には、絶縁膜６２７が設けられる。
【０１４８】
容量素子６３０は、第１の容量配線である容量配線６０４上の配線６１３と、絶縁膜６２５と、酸化物導電膜６２４で構成される。容量配線６０４は、トランジスタ６２８のゲート配線６１５と同一の材料で同時に形成することができる。また、配線６１３は、ドレイン電極６１８及び配線６１６と同一の材料で同時に形成することができる。
【０１４９】
酸化物導電膜６２４にはスリット６４６を設ける。スリット６４６は液晶の配向を制御するためのものである。
【０１５０】
トランジスタ６２９、画素電極として機能する酸化物導電膜６２６、及び容量素子６３１は、それぞれトランジスタ６２８、酸化物導電膜６２４、及び容量素子６３０と同様に形成することができる。トランジスタ６２８とトランジスタ６２９は共に配線６１６と接続している。配線６１６は、トランジスタ６２８及びトランジスタ６２９において、ソース電極としての機能を有する。本実施の形態で示す液晶表示装置の画素は、酸化物導電膜６２４と酸化物導電膜６２６により構成されている。酸化物導電膜６２４と酸化物導電膜６２６はサブピクセルである。
【０１５１】
基板６０１には、反射膜７７７、着色膜６３６、及びコモン電極６４０が形成され、コモン電極６４０上に突起６４４が形成されている。また、コモン電極６４０にはスリット６４７が設けられている。酸化物導電膜６２４上には配向膜６４８が形成され、同様にコモン電極６４０及び突起６４４上には配向膜６４５が形成されている。基板６００と基板６０１の間に液晶層６５０が形成されている。
【０１５２】
コモン電極６４０は、可視光を透過する導電性の材料を用いて形成することができる。また、酸化物導電膜６２４と同様の材料を用いて形成してもよい。コモン電極６４０に形成されるスリット６４７と、突起６４４とは、液晶の配向を制御する機能を有する。
【０１５３】
スリット６４６を設けた酸化物導電膜６２４に電圧を印加すると、スリット６４６の近傍には電界の歪み（斜め電界）が発生する。このスリット６４６と、基板６０１側の突起６４４及びスリット６４７とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することで、液晶が配向する方向を場所によって異ならせている。すなわち、マルチドメイン化して液晶表示装置の視野角を広げている。なお、基板６０１側に突起６４４又はスリット６４７のいずれか一方が設けられる構成であってもよい。
【０１５４】
図２２は、基板６００と基板６０１とが重ね合わせられ、液晶が注入された状態を示している。酸化物導電膜６２４と液晶層６５０とコモン電極６４０が重なり合うことで、液晶素子が形成されている。
【０１５５】
この画素構造の等価回路を図２３に示す。トランジスタ６２８とトランジスタ６２９は、共にゲート配線６０２、配線６１６と接続している。この場合、容量配線６０４と容量配線６０５の電位を異ならせることで、液晶素子６５１と液晶素子６５２の動作を異ならせることができる。すなわち、容量配線６０４と容量配線６０５の電位を個別に制御することにより液晶の配向を精密に制御して視野角を広げている。
【０１５６】
なお、本発明の一態様の表示装置が有する表示素子としては、例えば、液晶素子、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）などを含むＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、電気泳動素子、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子などが挙げられる。
【０１５７】
なお、本発明の一態様の表示装置における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素とＷ（白）の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列のように、ＲＧＢのうちの２色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる２色を選択して構成してもよい。またはＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用することもできる。
【０１５８】
また、表示装置をフルカラー表示させるために、着色膜（カラーフィルタともいう。）を用いてもよい。着色膜は、例えば、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、イエロー（Ｙ）などを適宜組み合わせて用いることができる。着色膜を用いることで、着色膜を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色膜を有する領域と、着色膜を有さない領域とを配置することによって、着色膜を有さない領域における光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色膜を有さない領域を配置することで、明るい表示の際に、着色膜による輝度の低下を少なくでき、消費電力を２割から３割程度低減できる場合がある。
【０１５９】
また、バックライト（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ、蛍光灯など）を有していてもよい。例えば、外光が弱い際に、バックライトを用いて表示を行ってもよい。
【０１６０】
本発明の一態様の反射型の液晶表示装置は、対向基板側に反射膜を有する。また、本発明の一態様の反射型の液晶表示装置は、可視光を透過する容量素子を有する。これにより、容量素子を大面積化させても、開口率が低下することを抑制できる。そして、消費電力が低く、良好な表示が可能な反射型液晶表示装置を実現できる。
【０１６１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１６２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができるトランジスタ等について、図２４〜図３９を用いて説明する。なお、本実施の形態で説明する、トランジスタを含む構成をまとめて、半導体装置と呼ぶ場合がある。
【０１６３】
＜構成例Ａ＞
図２４（Ａ）は、トランジスタ１５０及び容量素子１６０の上面図であり、図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂ間、一点鎖線Ｃ−Ｄ間、及び一点鎖線Ｅ−Ｆ間の断面図に相当する。なお、図２４（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１５０や容量素子１６０の構成要素の一部（ゲート絶縁膜等）を省略して図示している。なお、図２４（Ａ）以降のトランジスタ等の上面図においても、構成要素の一部を省略して示す場合がある。
【０１６４】
図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置は、酸化物半導体膜１１０を含むトランジスタ１５０と、一対の電極間に絶縁膜を含む容量素子１６０と、を有する。なお、容量素子１６０において、一対の電極の一方が酸化物導電膜１１１であり、一対の電極の他方が導電膜１２０である。
【０１６５】
図２４（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂはトランジスタ１５０のチャネル長方向を示している。また一点鎖線Ｅ−Ｆはトランジスタ１５０のチャネル幅方向を示している。
【０１６６】
トランジスタ１５０は、基板１０２上のゲート電極１０４と、ゲート電極１０４上の絶縁膜１０８と、絶縁膜１０８を介してゲート電極１０４と重畳する酸化物半導体膜１１０と、酸化物半導体膜１１０上のソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂとを有する。絶縁膜１０８は、ゲート絶縁膜として機能する。別言すると、トランジスタ１５０は、酸化物半導体膜１１０と、酸化物半導体膜１１０に接して設けられた絶縁膜１０８と、絶縁膜１０８に接して設けられ、酸化物半導体膜１１０と重畳する位置に設けられたゲート電極１０４と、酸化物半導体膜１１０と電気的に接続されたソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂとを有する。なお、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ１５０は、所謂ボトムゲート構造である。
【０１６７】
また、トランジスタ１５０上、より詳しくは、酸化物半導体膜１１０、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂ上に絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８がこの順で形成されている。絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８は、トランジスタ１５０の保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８には、ドレイン電極１１２ｂに達する開口１４２が形成されており、開口１４２を覆うように絶縁膜１１８上に導電膜１２０が形成されている。導電膜１２０は、例えば、表示素子の画素電極としての機能を有する。
【０１６８】
容量素子１６０は、絶縁膜１１６上の酸化物導電膜１１１と、酸化物導電膜１１１上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１８を介して酸化物導電膜１１１と重畳する導電膜１２０と、を有する。酸化物導電膜１１１は、一対の電極の一方としての機能を有する。絶縁膜１１８は、誘電体膜として機能する。導電膜１２０は、一対の電極の他方としての機能を有する。すなわち、導電膜１２０は表示素子の画素電極としての機能と容量素子の電極としての機能を有する。
【０１６９】
なお、酸化物半導体膜１１０は、トランジスタ１５０のチャネル領域として機能する。また、酸化物導電膜１１１は、容量素子１６０の一対の電極の一方として機能する。よって、酸化物半導体膜１１０の抵抗率よりも酸化物導電膜１１１の抵抗率の方が低い。また、酸化物半導体膜１１０と酸化物導電膜１１１は、同一の金属元素を有すると好ましい。酸化物半導体膜１１０と酸化物導電膜１１１を同一の金属元素を有する構成とすることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を共通に用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。
【０１７０】
また、酸化物導電膜１１１に、別途金属膜等で形成される配線等を接続してもよい。例えば、図２４に示す半導体装置を表示装置の画素部のトランジスタ及び容量素子に用いる場合、引き回し配線、又はゲート配線等を金属膜で形成し、該金属膜に酸化物導電膜１１１を接続させる構成を用いてもよい。引き回し配線、又はゲート配線等を金属膜で形成することによって、配線抵抗を下げることが可能となるため、信号遅延等を抑制することができる。
【０１７１】
また、容量素子１６０は、透光性を有する。すなわち、容量素子１６０が有する、酸化物導電膜１１１、導電膜１２０、及び絶縁膜１１８は、それぞれ透光性を有する材料により構成される。このように、容量素子１６０が透光性を有することで、画素内のトランジスタが形成される箇所以外の領域に大きく（大面積に）容量素子１６０を形成することができるため、開口率を高めつつ容量値を増大させた表示装置を得ることができる。この結果、表示品位の優れた表示装置を得ることができる。
【０１７２】
なお、トランジスタ１５０上に設けられかつ容量素子１６０に用いられる絶縁膜１１８としては、少なくとも水素を含む絶縁膜を用いる。また、トランジスタ１５０に用いる絶縁膜１０７、並びにトランジスタ１５０上に設けられる絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６としては、少なくとも酸素を含む絶縁膜を用いる。このように、トランジスタ１５０及び容量素子１６０に用いる絶縁膜、並びにトランジスタ１５０上及び容量素子１６０上に形成する絶縁膜を、上述の構成の絶縁膜とすることによって、トランジスタ１５０が有する酸化物半導体膜１１０及び容量素子１６０が有する酸化物導電膜１１１の抵抗率を制御することができる。
【０１７３】
また、容量素子１６０に用いる絶縁膜、並びにトランジスタ１５０上及び容量素子１６０上に形成する絶縁膜を、以下の構成とすることによって、導電膜１２０の平坦性を高めることができる。具体的には、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６は酸化物半導体膜１１０上に設けられ、絶縁膜１１８は、酸化物導電膜１１１が絶縁膜１１６と絶縁膜１１８とによって挟持されるように酸化物導電膜１１１上に設けられる。このような構成とすることで、酸化物導電膜１１１と重なる位置の絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６に開口を設けずに酸化物導電膜１１１の抵抗率を制御することができるため、導電膜１２０の平坦性を高めることができる。よって、例えば図２４に示す半導体装置を液晶表示装置の画素部のトランジスタ及び容量素子に用いる場合、導電膜１２０上に形成される液晶の配向性を良好なものとすることができる。なお、酸化物導電膜１１１と重なる位置の絶縁膜１１４や絶縁膜１１６に開口を設けても構わない場合、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１となる酸化物半導体膜を同一工程で形成してもよい。
【０１７４】
なお、導電膜１２０と同時に成膜し、同時にエッチングして、同時に形成した導電膜１２０ａをトランジスタのチャネル領域と重なるように設けてもよい。その場合の例を、図２５（Ａ）に示す。導電膜１２０ａは、一例としては、導電膜１２０と同時に成膜し、同時にエッチングして、同時に形成するため、同じ材料を有している。そのため、プロセス工程の増加を抑制することができる。ただし、本発明の一態様は、これに限定されない。導電膜１２０ａは、導電膜１２０とは異なる工程で形成してもよい。導電膜１２０ａは、トランジスタのチャネル領域と重なる領域を有している。したがって、導電膜１２０ａは、トランジスタの第２のゲート電極としての機能を有している。そのため、導電膜１２０ａは、ゲート電極１０４と接続されていてもよい。または、導電膜１２０ａは、ゲート電極１０４と接続されずに、ゲート電極１０４とは異なる信号や異なる電位が供給されていてもよい。第２のゲート電極を設けることで、トランジスタ１５０の電流駆動能力をさらに向上させることができる。このとき、第２のゲート電極に対するゲート絶縁膜は、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８となる。
【０１７５】
また、酸化物導電膜１１１と同時に成膜し、同時にエッチングして、同時に形成した酸化物導電膜１１１ａをトランジスタのチャネル領域と重なるように設けてもよい。その場合の例を、図２５（Ｂ）に示す。酸化物導電膜１１１ａは、一例としては、酸化物導電膜１１１と同時に成膜し、同時にエッチングして、同時に形成するため、同じ材料を有している。そのため、プロセス工程の増加を抑制することができる。ただし、本発明の一態様は、これに限定されない。酸化物導電膜１１１ａは、酸化物導電膜１１１とは異なる工程で形成してもよい。酸化物導電膜１１１ａは、酸化物半導体膜１１０よりも抵抗率が低い膜である。酸化物導電膜１１１ａは、トランジスタ１５０のチャネル領域となる酸化物半導体膜１１０と重なる領域を有している。したがって、酸化物導電膜１１１ａは、トランジスタ１５０の第２のゲート電極としての機能を有している。そのため、酸化物導電膜１１１ａは、ゲート電極１０４と接続されていてもよい。または、酸化物導電膜１１１ａは、ゲート電極１０４と接続されずに、ゲート電極１０４とは異なる信号や異なる電位が供給されていてもよい。このような構成とすることで、第２のゲート電極に対するゲート絶縁膜が絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６となるため、トランジスタ１５０の電流駆動能力を図２５（Ａ）に示すトランジスタと比較してさらに向上させることができる。
【０１７６】
なお、トランジスタ１５０において、酸化物半導体膜１１０は、チャネル領域として用いるため、酸化物導電膜１１１と比較して抵抗率が高い。一方で、酸化物導電膜１１１は電極としての機能を有するため、酸化物半導体膜１１０と比較して抵抗率が低い。
【０１７７】
ここで、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１の抵抗率の制御方法について、以下説明を行う。
【０１７８】
＜酸化物膜の抵抗率の制御方法＞
酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１の形成に用いることのできる酸化物半導体膜は、膜中の酸素欠損及び／又は膜中の水素、水等の不純物濃度によって、抵抗率を制御することができる。酸素欠損及び／又は不純物濃度が増加する処理、又は酸素欠損及び／又は不純物濃度が低減する処理を施すことで、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１の抵抗率をそれぞれ制御することができる。
【０１７９】
具体的には、容量素子１６０の電極として機能する酸化物導電膜１１１に用いる酸化物半導体膜にプラズマ処理を行い、該酸化物半導体膜中の酸素欠損を増加させる、及び／又は酸化物半導体膜中の水素、水等の不純物を増加させることによって、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物膜とすることができる。また、酸化物半導体膜に水素を含む絶縁膜を接して形成し、該水素を含む絶縁膜、例えば絶縁膜１１８から酸化物半導体膜に水素を拡散させることによって、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物膜とすることができる。酸化物導電膜１１１は、上記にように膜中の酸素欠損を増加させる、又は水素を拡散させる工程の前においては半導体としての機能を有し、該工程の後においては、導電体としての機能を有する。
【０１８０】
一方、トランジスタ１５０のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１１０は、絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６を設けることによって、水素を含む絶縁膜１０６及び絶縁膜１１８と接しない構成とする。絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６のうち少なくとも一つに酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を適用することで、酸化物半導体膜１１０に酸素を供給することができる。酸素が供給された酸化物半導体膜１１０は、膜中又は界面の酸素欠損が補填され抵抗率が高い酸化物半導体膜となる。なお、酸素を放出することが可能な絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜を用いることができる。
【０１８１】
また、抵抗率が低い酸化物膜を得るために、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などを用いて、水素、ボロン、リン、又は窒素を酸化物半導体膜に注入してもよい。
【０１８２】
また、抵抗率が低い酸化物膜を得るために、酸化物半導体膜にプラズマ処理を行ってもよい。例えば、該プラズマ処理としては、代表的には、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）、水素、及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いたプラズマ処理が挙げられる。より具体的には、Ａｒ雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、又は窒素雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。
【０１８３】
