JP2019197888A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】劣化によるトランジスタの閾値電圧の変化を抑える信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】パルス出力回路において、ドレインにクロック信号ＣＫが与えられるトランジスタ１０１と、ソースに電源電位ＶＳＳが与えられドレインがトランジスタ１０１のソースに接続されるトランジスタ１０２と、ドレインに電源電位ＶＤＤが与えられるトランジスタ１０３と、ソースに電源電位ＶＳＳが与えられドレインがトランジスタ１０３のソースに接続されるトランジスタ１０４と、ソースに電源電位ＶＳＳが与えられドレインがトランジスタ１０３のゲートに接続されるトランジスタ１０５と、ソース及びドレインの一方がトランジスタ１０１のソースに接続され他方がトランジスタ１０３のゲートに接続されるトランジスタ１０６と、を有する。トランジスタ１０１、１０３は、互いに接続されたバックゲートを有する。各トランジスタは、同一の導電型を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、単極性のトランジスタを用いたパルス出力回路、上記パルス出力回路を用いた
半導体表示装置などの、半導体装置に関する。

液晶表示装置、ＥＬ表示装置などの半導体表示装置は、バックプレーン（回路基板）のコ
ストを下げるために、ＣＭＯＳよりも、単極性のトランジスタで構成されている方が望ま
しい。以下の特許文献１及び特許文献２では、半導体表示装置の駆動回路に用いられる、
インバータやシフトレジスタなどの各種回路を、単極性のトランジスタで構成する技術に
ついて開示されている。

特に、酸化物半導体を有するトランジスタで構成された半導体表示装置は、第５世代（横
１２００ｍｍ×縦１３００ｍｍ）以上のガラス基板に対応できるため、生産性が高く、コ
ストが低いという利点を有する。また、酸化物半導体を有するトランジスタは一般的には
単極性であるため、上記酸化物半導体を半導体表示装置に用いる場合、半導体表示装置の
駆動回路は単極性のトランジスタで構成される。よって、酸化物半導体を有するトランジ
スタは、半導体表示装置を構成するトランジスタとして、好適であると言える。

特開２００１−３２５７９８号公報 特開２０１０−２７７６５２号公報

ところで、単極性のトランジスタで構成された半導体表示装置では、複数の画素に接続さ
れたバスラインと呼ばれる配線、例えば走査線や信号線などに、電位を供給する駆動回路
において、当該電位のバスラインへの供給を制御するトランジスタに、閾値電圧のシフト
などの電気的特性の劣化が見られた。

上述したような技術的背景のもと、本発明は、劣化によるトランジスタの閾値電圧のシフ
トを抑えることができる、信頼性の高い半導体装置の提供を、課題の一つとする。

非導通状態において、ソース及びドレインのいずれか一方に与えられる電位の変動する頻
度が高いほど、また当該電位の変動が大きいほど、閾値電圧がシフトするなどのトランジ
スタの電気的特性の劣化が顕著に生じやすいことを、経験的に見出した。そして、実際に
、駆動回路の動作時において、バスラインへの電位の供給を制御するトランジスタのうち
、電気的特性の劣化が見られているトランジスタには、非導通状態にてソース及びドレイ
ンのいずれか一方に、電位の変動する頻度が高く、なおかつ、電位の振幅が大きい、クロ
ック信号などの制御信号が与えられている。

よって、上記トランジスタの電気的特性の劣化を抑えるためには、上記制御信号の振幅を
小さくすることが望ましいが、制御信号の振幅を小さくすると、上記トランジスタのソー
ス及びドレインの他方からバスラインに与えられる電位の振幅も小さくなるため、好まし
くない。そこで、本発明の一態様に係る駆動回路では、従来、バスラインへの電位の供給
を制御していたトランジスタの後段に、別途、電位の振幅を調整する機能を有する回路を
設ける。上記構成により、制御信号の振幅を小さくして、ソース及びドレインの一方に制
御信号が与えられるトランジスタの電気的特性の劣化を抑えると共に、駆動回路から出力
される信号の振幅を、所望の大きさに設定することができる。

本発明の一態様により、劣化によるトランジスタの閾値電圧のシフトを抑えることができ
る、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

パルス出力回路の構成を示す図。 パルス出力回路の構成を示す図、及びタイミングチャート。 パルス出力回路の構成を示す図。 パルス出力回路の構成を示す図。 パルス出力回路の構成を示す図。 半導体装置の断面構造を示す図。 信号線駆動回路の構成を示す図。 駆動回路と保護回路の構成を示す図。 トランジスタの一形態を説明する図。 トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図。 トランジスタの一形態を説明する図。 トランジスタの一形態を説明する図。 液晶表示装置の上面図と断面図。 半導体表示装置の構成を示す斜視図。 電子機器の図。 試料に用いた構造を説明する図。 ＴＤＳ分析結果を説明する図。 ＴＤＳ分析結果を説明する図。 ＴＤＳ分析結果を説明する図。 ＴＤＳ分析結果を説明する図。 トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性を説明する図。 トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性を説明する図。 トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性を説明する図。 窒化シリコン膜の水素分子の脱離量及びアンモニア分子の脱離量を説明する図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び
詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明
は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、本発明は、集積回路、ＲＦタグ、半導体表示装置など、トランジスタを用いたあら
ゆる半導体装置を、その範疇に含む。なお、集積回路には、マイクロプロセッサ、画像処
理回路、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコン
トローラを含むＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉ
ｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＣ
ＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ ＰＬＤ）などのプログラマブル論理回路（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒ
ａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）が、その範疇に含まれる。また、半導体表
示装置には、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装
置、電子ペーパー、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）など、半導体膜を用いた回路素子を駆動回路に有している
半導体表示装置が、その範疇に含まれる。

なお、本明細書において半導体表示装置とは、液晶素子や発光素子などの表示素子が各画
素に形成されたパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモ
ジュールとを、その範疇に含む。

また、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が
、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接
続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或い
は伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介し
て間接的に接続している状態も、その範疇に含む。

また、トランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領
域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのド
レインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続された
ドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。

トランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタのチャネル型及び各端子に与え
られる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型トランジ
スタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がド
レインと呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子が
ドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜
上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説
明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ
替わる。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る駆動回路が有する、パルス出力回路の例につい
て説明する。

図１は、本実施の形態に係るパルス出力回路の構成例を説明するための図である。図１に
示すパルス出力回路ＳＲは、図１（Ａ）に示すように、入力されるセット信号（Ｓ）、リ
セット信号（Ｒ）、及びクロック信号（ＣＫ）に従い、出力端（ＯＵＴ）を介してパルス
信号を出力する機能を有する。なお、パルス出力回路ＳＲに複数のクロック信号を入力し
てもよい。

さらに、図１（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲは、図１（Ｂ）に示すように、トランジス
タ１０１乃至トランジスタ１０６を有する。トランジスタ１０１乃至トランジスタ１０６
は、同一の導電型を有する。

例えば、図１（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲを複数（パルス出力回路ＳＲ＿１乃至ＳＲ
＿ｎ（ｎは２以上の自然数））用いて、図１（Ｃ）に示すようにシフトレジスタを構成で
きる。図１（Ｃ）では、一例としてｎが４以上の場合を示す。このとき、パルス出力回路
ＳＲ＿１には、セット信号（Ｓ）としてスタートパルス信号（ＳＰ）が入力される。さら
に、パルス出力回路ＳＲ＿ｋ（ｋは２以上ｎ以下の自然数）には、セット信号（Ｓ）とし
てパルス出力回路ＳＲ＿ｋ−１から出力されるパルス信号が入力される。さらに、パルス
出力回路ＳＲ＿ｍ（ｍはｎ−１以下の自然数）には、リセット信号（Ｒ）としてパルス出
力回路ＳＲ＿ｍ＋１から出力されるパルス信号が入力される。さらに、奇数段のパルス出
力回路ＳＲには、クロック信号（ＣＫ）としてクロック信号ＣＬＫが入力される。さらに
、偶数段のパルス出力回路ＳＲには、クロック信号（ＣＫ）としてクロック信号ＣＬＫＢ
が入力される。クロック信号ＣＬＫＢは、クロック信号ＣＬＫの極性を反転させた信号で
ある。図１（Ｃ）に示すシフトレジスタでは、パルス出力回路ＳＲ＿１乃至ＳＲ＿ｎのそ
れぞれの出力端（ＯＵＴ＿１乃至ＯＵＴ＿ｎ）を介してパルス信号を出力する。なお、ｎ
＋１段目のパルス出力回路ＳＲ＿ｎ＋１としてダミー段のパルス出力回路ＳＲを設けても
よい。このとき、パルス出力回路ＳＲ＿ｎ＋１から出力されるパルス信号は、リセット信
号（Ｒ）としてパルス出力回路ＳＲ＿ｎに入力される。

次に、図１（Ａ）（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲについて、図２を用いてさらに説明す
る。図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す構成に加え、トランジスタ１０１、トランジスタ１
０２、トランジスタ１０４、トランジスタ１０５のゲートの電位を制御する回路１００を
設けた例を示す図であり、図２（Ｂ）は、回路１００を、トランジスタ１１３乃至トラン
ジスタ１１６を用いて構成した例を示す図である。各構成要素について以下に説明する。

トランジスタ１０１のゲートの電位は、セット信号（Ｓ）及びリセット信号（Ｒ）によっ
て制御される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、セット信号（Ｓ）に従ってトランジス
タ１１３が導通状態になることにより、トランジスタ１０１のゲート（ノードα）の電位
が上昇する。さらに、リセット信号（Ｒ）に従ってトランジスタ１１４が導通状態になる
ことにより、トランジスタ１０１のゲートに電源電位ＶＳＳが与えられる。このように、
セット信号（Ｓ）及びリセット信号（Ｒ）によるトランジスタ１０１のゲートの電位の制
御には、セット信号（Ｓ）及びリセット信号（Ｒ）によりトランジスタ１１３、トランジ
スタ１１４の動作状態を制御することでトランジスタ１０１のゲートの電位を制御する場
合など、間接的に行われる制御も含まれる。

トランジスタ１０１のソース及びドレインの一方には、クロック信号（ＣＫ）などの制御
信号が入力される。トランジスタ１０１のソース及びドレインの一方の電位は、クロック
信号（ＣＫ）に応じて変化する。なお、本発明の一態様は上記構成に限定されず、一方の
電極にクロック信号（ＣＫ）が入力され、他方の電極がトランジスタ１０１のソース及び
ドレインの一方に接続される容量素子を、設ける構成としても良い。

さらに、トランジスタ１０１のゲートとソース及びドレインの他方との間に容量Ｃ１が形
成されてもよい。例えば、トランジスタ１０１のゲートとソース及びドレインの他方との
間の寄生容量を容量Ｃ１として用いてもよい。また、容量Ｃ１として別途容量素子を設け
てもよい。

トランジスタ１０２のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＳＳが与えられ、他方
は、トランジスタ１０１のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。さらに、ト
ランジスタ１０２のゲートの電位は、例えばセット信号（Ｓ）、リセット信号（Ｒ）によ
り制御される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、セット信号（Ｓ）に従ってトランジス
タ１１６が導通状態になることにより、トランジスタ１０２のゲートに電源電位ＶＳＳが
与えられる。さらに、リセット信号（Ｒ）に従ってトランジスタ１１５が導通状態になる
ことにより、トランジスタ１０２のゲートの電位が上昇する。これに限定されず、他の信
号によりトランジスタ１０２のゲートの電位を制御してもよい。

トランジスタ１０２のソース及びドレインの他方と、トランジスタ１０１のソース及びド
レインの他方との接続箇所を、ノードβとしたとき、トランジスタ１０１は、ノードβの
電位をクロック信号（ＣＫ）に応じた値に設定するか否かを制御する機能を有する。さら
に、トランジスタ１０２は、ノードβに電源電位ＶＳＳを与えるか否かを制御する機能を
有する。

トランジスタ１０３のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＤＤが与えられ、他方
の電位は、出力するパルス信号の電位となる。トランジスタ１０３は、出力端（ＯＵＴ）
に電源電位ＶＤＤを与えるか否かを制御する機能を有する。

さらに、トランジスタ１０３のゲートとソース及びドレインの他方との間に容量Ｃ２が形
成されてもよい。例えば、トランジスタ１０３のゲートとソース及びドレインの他方との
間の寄生容量を容量Ｃ２として用いてもよい。また、容量Ｃ２として別途容量素子を設け
てもよい。

トランジスタ１０４のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＳＳが与えられ、他方
は、トランジスタ１０３のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。さらに、ト
ランジスタ１０４のゲートの電位は、例えばセット信号（Ｓ）、リセット信号（Ｒ）によ
り制御される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、セット信号（Ｓ）に従ってトランジス
タ１１６が導通状態になることにより、トランジスタ１０４のゲートに電源電位ＶＳＳが
与えられる。一方、リセット信号（Ｒ）に従ってトランジスタ１１５が導通状態になるこ
とにより、トランジスタ１０４のゲートの電位が上昇する。これに限定されず、他の信号
によりトランジスタ１０４のゲートの電位を制御してもよい。トランジスタ１０４は、出
力端（ＯＵＴ）に電源電位ＶＳＳを与えるか否かを制御する機能を有する。

トランジスタ１０５のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＳＳが与えられ、他方
は、トランジスタ１０３のゲートに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１０５の
ゲートの電位は、例えばリセット信号（Ｒ）により制御される。これに限定されず、他の
信号によりトランジスタ１０５のゲートの電位を制御してもよい。トランジスタ１０５は
、トランジスタ１０３のゲート（ノードγ）に電源電位ＶＳＳを与えるか否かを制御する
機能を有する。

トランジスタ１０６のソース及びドレインの一方は、トランジスタ１０１のソース及びド
レインの他方に電気的に接続され、他方は、トランジスタ１０３のゲートに電気的に接続
される。さらに、トランジスタ１０６のゲートを、例えば図２（Ｂ）に示すように、トラ
ンジスタ１０６のソース及びドレインの一方に電気的に接続することにより、トランジス
タ１０６をダイオード接続にする。なお、これに限定されず、トランジスタ１０６のゲー
トに別途信号を入力してもよい。トランジスタ１０６は、トランジスタ１０１のソース及
びドレインの他方と、トランジスタ１０３のゲートとの導通を制御する機能を有する。ト
ランジスタ１０６により、トランジスタ１０３のゲートをフローティング状態にさせるこ
とができ、それにより、トランジスタ１０３のゲートの電位を上昇させることができる。

トランジスタ１１３のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＤＤが与えられ、他方
は、トランジスタ１０１のゲートに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１１３の
ゲートには、セット信号（Ｓ）が入力される。

トランジスタ１１４のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＳＳが与えられ、他方
は、トランジスタ１１３のソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ１０１のゲー
トに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１１４のゲートには、リセット信号（Ｒ
）が入力される。

トランジスタ１１５のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＤＤが与えられ、他方
は、トランジスタ１０４のゲートに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１１５の
ゲートには、リセット信号（Ｒ）が入力される。

トランジスタ１１６のソース及びドレインの一方には、電源電位ＶＳＳが与えられ、他方
は、トランジスタ１１５のソース及びドレインの他方、トランジスタ１０２のゲート、並
びにトランジスタ１０４のゲートに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１１６の
ゲートには、セット信号（Ｓ）が入力される。

なお、クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの電位と電源電位ＶＳＳとの電位差は、例えば
トランジスタ１０３の閾値電圧よりも大きいことが好ましい。上記構成により、クロック
信号（ＣＫ）の電位がハイレベルのときに、トランジスタ１０６を確実に導通状態にする
ことができる。また、クロック信号（ＣＫ）のローレベルの電位と電源電位ＶＳＳとの電
位差は、例えばトランジスタ１０２の閾値電圧未満であることが好ましい。例えば、クロ
ック信号（ＣＫ）のローレベルの電位と電源電位ＶＳＳを同じにしてもよい。上記構成に
より、トランジスタ１０２のゲートに電源電位ＶＳＳが与えられたときに、トランジスタ
１０２を確実に非導通状態にすることができる。

さらに、クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの電位は、電源電位ＶＤＤよりも低い。上記
構成により、トランジスタ１０１にかかるストレスを小さくできる。

