半導体装置
【課題】酸化亜鉛に代表される酸化物半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成すること
で、作製プロセスを複雑化することなく、尚かつコストを抑えることができる半導体装置
及びその作製方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って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、酸化物半導体膜上に第１の導電膜及び第２の
導電膜を形成する半導体装置であって、酸化物半導体膜は、チャネル形成領域において少
なくとも結晶化した領域を有する。
で、作製プロセスを複雑化することなく、尚かつコストを抑えることができる半導体装置
及びその作製方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って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、酸化物半導体膜上に第１の導電膜及び第２の
導電膜を形成する半導体装置であって、酸化物半導体膜は、チャネル形成領域において少
なくとも結晶化した領域を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその作製方法に関する。特に、酸化物半導体を用いた半導体
装置に関する。また、その半導体装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やＥＬディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレ
イ（ＦＰＤ）は、これまでのＣＲＴに替わる表示装置として注目を集めている。特にアク
ティブマトリクス駆動の大型液晶パネルを搭載した大画面液晶テレビの開発は、液晶パネ
ルメーカーにとって注力すべき重要な課題になっている。また、大画面のＥＬテレビの開
発も行われている。
【０００３】
従来の液晶装置又はエレクトロルミネッセンス表示装置（以下、発光表示装置やＥＬ表
示装置と呼ぶ。）において、各画素を駆動する半導体素子としては結晶質珪素や非晶質珪
素を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す。）が用いられている。
【０００４】
結晶質珪素膜を用いたＴＦＴは、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴと比べて移動度が２桁以
上高く発光表示装置の画素を選択するための走査線駆動回路や、選択された画素にビデオ
信号を供給するための信号線駆動回路などに用いた場合に高速動作が望める。しかしなが
ら非晶質珪素を半導体膜に用いた場合と比べて半導体膜の結晶化のために工程が複雑化す
るため、その分歩留まりが低減し、コストが高くなるという難点がある。また、その結晶
化のための加熱温度は５５０度以上であり、融点の低い樹脂やプラスチックなどの基板を
用いることは困難である。
【０００５】
一方、非晶質珪素を半導体膜に用いたＴＦＴは、高温加熱を行わないため樹脂やプラス
チック基板を用いることができ、低コストで作製できる。しかしながら、非晶質珪素の半
導体膜でチャネル形成領域を形成したＴＦＴの移動度は大きくても０．２〜１．０ｃｍ２
／Ｖ・ｓ程度しか得ることができない上に、消費電力も高い。
【０００６】
また、非晶質珪素膜を基板上に成膜する場合、通常プラズマＣＶＤ法が用いられる。プ
ラズマＣＶＤ法は成膜時に高真空下での加熱が必要であり、プラスチック基板や基板上の
有機樹脂膜にダメージを与えるおそれがある。また、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質珪
素膜を成膜する他に、スパッタリング法を用いて成膜を行った際にも、非晶質珪素膜が成
膜後に大気に晒された場合、表面に薄い絶縁膜が形成されるおそれがある。
【０００７】
このような珪素からなる半導体に代わる材料として、近年、チャネル形成領域に酸化亜
鉛などの酸化物半導体を用いてＴＦＴを形成する報告がなされている（例えば、特許文献
１、非特許文献１参照。）。酸化物半導体は、非晶質珪素からなる半導体により形成され
たＴＦＴと同等かそれ以上の移動度を有しているため、さらなる特性の向上が求められて
いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５０９００号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｅｌｖｉｒａ Ｍ．Ｃ．Ｆｏｒｔｕｎａｔｏ他６名 アプライド フィジクス レターズ Ｖｏｌ．８５、Ｎｏ．１３、Ｐ２５４１（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、特性を向上させた半導体素子を有する半導体装置及びその
作製方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、一方で、液晶テレビのように、より安価なプロセスで大面積デバイスを製造する
ために、基板の大型化が進んでいる。しかしながら、基板の大型化によって、撓みや歪み
の影響を受けやすくなるといった問題がある。また、熱処理工程で基板が高温に加熱され
ると、歪みや収縮により基板の寸法が狂い、フォトリソグラフィー工程の精度が悪くなる
といった問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体装置に用いられる半導体素子の結晶化工程において、一辺が
１メートルを超えるような大型基板にも、歩留まりよく半導体装置を作製可能な技術を提
供することを目的とする。
【００１３】
以上のように、本発明は、従来に比べ低コスト且つ生産性よく製造でき、さらに特性を
向上させた半導体素子を有する半導体装置及びその作製方法を提供することを目的とする
。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、半導体として化合物半導体、より好ましくは酸化物半導体を用いる。酸化物
半導体として、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシ
ウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カ
ドミウム（ＣｄＯ）又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧ
ＺＯ）等を用いる。そして、化合物半導体に近接するゲート電極をランプ急速熱処理（Ｌ
ＲＴＡ：ｌａｍｐ ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ、又は単にランプ
加熱ともいう）により加熱することで、化合物半導体の結晶化を選択的に促進させ、該結
晶化を促進させた領域を少なくともチャネル形成領域に有する化合物半導体を用いたＴＦ
Ｔを作製することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された酸化物半導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、第１の
酸化物半導体領域及び第２の酸化物半導体領域を有し、ゲート電極と重なる位置に形成さ
れた第１の酸化物半導体領域は第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴と
する。なお、結晶性とは、結晶中の原子配列の規則性の度合いを表現するもので、結晶性
が良好である（結晶性が高い、結晶性が改善されているともいう。）酸化物半導体膜を用
いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものとなる。
【００１６】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極と酸化物半導体膜を有し、酸化物半導体膜は
、絶縁膜を介してゲート電極と重なる領域において一部結晶化された領域を有することを
特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極と、酸化物半導体膜と、導電膜を有し、導電
膜は、酸化物半導体膜に接して設けられ、酸化物半導体膜は、絶縁膜を介してゲート電極
と重なる領域において一部結晶化された領域を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された酸化物半導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、少なく
ともゲート電極と重なる領域において結晶化していることを特徴とする。なお、結晶化す
るとは、非晶質の状態から結晶核が生成する又は結晶核が生成された状態から結晶粒が成
長することをいう。
【００１９】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、少なくとも前記ゲート電極と重なる領域において結
晶化していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、ゲート電極は、導電膜よりも結晶化に用いる光源に対する反射率が低い
ことを特徴とする。なお、反射率の比較は導電膜が遮光性を有する金属膜等であるときに
用いることとする。
【００２１】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、ゲート電極は、導電膜よりも熱吸収率が高いことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、ゲート電極
と重なる酸化物半導体膜の一部を結晶化させることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜を形成
し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、酸化物
半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び第２の酸化物半導体領域を形成し、ゲート電極
と重なる位置に形成された第１の酸化物半導体領域は、前記第２の酸化物半導体領域より
も結晶性が高いことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
絶縁膜上に導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極
にＬＲＴＡを行うことにより、酸化物半導体膜の一部を選択的に結晶化させることを特徴
とする。
【００２５】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜を形成
し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、ゲート電
極をＬＲＴＡすることにより、酸化物半導体膜の一部を選択的に結晶化させることを特徴
とする。
【００２６】
また、本発明の一において、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜
を形成し、絶縁膜上に導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜上に酸化物半導体膜を形成し、
ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、酸化物半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び
第２の酸化物半導体領域を形成する。このとき、ゲート電極と重なる位置に形成された第
１の酸化物半導体領域は、第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴とする
。
【００２７】
また、本発明の一において、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜
を形成し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、ゲ
ート電極をランプ加熱することにより、酸化物半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び
第２の酸化物半導体領域を形成する。このとき、ゲート電極と重なる位置に形成された第
１の酸化物半導体領域は、第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴とする
。
【００２８】
なお、上記導電膜は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｚｒ及びＣ
ｏから選ばれる一つ又は複数の元素から形成されている。
【００２９】
なお、上記酸化物半導体膜は、少なくとも酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むようにするとよい
。例えば、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ又はＣｄｘＺｎ１−ｘＯであ
る。
【００３０】
なお、上記基板は、有機樹脂基板、無機樹脂基板、プラスチック基板又はガラス基板か
ら選択されたいずれか一である。
【００３１】
なお、上記酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成される。
【００３２】
なお、上記酸化物半導体膜には、窒素が添加されていても良い。窒素を添加することに
より、酸化物半導体膜がｎ型の半導体の性質を示す場合、窒素がアクセプタ不純物として
働く。このため、窒素が添加された酸化物半導体膜を用いて作製されたトランジスタのし
きい値電圧を制御することができる。
【００３３】
本発明の一は、ゲート電極として、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（
Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素ま
たはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることができる。
【００３４】
本発明の一は、ハロゲンランプのランプ光を照射することにより酸化物半導体膜の結晶
化を行うことを特徴とする。
【００３５】
本発明の一は、ランプ光として、８００ｎｍ〜２４００ｎｍの波長領域の光を用いる。
また、可視光領域又は赤外光領域の波長を用いる。
【００３６】
なお、本発明の一は、上記半導体装置を有する液晶テレビジョン又はＥＬテレビジョン
である。
【００３７】
また、本発明において、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光を照射して加熱処理を行ってもよ
く、例えば、レーザ光として赤外光レーザ、可視光レーザ、紫外光レーザなどを照射して
選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。あるいは、ランプ加熱を行いながら
レーザ光を照射して選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用
いる場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビー
ム（パルスレーザビーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビー
ムは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、Ｙ
ＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結
晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパン
トとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加
されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライト
レーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複
数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及び
これらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を
良好にすることができる。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネ
ルギーの大きいものを用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸ
ｅＦのエキシマレーザ発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００３８】
また、本発明において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタやダイオードなど）
を含む回路を有する装置をいい、半導体装置として、半導体素子で構成された集積回路、
表示装置、無線タグ、ＩＣタグ等が挙げられる。表示装置としては、代表的には液晶表示
装置、発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；デ
ジタルマイクロミラーデバイス）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ
；プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌ
ａｙ；フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動表示装置（電子ペーパー）等の
表示装置があげられる。
【００３９】
また、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイ
スを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ：
Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配
線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
方式によりＩＣ（集積回路）やＣＰＵが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含む
ものとする。
【００４０】
なお本発明では、酸化物半導体膜は少なくともチャネル形成領域において結晶化してい
れば良い、若しくは結晶性が改善していればよい。またチャネル形成領域は、全て結晶化
する必要はなく、少なくともゲート電極側の部分が結晶化されていればよい。
【００４１】
なお、化合物半導体として、酸化物半導体の他に窒化物半導体又は炭化物半導体を用い
てもよい。さらに、可視光に対して透光性を有する半導体を用いることもできる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明では、ゲート電極をＬＲＴＡにより加熱することで酸化物半導体膜のチャネル形
成領域における結晶性を良好にしている。その結果、酸化物半導体膜は局所的にしか加熱
されないため、基板の大半は加熱されずに済み、基板のシュリンク（縮み）やたわみを抑
制しつつ結晶化工程を行うことができる。したがって、工程を簡略化しつつ、移動度特性
を向上させた半導体素子を有する半導体装置を作製することができる。
【００４３】
また、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として機能する絶縁
膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極よりもＬＲＴＡの光源に対する反射率が高い配線を形
成し、配線上に酸化物半導体膜を形成した後に基板表面又は裏面へＬＲＴＡを行う場合、
配線は、ゲート電極よりもＬＲＴＡの光源に対する反射率が高いため、ゲート電極よりも
加熱されずに済む。そのため、配線に低抵抗である銅やアルミニウム、銀などの比較的融
点が低い導電膜を用いることができる。その結果、安価な半導体装置を提供することがで
きる。
【００４４】
また、酸化物半導体膜は、酸素を含む雰囲気に晒されても非晶質珪素膜のように酸化に
よって表面に絶縁膜が形成されない。したがって、成膜後に大気にさらされても膜の変化
が少ない。
【００４５】
また、酸化物半導体膜としてＺｎＯを用いる場合、酸化物半導体膜の結晶化工程におけ
る熱処理温度を３５０℃程度又はそれ以下にできる。ＺｎＯは、３５０度程度又はそれ以
下の熱処理温度でも十分に結晶化が促進されるためである。その結果、樹脂基板を用いた
場合にも基板のシュリンクを抑制することができる。
また、ゲート電極に、ソース配線及びドレイン配線よりランプから発する光に対する反
射率が低い材料を用いてランプ加熱を行うため、ゲート電極から伝導する熱によりＺｎＯ
の少なくともチャネル形成領域の結晶性が改善する一方で、ソース配線及びドレイン配線
は加熱されにくいため、ソース配線及びドレイン配線に比較的融点の低い材料を用いるこ
とができる。例えば、ソース配線及びドレイン配線にＡｌを用いた場合、熱処理温度が３
５０度以下で済むため、Ａｌの半導体層への拡散を抑制できる。
【００４６】
以上のように、低温熱処理（３５０度程度又はそれ以下）で半導体装置を作製できるた
め、プロセスとして安価となる。
【００４７】
さらに、酸化物半導体は透光性を有するため、透光性を有する導電膜でソース電極及び
ドレイン電極等を形成し、その上に画素電極を形成することにより、画素部の開口率を上
げることができる。酸化物半導体として酸化亜鉛を用いる場合、酸化亜鉛はインジウム錫
酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と比べて資源が豊富であり、より
低抵抗であるため、画素電極としてＩＴＯの代わりに酸化亜鉛を用いることでより安価な
半導体装置を得ることができる。
半導体膜にシリコンを用いる場合、チャネル形成領域に光が照射されるのを防止するた
め、チャネル形成領域に重なるように遮光膜を設けることを要する。その結果、画素部に
おいて、開口率の低下を余儀なくされる。一方、酸化物半導体膜に酸化亜鉛を用いた場合
、亜鉛は比較的資源が豊富であり、また、酸化亜鉛は透光性を有するため、ソース電極、
ドレイン電極及び画素電極を全て透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪
素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化
チタンなどを含む透明導電性材料を用いて形成することで透過型の表示パネルにおいて、
開口率の高い大型ディスプレイができる。また、バックライト光を有効に利用して省電力
化することができる。例えば、建物の窓や自動車、電車、飛行機などのフロントガラス上
に表示パネルを貼り付けることにより、画像や文字情報を直接表示するヘッドアップディ
スプレイを実現するといったこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図２】本発明の酸化物半導体膜の結晶化の温度依存性を説明する図。
【図３】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図４】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図５】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図６】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図７】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図８】本発明に係る発光素子の形態を示す図。
【図９】本発明に係る表示パネルの画素回路及びその動作構成について説明する図。
【図１０】本発明に係る駆動回路の実装について説明する図。
【図１１】本発明に係る表示モジュールについて説明する図。
【図１２】電子機器の一例を説明する図。
【図１３】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図１４】本発明の半導体装置における画素の回路図及び断面図。
【図１５】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図１６】本発明の半導体装置における素子基板の一形態を示す図。
【図１７】本発明の半導体装置における素子基板の一形態を示す図。
【図１８】本発明の半導体装置の構成を示すブロック図。
【図１９】本発明に係るＬＲＴＡ装置の構成を示す図。
【図２０】本発明に係る電子機器の一例を説明する図。
【図２１】本発明に係る電子機器の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多く
の異なる態様で実施することが可能であり、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。例え
ば、本実施形態及び本実施例の各々を適宜組み合わせて本発明を実施することができる。
従って、本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。
【００５０】
（実施の形態１）
本実施形態では、ＬＲＴＡを行い酸化物半導体膜の一部の結晶性を改善した領域をチャ
ネル形成領域に用いるＴＦＴの作製工程について図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００５１】
まず、基板１０１上に下地膜１０２を形成する。基板１０１には、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（
ＰＥＳ）、アクリル、ポリイミド等のプラスチック（合成樹脂）やガラスを用いることが
できる。
【００５２】
下地膜１０２としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ
）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素膜（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の絶縁膜の単層、或いは積
層したものを用いる。なお、下地膜１０２は、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより形
成すればよい。なお、下地膜１０２は設けなくてもよいが、本発明においては形成した方
が好ましい。下地膜１０２を形成することにより、下地膜１０２上に形成された電極や配
線などから発生した熱が基板１０１に伝導するのを抑制することができる。下地膜１０２
として、例えば、膜厚１０〜４００ｎｍの窒化酸化珪素膜を用いることができる。次いで
、下地膜１０２上にゲート電極１０３を形成する。
【００５３】
ゲート電極１０３は、スパッタリング法により膜厚１００〜２００ｎｍを形成すればよ
い。また、ゲート電極１０３は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ
）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素または
これらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いて形成することができる
。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により
形成することもできる。
【００５４】
次いで、ゲート電極１０３を覆うゲート絶縁膜１０４を膜厚５０〜５００ｎｍ程度形成
する。ゲート絶縁膜１０４は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法に
より、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層または積層して形成する。具体
的には、酸化珪素を含む膜（ＳｉＯｘ）、酸化窒化珪素を含む膜（ＳｉＯｘＮｙ）、窒化
酸化珪素を含む膜（ＳｉＮｘＯｙ）を、単層構造として形成するか、当該これらの膜を適
宜積層して形成する。また、ゲート電極１０３に酸素、窒素、または酸素及び窒素を含む
雰囲気中で、高密度プラズマ処理を行うことにより、ゲート電極１０３の表面を酸化また
は窒化して、ゲート絶縁膜を形成してもよい。高密度プラズマ処理により形成されたゲー
ト絶縁膜は、膜厚や膜質などの均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。酸
素を含む雰囲気としては、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）、もしくは一酸化二窒素
（Ｎ２Ｏ）と、希ガスとの混合ガス、または、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）もし
くは一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）と、希ガスと、水素（Ｈ２）との混合ガスを用いることがで
きる。また、窒素を含む雰囲気としては、窒素（Ｎ２）もしくはアンモニア（ＮＨ３）と
、希ガスとの混合ガス、または、窒素（Ｎ２）もしくはアンモニア（ＮＨ３）と、希ガス
と、水素（Ｈ２）との混合ガスを用いることができる。高密度プラズマにより生成された
酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場
合もある）によって、ゲート電極１０３の表面を酸化又は窒化することができる。
【００５５】
高密度プラズマ処理を行ってゲート絶縁膜１０４を形成する場合、１〜２０ｎｍ、代表
的には５〜１０ｎｍの絶縁膜がゲート電極１０３を覆うように形成される。この場合の反
応は固相反応であるため、当該ゲート絶縁膜１０４とゲート電極１０３との界面準位密度
をきわめて低くすることができる。また、ゲート電極１０３を直接酸化または窒化するた
め、形成されるゲート絶縁膜１０４の厚さを、均一にすることができる。すなわち、ここ
で示す高密度プラズマ処理で電極の表面を固相酸化することにより、均一性が良く、界面
準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。ここでは、タンタル（Ｔａ）、タングス
テン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等
から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料の酸
化物がゲート絶縁膜１０４として機能する。
【００５６】
なお、ゲート絶縁膜１０４は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用
いてもよいし、それに加えてプラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法により酸化珪素、酸素
を含む窒化珪素、窒素を含む酸化珪素などの絶縁膜を堆積し、少なくとも一つ積層させて
も良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜がゲート絶縁膜の一部又は全
部であるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。
【００５７】
また、ゲート絶縁膜１０４は、酸化物半導体膜との整合性の良好なアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）
、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸
化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、ジルコン酸カルシウム（
ＣａＺｒＯ３）又はこれらのうち少なくとも２つを含む材料を用いてもよく、単層又は２
層以上積層させて形成してもよい。
【００５８】
次いで、ゲート絶縁膜１０４上に配線１０５を膜厚５０〜２００ｎｍとなるように形成
する。配線材料としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）
及びそれらの合金などを用いる。配線材料は、ゲート電極１０３に用いる材料よりも反射
率の高いものであればよく、ゲート電極１０３との関係を考慮して適宜組み合わせて用い
る。なお、配線は積層して形成してもよく、例えば、基板側からアルミニウム、チタンの
積層配線としてもよい。チタンは、酸化物半導体膜とアルミニウムとの電気的な接触特性
を良好にするのに有効である。また、アルミニウムが酸化物半導体膜中に拡散するのを抑
制する役目も担っている。また、配線は透明導電膜、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳ
Ｏ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化イ
ンジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムを添
加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）酸化亜鉛（
ＺｎＯ）、などで形成してもよい。なお、配線１０５は、ゲート電極１０３よりもランプ
光に対して反射率の高い若しくは透過率の高い（又は熱吸収率の低い）ものを用いるとよ
い。
【００５９】
次いで、ゲート絶縁膜１０４及び配線１０５上に酸化物半導体膜１０６を形成する。酸
化物半導体膜１０６は、１族元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カ
リウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ））、１３族元素（例えば、ボロン
（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ））、１４族元素（例
えば、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ
））、１５族元素（例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ
）、ビスマス（Ｂｉ））又は１７族元素（例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（
Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ））等の不純物元素のうち一種、又は複数種が添加された酸化亜鉛（
ＺｎＯ）の非晶質（アモルファス）状態、多結晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在
する微結晶（マイクロクリスタルとも呼ばれる。）状態のもの、又は何も不純物元素が添
加されていないものを用いることができる。また、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグ
ネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）又は酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、
酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−
ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用いることができる。酸化物半導体膜１０６は２５〜２００
ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで０．４Ｐａの圧力のもと、Ａｒ：Ｏ２＝５
０：５ｓｃｃｍの流量となる条件でスパッタリング法により成膜し、その後、０．０５％
に希釈したフッ酸を用いてエッチングにより所望の形状に形成する。酸化物半導体膜１０
６は、非晶質珪素膜を用いた半導体膜と比べて、酸化のおそれがなく高真空にせずとも成
膜できるため、プロセスとして安価である。なお、酸化亜鉛を有する酸化物半導体膜はプ
ラズマに強いため、プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ又はＰＥＣＶＤともいう）法を用いて成膜
してもよい。プラズマＣＶＤ法はＣＶＤ法の中でも特に装置が簡単であり、生産性もよい
。
【００６０】
次いで、基板１０１の裏面へＬＲＴＡを行う（図１（Ａ））。ＬＲＴＡは、２５０〜５
７０℃（好ましくは３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０℃）で１分〜１
時間、好ましくは１０分〜３０分行うとよい。ＬＲＴＡは、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高
圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行う。ＬＲＴＡ法は、短時
間での熱処理が可能であるため、ゲート電極１０３よりも配線１０５の反射率若しくは透
過率が高ければ比較的融点の低い材料を用いることができる。ＬＲＴＡ法には、赤外光領
域、可視光領域、紫外光領域等の波長の光を用いることができる。なお、ＬＲＴＡの代わ
りにレーザ光を照射して加熱処理を行ってもよく、例えば、レーザ光として赤外光レーザ
、可視光レーザ、紫外光レーザ等を用いることができる。また、ＬＲＴＡ及びレーザ光照
射を組み合わせて選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用い
る場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム
（パルスレーザビーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビーム
は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶ
Ｏ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶
（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパント
としてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加さ
れているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレ
ーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数
種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこ
れらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良
好にすることができる。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネル
ギーの大きいものを用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅ
Ｆのエキシマレーザ発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００６１】
このとき、ゲート電極１０３は配線１０５よりもランプ光に対する反射率が低く、より熱
を吸収する材料を用いるため、配線１０５よりも高い温度まで加熱される。そのため、ゲ
ート電極１０３周辺の酸化物半導体膜１０６が加熱され、第２の酸化物半導体領域１０８
及び第２の酸化物半導体領域１０８よりも結晶性が良好な領域を有する第１の酸化物半導
体領域１０７が形成される（図１（Ｂ）参照）。ここでは、ハロゲンランプを用いてゲー
ト電極１０３にランプ光を照射しておよそ３００℃に加熱し、その熱により酸化物半導体
膜１０６を結晶化させ結晶性を改善させる。このとき、配線１０５は、ゲート電極１０３
よりもランプ光に対する反射率若しくは透過率が高いものを用いるので、酸化物半導体膜
１０６を結晶化させたとしても配線１０５の温度は３００℃以下となる。
【００６２】
ここで、酸化物半導体膜として用いられるＺｎＯの結晶性の熱処理温度依存性について
図２に示す。図２は、流量Ａｒ：Ｏ２＝５０：５（ｓｃｃｍ）の割合とする成膜ガスを、