上記プラズマ処理によって、酸化物半導体膜は、酸素が脱離した格子（又は酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。該酸素欠損は、キャリアを発生する要因になる場合がある。また、酸化物半導体膜の近傍、より具体的には、酸化物半導体膜の下側又は上側に接する絶縁膜から水素が供給されると、上記酸素欠損と水素が結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。
【０１８４】
一方、酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体膜のキャリア密度が、８×１０１１個／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０個／ｃｍ３未満であることを指す。高純度真性又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。また、高純度真性又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、トラップ準位密度を低減することができる。
【０１８５】
また、高純度真性又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。したがって、上述した高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜を用いる酸化物半導体膜１１０ａをチャネル領域に用いるトランジスタ１５０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なる。
【０１８６】
絶縁膜１１８として、例えば、水素を含む絶縁膜、別言すると水素を放出することが可能な絶縁膜、代表的には窒化シリコン膜を用いることで、酸化物導電膜１１１に水素を供給することができる。水素を放出することが可能な絶縁膜としては、膜中の含有水素濃度が１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であると好ましい。このような絶縁膜を酸化物導電膜１１１に接して形成することで、酸化物導電膜１１１に効果的に水素を含有させることができる。このように、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１に接する絶縁膜の構成を変えることによって、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１の抵抗率を制御することができる。なお、絶縁膜１０６として、絶縁膜１１８と同様の材料を用いてもよい。絶縁膜１０６として窒化シリコンを用いることで、絶縁膜１０７から放出される酸素がゲート電極１０４に供給され、酸化されることを抑制できる。
【０１８７】
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（又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することで、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、水素が含まれている絶縁膜と接して設けられた酸化物導電膜１１１は、酸化物半導体膜１１０よりもキャリア密度の高い酸化物膜となる。
【０１８８】
トランジスタ１５０のチャネル領域が形成される酸化物半導体膜１１０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１１０において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）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未満、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。
【０１８９】
一方、容量素子１６０の電極として機能する酸化物導電膜１１１は、酸化物半導体膜１１０よりも水素濃度及び／又は酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物膜である。酸化物導電膜１１１に含まれる水素濃度は、８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、より好ましくは５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。また、酸化物半導体膜１１０と比較して、酸化物導電膜１１１に含まれる水素濃度は２倍以上、好ましくは１０倍以上である。また、酸化物導電膜１１１の抵抗率が、酸化物半導体膜１１０の抵抗率の１×１０−８倍以上１×１０−１倍未満であることが好ましく、代表的には１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、抵抗率が１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満であるとよい。
【０１９０】
ここで、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置のその他の構成要素の詳細について、以下説明を行う。なお、各構成要素は、実施の形態１で説明した表示装置にも適用することができる。
【０１９１】
≪基板≫
基板１０２の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板１０２として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコン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、基板１０２として用いてもよい。なお、基板１０２として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。また、基板１０２として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ１５０、容量素子１６０等を形成してもよい。
【０１９２】
これらの他にも、基板１０２として、様々な基板を用いて、トランジスタを形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせフィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
【０１９３】
なお、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
【０１９４】
≪酸化物半導体膜及び酸化物導電膜≫
酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１は、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ又はＨｆ等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で表記される膜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、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
【０１９５】
スタビライザーとしては、上記Ｍで記載の金属を含め、例えば、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーとしては、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）等がある。
【０１９６】
酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、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、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１９７】
なお、ここで、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。
【０１９８】
また、酸化物半導体膜１１０と、酸化物導電膜１１１は、上記酸化物のうち、同一の金属元素を有していてもよい。酸化物半導体膜１１０と、酸化物導電膜１１１を同一の金属元素とすることで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで製造コストを低減させることができる。また同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることによって、酸化物半導体膜を加工する際のエッチングガス又はエッチング液を共通して用いることができる。ただし、酸化物半導体膜１１０と、酸化物導電膜１１１は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、トランジスタ及び容量素子の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。
【０１９９】
なお、酸化物半導体膜１１０がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＩｎとＭの原子数比率は、Ｉｎ及びＭの和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたとき、好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％より高く、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％より高く、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
【０２００】
酸化物半導体膜１１０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１５０のオフ電流を低減することができる。
【０２０１】
酸化物半導体膜１１０の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
【０２０２】
酸化物半導体膜１１０がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、又はＮｄ）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＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：６等が挙げられる。なお、成膜される酸化物半導体膜１１０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。
【０２０３】
酸化物半導体膜１１０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、酸化物半導体膜１１０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以下の酸化物半導体膜を用いる。
【０２０４】
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ることができる。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、酸化物半導体膜１１０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。
【０２０５】
酸化物半導体膜１１０において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体膜１１０において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸化物半導体膜１１０におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法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。
【０２０６】
また、酸化物半導体膜１１０において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又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、酸化物半導体膜１１０のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
【０２０７】
また、酸化物半導体膜１１０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、当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、二次イオン質量分析法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。
【０２０８】
また、酸化物半導体膜１１０は、例えば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、後述する微結晶構造、又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。
【０２０９】
酸化物半導体膜１１０は、例えば非晶質構造でもよい。非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【０２１０】
なお、酸化物半導体膜１１０が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の単層構造を有する場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。
【０２１１】
≪絶縁膜≫
トランジスタ１５０のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７としては、プラズマＣＶＤ（ＣＶＤ：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、酸化セリウム膜及び酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁膜を、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜１０６及び絶縁膜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を用いてもよい。
【０２１２】
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、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６及び／又は酸化物半導体膜１１０中に過剰の酸素を含有する場合において、絶縁膜１０６は酸素の透過を抑制することができる。
【０２１３】
なお、トランジスタ１５０のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１１０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。例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜１０７を形成することで、絶縁膜１０７に酸素過剰領域を設けることができる。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。
【０２１４】
また、絶縁膜１０６又は絶縁膜１０７として、酸化ハフニウムを用いる場合、それぞれ、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁膜１０６又は絶縁膜１０７の膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。
【０２１５】
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機能する絶縁膜１０８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１５０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１５０の静電破壊を抑制することができる。
【０２１６】
≪ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極≫
ゲート電極１０４、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂには、それぞれ、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金を単層構造又は積層構造として用いることができる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に銅膜を積層した二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。また、ソース電極１１２ａ、及びドレイン電極１１２ｂを三層構造とする場合、一層目及び三層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステンを含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、又は窒化モリブデンでなる膜を形成し、２層目には、銅、アルミニウム、金又は銀、或いは銅とマンガンの合金等の低抵抗材料でなる膜を形成することが好ましい。なお、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用いてもよい。また、ゲート電極１０４、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂに用いることのできる材料は、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。
【０２１７】
≪導電膜≫
導電膜１２０は、画素電極としての機能を有する。導電膜１２０としては、例えば、可視光を透過する材料を用いる。具体的には、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。また、導電膜１２０としては、例えば、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：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、導電膜１２０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。なお、導電膜１２０は、酸化物導電膜１１１と同様の材料を用いて形成してもよい。
【０２１８】
≪保護絶縁膜≫
トランジスタ１５０の保護絶縁膜として機能する絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８としては、プラズマＣＶＤ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、酸化セリウム膜及び酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁膜を、それぞれ用いることができる。
【０２１９】
また、トランジスタ１５０のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１１０と接する絶縁膜１１４は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、酸素を放出することが可能な絶縁膜を用いる。酸素を放出することが可能な絶縁膜を別言すると、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）を有する絶縁膜である。例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜１１４を形成することで、絶縁膜１１４に酸素過剰領域を設けることができる。または、成膜後の絶縁膜１１４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。
