DE112014006046T5 - Licht emittierende Vorrichtung - Google Patents

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Hiroyuki Miyake
Junichi Koezuka
Masami Jintyou
Yukinori SHIMA
Shunpei Yamazaki
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Abstract

Eine Licht emittierende Vorrichtung wird bereitgestellt, die in der Lage ist, Schwankungen der Leuchtdichte zwischen Pixeln zu unterdrücken. Eine Licht emittierende Vorrichtung umfasst ein Pixel und erste und zweite Schaltungen. Die erste Schaltung weist eine Funktion zum Erzeugen eines Signals auf, das einen Wert des Stroms, der aus dem Pixel entnommen wird, umfasst. Die zweite Schaltung weist eine Funktion zum Korrigieren eines Bildsignals durch das Signal auf. Das Pixel umfasst mindestens ein Licht emittierendes Element und erste und zweite Transistoren. Der erste Transistor weist eine Funktion zum Steuern der Stromversorgung des Licht emittierenden Elements durch das Bildsignal auf. Der zweite Transistor weist eine Funktion zum Steuern der Stromentnahme aus dem Pixel auf. Ein Halbleiterfilm von jeweils dem ersten und zweiten Transistor umfasst einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einem Gate überlappt, einen zweiten Halbleiterbereich, der in Kontakt mit einer Source oder einem Drain ist, und einen dritten Halbleiterbereich zwischen den ersten und zweiten Halbleiterbereichen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand, ein Verfahren oder ein Herstellungsverfahren. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung einen Prozess, eine Maschine, eine Fertigung oder eine Materialzusammensetzung. Im Besonderen betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür oder ein Herstellungsverfahren dafür. Im Besonderen betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür oder ein Herstellungsverfahren dafür. Die vorliegende Erfindung betrifft beispielsweise eine Halbleitervorrichtung, insbesondere eine Licht emittierende Vorrichtung, bei der Transistoren in jedem Pixel bereitgestellt sind.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Halbleitervorrichtung im Allgemeinen eine Vorrichtung, die durch Anwendung von Halbleitereigenschaften arbeiten kann. Eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine elektro-optische Vorrichtung, eine Halbleiterschaltung und ein elektronisches Gerät umfassen in einigen Fällen eine Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Je nach Hersteller unterscheiden sich die konkret vorgeschlagenen Strukturen für Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtungen, die Licht emittierende Elemente umfassen. Im Allgemeinen sind in jedem Pixel mindestens ein Licht emittierendes Element, ein Transistor, der die Eingabe von Videosignalen in die Pixel steuert (ein Schalttransistor), und ein Transistor, der den Wert des dem Licht emittierenden Element zugeführten Stroms steuert (ein Ansteuertransistor), bereitgestellt.
  • Wenn sämtliche Transistoren in den Pixeln die gleiche Polarität aufweisen, können einige Schritte zum Herstellen der Transistoren weggelassen werden, z. B. ein Schritt zum Hinzufügen eines Verunreinigungselements, das einem Halbleiterfilm einen Leitfähigkeitstyp verleiht. Patentdokument 1 offenbart eine Anzeige mit Licht emittierendem Element, bei der sämtliche in den Pixeln enthaltenen Transistoren n-Kanal-Transistoren sind.
  • Bei einer Licht emittierenden Aktivmatrix-Vorrichtung, die Licht emittierende Elemente umfasst, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Schwankungen der Schwellenspannungen der Transistoren, die den Wert des Stroms steuern, der den Licht emittierenden Elementen entsprechend der Bildsignale zugeführt wird (derartige Transistoren werden auch als Ansteuertransistoren bezeichnet), die Leuchtdichte der Licht emittierenden Elemente beeinflussen. Um zu verhindern, dass Schwankungen der Schwellenspannung die Leuchtdichte der Licht emittierenden Elemente beeinflussen, offenbart Patentdokument 2 eine Anzeigevorrichtung, bei der die Schwellenspannung und Beweglichkeit von einer Source-Spannung eines Ansteuertransistors bestimmt wird und ein Programmdatensignal basierend auf der bestimmten Schwellenspannung und Beweglichkeit entsprechend einem Anzeigebild eingestellt wird.
  • [Referenz]
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-195810
    • [Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-265459
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der von dem Pixel ausgegebene Wert des Stroms, der verwendet wird, um die elektrischen Eigenschaften des Ansteuertransistors zu bestimmen, liegt im Bereich von mehreren zehn Nanoampere bis mehreren hundert Nanoampere, was sehr wenig ist. Demzufolge wird es schwierig, die elektrischen Eigenschaften des Ansteuertransistors mit Genauigkeit zu bestimmen, wenn ein Sperrstrom (off-state current) durch Stromversorgungsleitungen in einer Schaltung fließt, die elektrisch mit einer Leitung verbunden ist, die als Weg für den Strom dient. In einem derartigen Fall ist es selbst dann, wenn ein in das Pixel eingegebenes Bildsignal unter Verwendung des von dem Pixel ausgegebenen Stroms korrigiert wird, schwierig, den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element zugeführt wird, derart zu korrigieren, dass der Einfluss der elektrischen Eigenschaften des Ansteuertransistors verringert wird.
  • In Anbetracht des vorstehenden technischen Gebiets ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Schwankungen der Leuchtdichte zwischen Pixeln zu unterdrücken. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Aufgaben das Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht beeinträchtigt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt nicht notwendigerweise sämtliche der vorstehend aufgeführten Aufgaben. Weitere Aufgaben werden aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung ein Pixel, eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung. Die erste Schaltung weist eine Funktion zum Erzeugen eines Signals auf, das einen aus dem Pixel entnommenen Wert des Stroms umfasst. Die zweite Schaltung weist eine Funktion zum Korrigieren eines Bildsignals durch das Signal auf. Das Pixel umfasst mindestens ein Licht emittierendes Element, einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Der erste Transistor weist eine Funktion zum Steuern der Stromversorgung des Licht emittierenden Elements durch das Bildsignal auf. Der zweite Transistor weist eine Funktion zum Steuern der Stromentnahme aus dem Pixel auf. Ein Halbleiterfilm des ersten Transistors und des zweiten Transistors umfasst jeweils einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt, einen zweiten Halbleiterbereich in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode und einen dritten Halbleiterbereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich. Der dritte Halbleiterbereich weist vorzugsweise eine höhere Wasserstoffkonzentration auf als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Halbleiterfilm vorzugsweise ein Oxidhalbleiter.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung mindestens eine Leitung, einen ersten Transistor, einen zweiten Transistor, einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator und ein Licht emittierendes Element. Der erste Transistor umfasst einen ersten Halbleiterfilm und eine erste Gate-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode, die einander überlappen, wobei der erste Halbleiterfilm dazwischen liegt. Der zweite Transistor umfasst einen zweiten Halbleiterfilm. Der erste Kondensator weist eine Funktion zum Halten einer Potentialdifferenz zwischen einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des ersten Transistors und der ersten Gate-Elektrode auf. Der zweite Kondensator weist eine Funktion zum Halten einer Potentialdifferenz zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des ersten Transistors und der zweiten Gate-Elektrode auf. Der zweite Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der zweiten Gate-Elektrode und der Leitung auf. Ein Drain-Strom des ersten Transistors wird dem Licht emittierenden Element zugeführt. Der erste Halbleiterfilm umfasst einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit der ersten Gate-Elektrode überlappt, einen zweiten Halbleiterbereich in Kontakt mit der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode des ersten Transistors und einen dritten Halbleiterbereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich. Der zweite Halbleiterfilm umfasst einen vierten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode des zweiten Transistors überlappt, einen fünften Halbleiterbereich in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des zweiten Transistors und einen sechsten Halbleiterbereich zwischen dem vierten Halbleiterbereich und dem fünften Halbleiterbereich. Der dritte Halbleiterbereich weist vorzugsweise eine höhere Wasserstoffkonzentration auf als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich, und der sechste Halbleiterbereich weist vorzugsweise eine höhere Wasserstoffkonzentration auf als der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform sind der erste Halbleiterfilm und der zweite Halbleiterfilm vorzugsweise jeweils ein Oxidhalbleiter.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung mindestens eine erste Leitung, eine zweite Leitung, einen ersten Transistor, einen zweiten Transistor, einen dritten Transistor, einen vierten Transistor, einen fünften Transistor, einen Kondensator und ein Licht emittierendes Element. Der erste Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der ersten Leitung und einer ersten Elektrode des Kondensators auf. Eine zweite Elektrode des Kondensators ist elektrisch mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des fünften Transistors verbunden. Der zweite Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der zweiten Leitung und einer Gate-Elektrode des fünften Transistors auf. Der dritte Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der ersten Elektrode des Kondensators und der Gate-Elektrode des fünften Transistors auf. Der vierte Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode des fünften Transistors und einer Anode des Licht emittierenden Elements auf. Ein Halbleiterfilm des ersten Transistors, des zweiten Transistors, des dritten Transistors, des vierten Transistors und des fünften Transistors umfasst jeweils einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt, einen zweiten Halbleiterbereich in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode und einen dritten Halbleiterbereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich. Der dritte Halbleiterbereich weist vorzugsweise eine höhere Wasserstoffkonzentration auf als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich.
