半導体装置の作製方法
【課題】安定した電気特性を有するトランジスタを有する、信頼性のよい半導体装置を作製するための、半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。
【解決手段】絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、ゲート絶縁膜、酸化物半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【解決手段】絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、ゲート絶縁膜、酸化物半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を用いる半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタの一つである薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、絶縁表面上に形成された厚さ数〜数百ｎｍ程度の半導体膜を活性層として用いており、液晶表示装置、発光装置などのフラットパネルディスプレイや、ＩＣなどの電子デバイスに広く応用されている。
【０００３】
近年では、シリコンやゲルマニウムのみならず、金属酸化物を活性層として用いるトランジスタの開発が行われている。金属酸化物は様々な用途に用いられており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化インジウムは、液晶表示装置などで透明電極材料として用いられている。そして、金属酸化物の中には半導体特性を示すものがあり、酸化物半導体と呼ばれている。半導体特性を示す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用いるトランジスタが、既に知られている（特許文献１乃至４、非特許文献１）。
【０００４】
ところで、金属酸化物は一元系酸化物のみでなく多元系酸化物も知られている。例えば、ホモロガス相を有するＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを有する多元系酸化物半導体として知られている（非特許文献２乃至４）。そして、上記のようなＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物で構成される酸化物半導体をトランジスタのチャネル層に適用可能であることが確認されている（特許文献５、非特許文献５及び６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１９８８６１号公報
【特許文献２】特開平８−２６４７９４号公報
【特許文献３】特表平１１−５０５３７７号公報
【特許文献４】特開２０００−１５０９００号公報
【特許文献５】特開２００４−１０３９５７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ． Ｗ． Ｐｒｉｎｓ， Ｋ． Ｏ． Ｇｒｏｓｓｅ−Ｈｏｌｚ， Ｇ． Ｍｕｌｌｅｒ， Ｊ． Ｆ． Ｍ． Ｃｉｌｌｅｓｓｅｎ， Ｊ． Ｂ． Ｇｉｅｓｂｅｒｓ， Ｒ． Ｐ． Ｗｅｅｎｉｎｇ， ａｎｄ Ｒ． Ｍ． Ｗｏｌｆ、「Ａ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ」、 Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．、１７ Ｊｕｎｅ １９９６、 Ｖｏｌ．６８ ｐ．３６５０−３６５２
【非特許文献２】Ｍ． Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｎ． Ｋｉｍｉｚｕｋａ， ａｎｄ Ｔ． Ｍｏｈｒｉ、「Ｔｈｅ Ｐｈａｓｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２ＺｎＯ４−ＺｎＯ Ｓｙｓｔｅｍ ａｔ １３５０℃」、Ｊ． Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．、１９９１、Ｖｏｌ．９３， ｐ．２９８−３１５
【非特許文献３】Ｎ． Ｋｉｍｉｚｕｋａ， Ｍ． Ｉｓｏｂｅ， ａｎｄ Ｍ． Ｎａｋａｍｕｒａ、「Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄａｔａ ｏｆ Ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝３，４， ａｎｄ ５）， ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）３， ａｎｄ Ｇａ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝７，８，９， ａｎｄ １６） ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＧａ２Ｏ４−ＺｎＯ Ｓｙｓｔｅｍ」、 Ｊ． Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．、１９９５、Ｖｏｌ．１１６， ｐ．１７０−１７８
【非特許文献４】中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彦、磯部光正、「ホモロガス相、ＩｎＦｅＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）とその同型化合物の合成および結晶構造」、固体物理、１９９３年、Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．５、ｐ．３１７−３２７
【非特許文献５】Ｋ． Ｎｏｍｕｒａ， Ｈ． Ｏｈｔａ， Ｋ． Ｕｅｄａ， Ｔ． Ｋａｍｉｙａ， Ｍ． Ｈｉｒａｎｏ， ａｎｄ Ｈ． Ｈｏｓｏｎｏ、「Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ」、ＳＣＩＥＮＣＥ、２００３、Ｖｏｌ．３００、ｐ．１２６９−１２７２
【非特許文献６】Ｋ． Ｎｏｍｕｒａ， Ｈ． Ｏｈｔａ， Ａ． Ｔａｋａｇｉ， Ｔ． Ｋａｍｉｙａ， Ｍ． Ｈｉｒａｎｏ， ａｎｄ Ｈ． Ｈｏｓｏｎｏ、「Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、ＮＡＴＵＲＥ、２００４、Ｖｏｌ．４３２ ｐ．４８８−４９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
安定した電気特性を有するトランジスタを有する、信頼性のよい半導体装置を作製するための、半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有する半導体装置の作製において、酸化物半導体膜内の水分などの極性分子を含む不純物を低減し、酸化物半導体膜の純度を高めるために、マイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行う。また、酸化物半導体膜中だけでなく、ゲート絶縁膜内に存在する水分などの不純物を低減する、または、酸化物半導体膜の上下に接する膜と酸化物半導体膜の界面に存在する水分などの不純物を低減するために、電磁波の照射を行う。
【０００９】
具体的には、水分などの不純物を低減するため、酸化物半導体膜を形成後、酸化物半導体膜が露出した状態で窒素、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の不活性気体雰囲気下、或いは減圧下で、水に吸収されやすい周波数の電磁波（マイクロ波だと周波数３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下、高周波だと周波数１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下）を、酸化物半導体膜に照射することで、酸化物半導体膜が含有する水分を低減する。なお、酸化物半導体膜には水素、ＯＨも含まれているので、これらも電磁波の照射により酸化物半導体膜から脱離すると考えられる。
【００１０】
酸化物半導体膜への電磁波の照射は、加熱処理と並行して行うようにしても良い。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を短い時間でより効率よく低減することができる。ただし、加熱処理は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。なお、室温で酸化物半導体膜に電磁波を照射したとしても、水分子が電磁波のエネルギーを吸収して振動を行うため、結果的に酸化物半導体膜の温度は室温よりも高くなることが予想される。加熱処理を電磁波の照射と並行して行う場合、電磁波の照射による温度上昇分を考慮して、酸化物半導体膜の温度を管理することが望ましい。また、電磁波の照射と加熱処理を併用する場合、加熱処理の設定温度まで酸化物半導体膜の温度を上昇させてから、電磁波の照射を行い、その後、室温以上１００℃未満の範囲まで酸化物半導体膜を徐冷する。
【００１１】
酸化物半導体膜内に存在する水分などの不純物の除去を加熱処理単独で短時間にて行うには、上記設定温度の範囲より高い温度になるよう酸化物半導体膜を加熱するのがより効果的ではある。しかし本発明の一態様では、電磁波の照射を用いることで、上記設定温度、もしくは上記設定温度よりも低い温度範囲であっても、水分などの不純物の効率的な除去を短時間にて実現することができる。よって、水分などの不純物の除去を行う際に、融点の低いＺｎなどの金属が気化して酸化物半導体の組成比に変化が生じるのを防ぐことができ、酸化物半導体で作製されるトランジスタの特性の劣化を防ぐことができる。
【００１２】
電子供与体（ドナー）となる水分、水素、ＯＨなどの不純物の脱離により高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、閾値電圧の変動など、不純物によってトランジスタの特性が劣化するのを防ぐことができ、信頼性が向上する。
【００１３】
さらに、酸化物半導体膜に電磁波の照射を行い、水分などの不純物の除去を行った後、酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜の形成を行っても良い。上記構成により、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化にすることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００１４】
具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３未満とする。また、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度は、１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満とする。また、酸化物半導体のバンドギャップは、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。
【００１５】
ここで、酸化物半導体膜中の、水素濃度の分析について触れておく。酸化物半導体膜中及び導電膜中の水素濃度測定は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で行う。ＳＩＭＳ分析は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析する場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の最大値または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、当該膜の存在する領域において、最大値を有する山型のピーク、最小値を有する谷型のピークが存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【００１６】
なお、酸化物半導体は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用いることができる。なお、本明細書においては、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する金属酸化物、という意味であり、その化学量論比は特に問わない。また、上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【００１７】
また、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記することができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。
【００１８】
なお、酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物をブロックする無機絶縁膜、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【００１９】
さらに、酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜を形成した後、再度電磁波の照射を行ってもよい。酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜を形成してから再度電磁波の照射を行うと、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
安定した電気特性を有するトランジスタを作製し、提供することができる。また、電気特性が良好で信頼性の高いトランジスタを有する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体装置の作製方法を示す図。
【図２】作製されたトランジスタの上面図。
【図３】半導体装置の作製方法を示す図。
【図４】作製されたトランジスタの上面図。
【図５】半導体装置の作製方法を示す図。
【図６】半導体装置の作製方法を示す図。
【図７】半導体装置の作製方法を示す図。
【図８】半導体装置の作製方法を示す図。
【図９】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１０】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１１】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１２】作製されたトランジスタの上面図。
【図１３】作製されたトランジスタの断面図。
【図１４】液晶表示装置の断面図。
【図１５】発光装置の断面図。
【図１６】表示装置のブロック図を説明する図。
【図１７】信号線駆動回路の構成を説明する図。
【図１８】シフトレジスタの構成を示す回路図。
【図１９】シフトレジスタの構成を示す回路図と、シフトレジスタの動作を説明するタイミングチャート。
【図２０】液晶表示装置のモジュールの構成を示す図。
【図２１】半導体装置を用いた電子機器の図。
【図２２】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の断面図。
【図２３】計算結果による、電磁波の周波数に対する水の吸収曲線を示すグラフ。
【図２４】計算結果による、電磁波の周波数に対する水の誘電損失を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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。したがって、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。
【００２３】
なお本発明は、マイクロプロセッサ、画像処理回路などの集積回路や、ＲＦタグ、半導体表示装置等、ありとあらゆる半導体装置の作製に用いることができる。半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を意味し、半導体表示装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。半導体表示装置は、液晶表示装置、有機発光素子（ＯＬＥＤ）に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等や、半導体膜を用いた回路素子を駆動回路に有しているその他の半導体表示装置がその範疇に含まれる。
【００２４】
（実施の形態１）
半導体装置の作製方法について、図１及び図２を用いて説明する。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板１００上にゲート電極１０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板１００とゲート電極１０１の間に設けてもよい。下地膜は、基板１００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。ゲート電極１０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いた導電膜を、単層で又は積層で用いることができる。
【００２６】
例えば、ゲート電極１０１の二層の積層構造としては、アルミニウム膜上にモリブデン膜が積層された二層構造、または銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上に窒化チタン膜若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン膜とモリブデン膜とを積層した二層構造とすることが好ましい。三層の積層構造としては、タングステン膜または窒化タングステン膜と、アルミニウムと珪素の合金膜またはアルミニウムとチタンの合金膜と、窒化チタン膜またはチタン膜とを積層した三層構造とすることが好ましい。
【００２７】
なお、本明細書において酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い物質をいう。例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。また、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上３０原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。但し、上記組成の範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率は、その合計が１００原子％を超えない値をとる。
【００２８】
次いで、ゲート電極１０１上にゲート絶縁膜１０３を形成する。ゲート絶縁膜１０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【００２９】
次いで、ゲート絶縁膜１０３上に、酸化物半導体膜を形成する。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜１０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、亜酸化窒素などを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気に塩素、四フッ化炭素などを加えた雰囲気で行ってもよい。
【００３０】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、半導体特性を有する酸化物材料を用いればよく、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。酸化物半導体膜は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体をターゲットとして用い、スパッタ法により成膜する。また、酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【００３１】
ゲート絶縁膜１０３、及び酸化物半導体膜を大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続成膜することで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００３２】
次いで、酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜１０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。なお、スパッタ等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物である水分または水素が多量に含まれていることが判明している。水分または水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化物半導体にとっては不純物である。そこで、図１（Ｂ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜１０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、酸化物半導体膜中の水分または水素などの不純物を低減して、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【００３３】
マイクロ波の照射を行う場合、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下、好ましくは３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の周波数帯を用いることができる。また、高周波の照射を行う場合、１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下、好ましくは４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下の周波数帯を用いることができる。特に、電子レンジなどの電磁波発生装置において一般的に汎用されている、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波は、分極した水の分子と共振しやすい。よって、上記周波数のマイクロ波は、水の損失係数が大きく、島状の酸化物半導体膜１０４中の水分をより効率よく脱離させるのに有用である。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合、出力６００Ｗで５分程度の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０５を形成することができる。
【００３４】
マイクロ波を用いる効果としては、マイクロ波の加熱効果を利用して、均一且つ急激に水を加熱することで、通常の所謂加熱とは異なる化学反応を起こさせるというものである。マイクロ波領域で起きている分子運動は、分子の回転や拡散のランダムな運動であり、結果として加熱効果も生ずるが、非熱の効果も当然存在する。水を特徴づける誘電緩和は、約２５ＧＨｚのところに存在する。複素誘電率をε＊＝ε’−ｉε”とすると、虚部ε”は、誘電損失と呼ばれる。虚部ε”の値が０でない周波数の電磁波を照射すると、その電磁波は誘電体に吸収される。電子レンジの周波数は２．４ＧＨｚで、水の誘電損失のピークより約一桁小さいが、水の誘電損失のピークは、低い方は数ＧＨｚ以下から高い方は遠赤外領域まで拡がっているので、この領域の電磁波であれば水に吸収され、水の温度を上げることができる。電子レンジは、水の誘電損失の低い方の裾野にエネルギーを与えて加熱していることになる。水はＤｅｂｙｅ緩和で表現されることが知られている。Ｄｅｂｙｅ緩和の場合、吸収曲線は図２３の様に示される。図２３の横軸は、電磁波の周波数ｆの対数で表現されており、縦軸は誘電損失（虚部ε”）に角周波数ωを掛けた値を示している。対応する電磁波の周波数における誘電損失は、図２４で示される。誘電損失のピーク値の周波数で、吸収曲線は最大値の約２分の１の値をとり、損失のスペクトルの高周波数側の裾野で吸収係数が飽和する。効率よく加熱することを考えるならば、図２３に示す吸収曲線がある程度大きくなる周波数で、電力を投入するのが良いことが分かる。
【００３５】
マイクロ波の照射は、マイクロ波を反射させることができる金属をその内壁に用いた処理室内で行うことができる。この場合、マイクロ波は、マグネトロンなどを用いたマイクロ波発生装置において生成された後、導波管により処理室内に導入され、被処理物に照射される。マイクロ波は高周波に比べて波長が短いため、光と同様に処理室内を自由に伝搬することができる。被照射物に吸収されずに処理室内の内壁に照射されたマイクロ波は、内壁において乱反射するので、最終的に被照射物に吸収されやすい。
【００３６】
高周波の照射は、処理室内において一対の電極間に被照射物を設置し、高周波発生回路を用いて該電極間に高周波電圧を印加することで行うことができる。
【００３７】
なお、処理室内に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい。具体的に処理室に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度は、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）であることが好ましい。
【００３８】
或いは、窒素ガス雰囲気または希ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気に代えて、大気圧下の露点がマイナス６０℃以下の、水分含有量が少ない空気下において、電磁波の照射を行うようにしても良い。
【００３９】
マイクロ波、高周波などの電磁波の照射による水分、水素、ＯＨの脱離は、酸化物半導体膜の内部に含まれる水分子内の結合子、水素と酸化物半導体の結合子、水酸基と酸化物半導体の結合子などが、電磁波のエネルギーを吸収し、振動して切れることにより行われる。よって、酸化物半導体膜の外部から内部へ熱伝導などによって徐々に熱を伝えていく外部加熱を用いる場合よりも、効率よく上記結合子を切り離すことができるので、酸化物半導体膜の温度の上昇を抑えつつ、水分、水素、ＯＨを酸化物半導体膜から脱離させることができる。
【００４０】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【００４１】
また、電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜１０４に加熱処理を施しても良い。電磁波の照射と加熱処理を併用する場合、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において加熱処理の設定温度まで島状の酸化物半導体膜１０４の温度を上昇させてから、上述した電磁波の照射を行い、その後、上記雰囲気を維持した状態で、室温以上１００℃未満の範囲まで島状の酸化物半導体膜１０４を徐冷するのが望ましい。なお、減圧下で加熱処理を行った場合は、加熱後に不活性ガスを流して大気圧に戻してから、冷却しても良い。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【００４２】
加熱処理は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を、短い時間でより効率よく低減することができる。
【００４３】
なお、室温で酸化物半導体膜に電磁波を照射したとしても、水分子が電磁波のエネルギーを吸収して振動を行うため、結果的に酸化物半導体膜の温度は室温よりも高くなることが予想される。加熱処理を電磁波の照射と並行して行う場合、電磁波の照射による温度上昇分を考慮して、酸化物半導体膜の温度を管理することが望ましい。
【００４４】
加熱処理は、電気炉を用いた加熱方法、加熱した気体を用いるＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法またはランプ光を用いるＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法などの瞬間加熱方法などを用いることができる。例えば、電気炉を用いて加熱処理を行う場合、昇温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下、降温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上１５℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００４５】
加熱処理後の、島状の酸化物半導体膜１０５は、非晶質であることが好ましいが、一部結晶化していても良い。
【００４６】
なお、酸化物半導体膜に電磁波の照射を行った後に、酸素雰囲気下で該酸化物半導体膜に加熱処理を施すことで、酸化物半導体膜に含まれる水などの不純物を除去することができる。そして、酸素雰囲気下での加熱処理により、酸化物半導体膜を酸素が過剰な状態とすることで、高抵抗化できる。加熱処理の温度は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。上記酸素雰囲気下の加熱処理に用いられる酸素ガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち酸素中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【００４７】
次いで、ゲート絶縁膜１０３、島状の酸化物半導体膜１０５上に導電膜を形成する。上記導電膜の材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、マンガン、マグネシウム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムから選ばれた元素、または上記元素を１つまたは複数成分として含む合金等が挙げられる。
【００４８】
なお、導電膜の形成後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に対する耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。アルミニウム単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので、導電膜の形成後に加熱処理を行う場合は、耐熱性導電性材料と組み合わせて導電膜を形成する。アルミニウムと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、または上記元素を１つまたは複数成分として含む合金、または上記元素を成分として含む窒化物などが好ましい。
【００４９】
次いで図１（Ｃ）に示すように、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、ソース電極１０６又はドレイン電極１０７を形成する。なお、上記パターニングの際に、ソース電極１０６とドレイン電極１０７の形成によって、島状の酸化物半導体膜の露出した部分が一部エッチングされることで、溝部（凹部）を有する島状の酸化物半導体膜１０８が形成される。
【００５０】
そして、図１（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜１０８に、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、マイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０９を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。島状の酸化物半導体膜１０８へのマイクロ波、高周波などの電磁波の照射、または併用して行われる加熱処理については、島状の酸化物半導体膜１０４に対して行ったマイクロ波、高周波などの電磁波の照射についての説明を参照して、実施することができる。
【００５１】
本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７に含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜１０８中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して電磁波の照射を行い、また、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜１０８に対しても再び電磁波の照射を行っている。しかし、電磁波の照射は必ずしも２回行う必要はない。パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良いし、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜１０８に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射のうち、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して電磁波の照射を行う代わりに、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射に加え、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して行う電磁波の照射だけを実施するようにしても良い。
【００５３】
次いで、図１（Ｅ）に示すように、島状の酸化物半導体膜１０９に接するように、スパッタ法で酸化物絶縁膜１１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜１０９に接して形成する酸化物絶縁膜１１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【００５４】
本実施の形態では、酸化物絶縁膜１１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化珪素膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットを用いても珪素ターゲットを用いてもよい。例えば珪素ターゲットを用いて、酸素、及び窒素雰囲気下でスパッタ法により酸化珪素膜を形成することができる。
【００５５】
高純度化された酸化物半導体膜１０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１１０を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜１０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜１０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜１０５の酸化物絶縁膜１１０と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜１０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００５６】
図２に、本実施の形態で作製したトランジスタ１１２の上面図を示す。図１（Ｅ）は、図２の破線Ａ１−Ａ２における断面図に相当する。トランジスタ１１２は、ゲート電極１０１と、ゲート電極１０１上のゲート絶縁膜１０３と、ゲート絶縁膜１０３上の酸化物半導体膜１１１と、酸化物半導体膜１１１上のソース電極１０６及びドレイン電極１０７とを有する。
【００５７】
また、酸化物絶縁膜１１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ１１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１０５が酸化物絶縁膜１１０と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ１１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜１１０の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【００５８】