吹き付けた状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）、２００℃、３００℃、３５０℃の夫々の温度で１ｈ
ｒ加熱したときの（００２）面のＸ線強度を測定した結果を示す。熱処理温度が上昇する
につれ、（００２）面の強度ピークは大きくなっている。したがって、少なくとも３５０
℃までは、熱処理温度が高くなるほどＺｎＯの結晶性は高くなる。一般的に結晶化が進む
ほど移動度は上がるため、熱処理は３５０℃前後で行った方が望ましい。なお、基板にシ
ュリンク等の支障がなければＺｎＯが４００℃前後に加熱されるような熱処理を行っても
よい。
【００６３】
一方、図１（Ａ）においてゲート電極１０３及び配線１０５が形成されていない領域、
つまり、基板１０１、下地膜１０２、ゲート絶縁膜１０４及び酸化物半導体膜１０６が積
層されている領域では、配線１０５又はゲート電極１０３が形成されている領域と比べて
ランプ光は透過するため、熱を吸収しにくく加熱温度は配線１０５よりも低い温度となる
。したがって、基板１０１は、大半の領域で３５０℃以下となるため、シュリンクが生じ
にくくなる。なお、ゲート電極１０３が形成されていない領域が大きければ大きいほど基
板１０１のシュリンクは抑制される。
【００６４】
次いで、酸化物半導体膜１０６上に層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、画素電極
、発光素子などの構造を形成することで半導体装置を作製する。
【００６５】
本発明では半導体としてＺｎＯを用いる場合、３００℃程度の熱処理温度でＺｎＯ層の
結晶性が改善するため、結晶性珪素膜を半導体膜に用いる場合と比較して、熱処理温度を
抑えることができる。また、透光性の高い酸化物半導体膜を用い、ＬＲＴＡにより選択的
にゲート電極を加熱するため、基板の大半は加熱されず基板のシュリンクを抑制すること
ができる。また、ゲート電極よりもランプ光に対する反射率が高い材料を配線に用いるた
め、配線が加熱される温度を３５０℃程度と抑えても酸化物半導体膜の結晶性を改善する
ことができる。そのため、融点が低いＡｌ配線を用いることができる。また、酸化物半導
体膜中の酸素がＡｌに拡散して絶縁膜を形成することを防止することができる。Ａｌ配線
は、安価かつ低抵抗であるため、性能のよい半導体装置を低コストで生産性良く作製する
ことができる。
【００６６】
（実施の形態２）
本実施形態では、実施形態１とは異なる構造について図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明
する。なお、基板３０１上に下地膜３０２、ゲート電極３０３、ゲート絶縁膜３０４を形
成するまでの工程は実施の形態１の基板１０１上に下地膜１０２、ゲート電極１０３、ゲ
ート絶縁膜１０４を形成するまでの工程を参照されたい。
【００６７】
ゲート絶縁膜３０４上に第１の酸化物半導体膜３０５を形成する。酸化物半導体膜３０
５は、１族元素、１３族元素、１４族元素、１５族元素又は１７族元素の不純物元素のう
ち一種又は複数種が添加された酸化亜鉛（ＺｎＯ）の非晶質（アモルファス）状態、多結
晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在する微結晶（マイクロクリスタルとも呼ばれる
。）状態のもの、又は何も不純物元素が添加されていないものを用いることができる。ま
た、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）又は酸化
カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用いることができ
る。ここでは、第１の酸化物半導体膜３０５は酸化亜鉛を５０〜２００ｎｍ（好ましくは
１００〜１５０ｎｍ）の厚さでスパッタリング法により成膜する。
【００６８】
次いで、結晶性を良好にするため基板表面からＬＲＴＡを行う（図３（Ａ）。ＬＲＴＡ
は、２５０〜５７０℃（好ましくは３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０
℃）で１分〜１時間、好ましくは１０分〜３０分行えばよく、ハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、
高圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行う。本実施形態では、
酸素雰囲気中においてゲート電極３０３がおよそ３００℃となるように３０分間のランプ
加熱を行い、ゲート絶縁膜３０４を間に挟んでゲート電極３０３と重なる第１の酸化物半
導体膜３０５の領域の結晶性を向上させる。第１の酸化物半導体膜３０５は透光性を有す
るため、ゲート電極３０３が優先して加熱されることでゲート電極３０３の周囲から外側
に向けて第１の酸化物半導体膜３０５の結晶性が上がる。そして、図３（Ｂ）に示すよう
に、第２の酸化物半導体領域３０９と、第２の酸化物半導体領域３０９よりも結晶性の良
好な第１の酸化物半導体領域３０８を有する第２の酸化物半導体膜が形成される。なお、
図３（Ａ）では、基板３０１表面側へランプ加熱しているが基板裏面へＬＲＴＡしてもよ
い。酸化物半導体膜３０５は透光性を有するため、基板の大半の領域はＬＲＴＡを行って
も加熱されにくい。そのため、基板に融点の低い樹脂などを用いても基板の縮み等による
変形を抑制することができる。なお、ＬＲＴＡの出力を上げて基板表面よりランプ加熱を
行うことにより、直接酸化物半導体膜の表面近傍の結晶性を改善させてもよい。また、ラ
ンプ光の波長、ゲート電極の反射率及び酸化物半導体膜の膜厚を調節することにより、基
板表面からランプ加熱を行う際、ゲート電極で反射したランプ光が酸化物半導体膜のゲー
ト絶縁膜３０４側の表面付近で吸収され、ゲート電極と重なる酸化物半導体膜のゲート絶
縁膜３０４側の表面付近が優先的に結晶化するようにしてもよい。また、基板にガラス基
板を用いる場合、ランプ光は可視光から赤外光領域を利用する。この波長領域の光はガラ
ス基板に吸収されにくいため、ガラス基板が加熱されるのを最小限に抑えることができる
。なお、ランプ加熱は複数回行ってもよい。複数回行うことにより、基板温度の上昇を抑
えつつゲート電極の加熱時間を稼ぐことができる。
【００６９】
なお、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光や紫外光を照射、若しくはそれらを組み合わせて選
択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用いる場合、連続発振型
のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビー
ム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステラ
イト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹ
ＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質
とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファ
イアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるも
のを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第２
高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良好にすることができ
る。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネルギーの大きいものを
用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦのエキシマレーザ
発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００７０】
次いで、第１の酸化物半導体領域３０８及び第２の酸化物半導体領域３０９上にスパッ
タリング法によりＴｉとＡｌを順に堆積し、Ｔｉ層とＡｌ層を形成する。その後、Ｔｉ及
びＡｌ層をフォトリソグラフィー及びＣｌ２ガスを用いてドライエッチングすることでソ
ース配線及びドレイン配線となる配線３０６と配線３０７を形成する（図３（Ｃ））。配
線３０６、３０７は、加速電圧１．５ｋｗ、圧力０．４Ｐａ、Ａｒ（流量３０ｓｃｃｍ）
を用いて１０〜２００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、配線３０６、３０７は積層して形成
しているが、酸化物半導体膜３０５との整合性がよい材料を用いるのであれば配線３０６
、配線３０７は単層でもよい。なお、配線３０６、３０７として、アルミニウム（Ａｌ）
、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ
）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の
金属又はその合金、若しくはその金属窒化物または、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、イ
ンジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化
インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムを
添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）などの透
光性を有する材料を適宜用いることができる。
【００７１】
その後、酸化物半導体膜３０５、配線３０６、配線３０７上に層間絶縁膜、配線、画素
電極、発光素子などの構造を形成することで半導体装置を作製する。
【００７２】
本実施形態では、酸化物半導体膜３０５にＬＲＴＡして結晶性を改善した後に配線を形
成している。そのため、配線３０６は、ゲート電極３０３よりもランプ光に対する反射率
が低い材料を用いても構わず、配線の材料は酸化物半導体膜３０５と整合性がよいもので
あれば実施形態１に挙げた材料に限られない。
【００７３】
なお、ＬＲＴＡによる加熱は、酸化物半導体膜３０５を成膜後、所望の形状に加工する
前でも後に行ってもよい。
【００７４】
本発明では半導体膜として酸化亜鉛を用いる場合、３００℃程度の熱処理温度で半導体
膜の結晶性が改善するため、結晶性珪素膜を半導体膜に用いる場合と比較して、熱処理温
度を抑えることができ、低コストで結晶化工程を行うことができる。また、透光性の高い
酸化物半導体膜を用い、ＬＲＴＡにより選択的にゲート電極を加熱するため、基板の大半
は加熱されず基板のシュリンクを抑制することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態について、図４、図５を用いて説明する。本実施の形態は、チャネ
ル保護型の薄膜トランジスタを有する半導体装置の例である。
【００７６】
基板４００は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラ
ス基板、シリコン基板、耐熱性を有するプラスチック基板又は樹脂基板を用いる。プラス
チック基板又は樹脂基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン
ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル、ポリイミド等
を用いることができる。また、基板４００の表面が平坦化されるようにＣＭＰ法などによ
って、研磨しても良い。なお、基板４００上に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法により、
珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を少なくとも一つ用いて、単層又は積層して形成され
る。この絶縁層は、形成しなくても良いが、基板４００からの汚染物質などを遮断する効
果や基板に熱が伝わるのを抑制する効果がある。
【００７７】
基板４００上に導電膜４０１を形成する。導電膜４０１は、所望の形状に加工されゲー
ト電極となる。導電膜４０１は、印刷法、電界メッキ法、蒸着法等の手法によりＬＲＴＡ
加熱に用いる光源の波長に対する反射率が低い（熱を吸収しやすい、つまり加熱されやす
い）材料を用いて形成することが好ましい。反射率の低い材料を用いることにより、後の
加熱工程が可能となる。導電膜４０１としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ
）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、
タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ
）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化
物を適宜用いることができる。また、これら複数の層を積層して形成しても良い。代表的
には、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。また、珪
素に一導電型を付与する不純物元素を添加した材料を用いても良い。例えば、非晶質珪素
膜にリン（Ｐ）などのｎ型を付与する不純物元素が含まれたｎ型を有する珪素膜などを用
いることができる。導電膜４０１は、１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で成膜する。
【００７８】
本実施の形態では、タングステン（Ｗ）をスパッタリング法により膜厚１５０ｎｍの導
電膜４０１を形成する。
【００７９】
導電膜４０１上にフォトリソグラフィ工程を用いてレジストからなるマスクを形成し、
マスクを用いて導電膜４０１を所望の形状に加工してゲート電極４０２を形成する（図４
（Ｂ）参照）。
【００８０】
次いで、ゲート電極４０２上にゲート絶縁膜４０３ａ、ゲート絶縁膜４０３ｂを形成し２
層の積層構造とする。積層される絶縁膜は、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度下
で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成するとよい。真空を破らずに連続的に形成す
ると、積層する膜同士の界面が汚染されるのを防ぐことができる。
【００８１】
ゲート絶縁膜４０３ａ、ゲート絶縁膜４０３ｂは、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（Ｓ
ｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（
ｘ＞ｙ）などを適宜用いることができる。更には、ゲート電極４０２を酸化して、ゲート
絶縁膜４０３ａの代わりに、酸化膜を形成しても良い。なお、基板から不純物などの拡散
を防止するため、ゲート絶縁膜４０３ａとしては、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化珪素
（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）などを用いて形成することが好ましい。また、ゲート絶縁膜
４０３ｂとしては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）な
どを用いて形成することが望ましい。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻
密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される
絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ＳｉＨ４、ＮＨ３を反応ガスとして形
成される膜厚５０ｎｍ〜１４０ｎｍの窒化珪素膜を用いてゲート絶縁膜４０３ａを形成し
、ＳｉＨ４及びＮ２Ｏを反応ガスとして形成される膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜を用いて
ゲート絶縁膜４０３ｂを積層して形成する。なお、ゲート絶縁膜４０３ａ及びゲート絶縁
膜４０３ｂの膜厚をそれぞれ５０ｎｍ〜１００ｎｍとすると好ましい。
【００８２】
また、ゲート絶縁膜４０３ｂは、後に形成する酸化物半導体膜との整合性が良好である
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミ（ＡｌＮ）により形成してもよい。この場合、ゲ
ート絶縁膜４０３ａは絶縁性の高い酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素な
どを用い、ゲート絶縁膜４０３ｂに酸化物半導体膜との界面特性が良いアルミナ又は窒化
アルミを用いることにより、信頼性の高いゲート絶縁膜を形成することができる。なお、
ゲート絶縁膜を３層とし、３層目をアルミナ又は窒化アルミを用いたゲート絶縁膜として
もよい。
【００８３】
次にゲート絶縁膜４０３ｂ上に酸化物半導体膜４０４を形成する。酸化物半導体膜４０
４は流量Ａｒ：Ｏ２＝５０：５ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、１００ｎｍの厚さでスパッタ
リング法により成膜する。
【００８４】
酸化物半導体膜４０４は、１族元素、１３族元素、１４族元素、１５族元素又は１７族
元素等のうち一種、又は複数種の不純物元素が添加されたＺｎＯの非晶質（アモルファス
）状態、多結晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在する微結晶（マイクロクリスタル
とも呼ばれる。）状態のもの、又は何も不純物元素が添加されていないものを用いること
ができる。また、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘ
Ｏ）又は酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ
−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用い
ることができる。
【００８５】
なお、酸化物半導体膜４０４にＺｎＯを用いる場合、窒素を添加（ドープ）しておくと
よい。ＺｎＯは本来ｎ型の半導体の性質を示す。窒素を添加することで窒素がＺｎＯに対
してアクセプタ不純物として働くため、結果としてしきい値電圧を制御することができる
。
【００８６】
次いで、基板４００表面又は裏面よりＬＲＴＡ法を用いて酸化物半導体膜４０４の加熱
を行う（図４（Ｄ））。ＬＲＴＡは、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
アークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプから選ば
れた一種または複数種からの輻射により行う。ＬＲＴＡは、２５０〜５７０℃（好ましく
は３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０℃）で１分〜１時間、好ましくは
１０分〜３０分行うとよい。本実施形態では、ハロゲンランプを光源として酸素雰囲気中
で３００℃、３０分の条件でランプ加熱を行う。
【００８７】
ＬＲＴＡを行うことにより短時間で選択的にゲート電極４０２が加熱され、その加熱さ
れた熱によりゲート電極４０２の周辺に形成された点線で示す領域４３４において結晶性
が向上した第１の酸化物半導体領域が形成される。一方、点線で示す領域４３４以外の領
域４２４では、ランプ光の吸収が少ないため、ほとんど加熱されずに済み、第１の酸化物
半導体領域と結晶性の異なる第２の酸化物半導体領域が形成される（図４（Ｅ））。した
がって、ゲート電極４０２が形成されている領域のみ選択的に加熱され、その他の領域は
加熱されないため基板４００のシュリンクや撓みを抑制することができる。なお、ＬＲＴ
Ａの出力を上げて基板表面よりランプ加熱を行うことにより、直接酸化物半導体膜の表面
近傍の結晶性を改善させてもよい。また、ランプ光の波長、ゲート電極の反射率及び酸化
物半導体膜の膜厚を調節することにより、基板表面からランプ加熱を行う際、ゲート電極
で反射したランプ光が酸化物半導体膜のゲート絶縁膜４０３ｂ側の表面付近で吸収され、
ゲート電極と重なる酸化物半導体膜のゲート絶縁膜４０３ｂ側の表面付近が優先的に結晶
化するようにしてもよい。また、基板にガラス基板を用いる場合、ランプ光は可視光から
赤外光領域を利用する。この波長領域の光はガラス基板に吸収されにくいため、ガラス基
板が加熱されるのを最小限に抑えることができる。なお、ランプ加熱は複数回行ってもよ
い。複数回行うことにより、基板温度の上昇を抑えつつゲート電極の加熱時間を稼ぐこと
ができる。
【００８８】
なお、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光や紫外光を照射、若しくはそれらを組み合わせて選
択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用いる場合、連続発振型
のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビー
ム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステラ
イト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹ
ＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質
とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファ
イアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるも
のを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第２
高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良好にすることができ
る。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネルギーの大きいものを
用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦのエキシマレーザ
発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００８９】
次いで、酸化物半導体膜４０４上に、保護膜４０５を形成し、保護膜４０５上にレジス
ト４０６を形成する（図４（Ｆ）参照）。レジスト４０６をマスクとしてフォトリソグラ
フィ工程により保護膜４０５を所望の形状に加工してチャネル保護膜４０７を形成する。
チャネル保護膜には、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（Ｓ
ｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）などを適宜用いるこ
とができる。チャネル保護膜４０７を形成することにより、ソース電極層、ドレイン電極
層を形成する際にチャネル部の半導体層のエッチングを防ぐことが出来る。本実施形態で
は、保護膜４０５として窒化珪素を成膜して、チャネル保護膜４０７を形成する（図４（
Ｇ）参照）。
【００９０】
次に、酸化物半導体膜４０４をフォトリソグラフィ工程を用いてレジストによるマスク
４０８を作製し（図４（Ｈ））、マスク４０８を用いてエッチングを行い、所望の形状に
加工された酸化物半導体膜４０９（島状酸化物半導体膜ともいう）を形成する（図５（Ａ
））。なお、エッチングには、希釈したフッ酸を用いる。その後、酸化物半導体膜４０９
上に第１の導電膜４１１、第２の導電膜４１２を形成し、フォトリソグラフィ工程を用い
てレジストによるマスク４１３を形成する（図５（Ｂ））。マスク４１３を用いて第１の
導電膜４１１、第２の導電膜４１２を所望の形状に加工し、ソース電極又はドレイン電極
として機能する第１の導電膜４１４ａ、４１４ｂ、第２の導電膜４１５ａ、４１５ｂを形
成する（図５（Ｃ））。
【００９１】
マスクは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レ
ジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジ
ストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。い
ずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活
性剤等を加えたりして適宜調整する。また導電膜に感光性を有する感光性物質を含む導電
性材料を用いると、レジストからなるマスクを形成しなくても導電膜に直接レーザ光を照
射し、露光、エッチャントによる除去を行うことで、所望の形状に加工することができる
。この場合、マスクを形成せずともよいので工程が簡略化する利点がある。
【００９２】
感光性物質を含む導電性材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔなどの金
属或いは合金と、有機高分子樹脂、光重合開始剤、光重合単量体、または溶剤などからな
る感光性樹脂とを含んだものを用いればよい。有機高分子樹脂としては、ノボラック樹脂
、アクリル系コポリマー、メタクリル系コポリマー、セルローズ誘導体、環化ゴム系樹脂
などを用いる。
【００９３】
なお、第１の導電膜４１１を形成する前に、酸化物半導体膜４０４上に、ｎ型の酸化物
半導体として、例えば、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）又はガリウムを
添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）からなる導電膜をもう一層設けてもよい。ＡｌＺｎＯま
たはＧａＺｎＯからなる導電膜を形成することにより第１の導電膜４１１と酸化物半導体
膜４０９との整合性が良くなりソース電極及びドレイン電極との接触抵抗を下げることが
できる。また、例えば、ＧａＺｎＯ上にＴｉ或いはＴｉ上にＧａＺｎＯを形成した積層構
造としてもよい。
【００９４】
また、第１の導電膜４１４ａ、４１４ｂ及び第２の導電膜４１５ａ、４１５ｂとして、
アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ
）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、銅（
Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、チタン
（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を適宜用
いることができる。例えば、第１の導電膜がＴｉで第２の導電膜がＡｌ、第１の導電膜が
Ｔａで第２の導電膜がＷ、第１の導電膜がＴａＮで第２の導電膜がＡｌ、第１の導電膜が
ＴａＮで第２の導電膜がＣｕ、第１の導電膜がＴｉで第２の導電膜がＡｌでさらに第３の
導電膜としてＴｉを用いるといった組み合わせも考えられる。また１層目と２層目のいず
れか一方にＡｇＰｄＣｕ合金を用いても良い。Ｗ、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）、Ｔ
ｉＮを順次積層した３層構造としてもよい。Ｗの代わりに窒化タングステンを用いてもよ
いし、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）に代えてＡｌとＴｉの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用
いてもよいし、ＴｉＮに代えてＴｉを用いてもよい。アルミニウムには耐熱性を向上させ
るためにチタン、シリコン、スカンジウム、ネオジウム、銅などの元素を０．５〜５原子
％添加させても良い。
【００９５】
また、第１の導電膜４１１及び第２の導電膜４１２を形成する導電性材料として、イン
ジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウ
ム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）、窒化チタンなどの透光性を有する材料及びそれらを適宜組み合わせて形成
してもよい。
【００９６】
なお本実施形態では、酸化物半導体膜３０５にＬＲＴＡして結晶性を改善した後に第１
の導電膜４１１及び第２の導電膜４１２を形成している。そのため、第１の導電膜４１１
及び第２の導電膜４１２は、ゲート電極４０２よりもランプ光に対する反射率が低い材料
を用いても構わず、配線又は電極として用いられる導電性材料は酸化物半導体膜３０５と
整合性がよいものであれば実施形態１に挙げた材料に限らない。
【００９７】
なお、本実施形態において、エッチング加工は、プラズマエッチング（ドライエッチング
）又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラ
ズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＨ
Ｆ３などのフッ素系又はＣｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とす
る塩素系ガス、あるいはＯ２のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても
良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり
、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【００９８】
なお、本実施形態のフォトリソグラフィ工程において、レジストを塗布する前に、酸化
物半導体膜表面に、膜厚が数ｎｍ程度の絶縁膜を形成してもよい。この工程により酸化物
半導体膜とレジストとが直接接触することを回避することが可能であり、レジストに含ま
れている不純物が酸化物半導体膜中に侵入するのを防止できる。
【００９９】
以上の工程で、チャネル部の半導体層がエッチングされないボトムゲート型（逆スタガ
型ともいう。）の薄膜トランジスタを作製することが出来る。なお、本実施形態では、ボ
トムゲート型のＴＦＴを作製したが、基板上に設けられた酸化物半導体膜上にゲート絶縁
膜を介して形成したゲート電極をＬＲＴＡで加熱して、少なくとも酸化物半導体膜のチャ
ネル形成領域の結晶性を改善できるのであればトップゲート型ＴＦＴであってもよい。
【０１００】
本実施形態は、実施形態１、２と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態について、図６を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態３
において、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを有する半導体装置の例である。よって
、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【０１０１】
基板６００上にゲート電極層６０２を形成し、ゲート電極層６０２を覆うようにゲート
絶縁膜６０３ａ及びゲート絶縁膜６０３ｂを形成する（図６（Ａ）参照）。ゲート絶縁膜
６０３ｂ上に酸化物半導体膜を形成し、基板表面からＬＲＴＡを行い、点線で示す領域に
て結晶性が向上した第１の酸化物半導体領域６０４と、第１の酸化物半導体領域６０４よ
りも結晶化が進行していない第２の酸化物半導体領域６０５を有する酸化物半導体膜を形
成する（図６（Ｂ）参照）。酸化物半導体膜上にマスク６０８を設け（図６（Ｃ））、フ
ォトリソグラフィ工程を用いて酸化物半導体膜を所望の形状に加工し、酸化物半導体膜６
０９を形成する（図６（Ｄ））。
【０１０２】
次に、第１の導電膜６１１及び第２の導電膜６１２を形成する。そして、レジストからな
るマスク６１３を形成する。図６（Ｅ）参照）。本実施の形態では、第１の導電膜６１１
及び第２の導電膜６１２として、それぞれチタンとアルミニウムを含む導電膜をスパッタ
リング法によって形成する。
【０１０３】
その後、フォトリソグラフィ工程によりマスク６１３を用いて所望の形状に加工し、ソー
ス電極又はドレイン電極として機能する第１の導電膜６１５ａ、６１５ｂ、第２の導電膜
６１６ａ、６１６ｂを形成する（図６（Ｆ））。
【０１０４】
以上の工程で、半導体層におけるチャネル部の一部がエッチングされている薄膜トラン
ジスタを作製することが出来る。
【０１０５】
なお、本実施形態において、酸化物半導体膜と第１の導電膜６１１の間にｎ型の酸化物
半導体として、例えば、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）又はガリウムを
添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）からなる導電膜をもう一層設けてもよい。また、例えば
、ＧａＺｎＯ上にＴｉ或いはＴｉ上にＧａＺｎＯを形成した積層構造としてもよい。ｎ型
の酸化物半導体膜を形成することにより、ソース電極及びドレイン電極となる第１の導電
膜６１１と、酸化物半導体膜との接続を良好にし、接触抵抗を下げることができる。
【０１０６】
本実施形態は、実施形態１、２と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
【０１０７】
本実施の形態では、実施形態３又は実施形態４で形成したボトムゲート型の薄膜トラン
ジスタと画素電極が接続された発光装置について図７を用いて説明する。なお、本実施の
形態の薄膜トランジスタはチャネルエッチ型である。
【０１０８】
図７に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴＦＴの断面図
を示す。７０１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、７０２は画素部に用い
られるＴＦＴ断面図に相当し、７０３は該ＴＦＴ７０２によって電流が供給される発光素
子の断面図に相当する。ＴＦＴ７０１、７０２はボトムゲート型である。
【０１０９】
駆動回路のＴＦＴ７０１は、基板７００上に形成されたゲート電極７１０と、ゲート電
極７１０を覆っているゲート絶縁膜７１１と、ゲート絶縁膜７１１を間に挟んでゲート電
極７１０と重なっている、酸化亜鉛を含む酸化物半導体膜７１２とを有している。さらに
ＴＦＴ７０１は、ソース電極またはドレイン電極として機能する第１の導電膜７１３と、
第２の導電膜７１４とを有している。なお、第１の導電膜７１３及び第２の導電膜７１４
は配線層としても機能する。
【０１１０】
図７では、ゲート絶縁膜７１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの構成
に限定されない。ゲート絶縁膜７１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されていても
良い。
【０１１１】
また第２の導電膜７１４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で形成されてい
る。そして一対の第２の導電膜７１４は、酸化物半導体膜７１２のチャネル形成領域を間
に挟んで、向かい合っている。
【０１１２】
また第１の導電膜７１３は、チタンで形成されている。第１の導電膜７１３は必ずしも
設ける必要はないが、酸化物半導体膜７１２と第２の導電膜７１４との電気的接触特性は
良好となる。また、酸化物半導体膜７１２中の酸素が第２の導電膜に拡散するのを防止す
るバリア層としての機能も有する。その結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる
。なお、酸化物半導体膜は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チ
ャネルが形成される第１の酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し
、極力Ｉ型（真性半導体）に近づくようにその導電型を制御しておいてもよい。
【０１１３】
画素部のＴＦＴ７０２は、基板７００上に形成されたゲート電極７２０と、ゲート電極
７２０を覆っているゲート絶縁膜７１１と、ゲート絶縁膜７１１を間に挟んでゲート電極
７２０と重なっている、酸化物半導体膜７２２とを有している。さらにＴＦＴ７０２は、
ソース電極またはドレイン電極として機能する一対の第１の導電膜７２３と、第２の導電
膜７２４とを有している。
【０１１４】
また第２の導電膜７２４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で形成されてい
る。そして一対の第２の導電膜７２４は、酸化物半導体膜７２２のチャネルが形成される
領域を間に挟んで、向かい合っている。
【０１１５】
また第１の導電膜７２３は、チタンで形成されている。第１の導電膜７２３は必ずしも
設ける必要はないが、酸化物半導体膜７２２との電気的接触特性は良好となる。また、酸
化物半導体膜７２２中の酸素が第２の導電膜７２４に拡散するのを防止するバリア層とし
ての機能も有する。その結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる。なお、酸化物
半導体膜７２２は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チャネルが
形成される第１の酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ
型に近づくようにその導電型を制御しておいてもよい。
【０１１６】
また、ＴＦＴ７０１、７０２を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーション膜
７４０、第２のパッシベーション膜７４１が形成されている。第１のパッシベーション膜
７４０及び第２のパッシベーション膜７４１は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法
などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化
アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素
含有炭素（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。ＴＦＴ７０１、
７０２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良いし、３層以上であ
っても良い。例えば第１のパッシベーション膜７４０を窒化珪素、第２のパッシベーショ
ン膜７４１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒化酸化珪素でパッシベ
ーション膜を形成することで、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防いだり
、ＴＦＴ７０１、７０２が水分などの影響により、劣化するのを防ぐことができる。本実
施の形態では、第１のパッシベーション膜７４０及び第２のパッシベーション膜７４１は
同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に形成した。
【０１１７】
次いで、第２の導電膜７２４の一方を、発光素子７０３の画素電極７３０に接続してい
る。
【０１１８】
次いで、絶縁層７２９（隔壁、土手、バンク層とも呼ばれる）を選択的に形成する。絶
縁層７２９は、画素電極７３０上に開口部を有するように形成し、第２パッシベーション
膜７４１を覆って形成する。本実施の形態では、絶縁層７２９を全面を覆うように形成し
、レジスト等のマスクによって、エッチングする。
【０１１９】
絶縁層７２９は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はシロキサン系材料を出発材
料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無
機シロキサン系の絶縁材料、珪素と結合している水素がメチルやフェニルのような有機基
によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成することができる。アクリル樹脂