  • Eine Licht emittierende Vorrichtung umfasst mindestens eine erste Leitung, eine zweite Leitung, eine dritte Leitung, einen ersten Transistor, einen zweiten Transistor, einen dritten Transistor, einen vierten Transistor, einen fünften Transistor, einen Kondensator und ein Licht emittierendes Element. Der erste Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der ersten Leitung und einer ersten Elektrode des Kondensators auf. Eine zweite Elektrode des Kondensators ist elektrisch mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des fünften Transistors und einer Anode des Licht emittierenden Elements verbunden. Der zweite Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der zweiten Leitung und einer Gate-Elektrode des fünften Transistors auf. Der dritte Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der ersten Elektrode des Kondensators und der Gate-Elektrode des fünften Transistors auf. Der vierte Transistor weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode des fünften Transistors und der dritten Leitung auf. Ein Halbleiterfilm des ersten Transistors, des zweiten Transistors, des dritten Transistors, des vierten Transistors und des fünften Transistors umfasst jeweils einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt, einen zweiten Halbleiterbereich in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode und einen dritten Halbleiterbereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich. Der dritte Halbleiterbereich weist vorzugsweise eine höhere Wasserstoffkonzentration auf als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Halbleiterfilm vorzugsweise ein Oxidhalbleiter.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform enthält der Oxidhalbleiter vorzugsweise Indium, Zink und M (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf).
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Gerät, das die Licht emittierende Vorrichtung nach der vorstehenden Ausführungsform, ein Mikrofon und eine Bedienungstaste umfasst.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Licht emittierende Vorrichtung bereitstellen, die in der Lage ist, Schwankungen der Leuchtdichte zwischen Pixeln zu unterdrücken. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Licht emittierende Vorrichtung bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Halbleitervorrichtung bereitstellen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Effekte das Vorhandensein weiterer Effekte nicht beeinträchtigt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss nicht notwendigerweise sämtliche der vorstehend aufgeführten Effekte erzielen. Weitere Effekte werden aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt eine Struktur einer Licht emittierenden Vorrichtung dar.
  • 2 stellt eine Konfiguration eines Pixels dar.
  • 3 ist ein Ablaufplan, der die Funktionsweise des Pixels darstellt.
  • 4 stellt die Verbindungsbeziehung zwischen einem Pixelabschnitt und einer Abtastschaltung dar.
  • 5 stellt eine Konfiguration eines Pixels dar.
  • 6A und 6B sind jeweils ein Ablaufplan, der die Funktionsweise des Pixels darstellt.
  • 7 stellt eine Konfiguration eines Pixels dar.
  • 8A und 8B sind jeweils ein Ablaufplan, der die Funktionsweise des Pixels darstellt.
  • 9 stellt eine Konfiguration eines Pixels dar.
  • 10A und 10B sind jeweils ein Ablaufplan, der die Funktionsweise des Pixels darstellt.
  • 11 ist ein Schaltplan einer Überwachungsschaltung.
  • 12 stellt eine Struktur einer Licht emittierenden Vorrichtung dar.
  • 13 stellt eine Struktur eines Pixelabschnitts dar.
  • 14A und 14B stellen jeweils eine Konfiguration eines Pixels dar.
  • 15A und 15B sind jeweils ein Ablaufplan, der die Funktionsweise des Pixels darstellt.
  • 16A und 16B sind jeweils eine Draufsicht auf einen Transistor.
  • 17A und 17B sind jeweils eine Querschnittsansicht des Transistors.
  • 18A und 18B sind jeweils eine Querschnittsansicht des Transistors.
  • 19A bis 19C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors.
  • 20A bis 20C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors.
  • 21A bis 21C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors.
  • 22A und 22B zeigen jeweils ein Banddiagramm des Transistors.
  • 23A bis 23C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors.
  • 24 ist eine Querschnittsansicht des Transistors.
  • 25A bis 25C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors.
  • 26A und 26B sind jeweils eine Querschnittsansicht eines Transistors.
  • 27A bis 27F sind jeweils eine Querschnittsansicht eines Transistors.
  • 28A bis 28F sind jeweils eine Querschnittsansicht eines Transistors.
  • 29A bis 29E sind jeweils eine Querschnittsansicht eines Transistors.
  • 30 ist eine Draufsicht auf das Pixel.
  • 31 stellt eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung dar.
  • 32 ist eine perspektivische Ansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung.
  • 33A bis 33F stellen elektronische Geräte dar.
  • 34 zeigt die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes.
  • 35A bis 35D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder eines Querschnitts eines CAAC-OS und eine schematische Querschnittsansicht eines CAAC-OS.
  • 36A bis 36D sind Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder einer Ebene eines CAAC-OS.
  • 37A bis 37C zeigen Strukturanalysen mittels XRD eines CAAC-OS und eines einkristallinen Oxidhalbleiters.
  • 38A und 38B zeigen Elektronenbeugungsbilder eines CAAC-OS.
  • 39 zeigt eine Veränderung von Kristallteilen eines In-Ga-Zn-Oxids infolge von Elektronenbestrahlung.
  • 40A und 40B sind schematische Ansichten, die Abscheidungsmodelle eines CAAC-OS und eines nc-OS zeigen.
  • 41A bis 41C zeigen einen InGaZnO4-Kristall und ein Pellet.
  • 42A bis 42D sind schematische Ansichten, die Abscheidungsmodelle eines CAAC-OS und eines nc-OS darstellen.
  • Beste Methode zum Durchführen der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Beschreibung beschränkt ist, und es für den Fachmann leicht ersichtlich ist, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung in unterschiedlicher Weise verändert werden können, ohne dabei vom Erfindungsgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Es sei angemerkt, dass bei den nachfolgenden Ausführungsformen gleiche Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • In den Zeichnungen ist die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich für das bessere Verständnis in einigen Fällen übertrieben dargestellt. Demzufolge sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf derartige Größenverhältnisse beschränkt. Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen schematische Ansichten sind, die Idealbeispiele zeigen, und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die Formen oder Werte, die in den Zeichnungen gezeigt werden, beschränkt. Beispielsweise kann das Folgende angegeben werden: Schwankungen der Signale, der Spannung oder des Stroms auf Grund eines Rauschens (noise) oder eines Zeitunterschieds.
  • In dieser Beschreibung und dergleichen ist ein Transistor ein Element, das mindestens drei Anschlüsse aufweist: ein Gate, einen Drain und eine Source. Der Transistor umfasst einen Kanalbereich zwischen dem Drain (einem Drain-Anschluss, einem Drain-Bereich oder einer Drain-Elektrode) und der Source (einem Source-Anschluss, einem Source-Bereich oder einer Source-Elektrode), und Strom kann durch den Drain, den Kanalbereich und die Source fließen. Da hier jedoch die Source und der Drain des Transistors in Abhängigkeit von der Struktur, der Betriebsbedingung und dergleichen des Transistors wechseln, ist es schwer zu definieren, bei welcher Elektrode es sich um eine Source oder um einen Drain handelt. Daher werden in einigen Fällen ein Abschnitt, der als Source dient, oder ein Abschnitt, der als Drain dient, nicht als Source oder Drain bezeichnet. In diesem Fall könnte entweder die Source oder der Drain als erste Elektrode bezeichnet werden, und der andere Anschluss von der Source und dem Drain könnte als zweite Elektrode bezeichnet werden.