なお、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成した後、島状の酸化物半導体膜１０８に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜１０９を形成する工程と、酸化物半導体膜１０９に接するように酸化物絶縁膜１１０を形成する工程とを、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜１１１中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ１１２の信頼性を、より高めることができる。
【００５９】
なお、作製工程において、島状の酸化物半導体膜１０８に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜１０９を形成する工程と、酸化物絶縁膜１１０を形成する工程の間に、基板搬送工程、アライメント工程、加熱または冷却する工程等を有しても、本明細書における連続処理の範囲にあるとする。ただし、洗浄工程、ウェットエッチング、レジスト形成といった液体を用いる工程が上記２つの工程間にある場合、本連続処理の範囲には当てはまらないとする。
【００６０】
上述した連続処理は、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて行うことができる。図２２はマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室の構成を示す断面図である。マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室には、処理容器１８０、処理容器１８０内に設けられ基板１００を配置するための支持台１８１、処理容器１８０内にガスを導入するためのガス供給部１８２、処理容器１８０内のガスを排気するために真空ポンプに接続する排気口１８３、プラズマ発生用のマイクロ波を供給するマイクロ波発生装置１８４、マイクロ波発生装置１８４からマイクロ波を処理容器１８０に導入する導波管１８５、導波管１８５に接し且つ開口部１８７ａを有する天板１８７、取り付け具１８８で天板１８７に設けられた複数の誘電体板１８６が設けられる。
【００６１】
また、基板１００及び誘電体板１８６の間に非原料ガスを流すガス管１９７、及び原料ガスを流すガス管１９８が設けられる。ガス管１９７、ガス管１９８は、ガス供給部１８２と接続される。具体的には、非原料ガスを流すガス管１９７は、バルブ１９５及び質量流量コントローラ１９３を介して非原料ガス供給源１９１に接続される。また、原料ガスを流すガス管１９８は、バルブ１９６及び質量流量コントローラ１９４を介して非原料ガス供給源１９２に接続される。また、支持台１８１に温度制御部１９９を設けることによって、基板１００の温度を制御することも可能である。また、支持台１８１に高周波電源を接続し、高周波電源から出力された高周波電圧により、支持台１８１に所定のバイアス電圧を印加する構成としてもよい。なお、ガス供給部１８２及びマイクロ波発生装置１８４は反応室の外に設けられる。
【００６２】
マイクロ波発生装置１８４は、周波数が１ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚのマイクロ波を供給することができる。なお、マイクロ波発生装置１８４を複数有することで、一辺が１０００ｍｍを超えるような大面積の基板に対して、一様にマイクロ波を照射することができ、また、プラズマＣＶＤ法を用いて均一性の高い酸化物絶縁膜１１０を高い成膜速度で形成することができる。
【００６３】
処理容器１８０、及び天板１８７は、表面がアルミナ、酸化珪素、フッ素樹脂のいずれかの絶縁膜で覆われた金属、例えばアルミニウムを含む合金で形成される。また、取り付け具１８８は金属、例えばアルミニウムを含む合金で形成される。
【００６４】
誘電体板１８６は、天板１８７の開口部に密着するように設けられる。マイクロ波発生装置１８４で発生したマイクロ波が導波管１８５及び天板１８７の開口部を経て、誘電体板１８６に伝播し、誘電体板１８６を透過して処理容器１８０内に放出される。
【００６５】
誘電体板１８６は、サファイア、石英ガラス、アルミナ、酸化珪素、窒化珪素等のセラミックスで形成される。なお、誘電体板１８６は、プラズマ７００発生側に窪みが形成されてもよい。当該窪みにより、安定したプラズマを生成することができる。一辺が１０００ｍｍを超えるような大面積の基板に対して、一様にマイクロ波を照射することができ、また、プラズマＣＶＤ法を用いて均一性の酸化物絶縁膜１１０を高い成膜速度で形成することができる。
【００６６】
非原料ガスを流すガス管１９７と原料ガスを流すガス管１９８は、交差するように設けられており、非原料ガスを流すガス管１９７の吹出し口が誘電体板１８６側に設けられ、原料ガスを流すガス管１９８の吹出し口が基板１００側に設けられる。非原料ガスが誘電体板１８６側に噴出させることにより、誘電体板１８６表面での成膜を回避しつつ、プラズマ１７０を発生させることができる。また、基板１００により近い位置で原料ガスを噴出すことが可能であり、成膜速度を高めることが可能である。ガス管１９７、ガス管１９８は、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックスで形成される。セラミックスはマイクロ波の透過率が高いため、ガス管１９７、ガス管１９８をセラミックスで形成することで、誘電体板１８６の直下にガス管を設けても、電界の乱れが生じずプラズマの分布を均一にすることができる。
【００６７】
上記マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてマイクロ波の照射を行う場合は、処理容器１８０内を真空にした後、非原料ガス供給源１９１から窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンなどの不活性ガスを処理容器１８０内に導入する。加熱処理をマイクロ波の照射と並行して行う場合は、マイクロ波の照射を行う前に基板１００が所定の温度に達するように、温度制御部１９９において支持台１８１の温度を制御する。なお、処理容器１８０内に放出されたマイクロ波の電界エネルギーにより、非原料ガスがプラズマ化するが、当該プラズマ１７０は、誘電体板１８６表面でより密度が高いため、基板１００へのダメージを低減することができる。
【００６８】
そして、マイクロ波の照射を行った後、酸化物絶縁膜１１０を酸化珪素で成膜するには、まず、基板１００の温度を制御する。基板１００は室温若しくは温度制御部１９９により１００℃〜３５０℃に加熱する。そして、処理容器１８０内を真空にした後、プラズマ着火用ガスとして、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等の希ガスのいずれか一種以上及び酸素ガスを導入する。希ガスと共に、酸素ガスを処理容器１８０内に導入することで、プラズマの着火を容易とすることができる。
【００６９】
なお、マイクロ波の照射を行う段階で、既に処理容器１８０内にヘリウム、ネオンまたはアルゴンを導入してある場合、あえて酸化物絶縁膜１１０を成膜する際に処理容器１８０内の気体を入れ替えなくとも良い。また、マイクロ波の照射と加熱処理とを並行して行った場合、加熱処理後に基板１００の温度を下げずに、そのまま酸化物絶縁膜１１０を成膜する工程に移行しても良い。
【００７０】
また、基板１００と誘電体板１８６との間隔は、１０ｍｍ〜８０ｍｍ（好ましくは１０ｍｍから３０ｍｍ）程度である。次に、処理容器１８０内を所定の圧力に保つ。処理容器１８０内の圧力は１〜２００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａとする。次に、マイクロ波発生装置の電源をオンにし、マイクロ波発生装置１８４から導波管１８５にマイクロ波を供給し、処理容器１８０内でプラズマを生成する。マイクロ波発生装置の出力は５００〜６０００Ｗ、好ましくは４０００〜６０００Ｗとする。マイクロ波の導入によりプラズマの励起を行うと、低電子温度（０．７ｅＶ以上３ｅＶ以下、好ましくは０．７ｅＶ以上１．５ｅＶ以下）で高電子密度（１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３以上）のプラズマを生成することができる。次に、ガス管１９８から原料ガスを処理容器１８０内に導入する。具体的には、酸素ガスの供給を停止し、原料ガスとして、シラン及び酸素を導入することで、基板１００上に酸化珪素を有する酸化物絶縁膜１１０を形成することができる。次に、原料ガスの供給を停止し、処理容器１８０内の圧力を低下し、マイクロ波発生装置１８４の電源をオフにする。
【００７１】
なお、図２２では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室の一つを例示しているが、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置が複数の反応室を有し、該複数の反応室が直接連結しているか、或いは共通のチャンバーに連結していても良い。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１２とは構造が異なるトランジスタを有する、半導体装置の作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができるため、繰り返しの説明は省略する。
【００７３】
半導体装置の作製方法について、図３及び図４を用いて説明する。
【００７４】
図３（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板２００上にゲート電極２０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板２００とゲート電極２０１の間に設けてもよい。ゲート電極２０１の材料及びその構造については、実施の形態１に示したゲート電極１０１の材料及び構造を参照すれば良い。下地膜は、基板２００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。
【００７５】
次いで、ゲート電極２０１上にゲート絶縁膜２０３を形成する。ゲート絶縁膜２０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【００７６】
次いで、ゲート絶縁膜２０３上に導電膜を形成する。そして、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７を形成する。上記導電膜の材料については、実施の形態１においてソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成する際にパターニングした導電膜の材料を参照すれば良い。
【００７７】
次いで、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７及びゲート絶縁膜２０３上に、酸化物半導体膜を形成する。そして、図３（Ｂ）に示すように、上記酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜２０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。
【００７８】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、実施の形態１において示した半導体特性を有する酸化物材料を用いれば良い。酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜２０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。
【００７９】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜２０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、水分、水素、ＯＨなどの脱離により、高純度化された島状の酸化物半導体膜２０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。上記電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜２０４に加熱処理を施しても良い。
【００８０】
酸化物半導体膜２０４への電磁波の照射及び加熱処理については、実施の形態１において示した、酸化物半導体膜１０４への電磁波の照射及び加熱処理についての説明を参照すれば良い。
【００８１】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【００８２】
また、本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７に含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜２０５中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜２０４に対して電磁波の照射を行っているが、パターニング後ではなく、パターニング前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニング前とパターニング後の両方において、電磁波の照射を行う様にしても良い。
【００８４】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜２０５に接するように、スパッタ法で酸化物絶縁膜２１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜２０５に接して形成する酸化物絶縁膜２１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【００８５】
本実施の形態では、酸化物絶縁膜２１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。高純度化された酸化物半導体膜２０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜２１０を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜２０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜２０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜２０５の酸化物絶縁膜２１０と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜２０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜２１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００８６】
図４に、本実施の形態で作製したトランジスタ２１２の上面図を示す。図３（Ｄ）は、図４の破線Ｂ１−Ｂ２における断面図に相当する。トランジスタ２１２は、ゲート電極２０１と、ゲート電極２０１上のゲート絶縁膜２０３と、ゲート絶縁膜２０３上のソース電極２０６及びドレイン電極２０７と、ゲート絶縁膜２０３、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７上の酸化物半導体膜２１１とを有する。
【００８７】
また、酸化物絶縁膜２１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ２１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜２０５が酸化物絶縁膜２１０と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ２１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜２１０の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【００８８】
なお、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７を形成した後、島状の酸化物半導体膜２０４に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜２０５を形成する工程と、酸化物半導体膜２０５に接するように酸化物絶縁膜２１０を形成する工程とを、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜２０５中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ２１２の信頼性を、より高めることができる。
【００８９】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００９０】
（実施の形態３）
トランジスタを含む半導体装置の作製工程について、図５乃至図１０を用いて説明する。
【００９１】
図５（Ａ）において、透光性を有する基板４００にはコーニング社の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
【００９２】
次いで、導電膜を基板４００全面に形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して配線及び電極（ゲート電極４０１を含むゲート配線、容量配線４０８、及び第１の端子４２１）を形成する。このとき少なくともゲート電極４０１の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングする。
【００９３】
ゲート電極４０１を含むゲート配線と容量配線４０８、端子部の第１の端子４２１は、耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
【００９４】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、ゲート電極４０１、容量配線４０８、第１の端子４２１上にゲート絶縁膜４０２を全面に成膜する。ゲート絶縁膜４０２はスパッタ法、ＰＣＶＤ法などを用い、膜厚を５０〜２５０ｎｍとする。
【００９５】
例えば、ゲート絶縁膜４０２としてスパッタ法により酸化珪素膜を用い、１００ｎｍの厚さで形成する。勿論、ゲート絶縁膜４０２はこのような酸化珪素膜に限定されるものでなく、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、酸化アルミニウム、酸化タンタル膜などの他の絶縁膜を用い、これらの材料から成る単層または積層構造として形成しても良い。
【００９６】
次に、ゲート絶縁膜４０２上に、酸化物半導体膜４０３（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜）を成膜する。プラズマ処理後、大気に曝すことなくＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜することは、ゲート絶縁膜４０２と酸化物半導体膜４０３の界面にゴミや水分を付着させない点で有用である。ここでは、直径８インチのＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１））を用いて、基板４００とターゲットの間の距離を１７０ｍｍ、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍとする。本実施の形態では、例えば酸化物半導体膜４０３として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタ法により膜厚５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜する。
【００９７】
スパッタ法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法と、ＤＣスパッタ法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタ法もある。ＲＦスパッタ法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
【００９８】
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置もある。多元スパッタ装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
【００９９】
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥＣＲスパッタ法を用いるスパッタ装置がある。
【０１００】
また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタ法もある。
【０１０１】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第２のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、酸化物半導体膜４０３をエッチングする。例えば燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いたウェットエッチングにより、不要な部分を除去して島状の酸化物半導体膜４０４をゲート電極４０１と重なるように形成する。なお、ここでのエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。
【０１０２】
ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、塩化硼素（ＢＣｌ３）、塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）が好ましい。
【０１０３】
また、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ４）、弗化硫黄（ＳＦ６）、弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）など）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【０１０４】
ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【０１０５】
ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１０６】
また、ウェットエッチング後のエッチング液はエッチングされた材料とともに洗浄によって除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体膜に含まれるインジウム等の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる。
【０１０７】
所望の形状に加工できるように、材料に合わせてエッチング条件（エッチング液、エッチング時間、温度等）を適宜調節する。
【０１０８】
次に、図６（Ａ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、酸化物半導体膜４０４に電磁波の照射を行う。電磁波の照射と並行して加熱処理を行っても良い。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。電磁波の照射により、水分、水素、ＯＨなどの不純物が脱離することで高純度化された酸化物半導体膜４０５が形成される。
【０１０９】
例えば、窒素雰囲気下において、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用い、出力６００Ｗで５分程度の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜４０５を形成することができる。加熱処理を並行して行う場合、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を、短い時間でより効率よく低減することができる。この場合、電磁波の照射は、基板４００の温度が加熱処理による設定温度に達した状態で行う。
【０１１０】
なお、図６（Ａ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図８に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１１１】
次に、図６（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜４０５上に金属材料からなる導電膜４０６をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。導電膜４０６の材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。
【０１１２】
導電膜４０６を形成した後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。
【０１１３】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第３のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂ、及び第２の端子４２０を形成する。この際のエッチング方法としてウェットエッチングまたはドライエッチングを用いる。例えば導電膜４０６としてアルミニウム膜、又はアルミニウム合金膜を用いる場合は、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いたウェットエッチングを行うことができる。また、アンモニア過水を用いたウェットエッチングにより、導電膜４０６をエッチングしてソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成してもよい。
【０１１４】
このエッチング工程において、酸化物半導体膜４０５の露出領域も一部エッチングされ、島状の酸化物半導体膜４０９となる。よって、ソース電極４０７ａ又はドレイン電極４０７ｂの間の酸化物半導体膜４０９は膜厚の薄い領域となる。
【０１１５】
この第３のフォトリソグラフィ工程において、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂと同じ材料である第２の端子４２０を端子部に残す。なお、第２の端子４２０はソース配線（ソース電極４０７ａを含むソース配線）と電気的に接続されている。
【０１１６】
また、多階調マスクにより形成した複数（例えば二種類）の厚さの領域を有するレジストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低コスト化が図れる。
【０１１７】
次に、レジストマスクを除去し、図７（Ａ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、酸化物半導体膜４０９に電磁波の照射を行う。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。電磁波の照射と並行して加熱処理を行っても良い。電磁波の照射により、水分、水素、ＯＨなどの不純物が脱離することで高純度化された酸化物半導体膜４１０が形成される。なお、酸化物半導体膜４０９への電磁波の照射、加熱処理については、島状の酸化物半導体膜４０４に対して行った電磁波の照射の説明を参照して、実施することが可能である。
【０１１８】
本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂに含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜４１０中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して電磁波の照射を行い、また、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜４０９に対しても再び電磁波の照射を行っている。しかし、電磁波の照射は必ずしも２回行う必要はない。パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良いし、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜４０９に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射のうち、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して電磁波の照射を行う代わりに、パターニングにより島状の酸化物半導体膜４０４を形成する前の酸化物半導体膜４０３に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射に加え、酸化物半導体膜４０３に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、酸化物半導体膜４０３に対して行う電磁波の照射だけを実施するようにしても良い。
【０１２０】
なお、図７（Ａ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図９に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１２１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜４０２、酸化物半導体膜４１０、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを覆う酸化物絶縁膜４１１を形成する。酸化物絶縁膜４１１はＰＣＶＤ法により形成する酸化窒化珪素膜を用いる。ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂの間に設けられた酸化物半導体膜４１０の露出領域と酸化物絶縁膜４１１である酸化窒化珪素膜が接して設けられることによって、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜４１０に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜４１０に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜４１０の酸化物絶縁膜４１１と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜４１０をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜４１２を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１２２】
次いで、酸化物絶縁膜４１１を形成した後、加熱処理を行ってもよい。加熱処理は大気雰囲気下、又は窒素雰囲気下において、１５０℃以上３５０℃未満で行えばよい。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜４１２が酸化物絶縁膜４１１と接した状態で加熱されることになり、さらに酸化物半導体膜４１２を高抵抗化させてトランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜４１１の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【０１２３】
以上の工程でトランジスタ４１３が作製できる。
【０１２４】
次に、第４のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、酸化物絶縁膜４１１及びゲート絶縁膜４０２のエッチングによりコンタクトホールを形成し、ドレイン電極４０７ｂの一部、第１の端子４２１の一部、第２の端子４２０の一部を露出させる。次いで、レジストマスクを除去した後、透明導電膜を成膜する。透明導電膜の材料としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成する。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）を用いても良い。また、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理を行う場合、酸化物半導体膜４１２を高抵抗化させてトランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減する熱処理と兼ねることができる。
【０１２５】
次に、第５のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してドレイン電極４０７ｂに接続された画素電極４１４と、第１の端子４２１に接続された透明導電膜４１５と、第２の端子４２０に接続された透明導電膜４１６とを形成する。
【０１２６】
透明導電膜４１５、４１６はＦＰＣとの接続に用いられる電極または配線となる。第１の端子４２１上に形成された透明導電膜４１５は、ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第２の端子４２０上に形成された透明導電膜４１６は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電極である。
【０１２７】
この第５のフォトリソグラフィ工程において、ゲート絶縁膜４０２及び酸化物絶縁膜４１１を誘電体として、容量配線４０８と画素電極４１４とで保持容量が形成される。
【０１２８】
レジストマスクを除去した段階での断面図を図７（Ｃ）に示す。なお、図７（Ｃ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図１０に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１２９】
こうして５回のフォトリソグラフィ工程により、５枚のフォトマスクを使用して、ボトムゲート型のスタガ構造のトランジスタであるトランジスタ４１３を有する画素トランジスタ部、保持容量を完成させることができる。そして、これらを個々の画素に対応してマトリクス状に配置して画素部を構成することによりアクティブマトリクス型の表示装置を作製するための一方の基板とすることができる。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１３０】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とを固定する。
【０１３１】
また、容量配線を設けず、画素電極を隣り合う画素のゲート配線と酸化物絶縁膜及びゲート絶縁膜を介して重ねて保持容量を形成してもよい。
【０１３２】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。具体的には、選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極の間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極の間に生じた電界によって液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【０１３３】
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を１フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。
【０１３４】
また、フレーム周期数を通常のフレーム周波数（６０Ｈｚ）の１．５倍、好ましくは２倍以上にすることで動画特性を改善する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。
【０１３５】
また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のＬＥＤ（発光ダイオード）光源または複数のＥＬ光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成している各光源を独立して１フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。独立して複数のＬＥＤを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてＬＥＤの発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、ＬＥＤを部分的に消灯することができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には、消費電力の低減効果が図れる。