さらに、クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの下限値について考える。ブートストラップ
法を用いる場合、出力するパルス信号に求められる電位の変動量は、信号による変動量と
ソースとの容量結合による変動量との和（ＶＤＤ−ＶＳＳに相当）である。このとき、信
号による変動量は、ソースとの容量結合による変動量と同じ値になることが理想であるこ
とから、クロック信号（ＣＫ）の振幅の下限値は、（ＶＤＤ−ＶＳＳ）／２であることが
好ましく、クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの電位は、（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２以上程
度であることが好ましい。しかしながら、実際の出力端（ＯＵＴ）の電位は、トランジス
タ１０３及びトランジスタ１０６の閾値電圧分降下するため、トランジスタ１０１乃至ト
ランジスタ１０６のそれぞれの閾値電圧をＶｔｈＮとすると、クロック信号（ＣＫ）の振
幅の下限値は、（ＶＤＤ−ＶＳＳ）／２＋２ＶｔｈＮ程度となり、クロック信号（ＣＫ）
のハイレベルの電位の下限値は、（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２＋２ＶｔｈＮ程度になる。よっ
て、クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの電位は、（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２＋２ＶｔｈＮ
以上ＶＤＤ未満であることが好ましい。

また、図２（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲを複数用いて図１（Ｃ）に示すシフトレジス
タを構成する場合、クロック信号（ＣＬＫ／ＣＬＫＢ）、スタートパルス（ＳＰ）のハイ
レベルの電位と電源電位ＶＳＳとの電位差は、例えばトランジスタ１０３の閾値電圧より
も大きいことが好ましい。また、クロック信号（ＣＬＫ／ＣＬＫＢ）、スタートパルス（
ＳＰ）のローレベルの電位と電源電位ＶＳＳとの電位差は、例えばトランジスタ１０２の
閾値電圧未満であることが好ましい。また、クロック信号（ＣＬＫ／ＣＬＫＢ）、スター
トパルス信号（ＳＰ）のハイレベルの電位が、電源電位ＶＤＤよりも低いことが好ましく
、さらに、クロック信号（ＣＬＫ／ＣＬＫＢ）、スタートパルス信号（ＳＰ）のハイレベ
ルの電位が、（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２＋２ＶｔｈＮ以上ＶＤＤ未満程度であることが好ま
しい。なお、必ずしもスタートパルス信号（ＳＰ）のハイレベルの電位が、電源電位ＶＤ
Ｄよりも低くなくてもよい。

次に、図２（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲの駆動方法例について、図２（Ｃ）に示すタ
イミングチャートを用いて説明する。ここでは、一例として電源電位ＶＤＤを正電源電位
とし、電源電位ＶＳＳを負電源電位とし、トランジスタ１０１乃至トランジスタ１０６を
ｎチャネル型であるものとして説明する。

図２（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲの駆動方法例では、第１の期間１５１において、セ
ット信号（Ｓ）のパルスが入力される。なお、リセット信号（Ｒ）及びクロック信号（Ｃ
Ｋ）の電位は、ローレベルである。

このとき、トランジスタ１１３、トランジスタ１１６が導通状態になり、トランジスタ１
１３を通じてノードαが充電される。なお、トランジスタ１０２、トランジスタ１０４、
トランジスタ１０５、トランジスタ１０６、トランジスタ１１４、トランジスタ１１５は
非導通状態である。トランジスタ１１３が導通状態になると、ノードαは、電源電位ＶＤ
Ｄよりも、トランジスタ１１３の閾値電圧ＶｔｈＮ分だけ低い値まで充電される。ノード
αが上記の値まで充電されると、トランジスタ１１３のゲート・ソース間電圧がＶｔｈＮ
を下回ることにより、トランジスタ１１３が非導通状態になる。このとき、ノードαは、
浮遊状態になり、ノードαの電位が保持される。これにより、パルス出力回路がセット状
態になる。このとき、クロック信号（ＣＬＫ）はローレベルであるから、出力端（ＯＵＴ
）を介して出力されるパルス信号がローレベルになり、パルス出力回路ＳＲがセット状態
になる。

例えば、図１（Ｃ）に示すシフトレジスタの場合、図２（Ｃ）の第１の期間１５１に示す
ように、スタートパルス信号（ＳＰ）のパルスが入力されると、１段目のパルス出力回路
ＳＲ＿１のノードαは、充電され、その後浮遊状態になる。

次いで、第２の期間１５２では、クロック信号（ＣＫ）の電位がハイレベルになる。この
とき、セット信号（Ｓ）及びリセット信号（Ｒ）の電位は、ローレベルである。

第１の期間１５１でノードαが充電されており、トランジスタ１０１が導通状態であるた
め、クロック信号（ＣＫ）の電位がハイレベルになると、ノードβが充電される。なお、
トランジスタ１０２、トランジスタ１０４、トランジスタ１０５、トランジスタ１１３、
トランジスタ１１４、トランジスタ１１５、トランジスタ１１６は非導通状態である。

さらに、ノードβの電位の上昇とともに、ブートストラップ効果により、浮遊状態となっ
ているノードαの電位がさらに上昇する。ノードαの電位は、最終的にクロック信号（Ｃ
Ｋ）のハイレベルよりも、少なくともＶｔｈＮ分だけ高くなるため、ノードβの電位は、
クロック信号（ＣＫ）のハイレベルの電位に等しい電位まで充電される。さらに、ノード
βの電位の上昇に伴い、トランジスタ１０６が導通状態になり、ノードγが充電される。
このとき、ノードγは、ノードβの電位よりもＶｔｈＮ分だけ低い電位程度まで充電され
、トランジスタ１０６のゲート・ソース間電圧がＶｔｈＮを下回ることで、トランジスタ
１０６が非導通状態となる。このとき、ノードγは、浮遊状態になり、ノードγの電位が
保持される。

ノードγの電位が上昇すると、トランジスタ１０３が導通状態になり、出力端（ＯＵＴ）
は、充電されて電位が上昇し始める。この状態では、出力端（ＯＵＴ）の電位はノードγ
の電位よりもさらにＶｔｈＮ分だけ低い電位までしか上昇することができないが、ノード
γにおいてもブートストラップ効果により、出力端（ＯＵＴ）の電位の上昇に伴い、浮遊
状態となっているノードγの電位がさらに上昇する。ノードγの電位は、最終的に電源電
位ＶＤＤよりも、少なくともＶｔｈＮ分だけ高くなることで、出力端（ＯＵＴ）の電位は
、ＶＤＤまで充電され、パルス信号がハイレベルになる。

例えば、図１（Ｃ）に示すシフトレジスタの場合、図２（Ｃ）の第２の期間１５２に示す
ように、クロック信号（ＣＫ）がハイレベルになると、ブートストラップ効果により、１
段目のパルス出力回路ＳＲ＿１のノードαの電位が上昇し、１段目のパルス出力回路ＳＲ
＿１のノードβの電位がクロック信号（ＣＫ）のハイレベルに等しい電位まで充電される
。さらに、１段目のパルス出力回路ＳＲ＿１のノードγの電位が上昇し、その後浮遊状態
になる。このとき、出力端（ＯＵＴ）の電位の上昇に伴い、ブートストラップ効果により
、１段目のパルス出力回路ＳＲ＿１のノードγの電位が電源電位ＶＤＤよりも高い電位ま
で充電される。そして、ノードγの電位が、電源電位ＶＤＤよりも少なくともＶｔｈＮ分
だけ高くなることで、出力端（ＯＵＴ）の電位が電源電位ＶＤＤに等しい電位まで充電さ
れる。よって、１段目のパルス出力回路ＳＲ＿１で、パルス信号のパルスが出力される。

１段目のパルス出力回路ＳＲ＿１で出力されたパルス信号のパルスは、２段目のパルス出
力回路ＳＲ＿２のセット信号のパルスとなる。このように、２段目以降のパルス出力回路
ＳＲは、前段のパルス出力回路ＳＲから入力されるパルス信号のパルスに従って、１段目
のパルス出力回路ＳＲ＿１と同様に順次パルスを出力する。

第３の期間１５３では、リセット信号（Ｒ）のパルスが入力される。このとき、セット信
号（Ｓ）及びクロック信号（ＣＫ）の電位は、ローレベルである。

リセット信号（Ｒ）のパルスが入力されると、トランジスタ１０５、トランジスタ１１４
、トランジスタ１１５が導通状態になることで、トランジスタ１０２、トランジスタ１０
４が導通状態になる。なお、トランジスタ１１３、トランジスタ１１６は非導通状態であ
る。

このとき、ノードα、β、γ、出力端（ＯＵＴ）の電位がローレベルになる。よって、パ
ルス出力回路ＳＲはリセット状態になる。

図１（Ｃ）に示すシフトレジスタの場合、図２（Ｃ）の第３の期間１５３に示すように、
２段目のパルス出力回路ＳＲ＿２で出力されたパルス信号のパルスが、１段目のパルス出
力回路ＳＲ＿１にリセット信号（Ｒ）として入力される。このとき、１段目のパルス出力
回路ＳＲ＿１のノードα、β、γ、出力端（ＯＵＴ）の電位がローレベルになる。

同様に３段目のパルス出力回路ＳＲ＿３で出力されたパルス信号のパルスは、２段目のパ
ルス出力回路ＳＲ＿２のリセット信号（Ｒ）となる。このように、２段目以降のパルス出
力回路ＳＲは、次段のパルス出力回路ＳＲから入力されるパルス信号に従って、１段目の
パルス出力回路ＳＲ＿１と同様にリセット状態になる。

以上が図２（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲの駆動方法例の説明である。

なお、本実施の形態に係るパルス出力回路ＳＲの構成は、上記構成に限定されない。

例えば、図３（Ａ−１）に示すように、図１（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲの構成に加
え、第２のパルス信号を出力する構成にしてもよい。このとき、第２のパルス信号のハイ
レベルの電位は、電源電位ＶＤＤよりも低い。

図３（Ａ−１）に示すパルス出力回路ＳＲでは、図３（Ａ−２）に示すように、図２（Ａ
）に示す構成に加え、トランジスタ１０１のソース及びドレインの他方の電位を第２のパ
ルス信号として出力端（ＳＲＯＵＴ）を介して出力する構成とする。これにより、ハイレ
ベルの電位が電源電位よりも低いパルス信号を生成して出力できる。

さらに、図３（Ａ−２）に示すパルス出力回路ＳＲを複数（パルス出力回路ＳＲ＿１乃至
ＳＲ＿ｎ）用いて、図３（Ｂ）に示すシフトレジスタを構成できる。図３（Ｂ）では、一
例としてｎが４以上の場合を示す。このとき、パルス出力回路ＳＲ＿１には、セット信号
（Ｓ）としてスタートパルス信号（ＳＰ）が入力される。さらに、パルス出力回路ＳＲ＿
ｋ（ｋは２以上の自然数）には、セット信号（Ｓ）としてパルス出力回路ＳＲ＿ｋ−１の
出力端（ＳＲＯＵＴ）から出力される第２のパルス信号が入力される。さらに、パルス出
力回路ＳＲ＿ｋ−１には、リセット信号（Ｒ）としてパルス出力回路ＳＲ＿ｋの出力端（
ＳＲＯＵＴ）から出力される第２のパルス信号が入力される。さらに、奇数段のパルス出
力回路ＳＲには、クロック信号（ＣＫ）としてクロック信号ＣＬＫが入力される。さらに
、偶数段のパルス出力回路ＳＲには、クロック信号（ＣＫ）としてクロック信号ＣＬＫＢ
が入力される。図３（Ｂ）に示すシフトレジスタでは、パルス出力回路ＳＲ＿１乃至ＳＲ
＿ｎのそれぞれの出力端（ＯＵＴ＿１乃至ＯＵＴ＿ｎ）を介してパルス信号を出力する。

また、上記に限定されず、例えば図４に示すように、図２（Ｂ）に示すパルス出力回路Ｓ
Ｒのトランジスタ１１４のゲートを、リセット信号（Ｒ）を入力する代わりにトランジス
タ１１５のソース及びドレインの他方に電気的に接続してもよい。これにより、トランジ
スタの１１４のゲートの電位を保持できる。

以上が本実施の形態に係るパルス出力回路ＳＲの例の説明である。

図１乃至図４を参照して説明したように、本実施の形態に係るパルス出力回路ＳＲの一例
では、少なくともクロック信号のハイレベルの電位を、高電源電位よりも低くする。これ
により、トランジスタの劣化の要因となっていた、トランジスタ１０１が非導通状態とな
っているときのソース及びドレインの一方の電位の変動を小さくできる。

さらに、本実施の形態に係るパルス出力回路ＳＲの一例では、トランジスタ１０３乃至ト
ランジスタ１０６を用いることで、トランジスタ１０１のソース及びドレインの他方の電
位の振幅を調整することができる。よって、ハイレベルの電位が電源電位ＶＤＤに等しい
パルス信号を生成でき、出力されるパルス信号のハイレベルの電位の低下を抑制できる。
したがって、パルス出力回路ＳＲから出力されるパルス信号、或いはパルス出力回路ＳＲ
を用いた駆動回路から出力されるパルス信号の振幅を、所望の大きさに設定することがで
きる。

さらに、本発明の一態様に係る半導体装置は、上記構成に加えて、パルス出力回路ＳＲに
用いられるトランジスタが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有する構成を
、有していても良い。

一対のゲートの一方をバックゲートとすると、バックゲートはフローティングの状態であ
っても良いし、電位が他から与えられる状態であっても良い。後者の場合、通常のゲート
及びバックゲートに同じ高さの電位が与えられていても良いし、バックゲートにのみ接地
電位などの固定の電位が与えられていても良い。バックゲートに与える電位を制御するこ
とで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。また、バックゲートを設けるこ
とで、チャネル形成領域が増え、ドレイン電流の増加を実現することができる。また、バ
ックゲートを設けることで、半導体膜に空乏層ができやすくなるため、Ｓ値の改善を図る
ことができる。

本発明の一態様に係る半導体装置では、上述したように、閾値電圧のシフトなどの電気的
特性の劣化を抑えることができるが、さらに、トランジスタの閾値電圧がたとえシフトし
たとしても、バックゲートに与える電位を制御することで、トランジスタの閾値電圧が所
望の値に定まるように制御することができる。よって、バックゲートを用いた閾値電圧の
制御により、半導体装置の信頼性をさらに高めることができる。

なお、パルス出力回路ＳＲに用いられるトランジスタは、動作時において、ゲートに与え
られる電位と、ソースまたはドレインに与えられる電位の高さの関係によって、閾値電圧
のシフトする方向が異なる。具体的に、ソース及びドレインの一方に与えられる電位が、
ゲートの電位よりも高くなった状態でトランジスタを動作させる時間が長いほど、トラン
ジスタの閾値電圧はマイナス方向にシフトする傾向がある。また、ソース及びドレインの
一方に与えられる電位が、ゲートの電位よりも低くなった状態でトランジスタを動作させ
る時間が長いほど、トランジスタの閾値電圧はプラス方向にシフトする傾向がある。

図１（Ｂ）に示したパルス出力回路ＳＲの場合、トランジスタ１０１、トランジスタ１０
３において、ソース及びドレインの一方に与えられる電位が、ゲートの電位よりも高くな
った状態で動作する時間が長いため、閾値電圧がマイナス方向にシフトするように、その
電気的特性が劣化する傾向にある。また、図１（Ｂ）に示したパルス出力回路ＳＲの場合
、トランジスタ１０２、トランジスタ１０４、トランジスタ１０５において、ソース及び
ドレインの一方に与えられる電位が、ゲートの電位よりも低くなった状態で動作する時間
が長いため、閾値電圧がプラス方向にシフトするように、その電気的特性が劣化する傾向
にある。

そこで、本発明の一態様に係る半導体装置は、パルス出力回路ＳＲにおいて、閾値電圧が
マイナス方向にシフトしやすいトランジスタと、閾値電圧がプラス方向にシフトしやすい
トランジスタとで、バックゲートを電気的に分離させる構成を、有していても良い。そし
て、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトランジスタどうしは、バックゲートが電
気的に接続されていても良い。また、閾値電圧がプラス方向にシフトしやすいトランジス
タどうしは、バックゲートが電気的に接続されていても良い。

図５（Ａ）に、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトランジスタにおいて、バック
ゲートに電位ＢＧＡが与えられている場合の、パルス出力回路ＳＲの構成例を示す。図５
（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲでは、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトラン
ジスタ１０１及びトランジスタ１０３のバックゲートに、電位ＢＧＡが与えられる。なお
、図５（Ａ）において、トランジスタ１０１のバックゲートとトランジスタ１０３のバッ
クゲートとは、電気的に接続されていても良い。