  • Zusätzlich bezieht sich in dieser Beschreibung ein „Knoten” auf einen beliebigen Punkt auf einer Leitung, der bereitgestellt ist, um Elemente elektrisch zu verbinden.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung Ordnungszahlen, wie z. B. „erste”, „zweite” und „dritte”, verwendet werden, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und demnach schränken diese die Komponenten in ihrer Anzahl nicht ein.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn in dieser Beschreibung etwas mit „A und B sind miteinander verbunden” beschrieben wird, zusätzlich zu dem Fall, in dem A und B direkt miteinander verbunden sind, der Fall mit eingeschlossen wird, in dem A und B elektrisch miteinander verbunden sind. Hier meint die Formulierung „A und B sind elektrisch verbunden” den Fall, in dem elektrische Signale zwischen A und B gesendet und empfangen werden können, wenn ein Objekt mit einer elektrischen Funktion zwischen A und B vorhanden ist.
  • Es sei angemerkt, dass die Anordnung von Schaltungsblöcken in einer Zeichnung die Positionsbeziehung für die Beschreibung spezifiziert. Daher kann selbst dann, wenn eine Zeichnung zeigt, dass unterschiedliche Funktionen in unterschiedlichen Schaltungsblöcken erzielt werden, eine reale Schaltung oder ein realer Bereich derart konfiguriert sein, dass unterschiedliche Funktionen in dem gleichen Schaltungsblock erzielt werden. Die Funktion jedes Schaltungsblocks wird in einer Zeichnung ferner für die Beschreibung spezifiziert. Selbst wenn ein Schaltungsblock dargestellt wird, kann demzufolge eine reale Schaltung oder ein realer Bereich derart konfiguriert sein, dass eine Verarbeitung, die als in dem einen Schaltungsblock durchgeführt dargestellt wird, in einer Vielzahl von Schaltungsblöcken durchgeführt wird.
  • [Ausführungsform 1]
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Schaltungskonfiguration einer Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • <Konkretes Strukturbeispiel 1 der Licht emittierenden Vorrichtung>
  • Ein Strukturbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das beispielhaft eine Struktur einer Licht emittierenden Vorrichtung 10 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Obwohl das Blockdiagramm Elemente zeigt, die entsprechend ihren Funktionen in unabhängige Blöcke eingeteilt sind, könnte es sich in der Praxis als schwierig erweisen, die Elemente vollständig entsprechend ihren Funktionen einzuteilen, und ein Element kann in einigen Fällen eine Vielzahl von Funktionen aufweisen.
  • Die Licht emittierende Vorrichtung 10, die in 1 dargestellt wird, umfasst ein Anzeigefeld 25, das eine Vielzahl von Pixeln 11 in einem Pixelabschnitt 24 umfasst, eine Steuereinheit 26, eine CPU 27, eine Bildverarbeitungsschaltung 13, einen Bildspeicher 28, einen Speicher 29 und eine Überwachungsschaltung 12. Außerdem umfasst die Licht emittierende Vorrichtung 10, die in 1 dargestellt wird, eine Treiberschaltung 30 und eine Treiberschaltung 31 in dem Anzeigefeld 25.
  • Die CPU 27 weist eine Funktion auf, einen Befehl, der von außen eingegeben wird, oder einen Befehl, der in einem in der CPU 27 bereitgestellten Speicher gespeichert ist, zu dekodieren und den Befehl auszuführen, indem sie sämtliche Vorgänge diverser Schaltungen, die in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 enthalten sind, steuert.
  • Die Überwachungsschaltung 12 erzeugt basierend auf dem Drain-Strom, der von dem Pixel 11 ausgegeben wird, ein Signal, das Daten über den Wert eines Drain-Stroms umfasst. Der Speicher 29 weist eine Funktion zum Speichern der Daten auf, die in dem Signal enthalten sind.
  • Der Bildspeicher 28 weist eine Funktion zum Speichern von Bilddaten 32 auf, die in die Licht emittierende Vorrichtung 10 eingegeben werden. Es sei angemerkt, dass, obwohl nur ein Bildspeicher 28 in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 in 1 bereitgestellt ist, eine Vielzahl von Bildspeichern 28 in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 bereitgestellt sein können. Beispielsweise können in dem Fall, in dem der Pixelabschnitt 24 unter Verwendung von drei Bild-Teildaten 32, die Farbtönen, wie z. B. rot, blau oder grün, entsprechen, ein Vollfarbbild anzeigt, entsprechende Bildspeicher 28, die den Bild-Teildaten 32 entsprechen, bereitgestellt sein.
  • Als Bildspeicher 28 kann beispielsweise eine Speicherschaltung, wie z. B. ein dynamischer RAM (DRAM) oder ein statischer RAM (SRAM), verwendet werden. Alternativ kann ein Video-RAM (VRAM) als Bildspeicher 28 verwendet werden.
  • Die Bildverarbeitungsschaltung 13 weist als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 27 Funktionen zum Schreiben und Lesen der Bilddaten 32 in und von dem Bildspeicher 28 und eine Funktion zum Erzeugen eines Bildsignals Sig aus den Bilddaten 32 auf. Zusätzlich weist die Bildverarbeitungsschaltung 13 als Reaktion auf einen Befehl von der CPU 27 eine Funktion zum Lesen der in dem Speicher 29 gespeicherten Daten und eine Funktion zum Korrigieren des Bildsignals Sig unter Verwendung der Daten auf.
  • Die Steuereinheit 26 weist entsprechend den Spezifikationen des Anzeigefeldes 25 eine Funktion zum Verarbeiten des Bildsignals Sig auf, das die Bilddaten 32 umfasst und in die Steuereinheit 26 eingegeben wird, und dann führt sie dem Anzeigefeld 25 das verarbeitete Bildsignal Sig zu.
  • Die Treiberschaltung 31 weist eine Funktion auf, eine Vielzahl von Pixeln 11 Reihe für Reihe auszuwählen, die in dem Pixelabschnitt 24 enthalten sind. Die Treiberschaltung 30 weist eine Funktion zum Zuführen des Bildsignals Sig, das von der Steuereinheit 26 zugeführt worden ist, an die Pixel 11 in einer Reihe auf, die von der Treiberschaltung 31 ausgewählt wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Steuereinheit 26 eine Funktion zum Zuführen verschiedener Ansteuersignale, die zum Betreiben der Treiberschaltung 30, der Treiberschaltung 31 und dergleichen verwendet werden, an das Anzeigefeld 25 aufweist. Die Ansteuersignale umfassen ein Startimpulssignal SSP und ein Taktsignal SCK, die den Vorgang der Treiberschaltung 30 steuern, ein Latch-Signal LP, ein Startimpulssignal GSP und ein Taktsignal GCK, die den Vorgang der Treiberschaltung 31 steuern, und dergleichen.
  • Es sei angemerkt, dass die Licht emittierende Vorrichtung 10 eine Eingabevorrichtung mit einer Funktion zum Zuführen von Daten oder eines Befehls an die CPU 27, die in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 enthalten ist, umfassen kann. Als Eingabevorrichtung kann eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung, ein Touchscreen, ein Sensor oder dergleichen verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Pixelabschnitt 24, die Treiberschaltung 30 und die Treiberschaltung 31 jeweils einen Oxidhalbleitertransistor umfassen können, der in einem Kanalbereich einen Oxidhalbleiter enthält. Der Oxidhalbleitertransistor weist einen sehr niedrigen Sperrstrom auf; demzufolge kann der Stromverbrauch der Licht emittierenden Vorrichtung 10 unter Verwendung des Oxidhalbleitertransistors verringert werden. Es sei angemerkt, dass Details des Oxidhalbleitertransistors bei der Ausführungsform 2 beschrieben werden.
  • Es sei angemerkt, dass sich die Schwellenspannung des Oxidhalbleitertransistors mit großer Wahrscheinlichkeit auf Grund von Verunreinigungen, wie z. B. Wasserstoff oder Feuchtigkeit, verändert; demzufolge weist die Licht emittierende Vorrichtung 10 vorzugsweise eine Funktion zum Korrigieren der Schwellenspannung des Ansteuertransistors des Pixels 11 in dem Fall auf, in dem der Ansteuertransistor einen Oxidhalbleiter enthält. Ein Beispiel für eine konkrete Struktur der Licht emittierenden Vorrichtung 10, die die vorstehende Korrekturfunktion aufweist, wird nachfolgend beschrieben.