【０１３６】
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。
【０１３７】
本明細書に開示するｎチャネル型のトランジスタは、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いており、良好な動特性を有するため、これらの駆動技術を組み合わせることができる。
【０１３８】
発光表示装置を作製する際、各有機発光素子の間に有機樹脂膜を用いた隔壁を設ける場合がある。その場合には、有機樹脂膜を加熱処理するため、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減する熱処理と兼ねることができる。
【０１３９】
酸化物半導体を用いたトランジスタで形成することにより、製造コストを低減することができる。特に、電磁波の照射による水分、水素、ＯＨなどの不純物の低減によって酸化物半導体膜の純度を高めるため、成膜チャンバー内の露点を下げた特殊なスパッタ装置や超高純度の酸化物半導体ターゲットを用いなくとも、電気特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置を作製することができる。
【０１４０】
チャネル形成領域の半導体膜は高抵抗化領域であるので、トランジスタの電気特性は安定化し、オフ電流の増加などを防止することができる。よって、電気特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置とすることが可能となる。
【０１４１】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１４２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１２、実施の形態２で示したトランジスタ２１２とは、構造が異なるトランジスタを有する、半導体装置の作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができるため、繰り返しの説明は省略する。
【０１４３】
半導体装置の作製方法について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１４４】
図１１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板３００上にゲート電極３０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板３００とゲート電極３０１の間に設けてもよい。ゲート電極３０１の材料及びその構造については、実施の形態１に示したゲート電極１０１の材料及び構造を参照すれば良い。下地膜は、基板３００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。
【０１４５】
次いで、ゲート電極３０１上にゲート絶縁膜３０３を形成する。ゲート絶縁膜３０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【０１４６】
次いで、ゲート絶縁膜３０３上に、酸化物半導体膜を形成する。そして、上記酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜３０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。
【０１４７】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、実施の形態１において示した半導体特性を有する酸化物材料を用いれば良い。酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜３０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。
【０１４８】
次いで、図１１（Ｂ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜３０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、水分、水素、ＯＨなどの脱離により、高純度化された島状の酸化物半導体膜３０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。上記電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜３０４に加熱処理を施しても良い。
【０１４９】
酸化物半導体膜３０４への電磁波の照射及び加熱処理については、実施の形態１において示した、酸化物半導体膜１０４への電磁波の照射及び加熱処理についての説明を参照すれば良い。
【０１５０】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜３０４に対して電磁波の照射を行っているが、パターニング後ではなく、パターニング前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニング前とパターニング後の両方において、電磁波の照射を行う様にしても良い。
【０１５２】
次いで、島状の酸化物半導体膜３０５のうち、後にチャネル形成領域となる部分と重なるように、島状の酸化物半導体膜３０５上にチャネル保護膜３１３を形成する。チャネル保護膜３１３を設けることによって、酸化物半導体膜３０５のチャネル形成領域となる部分に対する、後の工程時におけるダメージ（エッチング時のプラズマやエッチング剤による膜減りなど）を防ぐことができる。従ってトランジスタの信頼性を向上させることができる。
【０１５３】
チャネル保護膜３１３には、酸素を含む無機材料（酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）を用いることができる。チャネル保護膜３１３は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などの気相成長法やスパッタリング法を用いて形成することができる。チャネル保護膜３１３は成膜後にエッチングにより形状を加工する。ここでは、スパッタ法により酸化珪素膜を形成し、フォトリソグラフィによるマスクを用いてエッチング加工することでチャネル保護膜３１３を形成する。
【０１５４】
また、電磁波の照射後、大気に触れさせることなく連続的にチャネル保護膜３１３となる酸化物絶縁膜を形成することもできる。大気に触れさせることなく連続的に処理することで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【０１５５】
また、高純度化された酸化物半導体膜３０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜であるチャネル保護膜３１３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜３０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜３０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜３０５のチャネル保護膜３１３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜３０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜３１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１５６】
次いで、島状の酸化物半導体膜３１１及びチャネル保護膜３１３上に導電膜を形成する。そして、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、図１１（Ｃ）に示すように、ソース電極３０６及びドレイン電極３０７を形成する。上記導電膜の材料については、実施の形態１においてソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成する際にパターニングした導電膜の材料を参照すれば良い。
【０１５７】
次いで、図１１（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜３１１に接するように、スパッタ法で絶縁膜３１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜３０５に接して形成する絶縁膜３１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【０１５８】
本実施の形態では、絶縁膜３１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。
【０１５９】
図１２に、本実施の形態で作製したトランジスタ３１２の上面図を示す。図１１（Ｅ）は、図１２の破線Ｂ１−Ｂ２における断面図に相当する。トランジスタ３１２は、ゲート電極３０１と、ゲート電極３０１上のゲート絶縁膜３０３と、ゲート絶縁膜３０３上の酸化物半導体膜３１１と、酸化物半導体膜３１１上のチャネル保護膜３１３と、酸化物半導体膜３１１及びチャネル保護膜３１３上のソース電極３０６及びドレイン電極３０７とを有する。
【０１６０】
また、絶縁膜３１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ３１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜３１１がチャネル保護膜３１３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ３１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、チャネル保護膜３１３の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【０１６１】
なお、島状の酸化物半導体膜３０４を形成する工程と、島状の酸化物半導体膜３０４に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜３０５を形成する工程と、酸化物半導体膜３１１に接するようにチャネル保護膜３１３を形成する工程とは、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜３１１中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ３１２の信頼性を、より高めることができる。
【０１６２】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１６３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の作製方法を用いて形成することができ、なおかつ、実施の形態１乃至実施の形態４と構造が一部異なるトランジスタの構成について説明する。
【０１６４】
まず、図１３（Ａ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１６５】
実施の形態１において、島状の酸化物半導体膜１０５を形成した後、酸化物半導体膜１０５上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成し、第２の酸化物半導体膜上に導電膜を形成する。
【０１６６】
次いで、第２の酸化物半導体膜、導電膜をエッチング工程により選択的にエッチングし、第２の酸化物半導体膜からソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１２１ａ及びドレイン電極１２１ｂを形成する。ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。なお、このエッチング工程により、島状の酸化物半導体膜１０５は、ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとは重ならずに露出している領域が一部エッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜となる。
【０１６７】
次いで、溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法による酸化珪素膜を酸化物絶縁膜１２３として形成する。溝部を有する酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜１２３は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１６８】
溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１２３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、溝部を有する酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜１２３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、溝部を有する酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１２２を得ることができ、図１３（Ａ）に示すような電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができるトランジスタが得られる。
【０１６９】
また、酸化物半導体膜１２２とソース電極１２１ａの間にソース領域１２０ａを、酸化物半導体膜１２２とドレイン電極１２１ｂとの間にドレイン領域１２０ｂを有する。ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１７０】
また、トランジスタのソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１７１】
またチャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１７２】
また、酸化物絶縁膜１２３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１２２が酸化物絶縁膜１２３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１７３】
次に、図１３（Ｂ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１７４】
実施の形態１において、パターニング前の酸化物半導体膜を形成した後、該酸化物半導体膜上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成する。第２の酸化物半導体膜には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。
【０１７５】
次いで、パターニング前の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜とをエッチングし、パターニング前の酸化物半導体膜からチャネル形成領域となる第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜から第２の島状の酸化物半導体膜を形成する。
【０１７６】
次いで、第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の島状の酸化物半導体膜とに電磁波の照射、または電磁波の照射に加熱処理を併用することで、第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の島状の酸化物半導体膜とから、水分、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させる。
【０１７７】
次いで、第１の島状の酸化物半導体膜及び第２の島状の酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、該導電膜を選択的にエッチングする。上記エッチングにより、第２の島状の酸化物半導体膜からソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１３１ａ及びドレイン電極１３１ｂを形成する。なお、このエッチング工程により、第１の島状の酸化物半導体膜は、ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとは重ならずに露出している領域が一部エッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜となる。
【０１７８】
次いで、溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法による酸化珪素膜を酸化物絶縁膜１３３として形成する。溝部を有する酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜１３３は、水分、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１７９】
溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１３３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、溝部を有する酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜１３３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、溝部を有する酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１３２を得ることができ、図１３（Ｂ）に示すような電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができるトランジスタが得られる。
【０１８０】
また、酸化物半導体膜１３２とソース電極１３１ａの間にソース領域１３０ａを、酸化物半導体膜１３２とドレイン電極１３１ｂとの間にドレイン領域１３０ｂを有する。ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１８１】
また、トランジスタのソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１８２】
またチャネル形成領域として用いる酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１８３】
また、酸化物絶縁膜１３３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１３２が酸化物絶縁膜１３３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１８４】
図１３（Ｃ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１８５】
実施の形態１において、島状の酸化物半導体膜１０５を形成した後、島状の酸化物半導体膜１０５のうち、後にチャネル形成領域となる部分と重なるように、島状の酸化物半導体膜１０５上にチャネル保護膜１４５を形成する。チャネル保護膜１４５には、酸素を含む無機材料（酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）を用いることができる。高純度化された酸化物半導体膜１０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜であるチャネル保護膜１４５を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜１０５に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜１０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜１０５のチャネル保護膜１４５と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜１０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１４２を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１８６】
次いで、上記酸化物半導体膜１４２上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成し、第２の酸化物半導体膜上に導電膜を形成する。
【０１８７】
次いで、第２の酸化物半導体膜、導電膜をエッチング工程により選択的にエッチングし、第２の酸化物半導体膜からソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１４１ａ及びドレイン電極１４１ｂを形成する。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂ、ソース電極１４１ａ及びドレイン電極１４１ｂを形成することによって、図１３（Ｃ）に示すようなトランジスタが完成する。
【０１８８】
次いで、スパッタ法またはＰＣＶＤ法を用いて、ソース領域１４０ａ又はドレイン領域１４０ｂと、ソース電極１４１ａ又はドレイン電極１４１ｂと、チャネル保護膜１４５とを覆うように、絶縁膜１４３を形成する。絶縁膜１４３は、水分、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１８９】
また、酸化物半導体膜１４２とソース電極１４１ａの間にソース領域１４０ａを、酸化物半導体膜１４２とドレイン電極１４１ｂとの間にドレイン領域１４０ｂを有する。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１９０】
また、トランジスタのソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１９１】
またチャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１９２】
また、絶縁膜１４３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１４２がチャネル保護膜１４５と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１９３】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１９４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタをスイッチング素子として用いた、液晶表示装置の構成について説明する。
【０１９５】
図１４に、本発明の液晶表示装置の断面図を一例として示す。図１４に示すトランジスタ１４０１は、絶縁表面上に形成されたゲート電極１４０２と、ゲート電極１４０２を覆うように形成されたゲート絶縁膜１４０３と、ゲート絶縁膜１４０３を間に挟んでゲート電極１４０２と重なるように形成された、酸化物半導体膜１４０４と、酸化物半導体膜１４０４上に形成されたソース領域及びドレイン領域として機能する一対の半導体膜１４０５と、一対の半導体膜１４０５上に形成されたソース電極及びドレイン電極として機能する、一対の導電膜１４０６と、酸化物絶縁膜１４０７とを有する。酸化物絶縁膜１４０７は、少なくとも酸化物半導体膜１４０４と接しており、ゲート電極１４０２と、ゲート絶縁膜１４０３と、酸化物半導体膜１４０４と、一対の半導体膜１４０５と、一対の導電膜１４０６とを覆うように形成されている。
【０１９６】
酸化物絶縁膜１４０７上には絶縁膜１４０８が形成されている。酸化物絶縁膜１４０７、絶縁膜１４０８の一部には開口部が設けられており、該開口部において導電膜１４０６の一つと接するように、画素電極１４１０が形成されている。
【０１９７】
また、絶縁膜１４０８上には、液晶素子のセルギャップを制御するためのスペーサ１４１７が形成されている。スペーサ１４１７は絶縁膜を所望の形状にエッチングすることで形成することが可能であるが、フィラーを絶縁膜１４０８上に分散させることでセルギャップを制御するようにしても良い。
【０１９８】
そして、画素電極１４１０上には、配向膜１４１１が形成されている。配向膜１４１１は、例えば絶縁膜にラビング処理を施すことで、形成することができる。また画素電極１４１０と対峙する位置には、対向電極１４１３が設けられており、対向電極１４１３の画素電極１４１０に近い側には配向膜１４１４が形成されている。そして、画素電極１４１０と、対向電極１４１３の間においてシール材１４１６に囲まれた領域には、液晶１４１５が設けられている。なおシール材１４１６にはフィラーが混入されていても良い。
【０１９９】
画素電極１４１０と対向電極１４１３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＳＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。なお、本実施の形態では、画素電極１４１０及び対向電極１４１３に光を透過する導電膜を用い、透過型の液晶素子を作製する例を示すが、本発明はこの構成に限定されない。本発明の一態様に係る液晶表示装置は、半透過型または反射型であっても良い。
【０２００】
カラーフィルタや、ディスクリネーションを防ぐための遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが、図１４に示した液晶表示装置に設けられていても良い。
【０２０１】
なお、本実施の形態では、液晶表示装置として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型を示したが、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型等の、その他の液晶表示装置にも、本発明のトランジスタを用いることができる。
【０２０２】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、移動度及びオン電流が高く、なおかつ信頼性の高いトランジスタを用いているため、コントラスト及び視認性が高い。
【０２０３】
本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２０４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタを画素に用いた、発光装置の構成について説明する。本実施の形態では、発光素子を駆動させるためのトランジスタがｎ型の場合における、画素の断面構造について、図１５を用いて説明する。なお図１５では、第１の電極が陰極、第２の電極が陽極の場合について説明するが、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極であっても良い。
【０２０５】
なお、図１５では、実施の形態１において示した構造を有するトランジスタを、画素に用いている発光装置を例に挙げて説明するが、他の実施の形態において示した構造を有するトランジスタを発光装置の画素に用いることも可能である。
【０２０６】
図１５（Ａ）に、トランジスタ６０３１がｎ型で、発光素子６０３３から発せられる光を第１の電極６０３４側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０３１は絶縁膜６０３７で覆われており、絶縁膜６０３７上には開口部を有する隔壁６０３８が形成されている。隔壁６０３８の開口部において第１の電極６０３４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０３４、電界発光層６０３５、第２の電極６０３６が順に積層されている。
【０２０７】
第１の電極６０３４は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電層を用いることも可能である。そして第１の電極６０３４を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で形成する。さらに、光が透過する程度の膜厚を有する上記導電層の上または下に接するように、透光性酸化物導電材料を用いて透光性を有する導電層を形成し、第１の電極６０３４のシート抵抗を抑えるようにしても良い。なお、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いた導電層だけを用いることも可能である。またＩＴＯ及び酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを用いても良い。透光性酸化物導電材料を用いる場合、電界発光層６０３５に電子注入層を設けるのが望ましい。
【０２０８】
また第２の電極６０３６は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０３６に用いることができる。
【０２０９】
電界発光層６０３５は、単数または複数の層で構成されている。複数の層で構成されている場合、これらの層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などに分類することができる。電界発光層６０３５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、第１の電極６０３４から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層する。なお各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、互いの層を構成している材料が一部混合し、界面が不明瞭になっている場合もある。各層には、有機系の材料、無機系の材料を用いることが可能である。有機系の材料として、高分子系、中分子系、低分子系のいずれの材料も用いることが可能である。なお中分子系の材料とは、構造単位の繰返しの数（重合度）が２から２０程度の低重合体に相当する。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。
【０２１０】
図１５（Ａ）に示した画素の場合、発光素子６０３３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０３４側から取り出すことができる。
【０２１１】
次に図１５（Ｂ）に、トランジスタ６０４１がｎ型で、発光素子６０４３から発せられる光を第２の電極６０４６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０４１は絶縁膜６０４７で覆われており、絶縁膜６０４７上には開口部を有する隔壁６０４８が形成されている。隔壁６０４８の開口部において第１の電極６０４４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０４４、電界発光層６０４５、第２の電極６０４６が順に積層されている。
【０２１２】
第１の電極６０４４は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電層を用いることも可能である。
【０２１３】
また第２の電極６０４６は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を第２の電極６０４６に用いることが可能である。またＩＴＯ及び酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを第２の電極６０４６に用いても良い。また上記透光性酸化物導電材料の他に、例えば窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０４６に用いることもできる。ただし透光性酸化物導電材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で第２の電極６０４６を形成する。
【０２１４】
電界発光層６０４５は、図１５（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０２１５】
図１５（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子６０４３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第２の電極６０４６側から取り出すことができる。
【０２１６】
次に図１５（Ｃ）に、トランジスタ６０５１がｎ型で、発光素子６０５３から発せられる光を第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０５１は絶縁膜６０５７で覆われており、絶縁膜６０５７上には開口部を有する隔壁６０５８が形成されている。隔壁６０５８の開口部において第１の電極６０５４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０５４、電界発光層６０５５、第２の電極６０５６が順に積層されている。
【０２１７】
第１の電極６０５４は、図１５（Ａ）の第１の電極６０３４と同様に形成することができる。また第２の電極６０５６は、図１５（Ｂ）の第２の電極６０４６と同様に形成することができる。電界発光層６０５５は、図１５（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０２１８】
図１５（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子６０５３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出すことができる。
【０２１９】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
【０２２０】
（実施の形態８）
本実施の形態では、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素部に配置するトランジスタを作製する例について以下に説明する。
【０２２１】
画素部に配置するトランジスタは、他の実施の形態において示した構造を有する。また、他の実施の形態において示したトランジスタは全てｎチャネル型トランジスタであるため、駆動回路のうち、ｎチャネル型トランジスタで構成することができる駆動回路の一部を、画素部のトランジスタと同一基板上に形成する。
【０２２２】
アクティブマトリクス型の半導体表示装置のブロック図の一例を図１６（Ａ）に示す。表示装置の基板５３００上には、画素部５３０１、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３、信号線駆動回路５３０４を有する。画素部５３０１には、複数の信号線が信号線駆動回路５３０４から延伸して配置され、複数の走査線が第１の走査線駆動回路５３０２、及び第２の走査線駆動回路５３０３から延伸して配置されている。なお走査線と信号線との交差領域には、各々、表示素子を有する画素がマトリクス状に配置されている。また、表示装置の基板５３００はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の接続部を介して、タイミング制御回路５３０５（コントローラ、制御ＩＣともいう）に接続されている。
【０２２３】
図１６（Ａ）では、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３、信号線駆動回路５３０４は、画素部５３０１と同じ基板５３００上に形成される。そのため、外部に設ける駆動回路等の部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。また、基板５３００外部に駆動回路を設けた場合の配線を延伸させることによる接続部での接続数を減らすことができ、信頼性の向上、又は歩留まりの向上を図ることができる。
【０２２４】