【０２２０】
絶縁膜１１４として、酸素を放出することが可能な絶縁膜を用いることで、トランジスタ１５０のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１１０に酸素を移動させ、酸化物半導体膜１１０の酸素欠損量を低減することが可能となる。例えば、昇温脱離ガス分析（以下、ＴＤＳ分析とする。）によって測定される、膜の表面温度が１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上５００℃以下の範囲における酸素分子の放出量が、１．０×１０１８分子／ｃｍ３以上である絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜１１０に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
【０２２１】
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、当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ためである。また、絶縁膜１１４と酸化物半導体膜１１０との界面における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、酸化物半導体膜１１０の欠陥に由来するｇ値が１．８９以上１．９６以下に現れる信号のスピン密度が１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、さらには検出下限以下であることが好ましい。
【０２２２】
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の外部に移動する場合がある。または、外部から絶縁膜１１４に入った酸素の一部が、絶縁膜１１４にとどまる場合もある。また、外部から絶縁膜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１１０に移動させることができる。
【０２２３】
また、絶縁膜１１４は、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、酸化物半導体膜の価電子帯の上端のエネルギー（ＥＶ＿ＯＳ）と、酸化物半導体膜の伝導帯の下端のエネルギー（ＥＣ＿ＯＳ）との間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、又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。
【０２２４】
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分子の放出量が１×１０１８分子／ｃｍ３以上５×１０１９分子／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。
【０２２５】
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０より大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２又は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１１０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１１０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１１０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。
【０２２６】
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１１０の界面において、電子がトラップされにくい。
【０２２７】
絶縁膜１１４として、上記酸化物絶縁膜を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
【０２２８】
なお、トランジスタの作製工程の加熱処理、代表的には４００℃未満又は３７５℃未満（好ましくは、３４０℃以上３６０℃以下）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以下の第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。
【０２２９】
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以下の第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。
【０２３０】
また、上記酸化物絶縁膜は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０２３１】
基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁膜を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。
【０２３２】
絶縁膜１１４に接するように形成される絶縁膜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、昇温脱離ガス分光法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量が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における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
【０２３３】
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、更には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１１０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。
【０２３４】
絶縁膜１１４の厚さは、５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることができる。絶縁膜１１６の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。
【０２３５】
また、絶縁膜１１４及び絶縁膜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、絶縁膜１１６の単層構造、又は３層以上の積層構造としてもよい。
【０２３６】
容量素子１６０の誘電体膜として機能する絶縁膜１１８としては、窒化物絶縁膜であることが好ましい。特に窒化シリコン膜は、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、容量素子１６０の誘電体膜として機能する絶縁膜１１８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、容量素子１６０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、容量素子１６０の静電破壊を抑制することができる。なお、絶縁膜１１８は、容量素子１６０の電極として機能する酸化物導電膜１１１の抵抗率を低下させる機能も有する。
【０２３７】
また、絶縁膜１１８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等をブロッキングできる機能を有する。絶縁膜１１８を設けることで、酸化物半導体膜１１０からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜１１４及び絶縁膜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１１０への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。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。
【０２３８】
＜構成例Ａの作製方法＞
次に、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置の作製方法の一例について、図２６〜図２９を用いて説明する。なお、各層は、上述した材料から適宜選択することで形成することができる。
【０２３９】
まず、基板１０２上にゲート電極１０４を形成する。その後、基板１０２及びゲート電極１０４上に、絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７を含む絶縁膜１０８を形成する（図２６（Ａ））。
【０２４０】
本実施の形態では、基板１０２としてガラス基板を用い、ゲート電極１０４としてタングステン膜を用い、絶縁膜１０６として、水素を放出することが可能な窒化シリコン膜を用い、絶縁膜１０７として、酸素を放出することが可能な酸化窒化シリコン膜を用いる。
【０２４１】
ゲート電極１０４は、基板１０２上に導電膜を成膜後、該導電膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで形成できる。
【０２４２】
次に、絶縁膜１０８上のゲート電極１０４と重畳する位置に酸化物半導体膜１１０を形成する（図２６（Ｂ））。
【０２４３】
本実施の形態では、酸化物半導体膜１１０として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物膜（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２の金属酸化物ターゲットを使用。）を用いる。
【０２４４】
また、酸化物半導体膜１１０は、絶縁膜１０８上に酸化物半導体膜を成膜後、該酸化物半導体膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで形成できる。
【０２４５】
なお、酸化物半導体膜１１０のエッチング加工の際に、オーバーエッチングによって絶縁膜１０７の一部（酸化物半導体膜１１０から露出した領域）がエッチングされ膜厚が減少することがある。
【０２４６】
酸化物半導体膜１１０を形成後、熱処理を行うと好ましい。該熱処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下、より好ましくは３５０℃以上４５０℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、又は減圧雰囲気で行えばよい。また、熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で熱処理を行った後に、酸化物半導体膜１１０から脱離した酸素を補うために酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。ここでの熱処理によって、絶縁膜１０６、絶縁膜１０７、及び酸化物半導体膜１１０の少なくとも１つから水素や水などの不純物を除去することができる。なお、該熱処理は、酸化物半導体膜１１０を島状に加工する前に行ってもよい。
【０２４７】
なお、酸化物半導体膜１１０をチャネル領域とするトランジスタ１５０に安定した電気特性を付与するためには、酸化物半導体膜１１０中の不純物を低減し、酸化物半導体膜１１０を真性又は実質的に真性にすることが有効である。
【０２４８】
次に、絶縁膜１０８及び酸化物半導体膜１１０上に導電膜を成膜し、該導電膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで、絶縁膜１０８及び酸化物半導体膜１１０上に、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂを形成する（図２６（Ｃ））。
【０２４９】
本実施の形態では、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂとして、タングステン膜と、アルミニウム膜と、チタン膜との３層の積層構造を用いる。
【０２５０】
また、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂの形成後に、酸化物半導体膜１１０の表面を洗浄してもよい。当該洗浄方法としては、例えば、リン酸等の薬液を用いた洗浄が挙げられる。リン酸等の薬液を用いて洗浄を行うことで、酸化物半導体膜１１０の表面に付着した不純物（例えば、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂに含まれる元素等）を除去することができる。なお、当該洗浄を必ずしも行う必要はなく、場合によっては、洗浄を行わなくてもよい。
【０２５１】
また、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂを形成する工程、及び上記洗浄工程のいずれか一方又は双方において、酸化物半導体膜１１０の、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂから露出した領域が、薄くなる場合がある。
【０２５２】
次に、絶縁膜１０８、酸化物半導体膜１１０、ソース電極１１２ａ、及びドレイン電極１１２ｂ上に絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を形成する。そして、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで開口１４１を形成する（図２６（Ｄ））。
【０２５３】
なお、絶縁膜１１４を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜１１６を形成することが好ましい。絶縁膜１１４を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜１１６を連続的に形成することで、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６との界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することができるとともに、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６に含まれる酸素を酸化物半導体膜１１０に移動させることが可能となり、酸化物半導体膜１１０の酸素欠損量を低減することが可能となる。
【０２５４】
また、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１１０の保護膜となる。したがって、酸化物半導体膜１１０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。
【０２５５】
本実施の形態では、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６としては、酸素を放出することが可能な酸化窒化シリコン膜を用いる。
【０２５６】
また、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を成膜した後に、加熱処理（以下、第１の加熱処理とする）を行うと好適である。第１の加熱処理により、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６に含まれる窒素酸化物を低減することができる。または、第１の加熱処理により、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６に含まれる酸素の一部を酸化物半導体膜１１０に移動させ、酸化物半導体膜１１０に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
【０２５７】
第１の加熱処理の温度は、代表的には、４００℃未満、好ましくは３７５℃未満、さらに好ましくは、１５０℃以上３５０℃以下とする。第１の加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、又は希ガス（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、又は希ガスに水素、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（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）等を用いることができる。
【０２５８】
開口１４１としては、ドレイン電極１１２ｂが露出するように形成する。開口１４１の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口１４１の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又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た形成方法としてもよい。なお、開口１４１を形成するためのエッチング工程によって、ドレイン電極１１２ｂの膜厚が減少する場合がある。
【０２５９】
次に、開口１４１を覆うように、絶縁膜１１６上に酸化物導電膜１１１となる酸化物半導体膜１１１ｐを形成する（図２７（Ａ）、（Ｂ））。
【０２６０】
なお、図２７（Ａ）は、絶縁膜１１６上に酸化物半導体膜を形成する際の、成膜装置内部の断面模式図である。図２７（Ａ）では、成膜装置としてスパッタリング装置を用い、当該スパッタリング装置内部に設置されたターゲット１９３と、ターゲット１９３の下方に形成されたプラズマ１９４とが、模式的に表されている。
【０２６１】
まず、酸化物半導体膜を形成する際に、酸素ガスを含む雰囲気にてプラズマを放電させる。その際に、酸化物半導体膜の被形成面となる絶縁膜１１６中に、酸素が添加される。また、酸化物半導体膜を形成する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど）を混合させてもよい。例えば、アルゴンガスと、酸素ガスと、を用い、アルゴンガスの流量よりも酸素ガスの流量を多くするのが好ましい。酸素ガスの流量を多くすることで、好適に絶縁膜１１６に酸素を添加することができる。一例としては、酸化物半導体膜の形成条件としては、例えば、成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合を、５０％以上１００％以下、好ましくは、８０％以上１００％以下とする。
【０２６２】
なお、図２７（Ａ）において、絶縁膜１１６に添加される酸素を模式的に破線の矢印で表している。
【０２６３】
また、酸化物半導体膜を成膜する際の基板温度としては、室温以上３４０℃未満、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは１００℃以上２５０℃以下、さらに好ましくは１００℃以上２００℃以下である。酸化物半導体膜を加熱して成膜することで、酸化物半導体膜の結晶性を高めることができる。一方で、基板１０２として、大型のガラス基板（例えば、第６世代乃至第１０世代）を用いる場合、酸化物半導体膜を成膜する際の基板温度を１５０℃以上３４０℃未満とした場合、基板１０２が変形する（歪む又は反る）場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合においては、酸化物半導体膜の成膜する際の基板温度を１００℃以上１５０℃未満とすることで、ガラス基板の変形を抑制することができる。
【０２６４】
本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ金属酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６［原子数比］）を用いて、スパッタリング法により酸化物半導体膜１１１ｐを形成する。
【０２６５】
次に、酸化物半導体膜１１１ｐを所望の形状に加工することで、島状の酸化物半導体膜１１１ｐを形成する（図２７（Ｃ））。
【０２６６】
酸化物半導体膜１１１ｐは、絶縁膜１１６上に酸化物半導体膜を成膜後、該酸化物半導体膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで形成できる。