  • <Konfigurationsbeispiel 1 des Pixels>
  • 2 stellt ein Beispiel für einen Schaltplan des Pixels 11 dar. Das Pixel 11 umfasst Transistoren 55 bis 57, einen Kondensator 58 und ein Licht emittierendes Element 54.
  • Das Potential einer Pixel-Elektrode des Licht emittierenden Elements 54 wird durch das in das Pixel 11 eingegebene Bildsignal Sig gesteuert. Die Leuchtdichte des Licht emittierenden Elements 54 wird durch eine Potentialdifferenz zwischen der Pixel-Elektrode und einer gemeinsamen Elektrode bestimmt. In dem Fall, in dem beispielsweise eine OLED als Licht emittierendes Element 54 verwendet wird, dient die Anode oder die Kathode als Pixel-Elektrode, und der andere Anschluss dient als gemeinsame Elektrode. 2 stellt eine Konfiguration des Pixels 11 dar, bei der die Anode des Licht emittierenden Elements 54 als Pixel-Elektrode verwendet wird und die Kathode des Licht emittierenden Elements 54 als gemeinsame Elektrode verwendet wird.
  • Der Transistor 56 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Leitung SL und einem Gate des Transistors 55 auf. Eine Source oder ein Drain des Transistors 55 ist elektrisch mit der Anode des Licht emittierenden Elements 54 verbunden, und der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 55 ist elektrisch mit einer Leitung VL verbunden. Der Transistor 57 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Leitung ML und der Source oder dem Drain des Transistors 55 auf. Eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 58 ist elektrisch mit dem Gate des Transistors 55 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der Anode des Licht emittierenden Elements 54 verbunden.
  • Das Umschalten des Transistors 56 wird entsprechend dem Potential einer Leitung GL durchgeführt, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 56 verbunden ist. Das Umschalten des Transistors 57 wird entsprechend dem Potential der Leitung GL durchgeführt, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 57 verbunden ist.
  • Bei den Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, kann ein Oxidhalbleiter oder ein amorpher, mikrokristalliner, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter verwendet werden. Als Material für einen derartigen Halbleiter können Silizium, Germanium und dergleichen angegeben werden. Wenn der Transistor 56 einen Oxidhalbleiter in einem Kanalbildungsbereich enthält, kann der Sperrstrom des Transistors 56 sehr niedrig sein. Des Weiteren kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Transistor, der einen normalen Halbleiter, wie z. B. Silizium oder Germanium, enthält, für den Transistor 56 verwendet wird, das Ableiten elektrischer Ladungen, die in dem Gate des Transistors 55 akkumuliert sind, in effektiver Weise verhindert werden, wenn der Transistor 56, der die vorstehend beschriebene Struktur aufweist, bei dem Pixel 11 verwendet wird.
  • Demzufolge kann beispielsweise in dem Fall, in dem Bildsignale Sig, die jeweils die gleichen Bilddaten umfassen, für einige aufeinanderfolgende Bildperioden in den Pixelabschnitt 24 geschrieben werden, wie z. B. im Falle des Anzeigens eines Standbildes, eine Anzeige eines Bildes selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die Ansteuerfrequenz niedrig ist. Mit anderen Worten: Die Anzahl von Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig in den Pixelabschnitt 24 für einen bestimmten Zeitraum wird verringert. Beispielsweise wird ein reiner Oxidhalbleiter, in dem Verunreinigungen, wie z. B. Feuchtigkeit oder Wasserstoff, die als Elektronendonatoren (Donatoren) dienen, verringert werden und Sauerstofffehlstellen verringert werden, für einen Halbleiterfilm des Transistors 56 verwendet, wodurch das Intervall zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig auf 10 Sekunden oder länger, bevorzugt auf 30 Sekunden oder länger, stärker bevorzugt auf eine Minute oder länger eingestellt werden kann. Mit zunehmender Länge des Intervalls zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bilddaten Sig, kann der Stromverbrauch weiter verringert werden.
  • Außerdem kann selbst dann, wenn der Kondensator 58 zum Halten des Potentials des Gates des Transistors 55 in dem Pixel 11 nicht bereitgestellt ist, verhindert werden, dass die Qualität eines anzuzeigenden Bildes verringert wird, da das Potential des Bildsignals Sig für einen längeren Zeitraum gehalten werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass das Pixel 11 in 2 bei Bedarf ferner ein weiteres Schaltelement, wie z. B. einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand, einen Kondensator, oder eine Spule, umfassen kann.
  • In 2 weisen die Transistoren das Gate jeweils auf mindestens einer Seite eines Halbleiterfilms auf; alternativ können die Transistoren jeweils ein Paar von Gates aufweisen, wobei ein Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • Sämtliche Transistoren in 2 sind n-Kanal-Transistoren. Wenn die Transistoren in dem Pixel 11 den gleichen Kanaltyp aufweisen, ist es möglich, einige Schritte zum Herstellen der Transistoren wegzulassen, z. B. einen Schritt zum Hinzufügen eines Verunreinigungselements, das dem Halbleiterfilm einen Leitfähigkeitstyqp verleiht. Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise sämtliche Transistoren in dem Pixel 11 n-Kanal-Transistoren sind. In dem Fall, in dem die Kathode des Licht emittierenden Elements 54 elektrisch mit der Leitung CL verbunden ist, ist mindestens der Transistor 55 vorzugsweise ein n-Kanal-Transistor. In dem Fall, in dem die Anode des Licht emittierenden Elements 54 elektrisch mit der Leitung CL verbunden ist, ist mindestens der Transistor 55 vorzugsweise ein p-Kanal-Transistor.
  • 2 stellt den Fall dar, in dem die Transistoren in dem Pixel 11 eine Single-Gate-Struktur aufweisen, die ein Gate und einen Kanalbildungsbereich umfasst; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beliebige oder sämtliche der Transistoren in dem Pixel 11 können eine Multi-Gate-Struktur aufweisen, die eine Vielzahl von Gates, die elektrisch miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl von Kanalbildungsbereichen umfasst.
  • <Beispiel 1 für die Funktionsweise des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das in 2 dargestellt wird, beschrieben.
  • 3 zeigt einen Ablaufplan eines Potentials der Leitung GL, die elektrisch mit dem Pixel 11, das in 2 dargestellt wird, verbunden ist, und eines Potentials des Bildsignals Sig, das an die Leitung SL angelegt wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 3 dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 2 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Zuerst wird in einer Periode t1 ein hohes Potential an die Leitung GL angelegt. Folglich werden der Transistor 56 und der Transistor 57 eingeschaltet. Ein Potential Vdata des Bildsignals Sig wird an die Leitung SL angelegt, und das Potential Vdata wird über den Transistor 56 an das Gate des Transistors 55 angelegt.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Das Potential Vano ist vorzugsweise höher als die Summe des Potentials Vcat, der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 54 und der Schwellenspannung Vth des Transistors 55. Die vorstehende Potentialdifferenz ist zwischen der Leitung VL und der Leitung CL bereitgestellt, so dass der Wert des Drain-Stroms des Transistors 55 durch das Potential Vdata bestimmt wird. Anschließend wird der Drain-Strom dem Licht emittierenden Element 54 zugeführt, wodurch die Leuchtdichte des Licht emittierenden Elements 54 bestimmt wird.