、ポリイミド樹脂等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層７２９は
曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層７３１、対向電
極７３２の被覆性が向上する。
【０１２０】
次いで、画素電極７３０上に接するように、電界発光層７３１が形成される。電界発光
層７３１として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料を、それぞれ蒸
着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（
Ｂ）の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成することもでき（低
分子または高分子材料など）、この場合マスクを用いずとも、ＲＧＢの塗り分けを行うこ
とができるため好ましい。なお、ＲＧＢによる三色の組合せの他に、エメラルドグリーン
を加えた四色としてもよい。また、朱色を加えてもよい。また、白色発光するＥＬ素子を
含む画素を組み合わせても良い。
【０１２１】
該電界発光層７３１に接するように対向電極７３２が形成されている。なお発光素子７
０３は陽極と陰極とを有しているが、いずれか一方を画素電極、他方を対向電極として用
いる。こうして、発光素子を用いた表示機能を有する発光装置が完成する。
【０１２２】
本発明では、酸化物半導体膜のチャネル形成領域は少なくとも結晶化された領域を含む
ため、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴに比べて高い移動度のＴＦＴを得ることができる。ま
た、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴに比べて結晶化工程が低温で済むため、プロセスとして
安価である。
【０１２３】
本実施形態は、実施形態１〜４と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
【０１２４】
本実施の形態では、本発明を適用したボトムゲート型の薄膜トランジスタからなる半導
体素子と画素電極が接続された液晶表示装置について図１３〜図１８を用いて説明する。
なお、第２のパッシベーション膜７４１までの形成については、実施の形態５を参照する
ことができるため、図７と同一の符号を付し説明について省略する。
【０１２５】
図１３（Ａ）のように、第２のパッシベーション膜７４１を形成後、該第２のパッシベ
ーション膜７４１を覆って、絶縁層１３２９を形成する。
【０１２６】
次いで、コンタクトホールを介して第２の導電膜７１４、７２４とそれぞれ接続する配
線１３７１、１３７２、１３７３、１３７４を形成する。そして、第２の導電膜７２４は
、配線１３７４を介して液晶素子１３０３の画素電極１３３０に電気的に接続している。
画素電極１３３０は、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、酸化タングステンを
含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含
むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添
加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。また、反射型の表示
パネルを作製する場合には、反射性を有する金属薄膜として、チタン、タングステン、ニ
ッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそ
れらの合金からなる導電膜などを用いることができる。画素電極１３３０は、蒸着法、ス
パッタ法、ＣＶＤ法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。
【０１２７】
また画素電極１３３０上に接するように、配向膜１３３１が形成されている。一方、画
素電極１３３０を間に挟んで第１の基板７００と向かい合っている第２の基板１３４０の
下には、対向電極１３４１と、配向膜１３４２が順に積層されている。そして、画素電極
１３３０及び配向膜１３３１と、対向電極１３４１及び配向膜１３４２との間に液晶１３
４３が設けられており、画素電極１３３０と液晶１３４３と対向電極１３４１とが重なり
合っている部分が液晶素子１３０３に相当する。なお、画素電極１３３０は、図１３（Ｂ
）に示すように、ＴＦＴ７０２上に延設して形成してもよい。酸化物半導体膜は可視光に
対して透光性を有するため、第１の導電膜７１３、７２３及び第２の導電膜７１４、７２
４に透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物
（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜
を用いた場合、画素部の開口率を上げることができる。
【０１２８】
なお、画素電極１３３０と対向電極１３４１との距離（セルギャップ）は、スペーサ１
３６１によって制御されている。図１３（Ａ）では、第１の基板７００側に設けられた絶
縁膜を所望の形状に加工することでスペーサ１３６１を形成しているが、別途用意した球
状のスペーサを、配向膜１３３１上に分散して、セルギャップの制御を行うようにしても
良い。１３６２はシール材に相当し、シール材１３６２によって、液晶１３４３を第１の
基板７００と第２の基板１３４０の間に封止することができる。
【０１２９】
また第１の基板７００の、ＴＦＴ７０１及びＴＦＴ７０２が形成されていない面に、偏
光板１３５０が設けられている。また、第２の基板１３４０の、対向電極１３４１が形成
されている面とは逆の面に、偏光板１３５１が設けられている。なお本発明の液晶表示装
置は、配向膜及び偏光板の数及び設ける位置については、図１３（Ａ）に示す構成に限定
されない。
【０１３０】
本発明では、少なくとも酸化物半導体膜のチャネル形成領域における結晶性が改善され
ているので、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴに比べて高い移動度のＴＦＴを得ることができ
る。また、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴに比べて結晶化工程が低温で済むため、プロセス
として安価である。さらに、ランプ加熱により選択的に酸化物半導体膜の結晶性を高めて
いるため、酸化物半導体膜全体を結晶化するのに比べて結晶化にかかる時間を短縮できる
。そのため、歩留まりを高めることができる。また、結晶化を選択的に行う且つ短時間で
行うため、基板のシュリンクが起きにくく、樹脂基板等の比較的融点の低い基板を用いる
ことができる。そのため、低コストでＴＦＴを作製することができる。
【０１３１】
また、チャネル形成領域は可視光を吸収しないため、不要な光キャリアが発生しない。
そのため、耐光性に優れたＴＦＴを形成することができる。
【０１３２】
次に、本発明の液晶表示装置が有する画素の別の構成について説明する。図１４（Ａ）
に、画素の回路図の一形態を、図１４（Ｂ）に図１４（Ａ）に対応する画素の断面構造の
一形態を示す。
【０１３３】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）において、１５０１は画素へのビデオ信号の入力を制御す
るためのスイッチング用ＴＦＴに相当し、１５０２は液晶素子に相当する。具体的には、
スイッチング用ＴＦＴ１５０１を介して画素に入力されたビデオ信号の電位が、液晶素子
１５０２の画素電極に供給される。なお１５０３は、スイッチング用ＴＦＴ１５０１がオ
フのときに液晶素子１５０２の画素電極と対向電極の間の電圧を保持するための容量素子
に相当する。
【０１３４】
具体的には、スイッチング用ＴＦＴ１５０１は、ゲート電極が走査線Ｇに接続されてお
り、ソース領域とドレイン領域が、一方は信号線Ｓに、他方は液晶素子１５０２の画素電
極１５０４に接続されている。容量素子１５０３が有する２つの電極は、一方が液晶素子
１５０２の画素電極１５０４に接続され、他方に一定の電位、望ましくは対向電極と同じ
高さの電位が供給されている。
【０１３５】
なお、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）では、スイッチング用ＴＦＴ１５０１が直列に接続
され、なおかつゲート電極１５１０が接続された複数のＴＦＴが酸化物半導体膜１５１２
を共有しているような構成を有する、マルチゲート構造となっている。マルチゲート構造
とすることで、スイッチング用ＴＦＴ１５０１のオフ電流を低減させることができる。具
体的に図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）ではスイッチング用ＴＦＴ１５０１が２つのＴＦＴが
直列に接続されたような構成を有しているが、３つ以上のＴＦＴが直列に接続され、なお
かつゲート電極が接続されたようなマルチゲート構造であっても良い。また、スイッチン
グ用ＴＦＴは必ずしもマルチゲート構造である必要はなく、ゲート電極とチャネル形成領
域が一つずつ通常のシングルゲート構造のＴＦＴであっても良い。
【０１３６】
次に、本発明の液晶表示装置が有するＴＦＴの、図１３、図１４とは異なる形態につい
て説明する。図１５に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴ
ＦＴの断面図を示す。２３０１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、２３０
２は画素部に用いられるスイッチング用ＴＦＴの断面図に相当し、２３０３は液晶素子の
断面図に相当する。
【０１３７】
駆動回路のＴＦＴ２３０１と画素部のＴＦＴ２３０２は、基板２３００上に形成された
ゲート電極２３１０、２３２０と、ゲート電極２３１０、２３２０を覆っているゲート絶
縁膜２３１１と、ゲート絶縁膜２３１１を間に挟んでゲート電極２３１０、２３２０と重
なっている、チャネル形成領域に少なくとも結晶化した領域を有する酸化物半導体膜２３
１２、２３２２とをそれぞれ有している。そして、酸化物半導体膜２３１２、２３２２の
チャネル形成領域を覆うように、絶縁膜で形成されたチャネル保護膜２３９０、２３９１
が形成されている。チャネル保護膜２３９０、２３９１は、ＴＦＴ２３０１、２３０２の
作製工程において、酸化物半導体膜２３１２、２３２２のチャネル形成領域がエッチング
されてしまうのを防ぐために設ける。さらにＴＦＴ２３０１、２３０２は、ソース電極ま
たはドレイン電極として機能する一対の第１の導電膜２３１３、２３２３と、第２の導電
膜２３１４、２３２４とを有している。なお、第１の導電膜２３１３、２３２３及び第２
の導電膜２３１４、２３２４は配線層としても機能する。
【０１３８】
図１５では、ゲート絶縁膜２３１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの
構成に限定されない。ゲート絶縁膜２３１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されて
いても良い。
【０１３９】
また第２の導電膜２３１４、２３２４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で
形成されている。そして一対の第２の導電膜２３１４、２３２４は、酸化物半導体膜２３
２２のチャネルが形成される領域を間に挟んでそれぞれ向かい合っている。
【０１４０】
また第１の導電膜２３１３、２３２３は、チタンで形成されている。第１の導電膜２３
１３、２３２３は必ずしも設ける必要はないが、酸化物半導体膜２３１２、２３２２との
電気的接触特性は良好となる。また、酸化物半導体膜２３１２、２３２２中の酸素が第２
の導電膜２３１４、２３２４に拡散するのを防止するバリア層としての機能も有する。そ
の結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる。なお、酸化物半導体膜２３１２、２
３２２は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チャネルが形成され
る酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ型に近づくよう
にその導電型を制御しておいてもよい。
【０１４１】
また、ＴＦＴ２３０１、２３０２を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーショ
ン膜２３８０、第２のパッシベーション膜２３８１が形成されている。第１のパッシベー
ション膜２３８０及び第２のパッシベーション膜２３８１は、プラズマＣＶＤ法又はスパ
ッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪
素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（Ｄ
ＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。Ｔ
ＦＴ２３０１、２３０２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良い
し、３層以上であっても良い。例えば第１のパッシベーション膜２３８０を窒化珪素、第
２のパッシベーション膜２３８１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒
化酸化珪素でパッシベーション膜を形成することで、外部からの不純物が半導体素子内に
侵入するのを防いだり、ＴＦＴ２３０１、２３０２が水分などの影響により、劣化するの
を防ぐことができる。本実施の形態では、第１のパッシベーション膜２３８０及び第２の
パッシベーション膜２３８１は同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に形成した。
【０１４２】
次いで、第２のパッシベーション膜２３８１を覆って、絶縁層２３２９を形成する。そ
して、コンタクトホールを介して第２の導電膜２３１４、２３２４とそれぞれ接続する配
線２３７１、２３７２、２３７３、２３７４を形成する。そして、第２の導電膜２３２４
は、配線２３７４を介して液晶素子２３０３の画素電極２３３０に電気的に接続している
。
【０１４３】
また、画素電極２３３０上に接するように、配向膜２３３１が形成されている。一方、
画素電極２３３０を間に挟んで第１の基板２３００と向かい合っている第２の基板２３４
０上には、対向電極２３４１と、配向膜２３４２が順に積層されている。そして、画素電
極２３３０及び配向膜２３３１と、対向電極２３４１及び配向膜２３４２との間に液晶２
３４３が設けられており、画素電極２３３０と液晶２３４３と対向電極２３４１とが重な
り合っている部分が液晶素子２３０３に相当する。なお、画素電極は、ＴＦＴ上に延設し
て形成してもよい。第１の導電膜及び第２の導電膜に透光性を有するインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機ス
ズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜を用いた場合、画素部の開口率を上げる
ことができる。
【０１４４】
なお、画素電極２３３０と対向電極２３４１との距離（セルギャップ）は、スペーサ２
３６１によって制御されている。図１５では、絶縁膜を所望の形状に加工することでスペ
ーサ２３６１を形成しているが、別途用意した球状のスペーサを、配向膜２３３１上に分
散して、セルギャップの制御を行うようにしても良い。２３６２はシール材に相当し、シ
ール材２３６２によって、液晶２３４３を第１の基板２３００と第２の基板２３４０の間
に封止することができる。
【０１４５】
また第１の基板２３００の、ＴＦＴ２３０１及びＴＦＴ２３０２が形成されている面と
は逆の面に、偏光板２３５０が設けられている。また、第２の基板２３４０の、対向電極
２３４１が形成されている面とは逆の面に、偏光板２３５１が設けられている。なお本発
明の液晶表示装置は、配向膜及び偏光板の数及び設ける位置については、図１５に示す構
成に限定されない。
【０１４６】
次に、本発明の液晶表示装置に用いられる素子基板の構成を示す。
【０１４７】
図１６に、信号線駆動回路６０１３のみを別途形成し、第１の基板６０１１上に形成さ
れた画素部６０１２と接続している素子基板の形態を示す。画素部６０１２及び走査線駆
動回路６０１４は、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体
膜を有するＴＦＴを用いて形成する。非晶質珪素膜を用いるＴＦＴよりも高い移動度が得
られるトランジスタで信号線駆動回路を形成することで、走査線駆動回路よりも高い駆動
周波数が要求される信号線駆動回路の動作を安定させることができる。なお、信号線駆動
回路６０１３は、単結晶シリコンの半導体を用いたトランジスタ、多結晶の半導体を用い
たＴＦＴ、またはＳＯＩを用いたトランジスタであっても良い。画素部６０１２と、信号
線駆動回路６０１３と、走査線駆動回路６０１４とに、それぞれ電源の電位、各種信号等
が、ＦＰＣ６０１５を介して供給される。
【０１４８】
なお、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を、共に画素部と同じ基板上に形成しても良
い。
【０１４９】
また、駆動回路を別途形成する場合、必ずしも駆動回路が形成された基板を、画素部が
形成された基板上に張り合わせる必要はなく、例えばＦＰＣ上に張り合わせるようにして
も良い。図１７（Ａ）に、信号線駆動回路６０２３のみを別途形成し、第１の基板６０２
１上に形成された画素部６０２２及び走査線駆動回路６０２４と接続している素子基板の
形態を示す。画素部６０２２及び走査線駆動回路６０２４は、少なくともチャネル形成領
域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を用いたＴＦＴによって形成する。信号線駆
動回路６０２３は、ＦＰＣ６０２５を介して画素部６０２２と接続されている。画素部６
０２２と、信号線駆動回路６０２３と、走査線駆動回路６０２４とに、それぞれ電源の電
位、各種信号等が、ＦＰＣ６０２５を介して供給される。
【０１５０】
また、信号線駆動回路の一部のみまたは走査線駆動回路の一部のみを、少なくともチャ
ネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を有するＴＦＴを用いて画素部と
同じ基板上に形成し、残りを別途形成して画素部と電気的に接続するようにしても良い。
図１７（Ｂ）に、信号線駆動回路が有するアナログスイッチ６０３３ａを、画素部６０３
２、走査線駆動回路６０３４と同じ第１の基板６０３１上に形成し、信号線駆動回路が有
するシフトレジスタ６０３３ｂを別途異なる基板に形成して基板６０３１に貼り合わせる
素子基板の形態を、図１７（Ｂ）に示す。画素部６０３２及び走査線駆動回路６０３４は
、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を有するＴＦＴ
を用いて形成する。信号線駆動回路が有するシフトレジスタ６０３３ｂは、ＦＰＣ６０３
５を介して画素部６０３２と接続されている。画素部６０３２と、信号線駆動回路に含ま
れるアナログスイッチ６０３３ａ、シフトレジスタ６０３３ｂと、走査線駆動回路６０３
４とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、ＦＰＣ６０３５を介して供給される。
【０１５１】
図１６、図１７に示すように、本発明の液晶表示装置は、駆動回路の一部または全部を
、画素部と同じ基板上に、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物
半導体膜を有するＴＦＴを用いて形成することができる。
【０１５２】
なお、別途形成した基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈｉ
ｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方法やワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。また接続する位置は
、電気的な接続が可能であるならば、図１８に示した位置に限定されない。また、コント
ローラ、ＣＰＵ、メモリ等を別途形成し、接続するようにしても良い。
【０１５３】
なお本発明で用いる信号線駆動回路は、シフトレジスタとアナログスイッチのみを有す
る形態に限定されない。シフトレジスタとアナログスイッチに加え、バッファ、レベルシ
フタ、ソースフォロワ等、他の回路を有していても良い。また、シフトレジスタとアナロ
グスイッチは必ずしも設ける必要はなく、例えばシフトレジスタの代わりにデコーダ回路
のような信号線の選択ができる別の回路を用いても良いし、アナログスイッチの代わりに
ラッチ等を用いても良い。
【０１５４】
図１８（Ａ）に本発明を適用した液晶表示装置のブロック図を示す。図１８（Ａ）に示
す液晶表示装置は、液晶素子を備えた画素を複数有する画素部８０１と、各画素を選択す
る走査線駆動回路８０２と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動
回路８０３とを有する。
【０１５５】
図１８（Ａ）において信号線駆動回路８０３は、シフトレジスタ８０４、アナログスイ
ッチ８０５を有している。シフトレジスタ８０４には、クロック信号（ＣＬＫ）、スター
トパルス信号（ＳＰ）が入力されている。クロック信号（ＣＬＫ）とスタートパルス信号
（ＳＰ）が入力されると、シフトレジスタ８０４においてタイミング信号が生成され、ア
ナログスイッチ８０５に入力される。
【０１５６】
またアナログスイッチ８０５には、ビデオ信号（ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａｌ）が与えら
れている。アナログスイッチ８０５は入力されるタイミング信号に従ってビデオ信号をサ
ンプリングし、後段の信号線に供給する。
【０１５７】
次に、走査線駆動回路８０２の構成について説明する。走査線駆動回路８０２は、シフ
トレジスタ８０６、バッファ８０７を有している。また場合によってはレベルシフタを有
していても良い。走査線駆動回路８０２において、シフトレジスタ８０６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８０７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８０７は大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０１５８】
フルカラーの液晶表示装置で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応するビデオ信号を
、順にサンプリングして対応する信号線に供給している場合、シフトレジスタ８０４とア
ナログスイッチ８０５とを接続するための端子数が、アナログスイッチ８０５と画素部８
０１の信号線を接続するための端子数の１／３程度に相当する。よって、アナログスイッ
チ８０５を画素部８０１と同じ基板上に形成することで、アナログスイッチ８０５を画素
部８０１と異なる基板上に形成した場合に比べて、別途形成した基板の接続に用いる端子
の数を抑えることができ、接続不良の発生確率を抑え、歩留まりを高めることができる。
【０１５９】
図１８（Ｂ）に、図１８（Ａ）とは異なる、本発明に係る液晶表示装置のブロック図を
示す。図１８（Ｂ）において信号線駆動回路８１３は、シフトレジスタ８１４、ラッチＡ
８１５、ラッチＢ８１６、Ｄ／Ａ変換回路（以下、ＤＡＣ８１７という）を有している。
走査線駆動回路８１２は、図１８（Ａ）の場合と同じ構成を有しているものとする。
【０１６０】
シフトレジスタ８１４には、クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス信号（ＳＰ）が
入力されている。クロック信号（ＣＬＫ）とスタートパルス信号（ＳＰ）が入力されると
、シフトレジスタ８１４においてタイミング信号が生成され、一段目のラッチＡ８１５に
順に入力される。ラッチＡ８１５にタイミング信号が入力されると、該タイミング信号に
同期して、ビデオ信号が順にラッチＡ８１５に書き込まれ、保持される。なお、図１８（
Ｂ）ではラッチＡ８１５に順にビデオ信号を書き込んでいると仮定するが、本発明はこの
構成に限定されない。複数のステージのラッチＡ８１５をいくつかのグループに分け、各
グループごとに並行してビデオ信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。なお
このときのグループの数を分割数と呼ぶ。例えば４つのステージごとにラッチをグループ
に分けた場合、４分割で分割駆動すると言う。
【０１６１】
ラッチＡ８１５の全てのステージのラッチへの、ビデオ信号の書き込みが一通り終了す
るまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えら
れた期間をライン期間に含むことがある。
【０１６２】
１ライン期間が終了すると、２段目のラッチＢ８１６にラッチ信号（Ｌａｔｃｈ Ｓｉ
ｇｎａｌ）が供給され、該ラッチ信号に同期してラッチＡ８１５に保持されているビデオ
信号が、ラッチＢ８１６に一斉に書き込まれ、保持される。ビデオ信号をラッチＢ８１６
に送出し終えたラッチＡ８１５には、再びシフトレジスタ８１４からのタイミング信号に
同期して、次のビデオ信号の書き込みが順次行われる。この２順目の１ライン期間中には
、ラッチＢ８１６に書き込まれ、保持されているビデオ信号が、ＤＡＣ８１７に入力され
る。
【０１６３】
ＤＡＣ８１７では、入力されたビデオ信号をデジタルからアナログに変換し、対応する
信号線に供給する。
【０１６４】
なお、図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に示す構成は、本実施形態に係る液晶表示装置の一
形態であり、信号線駆動回路と走査線駆動回路の構成はこれに限定されない。
【０１６５】
なお、図１６〜１８は、本実施形態に係る液晶表示装置に限らず、発光装置やその他の
表示装置に用いることができる。
【０１６６】
なお、本実施形態は、実施形態１〜４と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０１６７】
本実施例では、実施形態５で説明した発光装置に用いる発光素子の形態を、図８を用い
て説明する。
【０１６８】
図８（Ａ）は、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用
い、第２の画素電極１７に、仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第１の
画素電極１１を透光性の酸化物導電性材料で形成し、代表的には酸化珪素を１〜１５原子
％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送
層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層した発光物質を含む層１
６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第１の電極層３３とアルミニウムなどの金属材
料で形成する第２の電極層３４で形成している。この構造の画素は、図中の矢印で示した
ように第１の画素電極１１側から光を放射することが可能となる。
【０１６９】
図８（Ｂ）は、第１の画素電極１１に、仕事関数の大きい導電膜を用い、第２の画素電
極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第１の
画素電極１１はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の
濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５と、酸化珪素を１〜１５原子％の
濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２との積層構造で形成している。
その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入
層４３を積層した発光物質を含む層１６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦや
ＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電
極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成する。第２の
電極のいずれの層をも１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで
、図中の矢印で示したように第２の画素電極１７から光を放射することが可能となる。
【０１７０】
図８（Ｅ）は、両方向、即ち第１の電極及び第２の電極から光を放射する例を示し、第
１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第２の画素電極
１７に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第１の画素電
極１１を、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第２の画
素電極１７を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又は
アルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの
金属材料で形成する第４の電極層３４で形成することで、図中の矢印で示したように、第
１の画素電極１１及び第２の画素電極１７の両側から光を放射することが可能となる。
【０１７１】
図８（Ｃ）は、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用
い、第２の画素電極１７に、仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物
質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔
輸送層４１の順に積層した構成を示している。第２の画素電極１７は、発光物質を含む層
１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電
極層３２、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度
で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５の積層構造で形成している。第１の画
素電極１１は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の単体、化合物
又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層
３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態として
おくことで、図中の矢印で示したように第１の画素電極１１から光を放射することが可能
となる。
【０１７２】
図８（Ｄ）は、第１の画素電極１１に、仕事関数の小さい導電膜を用い、第２の画素電
極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物
質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔
輸送層４１の順に積層した構成を示している。第１の画素電極１１は図８（Ａ）と同様な
構成とし、膜厚は発光物質を含む層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。
第２の画素電極１７は、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で構成
している。この構造において、正孔注入層を無機物である金属酸化物（代表的には酸化モ
リブデン若しくは酸化バナジウム）で形成することにより、第２の電極層３２を形成する
際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができ
る。また、第２の画素電極１７を、透光性を有する導電膜で形成することで、図中の矢印
で示したように、第２の画素電極１７の両側から光を放射することが可能となる。
【０１７３】
図８（Ｆ）は、両方向、即ち第１の画素電極及び第２の画素電極から光を放射する例を
示し、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第２の
画素電極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第１
の画素電極１１を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムな
どの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成し、第２の画素電極１７を、酸化珪素を
１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。
【０１７４】
なお、上記で述べたように発光物質を含む層１６は、有機化合物又は無機化合物を含む
電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系
有機化合物（昇華性を有さず、連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機化合物、代表的
にはデンドリマー、オリゴマー等が挙げられる。）、高分子系有機化合物から選ばれた一
種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせ
ても良い。
【０１７５】
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト
）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナ
ト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フ
ェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキ
ノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。
【０１７６】
また、正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３
−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’
，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡ
ＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミ
ノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼ
ン環−窒素の結合を有する）の化合物が挙げられる。
【０１７７】
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム
（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアル
カリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ３のような
電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であ
ってもよい。
【０１７８】
電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物
（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングス
テン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また
、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタ
ロシアニン系の化合物が挙げられる。
【０１７９】
発光層４２は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成
としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形
成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着
色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止
を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされてい
た円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすこ
とができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減
することができる。
【０１８０】
発光層４２を形成する発光材料には様々な材料がある。低分子系有機発光材料では、４
−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュ
ロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチ
レン−２−ｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−
イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）、ペリフランテン、２，５−ジシ
アノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジ
ン−９−イル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ
）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：
Ａｌｑ３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰ
Ａ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることが
できる。また、この他の物質でもよい。
【０１８１】
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い
。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分
子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本
的には同じであり、陰極、発光物質を含む層、陽極の順に積層した構造となる。しかし、
高分子系有機発光材料を用いた発光物質を含む層を形成する際には、低分子系有機発光材
料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる
。具体的には、陰極、発光層、正孔輸送層、陽極という順に積層した構造である。
【０１８２】
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を
示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発
光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、
ポリフルオレン系が挙げられる。
【０１８３】
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ（パラフェニレンビニレン） ［ＰＰＶ］
の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン） ［ＲＯ−ＰＰ
Ｖ］、ポリ（２−（２’−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビ
ニレン）［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１，４−フェニレ