なお、タイミング制御回路５３０５は、第１の走査線駆動回路５３０２に対し、一例として、第１の走査線駆動回路用スタート信号（ＧＳＰ１）、走査線駆動回路用クロック信号（ＧＣＬＫ１）を供給する。また、タイミング制御回路５３０５は、第２の走査線駆動回路５３０３に対し、一例として、第２の走査線駆動回路用スタート信号（ＧＳＰ２）（スタートパルスともいう）、走査線駆動回路用クロック信号（ＧＣＬＫ２）を供給する。信号線駆動回路５３０４に、信号線駆動回路用スタート信号（ＳＳＰ）、信号線駆動回路用クロック信号（ＳＣＬＫ）、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）（単にビデオ信号ともいう）、ラッチ信号（ＬＡＴ）を供給するものとする。なお、第１の走査線駆動回路５３０２と第２の走査線駆動回路５３０３との一方を省略することが可能である。
【０２２５】
図１６（Ｂ）では、駆動周波数が低い回路（例えば、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３）を画素部５３０１と同じ基板５３００に形成し、信号線駆動回路５３０４を画素部５３０１とは別の基板に形成する構成について示している。当該構成により、単結晶半導体を用いたトランジスタと比較すると電界効果移動度が小さいトランジスタによって、基板５３００に形成する駆動回路を構成することができる。したがって、表示装置の大型化、工程数の削減、コストの低減、又は歩留まりの向上などを図ることができる。
【０２２６】
次に、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）ではｎチャネル型トランジスタで構成する信号線駆動回路の構成、動作について一例を示し説明する。
【０２２７】
信号線駆動回路は、シフトレジスタ５６０１、及びスイッチング回路５６０２を有する。スイッチング回路５６０２は、スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎ（Ｎは自然数）という複数の回路を有する。スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎは、各々、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋ（ｋは自然数）という複数のトランジスタを有する。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、ｎチャネル型トランジスタである例を説明する。
【０２２８】
信号線駆動回路の接続関係について、スイッチング回路５６０２＿１を例にして説明する。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋの第１端子は、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと接続される。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋの第２端子は、各々、信号線Ｓ１〜Ｓｋと接続される。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋのゲートは、シフトレジスタ５６０１と接続される。
【０２２９】
シフトレジスタ５６０１は、配線５６０５＿１〜５６０５＿Ｎに順番にＨレベル（Ｈ信号、高電源電位レベル、ともいう）の信号を出力し、スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎを順番に選択する機能を有する。
【０２３０】
スイッチング回路５６０２＿１は、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと信号線Ｓ１〜Ｓｋとの導通状態（第１端子と第２端子との間の導通）を制御する機能、即ち配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋの電位を信号線Ｓ１〜Ｓｋに供給するか否かを制御する機能を有する。このように、スイッチング回路５６０２＿１は、セレクタとしての機能を有する。またトランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと信号線Ｓ１〜Ｓｋとの導通状態を制御する機能、即ち配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋの電位を信号線Ｓ１〜Ｓｋに供給する機能を有する。このように、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、各々、スイッチとしての機能を有する。
【０２３１】
なお、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋには、各々、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が入力される。ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）は、画像情報又は画像信号に応じたアナログ信号である場合が多い。
【０２３２】
次に、図１７（Ａ）の信号線駆動回路の動作について、図１７（Ｂ）のタイミングチャートを参照して説明する。図１７（Ｂ）には、信号Ｓｏｕｔ＿１〜Ｓｏｕｔ＿Ｎ、及び信号Ｖｄａｔａ＿１〜Ｖｄａｔａ＿ｋの一例を示す。信号Ｓｏｕｔ＿１〜Ｓｏｕｔ＿Ｎは、各々、シフトレジスタ５６０１の出力信号の一例であり、信号Ｖｄａｔａ＿１〜Ｖｄａｔａ＿ｋは、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋに入力される信号の一例である。なお、信号線駆動回路の１動作期間は、表示装置における１ゲート選択期間に対応する。１ゲート選択期間は、一例として、期間Ｔ１〜期間ＴＮに分割される。期間Ｔ１〜ＴＮは、各々、選択された行に属する画素にビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）を書き込むための期間である。
【０２３３】
期間Ｔ１〜期間ＴＮにおいて、シフトレジスタ５６０１は、Ｈレベルの信号を配線５６０５＿１〜５６０５＿Ｎに順番に出力する。例えば、期間Ｔ１において、シフトレジスタ５６０１は、ハイレベルの信号を配線５６０５＿１に出力する。すると、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋはオンになるので、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと、信号線Ｓ１〜Ｓｋとが導通状態になる。このとき、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋには、Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）が入力される。Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）は、各々、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋを介して、選択される行に属する画素のうち、１列目〜ｋ列目の画素に書き込まれる。こうして、期間Ｔ１〜ＴＮにおいて、選択された行に属する画素に、ｋ列ずつ順番にビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が書き込まれる。
【０２３４】
以上のように、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）の数、又は配線の数を減らすことができる。よって、外部回路との接続数を減らすことができる。また、ビデオ信号が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、書き込み時間を長くすることができ、ビデオ信号の書き込み不足を防止することができる。
【０２３５】
なお、シフトレジスタ５６０１及びスイッチング回路５６０２としては、他の実施の形態に示すトランジスタで構成される回路を用いることが可能である。この場合、シフトレジスタ５６０１が有する全てのトランジスタの極性をｎチャネル型、又はｐチャネル型のいずれかの極性のみで構成することができる。
【０２３６】
なお、走査線駆動回路の構成について説明する。走査線駆動回路は、シフトレジスタを有している。また場合によってはレベルシフタやバッファ等を有していても良い。走査線駆動回路において、シフトレジスタにクロック信号（ＣＬＫ）及びスタートパルス信号（ＳＰ）が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファにおいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、１ライン分の画素のトランジスタのゲート電極が接続されている。そして、１ライン分の画素のトランジスタを一斉にＯＮにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０２３７】
走査線駆動回路及び、または信号線駆動回路の一部に用いるシフトレジスタの一形態について図１８及び図１９を用いて説明する。
【０２３８】
走査線駆動回路、信号線駆動回路のシフトレジスタについて、図１８及び図１９を参照して説明する。シフトレジスタは、第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎ（Ｎは、Ｎ≧３の自然数）を有している（図１８（Ａ）参照）。図１８（Ａ）に示すシフトレジスタの第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎには、第１の配線１１より第１のクロック信号ＣＫ１、第２の配線１２より第２のクロック信号ＣＫ２、第３の配線１３より第３のクロック信号ＣＫ３、第４の配線１４より第４のクロック信号ＣＫ４が供給される。また第１のパルス出力回路１０＿１では、第５の配線１５からのスタートパルスＳＰ１（第１のスタートパルス）が入力される。また２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎ（ｎは、２≦ｎ≦Ｎの自然数）では、一段前段のパルス出力回路１０＿ｎ−１からの信号（前段信号ＯＵＴ（ｎ−１）という）が入力される。また第１のパルス出力回路１０＿１では、２段後段の第３のパルス出力回路１０＿３からの信号が入力される。同様に、２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎでは、２段後段の第（ｎ＋２）のパルス出力回路１０＿（ｎ＋２）からの信号（後段信号ＯＵＴ（ｎ＋２）という）が入力される。従って、各段のパルス出力回路からは、後段及び／または二つ前段のパルス出力回路に入力するための第１の出力信号（ＯＵＴ（１）（ＳＲ）〜ＯＵＴ（Ｎ）（ＳＲ））、及び別の回路等に入力される第２の出力信号（ＯＵＴ（１）〜ＯＵＴ（Ｎ））が出力される。なお、図１８（Ａ）に示すように、シフトレジスタの最終段の２つの段には、後段信号ＯＵＴ（ｎ＋２）が入力されないため、一例としては、別途第２のスタートパルスＳＰ２、第３のスタートパルスＳＰ３をそれぞれ入力する構成とすればよい。
【０２３９】
なお、クロック信号（ＣＫ）は、一定の間隔でＨレベルとＬレベル（Ｌ信号、低電源電位レベル、ともいう）を繰り返す信号である。ここで、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）は、順に１／４周期分遅延している。本実施の形態では、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）を利用して、パルス出力回路の駆動の制御等を行う。なお、クロック信号は、入力される駆動回路に応じて、ＧＣＫ、ＳＣＫということもあるが、ここではＣＫとして説明を行う。
【０２４０】
第１の入力端子２１、第２の入力端子２２及び第３の入力端子２３は、第１の配線１１〜第４の配線１４のいずれかと電気的に接続されている。例えば、図１８（Ａ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の入力端子２１が第１の配線１１と電気的に接続され、第２の入力端子２２が第２の配線１２と電気的に接続され、第３の入力端子２３が第３の配線１３と電気的に接続されている。また、第２のパルス出力回路１０＿２は、第１の入力端子２１が第２の配線１２と電気的に接続され、第２の入力端子２２が第３の配線１３と電気的に接続され、第３の入力端子２３が第４の配線１４と電気的に接続されている。
【０２４１】
第１のパルス出力回路１０＿１〜第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎの各々は、第１の入力端子２１、第２の入力端子２２、第３の入力端子２３、第４の入力端子２４、第５の入力端子２５、第１の出力端子２６、第２の出力端子２７を有しているとする（図１８（Ｂ）参照）。第１のパルス出力回路１０＿１において、第１の入力端子２１に第１のクロック信号ＣＫ１が入力され、第２の入力端子２２に第２のクロック信号ＣＫ２が入力され、第３の入力端子２３に第３のクロック信号ＣＫ３が入力され、第４の入力端子２４にスタートパルスが入力され、第５の入力端子２５に後段信号ＯＵＴ（３）が入力され、第１の出力端子２６より第１の出力信号ＯＵＴ（１）（ＳＲ）が出力され、第２の出力端子２７より第２の出力信号ＯＵＴ（１）が出力されていることとなる。
【０２４２】
次に、パルス出力回路の具体的な回路構成の一例について、図１８（Ｃ）で説明する。
【０２４３】
第１のパルス出力回路１０＿１は、第１のトランジスタ３１〜第１３のトランジスタ４３を有している（図１８（Ｃ）参照）。また、上述した第１の入力端子２１〜第５の入力端子２５、及び第１の出力端子２６、第２の出力端子２７に加え、第１の高電源電位ＶＤＤが供給される電源線５１、第２の高電源電位ＶＣＣが供給される電源線５２、低電源電位ＶＳＳが供給される電源線５３から、第１のトランジスタ３１〜第１３のトランジスタ４３に信号、または電源電位が供給される。ここで図１８（Ｃ）の各電源線の電源電位の大小関係は、第１の電源電位ＶＤＤは第２の電源電位ＶＣＣ以上の電位とし、第２の電源電位ＶＣＣは第３の電源電位ＶＳＳより大きい電位とする。なお、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）は、一定の間隔でＨレベルとＬレベルを繰り返す信号であるが、ＨレベルのときＶＤＤ、ＬレベルのときＶＳＳであるとする。なお電源線５１の電位ＶＤＤを、電源線５２の電位ＶＣＣより高くすることにより、動作に影響を与えることなく、トランジスタのゲート電極に印加される電位を低く抑えることができ、トランジスタのしきい値のシフトを低減し、劣化を抑制することができる。
【０２４４】
図１８（Ｃ）において第１のトランジスタ３１は、第１端子が電源線５１に電気的に接続され、第２端子が第９のトランジスタ３９の第１端子に電気的に接続され、ゲート電極が第４の入力端子２４に電気的に接続されている。第２のトランジスタ３２は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第９のトランジスタ３９の第１端子に電気的に接続され、ゲート電極が第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続されている。第３のトランジスタ３３は、第１端子が第１の入力端子２１に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続されている。第４のトランジスタ３４は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続されている。第５のトランジスタ３５は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第４の入力端子２４に電気的に接続されている。第６のトランジスタ３６は、第１端子が電源線５２に電気的に接続され、第２端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第５の入力端子２５に電気的に接続されている。第７のトランジスタ３７は、第１端子が電源線５２に電気的に接続され、第２端子が第８のトランジスタ３８の第２端子に電気的に接続され、ゲート電極が第３の入力端子２３に電気的に接続されている。第８のトランジスタ３８は、第１端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第２の入力端子２２に電気的に接続されている。第９のトランジスタ３９は、第１端子が第１のトランジスタ３１の第２端子及び第２のトランジスタ３２の第２端子に電気的に接続され、第２端子が第３のトランジスタ３３のゲート電極及び第１０のトランジスタ４０のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が電源線５２に電気的に接続されている。第１０のトランジスタ４０は、第１端子が第１の入力端子２１に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第９のトランジスタ３９の第２端子に電気的に接続されている。第１１のトランジスタ４１は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続されている。第１２のトランジスタ４２は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第７のトランジスタ３７のゲート電極に電気的に接続されている。第１３のトランジスタ４３は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続され、ゲート電極が第７のトランジスタ３７のゲート電極に電気的に接続されている。
【０２４５】
図１８（Ｃ）において、第３のトランジスタ３３のゲート電極、第１０のトランジスタ４０のゲート電極、及び第９のトランジスタ３９の第２端子の接続箇所をノードＡとする。また、第２のトランジスタ３２のゲート電極、第４のトランジスタ３４のゲート電極、第５のトランジスタ３５の第２端子、第６のトランジスタ３６の第２端子、第８のトランジスタ３８の第１端子、及び第１１のトランジスタ４１のゲート電極の接続箇所をノードＢとする（図１９（Ａ）参照）。
【０２４６】
なお、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１端子、第２端子と表記する場合がある。
【０２４７】
ここで、図１９（Ａ）に示したパルス出力回路を複数具備するシフトレジスタのタイミングチャートについて図１９（Ｂ）に示す。なおシフトレジスタが走査線駆動回路である場合、図１９（Ｂ）中の期間６１は垂直帰線期間であり、期間６２はゲート選択期間に相当する。
【実施例１】
【０２４８】
本実施例では、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構成について説明する。
【０２４９】
図２０は、本発明の液晶表示装置の構造を示す斜視図の一例である。図２０に示す液晶表示装置は、一対の基板間に液晶素子が形成された液晶パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６と、光源１６０７と、回路基板１６０８とを有している。
【０２５０】
液晶パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６とは、順に積層されている。光源１６０７は導光板１６０５の端部に設けられており、導光板１６０５内部に拡散された光源１６０７からの光は、第１の拡散板１６０２、プリズムシート１６０３及び第２の拡散板１６０４によって、均一に液晶パネル１６０１に照射される。
【０２５１】
なお、本実施例では、第１の拡散板１６０２と第２の拡散板１６０４とを用いているが、拡散板の数はこれに限定されず、単数であっても３以上であっても良い。そして、拡散板は導光板１６０５と液晶パネル１６０１の間に設けられていれば良い。よって、プリズムシート１６０３よりも液晶パネル１６０１に近い側にのみ拡散板が設けられていても良いし、プリズムシート１６０３よりも導光板１６０５に近い側にのみ拡散板が設けられていても良い。
【０２５２】
またプリズムシート１６０３は、図２０に示した断面が鋸歯状の形状に限定されず、導光板１６０５からの光を液晶パネル１６０１側に集光できる形状を有していれば良い。
【０２５３】
回路基板１６０８には、液晶パネル１６０１に入力される各種信号を生成する回路、またはこれら信号に処理を施す回路などが設けられている。そして図２０では、回路基板１６０８と液晶パネル１６０１とが、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１６０９を介して接続されている。なお、上記回路は、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ＯＮ Ｇｌａｓｓ）法を用いて液晶パネル１６０１に接続されていても良いし、上記回路の一部がＦＰＣ１６０９にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ＯＮ Ｆｉｌｍ）法を用いて接続されていても良い。
【０２５４】
図２０では、光源１６０７の駆動を制御する制御系の回路が回路基板１６０８に設けられており、該制御系の回路と光源１６０７とがＦＰＣ１６１０を介して接続されている例を示している。ただし、上記制御系の回路は液晶パネル１６０１に形成されていても良く、この場合は液晶パネル１６０１と光源１６０７とがＦＰＣなどにより接続されるようにする。
【０２５５】
なお、図２０は、液晶パネル１６０１の端に光源１６０７を配置するエッジライト型の光源を例示しているが、本発明の液晶表示装置は光源１６０７が液晶パネル１６０１の直下に配置される直下型であっても良い。
【０２５６】
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例２】
【０２５７】
本発明の作製方法を用いることで、信頼性の高いトランジスタを作成することが可能である。よって、本発明の一態様に係る作製方法を用いることで、信頼性が高く、高性能な半導体装置を提供することが可能である。
【０２５８】
また、本発明の作製方法をでは、加熱処理の温度を抑えることができるので、ガラスよりも耐熱性の劣る、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板上においても、特性が優れており、信頼性が高いトランジスタを作製することが可能である。従って、本発明の一態様に係る作製方法を用いることで、信頼性が高く、高性能であり、なおかつ軽量でかつフレキシブルな半導体装置を提供することが可能である。プラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。
【０２５９】
本発明の一態様に係る作製方法により形成された半導体装置を用いた電子機器は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。その他、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ＲＦＩＤで用いられるＩＣカードやタグ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図２１に示す。
【０２６０】
図２１（Ａ）は電子書籍であり、筐体７００１、表示部７００２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７００２またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７００２またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能な電子書籍を提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、表示部７００２に用いられる半導体表示装置や、その他の信号処理回路に可撓性を持たせることができるので、信頼性が高く高機能でありながら、フレキシブルで軽く使い勝手の良い電子書籍を提供することができる。
【０２６１】
図２１（Ｂ）はＩＣカードであり、筐体７０１１、ＩＣチップ７０１２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、ＩＣチップ７０１２に用いることができる。ＩＣチップ７０１２に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能なＩＣカードを提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、ＩＣチップ７０１２に可撓性を持たせることができるので、軽くて強度の高いＩＣカードを提供することができる。なお、図２１（Ｂ）では接触型のＩＣカードを例示しているが、アンテナを有する非接触型のＩＣカードにも、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる。
【０２６２】
図２１（Ｃ）は表示装置であり、筐体７０２１、表示部７０２２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７０２２またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７０２２またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能な表示装置を提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、表示部７０２２に用いられる半導体表示装置や、その他の信号処理回路に可撓性を持たせることができるので、信頼性が高く高機能でありながら、フレキシブルで軽量の表示装置を実現することができる。よって、図２１（Ｃ）に示すように、布地などに固定させて表示装置を使用することができ、半導体装置の応用の幅が格段に広がる。
【０２６３】
図２１（Ｄ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７３０１、筐体７３０２、表示部７３０３、表示部７３０４、マイクロホン７３０５、スピーカー７３０６、操作キー７３０７、スタイラス７３０８等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７３０３、表示部７３０４またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７３０３、表示部７３０４またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、より高機能のアプリケーションが搭載された信頼性の高い携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図２１（Ｄ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７３０３と表示部７３０４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
【０２６４】
本実施例は、上記実施の形態または上記実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２６５】
１０ パルス出力回路
１１ 配線
１２ 配線
１３ 配線
１４ 配線
１５ 配線
２１ 入力端子
２２ 入力端子
２３ 入力端子
２４ 入力端子
２５ 入力端子
２６ 出力端子
２７ 出力端子
３１ トランジスタ
３２ トランジスタ
３３ トランジスタ
３４ トランジスタ
３５ トランジスタ
３６ トランジスタ
３７ トランジスタ
３８ トランジスタ
３９ トランジスタ
４０ トランジスタ
４１ トランジスタ
４２ トランジスタ
４３ トランジスタ
５１ 電源線
５２ 電源線
５３ 電源線
６１ 期間
６２ 期間
１００ 基板
１０１ ゲート電極
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ 酸化物半導体膜
１０５ 酸化物半導体膜
１０６ ソース電極
１０７ ドレイン電極
１０８ 酸化物半導体膜
１０９ 酸化物半導体膜
１１０ 酸化物絶縁膜
１１１ 酸化物半導体膜
１１２ トランジスタ
１２２ 酸化物半導体膜
１２３ 酸化物絶縁膜
１３２ 酸化物半導体膜
１３３ 酸化物絶縁膜
１４２ 酸化物半導体膜
１４３ 絶縁膜
１４５ チャネル保護膜
１７０ プラズマ
１８０ 処理容器
１８１ 支持台
１８２ ガス供給部
１８３ 排気口
１８４ マイクロ波発生装置
１８５ 導波管
１８６ 誘電体板
１８７ 天板
１８８ 取り付け具
１９１ 非原料ガス供給源
１９２ 非原料ガス供給源
１９３ 質量流量コントローラ
１９４ 質量流量コントローラ
１９５ バルブ
１９６ バルブ
１９７ ガス管
１９８ ガス管
１９９ 温度制御部
２００ 基板
２０１ ゲート電極
２０３ ゲート絶縁膜
２０４ 酸化物半導体膜
２０５ 酸化物半導体膜
２０６ ソース電極
２０７ ドレイン電極
２１０ 酸化物絶縁膜
２１１ 酸化物半導体膜
２１２ トランジスタ
３００ 基板
３０１ ゲート電極
３０３ ゲート絶縁膜
３０４ 酸化物半導体膜
３０５ 酸化物半導体膜
３０６ ソース電極
３０７ ドレイン電極
３１０ 絶縁膜
３１１ 酸化物半導体膜
３１２ トランジスタ
３１３ チャネル保護膜
４００ 基板
４０１ ゲート電極
４０２ ゲート絶縁膜
４０３ 酸化物半導体膜
４０４ 酸化物半導体膜
４０５ 酸化物半導体膜
４０６ 導電膜
４０８ 容量配線
４０９ 酸化物半導体膜
４１０ 酸化物半導体膜
４１１ 酸化物絶縁膜
４１２ 酸化物半導体膜
４１３ トランジスタ
４１４ 画素電極
４１５ 透明導電膜
４１６ 透明導電膜
４２０ 第２の端子
４２１ 第１の端子
１２０ａ ソース領域
１２０ｂ ドレイン領域
１２１ａ ソース電極
１２１ｂ ドレイン電極
１３０ａ ソース領域
１３０ｂ ドレイン領域
１３１ａ ソース電極
１３１ｂ ドレイン電極
１４０ａ ソース領域
１４０ｂ ドレイン領域
１４１ａ ソース電極
１４１ｂ ドレイン電極
１８７ａ 開口部
１４０１ トランジスタ
１４０２ ゲート電極
１４０３ ゲート絶縁膜
１４０４ 酸化物半導体膜
１４０５ 半導体膜
１４０６ 導電膜
１４０７ 酸化物絶縁膜
１４０８ 絶縁膜
１４１０ 画素電極
１４１１ 配向膜
１４１３ 対向電極
１４１４ 配向膜
１４１５ 液晶
１４１６ シール材
１４１７ スペーサ
１６０１ 液晶パネル
１６０２ 拡散板
１６０３ プリズムシート
１６０４ 拡散板
１６０５ 導光板
１６０６ 反射板
１６０７ 光源
１６０８ 回路基板
１６０９ ＦＰＣ
１６１０ ＦＰＣ
４０７ａ ソース電極
４０７ｂ ドレイン電極
５３００ 基板
５３０１ 画素部
５３０２ 走査線駆動回路
５３０３ 走査線駆動回路
５３０４ 信号線駆動回路
５３０５ タイミング制御回路
５６０１ シフトレジスタ
５６０２ スイッチング回路
５６０３ トランジスタ
５６０４ 配線
５６０５ 配線
６０３１ トランジスタ
６０３３ 発光素子
６０３４ 電極
６０３５ 電界発光層
６０３６ 電極
６０３７ 絶縁膜
６０３８ 隔壁
６０４１ トランジスタ
６０４３ 発光素子
６０４４ 電極
６０４５ 電界発光層
６０４６ 電極
６０４７ 絶縁膜
６０４８ 隔壁
６０５１ トランジスタ
６０５３ 発光素子
６０５４ 電極
６０５５ 電界発光層
６０５６ 電極
６０５７ 絶縁膜
６０５８ 隔壁
７００１ 筐体
７００２ 表示部
７０１１ 筐体
７０１２ ＩＣチップ
７０２１ 筐体
７０２２ 表示部
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 表示部
７３０４ 表示部
７３０５ マイクロホン
７３０６ スピーカー
７３０７ 操作キー
７３０８ スタイラス
【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を用いる半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタの一つである薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、絶縁表面上に形成された厚さ数〜数百ｎｍ程度の半導体膜を活性層として用いており、液晶表示装置、発光装置などのフラットパネルディスプレイや、ＩＣなどの電子デバイスに広く応用されている。
【０００３】
近年では、シリコンやゲルマニウムのみならず、金属酸化物を活性層として用いるトランジスタの開発が行われている。金属酸化物は様々な用途に用いられており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化インジウムは、液晶表示装置などで透明電極材料として用いられている。そして、金属酸化物の中には半導体特性を示すものがあり、酸化物半導体と呼ばれている。半導体特性を示す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用いるトランジスタが、既に知られている（特許文献１乃至４、非特許文献１）。
【０００４】
ところで、金属酸化物は一元系酸化物のみでなく多元系酸化物も知られている。例えば、ホモロガス相を有するＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを有する多元系酸化物半導体として知られている（非特許文献２乃至４）。そして、上記のようなＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物で構成される酸化物半導体をトランジスタのチャネル層に適用可能であることが確認されている（特許文献５、非特許文献５及び６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１９８８６１号公報
【特許文献２】特開平８−２６４７９４号公報
【特許文献３】特表平１１−５０５３７７号公報
【特許文献４】特開２０００−１５０９００号公報
【特許文献５】特開２００４−１０３９５７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ． Ｗ． Ｐｒｉｎｓ， Ｋ． Ｏ． Ｇｒｏｓｓｅ−Ｈｏｌｚ， Ｇ． Ｍｕｌｌｅｒ， Ｊ． Ｆ． Ｍ． Ｃｉｌｌｅｓｓｅｎ， Ｊ． Ｂ． Ｇｉｅｓｂｅｒｓ， Ｒ． Ｐ． Ｗｅｅｎｉｎｇ， ａｎｄ Ｒ． Ｍ． Ｗｏｌｆ、「Ａ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ」、 Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．、１７ Ｊｕｎｅ １９９６、 Ｖｏｌ．６８ ｐ．３６５０−３６５２
【非特許文献２】Ｍ． Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｎ． Ｋｉｍｉｚｕｋａ， ａｎｄ Ｔ． Ｍｏｈｒｉ、「Ｔｈｅ Ｐｈａｓｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２ＺｎＯ４−ＺｎＯ Ｓｙｓｔｅｍ ａｔ １３５０℃」、Ｊ． Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．、１９９１、Ｖｏｌ．９３， ｐ．２９８−３１５
【非特許文献３】Ｎ． Ｋｉｍｉｚｕｋａ， Ｍ． Ｉｓｏｂｅ， ａｎｄ Ｍ． Ｎａｋａｍｕｒａ、「Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄａｔａ ｏｆ Ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝３，４， ａｎｄ ５）， ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）３， ａｎｄ Ｇａ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝７，８，９， ａｎｄ １６） ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＧａ２Ｏ４−ＺｎＯ Ｓｙｓｔｅｍ」、 Ｊ． Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．、１９９５、Ｖｏｌ．１１６， ｐ．１７０−１７８