【０２６７】
次に、絶縁膜１１６及び酸化物導電膜１１１上に、絶縁膜１１８を形成する（図２８（Ａ））。
【０２６８】
絶縁膜１１８は、水素及び窒素のいずれか一方又は双方を有する。絶縁膜１１８としては、例えば、窒化シリコン膜を用いると好適である。また、絶縁膜１１８としては、例えば、スパッタリング法又はＰＥＣＶＤ法を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜１１８をＰＥＣＶＤ法で成膜する場合、基板温度は４００℃未満、好ましくは３７５℃未満、さらに好ましくは１８０℃以上３５０℃以下である。絶縁膜１１８を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで、緻密な膜を形成できるため好ましい。また、絶縁膜１１８を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６中の酸素又は過剰酸素を、酸化物半導体膜１１０に移動させることが可能となる。
【０２６９】
また、絶縁膜１１８の形成後に、先に記載の第１の加熱処理と同等の加熱処理（以下、第２の加熱処理とする）を行ってもよい。このように、酸化物導電膜１１１となる酸化物半導体膜の成膜の際に、絶縁膜１１６に酸素を添加した後に、４００℃未満、好ましくは３７５℃未満、さらに好ましくは１８０℃以上３５０℃以下の温度で、加熱処理を行うことで、絶縁膜１１６中の酸素又は過剰酸素を酸化物半導体膜１１０中に移動させ、酸化物半導体膜１１０中の酸素欠損を補填することができる。
【０２７０】
ここで、酸化物半導体膜１１０中に移動する酸素について、図２９を用いて説明を行う。図２９は、絶縁膜１１８成膜時の基板温度（代表的には３７５℃未満）、又は絶縁膜１１８の形成後の第２の加熱処理（代表的には３７５℃未満）によって、酸化物半導体膜１１０中に移動する酸素を表すモデル図である。図２９中において、酸化物半導体膜１１０中に移動する酸素（酸素ラジカル、酸素原子、又は酸素分子）を破線の矢印で表している。なお、図２９（Ａ）及び（Ｂ）は絶縁膜１１８成膜後の、それぞれ図２４（Ａ）に示す一点鎖線Ａ−Ｂ及び一点鎖線Ｅ−Ｆに対応する断面図である。
【０２７１】
図２９に示す酸化物半導体膜１１０は、酸化物半導体膜１１０に接する膜（ここでは、絶縁膜１０７、及び絶縁膜１１４）から酸素が移動することで、酸素欠損が補填される。特に、本発明の一態様において、酸化物半導体膜１１０となる酸化物半導体膜のスパッタリング成膜時に、酸素ガスを用い、絶縁膜１０７中に酸素を添加する場合、絶縁膜１０７は過剰酸素領域を有する。また、酸化物導電膜１１１となる酸化物半導体膜のスパッタリング成膜時に、酸素ガスを用い、絶縁膜１１６中に酸素を添加するため、絶縁膜１１６は過剰酸素領域を有する。よって、該過剰酸素領域を有する絶縁膜に挟まれた酸化物半導体膜１１０は、酸素欠損が好適に補填される。
【０２７２】
また、絶縁膜１０７の下方には、絶縁膜１０６が設けられており、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６の上方には、絶縁膜１１８が設けられている。絶縁膜１０６及び絶縁膜１１８を酸素透過性が低い材料、例えば、窒化シリコン等により形成することで、絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６中に含まれる酸素を酸化物半導体膜１１０側に閉じ込めることができるため、好適に酸化物半導体膜１１０に酸素を移動させることが可能となる。なお、絶縁膜１１８は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、トランジスタ１５０に含まれる酸化物半導体膜１１０へ拡散するのを防ぐ効果も奏する。
【０２７３】
また、絶縁膜１１８は、水素及び窒素のいずれか一方又は双方を有する。そのため、絶縁膜１１８を形成することで、絶縁膜１１８に接する酸化物半導体膜１１１ｐは、水素及び窒素のいずれか一方又は双方が添加されることで、キャリア密度が高くなり、酸化物導電膜として機能することができる。
【０２７４】
酸化物半導体膜１１１ｐの抵抗率の低下に伴い、図２８（Ａ）以降は、酸化物導電膜１１１として図示している。
【０２７５】
酸化物導電膜１１１の抵抗率は、少なくとも酸化物半導体膜１１０よりも低く、好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満であるとよい。
【０２７６】
次に、絶縁膜１１８の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで開口１４２を形成する（図２８（Ｂ））。
【０２７７】
開口１４２としては、ドレイン電極１１２ｂが露出するように形成する。開口１４２の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口１４２の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又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た形成方法としてもよい。なお、開口１４２を形成するためのエッチング工程によって、ドレイン電極１１２ｂの膜厚が減少する場合がある。
【０２７８】
なお、前述の開口１４１を形成する工程を行わずに、開口１４２の形成する工程において絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、及び絶縁膜１１８に開口を連続して形成してもよい。このような工程とすることで、本発明の一態様の表示装置の作製工程を減らすことが可能となるため、製造コストを抑制することができる。
【０２７９】
次に、開口１４２を覆うように絶縁膜１１８上に導電膜を成膜し、該導電膜の所望の形状が残るようにパターニング及びエッチングを行い、導電膜１２０を形成する（図２８（Ｃ））。
【０２８０】
本実施の形態では、導電膜１２０として、インジウム錫酸化物膜を用いる。
【０２８１】
また、導電膜１２０の形成に伴い、容量素子１６０が作製される。容量素子１６０は、一対の電極間に誘電体層が挟持された構造であり、一対の電極の一方が酸化物導電膜１１１であり、一対の電極の他方が導電膜１２０である。また、絶縁膜１１８が容量素子１６０の誘電体層として機能する。
【０２８２】
以上の工程によって、トランジスタ１５０と、容量素子１６０とを同一基板上に形成することができる。
【０２８３】
次に、構成例Ａとは異なる半導体装置について、説明する。なお、構成例Ａと同じ構成要素については、上記を参照することができるため、詳細を省略する。
【０２８４】
＜構成例Ｂ＞
図３０（Ａ）は、トランジスタ１５１及びゲート配線コンタクト部１７０の上面図であり、図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）の一点鎖線Ｇ−Ｈ間、一点鎖線Ｉ−Ｊ間、及び一点鎖線Ｋ−Ｌ間の断面図に相当する。
【０２８５】
図３０（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置は、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１ａを含むトランジスタ１５１と、酸化物導電膜１１１ｂを含むゲート配線コンタクト部１７０と、を有する。なお、ゲート配線コンタクト部１７０は、ゲート配線１０５と配線１１２が電気的に接続される領域のことをいう。
【０２８６】
なお、図３０（Ａ）の一点鎖線Ｇ−Ｈはトランジスタ１５１のチャネル長方向を示している。また一点鎖線Ｋ−Ｌはトランジスタ１５１のチャネル幅方向を示している。
【０２８７】
トランジスタ１５１は、基板１０２上のゲート電極１０４と、ゲート電極１０４上の第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０８と、絶縁膜１０８上のゲート電極１０４と重畳する位置の酸化物半導体膜１１０と、酸化物半導体膜１１０上のソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂと、酸化物半導体膜１１０、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂ上の第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６と、絶縁膜１１６上の酸化物半導体膜１１０と重畳する位置の酸化物導電膜１１１ａとを有する。酸化物導電膜１１１ａは、トランジスタ１５１において第２のゲート電極としての機能を有する。すなわち、図３０（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ１５１は、所謂ダブルゲート構造である。
【０２８８】
また、トランジスタ１５１上、より詳しくは、絶縁膜１１６及び酸化物導電膜１１１ａ上に絶縁膜１１８が形成されている。絶縁膜１１８は、トランジスタ１５１の保護絶縁膜としての機能を有する。
【０２８９】
ゲート配線コンタクト部１７０においては、絶縁膜１０８に設けられた開口１４４及び絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６に設けられた開口１４６を覆うように、ゲート配線１０５及び配線１１２上に酸化物導電膜１１１ｂが形成されている。
【０２９０】
本実施の形態に示す半導体装置は、ゲート配線コンタクト部１７０において、ゲート配線１０５と配線１１２とが酸化物導電膜１１１ｂを介して電気的に接続される構成としている。このような構成により、開口１４４及び開口１４６を連続して形成することができるため、半導体装置の作製工程を短縮することができる。
【０２９１】
また、酸化物導電膜１１１ｂ上に酸素の侵入をブロックする保護膜がない場合、高温高湿環境において酸化物導電膜１１１ｂが変質し、抵抗が増大する場合がある。本実施の形態に示す半導体装置は、酸化物導電膜１１１ｂが絶縁膜１１８に覆われているため、新たに保護膜を形成することなく半導体装置の高温高湿耐性を向上させることができる。
【０２９２】
なお、絶縁膜１１８としては、少なくとも水素を含む絶縁膜を用いる。また、絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６としては、少なくとも酸素を含む絶縁膜を用いる。このように、トランジスタ１５１及びゲート配線コンタクト部１７０に用いる絶縁膜又はトランジスタ１５１及びゲート配線コンタクト部１７０に接する絶縁膜を、上述の構成の絶縁膜とすることによって、酸化物半導体膜１１０、酸化物導電膜１１１ａ、及び酸化物導電膜１１１ｂの抵抗率を制御することができる。
【０２９３】
＜構成例Ｂの作成方法＞
次に、図３０（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置の作製方法の一例について、図３１及び図３２を用いて説明する。
【０２９４】
まず、基板１０２上にゲート電極１０４及びゲート配線１０５を形成する。その後、ゲート電極１０４及びゲート配線１０５上に絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７を含む絶縁膜１０８を形成する（図３１（Ａ））。ゲート配線１０５は、ゲート電極１０４と同様の材料を用いて同時に形成することができる。
【０２９５】
次に、絶縁膜１０８上のゲート電極１０４と重畳する位置に酸化物半導体膜１１０を形成する（図３１（Ｂ））。
【０２９６】
酸化物半導体膜１１０を形成後、熱処理を行うと好ましい。
【０２９７】
次に、絶縁膜１０８及び酸化物半導体膜１１０上に導電膜を成膜し、該導電膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることでソース電極１１２ａ、ドレイン電極１１２ｂ、及び配線１１２を形成する（図３１（Ｃ））。配線１１２は、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂと同様の材料を用いて同時に形成することができる。
【０２９８】
次に、絶縁膜１０８、酸化物半導体膜１１０ａ、ソース電極１１２ａ、ドレイン電極１１２ｂ、及び配線１１２上に絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を形成する（図３１（Ｄ））。絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６の形成後に、第１の加熱処理を行うことが好ましい。
【０２９９】
次に、絶縁膜１０６、絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、及び絶縁膜１１６の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで開口１４４及び開口１４６を形成する（図３２（Ａ））。
【０３００】
開口１４４及び開口１４６は、配線１１２及びゲート配線１０５が露出するように形成する。開口１４４及び開口１４６の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口１４４及び開口１４６の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又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た形成方法としてもよい。
【０３０１】
開口１４４及び開口１４６は、一度のパターニング後にエッチングすることで、同時に形成することができるため、作製工程を短縮することができる。
【０３０２】
次に、絶縁膜１１６上の酸化物半導体膜１１０と重畳する位置と、開口１４４及び開口１４６を覆う位置とに同時に、酸化物半導体膜１１１ｐを形成する（図３２（Ｂ））。
【０３０３】
酸化物半導体膜１１１ｐは、絶縁膜１１６上に酸化物半導体膜を成膜し、該酸化物半導体膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで形成できる。
【０３０４】
なお、酸化物半導体膜１１１ｐのエッチング加工の際に、オーバーエッチングによって絶縁膜１１６の一部（酸化物半導体膜１１１ｐから露出した領域）がエッチングされ膜厚が減少することがある。
【０３０５】
次に、絶縁膜１１６及び酸化物半導体膜１１１ｐ上に絶縁膜１１８を形成する（図３２（Ｃ））。絶縁膜１１８に含まれる水素が酸化物半導体膜１１１ｐに拡散すると、酸化物半導体膜１１１ｐの抵抗率が低下する。なお、酸化物半導体膜１１１ｐの抵抗率の低下に伴い、図３２（Ｂ）以降は、酸化物導電膜１１１ａ、酸化物導電膜１１１ｂとして図示している。また、絶縁膜１１８の形成後に、第２の加熱処理を行ってもよい。
【０３０６】
以上の工程によって、トランジスタ１５１と、ゲート配線コンタクト部１７０とを同一基板上に形成することができる。
【０３０７】
＜構成例Ｃ＞
図３３（Ａ）は、トランジスタ１５１及びゲート配線コンタクト部１７１の上面図であり、図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）の一点鎖線Ｍ−Ｎ間、一点鎖線Ｏ−Ｐ間、及び一点鎖線Ｑ−Ｒ間における切断面の断面図に相当する。
【０３０８】
図３３（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置は、酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１ａを含むトランジスタ１５１と、ゲート配線コンタクト部１７１と、を有する。なお、ゲート配線コンタクト部１７１は、ゲート配線１０５と配線１１２が電気的に接続される領域のことをいう。
【０３０９】
なお、図３３（Ａ）の一点鎖線Ｍ−Ｎはトランジスタ１５１のチャネル長方向を示している。また一点鎖線Ｑ−Ｒはトランジスタ１５１のチャネル幅方向を示している。
【０３１０】
トランジスタ１５１は、構成例Ｂと同様の構成である。
【０３１１】
また、トランジスタ１５１上、より詳しくは、絶縁膜１１６及び酸化物導電膜１１１ａ上に絶縁膜１１８及び絶縁膜１１９が形成されている。絶縁膜１１８は、トランジスタ１５１の保護絶縁膜としての機能を有する。絶縁膜１１９は、平坦化膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６、絶縁膜１１８、絶縁膜１１９には、ドレイン電極１１２ｂに達する開口が形成されており、開口を覆うように絶縁膜１１９上に導電膜１２０が形成されている。該開口のうち、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６に設けられた開口を開口１４６、絶縁膜１１８に設けられた開口を開口１４８とする。導電膜１２０は、例えば、画素電極としての機能を有する。
【０３１２】
ゲート配線コンタクト部１７１においては、絶縁膜１０８に設けられた開口１４４を覆うように、ゲート配線１０５上に配線１１２が形成されている。
【０３１３】
本実施の形態に示す半導体装置は、開口１４８において、絶縁膜１１８の端部と絶縁膜１１９の端部が概略一致している。このような構成を有するように半導体装置を作製することで、パターニングに用いるマスク枚数を削減することができ、ひいては製造コストを削減することができる。
【０３１４】
なお、絶縁膜１１８としては、少なくとも水素を含む絶縁膜を用いる。また、絶縁膜１０７、絶縁膜１１４、絶縁膜１１６としては、少なくとも酸素を含む絶縁膜を用いる。このように、トランジスタ１５１に用いる絶縁膜又はトランジスタ１５１に接する絶縁膜を、上述の構成の絶縁膜とすることによって、トランジスタ１５１が有する酸化物半導体膜１１０及び酸化物導電膜１１１ａの抵抗率を制御することができる。
【０３１５】
＜構成例Ｃの作成方法＞
次に、図３３（Ａ）、（Ｂ）に示す半導体装置の作製方法の一例について、図３４及び図３５を用いて説明する。
【０３１６】
まず、基板１０２上にゲート電極１０４及びゲート配線１０５を形成する。その後、ゲート電極１０４及びゲート配線１０５上に絶縁膜１０６、絶縁膜１０７を含む絶縁膜１０８を形成する。ゲート配線１０５は、ゲート電極１０４と同様の材料を用いて同時に形成することができる。
【０３１７】
次に、絶縁膜１０８上のゲート電極１０４と重畳する位置に酸化物半導体膜１１０を形成する（図３４（Ａ））。
【０３１８】
酸化物半導体膜１１０を形成後、熱処理を行うと好ましい。
【０３１９】
次に、絶縁膜１０６、絶縁膜１０７の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで開口１４４を形成する（図３４（Ｂ））。
【０３２０】
開口１４４としては、ゲート配線１０５が露出するように形成する。開口１４４の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口１４４の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又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た形成方法としてもよい。
【０３２１】
次に、絶縁膜１０８、ゲート配線１０５及び酸化物半導体膜１１０上に導電膜を成膜し、該導電膜の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることでソース電極１１２ａ、ドレイン電極１１２ｂ、及び配線１１２を形成する（図３４（Ｃ））。配線１１２は、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂと同様の材料を用いて同時に形成することができる。
【０３２２】
次に、絶縁膜１０８、酸化物半導体膜１１０ａ、ソース電極１１２ａ、ドレイン電極１１２ｂ及び配線１１２上に絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６を形成する。絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６の形成後に、第１の加熱処理を行うことが好ましい。
【０３２３】
次に、絶縁膜１１４及び絶縁膜１１６の所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで開口１４６を形成する（図３４（Ｄ））。
【０３２４】