ンビニレン）［ＲＯＰｈ−ＰＰＶ］等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパ
ラフェニレン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）
［ＲＯ−ＰＰＰ］、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）等が挙げられる
。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３−アルキルチオフ
ェン）［ＰＡＴ］、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキ
シルチオフェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）［
ＰＣＨＭＴ］、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３
−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフ
ェニル）−２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系には
、ポリフルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ
］、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。
【０１８４】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の
間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセ
プター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒
には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高
分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウスルホ
ン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポリス
チレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【０１８５】
また、発光層４２は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材
料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）
を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【０１８６】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ３、部分的に赤色発光色素であ
るナイルレッドを添加したＡｌｑ３、Ａｌｑ３、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミ
ン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを
用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが
好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポ
リ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後
、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタ
ジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−ス
チリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）を添加したポリ
ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【０１８７】
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ
）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。
また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン
６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示し
た白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤
色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。
【０１８８】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の
間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセ
プター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒
には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性
の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウス
ルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポ
リスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【０１８９】
さらに、発光層４２は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料
を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の
画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成
し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同
じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用
した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる
。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材
料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度
が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図る
ことができる。
【０１９０】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、
第３遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金
属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られるこ
とはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化
合物を用いることも可能である。
【０１９１】
以上に掲げる発光物質を含む層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸
送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機
能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層
を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであ
り、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極
を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において許容されうるものである。
【実施例２】
【０１９２】
本実施例では本発明に係る発光装置の表示パネルの画素回路、及びその動作構成につい
て、図９を用いて説明する。表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置
において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定される
のものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される
電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）
とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される
電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）
とがある。本実施例では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図９（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明す
る。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図９（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。
【０１９３】
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７１１、行方
向に走査線３７１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ３７０１、駆動用ＴＦＴ
３７０３、容量素子３７０２及び発光素子３７０５を有する。
【０１９４】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１及び駆動用ＴＦＴ３７０３は、オンしているときは
線形領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に電圧を印加するか
否かを制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい
。本実施例ではスイッチング用ＴＦＴ３７０１をｎチャネル型ＴＦＴとし、駆動用ＴＦＴ
３７０３をｐチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ３７０３には、エンハ
ンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。また、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３のチャネル幅Ｗとチャネルと長Ｌの比（Ｗ／Ｌ）は、ＴＦＴの移動度にもよ
るが１〜１０００であることが好ましい。Ｗ／Ｌが大きいほど、ＴＦＴの電気特性が向上
する。
【０１９５】
図９（Ａ）、（Ｂ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は、画素に対す
るビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ３７０１がオンとなる
と、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電
圧が保持される。
【０１９６】
図９（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄｄ
の場合、即ち図８（Ｃ）及び（Ｄ）の場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用ＴＦＴ３７０３の特性バ
ラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
【０１９７】
図９（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓｓ
の場合、即ち図８（Ａ）及び（Ｂ）の場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３に接続される電極は陽極である。この場合、Ｖｄｄより電圧の高いビデオ信
号を信号線３７１０に入力することにより、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が
保持され、駆動用ＴＦＴ３７０３が線形領域で動作するので、ＴＦＴのバラツキによる輝
度ムラを改善することが可能である。
【０１９８】
図９（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図９
（Ａ）に示す画素構成と同じである。
【０１９９】
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオン又はオフが制御される。
ＴＦＴ３７０６がオンとなると、容量素子３７０２に保持された電荷は放電し、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３がオフとなる。つまり、ＴＦＴ３７０６の配置により、強制的に発光素子３
７０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ３７０６を消去用ＴＦ
Ｔと呼ぶことができる。従って、図９（Ｂ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込
みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができ
るため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
【０２００】
上記動作構成を有する画素において、発光素子３７０５の電流値は、線形領域で動作する
駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性のバ
ラツキを抑制することが可能であり、ＴＦＴ特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ム
ラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０１】
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図９（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。図９（Ｃ）に示
す画素は、図９（Ａ）に示す画素構成に、電源線３７１２、電流制御用ＴＦＴ３７０４が
設けられている。
【０２０２】
図９（Ｅ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極が、行方向に配置された電
源線３７１２に接続される点が異なっており、それ以外は図９（Ｃ）に示す画素と同じ構
成である。つまり、図９（Ｃ）、（Ｅ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかし
ながら、行方向に電源線３７１２が配置される場合（図９（Ｃ））と、列方向に電源線３
７１２が配置される場合（図９（Ｅ））とでは、各電源線は異なる層に形成された導電膜
で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極が接続される配線に注目し
、これらを作製する層が異なることを表すために、図９（Ｃ）、（Ｅ）として分けて記載
する。
【０２０３】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は線形領域で動作し、駆動用ＴＦＴ３７０３は飽和
領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に流れる電流値を制御す
る役目を有し、電流制御用ＴＦＴ３７０４は飽和領域で動作し発光素子３７０５に対する
電流の供給を制御する役目を有する。
【０２０４】
図９（Ｄ）及び（Ｆ）示す画素はそれぞれ、図９（Ｃ）及び（Ｅ）に示す画素に、消去用
のＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図９（Ｃ）及び（Ｅ）に示す
画素構成と同じである。
【０２０５】
なお、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示される画素でも、ＣＶＣＣ動作をすることは可能である
。また、図９（Ｃ）〜（Ｆ）に示される動作構成を有する画素は、図９（Ａ）及び（Ｂ）
と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Ｖｄｄ及びＶｓｓを適宜変えることが
可能である。
【０２０６】
上記構成を有する画素は、電流制御用ＴＦＴ３７０４が線形領域で動作するために、電流
制御用ＴＦＴ３７０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子３７０５の電流値に影響を及ぼ
さない。つまり、発光素子３７０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０
３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光
素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０７】
なお、容量素子３７０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信
号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子３７０
２を設けなくてもよい。
【０２０８】
このようなアクティブマトリクス型の表示装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦ
Ｔが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０２０９】
また、本発明に係る表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、
点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線
順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、
表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信
号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【実施例３】
【０２１０】
本実施例では、本発明に係る駆動回路の実装について、図１０を用いて説明する。
【０２１１】
図１０（Ａ）に示すように、画素部１４０１の周辺に信号線駆動回路１４０２、及び走査
線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂを実装する。図１０（Ａ）では、信号線駆動回路１４
０２、及び走査線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等として、公知の異方性導電接着剤、
及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方法、並び
に半田バンプを用いたリフロー処理等により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実
装する。ここでは、ＣＯＧ方式を用いる。そして、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキ
ット）１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
【０２１２】
また、図１０（Ｂ）に示すように、酸化物半導体でＴＦＴを代表とする半導体素子を形成
する場合、画素部１４０１と走査線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等を基板上に一体形
成し、信号線駆動回路１４０２等を別途ＩＣチップとして実装する場合がある。図１０（
Ｂ）において、信号線駆動回路１４０２として、ＣＯＧ方式により、基板１４００上にＩ
Ｃチップ１４０５を実装する。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路
とを接続する。
【０２１３】
さらに、図１０（Ｃ）に示すように、ＣＯＧ方式に代えて、ＴＡＢ方式により信号線駆動
回路１４０２等を実装する場合がある。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと
外部回路とを接続する。図１０（Ｃ）において、信号線駆動回路をＴＡＢ方式により実装
しているが、走査線駆動回路をＴＡＢ方式により実装してもよい。
【０２１４】
ＩＣチップをＴＡＢ方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることが
でき、狭額縁化を達成することができる。
【０２１５】
ＩＣチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ＩＣチップの代わりにガラス基板
上にＩＣを形成したＩＣ（以下、ドライバＩＣと表記する）を設けてもよい。ＩＣチップ
は、円形のシリコンウェハからＩＣチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。
一方ドライバＩＣは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高める
ことができる。そのため、ドライバＩＣの形状寸法は自由に設定することができる。例え
ば、ドライバＩＣの長辺の長さを１５〜８０ｍｍとして形成すると、ＩＣチップを実装す
る場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減すること
ができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。
【０２１６】
ドライバＩＣは、基板上に形成された結晶性半導体を用いて形成することができ、結晶
性半導体は連続発振型のレーザ光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザ
光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結
果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速
駆動が可能となり、ドライバＩＣに好適である。本発明の少なくともチャネル形成領域の
結晶性が改善された酸化物半導体膜を用いてドライバＩＣを形成してもよい。
【実施例４】
【０２１７】
本実施例では、本発明に係る表示モジュールについて説明する。ここでは、表示モジュ
ールの一例として、液晶モジュールを、図１１を用いて示す。
【０２１８】
基板１６０１と対向基板１６０２とが、シール材１６００により固着され、それらの間に
は画素部１６０３と液晶層１６０４とが設けられ表示領域を形成している。
【０２１９】
着色層１６０５は、カラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑
、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。基板１６０１と対向基
板１６０２との外側には、偏光板１６０６、１６０７が配設されている。また、偏光板１
６０６の表面には、保護膜１６１６が形成されており、外部からの衝撃を緩和している。
【０２２０】
基板１６０１に設けられた接続端子１６０８には、ＦＰＣ１６０９を介して配線基板１
６１０が接続されている。配線基板１６１０には、画素駆動回路（ＩＣチップ、ドライバ
ＩＣ等）、コントロール回路や電源回路などの外部回路１６１２が組み込まれている。
【０２２１】
冷陰極管１６１３、反射板１６１４、及び光学フィルム１６１５はバックライトユニッ
トであり、これらが光源となって液晶表示パネルへ光を投射する。液晶パネル、光源、配
線基板、ＦＰＣ等は、ベゼル１６１７で保持及び保護されている。
【実施例５】
【０２２２】
本実施例は、本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に
携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュ
ータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等
の記録媒体を備えた画像再生装置等について図面を参照して説明する。
【０２２３】
図１２（Ａ）に示す携帯情報端末は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。本
発明の一である表示装置を用いることにより、携帯情報端末を安価に提供することができ
る。
【０２２４】
図１２（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含ん
でいる。本発明の一である表示装置を用いることにより、デジタルビデオカメラを安価に
提供することができる。
【０２２５】
図１２（Ｃ）に示す携帯端末は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部
９１０２は、実施形態１〜５、及び実施例１〜４で示すものを適用することができる。本
発明の一である表示装置を用いることにより、携帯端末を安価に提供することができる。
【０２２６】
図１２（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含
んでいる。本発明の一である表示装置を用いることにより、携帯型のテレビジョン装置を
安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話などの携帯端末に
搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（
例えば４０インチ以上）まで、幅広く適用することができる。
【０２２７】
図１２（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んで
いる。本発明の一である表示装置を用いることにより、携帯型のコンピュータを安価に提
供することができる。
【０２２８】
図１２（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる
。本発明の一である表示装置を用いることにより、テレビジョン装置を安価に提供するこ
とができる。
【０２２９】
上記に挙げた電子機器において、二次電池を用いているものは、消費電力を削減した分、
電子機器の使用時間を長持ちさせることができ、二次電池を充電する手間を省くことがで
きる。
【実施例６】
【０２３０】
本実施例では、本発明に用いるＬＲＴＡ装置の構成について図１９を用いて説明する。
【０２３１】
図１９（Ａ）において、ガラス基板１９０１上に、ゲート電極１９２２、ゲート絶縁膜
１９２３ａ、１９２３ｂ、酸化物半導体膜１９０２が形成されている。また、基板下面側
に赤外光ランプ１９０３、基板上面側に紫外光ランプ１９０４が設けられている。そして
、紫外光ランプ１９０４に並列して第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助
ランプ１９０６を配置する。なお、第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助
ランプ１９０６は設けなくてもよい。
【０２３２】
また、本実施例では紫外光ランプ１９０４の（基板の移動方向に対して）前方および後
方に第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助光ランプ１９０６を配置する構
成としているが、片方のみに配置した構成とすることもできる。
【０２３３】
以上の様な構成において、各ランプ（赤外光ランプ１９０３〜第２の赤外光補助ランプ
１９０６）は図中の矢印の方向に向かって移動し、線状光を走査する。本実施例の構成で
は、まずゲート絶縁膜１９２３ａ、１９２３ｂを介してゲート電極１９２２と重なってい
る酸化物半導体膜１９０２の点線で示す領域１９０８に第１の赤外光補助ランプ１９０５
により赤外光が照射されて加熱される。そして、基板の移動に伴い前方へと移動していく
。なお、基板にランプ照射をする際に各ランプを移動させているが、ガラス基板１９０１
を移動させても又はランプと基板の両方を移動させてもよい。
【０２３４】
第１の赤外光補助ランプ１９０５照射後、基板上面側から紫外光ランプ１９０４からの
紫外光が照射され、かつ、基板下面側から赤外光ランプ１９０３からの赤外光が照射され
てゲート電極１９２２と重なる酸化物半導体膜１９０２の領域１９０８が加熱される。本
実施例の場合、酸化物半導体膜１９０２の結晶化はこの領域１９０８が優先して行われる
。
【０２３５】
紫外光ランプ１９０４及び赤外光ランプ１９０３からの照射により加熱された領域１９
０８は、紫外光ランプ１９０４後方に配置された第２の赤外光補助ランプ１９０６からの
赤外光により加熱される。第２の赤外光補助ランプ１９０６からの赤外光の照射は、結晶
化が促進した領域１９０８をさらに加熱するために設けられている。
【０２３６】
以上の様に、酸化物半導体膜１９０２中のゲート電極１９２２と重なる領域（途中から
結晶性酸化物半導体膜となる領域）１９０８は、見かけ上基板の移動に伴って前方へ移動
する。
【０２３７】
ここで図１９（Ｂ）に示すのは、酸化物半導体膜１９０２の領域１９０８について、時
間（Ｔｉｍｅ）と温度（Ｔｅｍｐ． ）の関係を示した図である。図１９（Ｂ）に示す様
に、時間の経過に伴ってまず前加熱（プレヒート）状態となり、次いで主加熱（メインヒ
ート）状態、後加熱（ポストヒート）状態と続く。
【０２３８】
図１９（Ｂ）から明らかな様に、プレヒート状態ではある程度にまで温度が上げられ、
次のメインヒート状態との温度勾配を緩和する役割を果たしている。これは、メインヒー
ト状態で急激に熱せられて酸化物半導体膜に歪みエネルギー等が蓄積するのを防ぐための
工夫である。
【０２３９】
そのため、第１の赤外光補助ランプ１９０５の出力エネルギーは赤外光ランプ１９０３
の出力エネルギーよりも小さめに設定しておくことが望ましい。この時、どの様な温度勾
配を形成する様に調節するかは実施者が適宜決定すれば良い。
【０２４０】
次に、プレヒート状態を通過すると、基板下面側から赤外光を照射され、膜面温度が
２５０〜５７０℃でまで上昇したメインヒート状態となる。この状態で酸化物半導体膜１
９０２中の領域１９０８は結晶性が良好となる。なお、同時に照射される紫外光は電子励
起に寄与するので熱的な変化はもたらさない。
【０２４１】
メインヒート状態で得られた結晶性が改善した領域１９０８は紫外光ランプ１９０４の
後方に配置された第２の赤外光補助ランプ１９０６によって加熱される。このポストヒー
ト状態は、メインヒート状態の急冷により熱的平衡の崩れた状態で結晶化が終了するのを
防ぐ役割を果たす。これは結晶化に要する時間に余裕を持たせて最も安定な結合状態を得
るための工夫である。
【０２４２】
従って、第２の赤外光補助ランプ１９０６も基板下面に配置される赤外光ランプ１９０
３よりも出力エネルギーを小さく設定し、徐々に温度が下がる様な温度勾配を形成する様
に調節することが望ましい。
【０２４３】
以上の様な構成とすることで、ゲート電極と重なる酸化物半導体膜の一部が加熱される
ため、基板のシュリンクを抑制することができる。また、結晶化工程を各ランプ又は基板
を移動させながら行うことによりスループットを上げることができる。また、酸化物半導
体膜の急加熱および結晶性酸化物半導体膜の急冷により生じうる応力歪み、不対結合手等
の結晶欠陥の発生を抑制し、結晶性に優れた領域１９０８を有する酸化物半導体膜を得る
ことができる。
【０２４４】
また、第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助ランプ１９０６を設けずに
照射加熱を行うことで、基板にかかる熱を抑制してもよい。
【０２４５】
なお、本実施例では、線状ランプを用いたＬＲＴＡ装置の構成について説明したが、面
状ランプを用いて結晶化工程を行ってもよい。
【実施例７】
【０２４６】
本実施例では、本発明に係る半導体装置を電気泳動表示装置に適用した例について図２
０を参照しながら示す。
【０２４７】
図２０に示す電気泳動表示装置は、本体２０１０、画像を表示する画素部２０１１、ドラ
イバＩＣ２０１２、受信装置２０１３、フィルムバッテリー２０１４などを含んでいる。
ドライバＩＣ２０１２や受信装置２０１３などは半導体部品を用い実装しても良い。本発
明の半導体装置は画素部２０１１やドライバＩＣ２０１２に用いることができる。なお、
画素部２０１１は、マイクロカプセルやジリコンビーズなどが配列された表示層と、それ
を制御するドライバ層が積層した構造となっている。表示層とドライバ層は２枚のプラス
チックフィルムで挟まれている。
【０２４８】
このような電気泳動表示装置は電子ペーパーとも呼ばれており、非常に軽く、可撓性を
有していることから筒状に丸めることも可能であり、持ち運びに非常に有利である。した
がって、大画面の表示媒体を自由に持ち運びすることができる。また、本発明の半導体装
置を画素部２０１１等に用いるため、安価な表示装置を提供することができる。
【０２４９】
本実施例の電気泳動表示装置として様々な形態が考えられ得るが、プラスの電荷を有す
る第１の粒子と、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒ま
たは溶質に複数分散されたものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって
、マイクロカプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色の
みを表示するものである。なお、第１の粒子または第２の粒子は染料を含み、電界がない
場合において移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２の粒子の色は異なるも
の（無色を含む）とする。マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼
ばれるものであり、この電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷す
ることができる。
【０２５０】
また、本発明の半導体装置は、可視光に対して透光性を有する酸化物半導体膜に併せて
、ソース電極及びドレイン電極などに可視光に対して透光性を有するインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機ス
ズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜を用いることができる。ドライバ層に用
いるＴＦＴに従来のアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたのであれば、チャネル
形成領域に光が照射されないようにするために、チャネル形成領域に重ねて遮光膜を設け
ることを要する。しかしながら、本発明のように、可視光に対して透光性を有する酸化物
半導体膜、ソース電極およびドレイン電極を用いてドライバ層を作製することにより、両
面表示の電気泳動表示装置を得ることができる。
【０２５１】
尚、本発明の半導体装置は、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ
、オーディオコンポ等）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイ
ルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）に加え、冷蔵庫装置、洗
濯機、炊飯器、固定電話装置、真空掃除機、体温計など家庭電化製品から、電車内の吊し
広告、鉄道駅や空港の発着案内版など大面積のインフォメーションディスプレイまで、主
に静止画像を表示する手段として用いることができる。
【実施例８】
【０２５２】
本実施例は、本発明に係るデジタルオーディオプレーヤーについて図２１を参照して説
明する。
【０２５３】
図２１に示すデジタルオーディオプレーヤーは、本体２１１０、表示部２１１１、メモ
リ部２１１２、操作部２１１３、イヤホン２１１４等を含んでいる。なお、イヤホン２１
１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部２１１１とし
て、液晶又は有機ＥＬ等を用いることができる。メモリ部２１１２として、記録容量が２
０メガバイト（ＭＢ）〜２００ギガバイト（ＧＢ）のフラッシュメモリを用い、操作部２
１１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。
【０２５４】
本発明の半導体装置が有するＴＦＴの酸化物半導体膜のチャネル形成領域は少なくとも
結晶化した領域を有するため、本発明の半導体装置を表示部２１１１に設けることで、安
価で性能のよいデジタルオーディオプレーヤーを提供することができる。さらに、酸化物
半導体膜のチャネル形成領域は透明であり可視光を吸収しないため、不要な光キャリアが
発生しない。そのため、チャネル形成領域において光照射による特性劣化が生じないため
、信頼性の高いデジタルオーディオプレーヤーを提供することができる。
【０２５５】
本実施例は、実施形態１〜６、実施例１〜４と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２５６】
１０１ 基板
１０２ 下地膜
１０３ ゲート電極
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ 配線
１０６ 酸化物半導体膜
１０７ 第１の酸化物半導体領域
１０８ 第２の酸化物半導体領域
３０１ 基板
３０２ 下地膜
３０３ ゲート電極
３０４ ゲート絶縁膜
３０５ 酸化物半導体膜
３０６ 配線
３０７ 配線
３０８ 第１の酸化物半導体領域
３０９ 第２の酸化物半導体領域
４００ 基板
４０１ 導電膜
４０２ ゲート電極
４０３ａ ゲート絶縁膜
４０３ｂ ゲート絶縁膜
４０４ 酸化物半導体膜
４０５ 保護膜
４０６ レジスト
４０７ チャネル保護膜
４０８ マスク
４０９ 酸化物半導体膜
４１１ 第１の導電膜
４１２ 第２の導電膜
４１３ マスク
４１４ａ 第１の導電膜
４１４ｂ 第１の導電膜
４１５ａ 第２の導電膜
４１５ｂ 第２の導電膜
４２４ 領域
４３４ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその作製方法に関する。特に、酸化物半導体を用いた半導体
装置に関する。また、その半導体装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やＥＬディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレ
イ（ＦＰＤ）は、これまでのＣＲＴに替わる表示装置として注目を集めている。特にアク
ティブマトリクス駆動の大型液晶パネルを搭載した大画面液晶テレビの開発は、液晶パネ
ルメーカーにとって注力すべき重要な課題になっている。また、大画面のＥＬテレビの開
発も行われている。
【０００３】
従来の液晶装置又はエレクトロルミネッセンス表示装置（以下、発光表示装置やＥＬ表
示装置と呼ぶ。）において、各画素を駆動する半導体素子としては結晶質珪素や非晶質珪
素を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す。）が用いられている。
【０００４】
結晶質珪素膜を用いたＴＦＴは、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴと比べて移動度が２桁以
上高く発光表示装置の画素を選択するための走査線駆動回路や、選択された画素にビデオ
信号を供給するための信号線駆動回路などに用いた場合に高速動作が望める。しかしなが