【非特許文献４】中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彦、磯部光正、「ホモロガス相、ＩｎＦｅＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）とその同型化合物の合成および結晶構造」、固体物理、１９９３年、Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．５、ｐ．３１７−３２７
【非特許文献５】Ｋ． Ｎｏｍｕｒａ， Ｈ． Ｏｈｔａ， Ｋ． Ｕｅｄａ， Ｔ． Ｋａｍｉｙａ， Ｍ． Ｈｉｒａｎｏ， ａｎｄ Ｈ． Ｈｏｓｏｎｏ、「Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ」、ＳＣＩＥＮＣＥ、２００３、Ｖｏｌ．３００、ｐ．１２６９−１２７２
【非特許文献６】Ｋ． Ｎｏｍｕｒａ， Ｈ． Ｏｈｔａ， Ａ． Ｔａｋａｇｉ， Ｔ． Ｋａｍｉｙａ， Ｍ． Ｈｉｒａｎｏ， ａｎｄ Ｈ． Ｈｏｓｏｎｏ、「Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、ＮＡＴＵＲＥ、２００４、Ｖｏｌ．４３２ ｐ．４８８−４９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
安定した電気特性を有するトランジスタを有する、信頼性のよい半導体装置を作製するための、半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有する半導体装置の作製において、酸化物半導体膜内の水分などの極性分子を含む不純物を低減し、酸化物半導体膜の純度を高めるために、マイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行う。また、酸化物半導体膜中だけでなく、ゲート絶縁膜内に存在する水分などの不純物を低減する、または、酸化物半導体膜の上下に接する膜と酸化物半導体膜の界面に存在する水分などの不純物を低減するために、電磁波の照射を行う。
【０００９】
具体的には、水分などの不純物を低減するため、酸化物半導体膜を形成後、酸化物半導体膜が露出した状態で窒素、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の不活性気体雰囲気下、或いは減圧下で、水に吸収されやすい周波数の電磁波（マイクロ波だと周波数３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下、高周波だと周波数１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下）を、酸化物半導体膜に照射することで、酸化物半導体膜が含有する水分を低減する。なお、酸化物半導体膜には水素、ＯＨも含まれているので、これらも電磁波の照射により酸化物半導体膜から脱離すると考えられる。
【００１０】
酸化物半導体膜への電磁波の照射は、加熱処理と並行して行うようにしても良い。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を短い時間でより効率よく低減することができる。ただし、加熱処理は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。なお、室温で酸化物半導体膜に電磁波を照射したとしても、水分子が電磁波のエネルギーを吸収して振動を行うため、結果的に酸化物半導体膜の温度は室温よりも高くなることが予想される。加熱処理を電磁波の照射と並行して行う場合、電磁波の照射による温度上昇分を考慮して、酸化物半導体膜の温度を管理することが望ましい。また、電磁波の照射と加熱処理を併用する場合、加熱処理の設定温度まで酸化物半導体膜の温度を上昇させてから、電磁波の照射を行い、その後、室温以上１００℃未満の範囲まで酸化物半導体膜を徐冷する。
【００１１】
酸化物半導体膜内に存在する水分などの不純物の除去を加熱処理単独で短時間にて行うには、上記設定温度の範囲より高い温度になるよう酸化物半導体膜を加熱するのがより効果的ではある。しかし本発明の一態様では、電磁波の照射を用いることで、上記設定温度、もしくは上記設定温度よりも低い温度範囲であっても、水分などの不純物の効率的な除去を短時間にて実現することができる。よって、水分などの不純物の除去を行う際に、融点の低いＺｎなどの金属が気化して酸化物半導体の組成比に変化が生じるのを防ぐことができ、酸化物半導体で作製されるトランジスタの特性の劣化を防ぐことができる。
【００１２】
電子供与体（ドナー）となる水分、水素、ＯＨなどの不純物の脱離により高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、閾値電圧の変動など、不純物によってトランジスタの特性が劣化するのを防ぐことができ、信頼性が向上する。
【００１３】
さらに、酸化物半導体膜に電磁波の照射を行い、水分などの不純物の除去を行った後、酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜の形成を行っても良い。上記構成により、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化にすることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００１４】
具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３未満とする。また、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度は、１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満とする。また、酸化物半導体のバンドギャップは、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。
【００１５】
ここで、酸化物半導体膜中の、水素濃度の分析について触れておく。酸化物半導体膜中及び導電膜中の水素濃度測定は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で行う。ＳＩＭＳ分析は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析する場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の最大値または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、当該膜の存在する領域において、最大値を有する山型のピーク、最小値を有する谷型のピークが存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【００１６】
なお、酸化物半導体は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用いることができる。なお、本明細書においては、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する金属酸化物、という意味であり、その化学量論比は特に問わない。また、上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【００１７】
また、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記することができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。
【００１８】
なお、酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物をブロックする無機絶縁膜、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【００１９】
さらに、酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜を形成した後、再度電磁波の照射を行ってもよい。酸化物半導体膜に接するように酸化物絶縁膜を形成してから再度電磁波の照射を行うと、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
安定した電気特性を有するトランジスタを作製し、提供することができる。また、電気特性が良好で信頼性の高いトランジスタを有する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体装置の作製方法を示す図。
【図２】作製されたトランジスタの上面図。
【図３】半導体装置の作製方法を示す図。
【図４】作製されたトランジスタの上面図。
【図５】半導体装置の作製方法を示す図。
【図６】半導体装置の作製方法を示す図。
【図７】半導体装置の作製方法を示す図。
【図８】半導体装置の作製方法を示す図。
【図９】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１０】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１１】半導体装置の作製方法を示す図。
【図１２】作製されたトランジスタの上面図。
【図１３】作製されたトランジスタの断面図。
【図１４】液晶表示装置の断面図。
【図１５】発光装置の断面図。
【図１６】表示装置のブロック図を説明する図。
【図１７】信号線駆動回路の構成を説明する図。
【図１８】シフトレジスタの構成を示す回路図。
【図１９】シフトレジスタの構成を示す回路図と、シフトレジスタの動作を説明するタイミングチャート。
【図２０】液晶表示装置のモジュールの構成を示す図。
【図２１】半導体装置を用いた電子機器の図。
【図２２】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の断面図。
【図２３】計算結果による、電磁波の周波数に対する水の吸収曲線を示すグラフ。
【図２４】計算結果による、電磁波の周波数に対する水の誘電損失を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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。したがって、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。
【００２３】
なお本発明は、マイクロプロセッサ、画像処理回路などの集積回路や、ＲＦタグ、半導体表示装置等、ありとあらゆる半導体装置の作製に用いることができる。半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を意味し、半導体表示装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。半導体表示装置は、液晶表示装置、有機発光素子（ＯＬＥＤ）に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等や、半導体膜を用いた回路素子を駆動回路に有しているその他の半導体表示装置がその範疇に含まれる。
【００２４】
（実施の形態１）
半導体装置の作製方法について、図１及び図２を用いて説明する。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板１００上にゲート電極１０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板１００とゲート電極１０１の間に設けてもよい。下地膜は、基板１００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。ゲート電極１０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いた導電膜を、単層で又は積層で用いることができる。
【００２６】
例えば、ゲート電極１０１の二層の積層構造としては、アルミニウム膜上にモリブデン膜が積層された二層構造、または銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上に窒化チタン膜若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン膜とモリブデン膜とを積層した二層構造とすることが好ましい。三層の積層構造としては、タングステン膜または窒化タングステン膜と、アルミニウムと珪素の合金膜またはアルミニウムとチタンの合金膜と、窒化チタン膜またはチタン膜とを積層した三層構造とすることが好ましい。
【００２７】
なお、本明細書において酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い物質をいう。例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。また、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上３０原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。但し、上記組成の範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率は、その合計が１００原子％を超えない値をとる。
【００２８】
次いで、ゲート電極１０１上にゲート絶縁膜１０３を形成する。ゲート絶縁膜１０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【００２９】
次いで、ゲート絶縁膜１０３上に、酸化物半導体膜を形成する。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜１０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、亜酸化窒素などを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気に塩素、四フッ化炭素などを加えた雰囲気で行ってもよい。
【００３０】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、半導体特性を有する酸化物材料を用いればよく、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。酸化物半導体膜は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体をターゲットとして用い、スパッタ法により成膜する。また、酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【００３１】
ゲート絶縁膜１０３、及び酸化物半導体膜を大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続成膜することで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００３２】
次いで、酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜１０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。なお、スパッタ等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物である水分または水素が多量に含まれていることが判明している。水分または水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化物半導体にとっては不純物である。そこで、図１（Ｂ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜１０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、酸化物半導体膜中の水分または水素などの不純物を低減して、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【００３３】
マイクロ波の照射を行う場合、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下、好ましくは３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の周波数帯を用いることができる。また、高周波の照射を行う場合、１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下、好ましくは４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下の周波数帯を用いることができる。特に、電子レンジなどの電磁波発生装置において一般的に汎用されている、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波は、分極した水の分子と共振しやすい。よって、上記周波数のマイクロ波は、水の損失係数が大きく、島状の酸化物半導体膜１０４中の水分をより効率よく脱離させるのに有用である。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合、出力６００Ｗで５分程度の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０５を形成することができる。
【００３４】
マイクロ波を用いる効果としては、マイクロ波の加熱効果を利用して、均一且つ急激に水を加熱することで、通常の所謂加熱とは異なる化学反応を起こさせるというものである。マイクロ波領域で起きている分子運動は、分子の回転や拡散のランダムな運動であり、結果として加熱効果も生ずるが、非熱の効果も当然存在する。水を特徴づける誘電緩和は、約２５ＧＨｚのところに存在する。複素誘電率をε＊＝ε’−ｉε”とすると、虚部ε”は、誘電損失と呼ばれる。虚部ε”の値が０でない周波数の電磁波を照射すると、その電磁波は誘電体に吸収される。電子レンジの周波数は２．４ＧＨｚで、水の誘電損失のピークより約一桁小さいが、水の誘電損失のピークは、低い方は数ＧＨｚ以下から高い方は遠赤外領域まで拡がっているので、この領域の電磁波であれば水に吸収され、水の温度を上げることができる。電子レンジは、水の誘電損失の低い方の裾野にエネルギーを与えて加熱していることになる。水はＤｅｂｙｅ緩和で表現されることが知られている。Ｄｅｂｙｅ緩和の場合、吸収曲線は図２３の様に示される。図２３の横軸は、電磁波の周波数ｆの対数で表現されており、縦軸は誘電損失（虚部ε”）に角周波数ωを掛けた値を示している。対応する電磁波の周波数における誘電損失は、図２４で示される。誘電損失のピーク値の周波数で、吸収曲線は最大値の約２分の１の値をとり、損失のスペクトルの高周波数側の裾野で吸収係数が飽和する。効率よく加熱することを考えるならば、図２３に示す吸収曲線がある程度大きくなる周波数で、電力を投入するのが良いことが分かる。
【００３５】
マイクロ波の照射は、マイクロ波を反射させることができる金属をその内壁に用いた処理室内で行うことができる。この場合、マイクロ波は、マグネトロンなどを用いたマイクロ波発生装置において生成された後、導波管により処理室内に導入され、被処理物に照射される。マイクロ波は高周波に比べて波長が短いため、光と同様に処理室内を自由に伝搬することができる。被照射物に吸収されずに処理室内の内壁に照射されたマイクロ波は、内壁において乱反射するので、最終的に被照射物に吸収されやすい。
【００３６】
高周波の照射は、処理室内において一対の電極間に被照射物を設置し、高周波発生回路を用いて該電極間に高周波電圧を印加することで行うことができる。
【００３７】
なお、処理室内に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい。具体的に処理室に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度は、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）であることが好ましい。
【００３８】
或いは、窒素ガス雰囲気または希ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気に代えて、大気圧下の露点がマイナス６０℃以下の、水分含有量が少ない空気下において、電磁波の照射を行うようにしても良い。
【００３９】
マイクロ波、高周波などの電磁波の照射による水分、水素、ＯＨの脱離は、酸化物半導体膜の内部に含まれる水分子内の結合子、水素と酸化物半導体の結合子、水酸基と酸化物半導体の結合子などが、電磁波のエネルギーを吸収し、振動して切れることにより行われる。よって、酸化物半導体膜の外部から内部へ熱伝導などによって徐々に熱を伝えていく外部加熱を用いる場合よりも、効率よく上記結合子を切り離すことができるので、酸化物半導体膜の温度の上昇を抑えつつ、水分、水素、ＯＨを酸化物半導体膜から脱離させることができる。
【００４０】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【００４１】
また、電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜１０４に加熱処理を施しても良い。電磁波の照射と加熱処理を併用する場合、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において加熱処理の設定温度まで島状の酸化物半導体膜１０４の温度を上昇させてから、上述した電磁波の照射を行い、その後、上記雰囲気を維持した状態で、室温以上１００℃未満の範囲まで島状の酸化物半導体膜１０４を徐冷するのが望ましい。なお、減圧下で加熱処理を行った場合は、加熱後に不活性ガスを流して大気圧に戻してから、冷却しても良い。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【００４２】
加熱処理は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を、短い時間でより効率よく低減することができる。
【００４３】
なお、室温で酸化物半導体膜に電磁波を照射したとしても、水分子が電磁波のエネルギーを吸収して振動を行うため、結果的に酸化物半導体膜の温度は室温よりも高くなることが予想される。加熱処理を電磁波の照射と並行して行う場合、電磁波の照射による温度上昇分を考慮して、酸化物半導体膜の温度を管理することが望ましい。
【００４４】
加熱処理は、電気炉を用いた加熱方法、加熱した気体を用いるＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法またはランプ光を用いるＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法などの瞬間加熱方法などを用いることができる。例えば、電気炉を用いて加熱処理を行う場合、昇温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下、降温特性を０．１℃／ｍｉｎ以上１５℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００４５】
加熱処理後の、島状の酸化物半導体膜１０５は、非晶質であることが好ましいが、一部結晶化していても良い。
【００４６】
なお、酸化物半導体膜に電磁波の照射を行った後に、酸素雰囲気下で該酸化物半導体膜に加熱処理を施すことで、酸化物半導体膜に含まれる水などの不純物を除去することができる。そして、酸素雰囲気下での加熱処理により、酸化物半導体膜を酸素が過剰な状態とすることで、高抵抗化できる。加熱処理の温度は、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。上記酸素雰囲気下の加熱処理に用いられる酸素ガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち酸素中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【００４７】
次いで、ゲート絶縁膜１０３、島状の酸化物半導体膜１０５上に導電膜を形成する。上記導電膜の材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、マンガン、マグネシウム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムから選ばれた元素、または上記元素を１つまたは複数成分として含む合金等が挙げられる。
【００４８】
なお、導電膜の形成後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に対する耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。アルミニウム単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので、導電膜の形成後に加熱処理を行う場合は、耐熱性導電性材料と組み合わせて導電膜を形成する。アルミニウムと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、または上記元素を１つまたは複数成分として含む合金、または上記元素を成分として含む窒化物などが好ましい。
【００４９】
次いで図１（Ｃ）に示すように、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、ソース電極１０６又はドレイン電極１０７を形成する。なお、上記パターニングの際に、ソース電極１０６とドレイン電極１０７の形成によって、島状の酸化物半導体膜の露出した部分が一部エッチングされることで、溝部（凹部）を有する島状の酸化物半導体膜１０８が形成される。
【００５０】
そして、図１（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜１０８に、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、マイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜１０９を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。島状の酸化物半導体膜１０８へのマイクロ波、高周波などの電磁波の照射、または併用して行われる加熱処理については、島状の酸化物半導体膜１０４に対して行ったマイクロ波、高周波などの電磁波の照射についての説明を参照して、実施することができる。
【００５１】
本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７に含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜１０８中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して電磁波の照射を行い、また、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜１０８に対しても再び電磁波の照射を行っている。しかし、電磁波の照射は必ずしも２回行う必要はない。パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良いし、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜１０８に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射のうち、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜１０４に対して電磁波の照射を行う代わりに、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射に加え、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニングにより島状の酸化物半導体膜１０４を形成する前の酸化物半導体膜に対して行う電磁波の照射だけを実施するようにしても良い。
【００５３】
次いで、図１（Ｅ）に示すように、島状の酸化物半導体膜１０９に接するように、スパッタ法で酸化物絶縁膜１１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜１０９に接して形成する酸化物絶縁膜１１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【００５４】
本実施の形態では、酸化物絶縁膜１１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化珪素膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットを用いても珪素ターゲットを用いてもよい。例えば珪素ターゲットを用いて、酸素、及び窒素雰囲気下でスパッタ法により酸化珪素膜を形成することができる。
【００５５】
高純度化された酸化物半導体膜１０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１１０を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜１０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜１０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜１０５の酸化物絶縁膜１１０と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜１０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００５６】
図２に、本実施の形態で作製したトランジスタ１１２の上面図を示す。図１（Ｅ）は、図２の破線Ａ１−Ａ２における断面図に相当する。トランジスタ１１２は、ゲート電極１０１と、ゲート電極１０１上のゲート絶縁膜１０３と、ゲート絶縁膜１０３上の酸化物半導体膜１１１と、酸化物半導体膜１１１上のソース電極１０６及びドレイン電極１０７とを有する。
【００５７】
また、酸化物絶縁膜１１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ１１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１０５が酸化物絶縁膜１１０と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ１１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜１１０の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【００５８】
なお、ソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成した後、島状の酸化物半導体膜１０８に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜１０９を形成する工程と、酸化物半導体膜１０９に接するように酸化物絶縁膜１１０を形成する工程とを、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜１１１中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ１１２の信頼性を、より高めることができる。
【００５９】
なお、作製工程において、島状の酸化物半導体膜１０８に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜１０９を形成する工程と、酸化物絶縁膜１１０を形成する工程の間に、基板搬送工程、アライメント工程、加熱または冷却する工程等を有しても、本明細書における連続処理の範囲にあるとする。ただし、洗浄工程、ウェットエッチング、レジスト形成といった液体を用いる工程が上記２つの工程間にある場合、本連続処理の範囲には当てはまらないとする。
【００６０】
上述した連続処理は、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて行うことができる。図２２はマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室の構成を示す断面図である。マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室には、処理容器１８０、処理容器１８０内に設けられ基板１００を配置するための支持台１８１、処理容器１８０内にガスを導入するためのガス供給部１８２、処理容器１８０内のガスを排気するために真空ポンプに接続する排気口１８３、プラズマ発生用のマイクロ波を供給するマイクロ波発生装置１８４、マイクロ波発生装置１８４からマイクロ波を処理容器１８０に導入する導波管１８５、導波管１８５に接し且つ開口部１８７ａを有する天板１８７、取り付け具１８８で天板１８７に設けられた複数の誘電体板１８６が設けられる。
【００６１】
また、基板１００及び誘電体板１８６の間に非原料ガスを流すガス管１９７、及び原料ガスを流すガス管１９８が設けられる。ガス管１９７、ガス管１９８は、ガス供給部１８２と接続される。具体的には、非原料ガスを流すガス管１９７は、バルブ１９５及び質量流量コントローラ１９３を介して非原料ガス供給源１９１に接続される。また、原料ガスを流すガス管１９８は、バルブ１９６及び質量流量コントローラ１９４を介して非原料ガス供給源１９２に接続される。また、支持台１８１に温度制御部１９９を設けることによって、基板１００の温度を制御することも可能である。また、支持台１８１に高周波電源を接続し、高周波電源から出力された高周波電圧により、支持台１８１に所定のバイアス電圧を印加する構成としてもよい。なお、ガス供給部１８２及びマイクロ波発生装置１８４は反応室の外に設けられる。
【００６２】
マイクロ波発生装置１８４は、周波数が１ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚのマイクロ波を供給することができる。なお、マイクロ波発生装置１８４を複数有することで、一辺が１０００ｍｍを超えるような大面積の基板に対して、一様にマイクロ波を照射することができ、また、プラズマＣＶＤ法を用いて均一性の高い酸化物絶縁膜１１０を高い成膜速度で形成することができる。
【００６３】
処理容器１８０、及び天板１８７は、表面がアルミナ、酸化珪素、フッ素樹脂のいずれかの絶縁膜で覆われた金属、例えばアルミニウムを含む合金で形成される。また、取り付け具１８８は金属、例えばアルミニウムを含む合金で形成される。
【００６４】
誘電体板１８６は、天板１８７の開口部に密着するように設けられる。マイクロ波発生装置１８４で発生したマイクロ波が導波管１８５及び天板１８７の開口部を経て、誘電体板１８６に伝播し、誘電体板１８６を透過して処理容器１８０内に放出される。
【００６５】
誘電体板１８６は、サファイア、石英ガラス、アルミナ、酸化珪素、窒化珪素等のセラミックスで形成される。なお、誘電体板１８６は、プラズマ７００発生側に窪みが形成されてもよい。当該窪みにより、安定したプラズマを生成することができる。一辺が１０００ｍｍを超えるような大面積の基板に対して、一様にマイクロ波を照射することができ、また、プラズマＣＶＤ法を用いて均一性の酸化物絶縁膜１１０を高い成膜速度で形成することができる。
【００６６】
非原料ガスを流すガス管１９７と原料ガスを流すガス管１９８は、交差するように設けられており、非原料ガスを流すガス管１９７の吹出し口が誘電体板１８６側に設けられ、原料ガスを流すガス管１９８の吹出し口が基板１００側に設けられる。非原料ガスが誘電体板１８６側に噴出させることにより、誘電体板１８６表面での成膜を回避しつつ、プラズマ１７０を発生させることができる。また、基板１００により近い位置で原料ガスを噴出すことが可能であり、成膜速度を高めることが可能である。ガス管１９７、ガス管１９８は、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックスで形成される。セラミックスはマイクロ波の透過率が高いため、ガス管１９７、ガス管１９８をセラミックスで形成することで、誘電体板１８６の直下にガス管を設けても、電界の乱れが生じずプラズマの分布を均一にすることができる。
【００６７】