開口１４６としては、ドレイン電極１１２ｂが露出するように形成する。開口１４６の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口１４６の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又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た形成方法としてもよい。
【０３２５】
次に、絶縁膜１１６上の酸化物半導体膜１１０と重畳する位置に酸化物半導体膜を形成する。
【０３２６】
次に、絶縁膜１１６、酸化物半導体膜、及びドレイン電極１１２ｂ上に絶縁膜１１８を形成する。絶縁膜１１８に含まれる水素が酸化物半導体膜に拡散すると、酸化物半導体膜の抵抗率が低下する。なお、酸化物半導体膜の抵抗率の低下に伴い、図３５（Ａ）以降は、酸化物導電膜１１１ａとして図示している。
【０３２７】
次に、絶縁膜１１８上に絶縁膜１１９を形成する（図３５（Ａ））。絶縁膜１１９としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いることができる。絶縁膜上に有機樹脂膜を形成し、所望の領域が残るようにパターニングし、その後不要な領域をエッチングすることで、開口１４６と重畳する位置に開口を形成する。
【０３２８】
次に、開口を有する絶縁膜１１９をマスクとして絶縁膜１１８をエッチングすることで、開口１４８を形成する（図３５（Ｂ））。絶縁膜１１９をマスクに用いることができるため、開口１４８を形成するための新たなマスクが不要であり、またパターニングを省略することができる。よって、半導体装置の製造コストを削減することができる。
【０３２９】
次に、開口１４８を覆うように絶縁膜１１９上に導電膜を成膜し、該導電膜の所望の形状が残るようにパターニング及びエッチングを行い、導電膜１２０を形成する（図３５（Ｃ））。
【０３３０】
以上の工程によって、トランジスタ１５１と、ゲート配線コンタクト部１７１とを同一基板上に形成することができる。
【０３３１】
次に、上記とは異なる構成のトランジスタの構成について説明する。
【０３３２】
＜トランジスタの構成例１＞
図３６（Ａ）は、トランジスタ２７０の上面図であり、図３６（Ｂ）は、図３６（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図に相当し、図３６（Ｃ）は、図３６（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図に相当する。なお、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。
【０３３３】
トランジスタ２７０は、基板２０２上の第１のゲート電極として機能する導電膜２０４と、基板２０２及び導電膜２０４上の絶縁膜２０６と、絶縁膜２０６上の絶縁膜２０７と、絶縁膜２０７上の酸化物半導体膜２０８と、酸化物半導体膜２０８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２１２ａと、酸化物半導体膜２０８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２１２ｂと、酸化物半導体膜２０８、導電膜２１２ａ及び導電膜２１２ｂ上の絶縁膜２１４、２１６と、絶縁膜２１６上の酸化物導電膜２１１ｂと、を有する。また、酸化物導電膜２１１ｂ上に絶縁膜２１８が設けられる。
【０３３４】
トランジスタ２７０において、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６は、トランジスタ２７０の第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、酸化物導電膜２１１ａは、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６に設けられる開口部２５２ｃを介して、導電膜２１２ｂと接続される。酸化物導電膜２１１ａ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２７０において、酸化物導電膜２１１ｂ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。
【０３３５】
また、図３６（Ｃ）に示すように酸化物導電膜２１１ｂは、絶縁膜２０６、２０７、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６に設けられる開口部２５２ａ、２５２ｂにおいて、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４に接続される。よって、導電膜２０４と酸化物導電膜２１１ｂとは、同じ電位が与えられる。
【０３３６】
なお、本実施の形態においては、開口部２５２ａ、２５２ｂを設け、酸化物導電膜２１１ｂと導電膜２０４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２５２ａ又は開口部２５２ｂのいずれか一方の開口部のみを形成し、酸化物導電膜２１１ｂと導電膜２０４を接続する構成、又は開口部２５２ａ及び開口部２５２ｂを設けずに、酸化物導電膜２１１ｂと導電膜２０４を接続しない構成としてもよい。なお、酸化物導電膜２１１ｂと導電膜２０４を接続しない構成の場合、酸化物導電膜２１１ｂと導電膜２０４には、それぞれ異なる電位を与えることができる。
【０３３７】
なお、酸化物導電膜２１１ａ及び酸化物導電膜２１１ｂは、酸化物半導体膜２０８よりも抵抗率が低い膜である。詳細については、上記の構成例の酸化物導電膜１１１の説明を参照できる。
【０３３８】
また、図３６（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜２０８は、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４と、第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂ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酸化物導電膜２１１ｂ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２０８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２０８の全体は、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６を介して酸化物導電膜２１１ｂに覆われている。また、第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂと第１のゲート電極として機能する導電膜２０４とは、絶縁膜２０６、２０７、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６に設けられる開口部２５２ａ、２５２ｂにおいて接続されるため、酸化物半導体膜２０８のチャネル幅方向の側面は、絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６を介して第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂと対向している。
【０３３９】
別言すると、トランジスタ２７０のチャネル幅方向において、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４及び第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂは、第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２０６、２０７及び第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６に設けられる開口部において接続すると共に、第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２０６、２０７並びに第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２１４及び絶縁膜２１６を介して酸化物半導体膜２０８を囲む構成である。
【０３４０】
このような構成を有することで、トランジスタ２７０に含まれる酸化物半導体膜２０８を、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４及び第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂ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２７０のように、第１のゲート電極及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される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。
【０３４１】
トランジスタ２７０は、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４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２０８に印加することができるため、トランジスタ２７０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２７０を微細化することが可能となる。また、トランジスタ２７０は、第１のゲート電極として機能する導電膜２０４及び第２のゲート電極として機能する酸化物導電膜２１１ｂによって囲まれた構造を有するため、トランジスタ２７０の機械的強度を高めることができる。
【０３４２】
＜トランジスタの構成例２＞
次に、トランジスタ２７０と異なる構成例について、図３７を用いて説明する。
【０３４３】
図３７（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ２７０Ａは、図３６（Ｂ）、（Ｃ）に示すトランジスタ２７０が有する酸化物半導体膜２０８を３層の積層構造に替えた構成である。具体的には、トランジスタ２７０Ａが有する酸化物半導体膜２０８は、酸化物半導体膜２０８ａと、酸化物半導体膜２０８ｂと、酸化物半導体膜２０８ｃと、を有する。
【０３４４】
図３７（Ｃ）、（Ｄ）に示すトランジスタ２７０Ｂは、図３６（Ｂ）、（Ｃ）に示すトランジスタ２７０が有する酸化物半導体膜２０８を２層の積層構造としている。より具体的には、トランジスタ２７０Ｂが有する酸化物半導体膜２０８は、酸化物半導体膜２０８ｂと、酸化物半導体膜２０８ｃと、を有する。
【０３４５】
ここで、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、及び酸化物半導体膜２０８ｂ、２０８ｃに接する絶縁膜のバンド構造について、図３８を用いて説明する。
【０３４６】
図３８（Ａ）は、絶縁膜２０７、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、及び絶縁膜２１４を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図３８（Ｂ）は、絶縁膜２０７、酸化物半導体膜２０８ｂ、２０８ｃ、及び絶縁膜２１４を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。なお、バンド構造は、理解を容易にするため絶縁膜２０７、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、及び絶縁膜２１４の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）を示す。
【０３４７】
図３８（Ａ）は、絶縁膜２０７、２１４として酸化シリコン膜を用い、酸化物半導体膜２０８ａとして金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜２０８ｂとして金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜２０８ｃとして金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
【０３４８】
また、図３８（Ｂ）は、絶縁膜２０７、２１４として酸化シリコン膜を用い、酸化物半導体膜２０８ｂとして金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜２０８ｃとして金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
【０３４９】
図３８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃにおいて、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようなバンド構造を有するためには、酸化物半導体膜２０８ａと酸化物半導体膜２０８ｂとの界面、又は酸化物半導体膜２０８ｂと酸化物半導体膜２０８ｃとの界面において、トラップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないとする。
【０３５０】
酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃに連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。
【０３５１】
図３８（Ａ）、（Ｂ）に示す構成とすることで酸化物半導体膜２０８ｂがウェル（井戸）となり、上記積層構造を用いたトランジスタにおいて、チャネル領域が酸化物半導体膜２０８ｂに形成されることがわかる。
【０３５２】
なお、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃを設けることにより、酸化物半導体膜２０８ｂに形成されうるトラップ準位を酸化物半導体膜２０８ｂより遠ざけることができる。
【０３５３】
また、トラップ準位がチャネル領域として機能する酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）より真空準位から遠くなり、トラップ準位に電子が蓄積しやすくなってしまうことがある。トラップ準位に電子が蓄積されることで、マイナスの固定電荷となり、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、トラップ準位が酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）より真空準位に近くなるような構成にすると好ましい。このようにすることで、トラップ準位に電子が蓄積しにくくなり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。
【０３５４】
また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、酸化物半導体膜２０８ｂよりも伝導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの伝導帯下端のエネルギー準位との差が、０．１５ｅＶ以上、又は０．５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、又は１ｅＶ以下である。すなわち、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの電子親和力と、酸化物半導体膜２０８ｂの電子親和力との差が、０．１５ｅＶ以上、又は０．５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、又は１ｅＶ以下である。
【０３５５】
このような構成を有することで、酸化物半導体膜２０８ｂが主な電流経路となる。すなわち、酸化物半導体膜２０８ｂは、チャネル領域としての機能を有し、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、酸化物絶縁膜としての機能を有する。また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜２０８ｂを構成する金属元素の一種以上から構成される酸化物半導体膜であるため、酸化物半導体膜２０８ａと酸化物半導体膜２０８ｂとの界面、又は酸化物半導体膜２０８ｂと酸化物半導体膜２０８ｃとの界面において、界面散乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。
【０３５６】
また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、チャネル領域の一部として機能することを防止するため、導電率が十分に低い材料を用いるものとする。そのため、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃを、その物性及び／又は機能から、それぞれ酸化物絶縁膜とも呼ぶことができる。また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃには、電子親和力（真空準位と伝導帯下端のエネルギー準位との差）が酸化物半導体膜２０８ｂよりも小さく、伝導帯下端のエネルギー準位が酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位と差分（バンドオフセット）を有する材料を用いるものとする。また、ドレイン電圧の大きさに依存したしきい値電圧の差が生じることを抑制するためには、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃには、伝導帯下端のエネルギー準位が、酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位よりも真空準位に近い材料を用いると好適である。例えば、酸化物半導体膜２０８ｂの伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの伝導帯下端のエネルギー準位との差は、０．２ｅＶｅＶ以上、好ましくは０．５ｅＶ以上であることが好ましい。
【０３５７】
また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、膜中にスピネル型の結晶構造が含まれないことが好ましい。酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの膜中にスピネル型の結晶構造を含む場合、該スピネル型の結晶構造と他の領域との界面において、導電膜２１２ａ、２１２ｂの構成元素が酸化物半導体膜２０８ｂへ拡散してしまう場合がある。なお、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃがＣＡＡＣ−ＯＳである場合、導電膜２１２ａ、２１２ｂの構成元素、例えば、銅元素のブロッキング性が高くなり好ましい。
【０３５８】
酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの膜厚は、導電膜２１２ａ、２１２ｂの構成元素が酸化物半導体膜２０８ｂに拡散することを抑制することのできる膜厚以上であって、絶縁膜２１４から酸化物半導体膜２０８ｂへの酸素の供給を抑制する膜厚未満とする。例えば、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの膜厚が１０ｎｍ以上であると、導電膜２１２ａ、２１２ｂの構成元素が酸化物半導体膜２０８ｂへ拡散するのを抑制することができる。また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃの膜厚を１００ｎｍ以下とすると、絶縁膜２１４から酸化物半導体膜２０８ｂへ効果的に酸素を供給することができる。
【０３５９】
また、本実施の形態においては、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃとして、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いてもよい。
【０３６０】