電位ＢＧＡには、例えばパルス出力回路ＳＲ中で最も低電位であり、制御信号のローレベ
ルに等しい電源電位ＶＳＳ等を用いるのが好適であるが、それより低くても良い。バック
ゲートにゲート（フロントゲートとも呼ぶ）よりも低い電位が与えられると、トランジス
タ１０１及びトランジスタ１０３の閾値電圧はプラス方向にシフトし、なおかつ、閾値電
圧のシフト量は、バックゲートに与えられる電位ＢＧＡが低いほど、より大きくなる。よ
って、電気的特性の劣化によりトランジスタ１０１及びトランジスタ１０３の閾値電圧が
マイナス方向にシフトしたとしても、電位ＢＧＡの値を制御することで、マイナス方向に
シフトした閾値電圧をプラス方向に戻るようにシフトさせ、半導体装置の信頼性を高める
ことができる。

次いで、図５（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲの構成に加えて、閾値電圧がプラス方向に
シフトしやすいトランジスタにおいて、バックゲートに電位ＢＧＢが与えられているパル
ス出力回路ＳＲの構成例を、図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲで
は、図５（Ａ）に示すパルス出力回路ＳＲの場合と同様に、閾値電圧がマイナス方向にシ
フトしやすいトランジスタ１０１及びトランジスタ１０３のバックゲートに、電位ＢＧＡ
が与えられている。さらに、図５（Ｂ）に示すパルス出力回路ＳＲでは、閾値電圧がプラ
ス方向にシフトしやすいトランジスタ１０２、トランジスタ１０４、及びトランジスタ１
０５のバックゲートに、電位ＢＧＢが与えられる。なお、図５（Ｂ）において、トランジ
スタ１０２、トランジスタ１０４、及びトランジスタ１０５は、少なくともいずれか２つ
のバックゲートが、電気的に接続されていても良い。

電位ＢＧＢには、例えばパルス出力回路ＳＲ中で高い電位である、制御信号のハイレベル
に等しい電位や、電源電位ＶＤＤ等を用いるのが好適であるが、それより高くても良い。
バックゲートにフロントゲートよりも高い電位が与えられると、トランジスタ１０２、ト
ランジスタ１０４、及びトランジスタ１０５の閾値電圧はマイナス方向にシフトし、なお
かつ、閾値電圧のシフト量は、バックゲートに与えられる電位ＢＧＢが高いほど、より大
きくなる。よって、電気的特性の劣化によりトランジスタ１０２、トランジスタ１０４、
及びトランジスタ１０５の閾値電圧がプラス方向にシフトしたとしても、電位ＢＧＢの値
を制御することで、プラス方向にシフトした閾値電圧をマイナス方向に戻るようにシフト
させ、半導体装置の信頼性を高めることができる。

なお、図５（Ｂ）では、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトランジスタにバック
ゲートを設け、なおかつ、閾値電圧がプラス方向にシフトしやすいトランジスタにバック
ゲートを設ける場合を例示しているが、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトラン
ジスタにバックゲートを設けず、閾値電圧がプラス方向にシフトしやすいトランジスタに
バックゲートを設ける構成としても良い。

また、閾値電圧がマイナス方向にシフトしやすいトランジスタのうち、電気的特性の劣化
が激しく、そのシフト量が大きいトランジスタに、バックゲートの電位の制御による閾値
電圧の制御を行う構成としても良い。或いは、閾値電圧がプラス方向にシフトしやすいト
ランジスタのうち、電気的特性の劣化が激しく、そのシフト量が大きいトランジスタに、
バックゲートの電位の制御による閾値電圧の制御を行う構成としても良い。

バックゲートとして機能する導電膜は、画素において表示素子の電極として機能する導電
膜と、同じ層上に形成されていても良い。バックゲートとして機能する導電膜と、表示素
子の電極として機能する導電膜とを、同じ層上に形成する場合、一の導電膜をエッチング
等により所望の形状に加工（パターニング）することにより、上記２つの導電膜を形成す
ることができるので、半導体装置の作製工程を増やすことなく、バックゲートとして機能
する導電膜を設けることができる。

図６（Ａ）に、画素に設けられたトランジスタ２０１と、トランジスタ２０１に接続され
た導電膜２０３と、駆動回路に設けられたトランジスタ２０２の断面構造を、一例として
示す。

図６（Ａ）に示すトランジスタ２０１は、絶縁表面上に設けられた、ゲートとして機能す
る導電膜２０４と、導電膜２０４上の絶縁膜２０５と、絶縁膜２０５上において導電膜２
０４と重なる位置に設けられた半導体膜２０６と、半導体膜２０６上においてソースまた
はドレインとして機能する導電膜２０７及び導電膜２０８と、を有する。また、図６（Ａ
）では、半導体膜２０６、導電膜２０７及び導電膜２０８上に、絶縁膜２０９及び絶縁膜
２１０が、順に積層するように設けられている。トランジスタ２０１は、絶縁膜２０９及
び絶縁膜２１０をその構成要素に含んでいても良い。

また、絶縁膜２０９及び絶縁膜２１０上には、樹脂を用いた絶縁膜２１１が設けられてい
る。そして、絶縁膜２０９、絶縁膜２１０、及び絶縁膜２１１には開口部が設けられてお
り、絶縁膜２１１上には、当該開口部において導電膜２０７に接続された導電膜２０３が
設けられている。導電膜２０３は、表示素子の電極として機能する。

例えば、液晶素子は一対の電極と、一対の電極により電界が加えられる液晶層とを有する
。よって、表示素子が液晶素子である場合、一対の電極の一方として機能する導電膜２０
３に加え、一対の電極の他方として機能する導電膜と、液晶層とを、絶縁膜２１１上に設
ければよい。

また、発光素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＯＬＥＤ（
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの、電流または電圧
によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、ＯＬＥＤは、ＥＬ層と
、アノードと、カソードとを少なくとも有している。ＥＬ層はアノードとカソードの間に
設けられた単層または複数の層で構成されており、これらの層の中に、発光性の物質を含
む発光層を少なくとも含んでいる。表示素子がＯＬＥＤである場合、アノードまたはカソ
ードの一方として機能する導電膜２０３に加え、アノードまたはカソードの他方として機
能する導電膜と、ＥＬ層とを、絶縁膜２１１上に設ければよい。

なお、ＥＬ層は、カソードとアノード間の電位差が、発光素子の閾値電圧Ｖｔｈｅ以上に
なったときに供給される電流により、エレクトロルミネッセンスが得られる。エレクトロ
ルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起
状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とが含まれる。

また、絶縁膜２１１に樹脂を用いることで、導電膜２０３の被形成表面に凹凸が生じるの
を防ぐ、すなわち、導電膜２０３の被形成表面の平坦性を高めることができる。

具体的に、絶縁膜２１１として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン系樹
脂、ポリイミド、ポリアミド等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他
に、シリコーン樹脂等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を
複数積層させることで、より平坦性の高い絶縁膜２１１を形成することができる。

また、図６（Ａ）に示すトランジスタ２０２は、絶縁表面上に設けられた、ゲートとして
機能する導電膜２１２と、導電膜２１２上の絶縁膜２０５と、絶縁膜２０５上において導
電膜２１２と重なる位置に設けられた半導体膜２１３と、半導体膜２１３上においてソー
スまたはドレインとして機能する導電膜２１４及び導電膜２１５と、を有する。また、図
６（Ａ）に示すトランジスタ２０２は、半導体膜２１３、導電膜２１４及び導電膜２１５
上において、順に積層するように設けられた絶縁膜２０９及び絶縁膜２１０と、絶縁膜２
０９及び絶縁膜２１０上の絶縁膜２１１とを有する。そして、トランジスタ２０２は、絶
縁膜２０９、絶縁膜２１０、及び絶縁膜２１１上において、半導体膜２１３と重なる位置
に設けられたバックゲートとして機能する導電膜２１６を有する。

なお、図６（Ａ）では、駆動回路が有するトランジスタ２０２のバックゲートとして機能
する導電膜２１６が、画素において表示素子の電極として機能する導電膜２０３と共に、
絶縁膜２１１上に形成されている。よって、一の導電膜をエッチング等により所望の形状
に加工することにより、導電膜２０３と導電膜２１６とを形成することができるので、半
導体装置の作製工程を増やすことなく、バックゲートとして機能する導電膜２１６を設け
ることができる。

また、導電膜２０３及び導電膜２１６として、酸化インジウム、酸化インジウム−酸化ス
ズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸
化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉ
ｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、窒素を含ませたＡｌ
−Ｚｎ系酸化物半導体、窒素を含ませたＺｎ系酸化物半導体、窒素を含ませたＳｎ−Ｚｎ
系酸化物半導体、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、
クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素
、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム
（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、および
これらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金などを用いることができる。なお、導電膜２
０３及び導電膜２１６は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等によ
り上記材料を用いて導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いたエッチングによ
り当該導電膜を所望の形状に加工することで、形成することができる。

また、図６（Ａ）では、半導体膜２０６及び半導体膜２１３と絶縁膜２１１の間に、絶縁
膜２０９及び絶縁膜２１０が設けられている場合を例示しているが、半導体膜２０６及び
半導体膜２１３と絶縁膜２１１の間に設けられる絶縁膜は、一層であっても良いし、３以
上の複数層であっても良い。

絶縁膜２１０は、化学量論的組成以上の酸素が含まれており、加熱により上記酸素の一部
を半導体膜２０６に供給する機能を有する絶縁膜であることが望ましい。また、絶縁膜２
１０は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダン
グリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１×１０^１８ｓｐ
ｉｎｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。ただし、絶縁膜２１０を半導体膜２０６及び
半導体膜２１３上に直接設けると、絶縁膜２１０の形成時に半導体膜２０６にダメージが
与えられる場合、図６（Ａ）に示すように、絶縁膜２０９を半導体膜２０６及び半導体膜
２１３と絶縁膜２１０の間に設けると良い。絶縁膜２０９は、その形成時に半導体膜２０
６に与えるダメージが絶縁膜２１０の場合よりも小さく、なおかつ、酸素を透過する機能
を有する絶縁膜であることが望ましい。ただし、半導体膜２０６及び半導体膜２１３に与
えられるダメージを小さく抑えつつ、半導体膜２０６及び半導体膜２１３上に直接絶縁膜
２１０を形成することができるのであれば、絶縁膜２０９は必ずしも設けなくとも良い。

絶縁膜２０９は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコ
ンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０
^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。これは、絶縁膜２０９に含まれる欠
陥密度が多いと、当該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜２０９における酸素の透過量
が減少してしまうためである。

また、絶縁膜２０９と半導体膜２０６及び半導体膜２１３との界面に欠陥が少ないことが
好ましく、代表的には、磁場の向きを膜面に対して平行に印加したＥＳＲ測定により、半
導体膜２０６及び半導体膜２１３に用いられる酸化物半導体中の酸素欠損に由来するｇ＝
１．９３に現れる信号のスピン密度が１×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、更には検出
下限以下であることが好ましい。

次いで、図６（Ｂ）に、図６（Ａ）に示した断面構造に、さらに絶縁膜２１０と絶縁膜２
１１の間に絶縁膜２１７を設けた場合の、トランジスタ２０１と、トランジスタ２０１に
接続された導電膜２０３と、トランジスタ２０２の断面構造を、一例として示す。絶縁膜
２１７は、酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望ましい。或
いは、絶縁膜２１７は、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望まし
い。

絶縁膜は、密度が高くて緻密である程、また未結合手が少なく化学的に安定である程、よ
り高いブロッキング効果を示す。酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶
縁膜は、例えば、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガ
リウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウ
ム等を用いて、形成することができる。水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶
縁膜は、例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を用いることができる。

絶縁膜２１７が水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、樹脂を用いた
絶縁膜２１１や、パネルの外部に存在する水、水素などの不純物が、半導体膜２０６また
は半導体膜２１３に侵入するのを防ぐことができる。半導体膜２０６または半導体膜２１
３に酸化物半導体を用いる場合、酸化物半導体に侵入した水または水素の一部は電子供与
体（ドナー）となるため、上記ブロッキング効果を有する絶縁膜２１７を用いることで、
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０２の閾値電圧がドナーの生成によりシフトする
のを防ぐことができる。

また、半導体膜２０６または半導体膜２１３に酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜２１７
が酸素の拡散を防ぐブロッキング効果を有することで、酸化物半導体からの酸素が外部に
拡散するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体中において、ドナーとなる酸素欠
損が低減されるので、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０２の閾値電圧がドナーの
生成によりシフトするのを防ぐことができる。

また、絶縁膜２１７と絶縁膜２１１の密着性が、絶縁膜２１０と絶縁膜２１１の密着性よ
りも高い場合、絶縁膜２１７を用いることで、絶縁膜２１１の剥離を防ぐことができる。

また、本発明の一態様では、バックゲートとして機能する導電膜を、接地電位が与えられ
るノードに接続し、当該導電膜を絶縁膜２１１に蓄積された電荷の放電経路として用いて
も良い。絶縁膜２１１に蓄積された電荷の放電経路を確保することで、絶縁膜２１１の下
に設けられたトランジスタの閾値電圧が当該電荷の蓄積によりシフトするのを防ぐことが
できる。

図７（Ａ）に、バックゲートを有するトランジスタを用いた、信号線駆動回路３００の構
成例を示す。図７（Ａ）に示す信号線駆動回路３００は、クロック信号ＣＫ及びスタート
パルス信号ＳＰに従ってパルス信号を生成するシフトレジスタ３０１と、シフトレジスタ
３０１から出力されるパルス信号に従って画像信号のサンプリングを行うスイッチ群３０
２とを有する。

なお、図７（Ａ）に示す信号線駆動回路３００では、シフトレジスタ３０１が用いられて
いるが、画像信号をサンプリングするタイミングを制御する回路であれば、シフトレジス
タ３０１の代わりに用いることができる。また、図７（Ａ）に示す信号線駆動回路３００
では、シフトレジスタ３０１から出力されるパルス信号が直接スイッチ群３０２に入力さ
れている場合を例示しているが、バッファや、シフトレジスタ３０１から出力されたパル
ス信号の振幅を調整する機能を有するレベルシフタなどを介して、シフトレジスタ３０１
から出力されるパルス信号がスイッチ群３０２に入力されていても良い。

また、図７（Ａ）では、シフトレジスタ３０１から順次複数のパルス信号が出力されてお
り、スイッチ群３０２は、シフトレジスタ３０１から出力される上記複数のパルス信号に
従って導通状態または非導通状態が選択される複数のスイッチを有する。具体的に図７（
Ａ）では、上記スイッチとしてバックゲートを有するトランジスタ３０３を用いる場合を
例示している。

そして、シフトレジスタ３０１から出力される複数のパルス信号の一つ一つが、ｍ個のト
ランジスタ３０３に対応している。すなわち、一のパルス信号の電位が、ｍ個のトランジ
スタ３０３のゲートに与えられ、当該電位に従って、ｍ個のトランジスタ３０３は一斉に
導通状態または非導通状態が選択される。ｍ個のトランジスタ３０３が導通状態のとき、
ｍ個（ｍは自然数）の画像信号（Ｖｓｉｇ１乃至Ｖｓｉｇｍ）が、ｍ個のトランジスタ３
０３を介して信号線ＳＬ１乃至ＳＬｍにそれぞれ与えられる。図７（Ａ）では、信号線Ｓ
Ｌ１乃至信号線ＳＬｘ（ｘは、ｍ以上の自然数）に、ｘ個のトランジスタ３０３を介して
、画像信号（Ｖｓｉｇ１乃至Ｖｓｉｇｍ）が入力されている場合を例示している。

また、図７（Ａ）では、バックゲートとして機能する導電膜に、電位ＢＧＣを与えている
。本発明の一態様では、電位ＢＧＣの値を制御することで、トランジスタ３０３の閾値電
圧を所望の大きさになるよう制御することができる。また、電位ＢＧＣを接地電位とする
ことで、当該導電膜を、絶縁膜２１１に蓄積された電荷の放電経路として機能させること
ができる。

図７（Ｂ）に、トランジスタ３０３と、放電経路として機能する導電膜３０４の断面構造
を一例として示す。図７（Ｂ）に示すトランジスタ３０３は、絶縁表面上に設けられた、
ゲートとして機能する導電膜３０５と、導電膜３０５上の絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６
上において導電膜３０５と重なる位置に設けられた半導体膜３０７と、半導体膜３０７上
においてソースまたはドレインとして機能する導電膜３０８及び導電膜３０９と、を有す
る。また、図７（Ｂ）では、絶縁膜３０６上に導電膜３１０が設けられている。そして、
半導体膜３０７、導電膜３０８、導電膜３０９、及び導電膜３１０上には、順に積層する
ように絶縁膜３１１及び絶縁膜３１２と、絶縁膜３１１及び絶縁膜３１２上の樹脂を用い
た絶縁膜３１３とが設けられている。そして、絶縁膜３１３上には、放電経路として機能
する導電膜３０４が設けられている。