上記マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてマイクロ波の照射を行う場合は、処理容器１８０内を真空にした後、非原料ガス供給源１９１から窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンなどの不活性ガスを処理容器１８０内に導入する。加熱処理をマイクロ波の照射と並行して行う場合は、マイクロ波の照射を行う前に基板１００が所定の温度に達するように、温度制御部１９９において支持台１８１の温度を制御する。なお、処理容器１８０内に放出されたマイクロ波の電界エネルギーにより、非原料ガスがプラズマ化するが、当該プラズマ１７０は、誘電体板１８６表面でより密度が高いため、基板１００へのダメージを低減することができる。
【００６８】
そして、マイクロ波の照射を行った後、酸化物絶縁膜１１０を酸化珪素で成膜するには、まず、基板１００の温度を制御する。基板１００は室温若しくは温度制御部１９９により１００℃〜３５０℃に加熱する。そして、処理容器１８０内を真空にした後、プラズマ着火用ガスとして、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等の希ガスのいずれか一種以上及び酸素ガスを導入する。希ガスと共に、酸素ガスを処理容器１８０内に導入することで、プラズマの着火を容易とすることができる。
【００６９】
なお、マイクロ波の照射を行う段階で、既に処理容器１８０内にヘリウム、ネオンまたはアルゴンを導入してある場合、あえて酸化物絶縁膜１１０を成膜する際に処理容器１８０内の気体を入れ替えなくとも良い。また、マイクロ波の照射と加熱処理とを並行して行った場合、加熱処理後に基板１００の温度を下げずに、そのまま酸化物絶縁膜１１０を成膜する工程に移行しても良い。
【００７０】
また、基板１００と誘電体板１８６との間隔は、１０ｍｍ〜８０ｍｍ（好ましくは１０ｍｍから３０ｍｍ）程度である。次に、処理容器１８０内を所定の圧力に保つ。処理容器１８０内の圧力は１〜２００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａとする。次に、マイクロ波発生装置の電源をオンにし、マイクロ波発生装置１８４から導波管１８５にマイクロ波を供給し、処理容器１８０内でプラズマを生成する。マイクロ波発生装置の出力は５００〜６０００Ｗ、好ましくは４０００〜６０００Ｗとする。マイクロ波の導入によりプラズマの励起を行うと、低電子温度（０．７ｅＶ以上３ｅＶ以下、好ましくは０．７ｅＶ以上１．５ｅＶ以下）で高電子密度（１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３以上）のプラズマを生成することができる。次に、ガス管１９８から原料ガスを処理容器１８０内に導入する。具体的には、酸素ガスの供給を停止し、原料ガスとして、シラン及び酸素を導入することで、基板１００上に酸化珪素を有する酸化物絶縁膜１１０を形成することができる。次に、原料ガスの供給を停止し、処理容器１８０内の圧力を低下し、マイクロ波発生装置１８４の電源をオフにする。
【００７１】
なお、図２２では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室の一つを例示しているが、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置が複数の反応室を有し、該複数の反応室が直接連結しているか、或いは共通のチャンバーに連結していても良い。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１２とは構造が異なるトランジスタを有する、半導体装置の作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができるため、繰り返しの説明は省略する。
【００７３】
半導体装置の作製方法について、図３及び図４を用いて説明する。
【００７４】
図３（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板２００上にゲート電極２０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板２００とゲート電極２０１の間に設けてもよい。ゲート電極２０１の材料及びその構造については、実施の形態１に示したゲート電極１０１の材料及び構造を参照すれば良い。下地膜は、基板２００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。
【００７５】
次いで、ゲート電極２０１上にゲート絶縁膜２０３を形成する。ゲート絶縁膜２０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【００７６】
次いで、ゲート絶縁膜２０３上に導電膜を形成する。そして、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７を形成する。上記導電膜の材料については、実施の形態１においてソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成する際にパターニングした導電膜の材料を参照すれば良い。
【００７７】
次いで、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７及びゲート絶縁膜２０３上に、酸化物半導体膜を形成する。そして、図３（Ｂ）に示すように、上記酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜２０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。
【００７８】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、実施の形態１において示した半導体特性を有する酸化物材料を用いれば良い。酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜２０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。
【００７９】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜２０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、水分、水素、ＯＨなどの脱離により、高純度化された島状の酸化物半導体膜２０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。上記電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜２０４に加熱処理を施しても良い。
【００８０】
酸化物半導体膜２０４への電磁波の照射及び加熱処理については、実施の形態１において示した、酸化物半導体膜１０４への電磁波の照射及び加熱処理についての説明を参照すれば良い。
【００８１】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【００８２】
また、本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７に含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜２０５中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜２０４に対して電磁波の照射を行っているが、パターニング後ではなく、パターニング前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニング前とパターニング後の両方において、電磁波の照射を行う様にしても良い。
【００８４】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜２０５に接するように、スパッタ法で酸化物絶縁膜２１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜２０５に接して形成する酸化物絶縁膜２１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【００８５】
本実施の形態では、酸化物絶縁膜２１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。高純度化された酸化物半導体膜２０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜２１０を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜２０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜２０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜２０５の酸化物絶縁膜２１０と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜２０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜２１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【００８６】
図４に、本実施の形態で作製したトランジスタ２１２の上面図を示す。図３（Ｄ）は、図４の破線Ｂ１−Ｂ２における断面図に相当する。トランジスタ２１２は、ゲート電極２０１と、ゲート電極２０１上のゲート絶縁膜２０３と、ゲート絶縁膜２０３上のソース電極２０６及びドレイン電極２０７と、ゲート絶縁膜２０３、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７上の酸化物半導体膜２１１とを有する。
【００８７】
また、酸化物絶縁膜２１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ２１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜２０５が酸化物絶縁膜２１０と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ２１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜２１０の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【００８８】
なお、ソース電極２０６及びドレイン電極２０７を形成した後、島状の酸化物半導体膜２０４に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜２０５を形成する工程と、酸化物半導体膜２０５に接するように酸化物絶縁膜２１０を形成する工程とを、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜２０５中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ２１２の信頼性を、より高めることができる。
【００８９】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００９０】
（実施の形態３）
トランジスタを含む半導体装置の作製工程について、図５乃至図１０を用いて説明する。
【００９１】
図５（Ａ）において、透光性を有する基板４００にはコーニング社の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
【００９２】
次いで、導電膜を基板４００全面に形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して配線及び電極（ゲート電極４０１を含むゲート配線、容量配線４０８、及び第１の端子４２１）を形成する。このとき少なくともゲート電極４０１の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングする。
【００９３】
ゲート電極４０１を含むゲート配線と容量配線４０８、端子部の第１の端子４２１は、耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
【００９４】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、ゲート電極４０１、容量配線４０８、第１の端子４２１上にゲート絶縁膜４０２を全面に成膜する。ゲート絶縁膜４０２はスパッタ法、ＰＣＶＤ法などを用い、膜厚を５０〜２５０ｎｍとする。
【００９５】
例えば、ゲート絶縁膜４０２としてスパッタ法により酸化珪素膜を用い、１００ｎｍの厚さで形成する。勿論、ゲート絶縁膜４０２はこのような酸化珪素膜に限定されるものでなく、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、酸化アルミニウム、酸化タンタル膜などの他の絶縁膜を用い、これらの材料から成る単層または積層構造として形成しても良い。
【００９６】
次に、ゲート絶縁膜４０２上に、酸化物半導体膜４０３（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜）を成膜する。プラズマ処理後、大気に曝すことなくＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜することは、ゲート絶縁膜４０２と酸化物半導体膜４０３の界面にゴミや水分を付着させない点で有用である。ここでは、直径８インチのＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１））を用いて、基板４００とターゲットの間の距離を１７０ｍｍ、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍとする。本実施の形態では、例えば酸化物半導体膜４０３として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタ法により膜厚５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を成膜する。
【００９７】
スパッタ法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法と、ＤＣスパッタ法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタ法もある。ＲＦスパッタ法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
【００９８】
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置もある。多元スパッタ装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
【００９９】
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥＣＲスパッタ法を用いるスパッタ装置がある。
【０１００】
また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタ法もある。
【０１０１】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第２のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、酸化物半導体膜４０３をエッチングする。例えば燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いたウェットエッチングにより、不要な部分を除去して島状の酸化物半導体膜４０４をゲート電極４０１と重なるように形成する。なお、ここでのエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。
【０１０２】
ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、塩化硼素（ＢＣｌ３）、塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）が好ましい。
【０１０３】
また、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ４）、弗化硫黄（ＳＦ６）、弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）など）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【０１０４】
ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【０１０５】
ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１０６】
また、ウェットエッチング後のエッチング液はエッチングされた材料とともに洗浄によって除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体膜に含まれるインジウム等の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる。
【０１０７】
所望の形状に加工できるように、材料に合わせてエッチング条件（エッチング液、エッチング時間、温度等）を適宜調節する。
【０１０８】
次に、図６（Ａ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、酸化物半導体膜４０４に電磁波の照射を行う。電磁波の照射と並行して加熱処理を行っても良い。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。電磁波の照射により、水分、水素、ＯＨなどの不純物が脱離することで高純度化された酸化物半導体膜４０５が形成される。
【０１０９】
例えば、窒素雰囲気下において、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用い、出力６００Ｗで５分程度の照射を行うことで、高純度化された島状の酸化物半導体膜４０５を形成することができる。加熱処理を並行して行う場合、酸化物半導体を構成しているＺｎなどの融点の低い金属が気化しにくい温度、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０℃以上２５０℃未満で行う。電磁波の照射を加熱処理と並行して行うことで、酸化物半導体膜中の水分などの不純物を、短い時間でより効率よく低減することができる。この場合、電磁波の照射は、基板４００の温度が加熱処理による設定温度に達した状態で行う。
【０１１０】
なお、図６（Ａ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図８に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１１１】
次に、図６（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜４０５上に金属材料からなる導電膜４０６をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。導電膜４０６の材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。
【０１１２】
導電膜４０６を形成した後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。
【０１１３】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第３のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂ、及び第２の端子４２０を形成する。この際のエッチング方法としてウェットエッチングまたはドライエッチングを用いる。例えば導電膜４０６としてアルミニウム膜、又はアルミニウム合金膜を用いる場合は、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いたウェットエッチングを行うことができる。また、アンモニア過水を用いたウェットエッチングにより、導電膜４０６をエッチングしてソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成してもよい。
【０１１４】
このエッチング工程において、酸化物半導体膜４０５の露出領域も一部エッチングされ、島状の酸化物半導体膜４０９となる。よって、ソース電極４０７ａ又はドレイン電極４０７ｂの間の酸化物半導体膜４０９は膜厚の薄い領域となる。
【０１１５】
この第３のフォトリソグラフィ工程において、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂと同じ材料である第２の端子４２０を端子部に残す。なお、第２の端子４２０はソース配線（ソース電極４０７ａを含むソース配線）と電気的に接続されている。
【０１１６】
また、多階調マスクにより形成した複数（例えば二種類）の厚さの領域を有するレジストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低コスト化が図れる。
【０１１７】
次に、レジストマスクを除去し、図７（Ａ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、酸化物半導体膜４０９に電磁波の照射を行う。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。電磁波の照射と並行して加熱処理を行っても良い。電磁波の照射により、水分、水素、ＯＨなどの不純物が脱離することで高純度化された酸化物半導体膜４１０が形成される。なお、酸化物半導体膜４０９への電磁波の照射、加熱処理については、島状の酸化物半導体膜４０４に対して行った電磁波の照射の説明を参照して、実施することが可能である。
【０１１８】
本発明の一態様では、電磁波の照射により高温の加熱処理を施さなくとも、より低温で、より短時間で、酸化物半導体中の水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させることができる。よって、水、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させるための加熱処理により、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂに含まれる金属が、島状の酸化物半導体膜４１０中に入り込んでしまうのを防ぎ、オフ電流が高くなるなどのトランジスタの特性の劣化が生じてしまうのを防ぐことができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して電磁波の照射を行い、また、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜４０９に対しても再び電磁波の照射を行っている。しかし、電磁波の照射は必ずしも２回行う必要はない。パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良いし、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを形成することによって同時に形成された島状の酸化物半導体膜４０９に対して行う電磁波の照射だけを実施しても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射のうち、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜４０４に対して電磁波の照射を行う代わりに、パターニングにより島状の酸化物半導体膜４０４を形成する前の酸化物半導体膜４０３に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、上記２回の電磁波の照射に加え、酸化物半導体膜４０３に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、酸化物半導体膜４０３に対して行う電磁波の照射だけを実施するようにしても良い。
【０１２０】
なお、図７（Ａ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図９に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１２１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜４０２、酸化物半導体膜４１０、ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂを覆う酸化物絶縁膜４１１を形成する。酸化物絶縁膜４１１はＰＣＶＤ法により形成する酸化窒化珪素膜を用いる。ソース電極４０７ａ及びドレイン電極４０７ｂの間に設けられた酸化物半導体膜４１０の露出領域と酸化物絶縁膜４１１である酸化窒化珪素膜が接して設けられることによって、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜４１０に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜４１０に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜４１０の酸化物絶縁膜４１１と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜４１０をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜４１２を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１２２】
次いで、酸化物絶縁膜４１１を形成した後、加熱処理を行ってもよい。加熱処理は大気雰囲気下、又は窒素雰囲気下において、１５０℃以上３５０℃未満で行えばよい。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜４１２が酸化物絶縁膜４１１と接した状態で加熱されることになり、さらに酸化物半導体膜４１２を高抵抗化させてトランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、酸化物絶縁膜４１１の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【０１２３】
以上の工程でトランジスタ４１３が作製できる。
【０１２４】
次に、第４のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、酸化物絶縁膜４１１及びゲート絶縁膜４０２のエッチングによりコンタクトホールを形成し、ドレイン電極４０７ｂの一部、第１の端子４２１の一部、第２の端子４２０の一部を露出させる。次いで、レジストマスクを除去した後、透明導電膜を成膜する。透明導電膜の材料としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成する。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）を用いても良い。また、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理を行う場合、酸化物半導体膜４１２を高抵抗化させてトランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減する熱処理と兼ねることができる。
【０１２５】
次に、第５のフォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してドレイン電極４０７ｂに接続された画素電極４１４と、第１の端子４２１に接続された透明導電膜４１５と、第２の端子４２０に接続された透明導電膜４１６とを形成する。
【０１２６】
透明導電膜４１５、４１６はＦＰＣとの接続に用いられる電極または配線となる。第１の端子４２１上に形成された透明導電膜４１５は、ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第２の端子４２０上に形成された透明導電膜４１６は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電極である。
【０１２７】
この第５のフォトリソグラフィ工程において、ゲート絶縁膜４０２及び酸化物絶縁膜４１１を誘電体として、容量配線４０８と画素電極４１４とで保持容量が形成される。
【０１２８】
レジストマスクを除去した段階での断面図を図７（Ｃ）に示す。なお、図７（Ｃ）の破線Ｃ１−Ｃ２の範囲内の断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２の範囲内の断面図は、図１０に示す平面図の、破線Ｃ１−Ｃ２における断面図と、破線Ｄ１−Ｄ２における断面図に相当する。
【０１２９】
こうして５回のフォトリソグラフィ工程により、５枚のフォトマスクを使用して、ボトムゲート型のスタガ構造のトランジスタであるトランジスタ４１３を有する画素トランジスタ部、保持容量を完成させることができる。そして、これらを個々の画素に対応してマトリクス状に配置して画素部を構成することによりアクティブマトリクス型の表示装置を作製するための一方の基板とすることができる。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１３０】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とを固定する。
【０１３１】
また、容量配線を設けず、画素電極を隣り合う画素のゲート配線と酸化物絶縁膜及びゲート絶縁膜を介して重ねて保持容量を形成してもよい。
【０１３２】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。具体的には、選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極の間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極の間に生じた電界によって液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【０１３３】
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を１フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。
【０１３４】
また、フレーム周期数を通常のフレーム周波数（６０Ｈｚ）の１．５倍、好ましくは２倍以上にすることで動画特性を改善する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。
【０１３５】
また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のＬＥＤ（発光ダイオード）光源または複数のＥＬ光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成している各光源を独立して１フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。独立して複数のＬＥＤを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてＬＥＤの発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、ＬＥＤを部分的に消灯することができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には、消費電力の低減効果が図れる。
【０１３６】
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。
【０１３７】
本明細書に開示するｎチャネル型のトランジスタは、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いており、良好な動特性を有するため、これらの駆動技術を組み合わせることができる。
【０１３８】
発光表示装置を作製する際、各有機発光素子の間に有機樹脂膜を用いた隔壁を設ける場合がある。その場合には、有機樹脂膜を加熱処理するため、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減する熱処理と兼ねることができる。
【０１３９】
酸化物半導体を用いたトランジスタで形成することにより、製造コストを低減することができる。特に、電磁波の照射による水分、水素、ＯＨなどの不純物の低減によって酸化物半導体膜の純度を高めるため、成膜チャンバー内の露点を下げた特殊なスパッタ装置や超高純度の酸化物半導体ターゲットを用いなくとも、電気特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置を作製することができる。
【０１４０】
チャネル形成領域の半導体膜は高抵抗化領域であるので、トランジスタの電気特性は安定化し、オフ電流の増加などを防止することができる。よって、電気特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置とすることが可能となる。
【０１４１】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１４２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で示したトランジスタ１１２、実施の形態２で示したトランジスタ２１２とは、構造が異なるトランジスタを有する、半導体装置の作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができるため、繰り返しの説明は省略する。
【０１４３】
半導体装置の作製方法について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１４４】
図１１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板３００上にゲート電極３０１を設ける。下地膜となる絶縁膜を基板３００とゲート電極３０１の間に設けてもよい。ゲート電極３０１の材料及びその構造については、実施の形態１に示したゲート電極１０１の材料及び構造を参照すれば良い。下地膜は、基板３００からの不純物元素の拡散を防止する絶縁膜、具体的には、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜のうちの一を単層で用いるか、又は選択した複数の膜を積層させて用いることができる。
【０１４５】
次いで、ゲート電極３０１上にゲート絶縁膜３０３を形成する。ゲート絶縁膜３０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜を単層で又は積層させて形成することができる。例えば、成膜ガスとして、シラン（例えばモノシラン）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を形成すれば良い。
【０１４６】
次いで、ゲート絶縁膜３０３上に、酸化物半導体膜を形成する。そして、上記酸化物半導体膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、島状の酸化物半導体膜３０４（第１の酸化物半導体膜）を形成する。
【０１４７】
チャネル形成領域を形成するための酸化物半導体膜には、実施の形態１において示した半導体特性を有する酸化物材料を用いれば良い。酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。なお、酸化物半導体膜をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁膜３０３の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。
【０１４８】