  • In dem Fall, in dem der Transistor 55 vom n-Kanal-Typ ist, ist in der Periode t1 das Potential der Leitung ML vorzugsweise niedriger als die Summe des Potentials der Leitung CL und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 54 und ist das Potential der Leitung VL höher als die Summe des Potentials der Leitung ML und der Schwellenspannung Vth des Transistors 55. Bei der vorstehenden Konfiguration kann selbst dann, wenn der Transistor 57 eingeschaltet ist, dafür gesorgt werden, dass der Drain-Strom des Transistors 55 vorzugsweise über die Leitung ML fließt anstatt über das Licht emittierende Element 54.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t2 ein niedriges Potential an die Leitung GL angelegt. Folglich werden der Transistor 56 und der Transistor 57 ausgeschaltet. Da der Transistor 56 ausgeschaltet ist, wird das Potential Vdata an dem Gate des Transistors 55 gehalten. Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Demzufolge emittiert das Licht emittierende Element 54 Licht endsprechend der Leuchtdichte, die in der Periode t1 bestimmt wird.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t3 ein hohes Potential an die Leitung GL angelegt. Folglich werden der Transistor 56 und der Transistor 57 eingeschaltet. Zudem wird ein derartiges Potential, bei dem die Gate-Spannung des Transistors 55 höher ist als seine Schwellenspannung Vth, an die Leitung SL angelegt. Das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Somit ist das Potential der Leitung ML niedriger als die Summe des Potentials der Leitung CL und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 54, und das Potential der Leitung VL ist höher als die Summe des Potentials der Leitung ML und der Schwellenspannung Vth des Transistors 55. Bei der vorstehenden Konfiguration kann dafür gesorgt werden, dass der Drain-Strom des Transistors 55 vorzugsweise über die Leitung ML fließt anstatt über das Licht emittierende Element 54.
  • Anschließend wird der Drain-Strom des Transistors 55 ebenfalls über die Leitung ML der Überwachungsschaltung zugeführt. Die Überwachungsschaltung erzeugt unter Verwendung des Drain-Stroms, der durch die Leitung ML fließt, ein Signal, das Daten über den Wert des Drain-Stroms umfasst. Demzufolge kann unter Verwendung des vorstehenden Signals die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Wert des Potentials Vdata des Bildsignals Sig korrigieren, das an das Pixel 11 angelegt wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das in 2 dargestellte Pixel 11 enthält, der Vorgang in der Periode t3 nicht notwendigerweise nach dem Vorgang in der Periode t2 durchgeführt wird. Beispielsweise kann in dem Pixel 11 der Vorgang in der Periode t3 durchgeführt werden, nachdem die Vorgänge in den Perioden t1 und t2 mehrmals wiederholt worden sind. Alternativ können, nachdem der Vorgang in der Periode t3 an den Pixeln 11 in einer Zeile durchgeführt worden ist, die Licht emittierenden Elemente 54 in einen nicht Licht emittierenden Zustand versetzt werden, indem ein Bildsignal, das dem niedrigsten Graustufenniveau 0 entspricht, in die Pixel 11 in der Zeile geschrieben wird, die dem vorstehenden Vorgang unterzogen worden sind. Anschließend kann der Vorgang in der Periode t3 an Pixeln 11 in der nächsten Zeile durchgeführt werden.
  • <Verbindungsbeziehung zwischen dem Pixelabschnitt und der Abtastschaltung>
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Verbindungsbeziehung zwischen dem Pixelabschnitt 24, der in 1 dargestellt wird, und einer Abtastschaltung, die einem Teil der Treiberschaltung 30 entspricht, in 4 dargestellt.
  • Der Pixelabschnitt 24, der in 4 dargestellt wird, ist mit einer Vielzahl von Pixeln 11, einer Vielzahl von Leitungen GL (Leitungen GL1 bis GLy), einer Vielzahl von Leitungen SL (Leitungen SL1 bis SLx), einer Vielzahl von Leitungen ML (Leitungen ML1 bis Mix) und einer Vielzahl von Leitungen VL (Leitungen VL1 bis VLx) bereitgestellt. Jedes der Vielzahl von Pixeln 11 ist elektrisch mit mindestens einer der Leitungen GL, mit mindestens einer der Leitungen SL, mit mindestens einer der Leitungen ML und mit mindestens einer der Leitungen VL verbunden.
  • Es sei angemerkt, dass die Art und Anzahl der Leitungen in dem Pixelabschnitt 24 durch die Konfiguration, die Anzahl und die Anordnung der Pixel 11 bestimmt werden können. Im Besonderen sind die Pixel 11 in dem Pixelabschnitt 24, der in 4 dargestellt wird, in einer Matrix von x Spalten und y Zeilen angeordnet, und die Leitungen GL1 bis GLy, die Leitungen SL1 bis SLx, die Leitungen ML1 bis Mix und die Leitungen VL1 bis VLx sind beispielhaft in dem Pixelabschnitt 24 bereitgestellt.
  • Der Drain-Strom, der über die Leitungen ML1 bis MLx aus dem Pixel 11 entnommen wird, wird über eine Leitung TER der Überwachungsschaltung (nicht dargestellt) zugeführt.
  • Eine Schaltung 21 weist eine Funktion zum Zuführen eines vorgegebenen Potentials an die Leitung ML entsprechend einem Potential auf, das in eine Leitung PRE eingegeben wird. Beispielsweise kann dann, wenn das Pixel 11, das in 2 dargestellt wird, entsprechend dem Ablaufplan, der in 3 dargestellt wird, betrieben wird, ein Potential, das niedriger als die Summe des Potentials der Leitung CL und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 54 ist, der Leitung ML von der Schaltung 21 in der Periode t1 zugeführt werden.
  • In 4 umfasst die Schaltung 21 einen Transistor 22. Ein Potential, das in die Leitung PRE eingegeben wird, wird an ein Gate des Transistors 22 angelegt. Anschließend weist der Transistor 22 eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Leitung 33 und der Leitung ML entsprechend einem Potential der Leitung PRE auf, das in das Gate eingegeben wird.
  • Außerdem ist in 4 ein Transistor 34, der eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Leitung ML und der Leitung TER entsprechend einem Potential einer Leitung MSEL aufweist, bereitgestellt.
  • <Konfigurationsbeispiel 2 des Pixels>
  • Das Pixel 11, das in 5 dargestellt wird, umfasst Transistoren 70 bis 75, Kondensatoren 76 und 77 und ein Licht emittierendes Element 78. Der Transistor 70 umfasst ein normales Gate (ein erstes Gate) und ein zweites Gate, das sich mit dem ersten Gate überlappt, wobei ein Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • Ein Gate des Transistors 72 ist insbesondere elektrisch mit einer Leitung GLa verbunden, eine Source oder ein Drain des Transistors 72 ist elektrisch mit einer Leitung SL verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit dem ersten Gate des Transistors 70 verbunden. Ein Gate des Transistors 71 ist elektrisch mit einer Leitung GLb verbunden, eine Source oder ein Drain des Transistors 71 ist elektrisch mit einer Source oder einem Drain des Transistors 75 verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit dem ersten Gate des Transistors 70 verbunden. Eine Source oder ein Drain des Transistors 70 ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 75 verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit einer Leitung VL verbunden. Ein Gate des Transistors 73 ist elektrisch mit der Leitung GLb verbunden, eine Source oder ein Drain des Transistors 73 ist elektrisch mit einer Leitung BL verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit dem zweiten Gate des Transistors 70 verbunden. Ein Gate des Transistors 74 ist elektrisch mit einer Leitung GLd verbunden, eine Source oder ein Drain des Transistors 74 ist elektrisch mit einer Leitung ML verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 75 verbunden. Ein Gate des Transistors 75 ist elektrisch mit einer Leitung GLc verbunden, und der andere Anschluss von der Source und dem Drain ist elektrisch mit einer Pixel-Elektrode des Licht emittierenden Elements 78 verbunden.
  • Eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 76 ist elektrisch mit dem zweiten Gate des Transistors 70 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 75 verbunden. Eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 77 ist elektrisch mit dem ersten Gate des Transistors 70 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 75 verbunden. Eine gemeinsame Elektrode des Licht emittierenden Elements 78 ist elektrisch mit einer Leitung CL verbunden.
  • <Beispiel 2 für die Funktionsweise des Pixels>
  • Als Nächstes wird die Funktionsweise des Pixels der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft unter Verwendung des Pixels 11, das in 5 dargestellt wird, beschrieben.
  • 6A ist ein Ablaufplan der Potentiale, die in die Leitungen GLa bis GLd eingegeben werden, und eines Potentials eines Bildsignals Sig, das in die Leitung SL eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 6A dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 5 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Als Erstes wird in einer Periode t1 ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLb angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLd angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 71, der Transistor 73 und der Transistor 74 eingeschaltet werden und der Transistor 72 und der Transistor 75 ausgeschaltet werden.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, ein Potential V0 wird an die Leitung BL angelegt, ein Potential V1 wird an die Leitung ML angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt, die elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode des Licht emittierenden Elements 78 verbunden ist. Demzufolge wird das Potential V1 an das erste Gate des Transistors 70 (im Folgenden als Knoten A bezeichnet) angelegt, das Potential V0 an das zweite Gate des Transistors 70 (im Folgenden als Knoten B bezeichnet) angelegt und das Potential V1 an die Source oder den Drain des Transistors 70 (im Folgenden als Knoten C bezeichnet) angelegt.