なお、導電膜３０４を放電経路として機能させる場合、トランジスタ３０３は、絶縁膜３
１１、絶縁膜３１２、絶縁膜３１３、及び導電膜３０４を必ずしもその構成要素に含んで
いなくとも良い。

そして、絶縁膜３１１、絶縁膜３１２、及び絶縁膜３１３には開口部が設けられており、
絶縁膜３１３上には、当該開口部において導電膜３１０と導電膜３０４とが接続されてい
る。導電膜３０４は、バックゲートとして機能する導電膜と同様に、絶縁膜３１３上に形
成された一の導電膜をエッチング等により所望の形状に加工することにより、画素におい
て表示素子の電極として機能する導電膜と共に形成することができる。よって、半導体装
置の作製工程を増やすことなく、放電経路として機能する導電膜３０４を設けることがで
きる。

なお、導電膜３０４を放電経路として機能させる場合、絶縁膜３１１上において導電膜３
０４の設けられる面積が広いほど、絶縁膜３１１に蓄積された電荷をより効率よく放電さ
せることができるので望ましい。

放電経路として機能する導電膜３０４を設けることで、絶縁膜２１１の下に設けられたト
ランジスタ３０３の閾値電圧が、当該電荷の蓄積によりシフトするのを防ぐことができる
。よって、上記構成により、半導体装置の信頼性をより高めることができる。

なお、図７では、信号線駆動回路３００が有するスイッチ群３０２上に、バックゲートと
して機能する、或いは、放電経路として機能する導電膜３０４を設けた場合を例示したが
、本発明の一態様では、走査線駆動回路上、或いは走査線駆動回路が有するパルス出力回
路ＳＲ上に、バックゲートとして機能する、或いは、放電経路として機能する導電膜３０
４を設けても良い。

次いで、保護回路が設けられた、信号線駆動回路や走査線駆動回路などの駆動回路の構成
について説明する。保護回路は、絶縁膜などに蓄積された電荷が、駆動回路に含まれるト
ランジスタ等の半導体素子の近傍で放電するのを防ぐべく、上記電荷を放電する機能を有
する。図８（Ａ）に、保護回路を有する駆動回路８００の構成例を示す。

駆動回路８００は、上述した本発明の一態様に係るパルス出力回路ＳＲを複数有し、パル
ス出力回路ＳＲには、配線４０１を介してクロック信号ＣＬＫ、配線４０２を介してクロ
ック信号の極性が反転したクロック信号ＣＬＫＢ、配線４０３を介してスタートパルス信
号ＳＰが与えられる。そして、図８（Ａ）では、配線４０１、配線４０２、配線４０３に
、それぞれ保護回路４００が接続されている場合を例示している。

また、複数のパルス出力回路ＳＲから出力されるパルス信号は、複数の配線４０４を介し
て後段の回路に与えられる。図８（Ａ）では、複数の配線４０４に、それぞれ保護回路４
００が接続されている場合を例示している。

しかし、パルス出力回路ＳＲと画素部の間に、レベルシフタ、バッファ、スイッチ群など
の他の回路が設けられている場合は、それら他の回路から出力される信号が与えられる配
線に、保護回路４００を接続させるようにしても良い。

次いで、保護回路４００の具体的な構成例を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）に示す保護回
路４００は、ｎチャネル型のトランジスタ４１０乃至トランジスタ４１３を有し、トラン
ジスタ４１０乃至トランジスタ４１３は、それぞれ、そのソース及びドレインの一方がゲ
ートに接続されている。そして、トランジスタ４１０は、そのソース及びドレインの他方
が、ハイレベルの電位ＶＨが与えられているノードに接続されており、ゲートが、トラン
ジスタ４１１のソース及びドレインの他方に接続されている。トランジスタ４１１は、そ
のゲートが、端子４０５と、トランジスタ４１２のソース及びドレインの他方とに、接続
されている。トランジスタ４１２は、そのゲートが、トランジスタ４１３のソース及びド
レインの他方に接続されている。トランジスタ４１３は、そのゲートが、ローレベルの電
位ＶＬが与えられているノードに接続されている。

端子４０５は、図８（Ａ）に示した配線４０１、配線４０２、配線４０３、配線４０４な
どの各種配線の一つに、接続されている。

上記のようにトランジスタ４１０乃至トランジスタ４１３を接続することで、トランジス
タ４１０、トランジスタ４１１は、電位ＶＨが与えられているノードと端子４０５との間
に逆バイアス接続のダイオードとして設けられ、トランジスタ４１２、トランジスタ４１
３は、端子４０５と電位ＶＬが与えられているノードとの間に逆バイアス接続のダイオー
ドとして設けられる。

本発明の一態様では、保護回路を設けることで、半導体装置の信頼性をさらに高めること
ができる。

（実施の形態２）
本発明の一態様に係る半導体装置では、非晶質、微結晶、多結晶又は単結晶である、シリ
コン又はゲルマニウムなどの半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタが用いら
れていても良いし、シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコン
よりも低い半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタが用いられていても良い。
シリコンとしては、プラズマＣＶＤ法などの気相成長法若しくはスパッタリング法で作製
された非晶質シリコン、非晶質シリコンをレーザーアニールなどの処理により結晶化させ
た多結晶シリコン、単結晶シリコンウェハに水素イオン等を注入して表層部を剥離した単
結晶シリコンなどを用いることができる。

電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損
が低減されることにより高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。そのた
め、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタは、オフ電
流が著しく小さく、信頼性が高い。

具体的に、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタのオ
フ電流が小さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１
０^６μｍでチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧
（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナ
ライザの測定限界以下、すなわち１×１０^−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、１００ｚＡ／μｍ以下で
あることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入または
容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定
を行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜をトランジスタのチャネル形成
領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流
を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が３Ｖの場合
に、数十ｙＡ／μｍという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従って、
高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電流が
、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。

次いで、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタの一例について、図面
を参照して説明する。

図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタ
５０の上面図及び断面図を示す。図９（Ａ）はトランジスタ５０の上面図であり、図９（
Ｂ）は、図９（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂ間の断面図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）の一
点鎖線Ｃ−Ｄ間の断面図である。なお、図９（Ａ）では、明瞭化のため、トランジスタ５
０の構成要素の一部（例えば、基板１１、絶縁膜１８、絶縁膜２３、絶縁膜２４など）を
省略している。

図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すトランジスタ５０は、基板１１上に、ゲートとして機能
する導電膜１５を有する。また、基板１１及び導電膜１５上に、絶縁膜１８が形成され、
絶縁膜１８を介して、導電膜１５と重なる酸化物半導体膜２０と、ソースまたはドレイン
として機能し、なおかつ酸化物半導体膜２０に接する一対の導電膜２１とを有する。また
、絶縁膜１８、酸化物半導体膜２０、及び一対の導電膜２１上には、絶縁膜２３及び絶縁
膜２４で構成される保護膜２５が形成される。

本実施の形態に示すトランジスタ５０において、酸化物半導体膜２０に接するように、絶
縁膜２３が形成されている。絶縁膜２３は、酸素を透過する酸化絶縁膜であることが望ま
しい。この場合、絶縁膜２３においては、外部から絶縁膜２３に入った酸素が全て絶縁膜
２３の外部に移動せず、絶縁膜２３にとどまる酸素が存在していても良い。また、絶縁膜
２３に酸素が入ると共に、絶縁膜２３に含まれる酸素が絶縁膜２３の外部へ移動すること
で、絶縁膜２３において酸素の移動が生じても良い。

絶縁膜２３として酸素を透過する酸化絶縁膜を用いることで、絶縁膜２３上に設けられる
、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜から放出される酸素を
、絶縁膜２３を介して酸化物半導体膜２０に移動させることができる。

絶縁膜２３としては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ
以下、好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用い
ることができる。

絶縁膜２３に接するように絶縁膜２４が形成されている。絶縁膜２４は化学量論的組成を
満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜であることが望ましい。この場合、絶縁膜
２４としては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以上４００ｎ
ｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。

化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜は、加熱により酸素の一
部が脱離する酸化絶縁膜である。このため、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜
を絶縁膜２４として、酸素を透過する絶縁膜２３上に設けることで、酸化物半導体膜２０
に酸素を移動させ、酸化物半導体膜２０に含まれる酸素欠損を補填することが可能である
。または、加熱しながら酸素を透過する絶縁膜２３上に絶縁膜２４を形成することで、酸
化物半導体膜２０に酸素を移動させ、酸化物半導体膜２０に含まれる酸素欠損を補填する
ことが可能である。または、酸素を透過する絶縁膜２３上に絶縁膜２４を形成した後、加
熱処理することより、酸素を酸化物半導体膜２０に移動させ、酸化物半導体膜２０に含ま
れる酸素欠損を補填することが可能である。この結果、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠
損量を低減することができる。

酸化物半導体膜２０のバックチャネル（酸化物半導体膜２０において、導電膜１５と対向
する面と反対側の面）に、酸素を透過する酸化絶縁膜を介して、化学量論的組成を満たす
酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜を設けることで、酸化物半導体膜２０のバックチ
ャネル側に酸素を移動させることが可能であり、当該領域の酸素欠損を低減することがで
きる。

なお、絶縁膜２４の形成工程において、酸化物半導体膜２０にダメージが入らない場合は
、絶縁膜２３を設けず、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜である絶縁膜２４の
みを保護膜として設けてもよい。

なお、酸化物半導体膜を有するトランジスタはｎチャネル型トランジスタであるため、本
明細書において、ゲート電圧が０Ｖの場合、ドレイン電流が流れていないとみなすことが
できるトランジスタを、ノーマリーオフ特性を有するトランジスタと定義する。また、ゲ
ート電圧が０Ｖの場合、ドレイン電流が流れているとみなすことができるトランジスタを
、ノーマリーオン特性を有するトランジスタと定義する。

以下に、トランジスタ５０の他の構成の詳細について説明する。

基板１１の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐
熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファ
イア基板等を、基板１１として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結
晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ
基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、
基板１１として用いてもよい。

また、基板１１として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ５０を形
成してもよい。または、基板１１とトランジスタ５０の間に剥離層を設けてもよい。剥離
層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板１１より分離し、他の
基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ５０は耐熱性の劣る基板
や可撓性の基板にも転載できる。

なお、基板１１及び導電膜１５の間に下地絶縁膜を設けてもよい。下地絶縁膜としては、
酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸
化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等がある。
なお、下地絶縁膜として、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリ
ウム、酸化アルミニウム等を用いることで、基板１１から不純物、代表的にはアルカリ金
属、水、水素等の酸化物半導体膜２０への拡散を抑制することができる。なお、本明細書
中において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い
膜を指し、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い膜
を指す。

導電膜１５は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステ
ンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元
素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウム
のいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、導電膜１５は、
単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム
膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタ
ン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タ
ンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と
、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構
造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ク
ロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の膜、または複数組み合わせた合金膜、
もしくは窒化膜を用いてもよい。

また、導電膜１５は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、
酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸
化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したイ
ンジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透
光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。

また、導電膜１５と絶縁膜１８との間に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−
Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｇａ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｚｎ系酸窒化物半導体
膜、Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ系酸窒化物半導体膜、金属窒化膜（ＩｎＮ、ＺｎＮ等
）等を設けてもよい。これらの膜は５ｅＶ以上、好ましくは５．５ｅＶ以上の仕事関数を
有し、酸化物半導体の電子親和力よりも大きい値であるため、酸化物半導体を用いたトラ
ンジスタの閾値電圧をプラスにシフトすることができ、所謂ノーマリーオフ特性のスイッ
チング素子を実現できる。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜を用いる場合、
少なくとも酸化物半導体膜２０より高い窒素濃度、具体的には７原子％以上のＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜を用いる。

絶縁膜１８は、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化物な
どを用いればよく、積層または単層で設ける。また、絶縁膜１８として、加熱により酸素
が脱離する酸化絶縁物を用いてもよい。絶縁膜１８に加熱により酸素が脱離する膜を用い
ることで、酸化物半導体膜２０及び絶縁膜１８の界面における界面準位を低減することが
可能であり、電気的特性の劣化の少ないトランジスタを得ることができる。また、絶縁膜
１８に、酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜を用いることで
、酸化物半導体膜２０からの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜２０への水
素、水等の侵入を防ぐことができる。酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を
有する絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化
窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハ
フニウム等がある。また、絶縁膜１８に、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有
する絶縁膜を用いることで、外部から酸化物半導体膜２０への水素、水等の侵入を防ぐこ
とができる。水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜としては、窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン等がある。

また、絶縁膜１８として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ_ｘ）、窒素が添加されたハ
フニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート
（ＨｆＡｌ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を
用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。

絶縁膜１８の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎ
ｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とするとよい。

酸化物半導体膜２０は、少なくともインジウム（Ｉｎ）若しくは亜鉛（Ｚｎ）を含むこと
が好ましい。または、ＩｎとＺｎの双方を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を
用いたトランジスタの電気的特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザ
ーの一または複数を有することが好ましい。

スタビライザーとしては、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーと
しては、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐ
ｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（
Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウ
ム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等がある
。

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属酸化物
であるＩｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｚ
ｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇａ
系金属酸化物、Ｉｎ−Ｗ系金属酸化物、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属
酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系
金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａ
ｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系金属酸化物
、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系
金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇ
ｄ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系金属酸化物
、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系
金属酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系金属酸化物、四元系金
属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸
化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉ
ｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物を用いること
ができる。

なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分
として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、Ｉｎ
とＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）
で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた
一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ_２ＳｎＯ_５
（ＺｎＯ）_ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚ
ｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２
（＝１／２：１／６：１／３）の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物やその組成の
近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／
３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あ
るいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子数比のＩｎ−
Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

しかし、これらに限られず、必要とする電気的特性（電界効果移動度、閾値電圧等）に応
じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする電気的特性を得るために、キャ
リア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適
切なものとすることが好ましい。

例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかし
ながら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物でも、バルク内欠陥密度を低くすることにより移
動度を上げることができる。

また、酸化物半導体膜２０に形成することが可能な金属酸化物は、エネルギーギャップが
２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように
、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低
減することができる。

以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。

酸化物半導体膜は、単結晶酸化物半導体膜と非単結晶酸化物半導体膜とに大別される。非
単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶酸化
物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜などをいう。

非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶成分を有さない酸
化物半導体膜である。微小領域においても結晶部を有さず、膜全体が完全な非晶質構造の
酸化物半導体膜が典型である。

微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の大きさの微結晶（ナノ結晶
ともいう。）を含む。従って、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも原
子配列の規則性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜より
も欠陥準位密度が低いという特徴がある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの結
晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−Ｏ
Ｓ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体内
に収まる大きさの場合も含まれる。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも欠
陥準位密度が低いという特徴がある。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行う
。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結
晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。

本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置さ
れている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」と
は、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、
８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観察
）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子
の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸
を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。

一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面ＴＥ
Ｍ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列しているこ
とを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られな
い。

断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有して
いることがわかる。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装
置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜
のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属される
ことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。

一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌ
ａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは
、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ_４の単結晶酸化
物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）と
して試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面に
帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを５
６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。

以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は不
規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行
な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に配
列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。

なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行
った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面また
は上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形
状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面
または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜
の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面
近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡＡ
Ｃ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分
的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。

なお、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法
による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れ
る場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性
を有さないＺｎＧａ_２Ｏ_４の結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２
θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気的特性の変
動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。

なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。

また、酸化物半導体膜２０は、複数の酸化物半導体膜が積層された構造でもよい。例えば
、酸化物半導体膜２０を、第１の酸化物半導体膜と第２の酸化物半導体膜の積層として、
第１の酸化物半導体膜と第２の酸化物半導体膜に、異なる組成の金属酸化物を用いてもよ
い。例えば、第１の酸化物半導体膜に二元系金属酸化物乃至四元系金属酸化物の一を用い
、第２の酸化物半導体膜に第１の酸化物半導体膜と異なる二元系金属酸化物乃至四元系金
属酸化物を用いてもよい。

また、第１の酸化物半導体膜と第２の酸化物半導体膜の構成元素を同一とし、両者の組成
を異ならせてもよい。例えば、第１の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１
：１：１とし、第２の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２として
もよい。また、第１の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２とし、
第２の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３としてもよい。なお、
各酸化物半導体膜の原子数比は、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変
動を含む。