なお、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β１（０＜β１≦２）：β２（０＜β２≦３）となる場合がある。また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β３（１≦β３≦５）：β４（２≦β４≦６）となる場合がある。また、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜２０８ａ、２０８ｃは、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β５（１≦β５≦５）：β６（４≦β６≦８）となる場合がある。
【０３６１】
また、トランジスタ２７０が有する酸化物半導体膜２０８と、トランジスタ２７０Ａ、２７０Ｂが有する酸化物半導体膜２０８ｃと、は図面において、導電膜２１２ａ、２１２ｂと重畳しない領域の酸化物半導体膜が薄くなる、別言すると酸化物半導体膜の一部が凹部を有する形状について例示している。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、導電膜２１２ａ、２１２ｂと重畳しない領域の酸化物半導体膜が凹部を有さなくてもよい。この場合の一例を図３９（Ａ）、（Ｂ）に示す。図３９（Ａ）、（Ｂ）は、トランジスタの一例を示す断面図である。なお、図３９（Ａ）、（Ｂ）は、先に示すトランジスタ２７０Ｂの酸化物半導体膜２０８が凹部を有さない構造である。
【０３６２】
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。
【０３６３】
なお、本実施の形態では、半導体膜として酸化物半導体膜を用いる例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。例えば、半導体として、シリコン、ゲルマニウム、有機半導体等を用いてもよい。
【０３６４】
また、本発明の一態様の表示装置や半導体装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。本発明の一態様の表示装置や半導体装置は、様々な構造のトランジスタを適用することができるため、既存の製造ラインを用いて量産が可能である。
【０３６５】
また、トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０３６６】
例えば、図３９（Ｃ）に、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコン膜を含む半導体膜３０１を用いたボトムゲート型のトランジスタ３０３ｔを示す。また、図３９（Ｄ）に、多結晶シリコン膜、又は単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体膜３０２を用いたボトムゲート型のトランジスタ３０３ｔを示す。
【０３６７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０３６８】
（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に用いることができる酸化物半導体の一例について説明する。
【０３６９】
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
【０３７０】
本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【０３７１】
また、本明細書において、結晶が三方晶又は菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
【０３７２】
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体とに分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｌｉｋｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体などがある。
【０３７３】
また別の観点では、酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体と、それ以外の結晶性酸化物半導体とに分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳなどがある。
【０３７４】
非晶質構造の定義としては、一般に、準安定状態で固定化していないこと、等方的であって不均質構造を持たないことなどが知られている。また、結合角度が柔軟であり、短距離秩序性は有するが、長距離秩序性を有さない構造と言い換えることもできる。
【０３７５】
逆の見方をすると、本質的に安定な酸化物半導体の場合、完全な非晶質（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、等方的でない（例えば、微小な領域において周期構造を有する）酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。ただし、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、微小な領域において周期構造を有するものの、鬆（ボイドともいう。）を有し、不安定な構造である。そのため、物性的には非晶質酸化物半導体に近いといえる。
【０３７６】
＜ＣＡＡＣ−ＯＳ＞
まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。
【０３７７】
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向した複数の結晶部（ペレットともいう。）を有する酸化物半導体の一つである。
【０３７８】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳの明視野像と回折パターンとの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像ではペレット同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を明確に確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０３７９】
以下では、ＴＥＭによって観察したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。図４０（Ａ）に、試料面と略平行な方向から観察したＣＡＡＣ−ＯＳの断面の高分解能ＴＥＭ像を示す。高分解能ＴＥＭ像の観察には、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼ぶ。Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。
【０３８０】
図４０（Ａ）の領域（１）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を図４０（Ｂ）に示す。図４０（Ｂ）より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層の配列は、ＣＡＡＣ−ＯＳの膜を形成する面（被形成面ともいう。）又は上面の凹凸を反映しており、ＣＡＡＣ−ＯＳの被形成面又は上面と平行となる。
【０３８１】
図４０（Ｂ）に示すように、ＣＡＡＣ−ＯＳは特徴的な原子配列を有する。図４０（Ｃ）は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図４０（Ｂ）及び図４０（Ｃ）より、ペレット一つの大きさは１ｎｍ以上のものや、３ｎｍ以上のものがあり、ペレットとペレットとの傾きにより生じる隙間の大きさは０．８ｎｍ程度であることがわかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶこともできる。また、ＣＡＡＣ−ＯＳを、ＣＡＮＣ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０３８２】
ここで、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像をもとに、基板５１２０上のＣＡＡＣ−ＯＳのペレット５１００の配置を模式的に示すと、レンガ又はブロックが積み重なったような構造となる（図４０（Ｄ）参照。）。図４０（Ｃ）で観察されたペレットとペレットとの間で傾きが生じている箇所は、図４０（Ｄ）に示す領域５１６１に相当する。
【０３８３】
また、図４１（Ａ）に、試料面と略垂直な方向から観察したＣＡＡＣ−ＯＳの平面のＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を示す。図４１（Ａ）の領域（１）、領域（２）及び領域（３）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を、それぞれ図４１（Ｂ）、図４１（Ｃ）及び図４１（Ｄ）に示す。図４１（Ｂ）、図４１（Ｃ）及び図４１（Ｄ）より、ペレットは、金属原子が三角形状、四角形状又は六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０３８４】
次に、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、図４２（Ａ）に示すように回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳの結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面又は上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０３８５】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳのｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。より好ましいＣＡＡＣ−ＯＳは、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さない。
【０３８６】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｃ軸に略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、２θが５６°近傍にピークが現れる。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＣＡＡＣ−ＯＳの場合は、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行っても、図４２（Ｂ）に示すように明瞭なピークは現れない。これに対し、ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体であれば、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合、図４２（Ｃ）に示すように（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。したがって、ＸＲＤを用いた構造解析から、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸及びｂ軸の配向が不規則であることが確認できる。
【０３８７】
次に、電子回折によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、図４３（Ａ）に示すような回折パターン（制限視野透過電子回折パターンともいう。）が現れる場合がある。この回折パターンには、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットがｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面又は上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターンを図４３（Ｂ）に示す。図４３（Ｂ）より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットのａ軸及びｂ軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図４３（Ｂ）における第１リングは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（０１０）面及び（１００）面などに起因すると考えられる。また、図４３（Ｂ）における第２リングは（１１０）面などに起因すると考えられる。
【０３８８】
上述したように、ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、逆の見方をするとＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。
【０３８９】
なお、不純物は、酸化物半導体の主成分以外の元素で、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（又は分子半径）が大きいため、酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
【０３９０】
酸化物半導体が不純物や欠陥を有する場合、光や熱などによって特性が変動する場合がある。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャリア発生源となる場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
【０３９１】
不純物及び酸素欠損の少ないＣＡＡＣ−ＯＳは、キャリア密度の低い酸化物半導体である。具体的には、８×１０１１個／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０個／ｃｍ３未満であり、１×１０−９個／ｃｍ３以上のキャリア密度の酸化物半導体とすることができる。ＣＡＡＣ−ＯＳは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【０３９２】
＜ｎｃ−ＯＳ＞
次に、ｎｃ−ＯＳについて説明する。
【０３９３】
ｎｃ−ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。ｎｃ−ＯＳに含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、又は１ｎｍ以上３ｎｍ以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが１０ｎｍより大きく１００ｎｍ以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体と呼ぶことがある。ｎｃ−ＯＳは、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、ＣＡＡＣ−ＯＳにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではｎｃ−ＯＳの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
【０３９４】
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きい径のＸ線を用いた場合、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークは検出されない。また、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
【０３９５】
このように、ペレット（ナノ結晶）間では結晶方位が規則性を有さないことから、ｎｃ−ＯＳを、ＲＡＮＣ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体、又はＮＡＮＣ（Ｎｏｎ−Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０３９６】
ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ＣＡＡＣ−ＯＳと比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０３９７】
＜ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ＞
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
【０３９８】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において鬆が観察される場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。
【０３９９】
鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、不安定な構造である。以下では、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳが、ＣＡＡＣ−ＯＳ及びｎｃ−ＯＳと比べて不安定な構造であることを示すため、電子照射による構造の変化を示す。
【０４００】
電子照射を行う試料として、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ（試料Ａと表記する。）、ｎｃ−ＯＳ（試料Ｂと表記する。）及びＣＡＡＣ−ＯＳ（試料Ｃと表記する。）を準備する。いずれの試料もＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である。
【０４０１】
まず、各試料の高分解能断面ＴＥＭ像を取得する。高分解能断面ＴＥＭ像により、各試料は、いずれも結晶部を有することがわかる。
【０４０２】
なお、どの部分を一つの結晶部と見なすかの判定は、以下のように行えばよい。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の単位格子は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求められている。したがって、格子縞の間隔が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所を、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶部と見なすことができる。なお、格子縞は、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶のａ−ｂ面に対応する。
【０４０３】
図４４は、各試料の結晶部（２２箇所から４５箇所）の平均の大きさを調査した例である。ただし、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図４４より、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図４４中に（１）で示すように、ＴＥＭによる観察初期においては１．２ｎｍ程度の大きさだった結晶部（初期核ともいう。）が、累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２においては２．６ｎｍ程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射開始時から電子の累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図４４中の（２）及び（３）で示すように、電子の累積照射量によらず、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳの結晶部の大きさは、それぞれ１．４ｎｍ程度及び２．１ｎｍ程度であることがわかる。
【０４０４】
このように、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子照射によって結晶部の成長が見られる場合がある。一方、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射による結晶部の成長がほとんど見られないことがわかる。即ち、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、不安定な構造であることがわかる。