  • Das Potential Vano ist vorzugsweise höher als die Summe des Potentials Vcat, der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 78 und der Schwellenspannung Vth des Transistors 70. Das Potential V0 ist vorzugsweise sehr viel höher als dasjenige des Knotens C, so dass sich die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 in der negativen Richtung verschieben kann. Insbesondere wird vorzugsweise Vth1 < Vth0 erfüllt, wobei Vth0 die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 kennzeichnet, wenn eine Spannung Vbg (eine Spannung, die einer Potentialdifferenz zwischen dem Knoten B und dem Knoten C entspricht) 0 V beträgt, und Vth1 die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 in der Periode t1 kennzeichnet. Der Transistor 70 mit der vorstehenden Struktur ist ein selbstleitender Transistor; demzufolge kann der Transistor 70 selbst dann, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Knoten A und dem Knoten C, d. h. die Gate-Spannung des Transistors 70, 0 V beträgt, eingeschaltet werden.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn der Transistor 70 ein p-Kanal-Transistor ist, das Potential V0 vorzugsweise sehr viel niedriger ist als dasjenige des Knotens C, so dass sich die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 in der positiven Richtung verschieben kann. Der Transistor 70 mit der vorstehenden Struktur ist ein selbstleitender Transistor; demzufolge kann der Transistor 70 selbst dann, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Knoten A und dem Knoten C, d. h. die Gate-Spannung des Transistors 70, 0 V beträgt, eingeschaltet werden.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t2 ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLb angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLd angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 71 und der Transistor 73 eingeschaltet werden und der Transistor 72, der Transistor 74 und der Transistor 75 ausgeschaltet werden.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential V0 wird an die Leitung BL angelegt. Somit wird das Potential V0 kontinuierlich an den Knoten B angelegt, und die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 bleibt zu Beginn der Periode t2 in einem Zustand, in dem sie sich in der negativen Richtung verschiebt, d. h. bei Vth1; demzufolge ist der Transistor 11 eingeschaltet. In der Periode t2 wird der Stromweg zwischen der Leitung VL und der Leitung ML durch den Transistor 74 gesperrt, und demzufolge fangen die Potentiale des Knotens A und des Knotens C auf Grund des Drain-Stroms des Transistors 70 an, sich zu erhöhen. Das Potential des Knotens C erhöht sich, und das Potential Vbg, das der Potentialdifferenz zwischen dem Knoten B und dem Knoten C entspricht, wird somit verringert, so dass sich die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 in der positiven Richtung verschiebt. Wenn sich die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 stark an 0 V annähert, wird der Transistor 70 ausgeschaltet. Die Potentialdifferenz zwischen dem Knoten B und dem Knoten C ist V0 – V2, wenn die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 0 V beträgt.
  • Das heißt, dass dann, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Knoten B und dem Knoten C V0 – V2 ist, die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 auf 0 V korrigiert wird, so dass sich der Drain-Strom angesichts der Gate-Spannung von 0 V an 0 A annähert, so dass die Potentialdifferenz V0 – V2 zwischen dem Knoten B und dem Knoten C an den Kondensator 76 angelegt wird.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t3 ein hohes Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLd angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 72 und der Transistor 74 eingeschaltet werden und der Transistor 71, der Transistor 73 und der Transistor 75 ausgeschaltet werden.
  • Das Potential Vano, das Potential Vdata des Bildsignals Sig und das Potential V1 werden an die Leitung VL, die Leitung SL bzw. die Leitung ML angelegt. Der Knoten B ist in einem potentialfreien Zustand (floating state). Daher wird dann, wenn das Potential des Knotens C von V2 auf V1 geändert wird, das Potential des Knotens B durch den Kondensator 76 von V0 auf V0 + V1 – V2 geändert. Da der Kondensator 76 die Potentialdifferenz V0–V2 hält, wird die Schwellenspannung Vth des Transistors 70 bei 0 V aufrechterhalten. Das Potential Vdata wird an den Knoten A angelegt, und die Gate-Spannung des Transistors 70 ist demnach Vdata – V1.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t4 ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLc angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLd angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 75, eingeschaltet wird und die Transistoren 71 bis 74 ausgeschaltet werden.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt, die elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode des Licht emittierenden Elements 78 verbunden ist. In der Periode t4 wird das Potential des Knotens C geändert, indem der Transistor 75 eingeschaltet wird. Wenn das Potential des Knotens C auf V3 geändert wird, werden die Potentiale des Knotens A und des Knotens B zu Vdata + V3 – V1 bzw.
  • V0 – V2 + V3. Selbst wenn die Potentiale der Knoten A, B und C geändert werden, halten der Kondensator 76 und der Kondensator 77 die Potentialdifferenz V0 – V2 bzw. die Potentialdifferenz Vdata – V1 aufrecht. Der Drain-Strom mit einem Wert, der der Gate-Spannung des Transistors 70 entspricht, fließt zwischen der Leitung VL und der Leitung CL. Die Leuchtdichte des Licht emittierenden Elements 78 hängt von dem Wert des Drain-Stroms ab.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das Pixel 11, das in 5 dargestellt wird, umfasst, der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 70 elektrisch von dem zweiten Gate des Transistors 70 isoliert ist, so dass ihre Potentiale individuell gesteuert werden können. In dem Fall, in dem der Transistor 70 ein selbstleitender Transistor ist, d. h. wenn die anfängliche Schwellenspannung Vth0 des Transistors 70 negativ ist, können demzufolge Ladungen in dem Kondensator 13 akkumuliert werden, bis das Potential der Source oder des Drains des Transistors 70 in der Periode t2 höher ist als das Potential V0 des zweiten Gates. Das hat zur Folge, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der Transistor 70 selbstleitend ist, die Schwellenspannung Vth auf 0 V korrigiert werden kann, so dass sich der Drain-Strom angesichts einer Gate-Spannung von 0 V in der Periode t2 an 0 A annähert.
  • Indem ein Oxidhalbleiter für einen Halbleiterfilm des Transistors 70 verwendet wird, kann beispielsweise die Licht emittierende Vorrichtung, die das Pixel 11, das in 5 dargestellt wird, umfasst und bei der der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 70 elektrisch von dem zweiten Gate des Transistors 70 isoliert ist, selbst dann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringern und Bilder mit hoher Qualität anzeigen, wenn der Transistor 70 selbstleitend ist.
  • Das Vorstehende ist ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das eine Schwellenspannungskorrektur (nachstehend als interne Korrektur bezeichnet) in dem Pixel 11 umfasst. Nachstehend wird eine Funktionsweise des Pixels 11 in dem Fall beschrieben, in dem Schwankungen der Leuchtdichte zwischen den Pixeln 11 auf Grund der Schwankungen der Schwellenspannungen unterdrückt werden, indem neben der internen Korrektur ein Bildsignal korrigiert wird (nachstehend als externe Korrektur bezeichnet).
  • Wenn das Pixel 11, das in 5 dargestellt wird, als Beispiel verwendet wird, ist 6B ein Ablaufplan der Potentiale, die in die Leitungen GLa bis GLd eingegeben werden, wenn sowohl die interne Korrektur als auch die externe Korrektur durchgeführt werden, und eines Potentials Vdata des Bildsignals Sig, das in die Leitung SL eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 6B dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 5 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Das Pixel 11 arbeitet zuerst von der Periode t1 bis zu der Periode t4 entsprechend dem Ablaufplan, der in 6A dargestellt wird, und der vorstehenden Beschreibung.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t5 ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLd angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 74, eingeschaltet wird und der Transistor 71, der Transistor 72, der Transistor 73 und der Transistor 75 ausgeschaltet werden.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential V1 wird an die Leitung ML angelegt. Die Leitung ML ist elektrisch mit einer Überwachungsschaltung verbunden.