この時、第１の酸化物半導体膜と第２の酸化物半導体膜のうち、ゲートとして機能する導
電膜に近い側（チャネル側）の酸化物半導体膜のＩｎとＧａの含有率をＩｎ＞Ｇａとする
とよい。またゲートとして機能する導電膜から遠い側（バックチャネル側）の酸化物半導
体膜のＩｎとＧａの含有率をＩｎ≦Ｇａとするとよい。

また、酸化物半導体膜２０を３層構造とし、第１の酸化物半導体膜乃至第３の酸化物半導
体膜の構成元素を同一とし、且つそれぞれの組成を異ならせてもよい。例えば、第１の酸
化物半導体膜の原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２とし、第２の酸化物半導体膜の
原子数比をＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２とし、第３の酸化物半導体膜の原子数比をＩｎ
：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１としてもよい。

Ｇａ及びＺｎよりＩｎの原子数比が小さい酸化物半導体膜、代表的には原子数比がＩｎ：
Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２である第１の酸化物半導体膜は、Ｇａ及びＺｎよりＩｎの原子数
比が大きい酸化物半導体膜、代表的には第２の酸化物半導体膜、並びにＧａ、Ｚｎ、及び
Ｉｎの原子数比が同じ酸化物半導体膜、代表的には第３の酸化物半導体膜と比較して、酸
素欠損が生じにくいため、キャリア密度が増加することを抑制することができる。また、
原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２である第１の酸化物半導体膜が非晶質構造であ
ると、第２の酸化物半導体膜がＣＡＡＣ−ＯＳ膜となりやすい。

また、第１の酸化物半導体膜乃至第３の酸化物半導体膜の構成元素は同一であるため、第
１の酸化物半導体膜は、第２の酸化物半導体膜との界面におけるトラップ準位が少ない。
このため、酸化物半導体膜２０を上記構造とすることで、トランジスタの経時変化や光Ｂ
Ｔストレス試験による閾値電圧の変動量を低減することができる。

酸化物半導体では主として重金属のｓ軌道がキャリア伝導に寄与しており、Ｉｎの含有率
を多くすることにより、より多くのｓ軌道が重なるため、Ｉｎ＞Ｇａの組成となる酸化物
はＩｎ≦Ｇａの組成となる酸化物と比較して高いキャリア移動度を備える。また、Ｇａは
Ｉｎと比較して酸素欠損の形成エネルギーが大きく酸素欠損が生じにくいため、Ｉｎ≦Ｇ
ａの組成となる酸化物はＩｎ＞Ｇａの組成となる酸化物と比較して安定した特性を備える
。

チャネル側にＩｎ＞Ｇａの組成となる酸化物半導体を適用し、バックチャネル側にＩｎ≦
Ｇａの組成となる酸化物半導体を適用することで、トランジスタの電界効果移動度及び信
頼性をさらに高めることが可能となる。

また、第１の酸化物半導体膜乃至第３の酸化物半導体膜に、結晶性の異なる酸化物半導体
を適用してもよい。すなわち、単結晶酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、非晶質酸化物
半導体、またはＣＡＡＣ−ＯＳを適宜組み合わせた構成としてもよい。また、第１の酸化
物半導体膜乃至第２の酸化物半導体膜のいずれか一に非晶質酸化物半導体を適用すると、
酸化物半導体膜２０の内部応力や外部からの応力を緩和し、トランジスタの電気的特性の
ばらつきが低減され、また、トランジスタの信頼性をさらに高めることが可能となる。

酸化物半導体膜２０の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以上５
０ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下、更に好ましくは３ｎｍ以上２０ｎ
ｍ以下とすることが好ましい。

酸化物半導体膜２０において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られるアルカリ金属またはアル
カリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは２×１
０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることが望ましい。アルカリ金属及びアルカリ土類金
属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電
流の上昇の原因となるためである。

酸化物半導体膜２０において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃度を、５×１
０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より
好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１６ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ^３以下とすることが好ましい。

酸化物半導体膜２０に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水となると共
に、酸素が脱離した格子（あるいは酸素が脱離した部分）には欠損が形成されてしまう。
また、水素の一部が酸素と結合することで、キャリアである電子が生じてしまう。これら
のため、酸化物半導体膜の成膜工程において、水素を含む不純物を極めて減らすことによ
り、酸化物半導体膜の水素濃度を低減することが可能である。このため、水素をできるだ
け除去し、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル領域とすることにより、閾値電圧の
マイナスシフトを低減することができ、またトランジスタのソース及びドレインにおける
リーク電流を、代表的には、オフ電流を低減することが可能であり、トランジスタの電気
的特性を向上させることができる。

酸化物半導体膜２０には、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下の窒素が含まれてもよい
。

一対の導電膜２１は、導電材料として、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、
イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンからなる
単体金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。例え
ば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する
二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミ
ニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン
膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチ
タン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と
、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層
し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。
なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。

次に、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示すトランジスタ５０の作製方法について、図１０を
用いて説明する。

図１０（Ａ）に示すように、基板１１上に導電膜１５を形成し、導電膜１５上に絶縁膜１
８を形成する。

導電膜１５の形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等
により導電膜を形成し、導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成する。次
に、該マスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜１５を形成する。この後、
マスクを除去する。

なお、導電膜１５は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット
法等で形成してもよい。

本実施の形態では、厚さ１００ｎｍのタングステン膜をスパッタリング法により形成する
。次に、フォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いてタングステ
ン膜をドライエッチングして、導電膜１５を形成する。

絶縁膜１８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成する。

絶縁膜１８として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形
成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いること
が好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラ
ン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化
窒素等がある。

また、絶縁膜１８として窒化シリコン膜を形成する場合、２段階の形成方法を用いること
が好ましい。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法により、欠陥の少ない第１の窒化シリコン膜を形成する。次に、原料
ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッ
キングすることが可能な第２の窒化シリコン膜を成膜する。このような形成方法により、
絶縁膜１８として、欠陥が少なく、且つ水素のブロッキング性を有する窒化シリコン膜を
形成することができる。

また、絶縁膜１８として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒ
ｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成す
ることができる。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、絶縁膜１８上に酸化物半導体膜１９を形成する。

酸化物半導体膜１９の形成方法について以下に説明する。絶縁膜１８上にスパッタリング
法、塗布法、パルスレーザー蒸着法、レーザーアブレーション法等により酸化物半導体膜
を形成する。次に、酸化物半導体膜上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成した
後、該マスクを用いて酸化物半導体膜の一部をエッチングすることで、図１０（Ｂ）に示
すように、絶縁膜１８上であって、導電膜１５の一部と重なるように素子分離された酸化
物半導体膜１９を形成する。この後、マスクを除去する。

また、酸化物半導体膜１９として印刷法を用いることで、素子分離された酸化物半導体膜
１９を直接形成することができる。

スパッタリング法で酸化物半導体膜を形成する場合、プラズマを発生させるための電源装
置は、ＲＦ電源装置、ＡＣ電源装置、ＤＣ電源装置等を適宜用いることができる。

スパッタリングガスは、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、希ガス及び酸素の混合ガ
スを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比
を高めることが好ましい。

また、ターゲットは、形成する酸化物半導体膜の組成にあわせて、適宜選択すればよい。

なお、酸化物半導体膜を形成する際に、例えば、スパッタリング法を用いる場合、基板温
度を１５０℃以上７５０℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下、さらに好ましく
は２００℃以上３５０℃以下として、酸化物半導体膜を成膜することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜を形成することができる。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、例えば、多結晶である酸化物半導体スパッタリング用ターゲ
ットを用い、スパッタリング法によって成膜する。当該スパッタリング用ターゲットにイ
オンが衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域がａ−ｂ面から劈開
し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子として剥
離することがある。この場合、当該平板状のスパッタリング粒子が、結晶状態を維持した
まま基板に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜することができる。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。

成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制でき
る。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素および窒素など）を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。

また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグ
レーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましく
は２００℃以上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平
板状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、
スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージ
を軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００体
積％とする。

スパッタリング用ターゲットの一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物ターゲットに
ついて以下に示す。

ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末およびＺｎＯ_Ｚ粉末を所定のｍｏｌ数で混合し、加圧処理後
、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ系金属酸化物ターゲットとする。なお、Ｘ、ＹおよびＺは任意の正数である。ここ
で、所定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末およびＺｎＯ_Ｚ粉末が、
２：２：１、８：４：３、３：１：１、１：１：１、４：２：３または３：１：２である
。なお、粉末の種類、およびその混合するｍｏｌ数比は、作製するスパッタリング用ター
ゲットによって適宜変更すればよい。

また、酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行い、酸化物半導体膜の脱水素化または
脱水化をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板歪み点未満、好
ましくは２５０℃以上４５０℃以下、更に好ましくは３００℃以上４５０℃以下とする。

加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、または窒
素を含む不活性ガス雰囲気で行う。または、不活性ガス雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気
で加熱してもよい。なお、上記不活性雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれない
ことが好ましい。処理時間は３分〜２４時間とする。

酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜２０において、水
素濃度を５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３以下、より好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×
１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

本実施の形態では、スパッタリング法により、厚さ３５ｎｍの酸化物半導体膜を形成した
後、当該酸化物半導体膜上にマスクを形成し、酸化物半導体膜の一部を選択的にエッチン
グすることで、酸化物半導体膜１９を形成する。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、一対の導電膜２１を形成する。

一対の導電膜２１の形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸
着法等で導電膜を形成する。次に、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを
形成する。次に、該マスクを用いて導電膜をエッチングして、一対の導電膜２１を形成し
た後、マスクを除去する。

本実施の形態では、厚さ５０ｎｍのタングステン膜、厚さ４００ｎｍのアルミニウム膜、
及び厚さ１００ｎｍのチタン膜を順にスパッタリング法により積層する。次に、チタン膜
上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いてタングステン膜
、アルミニウム膜、及びチタン膜をドライエッチングして、一対の導電膜２１を形成する
。

なお、第１の導電膜２１を形成した後、エッチング残渣を除去するため、洗浄処理をする
ことが好ましい。この洗浄処理を行うことで、一対の導電膜２１の短絡を抑制することが
できる。当該洗浄処理は、ＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄ
ｒｏｘｉｄｅ）溶液などのアルカリ性の溶液、フッ酸、シュウ酸などの酸性の溶液、また
は水を用いて行うことができる。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、酸化物半導体膜１９を酸化雰囲気で発生させたプラズ
マに曝し、酸化物半導体膜１９に酸素２２を供給して、図１０（Ｄ）に示す酸化物半導体
膜２０を形成してもよい。酸化雰囲気としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒
素等の雰囲気がある。さらに、プラズマ処理において、基板１１側にバイアスを印加しな
い状態で発生したプラズマに酸化物半導体膜１９を曝すことが好ましい。この結果、酸化
物半導体膜１９にダメージを与えず、且つ酸素を供給することが可能であり、酸化物半導
体膜２０に含まれる酸素欠損量を低減することができる。

本実施の形態では、プラズマＣＶＤ装置の処理室に一酸化二窒素を導入し、処理室に設け
られる上部電極に２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１５０Ｗの高周波電力を供給し
て発生させた酸素プラズマに酸化物半導体膜１９を曝し、酸化物半導体膜２０を形成する
。なお、プラズマＣＶＤ装置は電極面積が６０００ｃｍ^２である平行平板型のプラズマＣ
ＶＤ装置であり、供給した電力を単位面積あたりの電力（電力密度）に換算すると２．５
×１０^−２Ｗ／ｃｍ^２である。

酸化物半導体膜１９の表面を酸化雰囲気で発生させたプラズマに曝すことで、酸化物半導
体膜１９に酸素を供給することが可能であり、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損量を低
減することができる。また、エッチング処理により酸化物半導体膜１９の表面に残存する
不純物、例えば、フッ素、塩素等のハロゲン等を除去することができる。

なお、酸化物半導体膜１９にプラズマ処理を行う前に加熱処理をすることが好ましい。例
えば、当該加熱処理としては酸化物半導体膜１９を形成した後に行う加熱処理と同様にし
て行うことができる。

次に、酸化物半導体膜２０及び一対の導電膜２１上に、絶縁膜２３を形成する。次に、絶
縁膜２３上に絶縁膜２４を形成する。このとき、上記プラズマ処理によって酸化物半導体
膜２０を形成した後、大気に曝すことなく絶縁膜２３を形成することで、酸化物半導体膜
２０及び絶縁膜２３の界面における不純物濃度を低減することが可能である。

また、絶縁膜２３を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜２４を形成するこ
とが好ましい。絶縁膜２３を形成した後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波
電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜２４を連続的に形成することで、絶縁膜２
３、及び絶縁膜２４における界面の不純物濃度を低減することができると共に、絶縁膜２
４に含まれる酸素を酸化物半導体膜２０に移動することが可能であり、酸化物半導体膜２
０の酸素欠損量を低減することができる。

プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上４００℃
以下、さらに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入し
て処理室内における圧力を２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは４０Ｐａ以上
２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶
縁膜２３として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する。

絶縁膜２３の原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いること
が好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラ
ン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化
窒素等がある。

上記条件を用いることで、絶縁膜２３として酸素を透過する酸化絶縁膜を形成することが
できる。また、絶縁膜２３を設けることで、後に形成する絶縁膜２４の形成工程において
、酸化物半導体膜２０へのダメージ低減が可能である。

なお、シリコンを含む堆積性気体に対する酸化性気体量を１００倍以上とすることで、絶
縁膜２３に含まれる水素含有量を低減することが可能であると共に、絶縁膜２３に含まれ
るダングリングボンドを低減することができる。絶縁膜２４から移動する酸素は、絶縁膜
２３に含まれるダングリングボンドによって捕獲される場合があるため、化学量論的組成
よりも多くの酸素を有する絶縁膜２４に含まれる酸素を効率よくトランジスタの酸化物半
導体膜へ移動させ、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損を補填することが可能である。こ
の結果、酸化物半導体膜２０に混入する水素量を低減できると共に酸化物半導体膜に含ま
れる酸素欠損を低減させることが可能であるため、トランジスタの閾値電圧のマイナスシ
フトを抑制することができると共に、トランジスタのソース及びドレインにおけるリーク
電流を低減することが可能であり、トランジスタの電気的特性を向上させることができる
。

本実施の形態では、絶縁膜２３として、流量２０ｓｃｃｍのシラン及び流量３０００ｓｃ
ｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を４０Ｐａ、基板温度を２２０℃とし
、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給し
たプラズマＣＶＤ法により、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。なお、プラ
ズマＣＶＤ装置は電極面積が６０００ｃｍ^２である平行平板型のプラズマＣＶＤ装置であ
り、供給した電力を単位面積あたりの電力（電力密度）に換算すると１．６×１０^−２Ｗ
／ｃｍ^２である。当該条件により、酸素を透過する酸化窒化シリコン膜を形成することが
できる。

絶縁膜２４は、プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０
℃以上２６０℃以下、さらに好ましくは１８０℃以上２３０℃以下に保持し、処理室に原
料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好まし
くは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に０．１７Ｗ／ｃｍ
^２以上０．５Ｗ／ｃｍ^２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ^２以上０．３５Ｗ／ｃ
ｍ^２以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜
を形成する。

絶縁膜２４の成膜条件として、上記圧力の処理室において上記パワー密度の高周波電力を
供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原
料ガスの酸化が進むため、絶縁膜２４中における酸素含有量が化学量論的組成よりも多く
なる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱いた
め、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多
くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜を形成することができる。
また、酸化物半導体膜２０上に絶縁膜２３が設けられている。このため、絶縁膜２４の形
成工程において、絶縁膜２３が酸化物半導体膜２０の保護膜となる。この結果、酸化物半
導体膜２０へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁膜２４
を形成することができる。

本実施の形態では、絶縁膜２４として、流量１６０ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓ
ｃｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃
とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１５００Ｗの高周波電力を平行平板電極に
供給したプラズマＣＶＤ法により、厚さ４００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。な
お、プラズマＣＶＤ装置は電極面積が６０００ｃｍ^２である平行平板型のプラズマＣＶＤ
装置であり、供給した電力を単位面積あたりの電力（電力密度）に換算すると２．５×１
０^−１Ｗ／ｃｍ^２である。

次に、加熱処理を行う。該加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板歪み点未満
、好ましくは２００℃以上４５０℃以下、更に好ましくは３００℃以上４５０℃以下とす
る。

該加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで
、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処
理時間を短縮することができる。

加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐ
ｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の
雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等
が含まれないことが好ましい。