【０４０５】
また、鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて密度の低い構造である。具体的には、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の７８．６％以上９２．３％未満となる。また、ｎｃ−ＯＳの密度及びＣＡＡＣ−ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の９２．３％以上１００％未満となる。単結晶の密度の７８％未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
【０４０６】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ４の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は５．０ｇ／ｃｍ３以上５．９ｇ／ｃｍ３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ｎｃ−ＯＳの密度及びＣＡＡＣ−ＯＳの密度は５．９ｇ／ｃｍ３以上６．３ｇ／ｃｍ３未満となる。
【０４０７】
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。
【０４０８】
以上のように、酸化物半導体は、様々な構造をとり、それぞれが様々な特性を有する。なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
＜ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜方法＞
以下では、ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜方法の一例について説明する。
【０４０９】
図４５は、成膜室内の模式図である。ＣＡＡＣ−ＯＳは、スパッタリング法により成膜することができる。
【０４１０】
図４５に示すように、基板５２２０とターゲット５２３０とは向かい合うように配置している。基板５２２０とターゲット５２３０との間にはプラズマ５２４０がある。また、基板５２２０の下部には加熱機構５２６０が設けられている。図示しないが、ターゲット５２３０は、バッキングプレートに接着されている。バッキングプレートを介してターゲット５２３０と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置される。マグネットの磁場を利用して成膜速度を高めるスパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。
【０４１１】
基板５２２０とターゲット５２３０との距離ｄ（ターゲット−基板間距離（Ｔ−Ｓ間距離）ともいう。）は０．０１ｍ以上１ｍ以下、好ましくは０．０２ｍ以上０．５ｍ以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス（例えば、酸素、アルゴン、又は酸素を５体積％以上の割合で含む混合ガス）で満たされ、０．０１Ｐａ以上１００Ｐａ以下、好ましくは０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下に制御される。ここで、ターゲット５２３０に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマ５２４０が確認される。なお、ターゲット５２３０の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン５２０１が生じる。イオン５２０１は、例えば、酸素の陽イオン（Ｏ＋）やアルゴンの陽イオン（Ａｒ＋）などである。
【０４１２】
ターゲット５２３０は、複数の結晶粒を有する多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる。一例として、図４６に、ターゲット５２３０に含まれるＩｎＭＺｎＯ４（元素Ｍは、例えばＡｌ、Ｇａ、Ｙ又はＳｎ）の結晶構造を示す。なお、図４６（Ａ）は、ｂ軸に平行な方向から観察した場合のＩｎＭＺｎＯ４の結晶構造である。ＩｎＭＺｎＯ４の結晶では、酸素原子が負の電荷を有することにより、近接する二つのＭ−Ｚｎ−Ｏ層の間に斥力が生じている。そのため、ＩｎＭＺｎＯ４の結晶は、近接する二つのＭ−Ｚｎ−Ｏ層の間に劈開面を有する。
【０４１３】
高密度プラズマ領域で生じたイオン５２０１は、電界によってターゲット５２３０側に加速され、やがてターゲット５２３０と衝突する。このとき、劈開面から平板状又はペレット状のスパッタ粒子であるペレット５２００が剥離する（図４５参照）。ペレット５２００は、図４６（Ａ）に示す二つの劈開面に挟まれた部分である。よって、ペレット５２００のみ抜き出すと、その断面は図４６（Ｂ）のようになり、上面は図４６（Ｃ）のようになることがわかる。なお、ペレット５２００は、イオン５２０１の衝突の衝撃によって、構造に歪みが生じる場合がある。
【０４１４】
ペレット５２００は、三角形、例えば正三角形の平面を有する平板状又はペレット状のスパッタ粒子である。または、ペレット５２００は、六角形、例えば正六角形の平面を有する平板状又はペレット状のスパッタ粒子である。ただし、ペレット５２００の形状は、三角形、六角形に限定されない、例えば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形（例えば、正三角形）が２個合わさった四角形（例えば、ひし形）となる場合もある。
【０４１５】
ペレット５２００は、成膜ガスの種類などに応じて厚さが決定する。例えば、ペレット５２００は、厚さを０．４ｎｍ以上１ｎｍ以下、好ましくは０．６ｎｍ以上０．８ｎｍ以下とする。また、例えば、ペレット５２００は、幅を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を有するターゲット５２３０にイオン５２０１を衝突させる。そうすると、Ｍ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｉｎ−Ｏ層及びＭ−Ｚｎ−Ｏ層の３層を有するペレット５２００が剥離する。なお、ペレット５２００の剥離に伴い、ターゲット５２３０から粒子５２０３も弾き出される。粒子５２０３は、原子１個又は原子数個の集合体を有する。そのため、粒子５２０３を原子状粒子（ａｔｏｍｉｃ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）と呼ぶこともできる。
【０４１６】
ペレット５２００は、プラズマ５２４０を通過する際に、表面が負又は正に帯電する場合がある。例えば、ペレット５２００がプラズマ５２４０中にあるＯ２−から負の電荷を受け取る場合がある。その結果、ペレット５２００の表面の酸素原子が負に帯電する場合がある。また、ペレット５２００は、プラズマ５２４０を通過する際に、プラズマ５２４０中のインジウム、元素Ｍ、亜鉛又は酸素などと結合することで成長する場合がある。
【０４１７】
プラズマ５２４０を通過したペレット５２００及び粒子５２０３は、基板５２２０の表面に達する。なお、粒子５２０３の一部は、質量が小さいため真空ポンプなどによって外部に排出される場合がある。
【０４１８】
次に、基板５２２０の表面におけるペレット５２００及び粒子５２０３の堆積について図４７を用いて説明する。
【０４１９】
まず、一つ目のペレット５２００が基板５２２０に堆積する。ペレット５２００は平板状であるため、平面側を基板５２２０の表面に向けて堆積する。このとき、ペレット５２００の基板５２２０側の表面の電荷が、基板５２２０を介して抜ける。
【０４２０】
次に、二つ目のペレット５２００が、基板５２２０に達する。このとき、既に堆積しているペレット５２００の表面、及び二つ目のペレット５２００の表面が電荷を帯びているため、互いに反発し合う力が生じる。その結果、二つ目のペレット５２００は、既に堆積しているペレット５２００上を避け、基板５２２０の表面の少し離れた場所に平面側を向けて堆積する。これを繰り返すことで、基板５２２０の表面には、無数のペレット５２００が一層分の厚みだけ堆積する。また、ペレット５２００間には、ペレット５２００の堆積していない領域が生じる（図４７（Ａ）参照）。
【０４２１】
次に、プラズマからエネルギーを受け取った粒子５２０３が基板５２２０の表面に達する。粒子５２０３は、ペレット５２００の表面などの活性な領域には堆積することができない。そのため、粒子５２０３は、ペレット５２００の堆積していない領域へ動き、ペレット５２００の側面に付着する。粒子５２０３は、プラズマから受け取ったエネルギーにより結合手が活性状態となることで、ペレット５２００と化学的に連結して横成長部５２０２を形成する（図４７（Ｂ）参照）。
【０４２２】
さらに、横成長部５２０２が横方向に成長（ラテラル成長ともいう。）することで、ペレット５２００間を連結させる（図４７（Ｃ）参照）。このように、ペレット５２００の堆積していない領域を埋めるまで横成長部５２０２が形成される。このメカニズムは、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の堆積メカニズムに類似する。
【０４２３】
したがって、ペレット５２００がそれぞれ異なる方向を向けて堆積する場合でも、ペレット５２００間を粒子５２０３がラテラル成長しながら埋めるため、明確な結晶粒界が形成されることがない。また、ペレット５２００間を、粒子５２０３が滑らかに結びつけるため、単結晶とも多結晶とも異なる結晶構造が形成される。言い換えると、微小な結晶領域（ペレット５２００）間に歪みを有する結晶構造が形成される。このように、結晶領域間を埋める領域は、歪んだ結晶領域であるため、該領域を指して非晶質構造と呼ぶのは適切ではないと考えられる。
【０４２４】
次に、新たなペレット５２００が、平面側を表面に向けて堆積する（図４７（Ｄ）参照）。そして、粒子５２０３が、ペレット５２００の堆積していない領域を埋めるように堆積することで横成長部５２０２を形成する（図４７（Ｅ）参照）。こうして、粒子５２０３がペレット５２００の側面に付着し、横成長部５２０２がラテラル成長することで、二層目のペレット５２００間を連結させる（図４７（Ｆ）参照）。ｍ層目（ｍは二以上の整数。）が形成されるまで成膜は続き、積層体を有する薄膜構造となる。
【０４２５】
なお、ペレット５２００の堆積の仕方は、基板５２２０の表面温度などによっても変化する。例えば、基板５２２０の表面温度が高いと、ペレット５２００が基板５２２０の表面でマイグレーションを起こす。その結果、ペレット５２００間が、粒子５２０３を介さずに連結する割合が増加するため、より配向性の高いＣＡＡＣ−ＯＳとなる。ＣＡＡＣ−ＯＳを成膜する際の基板５２２０の表面温度は、室温以上３４０℃未満、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは１００℃以上２５０℃以下、さらに好ましくは１００℃以上２００℃以下である。したがって、基板５２２０として第８世代以上の大面積基板を用いた場合でも、ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜に起因した反りなどはほとんど生じないことがわかる。
【０４２６】
一方、基板５２２０の表面温度が低いと、ペレット５２００が基板５２２０の表面でマイグレーションを起こしにくくなる。その結果、ペレット５２００同士が積み重なることで配向性の低いｎｃ−ＯＳなどとなる。ｎｃ−ＯＳでは、ペレット５２００が負に帯電していることにより、ペレット５２００は一定間隔を空けて堆積する可能性がある。したがって、配向性は低いものの、僅かに規則性を有することにより、非晶質酸化物半導体と比べて緻密な構造となる。
【０４２７】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、ペレット同士の隙間が極めて小さくなることで、一つの大きなペレットが形成される場合がある。一つの大きなペレットの内部は単結晶構造を有する。例えば、ペレットの大きさが、上面から見て１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となる場合がある。
【０４２８】
以上のような成膜モデルにより、ペレットが基板の表面に堆積していくと考えられる。被形成面が結晶構造を有さない場合においても、ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜が可能であることから、エピタキシャル成長とは異なる成長機構である上述した成膜モデルの妥当性が高いことがわかる。また、上述した成膜モデルであるため、ＣＡＡＣ−ＯＳ及びｎｃ−ＯＳは、大面積のガラス基板などであっても均一な成膜が可能であることがわかる。例えば、基板の表面（被形成面）の構造が非晶質構造（例えば非晶質酸化シリコン）であっても、ＣＡＡＣ−ＯＳを成膜することは可能である。
【０４２９】
また、被形成面である基板の表面に凹凸がある場合でも、その形状に沿ってペレットが配列することがわかる。
【０４３０】
また、上述した成膜モデルより、結晶性の高いＣＡＡＣ−ＯＳを成膜するためには以下のようにすればよいことがわかる。まず、平均自由行程を長くするために、より高真空状態で成膜する。次に、基板近傍における損傷を低減するために、プラズマのエネルギーを弱くする。次に、被形成面に熱エネルギーを加え、プラズマによる損傷を成膜するたびに治癒する。
【０４３１】
また、上述した成膜モデルは、ターゲットが複数の結晶粒を有するＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物のような複合酸化物の多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる場合に限定されない。例えば、酸化インジウム、元素Ｍの酸化物及び酸化亜鉛を有する混合物のターゲットを用いた場合にも適用することができる。
【０４３２】
混合物のターゲットは劈開面を有さないため、スパッタされるとターゲットからは原子状粒子が剥離する。成膜時には、ターゲット近傍にプラズマの強電界領域が形成されている。そのため、ターゲットから剥離した原子状粒子は、プラズマの強電界領域の作用で連結して横成長する。例えば、まず原子状粒子であるインジウムが連結して横成長してＩｎ−Ｏ層からなるナノ結晶となる。次に、それを補完するように上下にＭ−Ｚｎ−Ｏ層が結合する。このように、混合物のターゲットを用いた場合でも、ペレットが形成される可能性がある。そのため、混合物のターゲットを用いた場合でも、上述した成膜モデルを適用することができる。
【０４３３】
ただし、ターゲット近傍にプラズマの強電界領域が形成されていない場合、ターゲットから剥離した原子状粒子のみが基板表面に堆積することになる。その場合も、基板表面において原子状粒子が横成長する場合がある。ただし、原子状粒子の向きが一様でないため、得られる薄膜における結晶の配向性も一様にはならない。即ち、ｎｃ−ＯＳなどとなる。
【０４３４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０４３５】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の駆動方法について、図４８〜図５１を用いて説明を行う。
【０４３６】
本発明の一態様の表示装置は、情報処理部、演算部、記憶部、表示部、及び入力部等を有していてもよい。
【０４３７】
本発明の一態様の表示装置において、同一画像（静止画像）を連続して表示する場合、同一画像の信号を書き込む（リフレッシュするともいう）回数を低減することで、消費電力の低減を図ることができる。なお、リフレッシュを行う頻度をリフレッシュレート（走査周波数、垂直同期周波数ともいう）という。以下では、リフレッシュレートを低減し、目の疲労が少ない表示装置について説明する。
【０４３８】
目の疲労には、神経系の疲労と、筋肉系の疲労の２種類がある。神経系の疲労は、表示装置の表示画面の表示や点滅を、長時間見続けることで、表示画面の明るさが眼の網膜や神経、脳を刺激して疲れさせるものである。筋肉系の疲労は、ピント調節のときに使用する毛様体の筋肉を酷使することにより疲れさせるものである。
【０４３９】
図４８（Ａ）に、従来の表示装置の表示を表す模式図を示す。図４８（Ａ）に示すように、従来の表示装置では、１秒間に６０回の画像の書き換えが行われている。このような画面を長時間見続けることにより、使用者の眼の網膜や神経、脳を刺激して眼の疲労が引き起こされるおそれがあった。
【０４４０】
本発明の一態様の表示装置においては、表示装置の画素部に、酸化物半導体を用いたトランジスタ、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳを用いたトランジスタを適用する。当該トランジスタのオフ電流は、極めて小さい。従って、表示装置のリフレッシュレートを下げても、表示装置の輝度の維持が可能となる。
【０４４１】
つまり、図４８（Ｂ）に示すように、例えば、５秒間に１回の画像の書き換えが可能となるため、極力長い時間同じ映像を見ることが可能となり、使用者に視認される画面のちらつきが低減される。これにより、使用者の眼の網膜や神経、脳に与えられる刺激が低減され、神経系の疲労が軽減される。
【０４４２】
また、図４９（Ａ）に示すように、１画素のサイズが大きい場合（例えば精細度が１５０ｐｐｉ未満の場合）、表示装置に表示された文字はぼやけてしまう。表示装置に表示されたぼやけた文字を長時間見続けると、毛様体の筋肉が、絶えずピントを合わせようと動いているにもかかわらず、ピントが合わせづらい状態が続くことになり、目に負担をかけてしまうおそれがある。
【０４４３】
これに対し、図４９（Ｂ）に示すように、本発明の一態様の表示装置では、１画素のサイズが小さく高精細な表示が可能となるため、緻密で滑らかな表示とすることができる。これにより、毛様体の筋肉が、ピントを合わせやすくなるため、使用者の筋肉系の疲労が軽減される。表示装置の解像度を１５０ｐｐｉ以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは３００ｐｐｉ以上とすることにより、使用者の筋肉系の疲労を効果的に低減することができる。
【０４４４】
なお、目の疲労を定量的に測定する方法が検討されている。例えば、神経系の疲労の評価指標としては、臨界融合周波数（ＣＦＦ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｆｌｉｃｋｅｒ（Ｆｕｓｉｏｎ）  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）などが知られている。また、筋肉系の疲労の評価指標としては、調節時間や調節近点距離などが知られている。
【０４４５】
そのほか、目の疲労を評価する方法として、脳波測定、サーモグラフィ法、瞬きの回数の測定、涙液量の評価、瞳孔の収縮反応速度の評価や、自覚症状を調査するためのアンケート等がある。
【０４４６】
例えば、上記の様々な方法により、本発明の一態様の表示装置の駆動方法を評価することができる。
【０４４７】
＜表示装置の駆動方法＞
ここで、本発明の一態様の表示装置の駆動方法について、図５０を用いて説明する。
【０４４８】
［イメージ情報の表示例］
以下では、２つの異なるイメージ情報を含む画像を移動させて表示する例について示す。
【０４４９】
図５０（Ａ）には、表示部４５０に、ウィンドウ４５１と、ウィンドウ４５１に表示された静止画像である第１の画像４５２ａと、が表示されている例を示している。
【０４５０】
このとき、第１のリフレッシュレートで表示を行っていることが好ましい。なお、第１のリフレッシュレートとしては、１．１６×１０−５Ｈｚ（１日に約１回の頻度）以上１Ｈｚ以下、又は２．７８×１０−４Ｈｚ（１時間に約１回の頻度）以上０．５Ｈｚ以下、又は１．６７×１０−２Ｈｚ（１分間に約１回の頻度）以上０．１Ｈｚ以下とすることができる。
【０４５１】
このように、第１のリフレッシュレートを極めて小さい値に設定し、画面の書き換えの頻度を低減することで、実質的にちらつきを生じない表示を実現でき、より効果的に使用者の目の疲労を低減することができる。
【０４５２】
なお、ウィンドウ４５１は、例えば画像表示アプリケーションソフトを実行することにより表示され、画像を表示する表示領域を含む。
【０４５３】