ら非晶質珪素を半導体膜に用いた場合と比べて半導体膜の結晶化のために工程が複雑化す
るため、その分歩留まりが低減し、コストが高くなるという難点がある。また、その結晶
化のための加熱温度は５５０度以上であり、融点の低い樹脂やプラスチックなどの基板を
用いることは困難である。
【０００５】
一方、非晶質珪素を半導体膜に用いたＴＦＴは、高温加熱を行わないため樹脂やプラス
チック基板を用いることができ、低コストで作製できる。しかしながら、非晶質珪素の半
導体膜でチャネル形成領域を形成したＴＦＴの移動度は大きくても０．２〜１．０ｃｍ２
／Ｖ・ｓ程度しか得ることができない上に、消費電力も高い。
【０００６】
また、非晶質珪素膜を基板上に成膜する場合、通常プラズマＣＶＤ法が用いられる。プ
ラズマＣＶＤ法は成膜時に高真空下での加熱が必要であり、プラスチック基板や基板上の
有機樹脂膜にダメージを与えるおそれがある。また、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質珪
素膜を成膜する他に、スパッタリング法を用いて成膜を行った際にも、非晶質珪素膜が成
膜後に大気に晒された場合、表面に薄い絶縁膜が形成されるおそれがある。
【０００７】
このような珪素からなる半導体に代わる材料として、近年、チャネル形成領域に酸化亜
鉛などの酸化物半導体を用いてＴＦＴを形成する報告がなされている（例えば、特許文献
１、非特許文献１参照。）。酸化物半導体は、非晶質珪素からなる半導体により形成され
たＴＦＴと同等かそれ以上の移動度を有しているため、さらなる特性の向上が求められて
いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５０９００号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｅｌｖｉｒａ Ｍ．Ｃ．Ｆｏｒｔｕｎａｔｏ他６名 アプライド フィジクス レターズ Ｖｏｌ．８５、Ｎｏ．１３、Ｐ２５４１（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、特性を向上させた半導体素子を有する半導体装置及びその
作製方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、一方で、液晶テレビのように、より安価なプロセスで大面積デバイスを製造する
ために、基板の大型化が進んでいる。しかしながら、基板の大型化によって、撓みや歪み
の影響を受けやすくなるといった問題がある。また、熱処理工程で基板が高温に加熱され
ると、歪みや収縮により基板の寸法が狂い、フォトリソグラフィー工程の精度が悪くなる
といった問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体装置に用いられる半導体素子の結晶化工程において、一辺が
１メートルを超えるような大型基板にも、歩留まりよく半導体装置を作製可能な技術を提
供することを目的とする。
【００１３】
以上のように、本発明は、従来に比べ低コスト且つ生産性よく製造でき、さらに特性を
向上させた半導体素子を有する半導体装置及びその作製方法を提供することを目的とする
。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、半導体として化合物半導体、より好ましくは酸化物半導体を用いる。酸化物
半導体として、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシ
ウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カ
ドミウム（ＣｄＯ）又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧ
ＺＯ）等を用いる。そして、化合物半導体に近接するゲート電極をランプ急速熱処理（Ｌ
ＲＴＡ：ｌａｍｐ ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ、又は単にランプ
加熱ともいう）により加熱することで、化合物半導体の結晶化を選択的に促進させ、該結
晶化を促進させた領域を少なくともチャネル形成領域に有する化合物半導体を用いたＴＦ
Ｔを作製することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された酸化物半導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、第１の
酸化物半導体領域及び第２の酸化物半導体領域を有し、ゲート電極と重なる位置に形成さ
れた第１の酸化物半導体領域は第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴と
する。なお、結晶性とは、結晶中の原子配列の規則性の度合いを表現するもので、結晶性
が良好である（結晶性が高い、結晶性が改善されているともいう。）酸化物半導体膜を用
いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性は良好なものとなる。
【００１６】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極と酸化物半導体膜を有し、酸化物半導体膜は
、絶縁膜を介してゲート電極と重なる領域において一部結晶化された領域を有することを
特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極と、酸化物半導体膜と、導電膜を有し、導電
膜は、酸化物半導体膜に接して設けられ、酸化物半導体膜は、絶縁膜を介してゲート電極
と重なる領域において一部結晶化された領域を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された酸化物半導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、少なく
ともゲート電極と重なる領域において結晶化していることを特徴とする。なお、結晶化す
るとは、非晶質の状態から結晶核が生成する又は結晶核が生成された状態から結晶粒が成
長することをいう。
【００１９】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、酸化物半導体膜は、少なくとも前記ゲート電極と重なる領域において結
晶化していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、ゲート電極は、導電膜よりも結晶化に用いる光源に対する反射率が低い
ことを特徴とする。なお、反射率の比較は導電膜が遮光性を有する金属膜等であるときに
用いることとする。
【００２１】
また、本発明の一は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
た絶縁膜と、絶縁膜上に形成された導電膜と、絶縁膜及び導電膜上に形成された酸化物半
導体膜とを有し、ゲート電極は、導電膜よりも熱吸収率が高いことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、ゲート電極
と重なる酸化物半導体膜の一部を結晶化させることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜を形成
し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、酸化物
半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び第２の酸化物半導体領域を形成し、ゲート電極
と重なる位置に形成された第１の酸化物半導体領域は、前記第２の酸化物半導体領域より
も結晶性が高いことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を形成し、
絶縁膜上に導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜上に酸化物半導体膜を形成し、ゲート電極
にＬＲＴＡを行うことにより、酸化物半導体膜の一部を選択的に結晶化させることを特徴
とする。
【００２５】
また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜を形成
し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、ゲート電
極をＬＲＴＡすることにより、酸化物半導体膜の一部を選択的に結晶化させることを特徴
とする。
【００２６】
また、本発明の一において、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜
を形成し、絶縁膜上に導電膜を形成し、絶縁膜及び導電膜上に酸化物半導体膜を形成し、
ゲート電極をＬＲＴＡすることにより、酸化物半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び
第２の酸化物半導体領域を形成する。このとき、ゲート電極と重なる位置に形成された第
１の酸化物半導体領域は、第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴とする
。
【００２７】
また、本発明の一において、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆って絶縁膜
を形成し、絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜上に導電膜を形成し、ゲ
ート電極をランプ加熱することにより、酸化物半導体膜中に第１の酸化物半導体領域及び
第２の酸化物半導体領域を形成する。このとき、ゲート電極と重なる位置に形成された第
１の酸化物半導体領域は、第２の酸化物半導体領域よりも結晶性が高いことを特徴とする
。
【００２８】
なお、上記導電膜は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｚｒ及びＣ
ｏから選ばれる一つ又は複数の元素から形成されている。
【００２９】
なお、上記酸化物半導体膜は、少なくとも酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むようにするとよい
。例えば、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ又はＣｄｘＺｎ１−ｘＯであ
る。
【００３０】
なお、上記基板は、有機樹脂基板、無機樹脂基板、プラスチック基板又はガラス基板か
ら選択されたいずれか一である。
【００３１】
なお、上記酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成される。
【００３２】
なお、上記酸化物半導体膜には、窒素が添加されていても良い。窒素を添加することに
より、酸化物半導体膜がｎ型の半導体の性質を示す場合、窒素がアクセプタ不純物として
働く。このため、窒素が添加された酸化物半導体膜を用いて作製されたトランジスタのし
きい値電圧を制御することができる。
【００３３】
本発明の一は、ゲート電極として、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（
Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素ま
たはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることができる。
【００３４】
本発明の一は、ハロゲンランプのランプ光を照射することにより酸化物半導体膜の結晶
化を行うことを特徴とする。
【００３５】
本発明の一は、ランプ光として、８００ｎｍ〜２４００ｎｍの波長領域の光を用いる。
また、可視光領域又は赤外光領域の波長を用いる。
【００３６】
なお、本発明の一は、上記半導体装置を有する液晶テレビジョン又はＥＬテレビジョン
である。
【００３７】
また、本発明において、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光を照射して加熱処理を行ってもよ
く、例えば、レーザ光として赤外光レーザ、可視光レーザ、紫外光レーザなどを照射して
選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。あるいは、ランプ加熱を行いながら
レーザ光を照射して選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用
いる場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビー
ム（パルスレーザビーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビー
ムは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、Ｙ
ＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結
晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパン
トとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加
されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライト
レーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複
数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及び
これらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を
良好にすることができる。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネ
ルギーの大きいものを用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸ
ｅＦのエキシマレーザ発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００３８】
また、本発明において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタやダイオードなど）
を含む回路を有する装置をいい、半導体装置として、半導体素子で構成された集積回路、
表示装置、無線タグ、ＩＣタグ等が挙げられる。表示装置としては、代表的には液晶表示
装置、発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；デ
ジタルマイクロミラーデバイス）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ
；プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌ
ａｙ；フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動表示装置（電子ペーパー）等の
表示装置があげられる。
【００３９】
また、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイ
スを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ：
Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配
線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
方式によりＩＣ（集積回路）やＣＰＵが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含む
ものとする。
【００４０】
なお本発明では、酸化物半導体膜は少なくともチャネル形成領域において結晶化してい
れば良い、若しくは結晶性が改善していればよい。またチャネル形成領域は、全て結晶化
する必要はなく、少なくともゲート電極側の部分が結晶化されていればよい。
【００４１】
なお、化合物半導体として、酸化物半導体の他に窒化物半導体又は炭化物半導体を用い
てもよい。さらに、可視光に対して透光性を有する半導体を用いることもできる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明では、ゲート電極をＬＲＴＡにより加熱することで酸化物半導体膜のチャネル形
成領域における結晶性を良好にしている。その結果、酸化物半導体膜は局所的にしか加熱
されないため、基板の大半は加熱されずに済み、基板のシュリンク（縮み）やたわみを抑
制しつつ結晶化工程を行うことができる。したがって、工程を簡略化しつつ、移動度特性
を向上させた半導体素子を有する半導体装置を作製することができる。
【００４３】
また、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として機能する絶縁
膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極よりもＬＲＴＡの光源に対する反射率が高い配線を形
成し、配線上に酸化物半導体膜を形成した後に基板表面又は裏面へＬＲＴＡを行う場合、
配線は、ゲート電極よりもＬＲＴＡの光源に対する反射率が高いため、ゲート電極よりも
加熱されずに済む。そのため、配線に低抵抗である銅やアルミニウム、銀などの比較的融
点が低い導電膜を用いることができる。その結果、安価な半導体装置を提供することがで
きる。
【００４４】
また、酸化物半導体膜は、酸素を含む雰囲気に晒されても非晶質珪素膜のように酸化に
よって表面に絶縁膜が形成されない。したがって、成膜後に大気にさらされても膜の変化
が少ない。
【００４５】
また、酸化物半導体膜としてＺｎＯを用いる場合、酸化物半導体膜の結晶化工程におけ
る熱処理温度を３５０℃程度又はそれ以下にできる。ＺｎＯは、３５０度程度又はそれ以
下の熱処理温度でも十分に結晶化が促進されるためである。その結果、樹脂基板を用いた
場合にも基板のシュリンクを抑制することができる。
また、ゲート電極に、ソース配線及びドレイン配線よりランプから発する光に対する反
射率が低い材料を用いてランプ加熱を行うため、ゲート電極から伝導する熱によりＺｎＯ
の少なくともチャネル形成領域の結晶性が改善する一方で、ソース配線及びドレイン配線
は加熱されにくいため、ソース配線及びドレイン配線に比較的融点の低い材料を用いるこ
とができる。例えば、ソース配線及びドレイン配線にＡｌを用いた場合、熱処理温度が３
５０度以下で済むため、Ａｌの半導体層への拡散を抑制できる。
【００４６】
以上のように、低温熱処理（３５０度程度又はそれ以下）で半導体装置を作製できるた
め、プロセスとして安価となる。
【００４７】
さらに、酸化物半導体は透光性を有するため、透光性を有する導電膜でソース電極及び
ドレイン電極等を形成し、その上に画素電極を形成することにより、画素部の開口率を上
げることができる。酸化物半導体として酸化亜鉛を用いる場合、酸化亜鉛はインジウム錫
酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と比べて資源が豊富であり、より
低抵抗であるため、画素電極としてＩＴＯの代わりに酸化亜鉛を用いることでより安価な
半導体装置を得ることができる。
半導体膜にシリコンを用いる場合、チャネル形成領域に光が照射されるのを防止するた
め、チャネル形成領域に重なるように遮光膜を設けることを要する。その結果、画素部に
おいて、開口率の低下を余儀なくされる。一方、酸化物半導体膜に酸化亜鉛を用いた場合
、亜鉛は比較的資源が豊富であり、また、酸化亜鉛は透光性を有するため、ソース電極、
ドレイン電極及び画素電極を全て透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪
素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化
チタンなどを含む透明導電性材料を用いて形成することで透過型の表示パネルにおいて、
開口率の高い大型ディスプレイができる。また、バックライト光を有効に利用して省電力
化することができる。例えば、建物の窓や自動車、電車、飛行機などのフロントガラス上
に表示パネルを貼り付けることにより、画像や文字情報を直接表示するヘッドアップディ
スプレイを実現するといったこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図２】本発明の酸化物半導体膜の結晶化の温度依存性を説明する図。
【図３】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図４】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図５】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図６】本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。
【図７】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図８】本発明に係る発光素子の形態を示す図。
【図９】本発明に係る表示パネルの画素回路及びその動作構成について説明する図。
【図１０】本発明に係る駆動回路の実装について説明する図。
【図１１】本発明に係る表示モジュールについて説明する図。
【図１２】電子機器の一例を説明する図。
【図１３】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図１４】本発明の半導体装置における画素の回路図及び断面図。
【図１５】本発明に係る半導体装置の断面図。
【図１６】本発明の半導体装置における素子基板の一形態を示す図。
【図１７】本発明の半導体装置における素子基板の一形態を示す図。
【図１８】本発明の半導体装置の構成を示すブロック図。
【図１９】本発明に係るＬＲＴＡ装置の構成を示す図。
【図２０】本発明に係る電子機器の一例を説明する図。
【図２１】本発明に係る電子機器の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多く
の異なる態様で実施することが可能であり、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。例え
ば、本実施形態及び本実施例の各々を適宜組み合わせて本発明を実施することができる。
従って、本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。
【００５０】
（実施の形態１）
本実施形態では、ＬＲＴＡを行い酸化物半導体膜の一部の結晶性を改善した領域をチャ
ネル形成領域に用いるＴＦＴの作製工程について図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００５１】
まず、基板１０１上に下地膜１０２を形成する。基板１０１には、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（
ＰＥＳ）、アクリル、ポリイミド等のプラスチック（合成樹脂）やガラスを用いることが
できる。
【００５２】
下地膜１０２としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ
）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素膜（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の絶縁膜の単層、或いは積
層したものを用いる。なお、下地膜１０２は、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより形
成すればよい。なお、下地膜１０２は設けなくてもよいが、本発明においては形成した方
が好ましい。下地膜１０２を形成することにより、下地膜１０２上に形成された電極や配
線などから発生した熱が基板１０１に伝導するのを抑制することができる。下地膜１０２
として、例えば、膜厚１０〜４００ｎｍの窒化酸化珪素膜を用いることができる。次いで
、下地膜１０２上にゲート電極１０３を形成する。
【００５３】
ゲート電極１０３は、スパッタリング法により膜厚１００〜２００ｎｍを形成すればよ
い。また、ゲート電極１０３は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ
）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素または
これらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いて形成することができる
。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により
形成することもできる。
【００５４】
次いで、ゲート電極１０３を覆うゲート絶縁膜１０４を膜厚５０〜５００ｎｍ程度形成
する。ゲート絶縁膜１０４は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法に
より、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層または積層して形成する。具体
的には、酸化珪素を含む膜（ＳｉＯｘ）、酸化窒化珪素を含む膜（ＳｉＯｘＮｙ）、窒化
酸化珪素を含む膜（ＳｉＮｘＯｙ）を、単層構造として形成するか、当該これらの膜を適
宜積層して形成する。また、ゲート電極１０３に酸素、窒素、または酸素及び窒素を含む
雰囲気中で、高密度プラズマ処理を行うことにより、ゲート電極１０３の表面を酸化また
は窒化して、ゲート絶縁膜を形成してもよい。高密度プラズマ処理により形成されたゲー
ト絶縁膜は、膜厚や膜質などの均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。酸
素を含む雰囲気としては、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）、もしくは一酸化二窒素
（Ｎ２Ｏ）と、希ガスとの混合ガス、または、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）もし
くは一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）と、希ガスと、水素（Ｈ２）との混合ガスを用いることがで
きる。また、窒素を含む雰囲気としては、窒素（Ｎ２）もしくはアンモニア（ＮＨ３）と
、希ガスとの混合ガス、または、窒素（Ｎ２）もしくはアンモニア（ＮＨ３）と、希ガス
と、水素（Ｈ２）との混合ガスを用いることができる。高密度プラズマにより生成された
酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場
合もある）によって、ゲート電極１０３の表面を酸化又は窒化することができる。
【００５５】
高密度プラズマ処理を行ってゲート絶縁膜１０４を形成する場合、１〜２０ｎｍ、代表
的には５〜１０ｎｍの絶縁膜がゲート電極１０３を覆うように形成される。この場合の反
応は固相反応であるため、当該ゲート絶縁膜１０４とゲート電極１０３との界面準位密度
をきわめて低くすることができる。また、ゲート電極１０３を直接酸化または窒化するた
め、形成されるゲート絶縁膜１０４の厚さを、均一にすることができる。すなわち、ここ
で示す高密度プラズマ処理で電極の表面を固相酸化することにより、均一性が良く、界面
準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。ここでは、タンタル（Ｔａ）、タングス
テン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等
から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料の酸
化物がゲート絶縁膜１０４として機能する。
【００５６】
なお、ゲート絶縁膜１０４は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用
いてもよいし、それに加えてプラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法により酸化珪素、酸素
を含む窒化珪素、窒素を含む酸化珪素などの絶縁膜を堆積し、少なくとも一つ積層させて
も良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜がゲート絶縁膜の一部又は全
部であるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。
【００５７】
また、ゲート絶縁膜１０４は、酸化物半導体膜との整合性の良好なアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）
、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸
化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、ジルコン酸カルシウム（
ＣａＺｒＯ３）又はこれらのうち少なくとも２つを含む材料を用いてもよく、単層又は２
層以上積層させて形成してもよい。
【００５８】
次いで、ゲート絶縁膜１０４上に配線１０５を膜厚５０〜２００ｎｍとなるように形成
する。配線材料としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）
及びそれらの合金などを用いる。配線材料は、ゲート電極１０３に用いる材料よりも反射
率の高いものであればよく、ゲート電極１０３との関係を考慮して適宜組み合わせて用い
る。なお、配線は積層して形成してもよく、例えば、基板側からアルミニウム、チタンの
積層配線としてもよい。チタンは、酸化物半導体膜とアルミニウムとの電気的な接触特性
を良好にするのに有効である。また、アルミニウムが酸化物半導体膜中に拡散するのを抑
制する役目も担っている。また、配線は透明導電膜、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳ
Ｏ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化イ
ンジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムを添
加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）酸化亜鉛（
ＺｎＯ）、などで形成してもよい。なお、配線１０５は、ゲート電極１０３よりもランプ
光に対して反射率の高い若しくは透過率の高い（又は熱吸収率の低い）ものを用いるとよ
い。
【００５９】
次いで、ゲート絶縁膜１０４及び配線１０５上に酸化物半導体膜１０６を形成する。酸
化物半導体膜１０６は、１族元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カ
リウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ））、１３族元素（例えば、ボロン
（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ））、１４族元素（例
えば、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ
））、１５族元素（例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ
）、ビスマス（Ｂｉ））又は１７族元素（例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（
Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ））等の不純物元素のうち一種、又は複数種が添加された酸化亜鉛（
ＺｎＯ）の非晶質（アモルファス）状態、多結晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在
する微結晶（マイクロクリスタルとも呼ばれる。）状態のもの、又は何も不純物元素が添
加されていないものを用いることができる。また、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグ
ネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）又は酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、
酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−
ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用いることができる。酸化物半導体膜１０６は２５〜２００
ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで０．４Ｐａの圧力のもと、Ａｒ：Ｏ２＝５
０：５ｓｃｃｍの流量となる条件でスパッタリング法により成膜し、その後、０．０５％
に希釈したフッ酸を用いてエッチングにより所望の形状に形成する。酸化物半導体膜１０
６は、非晶質珪素膜を用いた半導体膜と比べて、酸化のおそれがなく高真空にせずとも成
膜できるため、プロセスとして安価である。なお、酸化亜鉛を有する酸化物半導体膜はプ
ラズマに強いため、プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ又はＰＥＣＶＤともいう）法を用いて成膜
してもよい。プラズマＣＶＤ法はＣＶＤ法の中でも特に装置が簡単であり、生産性もよい
。
【００６０】
次いで、基板１０１の裏面へＬＲＴＡを行う（図１（Ａ））。ＬＲＴＡは、２５０〜５
７０℃（好ましくは３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０℃）で１分〜１
時間、好ましくは１０分〜３０分行うとよい。ＬＲＴＡは、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高
圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行う。ＬＲＴＡ法は、短時
間での熱処理が可能であるため、ゲート電極１０３よりも配線１０５の反射率若しくは透
過率が高ければ比較的融点の低い材料を用いることができる。ＬＲＴＡ法には、赤外光領
域、可視光領域、紫外光領域等の波長の光を用いることができる。なお、ＬＲＴＡの代わ
りにレーザ光を照射して加熱処理を行ってもよく、例えば、レーザ光として赤外光レーザ
、可視光レーザ、紫外光レーザ等を用いることができる。また、ＬＲＴＡ及びレーザ光照
射を組み合わせて選択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用い
る場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム
（パルスレーザビーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビーム
は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶ
Ｏ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶
（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパント
としてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加さ
れているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレ
ーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数
種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこ
れらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良
好にすることができる。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネル
ギーの大きいものを用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅ
Ｆのエキシマレーザ発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００６１】
このとき、ゲート電極１０３は配線１０５よりもランプ光に対する反射率が低く、より熱
を吸収する材料を用いるため、配線１０５よりも高い温度まで加熱される。そのため、ゲ
ート電極１０３周辺の酸化物半導体膜１０６が加熱され、第２の酸化物半導体領域１０８
及び第２の酸化物半導体領域１０８よりも結晶性が良好な領域を有する第１の酸化物半導
体領域１０７が形成される（図１（Ｂ）参照）。ここでは、ハロゲンランプを用いてゲー
ト電極１０３にランプ光を照射しておよそ３００℃に加熱し、その熱により酸化物半導体
膜１０６を結晶化させ結晶性を改善させる。このとき、配線１０５は、ゲート電極１０３
よりもランプ光に対する反射率若しくは透過率が高いものを用いるので、酸化物半導体膜
１０６を結晶化させたとしても配線１０５の温度は３００℃以下となる。
【００６２】
ここで、酸化物半導体膜として用いられるＺｎＯの結晶性の熱処理温度依存性について
図２に示す。図２は、流量Ａｒ：Ｏ２＝５０：５（ｓｃｃｍ）の割合とする成膜ガスを、
吹き付けた状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）、２００℃、３００℃、３５０℃の夫々の温度で１ｈ
ｒ加熱したときの（００２）面のＸ線強度を測定した結果を示す。熱処理温度が上昇する
につれ、（００２）面の強度ピークは大きくなっている。したがって、少なくとも３５０
℃までは、熱処理温度が高くなるほどＺｎＯの結晶性は高くなる。一般的に結晶化が進む
ほど移動度は上がるため、熱処理は３５０℃前後で行った方が望ましい。なお、基板にシ
ュリンク等の支障がなければＺｎＯが４００℃前後に加熱されるような熱処理を行っても
よい。
【００６３】
一方、図１（Ａ）においてゲート電極１０３及び配線１０５が形成されていない領域、
つまり、基板１０１、下地膜１０２、ゲート絶縁膜１０４及び酸化物半導体膜１０６が積
層されている領域では、配線１０５又はゲート電極１０３が形成されている領域と比べて
ランプ光は透過するため、熱を吸収しにくく加熱温度は配線１０５よりも低い温度となる
。したがって、基板１０１は、大半の領域で３５０℃以下となるため、シュリンクが生じ
にくくなる。なお、ゲート電極１０３が形成されていない領域が大きければ大きいほど基
板１０１のシュリンクは抑制される。
【００６４】
次いで、酸化物半導体膜１０６上に層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、画素電極
、発光素子などの構造を形成することで半導体装置を作製する。
【００６５】
本発明では半導体としてＺｎＯを用いる場合、３００℃程度の熱処理温度でＺｎＯ層の
結晶性が改善するため、結晶性珪素膜を半導体膜に用いる場合と比較して、熱処理温度を
抑えることができる。また、透光性の高い酸化物半導体膜を用い、ＬＲＴＡにより選択的
にゲート電極を加熱するため、基板の大半は加熱されず基板のシュリンクを抑制すること
ができる。また、ゲート電極よりもランプ光に対する反射率が高い材料を配線に用いるた
め、配線が加熱される温度を３５０℃程度と抑えても酸化物半導体膜の結晶性を改善する
ことができる。そのため、融点が低いＡｌ配線を用いることができる。また、酸化物半導
体膜中の酸素がＡｌに拡散して絶縁膜を形成することを防止することができる。Ａｌ配線
は、安価かつ低抵抗であるため、性能のよい半導体装置を低コストで生産性良く作製する
ことができる。
【００６６】
（実施の形態２）
本実施形態では、実施形態１とは異なる構造について図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明
する。なお、基板３０１上に下地膜３０２、ゲート電極３０３、ゲート絶縁膜３０４を形
成するまでの工程は実施の形態１の基板１０１上に下地膜１０２、ゲート電極１０３、ゲ
ート絶縁膜１０４を形成するまでの工程を参照されたい。