本実施の形態では、窒素及び酸素雰囲気で、３５０℃、１時間の加熱処理を行う。

以上の工程により、閾値電圧のマイナスシフトを抑制した、優れた電気的特性を有するト
ランジスタを作製することができる。また、経時変化や光ＢＴストレス試験による電気的
特性の変動の少ない、代表的には閾値電圧の変動が０Ｖ以上２．５Ｖ以下である、信頼性
の高いトランジスタを作製することができる。

なお、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）及び図１０を用いてその構造及び作製方法について説明
したトランジスタ５０において、保護膜２５上に、酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッ
キング効果を有する絶縁膜２６を設けても良い。図１１に、保護膜２５上に、酸素、水素
、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６が設けられた、トランジスタ５
０の断面図を一例として示す。

図１１に示すトランジスタ５０では、絶縁膜２４上に、絶縁膜２６が設けられている。絶
縁膜２６が水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、水、水素などの不
純物が、酸化物半導体膜２０に侵入するのを防ぐことができる。酸化物半導体に侵入した
水または水素の一部は電子供与体（ドナー）となるため、上記ブロッキング効果を有する
絶縁膜２６を用いることで、トランジスタ５０の閾値電圧がシフトするのを防ぐことがで
きる。

また、絶縁膜２６が酸素の拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、酸化物半導体膜２
０からの酸素が外部に拡散するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体膜２０中に
おいて、ドナーとなる酸素欠損が低減されるので、トランジスタ５０の閾値電圧がシフト
するのを防ぐことができる。

よって、酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６を保護膜２
５上に設けることで、半導体装置の信頼性を高めることができる。

酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６としては、酸化アル
ミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム
、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等を用いることができる
。また、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６としては、窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン等を用いることができる。

例えば、窒化シリコン膜を絶縁膜２６として用いる場合、窒化シリコン膜は、水素、水等
の拡散を防ぐブロッキング効果を有し、なおかつ、窒化シリコン膜からの水素、アンモニ
ア等の放出量が少ないことが望ましい。シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料
ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、上記特性を有する窒化シリコン膜を成膜する
ことができる。

なお、原料ガスとしてアンモニアを用いると、成膜時において、シランにおける珪素原子
と水素原子の結合や、窒素における窒素原子どうしの三重結合が、解離したアンモニアに
よって切断されやすくなる。そのため、成膜時にシランや窒素の分解が促進され、緻密な
窒化シリコン膜を形成することができる。ただし、原料ガス中におけるアンモニアの流量
の割合が高すぎると、窒化シリコン膜中に取り込まれる水素とアンモニアの量が多くなっ
てしまい、水素、アンモニアの放出量が多い窒化シリコン膜が形成されることとなる。よ
って、上記窒化シリコン膜の成膜時における、アンモニアの流量は、シランの分解が促進
される程度の量であり、なおかつ、水素、アンモニア等の放出量が抑えられる程度の量と
することが、半導体装置の信頼性を高める上で望ましいと言える。

具体的に、上記窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法において、水素分子の脱離量が５
×１０^２１分子／ｃｍ^３未満、好ましくは３×１０^２１分子／ｃｍ^３以下、さらに好まし
くは１×１０^２１分子／ｃｍ^３以下であり、アンモニア分子の脱離量が１×１０^２２分子
／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^２１分子／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^２
１分子／ｃｍ^３以下であることが望ましい。

ここで、昇温脱離ガス分析法（以下、ＴＤＳ分析とする。）による、水素分子及びアンモ
ニアの脱離量の測定方法について、以下に説明する。

ＴＤＳ分析による気体の脱離量は、スペクトルの積分値に比例する。このため、絶縁膜の
スペクトルの積分値と、標準試料の基準値に対する比とにより、気体の脱離量を計算する
ことができる。標準試料の基準値とは、所定の原子を含む試料の、スペクトルの積分値に
対する原子の密度の割合である。

例えば、標準試料である所定の密度の水素を含むシリコンウェハのＴＤＳ分析結果、及び
絶縁膜のＴＤＳ分析結果から、絶縁膜の水素分子の脱離量（Ｎ_Ｈ２）は、数式１で求める
ことができる。ここで、ＴＤＳ分析で得られる質量数２で検出されるスペクトルの全てが
水素分子由来と仮定する。また、質量数が１以外の水素原子の同位体は、自然界における
存在比率が極微量であるため考慮しない。

Ｎ_Ｈ２は水素分子の脱離量である。Ｎ_{Ｈ２（ｓ）}は、標準試料から脱離した水素分子を密
度で換算した値である。Ｓ_{Ｈ２（ｓ）}は、標準試料をＴＤＳ分析したときのスペクトルの
積分値である。ここで、標準試料の基準値を、Ｎ_{Ｈ２（ｓ）}／Ｓ_{Ｈ２（ｓ）}とする。Ｓ_Ｈ
２は、絶縁膜をＴＤＳ分析したときのスペクトルの積分値である。αは、ＴＤＳ分析にお
けるスペクトル強度に影響する係数である。数式１の詳細に関しては、特開平６−２７５
６９７公報を参照する。なお、上記絶縁膜の水素の脱離量は、電子科学株式会社製の昇温
脱離分析装置ＥＭＤ−ＷＡ１０００Ｓ／Ｗを用い、標準試料として１×１０^１６ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ^２の水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定する。

また、上記数式１において、絶縁膜のアンモニアの脱離量をＴＤＳ分析したときのスペク
トルの積分値を、Ｓ_Ｈ２に代入することで、アンモニアの脱離量を求めることができる。

具体的に、アンモニアの流量に対する窒素の流量比が５以上５０以下、より望ましくは、
１０以上５０以下とすると、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果が高く、水素、ア
ンモニア等の放出量が少ない窒化珪素膜を、形成することができる。

本実施の形態では、絶縁膜２６として、流量５０ｓｃｃｍのシラン、流量５０００ｓｃｃ
ｍの窒素、流量１００ｓｃｃｍのアンモニアを原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐａ
、基板温度を２２０℃とし、２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１０００Ｗの高周波
電力を平行平板電極に供給したプラズマＣＶＤ法により、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコ
ン膜を形成する。なお、プラズマＣＶＤ装置は、絶縁膜２３及び絶縁膜２４を形成する際
に用いた装置と同じ構成を有するものとする。当該条件により、水素、水等の拡散を防ぐ
ブロッキング効果を有し、なおかつ、窒化シリコン膜からの水素、アンモニア等の放出量
が少ない窒化シリコン膜を形成することができる。

なお、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）、図１０、図１１に示すトランジスタ５０は、例えば平
面的に見てゲートとして機能する導電膜１５が、酸化物半導体膜２０を完全に包含するよ
うなレイアウトを有していても良い。このようなレイアウトにすると、基板１１からの光
照射に対し、導電膜１５により完全遮光を実現できる。よって、トランジスタ５０の閾値
電圧がシフトするなどの特性の劣化が引き起こされるのを防ぐことができる。

また、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）、図１０、図１１に示すトランジスタ５０は、ボトムゲ
ート型の構造を有しているが、本発明の一態様に係る半導体装置では、トップゲート型の
構造を有するトランジスタが用いられていても良い。

図１２（Ａ）に、トップゲート型の構造を有するトランジスタ７０の断面図を、一例とし
て示す。図１２（Ａ）に示すトランジスタ７０は、基板１１上に酸化物半導体膜２０を有
する。また、ソースまたはドレインとして機能し、なおかつ酸化物半導体膜２０に接する
一対の導電膜２１と、酸化物半導体膜２０及び一対の導電膜２１上に形成された絶縁膜１
８と、絶縁膜１８を介して酸化物半導体膜２０と重なる、ゲートとして機能する導電膜１
５と、を有する。また、絶縁膜１８及び導電膜１５上には、絶縁膜２３及び絶縁膜２４で
構成される保護膜２５が形成される。

また、図１２（Ａ）に示したトランジスタ７０において、保護膜２５上に、酸素、水素、
水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６を設けても良い。図１２（Ｂ）に
、保護膜２５上に、酸素、水素、水等の拡散を防ぐブロッキング効果を有する絶縁膜２６
が設けられた、トランジスタ７０の断面図を一例として示す。

図１２（Ｂ）に示すトランジスタ７０では、絶縁膜２４上に、絶縁膜２６が設けられてい
る。絶縁膜２６が水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、水、水素な
どの不純物が、酸化物半導体膜２０に侵入するのを防ぐことができる。酸化物半導体に侵
入した水または水素の一部は電子供与体となるため、上記ブロッキング効果を有する絶縁
膜２６を用いることで、トランジスタ７０の閾値電圧がシフトするのを防ぐことができる
。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態３）
本発明の一態様に係る液晶表示装置の外観について、図１３を用いて説明する。図１３（
Ａ）は、基板４００１と基板４００６とを封止材４００５によって接着させた液晶表示装
置の上面図である。また、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の破線Ａ１−Ａ２における断面
図に相当し、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の破線Ｂ１−Ｂ２における断面図に相当する
。なお、図１３では、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード
の液晶表示装置を例示している。

基板４００１上に設けられた画素部４００２と、一対の走査線駆動回路４００４とを囲む
ように、封止材４００５が設けられている。また、画素部４００２、走査線駆動回路４０
０４の上に基板４００６が設けられている。よって、画素部４００２と、走査線駆動回路
４００４とは、基板４００１と封止材４００５と基板４００６とによって封止されている
。

また、基板４００１上の封止材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、信
号線駆動回路４００３が実装されている。

また、基板４００１上に設けられた画素部４００２、走査線駆動回路４００４は、トラン
ジスタを複数有している。図１３（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４
０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０２２とを例示している。
また、図１３（Ｃ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０を例示してい
る。

画素部４００２及び走査線駆動回路４００４において、トランジスタ４０１０及びトラン
ジスタ４０２２上には、樹脂を用いた絶縁膜４０２０が設けられている。そして、絶縁膜
４０２０上には、液晶素子４０２３の第１電極４０２１と、導電膜４０２４とが設けられ
ている。導電膜４０２４は、絶縁膜４０２０に蓄積された電荷の放電経路として機能させ
ることができる。或いは、導電膜４０２４及び絶縁膜４０２０をトランジスタ４０２２の
構成要素とし、導電膜４０２４をバックゲートとして機能させることもできる。

また、絶縁膜４０２０、第１電極４０２１、及び導電膜４０２４上には、絶縁膜４０２５
が設けられている。絶縁膜４０２５は、水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果が高
いことが望ましい。絶縁膜４０２５として、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などを
用いることができる。

また、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に示すように、本発明の一態様では、絶縁膜４０２
０は、パネルの端部において除去されている。そして、絶縁膜４０２０上の絶縁膜４０２
５は、封止材４００５と基板４００１の間において、トランジスタ４０１０及びトランジ
スタ４０２２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜４０２６と接している。

絶縁膜４０２５及び絶縁膜４０２６の、水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果が高
い場合、パネルの端部において絶縁膜４０２５と絶縁膜４０２６とが接することで、パネ
ルの端部から、または封止材４００５から、水、水素などがトランジスタ４０１０及びト
ランジスタ４０２２がそれぞれ有する半導体膜に侵入するのを、防ぐことができる。

また、絶縁膜４０２５上には、液晶素子４０２３の第２電極４０２７が設けられている。
そして、第２電極４０２７及び絶縁膜４０２５と、基板４００６との間には、液晶層４０
２８が設けられている。液晶素子４０２３は、第１電極４０２１、第２電極４０２７、及
び液晶層４０２８を有する。

なお、本発明の一態様に係る液晶表示装置において、液晶層には、例えば、サーモトロピ
ック液晶またはリオトロピック液晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは
、液晶層には、例えば、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、また
は、ディスコチック液晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは、液晶層に
は、例えば、強誘電性液晶、または反強誘電性液晶に分類される液晶材料を用いることが
できる。或いは、液晶層には、例えば、主鎖型高分子液晶、側鎖型高分子液晶、或いは、
複合型高分子液晶などの高分子液晶、または低分子液晶に分類される液晶材料を用いるこ
とができる。或いは、液晶層には、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）に分類される
液晶材料を用いることができる。

また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を液晶層に用いてもよい。ブルー相は液晶相
の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転
移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、カイラ
ル剤や紫外線硬化樹脂を添加して温度範囲を改善する。ブルー相を示す液晶とカイラル剤
とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため配向
処理が不要であり、視野角依存性が小さいため好ましい。

また、本実施の形態では、液晶の駆動方法としてＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを用いる場合を例示したが、液晶の駆動方法としては、ＴＮ（
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅ
ｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＭＶＡ（
Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（
Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍ
ｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ブルー相モード、ＴＢＡ（Ｔ
ｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＶＡ−ＩＰＳモード、Ｅ
ＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ
）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モー
ド、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）
モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ）モード、ゲストホストモードなどを適用することも可能である。

特に、横電界モードの液晶表示装置の場合、走査線に与えられる電位の振幅は、他のモー
ドの液晶表示装置よりも大きい傾向にある。そのため、横電界モードの液晶表示装置の場
合、パルス出力回路に用いられているトランジスタにおいて、電気的特性の劣化が生じや
すい。よって、本発明の一態様では、ＦＦＳモード、ブルー相モード、ＩＰＳモードなど
の横電界モードの液晶表示装置において、信頼性を高めるのにより有効であると言える。

液晶素子４０２３では、第１電極４０２１と第２電極４０２７の間に与えられる電圧の値
に従って、液晶層４０２８に含まれる液晶分子の配向が変化し、透過率が変化する。よっ
て、液晶素子４０２３は、第１電極４０２１に与えられる画像信号の電位によって、その
透過率が制御されることで、階調を表示することができる。

なお、本発明の一態様に係る液晶表示装置では、カラーフィルタを用いることでカラーの
画像を表示しても良いし、異なる色相の光を発する複数の光源を順次点灯させることで、
カラーの画像を表示しても良い。

また、信号線駆動回路４００３からの画像信号や、ＦＰＣ４０１８からの各種制御信号及
び電源電位は、引き回し配線４０３０及び４０３１を介して、走査線駆動回路４００４ま
たは画素部４００２に与えられる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態４）
次いで、図１４は、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構造を示す、斜視図の一例であ
る。図１４に示す液晶表示装置は、タッチパネル１６００と、パネル１６０１と、第１の
拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０
５と、反射板１６０６と、バックライト１６０７と、回路基板１６０８と、信号線駆動回
路の形成された基板１６１１とを有している。

タッチパネル１６００と、パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート
１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６とは、順に積
層されている。バックライト１６０７は、導光板１６０５の端部に設けられており、導光
板１６０５内部に拡散されたバックライト１６０７からの光は、第１の拡散板１６０２、
プリズムシート１６０３及び第２の拡散板１６０４によって、均一にパネル１６０１に照
射される。

タッチパネル１６００は、位置検出部１６２０を有している。そして、位置検出部１６２
０は、パネル１６０１が有する画素部１６２１と重なるように配置されている。そして、
位置検出部１６２０に、指またはスタイラスなどが触れる、或いは近づくと、その位置情
報を含む信号が生成される。位置検出部１６２０における位置の検出は、抵抗膜方式、静
電容量方式、超音波方式、赤外線方式を含む光学方式、電磁誘導方式など、様々な方式を
用いて行うことができる。

なお、図１４に示す液晶表示装置では、タッチパネル１６００が、パネル１６０１とユー
ザーの間に位置するように配置されている。この場合、タッチパネル１６００の位置検出
部１６２０に透光性を持たせることで、ユーザーは、位置検出部１６２０を介して画素部
１６２１の画像を見ることができる。なお、タッチパネル１６００は、必ずしもパネル１
６０１とユーザーの間に位置している必要はない。例えば、電磁誘導方式のタッチパネル
１６００の場合、ユーザーとタッチパネル１６００の間にパネル１６０１が位置していて
も良い。

また、本実施の形態では、第１の拡散板１６０２と第２の拡散板１６０４とを用いている
が、拡散板の数はこれに限定されず、単数であっても３以上であっても良い。そして、拡
散板は導光板１６０５とパネル１６０１の間に設けられていれば良い。よって、プリズム
シート１６０３よりもパネル１６０１に近い側にのみ拡散板が設けられていても良いし、
プリズムシート１６０３よりも導光板１６０５に近い側にのみ拡散板が設けられていても
良い。

またプリズムシート１６０３は、図１４に示した断面が鋸歯状の形状に限定されず、導光
板１６０５からの光をパネル１６０１側に集光できる形状を有していれば良い。

回路基板１６０８には、タッチパネル用の制御回路、ＣＰＵ、コントローラ、バックライ
ト１６０７の駆動を制御する制御系の回路などが設けられている。そして、図１４では、
回路基板１６０８とパネル１６０１とが、ＣＯＦテープ１６０９を介して接続されている
。また、信号線駆動回路の形成された基板１６１１が、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌ
ｍ）法を用いてＣＯＦテープ１６０９に接続されている。また、回路基板１６０８とタッ
チパネル１６００とが、ＦＰＣ１６２２を介して接続されている。