また、ウィンドウ４５１の下部には、異なるイメージ情報に表示を切り替えるためのボタン４５３を有する。使用者がボタン４５３を選択する操作を行うことにより、画像を移動させる命令を表示装置の情報処理部に与えることができる。
【０４５４】
なお、使用者の操作方法は入力手段に応じて設定すればよい。例えば入力手段として表示部４５０に重ねて設けられたタッチパネルを用いる場合には、指やスタイラス等によりボタン４５３をタッチする操作や、画像をスライドさせるようなジェスチャ入力を行うことにより操作することができる。ジェスチャ入力や音声入力を用いる場合には、必ずしもボタン４５３を表示しなくてもよい。
【０４５５】
画像を移動させる命令を表示装置の情報処理部が受け取ると、ウィンドウ４５１内に表示された画像の移動が開始される（図５０（Ｂ））。
【０４５６】
なお、図５０（Ａ）の時点で第１のリフレッシュレートで表示を行っていた場合には、画像の移動の前に、リフレッシュレートを第２のリフレッシュレートに変更すると好ましい。第２のリフレッシュレートは、動画像の表示を行うために必要な値である。例えば、第２のリフレッシュレートは、３０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、好ましくは６０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、より好ましくは７５Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、より好ましくは１２０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、より好ましくは２４０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下とすることができる。
【０４５７】
第２のリフレッシュレートを、第１のリフレッシュレートよりも高い値に設定することにより、動画像をより滑らかに自然に表示することができる。また書き換えに伴うちらつき（フリッカともいう）が使用者に視認されることが抑制されるため、使用者の目の疲労を低減できる。
【０４５８】
このとき、ウィンドウ４５１内に表示される画像は、第１の画像４５２ａと、次に表示すべき第２の画像４５２ｂとが結合された画像である。ウィンドウ４５１内には、この結合された画像が一方向（ここでは左方向）に移動するように、第１の画像４５２ａの一部と、第２の画像４５２ｂの一部の領域が表示される。
【０４５９】
また、結合された画像の移動と共に、ウィンドウ４５１内に表示された画像の輝度が初期（図５０（Ａ）の時点）の輝度に比べて段階的に低下する。
【０４６０】
図５０（Ｃ）は、ウィンドウ４５１内に表示された画像が、所定座標に到達した時点を示している。したがって、この時点でウィンドウ４５１内に表示された画像の輝度が最も低い。
【０４６１】
なお、図５０（Ｃ）では、所定座標として、第１の画像４５２ａと第２の画像４５２ｂのそれぞれが、半分ずつ表示されている座標としたが、これに限られず、使用者が自由に設定可能とすることが好ましい。
【０４６２】
例えば、画像の初期座標から最終座標までの距離に対する、初期座標からの距離の比が０より大きく、１未満である座標を所定座標に設定すればよい。
【０４６３】
また、画像が所定座標に達した時の輝度についても、使用者が自由に設定可能とすることが好ましい。例えば、画像が所定座標に達した時の輝度の、初期の輝度に対する比が０以上１未満、好ましくは０以上０．８以下、より好ましくは０以上０．５以下などに設定すればよい。
【０４６４】
続いて、ウィンドウ４５１内には、結合された画像が移動しながら輝度が段階的に上昇するように表示される（図５０（Ｄ）。
【０４６５】
図５０（Ｅ）は、結合された画像の座標が最終座標に達した時点を示している。ウィンドウ４５１内には、第２の画像４５２ｂのみが、初期の輝度と等しい輝度で表示されている。
【０４６６】
なお、画像の移動が完了した後に、リフレッシュレートを第２のリフレッシュレートから、第１のリフレッシュレートに変更することが好ましい。
【０４６７】
このような表示を行うことにより、画像の移動を使用者が目で追ったとしても、該画像の輝度が低減されているため、使用者の目の疲労を低減することができる。したがって、このような駆動方法を用いることにより、目にやさしい表示を実現できる。
【０４６８】
［文書情報の表示例］
次に、表示ウィンドウの大きさよりも大きな文書情報をスクロールさせて表示する例について説明する。
【０４６９】
図５１（Ａ）には、表示部４５０にウィンドウ４５５と、ウィンドウ４５５に表示された静止画像である文書情報４５６の一部と、が表示されている例を示している。
【０４７０】
このとき、上記の第１のリフレッシュレートで表示を行っていることが好ましい。
【０４７１】
ウィンドウ４５５は、例えば文書表示アプリケーションソフト、文書作成アプリケーションソフトなどを実行することにより表示され、文書情報を表示する表示領域を含む。
【０４７２】
文書情報４５６は、その画像の大きさがウィンドウ４５５の表示領域よりも縦方向に大きい。したがってウィンドウ４５５には、文書情報４５６の一部のみが表示されている。また、図５１（Ａ）に示すように、ウィンドウ４５５は、文書情報４５６のどの領域が表示されているかを示すスクロールバー４５７を備えていてもよい。
【０４７３】
入力部により画像を移動させる命令（ここでは、スクロール命令ともいう）が表示装置に与えられると、文書情報４５６の移動が開始される（図５１（Ｂ））。また、表示される画像の輝度が段階的に低下する。
【０４７４】
なお、図５１（Ａ）の時点で第１のリフレッシュレートで表示を行っていた場合には、文書情報４５６の移動の前に、リフレッシュレートを第２のリフレッシュレートに変更すると好ましい。
【０４７５】
ここでは、ウィンドウ４５５内に表示される画像の輝度だけでなく、表示部４５０に表示される画像全体の輝度が低下する様子を示している。
【０４７６】
図５１（Ｃ）は、文書情報４５６の座標が所定座標に達した時点を示している。このとき、表示部４５０に表示される画像全体の輝度は最も低くなる。
【０４７７】
続いて、ウィンドウ４５５内には、文書情報４５６が移動しながら表示される（図５１（Ｄ））。このとき、表示部４５０に表示される画像全体の輝度は段階的に上昇する。
【０４７８】
図５１（Ｅ）は、文書情報４５６の座標が最終座標に達した時点を示している。ウィンドウ４５５内には、文書情報４５６の初期に表示された領域とは異なる領域が、初期の輝度と等しい輝度で表示される。
【０４７９】
なお、文書情報４５６の移動が完了した後に、リフレッシュレートを第１のリフレッシュレートに変更することが好ましい。
【０４８０】
このような表示を行うことにより、画像の移動を使用者が目で追ったとしても、該画像の輝度が低減されているため、使用者の目の疲労を低減することができる。したがって、このような駆動方法を用いることにより、目にやさしい表示を実現できる。
【０４８１】
特に、文書情報などのコントラストの高い表示は、使用者の目の疲労がより顕著になるため、文書情報の表示にこのような駆動方法を適用することはより好ましい。
【０４８２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０４８３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する表示モジュール及び電子機器について、図５２及び図５３を用いて説明を行う。
【０４８４】
図５２に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。
【０４８５】
本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル８００６に用いることができる。
【０４８６】
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【０４８７】
タッチパネル８００４としては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネル８００４を設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
【０４８８】
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０４８９】
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０４９０】
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０４９１】
図５３（Ａ）〜（Ｈ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、等を有することができる。
【０４９２】
図５３（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図５３（Ｂ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図５３（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３、等を有することができる。図５３（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図５３（Ｅ）はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図５３（Ｆ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図５３（Ｇ）は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有することができる。図５３（Ｈ）は腕時計型情報端末であり、上述したもののほかに、バンド５０１８、留め金５０１９、等を有する。ベゼル部分を兼ねる筐体５０００に搭載された表示部５００１は、非矩形状の表示領域を有している。表示部５００１は、時刻を表すアイコン５０２０、その他のアイコン５０２１等を表示することができる。
【０４９３】
図５３（Ａ）〜（Ｈ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、又は、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動又は手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図５３（Ａ）〜（Ｈ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０４９４】
本実施の形態の電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。該表示部に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
【０４９５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０４９６】
１１    基板
１３    導電膜
１５    絶縁膜
１７    絶縁膜
１９ａ    酸化物半導体膜
１９ｂ    酸化物導電膜
１９ｃ    コモン電極
２０    絶縁膜
２１ａ    導電膜
２１ｂ    導電膜
２３    絶縁膜
２５    絶縁膜
２７    絶縁膜
２８    絶縁膜
２９    コモン電極
４１    基板
５０    液晶層
５１    液晶素子
５２    トランジスタ
５５    容量素子
６１    遮光膜
６２    着色膜
７０    画素
７０ａ    画素
７０ｂ    画素
７０ｃ    画素
７０ｄ    画素
７０ｅ    画素
７０ｆ    画素
７１    画素部
７４    走査線駆動回路
７５    コモン線
７６    信号線駆動回路
７７    走査線
７９    信号線
８０    表示装置
１０２    基板
１０４    ゲート電極
１０５    ゲート配線
１０６    絶縁膜
１０７    絶縁膜
１０８    絶縁膜
１１０    酸化物半導体膜
１１０ａ    酸化物半導体膜
１１１    酸化物導電膜
１１１ａ    酸化物導電膜
１１１ｂ    酸化物導電膜
１１１ｐ    酸化物半導体膜
１１２    配線
１１２ａ    ソース電極
１１２ｂ    ドレイン電極
１１４    絶縁膜
１１６    絶縁膜
１１８    絶縁膜
１１９    絶縁膜
１２０    導電膜
１２０ａ    導電膜
１４１    開口
１４２    開口
１４４    開口
１４６    開口
１４８    開口
１５０    トランジスタ
１５１    トランジスタ
１６０    容量素子
１７０    ゲート配線コンタクト部
１７１    ゲート配線コンタクト部
１９３    ターゲット
１９４    プラズマ
２０２    基板
２０４    導電膜
２０６    絶縁膜
２０７    絶縁膜
２０８    酸化物半導体膜
２０８ａ    酸化物半導体膜
２０８ｂ    酸化物半導体膜
２０８ｃ    酸化物半導体膜
２１１ａ    酸化物導電膜
２１１ｂ    酸化物導電膜
２１２ａ    導電膜
２１２ｂ    導電膜
２１４    絶縁膜
２１６    絶縁膜
２１８    絶縁膜
２５２ａ    開口部
２５２ｂ    開口部
２５２ｃ    開口部
２７０    トランジスタ
２７０Ａ    トランジスタ
２７０Ｂ    トランジスタ
３０１    半導体膜
３０２    半導体膜
３０３ｔ    トランジスタ
３１９ｂ    酸化物導電膜
３２９    導電膜
３５１ａ    液晶素子
３５１ｂ    液晶素子
３５２    トランジスタ
３５５    容量素子
３５５ａ    容量素子
３５５ｂ    容量素子
３７０    画素
３７０ａ    画素
３７０ｂ    画素
３７０ｃ    画素
４４１    基板
４４２    導電膜
４４３    導電膜
４４４    導電膜
４４５    絶縁膜
４４６    接着層
４４７    導電膜
４４８    導電膜
４４９    異方性導電膜
４５０    表示部
４５１    ウィンドウ
４５２ａ    画像
４５２ｂ    画像
４５３    ボタン
４５５    ウィンドウ
４５６    文書情報
４５７    スクロールバー
６００    基板
６０１    基板
６０２    ゲート配線
６０４    容量配線
６０５    容量配線
６１３    配線
６１５    ゲート配線
６１６    配線
６１８    ドレイン電極
６２４    酸化物導電膜
６２５    絶縁膜
６２６    酸化物導電膜
６２７    絶縁膜
６２８    トランジスタ
６２９    トランジスタ
６３０    容量素子
６３１    容量素子
６３６    着色膜
６４０    コモン電極
６４４    突起
６４５    配向膜
６４６    スリット
６４７    スリット
６４８    配向膜
６５０    液晶層
６５１    液晶素子
６５２    液晶素子
７０１    基板
７０５    基板
７０８    ＦＰＣ端子部
７１０    配線
７１１    配線部
７１２    封止層
７１６ａ    ＦＰＣ
７１６ｂ    ＦＰＣ
７３４    絶縁膜
７３６    着色膜
７３８    遮光膜
７４６    配向膜
７４８    配向膜
７５２    トランジスタ
７６０ａ    導電膜
７６０ｂ    導電膜
７６１    ゲート電極
７６２    酸化物半導体膜
７６３    導電膜
７６４    絶縁膜
７６６    絶縁膜
７６８    絶縁膜
７７２    導電膜
７７３    散乱フィルム
７７４    導電膜
７７６    液晶層
７７７    反射膜
７７８    構造体
７７９    円偏光板
７８０    異方性導電膜
５０００    筐体
５００１    表示部
５００２    表示部
５００３    スピーカ
５００４    ＬＥＤランプ
５００５    操作キー
５００６    接続端子
５００７    センサ
５００８    マイクロフォン
５００９    スイッチ
５０１０    赤外線ポート
５０１１    記録媒体読込部
５０１２    支持部
５０１３    イヤホン
５０１４    アンテナ
５０１５    シャッターボタン
５０１６    受像部
５０１７    充電器
５０１８    バンド
５０１９    留め金
５０２０    アイコン
５０２１    アイコン
５１００    ペレット
５１２０    基板
５１６１    領域
５２００    ペレット
５２０１    イオン
５２０２    横成長部
５２０３    粒子
５２２０    基板
５２３０    ターゲット
５２４０    プラズマ
５２６０    加熱機構
８０００    表示モジュール
８００１    上部カバー
８００２    下部カバー
８００３    ＦＰＣ
８００４    タッチパネル
８００５    ＦＰＣ
８００６    表示パネル
８００９    フレーム
８０１０    プリント基板
８０１１    バッテリ
【図１】
2016173566.tif 000003
【図２】
2016173566.tif 000004
【図３】
2016173566.tif 000005
【図４】
2016173566.tif 000006
【図５】
2016173566.tif 000007
【図６】
2016173566.tif 000008
【図７】
2016173566.tif 000009
【図８】
2016173566.tif 000010
【図９】
2016173566.tif 000011
【図１０】
2016173566.tif 000012
【図１１】
2016173566.tif 000013
【図１２】
2016173566.tif 000014
【図１３】
2016173566.tif 000015
【図１４】
2016173566.tif 000016
【図１５】
2016173566.tif 000017
【図１６】
2016173566.tif 000018
【図１７】
2016173566.tif 000019
【図１８】
2016173566.tif 000020
【図１９】
2016173566.tif 000021
【図２０】
2016173566.tif 000022
【図２１】
2016173566.tif 000023
【図２２】
2016173566.tif 000024
【図２３】
2016173566.tif 000025
【図２４】
2016173566.tif 000026
【図２５】
2016173566.tif 000027
【図２６】
2016173566.tif 000028
【図２７】
2016173566.tif 000029
【図２８】
2016173566.tif 000030
【図２９】
2016173566.tif 000031
【図３０】
2016173566.tif 000032
【図３１】
2016173566.tif 000033
【図３２】
2016173566.tif 000034
【図３３】
2016173566.tif 000035
【図３４】
2016173566.tif 000036
【図３５】
2016173566.tif 000037
【図３６】
2016173566.tif 000038
【図３７】
2016173566.tif 000039
【図３８】
2016173566.tif 000040
【図３９】
2016173566.tif 000041
【図４２】
2016173566.tif 000042
【図４４】
2016173566.tif 000043
【図４５】
2016173566.tif 000044
【図４７】
2016173566.tif 000045
【図４８】
2016173566.tif 000046
【図５０】
2016173566.tif 000047
【図５１】
2016173566.tif 000048
【図５２】
2016173566.tif 000049
【図５３】
2016173566.tif 000050
【図４０】
2016173566.tif 000051
【図４１】
2016173566.tif 000052
【図４３】
2016173566.tif 000053
【図４６】
2016173566.tif 000054
【図４９】
2016173566.tif 000055