【００６７】
ゲート絶縁膜３０４上に第１の酸化物半導体膜３０５を形成する。酸化物半導体膜３０
５は、１族元素、１３族元素、１４族元素、１５族元素又は１７族元素の不純物元素のう
ち一種又は複数種が添加された酸化亜鉛（ＺｎＯ）の非晶質（アモルファス）状態、多結
晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在する微結晶（マイクロクリスタルとも呼ばれる
。）状態のもの、又は何も不純物元素が添加されていないものを用いることができる。ま
た、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）又は酸化
カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用いることができ
る。ここでは、第１の酸化物半導体膜３０５は酸化亜鉛を５０〜２００ｎｍ（好ましくは
１００〜１５０ｎｍ）の厚さでスパッタリング法により成膜する。
【００６８】
次いで、結晶性を良好にするため基板表面からＬＲＴＡを行う（図３（Ａ）。ＬＲＴＡ
は、２５０〜５７０℃（好ましくは３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０
℃）で１分〜１時間、好ましくは１０分〜３０分行えばよく、ハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、
高圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行う。本実施形態では、
酸素雰囲気中においてゲート電極３０３がおよそ３００℃となるように３０分間のランプ
加熱を行い、ゲート絶縁膜３０４を間に挟んでゲート電極３０３と重なる第１の酸化物半
導体膜３０５の領域の結晶性を向上させる。第１の酸化物半導体膜３０５は透光性を有す
るため、ゲート電極３０３が優先して加熱されることでゲート電極３０３の周囲から外側
に向けて第１の酸化物半導体膜３０５の結晶性が上がる。そして、図３（Ｂ）に示すよう
に、第２の酸化物半導体領域３０９と、第２の酸化物半導体領域３０９よりも結晶性の良
好な第１の酸化物半導体領域３０８を有する第２の酸化物半導体膜が形成される。なお、
図３（Ａ）では、基板３０１表面側へランプ加熱しているが基板裏面へＬＲＴＡしてもよ
い。酸化物半導体膜３０５は透光性を有するため、基板の大半の領域はＬＲＴＡを行って
も加熱されにくい。そのため、基板に融点の低い樹脂などを用いても基板の縮み等による
変形を抑制することができる。なお、ＬＲＴＡの出力を上げて基板表面よりランプ加熱を
行うことにより、直接酸化物半導体膜の表面近傍の結晶性を改善させてもよい。また、ラ
ンプ光の波長、ゲート電極の反射率及び酸化物半導体膜の膜厚を調節することにより、基
板表面からランプ加熱を行う際、ゲート電極で反射したランプ光が酸化物半導体膜のゲー
ト絶縁膜３０４側の表面付近で吸収され、ゲート電極と重なる酸化物半導体膜のゲート絶
縁膜３０４側の表面付近が優先的に結晶化するようにしてもよい。また、基板にガラス基
板を用いる場合、ランプ光は可視光から赤外光領域を利用する。この波長領域の光はガラ
ス基板に吸収されにくいため、ガラス基板が加熱されるのを最小限に抑えることができる
。なお、ランプ加熱は複数回行ってもよい。複数回行うことにより、基板温度の上昇を抑
えつつゲート電極の加熱時間を稼ぐことができる。
【００６９】
なお、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光や紫外光を照射、若しくはそれらを組み合わせて選
択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用いる場合、連続発振型
のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビー
ム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステラ
イト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹ
ＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質
とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファ
イアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるも
のを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第２
高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良好にすることができ
る。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネルギーの大きいものを
用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦのエキシマレーザ
発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００７０】
次いで、第１の酸化物半導体領域３０８及び第２の酸化物半導体領域３０９上にスパッ
タリング法によりＴｉとＡｌを順に堆積し、Ｔｉ層とＡｌ層を形成する。その後、Ｔｉ及
びＡｌ層をフォトリソグラフィー及びＣｌ２ガスを用いてドライエッチングすることでソ
ース配線及びドレイン配線となる配線３０６と配線３０７を形成する（図３（Ｃ））。配
線３０６、３０７は、加速電圧１．５ｋｗ、圧力０．４Ｐａ、Ａｒ（流量３０ｓｃｃｍ）
を用いて１０〜２００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、配線３０６、３０７は積層して形成
しているが、酸化物半導体膜３０５との整合性がよい材料を用いるのであれば配線３０６
、配線３０７は単層でもよい。なお、配線３０６、３０７として、アルミニウム（Ａｌ）
、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ
）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の
金属又はその合金、若しくはその金属窒化物または、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、イ
ンジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化
インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムを
添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）などの透
光性を有する材料を適宜用いることができる。
【００７１】
その後、酸化物半導体膜３０５、配線３０６、配線３０７上に層間絶縁膜、配線、画素
電極、発光素子などの構造を形成することで半導体装置を作製する。
【００７２】
本実施形態では、酸化物半導体膜３０５にＬＲＴＡして結晶性を改善した後に配線を形
成している。そのため、配線３０６は、ゲート電極３０３よりもランプ光に対する反射率
が低い材料を用いても構わず、配線の材料は酸化物半導体膜３０５と整合性がよいもので
あれば実施形態１に挙げた材料に限られない。
【００７３】
なお、ＬＲＴＡによる加熱は、酸化物半導体膜３０５を成膜後、所望の形状に加工する
前でも後に行ってもよい。
【００７４】
本発明では半導体膜として酸化亜鉛を用いる場合、３００℃程度の熱処理温度で半導体
膜の結晶性が改善するため、結晶性珪素膜を半導体膜に用いる場合と比較して、熱処理温
度を抑えることができ、低コストで結晶化工程を行うことができる。また、透光性の高い
酸化物半導体膜を用い、ＬＲＴＡにより選択的にゲート電極を加熱するため、基板の大半
は加熱されず基板のシュリンクを抑制することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態について、図４、図５を用いて説明する。本実施の形態は、チャネ
ル保護型の薄膜トランジスタを有する半導体装置の例である。
【００７６】
基板４００は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラ
ス基板、シリコン基板、耐熱性を有するプラスチック基板又は樹脂基板を用いる。プラス
チック基板又は樹脂基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン
ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル、ポリイミド等
を用いることができる。また、基板４００の表面が平坦化されるようにＣＭＰ法などによ
って、研磨しても良い。なお、基板４００上に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法により、
珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を少なくとも一つ用いて、単層又は積層して形成され
る。この絶縁層は、形成しなくても良いが、基板４００からの汚染物質などを遮断する効
果や基板に熱が伝わるのを抑制する効果がある。
【００７７】
基板４００上に導電膜４０１を形成する。導電膜４０１は、所望の形状に加工されゲー
ト電極となる。導電膜４０１は、印刷法、電界メッキ法、蒸着法等の手法によりＬＲＴＡ
加熱に用いる光源の波長に対する反射率が低い（熱を吸収しやすい、つまり加熱されやす
い）材料を用いて形成することが好ましい。反射率の低い材料を用いることにより、後の
加熱工程が可能となる。導電膜４０１としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ
）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、
タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ
）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化
物を適宜用いることができる。また、これら複数の層を積層して形成しても良い。代表的
には、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。また、珪
素に一導電型を付与する不純物元素を添加した材料を用いても良い。例えば、非晶質珪素
膜にリン（Ｐ）などのｎ型を付与する不純物元素が含まれたｎ型を有する珪素膜などを用
いることができる。導電膜４０１は、１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で成膜する。
【００７８】
本実施の形態では、タングステン（Ｗ）をスパッタリング法により膜厚１５０ｎｍの導
電膜４０１を形成する。
【００７９】
導電膜４０１上にフォトリソグラフィ工程を用いてレジストからなるマスクを形成し、
マスクを用いて導電膜４０１を所望の形状に加工してゲート電極４０２を形成する（図４
（Ｂ）参照）。
【００８０】
次いで、ゲート電極４０２上にゲート絶縁膜４０３ａ、ゲート絶縁膜４０３ｂを形成し２
層の積層構造とする。積層される絶縁膜は、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度下
で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成するとよい。真空を破らずに連続的に形成す
ると、積層する膜同士の界面が汚染されるのを防ぐことができる。
【００８１】
ゲート絶縁膜４０３ａ、ゲート絶縁膜４０３ｂは、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（Ｓ
ｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（
ｘ＞ｙ）などを適宜用いることができる。更には、ゲート電極４０２を酸化して、ゲート
絶縁膜４０３ａの代わりに、酸化膜を形成しても良い。なお、基板から不純物などの拡散
を防止するため、ゲート絶縁膜４０３ａとしては、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化珪素
（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）などを用いて形成することが好ましい。また、ゲート絶縁膜
４０３ｂとしては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）な
どを用いて形成することが望ましい。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻
密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される
絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ＳｉＨ４、ＮＨ３を反応ガスとして形
成される膜厚５０ｎｍ〜１４０ｎｍの窒化珪素膜を用いてゲート絶縁膜４０３ａを形成し
、ＳｉＨ４及びＮ２Ｏを反応ガスとして形成される膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜を用いて
ゲート絶縁膜４０３ｂを積層して形成する。なお、ゲート絶縁膜４０３ａ及びゲート絶縁
膜４０３ｂの膜厚をそれぞれ５０ｎｍ〜１００ｎｍとすると好ましい。
【００８２】
また、ゲート絶縁膜４０３ｂは、後に形成する酸化物半導体膜との整合性が良好である
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミ（ＡｌＮ）により形成してもよい。この場合、ゲ
ート絶縁膜４０３ａは絶縁性の高い酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素な
どを用い、ゲート絶縁膜４０３ｂに酸化物半導体膜との界面特性が良いアルミナ又は窒化
アルミを用いることにより、信頼性の高いゲート絶縁膜を形成することができる。なお、
ゲート絶縁膜を３層とし、３層目をアルミナ又は窒化アルミを用いたゲート絶縁膜として
もよい。
【００８３】
次にゲート絶縁膜４０３ｂ上に酸化物半導体膜４０４を形成する。酸化物半導体膜４０
４は流量Ａｒ：Ｏ２＝５０：５ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ、１００ｎｍの厚さでスパッタ
リング法により成膜する。
【００８４】
酸化物半導体膜４０４は、１族元素、１３族元素、１４族元素、１５族元素又は１７族
元素等のうち一種、又は複数種の不純物元素が添加されたＺｎＯの非晶質（アモルファス
）状態、多結晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在する微結晶（マイクロクリスタル
とも呼ばれる。）状態のもの、又は何も不純物元素が添加されていないものを用いること
ができる。また、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘ
Ｏ）又は酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、Ｉｎ
−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体（ａ−ＩＧＺＯ）のうちいずれかを用い
ることができる。
【００８５】
なお、酸化物半導体膜４０４にＺｎＯを用いる場合、窒素を添加（ドープ）しておくと
よい。ＺｎＯは本来ｎ型の半導体の性質を示す。窒素を添加することで窒素がＺｎＯに対
してアクセプタ不純物として働くため、結果としてしきい値電圧を制御することができる
。
【００８６】
次いで、基板４００表面又は裏面よりＬＲＴＡ法を用いて酸化物半導体膜４０４の加熱
を行う（図４（Ｄ））。ＬＲＴＡは、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
アークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプから選ば
れた一種または複数種からの輻射により行う。ＬＲＴＡは、２５０〜５７０℃（好ましく
は３００℃〜４００℃、より好ましくは３００〜３５０℃）で１分〜１時間、好ましくは
１０分〜３０分行うとよい。本実施形態では、ハロゲンランプを光源として酸素雰囲気中
で３００℃、３０分の条件でランプ加熱を行う。
【００８７】
ＬＲＴＡを行うことにより短時間で選択的にゲート電極４０２が加熱され、その加熱さ
れた熱によりゲート電極４０２の周辺に形成された点線で示す領域４３４において結晶性
が向上した第１の酸化物半導体領域が形成される。一方、点線で示す領域４３４以外の領
域４２４では、ランプ光の吸収が少ないため、ほとんど加熱されずに済み、第１の酸化物
半導体領域と結晶性の異なる第２の酸化物半導体領域が形成される（図４（Ｅ））。した
がって、ゲート電極４０２が形成されている領域のみ選択的に加熱され、その他の領域は
加熱されないため基板４００のシュリンクや撓みを抑制することができる。なお、ＬＲＴ
Ａの出力を上げて基板表面よりランプ加熱を行うことにより、直接酸化物半導体膜の表面
近傍の結晶性を改善させてもよい。また、ランプ光の波長、ゲート電極の反射率及び酸化
物半導体膜の膜厚を調節することにより、基板表面からランプ加熱を行う際、ゲート電極
で反射したランプ光が酸化物半導体膜のゲート絶縁膜４０３ｂ側の表面付近で吸収され、
ゲート電極と重なる酸化物半導体膜のゲート絶縁膜４０３ｂ側の表面付近が優先的に結晶
化するようにしてもよい。また、基板にガラス基板を用いる場合、ランプ光は可視光から
赤外光領域を利用する。この波長領域の光はガラス基板に吸収されにくいため、ガラス基
板が加熱されるのを最小限に抑えることができる。なお、ランプ加熱は複数回行ってもよ
い。複数回行うことにより、基板温度の上昇を抑えつつゲート電極の加熱時間を稼ぐこと
ができる。
【００８８】
なお、ＬＲＴＡの代わりにレーザ光や紫外光を照射、若しくはそれらを組み合わせて選
択的に酸化物半導体膜の結晶性を改善してもよい。レーザ照射を用いる場合、連続発振型
のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビー
ム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステラ
イト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹ
ＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質
とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファ
イアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるも
のを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第２
高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、結晶性を良好にすることができ
る。なお、レーザ光は酸化物半導体膜のバンドギャップよりもエネルギーの大きいものを
用いる方が好ましい。例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦのエキシマレーザ
発振器から射出されるレーザ光を用いてもよい。
【００８９】
次いで、酸化物半導体膜４０４上に、保護膜４０５を形成し、保護膜４０５上にレジス
ト４０６を形成する（図４（Ｆ）参照）。レジスト４０６をマスクとしてフォトリソグラ
フィ工程により保護膜４０５を所望の形状に加工してチャネル保護膜４０７を形成する。
チャネル保護膜には、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（Ｓ
ｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）などを適宜用いるこ
とができる。チャネル保護膜４０７を形成することにより、ソース電極層、ドレイン電極
層を形成する際にチャネル部の半導体層のエッチングを防ぐことが出来る。本実施形態で
は、保護膜４０５として窒化珪素を成膜して、チャネル保護膜４０７を形成する（図４（
Ｇ）参照）。
【００９０】
次に、酸化物半導体膜４０４をフォトリソグラフィ工程を用いてレジストによるマスク
４０８を作製し（図４（Ｈ））、マスク４０８を用いてエッチングを行い、所望の形状に
加工された酸化物半導体膜４０９（島状酸化物半導体膜ともいう）を形成する（図５（Ａ
））。なお、エッチングには、希釈したフッ酸を用いる。その後、酸化物半導体膜４０９
上に第１の導電膜４１１、第２の導電膜４１２を形成し、フォトリソグラフィ工程を用い
てレジストによるマスク４１３を形成する（図５（Ｂ））。マスク４１３を用いて第１の
導電膜４１１、第２の導電膜４１２を所望の形状に加工し、ソース電極又はドレイン電極
として機能する第１の導電膜４１４ａ、４１４ｂ、第２の導電膜４１５ａ、４１５ｂを形
成する（図５（Ｃ））。
【００９１】
マスクは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レ
ジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジ
ストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。い
ずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活
性剤等を加えたりして適宜調整する。また導電膜に感光性を有する感光性物質を含む導電
性材料を用いると、レジストからなるマスクを形成しなくても導電膜に直接レーザ光を照
射し、露光、エッチャントによる除去を行うことで、所望の形状に加工することができる
。この場合、マスクを形成せずともよいので工程が簡略化する利点がある。
【００９２】
感光性物質を含む導電性材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔなどの金
属或いは合金と、有機高分子樹脂、光重合開始剤、光重合単量体、または溶剤などからな
る感光性樹脂とを含んだものを用いればよい。有機高分子樹脂としては、ノボラック樹脂
、アクリル系コポリマー、メタクリル系コポリマー、セルローズ誘導体、環化ゴム系樹脂
などを用いる。
【００９３】
なお、第１の導電膜４１１を形成する前に、酸化物半導体膜４０４上に、ｎ型の酸化物
半導体として、例えば、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）又はガリウムを
添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）からなる導電膜をもう一層設けてもよい。ＡｌＺｎＯま
たはＧａＺｎＯからなる導電膜を形成することにより第１の導電膜４１１と酸化物半導体
膜４０９との整合性が良くなりソース電極及びドレイン電極との接触抵抗を下げることが
できる。また、例えば、ＧａＺｎＯ上にＴｉ或いはＴｉ上にＧａＺｎＯを形成した積層構
造としてもよい。
【００９４】
また、第１の導電膜４１４ａ、４１４ｂ及び第２の導電膜４１５ａ、４１５ｂとして、
アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ
）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、銅（
Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、チタン
（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を適宜用
いることができる。例えば、第１の導電膜がＴｉで第２の導電膜がＡｌ、第１の導電膜が
Ｔａで第２の導電膜がＷ、第１の導電膜がＴａＮで第２の導電膜がＡｌ、第１の導電膜が
ＴａＮで第２の導電膜がＣｕ、第１の導電膜がＴｉで第２の導電膜がＡｌでさらに第３の
導電膜としてＴｉを用いるといった組み合わせも考えられる。また１層目と２層目のいず
れか一方にＡｇＰｄＣｕ合金を用いても良い。Ｗ、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）、Ｔ
ｉＮを順次積層した３層構造としてもよい。Ｗの代わりに窒化タングステンを用いてもよ
いし、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）に代えてＡｌとＴｉの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用
いてもよいし、ＴｉＮに代えてＴｉを用いてもよい。アルミニウムには耐熱性を向上させ
るためにチタン、シリコン、スカンジウム、ネオジウム、銅などの元素を０．５〜５原子
％添加させても良い。
【００９５】
また、第１の導電膜４１１及び第２の導電膜４１２を形成する導電性材料として、イン
ジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウ
ム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）、窒化チタンなどの透光性を有する材料及びそれらを適宜組み合わせて形成
してもよい。
【００９６】
なお本実施形態では、酸化物半導体膜３０５にＬＲＴＡして結晶性を改善した後に第１
の導電膜４１１及び第２の導電膜４１２を形成している。そのため、第１の導電膜４１１
及び第２の導電膜４１２は、ゲート電極４０２よりもランプ光に対する反射率が低い材料
を用いても構わず、配線又は電極として用いられる導電性材料は酸化物半導体膜３０５と
整合性がよいものであれば実施形態１に挙げた材料に限らない。
【００９７】
なお、本実施形態において、エッチング加工は、プラズマエッチング（ドライエッチング
）又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラ
ズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＨ
Ｆ３などのフッ素系又はＣｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とす
る塩素系ガス、あるいはＯ２のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても
良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり
、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【００９８】
なお、本実施形態のフォトリソグラフィ工程において、レジストを塗布する前に、酸化
物半導体膜表面に、膜厚が数ｎｍ程度の絶縁膜を形成してもよい。この工程により酸化物
半導体膜とレジストとが直接接触することを回避することが可能であり、レジストに含ま
れている不純物が酸化物半導体膜中に侵入するのを防止できる。
【００９９】
以上の工程で、チャネル部の半導体層がエッチングされないボトムゲート型（逆スタガ
型ともいう。）の薄膜トランジスタを作製することが出来る。なお、本実施形態では、ボ
トムゲート型のＴＦＴを作製したが、基板上に設けられた酸化物半導体膜上にゲート絶縁
膜を介して形成したゲート電極をＬＲＴＡで加熱して、少なくとも酸化物半導体膜のチャ
ネル形成領域の結晶性を改善できるのであればトップゲート型ＴＦＴであってもよい。
【０１００】
本実施形態は、実施形態１、２と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態について、図６を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態３
において、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを有する半導体装置の例である。よって
、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【０１０１】
基板６００上にゲート電極層６０２を形成し、ゲート電極層６０２を覆うようにゲート
絶縁膜６０３ａ及びゲート絶縁膜６０３ｂを形成する（図６（Ａ）参照）。ゲート絶縁膜
６０３ｂ上に酸化物半導体膜を形成し、基板表面からＬＲＴＡを行い、点線で示す領域に
て結晶性が向上した第１の酸化物半導体領域６０４と、第１の酸化物半導体領域６０４よ
りも結晶化が進行していない第２の酸化物半導体領域６０５を有する酸化物半導体膜を形
成する（図６（Ｂ）参照）。酸化物半導体膜上にマスク６０８を設け（図６（Ｃ））、フ
ォトリソグラフィ工程を用いて酸化物半導体膜を所望の形状に加工し、酸化物半導体膜６
０９を形成する（図６（Ｄ））。
【０１０２】
次に、第１の導電膜６１１及び第２の導電膜６１２を形成する。そして、レジストからな
るマスク６１３を形成する。図６（Ｅ）参照）。本実施の形態では、第１の導電膜６１１
及び第２の導電膜６１２として、それぞれチタンとアルミニウムを含む導電膜をスパッタ
リング法によって形成する。
【０１０３】
その後、フォトリソグラフィ工程によりマスク６１３を用いて所望の形状に加工し、ソー
ス電極又はドレイン電極として機能する第１の導電膜６１５ａ、６１５ｂ、第２の導電膜
６１６ａ、６１６ｂを形成する（図６（Ｆ））。
【０１０４】
以上の工程で、半導体層におけるチャネル部の一部がエッチングされている薄膜トラン
ジスタを作製することが出来る。
【０１０５】
なお、本実施形態において、酸化物半導体膜と第１の導電膜６１１の間にｎ型の酸化物
半導体として、例えば、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡｌＺｎＯ）又はガリウムを
添加した酸化亜鉛（ＧａＺｎＯ）からなる導電膜をもう一層設けてもよい。また、例えば
、ＧａＺｎＯ上にＴｉ或いはＴｉ上にＧａＺｎＯを形成した積層構造としてもよい。ｎ型
の酸化物半導体膜を形成することにより、ソース電極及びドレイン電極となる第１の導電
膜６１１と、酸化物半導体膜との接続を良好にし、接触抵抗を下げることができる。
【０１０６】
本実施形態は、実施形態１、２と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
【０１０７】
本実施の形態では、実施形態３又は実施形態４で形成したボトムゲート型の薄膜トラン
ジスタと画素電極が接続された発光装置について図７を用いて説明する。なお、本実施の
形態の薄膜トランジスタはチャネルエッチ型である。
【０１０８】
図７に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴＦＴの断面図
を示す。７０１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、７０２は画素部に用い
られるＴＦＴ断面図に相当し、７０３は該ＴＦＴ７０２によって電流が供給される発光素
子の断面図に相当する。ＴＦＴ７０１、７０２はボトムゲート型である。
【０１０９】
駆動回路のＴＦＴ７０１は、基板７００上に形成されたゲート電極７１０と、ゲート電
極７１０を覆っているゲート絶縁膜７１１と、ゲート絶縁膜７１１を間に挟んでゲート電
極７１０と重なっている、酸化亜鉛を含む酸化物半導体膜７１２とを有している。さらに
ＴＦＴ７０１は、ソース電極またはドレイン電極として機能する第１の導電膜７１３と、
第２の導電膜７１４とを有している。なお、第１の導電膜７１３及び第２の導電膜７１４
は配線層としても機能する。
【０１１０】
図７では、ゲート絶縁膜７１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの構成
に限定されない。ゲート絶縁膜７１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されていても
良い。
【０１１１】
また第２の導電膜７１４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で形成されてい
る。そして一対の第２の導電膜７１４は、酸化物半導体膜７１２のチャネル形成領域を間
に挟んで、向かい合っている。
【０１１２】
また第１の導電膜７１３は、チタンで形成されている。第１の導電膜７１３は必ずしも
設ける必要はないが、酸化物半導体膜７１２と第２の導電膜７１４との電気的接触特性は
良好となる。また、酸化物半導体膜７１２中の酸素が第２の導電膜に拡散するのを防止す
るバリア層としての機能も有する。その結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる
。なお、酸化物半導体膜は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チ
ャネルが形成される第１の酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し
、極力Ｉ型（真性半導体）に近づくようにその導電型を制御しておいてもよい。
【０１１３】
画素部のＴＦＴ７０２は、基板７００上に形成されたゲート電極７２０と、ゲート電極
７２０を覆っているゲート絶縁膜７１１と、ゲート絶縁膜７１１を間に挟んでゲート電極
７２０と重なっている、酸化物半導体膜７２２とを有している。さらにＴＦＴ７０２は、
ソース電極またはドレイン電極として機能する一対の第１の導電膜７２３と、第２の導電
膜７２４とを有している。
【０１１４】
また第２の導電膜７２４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で形成されてい
る。そして一対の第２の導電膜７２４は、酸化物半導体膜７２２のチャネルが形成される
領域を間に挟んで、向かい合っている。
【０１１５】
また第１の導電膜７２３は、チタンで形成されている。第１の導電膜７２３は必ずしも
設ける必要はないが、酸化物半導体膜７２２との電気的接触特性は良好となる。また、酸
化物半導体膜７２２中の酸素が第２の導電膜７２４に拡散するのを防止するバリア層とし
ての機能も有する。その結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる。なお、酸化物
半導体膜７２２は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チャネルが
形成される第１の酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ
型に近づくようにその導電型を制御しておいてもよい。
【０１１６】
また、ＴＦＴ７０１、７０２を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーション膜
７４０、第２のパッシベーション膜７４１が形成されている。第１のパッシベーション膜
７４０及び第２のパッシベーション膜７４１は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法
などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化
アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素
含有炭素（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。ＴＦＴ７０１、
７０２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良いし、３層以上であ
っても良い。例えば第１のパッシベーション膜７４０を窒化珪素、第２のパッシベーショ
ン膜７４１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒化酸化珪素でパッシベ
ーション膜を形成することで、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防いだり
、ＴＦＴ７０１、７０２が水分などの影響により、劣化するのを防ぐことができる。本実
施の形態では、第１のパッシベーション膜７４０及び第２のパッシベーション膜７４１は
同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に形成した。
【０１１７】
次いで、第２の導電膜７２４の一方を、発光素子７０３の画素電極７３０に接続してい
る。
【０１１８】
次いで、絶縁層７２９（隔壁、土手、バンク層とも呼ばれる）を選択的に形成する。絶
縁層７２９は、画素電極７３０上に開口部を有するように形成し、第２パッシベーション
膜７４１を覆って形成する。本実施の形態では、絶縁層７２９を全面を覆うように形成し
、レジスト等のマスクによって、エッチングする。
【０１１９】
絶縁層７２９は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はシロキサン系材料を出発材
料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無
機シロキサン系の絶縁材料、珪素と結合している水素がメチルやフェニルのような有機基
によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成することができる。アクリル樹脂
、ポリイミド樹脂等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層７２９は
曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層７３１、対向電
極７３２の被覆性が向上する。
【０１２０】
次いで、画素電極７３０上に接するように、電界発光層７３１が形成される。電界発光
層７３１として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料を、それぞれ蒸
着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（
Ｂ）の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成することもでき（低
分子または高分子材料など）、この場合マスクを用いずとも、ＲＧＢの塗り分けを行うこ
とができるため好ましい。なお、ＲＧＢによる三色の組合せの他に、エメラルドグリーン
を加えた四色としてもよい。また、朱色を加えてもよい。また、白色発光するＥＬ素子を
含む画素を組み合わせても良い。
【０１２１】
該電界発光層７３１に接するように対向電極７３２が形成されている。なお発光素子７
０３は陽極と陰極とを有しているが、いずれか一方を画素電極、他方を対向電極として用
いる。こうして、発光素子を用いた表示機能を有する発光装置が完成する。
【０１２２】
本発明では、酸化物半導体膜のチャネル形成領域は少なくとも結晶化された領域を含む
ため、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴに比べて高い移動度のＴＦＴを得ることができる。ま
た、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴに比べて結晶化工程が低温で済むため、プロセスとして
安価である。
【０１２３】
本実施形態は、実施形態１〜４と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
【０１２４】
本実施の形態では、本発明を適用したボトムゲート型の薄膜トランジスタからなる半導
体素子と画素電極が接続された液晶表示装置について図１３〜図１８を用いて説明する。
なお、第２のパッシベーション膜７４１までの形成については、実施の形態５を参照する
ことができるため、図７と同一の符号を付し説明について省略する。
【０１２５】
図１３（Ａ）のように、第２のパッシベーション膜７４１を形成後、該第２のパッシベ
ーション膜７４１を覆って、絶縁層１３２９を形成する。
【０１２６】
次いで、コンタクトホールを介して第２の導電膜７１４、７２４とそれぞれ接続する配
線１３７１、１３７２、１３７３、１３７４を形成する。そして、第２の導電膜７２４は
、配線１３７４を介して液晶素子１３０３の画素電極１３３０に電気的に接続している。
画素電極１３３０は、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、酸化タングステンを
含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含
むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添
加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。また、反射型の表示
パネルを作製する場合には、反射性を有する金属薄膜として、チタン、タングステン、ニ
ッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそ
れらの合金からなる導電膜などを用いることができる。画素電極１３３０は、蒸着法、ス
パッタ法、ＣＶＤ法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。
【０１２７】
また画素電極１３３０上に接するように、配向膜１３３１が形成されている。一方、画
素電極１３３０を間に挟んで第１の基板７００と向かい合っている第２の基板１３４０の
下には、対向電極１３４１と、配向膜１３４２が順に積層されている。そして、画素電極
１３３０及び配向膜１３３１と、対向電極１３４１及び配向膜１３４２との間に液晶１３
４３が設けられており、画素電極１３３０と液晶１３４３と対向電極１３４１とが重なり
合っている部分が液晶素子１３０３に相当する。なお、画素電極１３３０は、図１３（Ｂ
）に示すように、ＴＦＴ７０２上に延設して形成してもよい。酸化物半導体膜は可視光に
対して透光性を有するため、第１の導電膜７１３、７２３及び第２の導電膜７１４、７２
４に透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物
（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜
を用いた場合、画素部の開口率を上げることができる。
【０１２８】
なお、画素電極１３３０と対向電極１３４１との距離（セルギャップ）は、スペーサ１
３６１によって制御されている。図１３（Ａ）では、第１の基板７００側に設けられた絶
縁膜を所望の形状に加工することでスペーサ１３６１を形成しているが、別途用意した球
状のスペーサを、配向膜１３３１上に分散して、セルギャップの制御を行うようにしても
良い。１３６２はシール材に相当し、シール材１３６２によって、液晶１３４３を第１の
基板７００と第２の基板１３４０の間に封止することができる。
【０１２９】
また第１の基板７００の、ＴＦＴ７０１及びＴＦＴ７０２が形成されていない面に、偏
光板１３５０が設けられている。また、第２の基板１３４０の、対向電極１３４１が形成
されている面とは逆の面に、偏光板１３５１が設けられている。なお本発明の液晶表示装
置は、配向膜及び偏光板の数及び設ける位置については、図１３（Ａ）に示す構成に限定
されない。
【０１３０】
本発明では、少なくとも酸化物半導体膜のチャネル形成領域における結晶性が改善され
ているので、非晶質珪素膜を用いたＴＦＴに比べて高い移動度のＴＦＴを得ることができ
る。また、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴに比べて結晶化工程が低温で済むため、プロセス
として安価である。さらに、ランプ加熱により選択的に酸化物半導体膜の結晶性を高めて
いるため、酸化物半導体膜全体を結晶化するのに比べて結晶化にかかる時間を短縮できる
。そのため、歩留まりを高めることができる。また、結晶化を選択的に行う且つ短時間で
行うため、基板のシュリンクが起きにくく、樹脂基板等の比較的融点の低い基板を用いる
ことができる。そのため、低コストでＴＦＴを作製することができる。
【０１３１】
また、チャネル形成領域は可視光を吸収しないため、不要な光キャリアが発生しない。
そのため、耐光性に優れたＴＦＴを形成することができる。
【０１３２】
次に、本発明の液晶表示装置が有する画素の別の構成について説明する。図１４（Ａ）
に、画素の回路図の一形態を、図１４（Ｂ）に図１４（Ａ）に対応する画素の断面構造の
一形態を示す。
【０１３３】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）において、１５０１は画素へのビデオ信号の入力を制御す
るためのスイッチング用ＴＦＴに相当し、１５０２は液晶素子に相当する。具体的には、
スイッチング用ＴＦＴ１５０１を介して画素に入力されたビデオ信号の電位が、液晶素子
１５０２の画素電極に供給される。なお１５０３は、スイッチング用ＴＦＴ１５０１がオ
フのときに液晶素子１５０２の画素電極と対向電極の間の電圧を保持するための容量素子
に相当する。
【０１３４】
具体的には、スイッチング用ＴＦＴ１５０１は、ゲート電極が走査線Ｇに接続されてお
り、ソース領域とドレイン領域が、一方は信号線Ｓに、他方は液晶素子１５０２の画素電
極１５０４に接続されている。容量素子１５０３が有する２つの電極は、一方が液晶素子
１５０２の画素電極１５０４に接続され、他方に一定の電位、望ましくは対向電極と同じ
高さの電位が供給されている。
【０１３５】
なお、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）では、スイッチング用ＴＦＴ１５０１が直列に接続
され、なおかつゲート電極１５１０が接続された複数のＴＦＴが酸化物半導体膜１５１２
を共有しているような構成を有する、マルチゲート構造となっている。マルチゲート構造
とすることで、スイッチング用ＴＦＴ１５０１のオフ電流を低減させることができる。具
体的に図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）ではスイッチング用ＴＦＴ１５０１が２つのＴＦＴが
直列に接続されたような構成を有しているが、３つ以上のＴＦＴが直列に接続され、なお
かつゲート電極が接続されたようなマルチゲート構造であっても良い。また、スイッチン
グ用ＴＦＴは必ずしもマルチゲート構造である必要はなく、ゲート電極とチャネル形成領
域が一つずつ通常のシングルゲート構造のＴＦＴであっても良い。
【０１３６】
次に、本発明の液晶表示装置が有するＴＦＴの、図１３、図１４とは異なる形態につい
て説明する。図１５に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴ
ＦＴの断面図を示す。２３０１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、２３０
２は画素部に用いられるスイッチング用ＴＦＴの断面図に相当し、２３０３は液晶素子の
断面図に相当する。
【０１３７】
駆動回路のＴＦＴ２３０１と画素部のＴＦＴ２３０２は、基板２３００上に形成された
ゲート電極２３１０、２３２０と、ゲート電極２３１０、２３２０を覆っているゲート絶
縁膜２３１１と、ゲート絶縁膜２３１１を間に挟んでゲート電極２３１０、２３２０と重
なっている、チャネル形成領域に少なくとも結晶化した領域を有する酸化物半導体膜２３
１２、２３２２とをそれぞれ有している。そして、酸化物半導体膜２３１２、２３２２の
チャネル形成領域を覆うように、絶縁膜で形成されたチャネル保護膜２３９０、２３９１
が形成されている。チャネル保護膜２３９０、２３９１は、ＴＦＴ２３０１、２３０２の
作製工程において、酸化物半導体膜２３１２、２３２２のチャネル形成領域がエッチング
されてしまうのを防ぐために設ける。さらにＴＦＴ２３０１、２３０２は、ソース電極ま
たはドレイン電極として機能する一対の第１の導電膜２３１３、２３２３と、第２の導電
膜２３１４、２３２４とを有している。なお、第１の導電膜２３１３、２３２３及び第２
の導電膜２３１４、２３２４は配線層としても機能する。
【０１３８】
図１５では、ゲート絶縁膜２３１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの
構成に限定されない。ゲート絶縁膜２３１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されて
いても良い。
【０１３９】
また第２の導電膜２３１４、２３２４は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で
形成されている。そして一対の第２の導電膜２３１４、２３２４は、酸化物半導体膜２３
２２のチャネルが形成される領域を間に挟んでそれぞれ向かい合っている。
【０１４０】
また第１の導電膜２３１３、２３２３は、チタンで形成されている。第１の導電膜２３
１３、２３２３は必ずしも設ける必要はないが、酸化物半導体膜２３１２、２３２２との
電気的接触特性は良好となる。また、酸化物半導体膜２３１２、２３２２中の酸素が第２
の導電膜２３１４、２３２４に拡散するのを防止するバリア層としての機能も有する。そ
の結果、ＴＦＴの信頼性を向上させることができる。なお、酸化物半導体膜２３１２、２
３２２は特に何をせずともｎ型を示すことが知られている。よって、チャネルが形成され
る酸化物半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ型に近づくよう
にその導電型を制御しておいてもよい。
【０１４１】
また、ＴＦＴ２３０１、２３０２を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーショ
ン膜２３８０、第２のパッシベーション膜２３８１が形成されている。第１のパッシベー
ション膜２３８０及び第２のパッシベーション膜２３８１は、プラズマＣＶＤ法又はスパ
ッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪
素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（Ｄ
ＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。Ｔ
ＦＴ２３０１、２３０２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良い
し、３層以上であっても良い。例えば第１のパッシベーション膜２３８０を窒化珪素、第
２のパッシベーション膜２３８１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒
化酸化珪素でパッシベーション膜を形成することで、外部からの不純物が半導体素子内に
侵入するのを防いだり、ＴＦＴ２３０１、２３０２が水分などの影響により、劣化するの
を防ぐことができる。本実施の形態では、第１のパッシベーション膜２３８０及び第２の
パッシベーション膜２３８１は同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に形成した。
【０１４２】
次いで、第２のパッシベーション膜２３８１を覆って、絶縁層２３２９を形成する。そ
して、コンタクトホールを介して第２の導電膜２３１４、２３２４とそれぞれ接続する配
線２３７１、２３７２、２３７３、２３７４を形成する。そして、第２の導電膜２３２４
は、配線２３７４を介して液晶素子２３０３の画素電極２３３０に電気的に接続している
。
【０１４３】
また、画素電極２３３０上に接するように、配向膜２３３１が形成されている。一方、
画素電極２３３０を間に挟んで第１の基板２３００と向かい合っている第２の基板２３４
０上には、対向電極２３４１と、配向膜２３４２が順に積層されている。そして、画素電
極２３３０及び配向膜２３３１と、対向電極２３４１及び配向膜２３４２との間に液晶２
３４３が設けられており、画素電極２３３０と液晶２３４３と対向電極２３４１とが重な
り合っている部分が液晶素子２３０３に相当する。なお、画素電極は、ＴＦＴ上に延設し
て形成してもよい。第１の導電膜及び第２の導電膜に透光性を有するインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機ス
ズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜を用いた場合、画素部の開口率を上げる
ことができる。
【０１４４】
なお、画素電極２３３０と対向電極２３４１との距離（セルギャップ）は、スペーサ２
３６１によって制御されている。図１５では、絶縁膜を所望の形状に加工することでスペ
ーサ２３６１を形成しているが、別途用意した球状のスペーサを、配向膜２３３１上に分
散して、セルギャップの制御を行うようにしても良い。２３６２はシール材に相当し、シ
ール材２３６２によって、液晶２３４３を第１の基板２３００と第２の基板２３４０の間
に封止することができる。
【０１４５】
また第１の基板２３００の、ＴＦＴ２３０１及びＴＦＴ２３０２が形成されている面と
は逆の面に、偏光板２３５０が設けられている。また、第２の基板２３４０の、対向電極
２３４１が形成されている面とは逆の面に、偏光板２３５１が設けられている。なお本発
明の液晶表示装置は、配向膜及び偏光板の数及び設ける位置については、図１５に示す構
成に限定されない。
【０１４６】
次に、本発明の液晶表示装置に用いられる素子基板の構成を示す。
【０１４７】
図１６に、信号線駆動回路６０１３のみを別途形成し、第１の基板６０１１上に形成さ
れた画素部６０１２と接続している素子基板の形態を示す。画素部６０１２及び走査線駆
動回路６０１４は、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体
膜を有するＴＦＴを用いて形成する。非晶質珪素膜を用いるＴＦＴよりも高い移動度が得
られるトランジスタで信号線駆動回路を形成することで、走査線駆動回路よりも高い駆動
周波数が要求される信号線駆動回路の動作を安定させることができる。なお、信号線駆動
回路６０１３は、単結晶シリコンの半導体を用いたトランジスタ、多結晶の半導体を用い
たＴＦＴ、またはＳＯＩを用いたトランジスタであっても良い。画素部６０１２と、信号
線駆動回路６０１３と、走査線駆動回路６０１４とに、それぞれ電源の電位、各種信号等
が、ＦＰＣ６０１５を介して供給される。
【０１４８】
なお、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を、共に画素部と同じ基板上に形成しても良
い。
【０１４９】
また、駆動回路を別途形成する場合、必ずしも駆動回路が形成された基板を、画素部が
形成された基板上に張り合わせる必要はなく、例えばＦＰＣ上に張り合わせるようにして
も良い。図１７（Ａ）に、信号線駆動回路６０２３のみを別途形成し、第１の基板６０２
１上に形成された画素部６０２２及び走査線駆動回路６０２４と接続している素子基板の
形態を示す。画素部６０２２及び走査線駆動回路６０２４は、少なくともチャネル形成領
域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を用いたＴＦＴによって形成する。信号線駆
動回路６０２３は、ＦＰＣ６０２５を介して画素部６０２２と接続されている。画素部６
０２２と、信号線駆動回路６０２３と、走査線駆動回路６０２４とに、それぞれ電源の電
位、各種信号等が、ＦＰＣ６０２５を介して供給される。
【０１５０】
また、信号線駆動回路の一部のみまたは走査線駆動回路の一部のみを、少なくともチャ
ネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を有するＴＦＴを用いて画素部と
同じ基板上に形成し、残りを別途形成して画素部と電気的に接続するようにしても良い。
図１７（Ｂ）に、信号線駆動回路が有するアナログスイッチ６０３３ａを、画素部６０３
２、走査線駆動回路６０３４と同じ第１の基板６０３１上に形成し、信号線駆動回路が有
するシフトレジスタ６０３３ｂを別途異なる基板に形成して基板６０３１に貼り合わせる
素子基板の形態を、図１７（Ｂ）に示す。画素部６０３２及び走査線駆動回路６０３４は
、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物半導体膜を有するＴＦＴ
を用いて形成する。信号線駆動回路が有するシフトレジスタ６０３３ｂは、ＦＰＣ６０３
５を介して画素部６０３２と接続されている。画素部６０３２と、信号線駆動回路に含ま
れるアナログスイッチ６０３３ａ、シフトレジスタ６０３３ｂと、走査線駆動回路６０３
４とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、ＦＰＣ６０３５を介して供給される。
【０１５１】
図１６、図１７に示すように、本発明の液晶表示装置は、駆動回路の一部または全部を
、画素部と同じ基板上に、少なくともチャネル形成領域に結晶化された領域を含む酸化物
半導体膜を有するＴＦＴを用いて形成することができる。
【０１５２】
なお、別途形成した基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈｉ
ｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方法やワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。また接続する位置は
、電気的な接続が可能であるならば、図１８に示した位置に限定されない。また、コント
ローラ、ＣＰＵ、メモリ等を別途形成し、接続するようにしても良い。
【０１５３】
なお本発明で用いる信号線駆動回路は、シフトレジスタとアナログスイッチのみを有す
る形態に限定されない。シフトレジスタとアナログスイッチに加え、バッファ、レベルシ
フタ、ソースフォロワ等、他の回路を有していても良い。また、シフトレジスタとアナロ
グスイッチは必ずしも設ける必要はなく、例えばシフトレジスタの代わりにデコーダ回路
のような信号線の選択ができる別の回路を用いても良いし、アナログスイッチの代わりに
ラッチ等を用いても良い。
【０１５４】
図１８（Ａ）に本発明を適用した液晶表示装置のブロック図を示す。図１８（Ａ）に示
す液晶表示装置は、液晶素子を備えた画素を複数有する画素部８０１と、各画素を選択す
る走査線駆動回路８０２と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動
回路８０３とを有する。
【０１５５】
図１８（Ａ）において信号線駆動回路８０３は、シフトレジスタ８０４、アナログスイ
ッチ８０５を有している。シフトレジスタ８０４には、クロック信号（ＣＬＫ）、スター
トパルス信号（ＳＰ）が入力されている。クロック信号（ＣＬＫ）とスタートパルス信号
（ＳＰ）が入力されると、シフトレジスタ８０４においてタイミング信号が生成され、ア
ナログスイッチ８０５に入力される。
【０１５６】
またアナログスイッチ８０５には、ビデオ信号（ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａｌ）が与えら
れている。アナログスイッチ８０５は入力されるタイミング信号に従ってビデオ信号をサ
ンプリングし、後段の信号線に供給する。
【０１５７】
次に、走査線駆動回路８０２の構成について説明する。走査線駆動回路８０２は、シフ
トレジスタ８０６、バッファ８０７を有している。また場合によってはレベルシフタを有
していても良い。走査線駆動回路８０２において、シフトレジスタ８０６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８０７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８０７は大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【０１５８】
フルカラーの液晶表示装置で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応するビデオ信号を
、順にサンプリングして対応する信号線に供給している場合、シフトレジスタ８０４とア
ナログスイッチ８０５とを接続するための端子数が、アナログスイッチ８０５と画素部８
０１の信号線を接続するための端子数の１／３程度に相当する。よって、アナログスイッ
チ８０５を画素部８０１と同じ基板上に形成することで、アナログスイッチ８０５を画素
部８０１と異なる基板上に形成した場合に比べて、別途形成した基板の接続に用いる端子
の数を抑えることができ、接続不良の発生確率を抑え、歩留まりを高めることができる。
【０１５９】
図１８（Ｂ）に、図１８（Ａ）とは異なる、本発明に係る液晶表示装置のブロック図を
示す。図１８（Ｂ）において信号線駆動回路８１３は、シフトレジスタ８１４、ラッチＡ
８１５、ラッチＢ８１６、Ｄ／Ａ変換回路（以下、ＤＡＣ８１７という）を有している。
走査線駆動回路８１２は、図１８（Ａ）の場合と同じ構成を有しているものとする。
【０１６０】
シフトレジスタ８１４には、クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス信号（ＳＰ）が
入力されている。クロック信号（ＣＬＫ）とスタートパルス信号（ＳＰ）が入力されると
、シフトレジスタ８１４においてタイミング信号が生成され、一段目のラッチＡ８１５に
順に入力される。ラッチＡ８１５にタイミング信号が入力されると、該タイミング信号に
同期して、ビデオ信号が順にラッチＡ８１５に書き込まれ、保持される。なお、図１８（
Ｂ）ではラッチＡ８１５に順にビデオ信号を書き込んでいると仮定するが、本発明はこの
構成に限定されない。複数のステージのラッチＡ８１５をいくつかのグループに分け、各
グループごとに並行してビデオ信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。なお
このときのグループの数を分割数と呼ぶ。例えば４つのステージごとにラッチをグループ
に分けた場合、４分割で分割駆動すると言う。
【０１６１】
ラッチＡ８１５の全てのステージのラッチへの、ビデオ信号の書き込みが一通り終了す
るまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えら
れた期間をライン期間に含むことがある。
【０１６２】
１ライン期間が終了すると、２段目のラッチＢ８１６にラッチ信号（Ｌａｔｃｈ Ｓｉ
ｇｎａｌ）が供給され、該ラッチ信号に同期してラッチＡ８１５に保持されているビデオ
信号が、ラッチＢ８１６に一斉に書き込まれ、保持される。ビデオ信号をラッチＢ８１６
に送出し終えたラッチＡ８１５には、再びシフトレジスタ８１４からのタイミング信号に
同期して、次のビデオ信号の書き込みが順次行われる。この２順目の１ライン期間中には
、ラッチＢ８１６に書き込まれ、保持されているビデオ信号が、ＤＡＣ８１７に入力され
る。
【０１６３】
ＤＡＣ８１７では、入力されたビデオ信号をデジタルからアナログに変換し、対応する
信号線に供給する。
【０１６４】
なお、図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に示す構成は、本実施形態に係る液晶表示装置の一
形態であり、信号線駆動回路と走査線駆動回路の構成はこれに限定されない。
【０１６５】
なお、図１６〜１８は、本実施形態に係る液晶表示装置に限らず、発光装置やその他の
表示装置に用いることができる。
【０１６６】
なお、本実施形態は、実施形態１〜４と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０１６７】
本実施例では、実施形態５で説明した発光装置に用いる発光素子の形態を、図８を用い
て説明する。
【０１６８】
図８（Ａ）は、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用
い、第２の画素電極１７に、仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第１の
画素電極１１を透光性の酸化物導電性材料で形成し、代表的には酸化珪素を１〜１５原子
％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送
層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層した発光物質を含む層１
６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第１の電極層３３とアルミニウムなどの金属材
料で形成する第２の電極層３４で形成している。この構造の画素は、図中の矢印で示した
ように第１の画素電極１１側から光を放射することが可能となる。
【０１６９】
図８（Ｂ）は、第１の画素電極１１に、仕事関数の大きい導電膜を用い、第２の画素電
極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第１の
画素電極１１はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の
濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５と、酸化珪素を１〜１５原子％の
濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２との積層構造で形成している。
その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入
層４３を積層した発光物質を含む層１６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦや
ＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電
極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成する。第２の
電極のいずれの層をも１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで
、図中の矢印で示したように第２の画素電極１７から光を放射することが可能となる。
【０１７０】
図８（Ｅ）は、両方向、即ち第１の電極及び第２の電極から光を放射する例を示し、第
１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第２の画素電極
１７に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第１の画素電
極１１を、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第２の画
素電極１７を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又は
アルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの
金属材料で形成する第４の電極層３４で形成することで、図中の矢印で示したように、第
１の画素電極１１及び第２の画素電極１７の両側から光を放射することが可能となる。
【０１７１】
図８（Ｃ）は、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用
い、第２の画素電極１７に、仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物
質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔
輸送層４１の順に積層した構成を示している。第２の画素電極１７は、発光物質を含む層
１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電
極層３２、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度
で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５の積層構造で形成している。第１の画
素電極１１は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の単体、化合物
又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層
３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態として
おくことで、図中の矢印で示したように第１の画素電極１１から光を放射することが可能
となる。
【０１７２】
図８（Ｄ）は、第１の画素電極１１に、仕事関数の小さい導電膜を用い、第２の画素電
極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物
質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔
輸送層４１の順に積層した構成を示している。第１の画素電極１１は図８（Ａ）と同様な
構成とし、膜厚は発光物質を含む層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。
第２の画素電極１７は、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で構成
している。この構造において、正孔注入層を無機物である金属酸化物（代表的には酸化モ
リブデン若しくは酸化バナジウム）で形成することにより、第２の電極層３２を形成する
際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができ
る。また、第２の画素電極１７を、透光性を有する導電膜で形成することで、図中の矢印
で示したように、第２の画素電極１７の両側から光を放射することが可能となる。
【０１７３】
図８（Ｆ）は、両方向、即ち第１の画素電極及び第２の画素電極から光を放射する例を
示し、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第２の
画素電極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第１
の画素電極１１を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の単体、化合物又は合金を含む第３の電極層３３とアルミニウムな
どの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成し、第２の画素電極１７を、酸化珪素を
１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。
【０１７４】
なお、上記で述べたように発光物質を含む層１６は、有機化合物又は無機化合物を含む
電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系
有機化合物（昇華性を有さず、連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機化合物、代表的
にはデンドリマー、オリゴマー等が挙げられる。）、高分子系有機化合物から選ばれた一
種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせ
ても良い。
【０１７５】
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト
）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナ
ト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フ
ェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキ
ノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。
【０１７６】
また、正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３
−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’
，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡ
ＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミ
ノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼ
ン環−窒素の結合を有する）の化合物が挙げられる。
【０１７７】
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム
（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアル
カリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ３のような
電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であ
ってもよい。
【０１７８】
電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物
（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングス
テン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また
、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタ
ロシアニン系の化合物が挙げられる。
【０１７９】
発光層４２は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成
としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形
成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着
色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止
を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされてい
た円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすこ
とができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減
することができる。
【０１８０】
発光層４２を形成する発光材料には様々な材料がある。低分子系有機発光材料では、４
−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュ
ロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチ
レン−２−ｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−
イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）、ペリフランテン、２，５−ジシ
アノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジ
ン−９−イル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ
）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：
Ａｌｑ３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰ
Ａ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることが
できる。また、この他の物質でもよい。
【０１８１】
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い
。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分
子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本
的には同じであり、陰極、発光物質を含む層、陽極の順に積層した構造となる。しかし、
高分子系有機発光材料を用いた発光物質を含む層を形成する際には、低分子系有機発光材
料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる
。具体的には、陰極、発光層、正孔輸送層、陽極という順に積層した構造である。
【０１８２】
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を
示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発
光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、
ポリフルオレン系が挙げられる。
【０１８３】
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ（パラフェニレンビニレン） ［ＰＰＶ］
の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン） ［ＲＯ−ＰＰ
Ｖ］、ポリ（２−（２’−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビ
ニレン）［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１，４−フェニレ
ンビニレン）［ＲＯＰｈ−ＰＰＶ］等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパ
ラフェニレン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）
［ＲＯ−ＰＰＰ］、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）等が挙げられる
。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３−アルキルチオフ
ェン）［ＰＡＴ］、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキ
シルチオフェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）［
ＰＣＨＭＴ］、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３
−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフ
ェニル）−２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系には
、ポリフルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ
］、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。
【０１８４】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の
間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセ
プター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒
には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高
分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウスルホ
ン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポリス
チレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【０１８５】
また、発光層４２は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材
料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）
を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【０１８６】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ３、部分的に赤色発光色素であ
るナイルレッドを添加したＡｌｑ３、Ａｌｑ３、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミ
ン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを
用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが
好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポ
リ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後
、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタ
ジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−ス
チリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）を添加したポリ
ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【０１８７】
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ
）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。
また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン
６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示し
た白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤
色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。
【０１８８】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の
間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセ
プター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒
には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性
の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウス
ルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポ
リスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【０１８９】
さらに、発光層４２は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料
を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の
画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成
し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同
じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用
した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる
。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材
料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度
が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図る
ことができる。
【０１９０】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、
第３遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金
属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られるこ
とはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化
合物を用いることも可能である。
【０１９１】
以上に掲げる発光物質を含む層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸
送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機
能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層
を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであ
り、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極
を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において許容されうるものである。
【実施例２】
【０１９２】
本実施例では本発明に係る発光装置の表示パネルの画素回路、及びその動作構成につい
て、図９を用いて説明する。表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置
において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定される
のものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される
電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）
とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される
電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）
とがある。本実施例では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図９（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明す
る。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図９（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。
【０１９３】
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７１１、行方
向に走査線３７１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ３７０１、駆動用ＴＦＴ
３７０３、容量素子３７０２及び発光素子３７０５を有する。
【０１９４】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１及び駆動用ＴＦＴ３７０３は、オンしているときは
線形領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に電圧を印加するか
否かを制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい
。本実施例ではスイッチング用ＴＦＴ３７０１をｎチャネル型ＴＦＴとし、駆動用ＴＦＴ
３７０３をｐチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ３７０３には、エンハ
ンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。また、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３のチャネル幅Ｗとチャネルと長Ｌの比（Ｗ／Ｌ）は、ＴＦＴの移動度にもよ
るが１〜１０００であることが好ましい。Ｗ／Ｌが大きいほど、ＴＦＴの電気特性が向上
する。
【０１９５】
図９（Ａ）、（Ｂ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は、画素に対す
るビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ３７０１がオンとなる
と、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電
圧が保持される。
【０１９６】
図９（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄｄ
の場合、即ち図８（Ｃ）及び（Ｄ）の場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用ＴＦＴ３７０３の特性バ
ラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
【０１９７】
図９（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓｓ
の場合、即ち図８（Ａ）及び（Ｂ）の場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３に接続される電極は陽極である。この場合、Ｖｄｄより電圧の高いビデオ信
号を信号線３７１０に入力することにより、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が
保持され、駆動用ＴＦＴ３７０３が線形領域で動作するので、ＴＦＴのバラツキによる輝
度ムラを改善することが可能である。
【０１９８】
図９（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図９
（Ａ）に示す画素構成と同じである。
【０１９９】
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオン又はオフが制御される。
ＴＦＴ３７０６がオンとなると、容量素子３７０２に保持された電荷は放電し、駆動用Ｔ
ＦＴ３７０３がオフとなる。つまり、ＴＦＴ３７０６の配置により、強制的に発光素子３
７０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ３７０６を消去用ＴＦ
Ｔと呼ぶことができる。従って、図９（Ｂ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込
みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができ
るため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
【０２００】
上記動作構成を有する画素において、発光素子３７０５の電流値は、線形領域で動作する
駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性のバ
ラツキを抑制することが可能であり、ＴＦＴ特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ム
ラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０１】
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図９（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。図９（Ｃ）に示
す画素は、図９（Ａ）に示す画素構成に、電源線３７１２、電流制御用ＴＦＴ３７０４が
設けられている。
【０２０２】
図９（Ｅ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極が、行方向に配置された電
源線３７１２に接続される点が異なっており、それ以外は図９（Ｃ）に示す画素と同じ構
成である。つまり、図９（Ｃ）、（Ｅ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかし
ながら、行方向に電源線３７１２が配置される場合（図９（Ｃ））と、列方向に電源線３
７１２が配置される場合（図９（Ｅ））とでは、各電源線は異なる層に形成された導電膜
で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極が接続される配線に注目し
、これらを作製する層が異なることを表すために、図９（Ｃ）、（Ｅ）として分けて記載
する。
【０２０３】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は線形領域で動作し、駆動用ＴＦＴ３７０３は飽和
領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に流れる電流値を制御す
る役目を有し、電流制御用ＴＦＴ３７０４は飽和領域で動作し発光素子３７０５に対する
電流の供給を制御する役目を有する。
【０２０４】
図９（Ｄ）及び（Ｆ）示す画素はそれぞれ、図９（Ｃ）及び（Ｅ）に示す画素に、消去用
のＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図９（Ｃ）及び（Ｅ）に示す
画素構成と同じである。
【０２０５】
なお、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示される画素でも、ＣＶＣＣ動作をすることは可能である
。また、図９（Ｃ）〜（Ｆ）に示される動作構成を有する画素は、図９（Ａ）及び（Ｂ）
と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Ｖｄｄ及びＶｓｓを適宜変えることが
可能である。
【０２０６】
上記構成を有する画素は、電流制御用ＴＦＴ３７０４が線形領域で動作するために、電流
制御用ＴＦＴ３７０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子３７０５の電流値に影響を及ぼ
さない。つまり、発光素子３７０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０
３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光
素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０７】
なお、容量素子３７０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信
号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子３７０
２を設けなくてもよい。
【０２０８】
このようなアクティブマトリクス型の表示装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦ
Ｔが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０２０９】
また、本発明に係る表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、
点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線
順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、
表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信
号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【実施例３】
【０２１０】
本実施例では、本発明に係る駆動回路の実装について、図１０を用いて説明する。
【０２１１】
図１０（Ａ）に示すように、画素部１４０１の周辺に信号線駆動回路１４０２、及び走査
線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂを実装する。図１０（Ａ）では、信号線駆動回路１４
０２、及び走査線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等として、公知の異方性導電接着剤、
及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方法、並び
に半田バンプを用いたリフロー処理等により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実
装する。ここでは、ＣＯＧ方式を用いる。そして、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキ
ット）１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
【０２１２】
また、図１０（Ｂ）に示すように、酸化物半導体でＴＦＴを代表とする半導体素子を形成
する場合、画素部１４０１と走査線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等を基板上に一体形
成し、信号線駆動回路１４０２等を別途ＩＣチップとして実装する場合がある。図１０（
Ｂ）において、信号線駆動回路１４０２として、ＣＯＧ方式により、基板１４００上にＩ
Ｃチップ１４０５を実装する。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路
とを接続する。
【０２１３】
さらに、図１０（Ｃ）に示すように、ＣＯＧ方式に代えて、ＴＡＢ方式により信号線駆動
回路１４０２等を実装する場合がある。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと
外部回路とを接続する。図１０（Ｃ）において、信号線駆動回路をＴＡＢ方式により実装
しているが、走査線駆動回路をＴＡＢ方式により実装してもよい。
【０２１４】
ＩＣチップをＴＡＢ方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることが
でき、狭額縁化を達成することができる。
【０２１５】
ＩＣチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ＩＣチップの代わりにガラス基板
上にＩＣを形成したＩＣ（以下、ドライバＩＣと表記する）を設けてもよい。ＩＣチップ
は、円形のシリコンウェハからＩＣチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。
一方ドライバＩＣは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高める
ことができる。そのため、ドライバＩＣの形状寸法は自由に設定することができる。例え
ば、ドライバＩＣの長辺の長さを１５〜８０ｍｍとして形成すると、ＩＣチップを実装す
る場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減すること
ができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。
【０２１６】
ドライバＩＣは、基板上に形成された結晶性半導体を用いて形成することができ、結晶
性半導体は連続発振型のレーザ光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザ
光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結
果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速
駆動が可能となり、ドライバＩＣに好適である。本発明の少なくともチャネル形成領域の
結晶性が改善された酸化物半導体膜を用いてドライバＩＣを形成してもよい。
【実施例４】
【０２１７】
本実施例では、本発明に係る表示モジュールについて説明する。ここでは、表示モジュ
ールの一例として、液晶モジュールを、図１１を用いて示す。
【０２１８】
基板１６０１と対向基板１６０２とが、シール材１６００により固着され、それらの間に
は画素部１６０３と液晶層１６０４とが設けられ表示領域を形成している。
【０２１９】
着色層１６０５は、カラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑
、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。基板１６０１と対向基
板１６０２との外側には、偏光板１６０６、１６０７が配設されている。また、偏光板１
６０６の表面には、保護膜１６１６が形成されており、外部からの衝撃を緩和している。
【０２２０】
基板１６０１に設けられた接続端子１６０８には、ＦＰＣ１６０９を介して配線基板１
６１０が接続されている。配線基板１６１０には、画素駆動回路（ＩＣチップ、ドライバ
ＩＣ等）、コントロール回路や電源回路などの外部回路１６１２が組み込まれている。
【０２２１】
冷陰極管１６１３、反射板１６１４、及び光学フィルム１６１５はバックライトユニッ
トであり、これらが光源となって液晶表示パネルへ光を投射する。液晶パネル、光源、配
線基板、ＦＰＣ等は、ベゼル１６１７で保持及び保護されている。
【実施例５】
【０２２２】
本実施例は、本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に
携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュ
ータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等
の記録媒体を備えた画像再生装置等について図面を参照して説明する。
【０２２３】
図１２（Ａ）に示す携帯情報端末は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。本
発明の一である表示装置を用いることにより、携帯情報端末を安価に提供することができ
る。
【０２２４】
図１２（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含ん
でいる。本発明の一である表示装置を用いることにより、デジタルビデオカメラを安価に
提供することができる。
【０２２５】
図１２（Ｃ）に示す携帯端末は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部
９１０２は、実施形態１〜５、及び実施例１〜４で示すものを適用することができる。本
発明の一である表示装置を用いることにより、携帯端末を安価に提供することができる。
【０２２６】
図１２（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含
んでいる。本発明の一である表示装置を用いることにより、携帯型のテレビジョン装置を
安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話などの携帯端末に
搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（
例えば４０インチ以上）まで、幅広く適用することができる。
【０２２７】
図１２（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んで
いる。本発明の一である表示装置を用いることにより、携帯型のコンピュータを安価に提
供することができる。
【０２２８】
図１２（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる
。本発明の一である表示装置を用いることにより、テレビジョン装置を安価に提供するこ
とができる。
【０２２９】
上記に挙げた電子機器において、二次電池を用いているものは、消費電力を削減した分、
電子機器の使用時間を長持ちさせることができ、二次電池を充電する手間を省くことがで
きる。
【実施例６】
【０２３０】
本実施例では、本発明に用いるＬＲＴＡ装置の構成について図１９を用いて説明する。
【０２３１】
図１９（Ａ）において、ガラス基板１９０１上に、ゲート電極１９２２、ゲート絶縁膜
１９２３ａ、１９２３ｂ、酸化物半導体膜１９０２が形成されている。また、基板下面側
に赤外光ランプ１９０３、基板上面側に紫外光ランプ１９０４が設けられている。そして
、紫外光ランプ１９０４に並列して第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助
ランプ１９０６を配置する。なお、第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助
ランプ１９０６は設けなくてもよい。
【０２３２】
また、本実施例では紫外光ランプ１９０４の（基板の移動方向に対して）前方および後
方に第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助光ランプ１９０６を配置する構
成としているが、片方のみに配置した構成とすることもできる。
【０２３３】
以上の様な構成において、各ランプ（赤外光ランプ１９０３〜第２の赤外光補助ランプ
１９０６）は図中の矢印の方向に向かって移動し、線状光を走査する。本実施例の構成で
は、まずゲート絶縁膜１９２３ａ、１９２３ｂを介してゲート電極１９２２と重なってい
る酸化物半導体膜１９０２の点線で示す領域１９０８に第１の赤外光補助ランプ１９０５
により赤外光が照射されて加熱される。そして、基板の移動に伴い前方へと移動していく
。なお、基板にランプ照射をする際に各ランプを移動させているが、ガラス基板１９０１
を移動させても又はランプと基板の両方を移動させてもよい。
【０２３４】
第１の赤外光補助ランプ１９０５照射後、基板上面側から紫外光ランプ１９０４からの
紫外光が照射され、かつ、基板下面側から赤外光ランプ１９０３からの赤外光が照射され
てゲート電極１９２２と重なる酸化物半導体膜１９０２の領域１９０８が加熱される。本
実施例の場合、酸化物半導体膜１９０２の結晶化はこの領域１９０８が優先して行われる
。
【０２３５】
紫外光ランプ１９０４及び赤外光ランプ１９０３からの照射により加熱された領域１９
０８は、紫外光ランプ１９０４後方に配置された第２の赤外光補助ランプ１９０６からの
赤外光により加熱される。第２の赤外光補助ランプ１９０６からの赤外光の照射は、結晶
化が促進した領域１９０８をさらに加熱するために設けられている。
【０２３６】
以上の様に、酸化物半導体膜１９０２中のゲート電極１９２２と重なる領域（途中から
結晶性酸化物半導体膜となる領域）１９０８は、見かけ上基板の移動に伴って前方へ移動
する。
【０２３７】
ここで図１９（Ｂ）に示すのは、酸化物半導体膜１９０２の領域１９０８について、時
間（Ｔｉｍｅ）と温度（Ｔｅｍｐ． ）の関係を示した図である。図１９（Ｂ）に示す様
に、時間の経過に伴ってまず前加熱（プレヒート）状態となり、次いで主加熱（メインヒ
ート）状態、後加熱（ポストヒート）状態と続く。
【０２３８】
図１９（Ｂ）から明らかな様に、プレヒート状態ではある程度にまで温度が上げられ、
次のメインヒート状態との温度勾配を緩和する役割を果たしている。これは、メインヒー
ト状態で急激に熱せられて酸化物半導体膜に歪みエネルギー等が蓄積するのを防ぐための
工夫である。
【０２３９】
そのため、第１の赤外光補助ランプ１９０５の出力エネルギーは赤外光ランプ１９０３
の出力エネルギーよりも小さめに設定しておくことが望ましい。この時、どの様な温度勾
配を形成する様に調節するかは実施者が適宜決定すれば良い。
【０２４０】
次に、プレヒート状態を通過すると、基板下面側から赤外光を照射され、膜面温度が
２５０〜５７０℃でまで上昇したメインヒート状態となる。この状態で酸化物半導体膜１
９０２中の領域１９０８は結晶性が良好となる。なお、同時に照射される紫外光は電子励
起に寄与するので熱的な変化はもたらさない。
【０２４１】
メインヒート状態で得られた結晶性が改善した領域１９０８は紫外光ランプ１９０４の
後方に配置された第２の赤外光補助ランプ１９０６によって加熱される。このポストヒー
ト状態は、メインヒート状態の急冷により熱的平衡の崩れた状態で結晶化が終了するのを
防ぐ役割を果たす。これは結晶化に要する時間に余裕を持たせて最も安定な結合状態を得
るための工夫である。
【０２４２】
従って、第２の赤外光補助ランプ１９０６も基板下面に配置される赤外光ランプ１９０
３よりも出力エネルギーを小さく設定し、徐々に温度が下がる様な温度勾配を形成する様
に調節することが望ましい。
【０２４３】
以上の様な構成とすることで、ゲート電極と重なる酸化物半導体膜の一部が加熱される
ため、基板のシュリンクを抑制することができる。また、結晶化工程を各ランプ又は基板
を移動させながら行うことによりスループットを上げることができる。また、酸化物半導
体膜の急加熱および結晶性酸化物半導体膜の急冷により生じうる応力歪み、不対結合手等
の結晶欠陥の発生を抑制し、結晶性に優れた領域１９０８を有する酸化物半導体膜を得る
ことができる。
【０２４４】
また、第１の赤外光補助ランプ１９０５、第２の赤外光補助ランプ１９０６を設けずに
照射加熱を行うことで、基板にかかる熱を抑制してもよい。
【０２４５】
なお、本実施例では、線状ランプを用いたＬＲＴＡ装置の構成について説明したが、面
状ランプを用いて結晶化工程を行ってもよい。
【実施例７】
【０２４６】
本実施例では、本発明に係る半導体装置を電気泳動表示装置に適用した例について図２
０を参照しながら示す。
【０２４７】
図２０に示す電気泳動表示装置は、本体２０１０、画像を表示する画素部２０１１、ドラ
イバＩＣ２０１２、受信装置２０１３、フィルムバッテリー２０１４などを含んでいる。
ドライバＩＣ２０１２や受信装置２０１３などは半導体部品を用い実装しても良い。本発
明の半導体装置は画素部２０１１やドライバＩＣ２０１２に用いることができる。なお、
画素部２０１１は、マイクロカプセルやジリコンビーズなどが配列された表示層と、それ
を制御するドライバ層が積層した構造となっている。表示層とドライバ層は２枚のプラス
チックフィルムで挟まれている。
【０２４８】
このような電気泳動表示装置は電子ペーパーとも呼ばれており、非常に軽く、可撓性を
有していることから筒状に丸めることも可能であり、持ち運びに非常に有利である。した
がって、大画面の表示媒体を自由に持ち運びすることができる。また、本発明の半導体装
置を画素部２０１１等に用いるため、安価な表示装置を提供することができる。
【０２４９】
本実施例の電気泳動表示装置として様々な形態が考えられ得るが、プラスの電荷を有す
る第１の粒子と、マイナスの電荷を有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒ま
たは溶質に複数分散されたものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって
、マイクロカプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色の
みを表示するものである。なお、第１の粒子または第２の粒子は染料を含み、電界がない
場合において移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２の粒子の色は異なるも
の（無色を含む）とする。マイクロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと呼
ばれるものであり、この電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷す
ることができる。
【０２５０】
また、本発明の半導体装置は、可視光に対して透光性を有する酸化物半導体膜に併せて
、ソース電極及びドレイン電極などに可視光に対して透光性を有するインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機ス
ズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを含む透明導電膜を用いることができる。ドライバ層に用
いるＴＦＴに従来のアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたのであれば、チャネル
形成領域に光が照射されないようにするために、チャネル形成領域に重ねて遮光膜を設け
ることを要する。しかしながら、本発明のように、可視光に対して透光性を有する酸化物
半導体膜、ソース電極およびドレイン電極を用いてドライバ層を作製することにより、両
面表示の電気泳動表示装置を得ることができる。
【０２５１】
尚、本発明の半導体装置は、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ
、オーディオコンポ等）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイ
ルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）に加え、冷蔵庫装置、洗
濯機、炊飯器、固定電話装置、真空掃除機、体温計など家庭電化製品から、電車内の吊し
広告、鉄道駅や空港の発着案内版など大面積のインフォメーションディスプレイまで、主
に静止画像を表示する手段として用いることができる。
【実施例８】
【０２５２】
本実施例は、本発明に係るデジタルオーディオプレーヤーについて図２１を参照して説
明する。
【０２５３】
図２１に示すデジタルオーディオプレーヤーは、本体２１１０、表示部２１１１、メモ
リ部２１１２、操作部２１１３、イヤホン２１１４等を含んでいる。なお、イヤホン２１
１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部２１１１とし
て、液晶又は有機ＥＬ等を用いることができる。メモリ部２１１２として、記録容量が２
０メガバイト（ＭＢ）〜２００ギガバイト（ＧＢ）のフラッシュメモリを用い、操作部２
１１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。
【０２５４】
本発明の半導体装置が有するＴＦＴの酸化物半導体膜のチャネル形成領域は少なくとも
結晶化した領域を有するため、本発明の半導体装置を表示部２１１１に設けることで、安
価で性能のよいデジタルオーディオプレーヤーを提供することができる。さらに、酸化物
半導体膜のチャネル形成領域は透明であり可視光を吸収しないため、不要な光キャリアが
発生しない。そのため、チャネル形成領域において光照射による特性劣化が生じないため
、信頼性の高いデジタルオーディオプレーヤーを提供することができる。
【０２５５】
本実施例は、実施形態１〜６、実施例１〜４と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２５６】
１０１ 基板
１０２ 下地膜
１０３ ゲート電極
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ 配線
１０６ 酸化物半導体膜
１０７ 第１の酸化物半導体領域
１０８ 第２の酸化物半導体領域
３０１ 基板
３０２ 下地膜
３０３ ゲート電極
３０４ ゲート絶縁膜
３０５ 酸化物半導体膜
３０６ 配線
３０７ 配線
３０８ 第１の酸化物半導体領域
３０９ 第２の酸化物半導体領域
４００ 基板
４０１ 導電膜
４０２ ゲート電極
４０３ａ ゲート絶縁膜
４０３ｂ ゲート絶縁膜
４０４ 酸化物半導体膜
４０５ 保護膜
４０６ レジスト
４０７ チャネル保護膜
４０８ マスク
４０９ 酸化物半導体膜
４１１ 第１の導電膜
４１２ 第２の導電膜
４１３ マスク
４１４ａ 第１の導電膜
４１４ｂ 第１の導電膜
４１５ａ 第２の導電膜
４１５ｂ 第２の導電膜
４２４ 領域
４３４ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜は、酸素と珪素とを含み、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第１の絶縁膜において、窒素は酸素よりも多く含まれ、
前記第２の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜において、酸素は窒素よりも多く含まれ、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第１の絶縁膜において、窒素は酸素よりも多く含まれ、
前記第２の絶縁膜は、酸素と珪素とを含み、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜において、酸素は窒素よりも多く含まれ、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜に電気的に接続された、ソース電極及びドレイン電極を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、白金、チタン、及びネオジムから選ばれた一の金属を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、白金、チタン、及びネオジムから選ばれた一の金属の窒化物を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記ゲート電極は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、クロム、またはニオブを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜は、酸素と珪素とを含み、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第１の絶縁膜において、窒素は酸素よりも多く含まれ、
前記第２の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜において、酸素は窒素よりも多く含まれ、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第１の絶縁膜において、窒素は酸素よりも多く含まれ、
前記第２の絶縁膜は、酸素と珪素とを含み、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含み、
前記第１の絶縁膜は、窒素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜は、窒素と酸素と珪素とを含み、
前記第２の絶縁膜において、酸素は窒素よりも多く含まれ、
前記酸化物半導体膜は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜とを介して前記ゲート電極と重なる領域において結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜に電気的に接続された、ソース電極及びドレイン電極を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、白金、チタン、及びネオジムから選ばれた一の金属を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、白金、チタン、及びネオジムから選ばれた一の金属の窒化物を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記ゲート電極は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、クロム、またはニオブを含むことを特徴とする半導体装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２４８８６２（Ｐ２０１２−２４８８６２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６０３３０（Ｐ２０１２−１６０３３０）
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【分割の表示】特願２００６−２６２９９１（Ｐ２００６−２６２９９１）の分割
【原出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【分割の表示】特願２００６−２６２９９１（Ｐ２００６−２６２９９１）の分割
【原出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【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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