また、図１４では、バックライト１６０７の駆動を制御する制御系の回路とバックライト
１６０７とが、ＦＰＣ１６１０を介して接続されている例を示している。ただし、上記制
御系の回路はパネル１６０１に形成されていても良く、この場合はパネル１６０１とバッ
クライト１６０７とがＦＰＣなどにより接続されるようにする。

なお、図１４は、パネル１６０１の端にバックライト１６０７を配置するエッジライト型
のバックライトを例示しているが、本発明の液晶表示装置はバックライト１６０７がパネ
ル１６０１の直下に配置される直下型であっても良い。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態５）
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備
えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ
等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いること
ができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器と
して、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジ
タルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ
）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレ
イヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ
払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１５に示
す。

図１５（Ａ）に示す電子機器は、携帯型情報端末の一例である。

図１５（Ａ）に示す電子機器は、筐体１０１１と、筐体１０１１に設けられたパネル１０
１２と、ボタン１０１３と、スピーカー１０１４と、を具備する。

なお、筐体１０１１に、外部機器に接続するための接続端子及び操作ボタンが設けられて
いてもよい。

さらに、実施の形態２の表示装置を用いてパネル１０１２を構成してもよい。

さらに、タッチパネルを用いてパネル１０１２を構成してもよい。これにより、パネル１
０１２においてタッチ検出を行うことができる。

ボタン１０１３は、筐体１０１１に設けられる。例えば、ボタン１０１３が電源ボタンで
あれば、ボタン１０１３を押すことにより、電子機器をＯＮ状態にするか否かを制御する
ことができる。

スピーカー１０１４は、筐体１０１１に設けられる。スピーカー１０１４は音声を出力す
る。

なお、筐体１０１１にマイクが設けられていてもよい。筐体１０１１にマイクを設けられ
ることにより、例えば図１５（Ａ）に示す電子機器を電話機として機能させることができ
る。

図１５（Ａ）に示す電子機器は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及
び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。

図１５（Ｂ）に示す電子機器は、折り畳み式の情報端末の一例である。

図１５（Ｂ）に示す電子機器は、筐体１０２１ａと、筐体１０２１ｂと、筐体１０２１ａ
に設けられたパネル１０２２ａと、筐体１０２１ｂに設けられたパネル１０２２ｂと、軸
部１０２３と、ボタン１０２４と、接続端子１０２５と、記録媒体挿入部１０２６と、ス
ピーカー１０２７と、を備える。

筐体１０２１ａと筐体１０２１ｂは、軸部１０２３により接続される。

さらに、実施の形態２の表示装置を用いてパネル１０２２ａ及び１０２２ｂを構成しても
よい。

さらに、タッチパネルを用いてパネル１０２２ａ及び１０２２ｂを構成してもよい。これ
により、パネル１０２２ａ及び１０２２ｂにおいてタッチ検出を行うことができる。

図１５（Ｂ）に示す電子機器は、軸部１０２３を有するため、パネル１０２２ａとパネル
１０２２ｂを対向させて折り畳むことができる。

ボタン１０２４は、筐体１０２１ｂに設けられる。なお、筐体１０２１ａにボタン１０２
４を設けてもよい。例えば、電源ボタンとしての機能を有するボタン１０２４を設けるこ
とより、ボタン１０２４を押すことで電子機器に対する電源電圧の供給を制御できる。

接続端子１０２５は、筐体１０２１ａに設けられる。なお、筐体１０２１ｂに接続端子１
０２５が設けられていてもよい。また、接続端子１０２５が筐体１０２１ａ及び筐体１０
２１ｂの一方又は両方に複数設けられていてもよい。接続端子１０２５は、図１５（Ｂ）
に示す電子機器と他の機器を接続するための端子である。

記録媒体挿入部１０２６は、筐体１０２１ａに設けられる。筐体１０２１ｂに記録媒体挿
入部１０２６が設けられていてもよい。また、記録媒体挿入部１０２６が筐体１０２１ａ
及び筐体１０２１ｂの一方又は両方に複数設けられていてもよい。例えば、記録媒体挿入
部にカード型記録媒体を挿入することにより、カード型記録媒体のデータを電子機器に読
み出し、又は電子機器内のデータをカード型記録媒体に書き込むことができる。

スピーカー１０２７は、筐体１０２１ｂに設けられる。スピーカー１０２７は、音声を出
力する。なお、筐体１０２１ａにスピーカー１０２７を設けてもよい。

なお、筐体１０２１ａ又は筐体１０２１ｂにマイクを設けてもよい。筐体１０２１ａ又は
筐体１０２１ｂにマイクが設けられることにより、例えば図１５（Ｂ）に示す電子機器を
電話機として機能させることができる。

図１５（Ｂ）に示す電子機器は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及
び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。

図１５（Ｃ）に示す電子機器は、据え置き型情報端末の一例である。図１５（Ｃ）に示す
電子機器は、筐体１０３１と、筐体１０３１に設けられたパネル１０３２と、ボタン１０
３３と、スピーカー１０３４と、を具備する。

さらに、実施の形態２の表示装置を用いてパネル１０３２を構成してもよい。

さらに、タッチパネルを用いてパネル１０３２を構成してもよい。これにより、パネル１
０３２においてタッチ検出を行うことができる。

なお、筐体１０３１の甲板部１０３５にパネル１０３２と同様のパネルを設けてもよい。

さらに、筐体１０３１に券などを出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部などを
設けてもよい。

ボタン１０３３は、筐体１０３１に設けられる。例えば、ボタン１０３３が電源ボタンで
あれば、ボタン１０３３を押すことで電子機器に対する電源電圧の供給を制御できる。

スピーカー１０３４は、筐体１０３１に設けられる。スピーカー１０３４は、音声を出力
する。

図１５（Ｃ）に示す電子機器は、例えば現金自動預け払い機、チケットなどの注文をする
ための情報通信端末（マルチメディアステーションともいう）、又は遊技機としての機能
を有する。

図１５（Ｄ）は、据え置き型情報端末の一例である。図１５（Ｄ）に示す電子機器は、筐
体１０４１と、筐体１０４１に設けられたパネル１０４２と、筐体１０４１を支持する支
持台１０４３と、ボタン１０４４と、接続端子１０４５と、スピーカー１０４６と、を備
える。

なお、筐体１０４１に外部機器に接続させるための接続端子を設けてもよい。

さらに、実施の形態２の表示装置を用いてパネル１０４２を構成してもよい。

さらに、タッチパネルを用いてパネル１０４２を構成してもよい。これにより、パネル１
０４２においてタッチ検出を行うことができる。

ボタン１０４４は、筐体１０４１に設けられる。例えば、ボタン１０４４が電源ボタンで
あれば、ボタン１０４４を押すことで電子機器に対する電源電圧の供給を制御できる。

接続端子１０４５は、筐体１０４１に設けられる。接続端子１０４５は、図１５（Ｄ）に
示す電子機器と他の機器を接続するための端子である。例えば、接続端子１０４５により
図１５（Ｄ）に示す電子機器とパーソナルコンピュータを接続すると、パーソナルコンピ
ュータから入力されるデータ信号に応じた画像をパネル１０４２に表示させることができ
る。例えば、図１５（Ｄ）に示す電子機器のパネル１０４２が接続する他の電子機器のパ
ネルより大きければ、当該他の電子機器の表示画像を拡大することができ、複数の人が同
時に視認しやすくなる。

スピーカー１０４６は、筐体１０４１に設けられる。スピーカー１０４６は、音声を出力
する。

図１５（Ｄ）に示す電子機器は、例えば出力モニタ、パーソナルコンピュータ、及びテレ
ビジョン装置の一つ又は複数としての機能を有する。

以上が図１５に示す電子機器の例の説明である。

図１５を参照して説明したように、本実施の形態に係る電子機器では、本発明の一態様に
係る半導体装置を用いることで、信頼性の高い電子機器を提供できる。

本実施例では、本発明の一態様に係るトランジスタに適用できる、窒化シリコン膜を評価
した結果について説明する。詳細には、加熱による水素分子脱離量、加熱によるアンモニ
ア分子脱離量及び加熱による水分子脱離量を評価した結果について説明する。

はじめに、評価した試料の作製方法を説明する。作製した試料は、構造１及び構造２であ
る。

構造１は、シリコンウェハ９９１上に、実施の形態２において説明した、窒化シリコンを
用いた絶縁膜２６に適用できる形成条件を用いて、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン
膜９９３を形成して、作製した（図１６（Ａ）参照）。

窒化シリコン膜９９３は、条件１乃至条件３の３条件を用いて形成し、それぞれの条件で
形成した試料を試料Ａ１乃至試料Ａ３とした。なお、試料Ａ１乃至試料Ａ３ともに窒化シ
リコン膜９９３の厚さを５０ｎｍとした。

条件１は、シリコンウェハ９９１を保持する温度を２２０℃とし、流量５０ｓｃｃｍのシ
ランと、流量５０００ｓｃｃｍの窒素と、流量１００ｓｃｃｍのアンモニアとを、原料ガ
スとし、処理室内の圧力を２００Ｐａとし、平行平板電極に供給する高周波電力を２７．
１２ＭＨｚ、１０００Ｗ（電力密度としては１．６×１０^−１Ｗ／ｃｍ^２）とした。なお
、アンモニアの流量に対する窒素の流量比は５０である。

条件２は、条件１の平行平板電極に供給する高周波電力を１５０Ｗ（電力密度としては、
２．５×１０^−２Ｗ／ｃｍ^２）とした条件である。

条件３は、シリコンウェハ９９１を保持する温度を２２０℃とし、流量３０ｓｃｃｍのシ
ランと、流量１５００ｓｃｃｍの窒素と、流量１５００ｓｃｃｍのアンモニアとを、原料
ガスとし、処理室内の圧力を２００Ｐａとし、平行平板電極に供給する高周波電力を２７
．１２ＭＨｚ、１５０Ｗ（電力密度としては２．５×１０^−２Ｗ／ｃｍ^２）とした。なお
、アンモニアの流量に対する窒素の流量比は１である。

試料Ａ１乃至試料Ａ３についてＴＤＳ分析を行った。

ＴＤＳ分析の結果を示す曲線におけるピークは、分析した試料（本実施例では試料Ａ１乃
至試料Ａ３）に含まれる原子または分子が外部に脱離されることで現れるピークである。
なお、外部に脱離される原子または分子の総量は、当該ピークの積分値に相当する。それ
ゆえ、当該ピーク強度の高低によって窒化シリコン膜９９３に含まれる原子または分子の
総量を評価できる。

試料Ａ１乃至試料Ａ３についてのＴＤＳ分析結果を図１７及び図１８に示す。図１７（Ａ
）は、基板温度に対する水素分子脱離量を示したグラフである。図１７（Ｂ）は、基板温
度に対する水分子脱離量を示したグラフである。図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）の曲線の
ピークの積分値から算出した水素分子脱離量を示したグラフである。図１８（Ａ）は、基
板温度に対するアンモニア分子脱離量を示したグラフである。図１８（Ｂ）は、図１８（
Ａ）の曲線のピークの積分値から算出したアンモニア分子脱離量を示したグラフである。
なお、本ＴＤＳ分析における水素分子の検出下限は１．０×１０^２１分子／ｃｍ^３以下で
あり、アンモニア分子の検出下限は、２．０×１０^２０分子／ｃｍ^３である。

図１７（Ａ）より、水素分子のＴＤＳ強度は、試料Ａ２のほうが、試料Ａ１及び試料Ａ３
より高いと確認された。そして、図１７（Ｃ）より、試料Ａ２の基板温度に対する水素分
子脱離量は、試料Ａ１及び試料Ａ３の５倍程度であると確認された。また、図１７（Ｂ）
より、試料Ａ１乃至試料Ａ３は、基板温度１００℃以上２００℃以下の範囲に水分子の脱
離を示すピークが確認された。なお、試料Ａ３のみ当該範囲に鋭いピークが検出された。

一方、図１８（Ａ）より、アンモニア分子のＴＤＳ強度は、試料Ａ３のほうが、試料Ａ１
及び試料Ａ２より高いことが確認された。そして、図１８（Ｂ）より、基板温度に対する
アンモニア分子脱離量は、試料Ａ３が、試料Ａ１及び試料Ａ２の少なくとも約１６倍以上
であると確認された。なお、試料Ａ２のアンモニア分子脱離量は検出下限以下であった。

次に、作製した試料のうち、構造２について説明する。構造２は、シリコンウェハ９９１
上に、実施の形態２において説明した、酸化窒化シリコンを用いた絶縁膜２４に適用でき
る形成条件を用いて、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化シリコン膜９９５を形成し、酸化
窒化シリコン膜９９５上に構造１と同様にして窒化シリコン膜９９３を形成して、作製し
た（図１６（Ｂ）参照）。

構造２について、窒化シリコン膜９９３における水の移動を抑制する効果を評価するため
、酸化窒化シリコン膜９９５は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸
化窒化シリコン膜とした。ここで、シリコンウェハ上に酸化窒化シリコン膜のみを形成し
た試料についてＴＤＳ分析を行った結果を図２０に示す。図２０（Ａ）は、基板温度に対
する酸素分子脱離量を示したグラフであり、図２０（Ｂ）は、基板温度に対する水分子脱
離量を示したグラフである。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化窒
化シリコン膜は、膜中に酸素が含まれていると共に（図２０（Ａ）参照）、水も含まれて
いる（図２０（Ｂ）参照）。このため、試料Ａ４乃至試料Ａ６において、基板温度に対す
る水分子脱離量を評価することで窒化シリコン膜９９３に水の移動を抑制する効果がある
か否か評価できる。

酸化窒化シリコン膜９９５の形成条件は、シリコンウェハ９９１を保持する温度を２２０
℃とし、流量１６０ｓｃｃｍのシランと、流量４０００ｓｃｃｍの一酸化窒素とを、原料
ガスとし、処理室内の圧力を２００Ｐａとし、平行平板電極に供給する高周波電力を２７
．１２ＭＨｚ、１５００Ｗ（電力密度としては２．５×１０^−１Ｗ／ｃｍ^２）とした。酸
化窒化シリコン膜９９５の厚さは４００ｎｍとした。

構造２において、窒化シリコン膜９９３は、上記条件１乃至条件３の３条件を用いて形成
し、それぞれの条件で形成した試料を試料Ａ４乃至試料Ａ６とした。なお、試料Ａ４乃至
試料Ａ６ともに窒化シリコン膜９９３の厚さは５０ｎｍとした。条件１乃至条件３の詳細
は、構造１の場合と同じである。

構造２において、水の移動を抑制する効果を評価するために、試料Ａ４乃至試料Ａ６につ
いてＴＤＳ分析を行った。

試料Ａ４乃至試料Ａ６についてのＴＤＳ分析結果を図１９に示す。図１９（Ａ）は、基板
温度に対する水素分子脱離量を示したグラフである。図１９（Ｂ）は、基板温度に対する
水分子脱離量を示したグラフである。

図１９（Ａ）より、水素分子のＴＤＳ強度は、試料Ａ５のほうが、試料Ａ４及び試料Ａ６
より高いと確認された。また、図１９（Ｂ）より、水分子のＴＤＳ強度は、小さなピーク
が確認できるが、試料Ａ４乃至試料Ａ６において大きな差は見られなかった。

構造２において、試料Ａ４乃至試料Ａ６は、水を含む酸化窒化シリコン膜９９５があるに
も関わらず、水分子の脱離を示すピークの強度はとても低いことが確認できた。従って、
試料Ａ４乃至試料Ａ６の各条件は、水の移動を抑制する効果を有する絶縁膜を形成できる
条件であるといえる。

しかしながら、試料Ａ５と同じ条件を用いた窒化シリコン膜を有する試料Ａ２は水素分子
脱離量が多く、試料Ａ３はアンモニア分子脱離量が多い。酸化物半導体を有するトランジ
スタにおいて、酸化物半導体膜に水素及び窒素が含まれると、酸化物半導体膜においてキ
ャリアである電子が生じてしまい、トランジスタがノーマリーオン特性となる。このこと
から、水素分子、及び窒素の供給源であるアンモニア分子は共に、トランジスタの電気的
特性を変動させる不純物である。例えば、試料Ａ３のようにアンモニア分子の脱離量が多
いということは、窒素供給源が多いということであり、そのような絶縁膜をトランジスタ
上に形成することで、またはトランジスタのゲート絶縁膜に形成することで、トランジス
タはノーマリーオン特性となる。