  • Durch den vorstehenden Vorgang wird der Drain-Strom des Transistors 70 ebenfalls über den Transistor 74 und die Leitung ML der Überwachungsschaltung zugeführt. Die Überwachungsschaltung erzeugt ein Signal, das Daten über den Wert des Drain-Stroms umfasst, unter Verwendung des Drain-Stroms, der durch die Leitung ML fließt. Auf diese Weise kann die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des vorstehenden Signals den Wert des Potentials Vdata des Bildsignals Sig korrigieren, das an das Pixel angelegt wird.
  • Es sei angemerkt, dass die externe Korrektur in der Periode t5 nicht notwendigerweise nach dem Vorgang in der Periode t4 durchgeführt wird. Beispielsweise kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung der Vorgang in der Periode t5 durchgeführt werden, nachdem die Vorgänge in den Perioden t1 bis t4 mehrmals wiederholt worden sind. Alternativ können, nachdem der Vorgang in der Periode t5 an den Pixeln 11 in einer Zeile durchgeführt worden ist, die Licht emittierenden Elemente 78 in einen nicht Licht emittierenden Zustand versetzt werden, indem ein Bildsignal Sig, das dem niedrigsten Graustufenniveau 0 entspricht, in die Pixel 11 in der Zeile geschrieben wird, die dem vorstehenden Vorgang unterzogen worden sind. Anschließend kann der Vorgang in der Periode t5 an den Pixeln 11 in der nächsten Zeile durchgeführt werden.
  • Es sei angemerkt, dass selbst dann, wenn nur eine externe Korrektur durchgeführt wird und eine interne Korrektur nicht durchgeführt wird, nicht nur die Schwankungen der Schwellenspannung der Transistoren 70 zwischen den Pixeln 11, sondern auch Schwankungen weiterer elektrischer Eigenschaften der Transistoren 70, wie z. B. der Beweglichkeit, korrigiert werden können. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, eine negative Verschiebung oder eine positive Verschiebung der Schwellenspannung durch die interne Korrektur korrigiert wird. Somit kann eine externe Korrektur durchgeführt werden, um Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors 70 zu korrigieren, die sich von der Schwellenspannung unterscheiden, wie z. B. der Beweglichkeit. In dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, kann demzufolge die Potentialamplitude eines korrigierten Bildsignals kleiner sein als in dem Fall, in dem nur die externe Korrektur durchgeführt wird. Dies kann eine Situation verhindern, in der die Potentialamplitude des Bildsignals so groß ist, dass es große Unterschiede des Potentials des Bildsignals zwischen unterschiedlichen Graustufenniveaus gibt und es schwierig ist, winzige Graduationen eines Bildes mit Leuchtdichteunterschieden darzustellen. Demzufolge kann eine Verringerung der Bildqualität verhindert werden.
  • <Konfigurationsbeispiel 3 des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein weiteres konkretes Konfigurationsbeispiel für das Pixel 11 beschrieben.
  • 7 stellt ein weiteres Beispiel für den Schaltplan des Pixels 11 dar. Das Pixel 11 umfasst Transistoren 80 bis 85, ein Licht emittierendes Element 86 und einen Kondensator 87.
  • Das Potential einer Pixel-Elektrode des Licht emittierenden Elements 86 wird durch ein in das Pixel 11 eingegebenes Bildsignal Sig gesteuert. Die Leuchtdichte des Licht emittierenden Elements 86 wird durch eine Potentialdifferenz zwischen der Pixel-Elektrode und einer gemeinsamen Elektrode bestimmt. In dem Fall, in dem beispielsweise eine OLED als Licht emittierendes Element 86 verwendet wird, dient die Anode oder die Kathode als Pixel-Elektrode, und der andere Anschluss dient als gemeinsame Elektrode. 7 stellt eine Konfiguration des Pixels 11 dar, bei der die Anode des Licht emittierenden Elements 86 als Pixel-Elektrode verwendet wird und die Kathode des Licht emittierenden Elements 86 als gemeinsame Elektrode verwendet wird.
  • Der Transistor 85 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Leitung 88 und einem Gate des Transistors 80 auf. Der Transistor 83 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 87 und dem Gate des Transistors 80 auf. Der Transistor 82 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Leitung SL und der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 87 auf. Die andere Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 87 ist elektrisch mit einer Source oder einem Drain des Transistors 80 verbunden. Der Transistor 84 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Source oder dem Drain des Transistors 80 und der Pixel-Elektrode des Licht emittierenden Elements 86 auf. Der Transistor 81 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Leitung ML und der Source oder dem Drain des Transistors 80 auf. Der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 80 ist elektrisch mit der Leitung VL verbunden.
  • Das Umschalten des Transistors 82 und das Umschalten des Transistors 85 werden jeweils entsprechend dem Potential einer Leitung GLA, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 82 verbunden ist, und dem Potential davon gesteuert, das elektrisch mit einem Gate des Transistors 85 verbunden ist. Das Umschalten des Transistors 83 und das Umschalten des Transistors 84 werden entsprechend dem Potential einer Leitung GLB, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 83 verbunden ist, und dem Potential davon gesteuert, das elektrisch mit einem Gate des Transistors 84 verbunden ist. Das Umschalten des Transistors 81 wird entsprechend dem Potential einer Leitung GLC gesteuert, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 81 verbunden ist.
  • Bei den Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, kann ein Oxidhalbleiter oder ein amorpher, mikrokristalliner, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter verwendet werden. Als Material für einen derartigen Halbleiter können Silizium, Germanium und dergleichen angegeben werden. Wenn der Transistor 82, der Transistor 83 und der Transistor 85 Oxidhalbleiter in Kanalbildungsbereichen enthalten, können die Sperrströme des Transistors 82, des Transistors 83 und des Transistors 85 sehr niedrig sein. Des Weiteren kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Transistor, der einen normalen Halbleiter, wie z. B. Silizium oder Germanium, enthält, für den Transistor 82, den Transistor 83 und den Transistor 85 verwendet wird, das Ableiten elektrischer Ladungen, die in dem Gate des Transistors 80 akkumuliert sind, in effektiver Weise verhindert werden, wenn der Transistor 82, der Transistor 83 und der Transistor 85, die jeweils die vorstehend beschriebene Struktur aufweisen, bei dem Pixel 11 verwendet werden.
  • Demzufolge kann beispielsweise in dem Fall, in dem Bildsignale Sig, die jeweils die gleichen Bilddaten aufweisen, für einige aufeinanderfolgende Bildperioden in den Pixelabschnitt geschrieben werden, wie z. B. im Falle des Anzeigens eines Standbildes, eine Anzeige eines Bildes selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die Ansteuerfrequenz niedrig ist. Mit anderen Worten: Die Anzahl von Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig in den Pixelabschnitt für einen bestimmten Zeitraum wird verringert. Beispielsweise kann, indem ein hochreiner Oxidhalbleiter für die Halbleiterfilme des Transistors 82, des Transistors 83 und des Transistors 85 verwendet wird, das Intervall zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig auf 10 Sekunden oder länger, bevorzugt auf 30 Sekunden oder länger, oder stärker bevorzugt auf eine Minute oder länger eingestellt werden. Mit zunehmender Länge des Intervalls zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bilddaten Sig kann der Stromverbrauch weiter verringert werden.
  • Außerdem kann selbst dann, wenn der Kondensator 87 zum Halten des Potentials des Gates des Transistors 80 in dem Pixel 11 nicht bereitgestellt ist, verhindert werden, dass die Qualität eines anzuzeigenden Bildes verringert wird, da das Potential des Bildsignals Sig für einen längeren Zeitraum gehalten werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass das Pixel 11 in 7 bei Bedarf ferner ein weiteres Schaltelement, wie z. B. einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand oder eine Spule, umfassen kann.