次いで、図１１（Ｂ）に示すように、不活性ガス雰囲気（窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等）下、酸素雰囲気下、超乾燥空気雰囲気下、或いは減圧下において、島状の酸化物半導体膜３０４にマイクロ波、高周波などの電磁波の照射を行うことで、水分、水素、ＯＨなどの脱離により、高純度化された島状の酸化物半導体膜３０５（第２の酸化物半導体膜）を形成する。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。上記電磁波の照射と並行して、島状の酸化物半導体膜３０４に加熱処理を施しても良い。
【０１４９】
酸化物半導体膜３０４への電磁波の照射及び加熱処理については、実施の形態１において示した、酸化物半導体膜１０４への電磁波の照射及び加熱処理についての説明を参照すれば良い。
【０１５０】
水分、水素、ＯＨなどの脱離により高純度化した酸化物半導体をチャネル形成領域に有するトランジスタは、閾値電圧の変動など、不純物によってもたらされる特性の劣化が抑えられ、高い信頼性を得ることができる。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、パターニングにより形成された島状の酸化物半導体膜３０４に対して電磁波の照射を行っているが、パターニング後ではなく、パターニング前の酸化物半導体膜に対して電磁波の照射を行う様にしても良い。或いは、パターニング前とパターニング後の両方において、電磁波の照射を行う様にしても良い。
【０１５２】
次いで、島状の酸化物半導体膜３０５のうち、後にチャネル形成領域となる部分と重なるように、島状の酸化物半導体膜３０５上にチャネル保護膜３１３を形成する。チャネル保護膜３１３を設けることによって、酸化物半導体膜３０５のチャネル形成領域となる部分に対する、後の工程時におけるダメージ（エッチング時のプラズマやエッチング剤による膜減りなど）を防ぐことができる。従ってトランジスタの信頼性を向上させることができる。
【０１５３】
チャネル保護膜３１３には、酸素を含む無機材料（酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）を用いることができる。チャネル保護膜３１３は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などの気相成長法やスパッタリング法を用いて形成することができる。チャネル保護膜３１３は成膜後にエッチングにより形状を加工する。ここでは、スパッタ法により酸化珪素膜を形成し、フォトリソグラフィによるマスクを用いてエッチング加工することでチャネル保護膜３１３を形成する。
【０１５４】
また、電磁波の照射後、大気に触れさせることなく連続的にチャネル保護膜３１３となる酸化物絶縁膜を形成することもできる。大気に触れさせることなく連続的に処理することで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【０１５５】
また、高純度化された酸化物半導体膜３０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜であるチャネル保護膜３１３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜３０５に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜３０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜３０５のチャネル保護膜３１３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜３０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜３１１（第３の酸化物半導体膜）を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１５６】
次いで、島状の酸化物半導体膜３１１及びチャネル保護膜３１３上に導電膜を形成する。そして、上記導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工（パターニング）し、図１１（Ｃ）に示すように、ソース電極３０６及びドレイン電極３０７を形成する。上記導電膜の材料については、実施の形態１においてソース電極１０６及びドレイン電極１０７を形成する際にパターニングした導電膜の材料を参照すれば良い。
【０１５７】
次いで、図１１（Ｄ）に示すように、島状の酸化物半導体膜３１１に接するように、スパッタ法で絶縁膜３１０を形成する。高純度化された島状の酸化物半導体膜３０５に接して形成する絶縁膜３１０は、水分や、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの無機絶縁膜を用いる。
【０１５８】
本実施の形態では、絶縁膜３１０として膜厚３００ｎｍの酸化珪素膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。
【０１５９】
図１２に、本実施の形態で作製したトランジスタ３１２の上面図を示す。図１１（Ｅ）は、図１２の破線Ｂ１−Ｂ２における断面図に相当する。トランジスタ３１２は、ゲート電極３０１と、ゲート電極３０１上のゲート絶縁膜３０３と、ゲート絶縁膜３０３上の酸化物半導体膜３１１と、酸化物半導体膜３１１上のチャネル保護膜３１３と、酸化物半導体膜３１１及びチャネル保護膜３１３上のソース電極３０６及びドレイン電極３０７とを有する。
【０１６０】
また、絶縁膜３１０を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタ３１２に加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜３１１がチャネル保護膜３１３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタ３１２の電気的特性のばらつきを軽減することができる。この加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）は、チャネル保護膜３１３の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透明導電膜を低抵抗化させるための加熱処理と兼ねることで、工程数を増やすことなく行うことができる。
【０１６１】
なお、島状の酸化物半導体膜３０４を形成する工程と、島状の酸化物半導体膜３０４に電磁波を照射して島状の酸化物半導体膜３０５を形成する工程と、酸化物半導体膜３１１に接するようにチャネル保護膜３１３を形成する工程とは、大気に触れさせることなく連続的に処理（連続処理、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）工程）することで、最終的に形成される酸化物半導体膜３１１中に含まれる水分や、水素、ＯＨなどの不純物を、より低減させることができる。その結果、トランジスタ３１２の信頼性を、より高めることができる。
【０１６２】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１６３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の作製方法を用いて形成することができ、なおかつ、実施の形態１乃至実施の形態４と構造が一部異なるトランジスタの構成について説明する。
【０１６４】
まず、図１３（Ａ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１６５】
実施の形態１において、島状の酸化物半導体膜１０５を形成した後、酸化物半導体膜１０５上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成し、第２の酸化物半導体膜上に導電膜を形成する。
【０１６６】
次いで、第２の酸化物半導体膜、導電膜をエッチング工程により選択的にエッチングし、第２の酸化物半導体膜からソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１２１ａ及びドレイン電極１２１ｂを形成する。ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。なお、このエッチング工程により、島状の酸化物半導体膜１０５は、ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとは重ならずに露出している領域が一部エッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜となる。
【０１６７】
次いで、溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法による酸化珪素膜を酸化物絶縁膜１２３として形成する。溝部を有する酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜１２３は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１６８】
溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１２３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、溝部を有する酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜１２３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、溝部を有する酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１２２を得ることができ、図１３（Ａ）に示すような電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができるトランジスタが得られる。
【０１６９】
また、酸化物半導体膜１２２とソース電極１２１ａの間にソース領域１２０ａを、酸化物半導体膜１２２とドレイン電極１２１ｂとの間にドレイン領域１２０ｂを有する。ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１７０】
また、トランジスタのソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１７１】
またチャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１２０ａ及びドレイン領域１２０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１７２】
また、酸化物絶縁膜１２３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１２２が酸化物絶縁膜１２３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１７３】
次に、図１３（Ｂ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１７４】
実施の形態１において、パターニング前の酸化物半導体膜を形成した後、該酸化物半導体膜上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成する。第２の酸化物半導体膜には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。
【０１７５】
次いで、パターニング前の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜とをエッチングし、パターニング前の酸化物半導体膜からチャネル形成領域となる第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜から第２の島状の酸化物半導体膜を形成する。
【０１７６】
次いで、第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の島状の酸化物半導体膜とに電磁波の照射、または電磁波の照射に加熱処理を併用することで、第１の島状の酸化物半導体膜と、第２の島状の酸化物半導体膜とから、水分、水素、ＯＨなどの不純物を脱離させる。
【０１７７】
次いで、第１の島状の酸化物半導体膜及び第２の島状の酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、該導電膜を選択的にエッチングする。上記エッチングにより、第２の島状の酸化物半導体膜からソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１３１ａ及びドレイン電極１３１ｂを形成する。なお、このエッチング工程により、第１の島状の酸化物半導体膜は、ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとは重ならずに露出している領域が一部エッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体膜となる。
【０１７８】
次いで、溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法による酸化珪素膜を酸化物絶縁膜１３３として形成する。溝部を有する酸化物半導体膜に接して形成する酸化物絶縁膜１３３は、水分、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１７９】
溝部を有する酸化物半導体膜に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜１３３を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、溝部を有する酸化物半導体膜に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜の酸化物絶縁膜１３３と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、溝部を有する酸化物半導体膜をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１３２を得ることができ、図１３（Ｂ）に示すような電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができるトランジスタが得られる。
【０１８０】
また、酸化物半導体膜１３２とソース電極１３１ａの間にソース領域１３０ａを、酸化物半導体膜１３２とドレイン電極１３１ｂとの間にドレイン領域１３０ｂを有する。ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１８１】
また、トランジスタのソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１８２】
またチャネル形成領域として用いる酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１３０ａ及びドレイン領域１３０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１８３】
また、酸化物絶縁膜１３３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１３２が酸化物絶縁膜１３３と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１８４】
図１３（Ｃ）に示すトランジスタの構造及びその作製方法について説明する。
【０１８５】
実施の形態１において、島状の酸化物半導体膜１０５を形成した後、島状の酸化物半導体膜１０５のうち、後にチャネル形成領域となる部分と重なるように、島状の酸化物半導体膜１０５上にチャネル保護膜１４５を形成する。チャネル保護膜１４５には、酸素を含む無機材料（酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）を用いることができる。高純度化された酸化物半導体膜１０５に接してスパッタ法またはＰＣＶＤ法などにより酸化物絶縁膜であるチャネル保護膜１４５を形成すると、電磁波の照射、或いは電磁波の照射と並行して行った加熱処理により、酸化物半導体膜１０５に酸素欠損が発生していたとしても、上記酸化物半導体膜１０５に酸素が供与される。そのため、酸化物半導体膜１０５のチャネル保護膜１４５と接する領域において、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論比を満たすことができる。その結果、酸化物半導体膜１０５をｉ型化または実質的にｉ型化することで形成される酸化物半導体膜１４２を得ることができ、トランジスタの電気特性の向上および、電気特性のばらつきを軽減することができる。
【０１８６】
次いで、上記酸化物半導体膜１４２上に、トランジスタのソース領域及びドレイン領域（ｎ＋層、バッファ層ともいう）として用いる第２の酸化物半導体膜を形成し、第２の酸化物半導体膜上に導電膜を形成する。
【０１８７】
次いで、第２の酸化物半導体膜、導電膜をエッチング工程により選択的にエッチングし、第２の酸化物半導体膜からソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂ（ｎ＋層、バッファ層ともいう）、導電膜からソース電極１４１ａ及びドレイン電極１４１ｂを形成する。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いる。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂ、ソース電極１４１ａ及びドレイン電極１４１ｂを形成することによって、図１３（Ｃ）に示すようなトランジスタが完成する。
【０１８８】
次いで、スパッタ法またはＰＣＶＤ法を用いて、ソース領域１４０ａ又はドレイン領域１４０ｂと、ソース電極１４１ａ又はドレイン電極１４１ｂと、チャネル保護膜１４５とを覆うように、絶縁膜１４３を形成する。絶縁膜１４３は、水分、水素、ＯＨなどの不純物を極力含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、具体的には酸化珪素膜、または窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１８９】
また、酸化物半導体膜１４２とソース電極１４１ａの間にソース領域１４０ａを、酸化物半導体膜１４２とドレイン電極１４１ｂとの間にドレイン領域１４０ｂを有する。ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂに、ｎ型の導電型を示す酸化物半導体膜を用いる。
【０１９０】
また、トランジスタのソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、チャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０１９１】
またチャネル形成領域として用いる第１の酸化物半導体膜は非晶質構造を有し、ソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このソース領域１４０ａ及びドレイン領域１４０ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【０１９２】
また、絶縁膜１４３を形成後、窒素雰囲気下、又は大気雰囲気下（大気中）においてトランジスタに加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うと、酸化物半導体膜１４２がチャネル保護膜１４５と接した状態で加熱されることになり、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。
【０１９３】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１９４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタをスイッチング素子として用いた、液晶表示装置の構成について説明する。
【０１９５】
図１４に、本発明の液晶表示装置の断面図を一例として示す。図１４に示すトランジスタ１４０１は、絶縁表面上に形成されたゲート電極１４０２と、ゲート電極１４０２を覆うように形成されたゲート絶縁膜１４０３と、ゲート絶縁膜１４０３を間に挟んでゲート電極１４０２と重なるように形成された、酸化物半導体膜１４０４と、酸化物半導体膜１４０４上に形成されたソース領域及びドレイン領域として機能する一対の半導体膜１４０５と、一対の半導体膜１４０５上に形成されたソース電極及びドレイン電極として機能する、一対の導電膜１４０６と、酸化物絶縁膜１４０７とを有する。酸化物絶縁膜１４０７は、少なくとも酸化物半導体膜１４０４と接しており、ゲート電極１４０２と、ゲート絶縁膜１４０３と、酸化物半導体膜１４０４と、一対の半導体膜１４０５と、一対の導電膜１４０６とを覆うように形成されている。
【０１９６】
酸化物絶縁膜１４０７上には絶縁膜１４０８が形成されている。酸化物絶縁膜１４０７、絶縁膜１４０８の一部には開口部が設けられており、該開口部において導電膜１４０６の一つと接するように、画素電極１４１０が形成されている。
【０１９７】
また、絶縁膜１４０８上には、液晶素子のセルギャップを制御するためのスペーサ１４１７が形成されている。スペーサ１４１７は絶縁膜を所望の形状にエッチングすることで形成することが可能であるが、フィラーを絶縁膜１４０８上に分散させることでセルギャップを制御するようにしても良い。
【０１９８】
そして、画素電極１４１０上には、配向膜１４１１が形成されている。配向膜１４１１は、例えば絶縁膜にラビング処理を施すことで、形成することができる。また画素電極１４１０と対峙する位置には、対向電極１４１３が設けられており、対向電極１４１３の画素電極１４１０に近い側には配向膜１４１４が形成されている。そして、画素電極１４１０と、対向電極１４１３の間においてシール材１４１６に囲まれた領域には、液晶１４１５が設けられている。なおシール材１４１６にはフィラーが混入されていても良い。
【０１９９】
画素電極１４１０と対向電極１４１３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＳＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。なお、本実施の形態では、画素電極１４１０及び対向電極１４１３に光を透過する導電膜を用い、透過型の液晶素子を作製する例を示すが、本発明はこの構成に限定されない。本発明の一態様に係る液晶表示装置は、半透過型または反射型であっても良い。
【０２００】
カラーフィルタや、ディスクリネーションを防ぐための遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが、図１４に示した液晶表示装置に設けられていても良い。
【０２０１】
なお、本実施の形態では、液晶表示装置として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型を示したが、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型等の、その他の液晶表示装置にも、本発明のトランジスタを用いることができる。
【０２０２】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、移動度及びオン電流が高く、なおかつ信頼性の高いトランジスタを用いているため、コントラスト及び視認性が高い。
【０２０３】
本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２０４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタを画素に用いた、発光装置の構成について説明する。本実施の形態では、発光素子を駆動させるためのトランジスタがｎ型の場合における、画素の断面構造について、図１５を用いて説明する。なお図１５では、第１の電極が陰極、第２の電極が陽極の場合について説明するが、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極であっても良い。
【０２０５】
なお、図１５では、実施の形態１において示した構造を有するトランジスタを、画素に用いている発光装置を例に挙げて説明するが、他の実施の形態において示した構造を有するトランジスタを発光装置の画素に用いることも可能である。
【０２０６】
図１５（Ａ）に、トランジスタ６０３１がｎ型で、発光素子６０３３から発せられる光を第１の電極６０３４側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０３１は絶縁膜６０３７で覆われており、絶縁膜６０３７上には開口部を有する隔壁６０３８が形成されている。隔壁６０３８の開口部において第１の電極６０３４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０３４、電界発光層６０３５、第２の電極６０３６が順に積層されている。
【０２０７】
第１の電極６０３４は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電層を用いることも可能である。そして第１の電極６０３４を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で形成する。さらに、光が透過する程度の膜厚を有する上記導電層の上または下に接するように、透光性酸化物導電材料を用いて透光性を有する導電層を形成し、第１の電極６０３４のシート抵抗を抑えるようにしても良い。なお、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いた導電層だけを用いることも可能である。またＩＴＯ及び酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを用いても良い。透光性酸化物導電材料を用いる場合、電界発光層６０３５に電子注入層を設けるのが望ましい。
【０２０８】
また第２の電極６０３６は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０３６に用いることができる。
【０２０９】
電界発光層６０３５は、単数または複数の層で構成されている。複数の層で構成されている場合、これらの層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などに分類することができる。電界発光層６０３５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、第１の電極６０３４から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層する。なお各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、互いの層を構成している材料が一部混合し、界面が不明瞭になっている場合もある。各層には、有機系の材料、無機系の材料を用いることが可能である。有機系の材料として、高分子系、中分子系、低分子系のいずれの材料も用いることが可能である。なお中分子系の材料とは、構造単位の繰返しの数（重合度）が２から２０程度の低重合体に相当する。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。
【０２１０】
図１５（Ａ）に示した画素の場合、発光素子６０３３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０３４側から取り出すことができる。
【０２１１】
次に図１５（Ｂ）に、トランジスタ６０４１がｎ型で、発光素子６０４３から発せられる光を第２の電極６０４６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０４１は絶縁膜６０４７で覆われており、絶縁膜６０４７上には開口部を有する隔壁６０４８が形成されている。隔壁６０４８の開口部において第１の電極６０４４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０４４、電界発光層６０４５、第２の電極６０４６が順に積層されている。
【０２１２】
第１の電極６０４４は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電層を用いることも可能である。
【０２１３】
また第２の電極６０４６は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を第２の電極６０４６に用いることが可能である。またＩＴＯ及び酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを第２の電極６０４６に用いても良い。また上記透光性酸化物導電材料の他に、例えば窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０４６に用いることもできる。ただし透光性酸化物導電材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で第２の電極６０４６を形成する。
【０２１４】
電界発光層６０４５は、図１５（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０２１５】
図１５（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子６０４３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第２の電極６０４６側から取り出すことができる。
【０２１６】
次に図１５（Ｃ）に、トランジスタ６０５１がｎ型で、発光素子６０５３から発せられる光を第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０５１は絶縁膜６０５７で覆われており、絶縁膜６０５７上には開口部を有する隔壁６０５８が形成されている。隔壁６０５８の開口部において第１の電極６０５４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６０５４、電界発光層６０５５、第２の電極６０５６が順に積層されている。
【０２１７】
第１の電極６０５４は、図１５（Ａ）の第１の電極６０３４と同様に形成することができる。また第２の電極６０５６は、図１５（Ｂ）の第２の電極６０４６と同様に形成することができる。電界発光層６０５５は、図１５（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０２１８】
図１５（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子６０５３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出すことができる。
【０２１９】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
【０２２０】
（実施の形態８）
本実施の形態では、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素部に配置するトランジスタを作製する例について以下に説明する。
【０２２１】
画素部に配置するトランジスタは、他の実施の形態において示した構造を有する。また、他の実施の形態において示したトランジスタは全てｎチャネル型トランジスタであるため、駆動回路のうち、ｎチャネル型トランジスタで構成することができる駆動回路の一部を、画素部のトランジスタと同一基板上に形成する。
【０２２２】
アクティブマトリクス型の半導体表示装置のブロック図の一例を図１６（Ａ）に示す。表示装置の基板５３００上には、画素部５３０１、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３、信号線駆動回路５３０４を有する。画素部５３０１には、複数の信号線が信号線駆動回路５３０４から延伸して配置され、複数の走査線が第１の走査線駆動回路５３０２、及び第２の走査線駆動回路５３０３から延伸して配置されている。なお走査線と信号線との交差領域には、各々、表示素子を有する画素がマトリクス状に配置されている。また、表示装置の基板５３００はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の接続部を介して、タイミング制御回路５３０５（コントローラ、制御ＩＣともいう）に接続されている。
【０２２３】
図１６（Ａ）では、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３、信号線駆動回路５３０４は、画素部５３０１と同じ基板５３００上に形成される。そのため、外部に設ける駆動回路等の部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。また、基板５３００外部に駆動回路を設けた場合の配線を延伸させることによる接続部での接続数を減らすことができ、信頼性の向上、又は歩留まりの向上を図ることができる。
【０２２４】
なお、タイミング制御回路５３０５は、第１の走査線駆動回路５３０２に対し、一例として、第１の走査線駆動回路用スタート信号（ＧＳＰ１）、走査線駆動回路用クロック信号（ＧＣＬＫ１）を供給する。また、タイミング制御回路５３０５は、第２の走査線駆動回路５３０３に対し、一例として、第２の走査線駆動回路用スタート信号（ＧＳＰ２）（スタートパルスともいう）、走査線駆動回路用クロック信号（ＧＣＬＫ２）を供給する。信号線駆動回路５３０４に、信号線駆動回路用スタート信号（ＳＳＰ）、信号線駆動回路用クロック信号（ＳＣＬＫ）、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）（単にビデオ信号ともいう）、ラッチ信号（ＬＡＴ）を供給するものとする。なお、第１の走査線駆動回路５３０２と第２の走査線駆動回路５３０３との一方を省略することが可能である。
【０２２５】
図１６（Ｂ）では、駆動周波数が低い回路（例えば、第１の走査線駆動回路５３０２、第２の走査線駆動回路５３０３）を画素部５３０１と同じ基板５３００に形成し、信号線駆動回路５３０４を画素部５３０１とは別の基板に形成する構成について示している。当該構成により、単結晶半導体を用いたトランジスタと比較すると電界効果移動度が小さいトランジスタによって、基板５３００に形成する駆動回路を構成することができる。したがって、表示装置の大型化、工程数の削減、コストの低減、又は歩留まりの向上などを図ることができる。
【０２２６】
次に、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）ではｎチャネル型トランジスタで構成する信号線駆動回路の構成、動作について一例を示し説明する。
【０２２７】
信号線駆動回路は、シフトレジスタ５６０１、及びスイッチング回路５６０２を有する。スイッチング回路５６０２は、スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎ（Ｎは自然数）という複数の回路を有する。スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎは、各々、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋ（ｋは自然数）という複数のトランジスタを有する。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、ｎチャネル型トランジスタである例を説明する。
【０２２８】
信号線駆動回路の接続関係について、スイッチング回路５６０２＿１を例にして説明する。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋの第１端子は、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと接続される。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋの第２端子は、各々、信号線Ｓ１〜Ｓｋと接続される。トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋのゲートは、シフトレジスタ５６０１と接続される。
【０２２９】
シフトレジスタ５６０１は、配線５６０５＿１〜５６０５＿Ｎに順番にＨレベル（Ｈ信号、高電源電位レベル、ともいう）の信号を出力し、スイッチング回路５６０２＿１〜５６０２＿Ｎを順番に選択する機能を有する。