そこで、酸化物半導体膜を有するトランジスタ上に、試料Ａ１及び試料Ａ４で用いた条件
１により形成する窒化シリコン膜のように、水素分子の脱離量及びアンモニア分子の脱離
量の少ない窒化シリコン膜を設けることで、電気的特性の変動を抑制したトランジスタ、
または信頼性を向上させたトランジスタを作製することができる。また、酸化物半導体膜
を有するトランジスタのゲート絶縁膜において、試料Ａ１及び試料Ａ４で用いた条件１に
より形成する窒化シリコン膜のように、水素分子の脱離量及びアンモニア分子の脱離量の
少ない窒化シリコン膜を設けることで、電気的特性の変動を抑制したトランジスタ、また
は信頼性を向上させたトランジスタを作製することができる。

次に、上記条件１乃至条件３を用いて形成した窒化シリコン膜を有するトランジスタを作
製し、Ｖｇ−Ｉｄ特性を測定した。

はじめに、試料Ｂ１乃至試料Ｂ３に含まれるトランジスタの作製工程について説明する。
本実施例では図１０及び図１１を参照して説明する。

まず、図１０（Ａ）に示すように、基板１１としてガラス基板を用い、基板１１上に導電
膜１５を形成した。

スパッタリング法で厚さ１００ｎｍのタングステン膜を形成し、フォトリソグラフィ工程
により該タングステン膜上にマスクを形成し、該マスクを用いて該タングステン膜の一部
をエッチングし、ゲートとして機能する導電膜１５を形成した。

次に、導電膜１５上に絶縁膜１８を形成した。

ゲート絶縁膜として、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜、及び厚さ２００ｎｍの酸化窒化シ
リコン膜を積層して形成した。該窒化シリコン膜は、シラン５０ｓｃｃｍ、窒素５０００
ｓｃｃｍをプラズマＣＶＤ装置の処理室に供給し、処理室内の圧力を６０Ｐａに制御し、
２７．１２ＭＨｚの高周波電源を用いて１５０Ｗの電力を供給して形成した。該酸化窒化
シリコン膜は、シラン２０ｓｃｃｍ、一酸化二窒素３０００ｓｃｃｍをプラズマＣＶＤ装
置の処理室に供給し、処理室内の圧力を４０Ｐａに制御し、２７．１２ＭＨｚの高周波電
源を用いて１００Ｗの電力を供給して形成した。なお、該窒化シリコン膜及び該酸化窒化
シリコン膜は、基板温度を３５０℃として形成した。

次に、絶縁膜１８を介して導電膜１５に重なる酸化物半導体膜１９を形成した。

ここでは、絶縁膜１８上にＣＡＡＣ−ＯＳ膜であるＩＧＺＯ膜をスパッタリング法で形成
し、フォトリソグラフィ工程により該ＩＧＺＯ膜上にマスクを形成し、該マスクを用いて
該ＩＧＺＯ膜の一部をエッチングした。その後、エッチングされたＩＧＺＯ膜に加熱処理
を行い、酸化物半導体膜１９を形成した。なお、本実施例では厚さ３５ｎｍのＩＧＺＯ膜
を形成した。

ＩＧＺＯ膜は、スパッタリングターゲットをＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（原子数比）
のターゲットとし、スパッタリングガスとして５０ｓｃｃｍのＡｒと５０ｓｃｃｍの酸素
をスパッタリング装置の処理室内に供給し、処理室内の圧力を０．６Ｐａに制御し、５ｋ
Ｗの直流電力を供給して形成した。なお、ＩＧＺＯ膜を形成する際の基板温度は１７０℃
とした。

次に、加熱処理を行い、酸化物半導体膜に含まれる水、水素等を脱離させた。ここでは、
窒素雰囲気で、４５０℃、１時間の加熱処理を行った後、窒素及び酸素雰囲気で、４５０
℃、１時間の加熱処理を行った。

ここまでの工程で得られた構成は図１０（Ｂ）を参照できる。

次に、絶縁膜１８の一部をエッチングしてゲート電極を露出した後（図示しない。）、図
１０（Ｃ）に示すように、酸化物半導体膜１９に接する一対の導電膜２１を形成した。

絶縁膜１８及び酸化物半導体膜１９上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程により
該導電膜上にマスクを形成し、該マスクを用いて該導電膜の一部をエッチングし、一対の
導電膜２１を形成した。なお、該導電膜は、厚さ５０ｎｍのタングステン膜上に厚さ４０
０ｎｍのアルミニウム膜を形成し、該アルミニウム膜上に厚さ１００ｎｍのチタン膜を形
成した。

次に、減圧された処理室に基板を移動し、２２０℃で加熱した後、一酸化二窒素が充填さ
れた処理室に基板を移動させた。次に、処理室に設けられる上部電極に２７．１２ＭＨｚ
の高周波電源を用いて１５０Ｗの高周波電力を供給して発生させた酸素プラズマに酸化物
半導体膜１９を曝した。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、上記プラズマ処理の後、大気に曝すことなく、連続的
に酸化物半導体膜１９及び一対の導電膜２１上に絶縁膜２３及び絶縁膜２４として、厚さ
５０ｎｍの第１の酸化窒化シリコン膜及び厚さ４００ｎｍの第２の酸化窒化シリコン膜を
積層して形成した。

第１の酸化窒化シリコン膜としては、流量３０ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃｃ
ｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を４０Ｐａ、基板温度を２２０℃とし、
１５０Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したプラズマＣＶＤ法により形成した。

第２の酸化窒化シリコン膜としては、流量１６０ｓｃｃｍのシラン及び流量４０００ｓｃ
ｃｍの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を２００Ｐａ、基板温度を２２０℃と
し、１５００Ｗの高周波電力を平行平板電極に供給したプラズマＣＶＤ法により形成した
。当該条件により、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸
素の一部が脱離する酸化窒化シリコン膜を形成することができる。

次に、加熱処理を行い、絶縁膜２３から水、水素等を脱離させた。ここでは、窒素及び酸
素雰囲気で、３５０℃、１時間の加熱処理を行った。

次に、図１１に示すように、絶縁膜２４上に絶縁膜２６を形成した。

試料Ｂ１において、絶縁膜２６として、試料Ａ１の条件１を用いた窒化シリコン膜を形成
した。

試料Ｂ２において、絶縁膜２６として、試料Ａ２の条件２を用いた窒化シリコン膜を形成
した。

試料Ｂ３において、絶縁膜２６として、試料Ａ３の条件３を用いた窒化シリコン膜を形成
した。

次に、図示しないが、絶縁膜２３、絶縁膜２４、及び絶縁膜２６の一部をエッチングして
、一対の導電膜２１の一部を露出する開口部を形成した。

次に、絶縁膜２６上に平坦化膜を形成した（図示しない）。ここでは、組成物を絶縁膜２
６上に塗布した後、露光及び現像を行って、一対の導電膜２１の一部に開口部を有する平
坦化膜を形成した。なお、平坦化膜として厚さ１．５μｍのアクリル樹脂を形成した。こ
ののち、加熱処理を行った。当該加熱処理は、温度を２５０℃とし、窒素を含む雰囲気で
１時間行った。

次に、一対の導電膜２１の一部に接続する導電膜を形成した（図示しない）。ここでは、
スパッタリング法により厚さ１００ｎｍの酸化シリコンを含むＩＴＯを形成した。

以上の工程により、試料Ｂ１乃至試料Ｂ３においてトランジスタを作製した。

次に、試料Ｂ１乃至試料Ｂ３のトランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性を測定した。

次に、耐湿評価の加速寿命試験として、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ：Ｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）を行った。本実施例ではＰＣＴ試験として、温度１３
０℃、湿度８５％、圧力０．２３ＭＰａの条件で、試料Ｂ１乃至試料Ｂ３を１５時間保持
した。

試料Ｂ１乃至試料Ｂ３に含まれるトランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の初期特性、及びプレッ
シャークッカー試験後の試料Ｂ１乃至試料Ｂ３に含まれるトランジスタそれぞれのＶｇ−
Ｉｄ特性を図２１乃至図２３に示す。

なお、各試料において、チャネル長（Ｌ）が２μｍ、チャネル幅（Ｗ）が５０μｍのトラ
ンジスタ１と、チャネル長（Ｌ）が６μｍ、チャネル幅（Ｗ）が５０μｍのトランジスタ
２それぞれのＶｇ−Ｉｄ特性を測定した。各試料において、トランジスタ１の初期特性を
各図（Ａ）に示し、トランジスタ２の初期特性を各図（Ｂ）に示し、トランジスタ２のプ
レッシャークッカー試験後のＶｇ−Ｉｄ特性を各図（Ｃ）に示す。また、各試料において
、基板内に同じ構造の２４個のトランジスタを作製した。

図２２（Ａ）に示すＶｇ−Ｉｄ特性はスイッチング特性を有していない。また、図２３（
Ａ）に示すＶｇ−Ｉｄ特性は、閾値電圧のばらつきが大きい。しかしながら、図２１（Ａ
）に示すＶｇ−Ｉｄ特性は、良好なスイッチング特性を有し、且つ閾値電圧のばらつきが
少ないことがわかる。

図２２（Ｂ）に示すＶｇ−Ｉｄ特性の初期特性と比較して、図２１（Ｂ）及び図２３（Ｂ
）に示すＶｇ−Ｉｄ特性の初期特性は、閾値電圧のばらつきが少ないことがわかる。

図２２（Ｃ）及び図２３（Ｃ）に示す、プレッシャークッカー試験後のＶｇ−Ｉｄ特性と
比較して、図２１（Ｃ）に示すＶｇ−Ｉｄ特性は、良好なスイッチング特性が得られてい
る。

以上のことから、水素分子の脱離量、及びアンモニア分子の脱離量が少ない窒化シリコン
膜をトランジスタ上に形成することで、閾値電圧のマイナスシフトを低減することが可能
であると共に、トランジスタの信頼性を向上させることができる。

次に、本実施例の試料Ｂ１乃至試料Ｂ３と同様の工程であって、且つ条件１乃至条件３以
外の条件を用いて絶縁膜２６を形成して、複数の試料を作製した。また、各試料において
、基板内に同じ構造のトランジスタを２４個形成し、各トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の
初期特性を比較した。なお、各トランジスタにおいて、チャネル長（Ｌ）は２μｍ、チャ
ネル幅（Ｗ）は５０μｍである。

試料Ｂ１乃至試料Ｂ３、並びに条件１乃至条件３以外の条件を用いて絶縁膜２６を形成し
た複数の試料において、絶縁膜２６の水素脱離量及びアンモニア脱離量と、トランジスタ
のＶｇ−Ｉｄ特性の初期特性との関係を図２４に示す。

図２４において、横軸は絶縁膜２６からの水素脱離量を示し、縦軸は絶縁膜２６からのア
ンモニアの脱離量を示す。また、図２４において、丸印は、基板内における２４個のトラ
ンジスタにおいて、最大閾値電圧と、最小閾値電圧との差（Ｖｔｈ＿ｍａｘ−Ｖｔｈ＿ｍ
ｉｎ）が１Ｖ以下であることを示す。また、三角印は、Ｖｔｈ＿ｍａｘ−Ｖｔｈ＿ｍｉｎ
が１Ｖより大で３Ｖ以下であることを示す。また、バツ印は、Ｖｔｈ＿ｍａｘ−Ｖｔｈ＿
ｍｉｎが３Ｖより大であることを示す。

図２４では、絶縁膜２６において、水素の脱離量が５×１０^２１分子／ｃｍ^３未満、且つ
アンモニアの脱離量が１×１０^２２分子／ｃｍ^３未満の領域において、バツ印がプロット
されない。このことから、水素の脱離量が５×１０^２１分子／ｃｍ^３未満、且つアンモニ
アの脱離量が１×１０^２２分子／ｃｍ^３未満の窒化シリコン膜をトランジスタ上に設ける
ことで、トランジスタの閾値電圧のばらつきが低減されることがわかる。また、閾値電圧
のマイナスシフトを抑制することができる。

１１ 基板
１５ 導電膜
１８ 絶縁膜
１９ 酸化物半導体膜
２０ 酸化物半導体膜
２１ 導電膜
２２ 酸素
２３ 絶縁膜
２４ 絶縁膜
２５ 保護膜
２６ 絶縁膜
５０ トランジスタ
７０ トランジスタ
１００ 回路
１０１ トランジスタ
１０２ トランジスタ
１０３ トランジスタ
１０４ トランジスタ
１０５ トランジスタ
１０６ トランジスタ
１１３ トランジスタ
１１４ トランジスタ
１１５ トランジスタ
１１６ トランジスタ
１５１ 期間
１５２ 期間
１５３ 期間
２０１ トランジスタ
２０２ トランジスタ
２０３ 導電膜
２０４ 導電膜
２０５ 絶縁膜
２０６ 半導体膜
２０７ 導電膜
２０８ 導電膜
２０９ 絶縁膜
２１０ 絶縁膜
２１１ 絶縁膜
２１２ 導電膜
２１３ 半導体膜
２１４ 導電膜
２１５ 導電膜
２１６ 導電膜
２１７ 絶縁膜
３００ 信号線駆動回路
３０１ シフトレジスタ
３０２ スイッチ群
３０３ トランジスタ
３０４ 導電膜
３０５ 導電膜
３０６ 絶縁膜
３０７ 半導体膜
３０８ 導電膜
３０９ 導電膜
３１０ 導電膜
３１１ 絶縁膜
３１２ 絶縁膜
３１３ 絶縁膜
４００ 保護回路
４０１ 配線
４０２ 配線
４０３ 配線
４０４ 配線
４０５ 端子
４１０ トランジスタ
４１１ トランジスタ
４１２ トランジスタ
４１３ トランジスタ
８００ 駆動回路
９９１ シリコンウェハ
９９３ 窒化シリコン膜
９９５ 酸化窒化シリコン膜
１０１１ 筐体
１０１２ パネル
１０１３ ボタン
１０１４ スピーカー
１０２１ａ 筐体
１０２１ｂ 筐体
１０２２ａ パネル
１０２２ｂ パネル
１０２３ 軸部
１０２４ ボタン
１０２５ 接続端子
１０２６ 記録媒体挿入部
１０２７ スピーカー
１０３１ 筐体
１０３２ パネル
１０３３ ボタン
１０３４ スピーカー
１０３５ 甲板部
１０４１ 筐体
１０４２ パネル
１０４３ 支持台
１０４４ ボタン
１０４５ 接続端子
１０４６ スピーカー
１６００ タッチパネル
１６０１ パネル
１６０２ 拡散板
１６０３ プリズムシート
１６０４ 拡散板
１６０５ 導光板
１６０６ 反射板
１６０７ バックライト
１６０８ 回路基板
１６０９ ＣＯＦテープ
１６１０ ＦＰＣ
１６１１ 基板
１６２０ 位置検出部
１６２１ 画素部
１６２２ ＦＰＣ
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ 封止材
４００６ 基板
４０１０ トランジスタ
４０１８ ＦＰＣ
４０２０ 絶縁膜
４０２１ 電極
４０２２ トランジスタ
４０２３ 液晶素子
４０２４ 導電膜
４０２５ 絶縁膜
４０２６ 絶縁膜
４０２７ 電極
４０２８ 液晶層
４０３０ 配線
４０３１ 配線

Claims (1)

1. シフトレジスタと、トランジスタと、を有し、
   前記トランジスタは、前記シフトレジスタから出力される信号に従って、信号線への画像信号の入力を制御する機能を有する半導体装置であって、
   前記トランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
   前記第１の導電膜上のゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上に位置し、かつ、前記トランジスタのチャネル形成領域を有する酸化物半導体膜と、
   前記酸化物半導体膜上及び前記ゲート絶縁膜上の第１の導電膜及び第２の導電膜と、
   前記ゲート絶縁膜上の第３の導電膜と、
   前記第１の導電膜上、前記第２の導電膜上、及び前記第３の導電膜上の絶縁膜と、
   前記絶縁膜上の第４の導電膜と、を有し、
   前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は、前記トランジスタのソース電極またはドレイン電極としての機能を有し、
   前記第４の導電膜は、前記第３の導電膜と電気的に接続され、
   前記第４の導電膜は、前記絶縁膜を介して前記酸化物半導体膜と重なる領域を有し、
   前記第４の導電膜は、前記絶縁膜に蓄積された電荷の放電経路としての機能を有する半導体装置。

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