【０２３０】
スイッチング回路５６０２＿１は、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと信号線Ｓ１〜Ｓｋとの導通状態（第１端子と第２端子との間の導通）を制御する機能、即ち配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋの電位を信号線Ｓ１〜Ｓｋに供給するか否かを制御する機能を有する。このように、スイッチング回路５６０２＿１は、セレクタとしての機能を有する。またトランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと信号線Ｓ１〜Ｓｋとの導通状態を制御する機能、即ち配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋの電位を信号線Ｓ１〜Ｓｋに供給する機能を有する。このように、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋは、各々、スイッチとしての機能を有する。
【０２３１】
なお、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋには、各々、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が入力される。ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）は、画像情報又は画像信号に応じたアナログ信号である場合が多い。
【０２３２】
次に、図１７（Ａ）の信号線駆動回路の動作について、図１７（Ｂ）のタイミングチャートを参照して説明する。図１７（Ｂ）には、信号Ｓｏｕｔ＿１〜Ｓｏｕｔ＿Ｎ、及び信号Ｖｄａｔａ＿１〜Ｖｄａｔａ＿ｋの一例を示す。信号Ｓｏｕｔ＿１〜Ｓｏｕｔ＿Ｎは、各々、シフトレジスタ５６０１の出力信号の一例であり、信号Ｖｄａｔａ＿１〜Ｖｄａｔａ＿ｋは、各々、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋに入力される信号の一例である。なお、信号線駆動回路の１動作期間は、表示装置における１ゲート選択期間に対応する。１ゲート選択期間は、一例として、期間Ｔ１〜期間ＴＮに分割される。期間Ｔ１〜ＴＮは、各々、選択された行に属する画素にビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）を書き込むための期間である。
【０２３３】
期間Ｔ１〜期間ＴＮにおいて、シフトレジスタ５６０１は、Ｈレベルの信号を配線５６０５＿１〜５６０５＿Ｎに順番に出力する。例えば、期間Ｔ１において、シフトレジスタ５６０１は、ハイレベルの信号を配線５６０５＿１に出力する。すると、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋはオンになるので、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋと、信号線Ｓ１〜Ｓｋとが導通状態になる。このとき、配線５６０４＿１〜５６０４＿ｋには、Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）が入力される。Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）は、各々、トランジスタ５６０３＿１〜５６０３＿ｋを介して、選択される行に属する画素のうち、１列目〜ｋ列目の画素に書き込まれる。こうして、期間Ｔ１〜ＴＮにおいて、選択された行に属する画素に、ｋ列ずつ順番にビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が書き込まれる。
【０２３４】
以上のように、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、ビデオ信号用データ（ＤＡＴＡ）の数、又は配線の数を減らすことができる。よって、外部回路との接続数を減らすことができる。また、ビデオ信号が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、書き込み時間を長くすることができ、ビデオ信号の書き込み不足を防止することができる。
【０２３５】
なお、シフトレジスタ５６０１及びスイッチング回路５６０２としては、他の実施の形態に示すトランジスタで構成される回路を用いることが可能である。この場合、シフトレジスタ５６０１が有する全てのトランジスタの極性をｎチャネル型、又はｐチャネル型のいずれかの極性のみで構成することができる。
【０２３６】
なお、走査線駆動回路の構成について説明する。走査線駆動回路は、シフトレジスタを有している。また場合によってはレベルシフタやバッファ等を有していても良い。走査線駆動回路において、シフトレジスタにクロック信号（ＣＬＫ）及びスタートパルス信号（ＳＰ）が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファにおいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、１ライン分の画素のトランジスタのゲート電極が接続されている。そして、１ライン分の画素のトランジスタを一斉にＯＮにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０２３７】
走査線駆動回路及び、または信号線駆動回路の一部に用いるシフトレジスタの一形態について図１８及び図１９を用いて説明する。
【０２３８】
走査線駆動回路、信号線駆動回路のシフトレジスタについて、図１８及び図１９を参照して説明する。シフトレジスタは、第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎ（Ｎは、Ｎ≧３の自然数）を有している（図１８（Ａ）参照）。図１８（Ａ）に示すシフトレジスタの第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎには、第１の配線１１より第１のクロック信号ＣＫ１、第２の配線１２より第２のクロック信号ＣＫ２、第３の配線１３より第３のクロック信号ＣＫ３、第４の配線１４より第４のクロック信号ＣＫ４が供給される。また第１のパルス出力回路１０＿１では、第５の配線１５からのスタートパルスＳＰ１（第１のスタートパルス）が入力される。また２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎ（ｎは、２≦ｎ≦Ｎの自然数）では、一段前段のパルス出力回路１０＿ｎ−１からの信号（前段信号ＯＵＴ（ｎ−１）という）が入力される。また第１のパルス出力回路１０＿１では、２段後段の第３のパルス出力回路１０＿３からの信号が入力される。同様に、２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎでは、２段後段の第（ｎ＋２）のパルス出力回路１０＿（ｎ＋２）からの信号（後段信号ＯＵＴ（ｎ＋２）という）が入力される。従って、各段のパルス出力回路からは、後段及び／または二つ前段のパルス出力回路に入力するための第１の出力信号（ＯＵＴ（１）（ＳＲ）〜ＯＵＴ（Ｎ）（ＳＲ））、及び別の回路等に入力される第２の出力信号（ＯＵＴ（１）〜ＯＵＴ（Ｎ））が出力される。なお、図１８（Ａ）に示すように、シフトレジスタの最終段の２つの段には、後段信号ＯＵＴ（ｎ＋２）が入力されないため、一例としては、別途第２のスタートパルスＳＰ２、第３のスタートパルスＳＰ３をそれぞれ入力する構成とすればよい。
【０２３９】
なお、クロック信号（ＣＫ）は、一定の間隔でＨレベルとＬレベル（Ｌ信号、低電源電位レベル、ともいう）を繰り返す信号である。ここで、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）は、順に１／４周期分遅延している。本実施の形態では、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）を利用して、パルス出力回路の駆動の制御等を行う。なお、クロック信号は、入力される駆動回路に応じて、ＧＣＫ、ＳＣＫということもあるが、ここではＣＫとして説明を行う。
【０２４０】
第１の入力端子２１、第２の入力端子２２及び第３の入力端子２３は、第１の配線１１〜第４の配線１４のいずれかと電気的に接続されている。例えば、図１８（Ａ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の入力端子２１が第１の配線１１と電気的に接続され、第２の入力端子２２が第２の配線１２と電気的に接続され、第３の入力端子２３が第３の配線１３と電気的に接続されている。また、第２のパルス出力回路１０＿２は、第１の入力端子２１が第２の配線１２と電気的に接続され、第２の入力端子２２が第３の配線１３と電気的に接続され、第３の入力端子２３が第４の配線１４と電気的に接続されている。
【０２４１】
第１のパルス出力回路１０＿１〜第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎの各々は、第１の入力端子２１、第２の入力端子２２、第３の入力端子２３、第４の入力端子２４、第５の入力端子２５、第１の出力端子２６、第２の出力端子２７を有しているとする（図１８（Ｂ）参照）。第１のパルス出力回路１０＿１において、第１の入力端子２１に第１のクロック信号ＣＫ１が入力され、第２の入力端子２２に第２のクロック信号ＣＫ２が入力され、第３の入力端子２３に第３のクロック信号ＣＫ３が入力され、第４の入力端子２４にスタートパルスが入力され、第５の入力端子２５に後段信号ＯＵＴ（３）が入力され、第１の出力端子２６より第１の出力信号ＯＵＴ（１）（ＳＲ）が出力され、第２の出力端子２７より第２の出力信号ＯＵＴ（１）が出力されていることとなる。
【０２４２】
次に、パルス出力回路の具体的な回路構成の一例について、図１８（Ｃ）で説明する。
【０２４３】
第１のパルス出力回路１０＿１は、第１のトランジスタ３１〜第１３のトランジスタ４３を有している（図１８（Ｃ）参照）。また、上述した第１の入力端子２１〜第５の入力端子２５、及び第１の出力端子２６、第２の出力端子２７に加え、第１の高電源電位ＶＤＤが供給される電源線５１、第２の高電源電位ＶＣＣが供給される電源線５２、低電源電位ＶＳＳが供給される電源線５３から、第１のトランジスタ３１〜第１３のトランジスタ４３に信号、または電源電位が供給される。ここで図１８（Ｃ）の各電源線の電源電位の大小関係は、第１の電源電位ＶＤＤは第２の電源電位ＶＣＣ以上の電位とし、第２の電源電位ＶＣＣは第３の電源電位ＶＳＳより大きい電位とする。なお、第１のクロック信号（ＣＫ１）〜第４のクロック信号（ＣＫ４）は、一定の間隔でＨレベルとＬレベルを繰り返す信号であるが、ＨレベルのときＶＤＤ、ＬレベルのときＶＳＳであるとする。なお電源線５１の電位ＶＤＤを、電源線５２の電位ＶＣＣより高くすることにより、動作に影響を与えることなく、トランジスタのゲート電極に印加される電位を低く抑えることができ、トランジスタのしきい値のシフトを低減し、劣化を抑制することができる。
【０２４４】
図１８（Ｃ）において第１のトランジスタ３１は、第１端子が電源線５１に電気的に接続され、第２端子が第９のトランジスタ３９の第１端子に電気的に接続され、ゲート電極が第４の入力端子２４に電気的に接続されている。第２のトランジスタ３２は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第９のトランジスタ３９の第１端子に電気的に接続され、ゲート電極が第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続されている。第３のトランジスタ３３は、第１端子が第１の入力端子２１に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続されている。第４のトランジスタ３４は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続されている。第５のトランジスタ３５は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第４の入力端子２４に電気的に接続されている。第６のトランジスタ３６は、第１端子が電源線５２に電気的に接続され、第２端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第５の入力端子２５に電気的に接続されている。第７のトランジスタ３７は、第１端子が電源線５２に電気的に接続され、第２端子が第８のトランジスタ３８の第２端子に電気的に接続され、ゲート電極が第３の入力端子２３に電気的に接続されている。第８のトランジスタ３８は、第１端子が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第２の入力端子２２に電気的に接続されている。第９のトランジスタ３９は、第１端子が第１のトランジスタ３１の第２端子及び第２のトランジスタ３２の第２端子に電気的に接続され、第２端子が第３のトランジスタ３３のゲート電極及び第１０のトランジスタ４０のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が電源線５２に電気的に接続されている。第１０のトランジスタ４０は、第１端子が第１の入力端子２１に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第９のトランジスタ３９の第２端子に電気的に接続されている。第１１のトランジスタ４１は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第２のトランジスタ３２のゲート電極及び第４のトランジスタ３４のゲート電極に電気的に接続されている。第１２のトランジスタ４２は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲート電極が第７のトランジスタ３７のゲート電極に電気的に接続されている。第１３のトランジスタ４３は、第１端子が電源線５３に電気的に接続され、第２端子が第１の出力端子２６に電気的に接続され、ゲート電極が第７のトランジスタ３７のゲート電極に電気的に接続されている。
【０２４５】
図１８（Ｃ）において、第３のトランジスタ３３のゲート電極、第１０のトランジスタ４０のゲート電極、及び第９のトランジスタ３９の第２端子の接続箇所をノードＡとする。また、第２のトランジスタ３２のゲート電極、第４のトランジスタ３４のゲート電極、第５のトランジスタ３５の第２端子、第６のトランジスタ３６の第２端子、第８のトランジスタ３８の第１端子、及び第１１のトランジスタ４１のゲート電極の接続箇所をノードＢとする（図１９（Ａ）参照）。
【０２４６】
なお、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１端子、第２端子と表記する場合がある。
【０２４７】
ここで、図１９（Ａ）に示したパルス出力回路を複数具備するシフトレジスタのタイミングチャートについて図１９（Ｂ）に示す。なおシフトレジスタが走査線駆動回路である場合、図１９（Ｂ）中の期間６１は垂直帰線期間であり、期間６２はゲート選択期間に相当する。
【実施例１】
【０２４８】
本実施例では、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構成について説明する。
【０２４９】
図２０は、本発明の液晶表示装置の構造を示す斜視図の一例である。図２０に示す液晶表示装置は、一対の基板間に液晶素子が形成された液晶パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６と、光源１６０７と、回路基板１６０８とを有している。
【０２５０】
液晶パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６とは、順に積層されている。光源１６０７は導光板１６０５の端部に設けられており、導光板１６０５内部に拡散された光源１６０７からの光は、第１の拡散板１６０２、プリズムシート１６０３及び第２の拡散板１６０４によって、均一に液晶パネル１６０１に照射される。
【０２５１】
なお、本実施例では、第１の拡散板１６０２と第２の拡散板１６０４とを用いているが、拡散板の数はこれに限定されず、単数であっても３以上であっても良い。そして、拡散板は導光板１６０５と液晶パネル１６０１の間に設けられていれば良い。よって、プリズムシート１６０３よりも液晶パネル１６０１に近い側にのみ拡散板が設けられていても良いし、プリズムシート１６０３よりも導光板１６０５に近い側にのみ拡散板が設けられていても良い。
【０２５２】
またプリズムシート１６０３は、図２０に示した断面が鋸歯状の形状に限定されず、導光板１６０５からの光を液晶パネル１６０１側に集光できる形状を有していれば良い。
【０２５３】
回路基板１６０８には、液晶パネル１６０１に入力される各種信号を生成する回路、またはこれら信号に処理を施す回路などが設けられている。そして図２０では、回路基板１６０８と液晶パネル１６０１とが、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１６０９を介して接続されている。なお、上記回路は、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ＯＮ Ｇｌａｓｓ）法を用いて液晶パネル１６０１に接続されていても良いし、上記回路の一部がＦＰＣ１６０９にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ＯＮ Ｆｉｌｍ）法を用いて接続されていても良い。
【０２５４】
図２０では、光源１６０７の駆動を制御する制御系の回路が回路基板１６０８に設けられており、該制御系の回路と光源１６０７とがＦＰＣ１６１０を介して接続されている例を示している。ただし、上記制御系の回路は液晶パネル１６０１に形成されていても良く、この場合は液晶パネル１６０１と光源１６０７とがＦＰＣなどにより接続されるようにする。
【０２５５】
なお、図２０は、液晶パネル１６０１の端に光源１６０７を配置するエッジライト型の光源を例示しているが、本発明の液晶表示装置は光源１６０７が液晶パネル１６０１の直下に配置される直下型であっても良い。
【０２５６】
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例２】
【０２５７】
本発明の作製方法を用いることで、信頼性の高いトランジスタを作成することが可能である。よって、本発明の一態様に係る作製方法を用いることで、信頼性が高く、高性能な半導体装置を提供することが可能である。
【０２５８】
また、本発明の作製方法をでは、加熱処理の温度を抑えることができるので、ガラスよりも耐熱性の劣る、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板上においても、特性が優れており、信頼性が高いトランジスタを作製することが可能である。従って、本発明の一態様に係る作製方法を用いることで、信頼性が高く、高性能であり、なおかつ軽量でかつフレキシブルな半導体装置を提供することが可能である。プラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。
【０２５９】
本発明の一態様に係る作製方法により形成された半導体装置を用いた電子機器は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。その他、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ＲＦＩＤで用いられるＩＣカードやタグ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図２１に示す。
【０２６０】
図２１（Ａ）は電子書籍であり、筐体７００１、表示部７００２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７００２またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７００２またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能な電子書籍を提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、表示部７００２に用いられる半導体表示装置や、その他の信号処理回路に可撓性を持たせることができるので、信頼性が高く高機能でありながら、フレキシブルで軽く使い勝手の良い電子書籍を提供することができる。
【０２６１】
図２１（Ｂ）はＩＣカードであり、筐体７０１１、ＩＣチップ７０１２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、ＩＣチップ７０１２に用いることができる。ＩＣチップ７０１２に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能なＩＣカードを提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、ＩＣチップ７０１２に可撓性を持たせることができるので、軽くて強度の高いＩＣカードを提供することができる。なお、図２１（Ｂ）では接触型のＩＣカードを例示しているが、アンテナを有する非接触型のＩＣカードにも、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる。
【０２６２】
図２１（Ｃ）は表示装置であり、筐体７０２１、表示部７０２２等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７０２２またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７０２２またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、信頼性が高く、高性能な表示装置を提供することができる。また、可撓性を有する基板を用いることで、表示部７０２２に用いられる半導体表示装置や、その他の信号処理回路に可撓性を持たせることができるので、信頼性が高く高機能でありながら、フレキシブルで軽量の表示装置を実現することができる。よって、図２１（Ｃ）に示すように、布地などに固定させて表示装置を使用することができ、半導体装置の応用の幅が格段に広がる。
【０２６３】
図２１（Ｄ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７３０１、筐体７３０２、表示部７３０３、表示部７３０４、マイクロホン７３０５、スピーカー７３０６、操作キー７３０７、スタイラス７３０８等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部７３０３、表示部７３０４またはその他の信号処理回路に用いることができる。表示部７３０３、表示部７３０４またはその他の信号処理回路に本発明の一態様に係る半導体装置を用いることで、より高機能のアプリケーションが搭載された信頼性の高い携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図２１（Ｄ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７３０３と表示部７３０４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
【０２６４】
本実施例は、上記実施の形態または上記実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２６５】
１０ パルス出力回路
１１ 配線
１２ 配線
１３ 配線
１４ 配線
１５ 配線
２１ 入力端子
２２ 入力端子
２３ 入力端子
２４ 入力端子
２５ 入力端子
２６ 出力端子
２７ 出力端子
３１ トランジスタ
３２ トランジスタ
３３ トランジスタ
３４ トランジスタ
３５ トランジスタ
３６ トランジスタ
３７ トランジスタ
３８ トランジスタ
３９ トランジスタ
４０ トランジスタ
４１ トランジスタ
４２ トランジスタ
４３ トランジスタ
５１ 電源線
５２ 電源線
５３ 電源線
６１ 期間
６２ 期間
１００ 基板
１０１ ゲート電極
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ 酸化物半導体膜
１０５ 酸化物半導体膜
１０６ ソース電極
１０７ ドレイン電極
１０８ 酸化物半導体膜
１０９ 酸化物半導体膜
１１０ 酸化物絶縁膜
１１１ 酸化物半導体膜
１１２ トランジスタ
１２２ 酸化物半導体膜
１２３ 酸化物絶縁膜
１３２ 酸化物半導体膜
１３３ 酸化物絶縁膜
１４２ 酸化物半導体膜
１４３ 絶縁膜
１４５ チャネル保護膜
１７０ プラズマ
１８０ 処理容器
１８１ 支持台
１８２ ガス供給部
１８３ 排気口
１８４ マイクロ波発生装置
１８５ 導波管
１８６ 誘電体板
１８７ 天板
１８８ 取り付け具
１９１ 非原料ガス供給源
１９２ 非原料ガス供給源
１９３ 質量流量コントローラ
１９４ 質量流量コントローラ
１９５ バルブ
１９６ バルブ
１９７ ガス管
１９８ ガス管
１９９ 温度制御部
２００ 基板
２０１ ゲート電極
２０３ ゲート絶縁膜
２０４ 酸化物半導体膜
２０５ 酸化物半導体膜
２０６ ソース電極
２０７ ドレイン電極
２１０ 酸化物絶縁膜
２１１ 酸化物半導体膜
２１２ トランジスタ
３００ 基板
３０１ ゲート電極
３０３ ゲート絶縁膜
３０４ 酸化物半導体膜
３０５ 酸化物半導体膜
３０６ ソース電極
３０７ ドレイン電極
３１０ 絶縁膜
３１１ 酸化物半導体膜
３１２ トランジスタ
３１３ チャネル保護膜
４００ 基板
４０１ ゲート電極
４０２ ゲート絶縁膜
４０３ 酸化物半導体膜
４０４ 酸化物半導体膜
４０５ 酸化物半導体膜
４０６ 導電膜
４０８ 容量配線
４０９ 酸化物半導体膜
４１０ 酸化物半導体膜
４１１ 酸化物絶縁膜
４１２ 酸化物半導体膜
４１３ トランジスタ
４１４ 画素電極
４１５ 透明導電膜
４１６ 透明導電膜
４２０ 第２の端子
４２１ 第１の端子
１２０ａ ソース領域
１２０ｂ ドレイン領域
１２１ａ ソース電極
１２１ｂ ドレイン電極
１３０ａ ソース領域
１３０ｂ ドレイン領域
１３１ａ ソース電極
１３１ｂ ドレイン電極
１４０ａ ソース領域
１４０ｂ ドレイン領域
１４１ａ ソース電極
１４１ｂ ドレイン電極
１８７ａ 開口部
１４０１ トランジスタ
１４０２ ゲート電極
１４０３ ゲート絶縁膜
１４０４ 酸化物半導体膜
１４０５ 半導体膜
１４０６ 導電膜
１４０７ 酸化物絶縁膜
１４０８ 絶縁膜
１４１０ 画素電極
１４１１ 配向膜
１４１３ 対向電極
１４１４ 配向膜
１４１５ 液晶
１４１６ シール材
１４１７ スペーサ
１６０１ 液晶パネル
１６０２ 拡散板
１６０３ プリズムシート
１６０４ 拡散板
１６０５ 導光板
１６０６ 反射板
１６０７ 光源
１６０８ 回路基板
１６０９ ＦＰＣ
１６１０ ＦＰＣ
４０７ａ ソース電極
４０７ｂ ドレイン電極
５３００ 基板
５３０１ 画素部
５３０２ 走査線駆動回路
５３０３ 走査線駆動回路
５３０４ 信号線駆動回路
５３０５ タイミング制御回路
５６０１ シフトレジスタ
５６０２ スイッチング回路
５６０３ トランジスタ
５６０４ 配線
５６０５ 配線
６０３１ トランジスタ
６０３３ 発光素子
６０３４ 電極
６０３５ 電界発光層
６０３６ 電極
６０３７ 絶縁膜
６０３８ 隔壁
６０４１ トランジスタ
６０４３ 発光素子
６０４４ 電極
６０４５ 電界発光層
６０４６ 電極
６０４７ 絶縁膜
６０４８ 隔壁
６０５１ トランジスタ
６０５３ 発光素子
６０５４ 電極
６０５５ 電界発光層
６０５６ 電極
６０５７ 絶縁膜
６０５８ 隔壁
７００１ 筐体
７００２ 表示部
７０１１ 筐体
７０１２ ＩＣチップ
７０２１ 筐体
７０２２ 表示部
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 表示部
７３０４ 表示部
７３０５ マイクロホン
７３０６ スピーカー
７３０７ 操作キー
７３０８ スタイラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に酸化物半導体膜を形成し、
不活性気体雰囲気下において前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射することで、前記酸化物半導体膜中に含まれる極性分子にエネルギーを与え、該極性分子を気化させる処理を含む半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、前記不活性気体雰囲気が、窒素雰囲気または希ガス雰囲気である半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１において、前記不活性雰囲気下に代えて、減圧下で前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１において、前記不活性雰囲気下に代えて、大気圧下における露点が−６０℃以下の空気中で前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記処理の後に前記酸化物半導体膜に酸素を導入する処理を行う半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項５において、前記酸素を導入する処理が、酸素雰囲気中の加熱処理である半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記処理の後に前記酸化物半導体膜に接する酸化物半導体膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が９１５ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚである半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記高周波は周波数が１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記高周波は周波数が４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記電磁波が照射された酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜に加熱処理を行いながら、マイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記酸化物半導体膜に加熱処理を行いながら、マイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記電磁波が照射された酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６において、前記加熱処理は１００℃以上３５０℃未満で行う半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項において、前記電磁波の照射は窒素雰囲気、または希ガス雰囲気、或いは減圧下で行う半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が９１５ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚである半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記高周波は周波数が１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記高周波は周波数が４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に酸化物半導体膜を形成し、
不活性気体雰囲気下において前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射することで、前記酸化物半導体膜中に含まれる極性分子にエネルギーを与え、該極性分子を気化させる処理を含む半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、前記不活性気体雰囲気が、窒素雰囲気または希ガス雰囲気である半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１において、前記不活性雰囲気下に代えて、減圧下で前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１において、前記不活性雰囲気下に代えて、大気圧下における露点が−６０℃以下の空気中で前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記処理の後に前記酸化物半導体膜に酸素を導入する処理を行う半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項５において、前記酸素を導入する処理が、酸素雰囲気中の加熱処理である半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記処理の後に前記酸化物半導体膜に接する酸化物半導体膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が９１５ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚである半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記高周波は周波数が１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、前記高周波は周波数が４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記酸化物半導体膜にマイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記電磁波が照射された酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜に加熱処理を行いながら、マイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記電磁波が照射された酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記酸化物半導体膜に加熱処理を行いながら、マイクロ波または高周波の電磁波を照射し、
前記ゲート絶縁膜、前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に前記電磁波が照射された酸化物半導体膜の一部と接する酸化物絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６において、前記加熱処理は１００℃以上３５０℃未満で行う半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項において、前記電磁波の照射は窒素雰囲気、または希ガス雰囲気、或いは減圧下で行う半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記マイクロ波は周波数が９１５ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚである半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記高周波は周波数が１ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項において、前記高周波は周波数が４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下である半導体装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−４０７３１（Ｐ２０１１−４０７３１Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９８２５（Ｐ２０１０−１５９８２５）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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