  • In 7 weisen die Transistoren das Gate jeweils auf mindestens einer Seite eines Halbleiterfilms auf; alternativ können die Transistoren jeweils ein Paar von Gates aufweisen, wobei ein Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • Sämtliche Transistoren in 7 sind n-Kanal-Transistoren. Wenn die Transistoren in dem Pixel 11 den gleichen Kanaltyp aufweisen, ist es möglich, einige Schritte zum Herstellen der Transistoren wegzulassen, z. B. einen Schritt zum Hinzufügen eines Verunreinigungselements, das dem Halbleiterfilm einen Leitfähigkeitstyp verleiht. Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise sämtliche Transistoren in dem Pixel 11 n-Kanal-Transistoren sind. In dem Fall, in dem die Kathode des Licht emittierenden Elements 86 elektrisch mit der Leitung CL verbunden ist, wird bevorzugt, dass wenigstens der Transistor 80 ein n-Kanal-Transistor ist. In dem Fall, in dem die Anode des Licht emittierenden Elements 86 elektrisch mit der Leitung CL verbunden ist, wird bevorzugt, dass wenigstens der Transistor 80 ein p-Kanal-Transistor ist.
  • 7 stellt den Fall dar, in dem die Transistoren in dem Pixel 11 eine Single-Gate-Struktur aufweisen, die ein Gate und einen Kanalbildungsbereich umfasst; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beliebige oder sämtliche der Transistoren in dem Pixel 11 können eine Multi-Gate-Struktur aufweisen, die eine Vielzahl von Gates, die elektrisch miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl von Kanalbildungsbereichen umfasst.
  • <Beispiel 3 für die Funktionsweise des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das in 7 dargestellt wird, beschrieben. 8A ist ein Ablaufplan der Potentiale der Leitung GLA, der Leitung GLB und der Leitung GLC, die elektrisch mit dem Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, verbunden sind, und eines Potentials des Bildsignals Sig, das an die Leitung SL angelegt wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 8A dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 7 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Als Erstes wird in einer Periode t1 ein niedriges Potential an die Leitung GLA angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLB angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLC angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 81, der Transistor 83 und der Transistor 84 eingeschaltet werden und der Transistor 82 und der Transistor 85 ausgeschaltet werden. Der Transistor 81 und der Transistor 84 werden eingeschaltet, wodurch ein Potential V0, das das Potential der Leitung ML ist, an die Source oder den Drain des Transistors 80 und an die andere Elektrode des Kondensators 87 (im Folgenden als Knoten A bezeichnet) angelegt wird.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an eine Leitung CL angelegt. Das Potential Vano ist vorzugsweise höher als die Summe des Potentials V0 und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 86. Das Potential V0 ist vorzugsweise niedriger als die Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 86. Wenn das Potential V0 auf den Wert des vorstehenden Bereichs eingestellt ist, kann verhindert werden, dass in der Periode t1 ein Strom durch das Licht emittierende Element 86 fließt.
  • Als Nächstes wird ein niedriges Potential an die Leitung GLB angelegt, der Transistor 83 und der Transistor 84 werden dementsprechend ausgeschaltet, und der Knoten A wird auf dem Potential V0 gehalten.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t2 ein hohes Potential an die Leitung GLA angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLB angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 82 und der Transistor 85 eingeschaltet werden und der Transistor 81, der Transistor 84 und der Transistor 85 ausgeschaltet werden.
  • Es sei angemerkt, dass beim Übergang von der Periode t1 zu der Periode t2 vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLA angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert wird und dann das Potential, das an die Leitung GLC angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert wird. Dieser Vorgang verhindert eine Veränderung des Potentials des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials, das an die Leitung GLA angelegt wird.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Ein Potential Vdata des Bildsignals Sig wird an die Leitung SL angelegt, und ein Potential V1 wird an die Leitung 88 angelegt. Es sei angemerkt, dass das Potential V1 vorzugsweise höher als die Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vth des Transistors 80 und niedriger als die Summe des Potentials Vano und der Schwellenspannung Vth des Transistors 80 ist.
  • Es sei angemerkt, dass selbst dann, wenn bei der Pixel-Konfiguration, die in 7 dargestellt wird, das Potential V1 höher ist als die Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 86, das Licht emittierende Element 86 kein Licht emittiert, solange der Transistor 84 ausgeschaltet ist. Deshalb kann der mögliche Bereich des Potentials V0 erweitert werden, und der mögliche Bereich von V1 – V0 kann vergrößert werden. Als Folge der Erhöhung des Freiheitsgrades für die Werte von V1 – V0 kann die Schwellenspannung des Transistors 80 selbst dann akkurat erhalten werden, wenn die Zeit zum Erhalten der Schwellenspannung des Transistors 80 verringert oder beschränkt wird.
  • Durch den vorstehenden Vorgang wird das Potential V1, das höher ist als die Summe des Potentials des Knotens A und der Schwellenspannung des Transistors 80, in das Gate des Transistors 80 (im Folgenden als Knoten B bezeichnet) eingegeben, und der Transistor 80 wird eingeschaltet. Somit wird die elektrische Ladung in dem Kondensator 87 über den Transistor 80 abgegeben, und das Potential des Knotens A, das das Potential V0 ist, beginnt anzusteigen. Das Potential des Knotens A nähert sich schließlich dem Potential V1 – Vth an, und die Gate-Spannung des Transistors 80 nähert sich der Schwellenspannung Vth des Transistors 80 an; dann wird der Transistor 80 ausgeschaltet.
  • Das Potential Vdata des Bildsignals Sig, das an die Leitung SL angelegt wird, wird über den Transistor 82 an die eine Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 87 (dargestellt als Knoten C) angelegt.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t3 ein niedriges Potential an die Leitung GLA angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GIB angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 83 und der Transistor 84 eingeschaltet werden und der Transistor 81, der Transistor 85 und der Transistor 82 ausgeschaltet werden.
  • Beim Übergang von der Periode t2 zu der Periode t3 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLA angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert und wird dann das Potential, das an die Leitung GLB angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLA angelegt wird.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Das Potential Vdata wird durch den vorstehenden Vorgang an den Knoten B angelegt; somit wird die Gate-Spannung des Transistors 80 zu Vdata – V1 + Vth. Demzufolge kann die Gate-Spannung des Transistors 80 den Wert aufweisen, zu dem die Schwellenspannung Vth addiert worden ist. Durch die Schritte können Schwankungen der Schwellenspannungen Vth des Transistors 80 verringert werden. Daher können Schwankungen der Werte des Stroms unterdrückt werden, der dem Licht emittierenden Element 86 zugeführt wird, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Leuchtdichte der Licht emittierenden Vorrichtung verringert werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass das Potential, das an die Leitung GLB angelegt wird, hier in hohem Maße verändert wird, wodurch ein Einfluss der Schwankungen der Schwellenspannungen des Transistors 84 auf den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 86 zugeführt wird, verhindert werden kann. Mit anderen Worten: Das hohe Potential, das an die Leitung GLB angelegt wird, ist sehr viel höher als die Schwellenspannung des Transistors 84, und das niedrige Potential, das an die Leitung GLB angelegt wird, ist sehr viel niedriger als die Schwellenspannung des Transistors 84; somit wird das Ein- und Ausschalten des Transistors 84 sichergestellt, und der Einfluss der Schwankungen der Schwellenspannungen des Transistors 84 auf den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 86 zugeführt wird, kann verhindert werden.
  • Das Vorstehende ist ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das eine interne Korrektur umfasst. Nachstehend wird eine Funktionsweise des Pixels 11 in dem Fall beschrieben, in dem Schwankungen der Leuchtdichte zwischen den Pixeln 11 auf Grund der Schwankungen der Schwellenspannungen neben der internen Korrektur durch eine externe Korrektur unterdrückt werden.
  • Wenn das Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, als Beispiel verwendet wird, ist 8B ein Ablaufplan der Potentiale, die in die Leitungen GLA bis GLC eingegeben werden, wenn sowohl die interne Korrektur als auch die externe Korrektur durchgeführt werden, und eines Potentials Vdata des Bildsignals Sig, das in die Leitung SL eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 8B dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 7 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Das Pixel 11 arbeitet zuerst von der Periode t1 bis zu der Periode t3 entsprechend dem Ablaufplan, der in 8A dargestellt wird, und der vorstehenden Beschreibung.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t4 ein niedriges Potential an die Leitung GLA angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLB angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLC angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 81 eingeschaltet wird und die Transistoren 82 bis 85 ausgeschaltet werden.
  • Außerdem wird das Potential Vano an die Leitung VL angelegt, und die Leitung ML ist elektrisch mit der Überwachungsschaltung verbunden.
  • Durch den vorstehenden Vorgang fließt ein Drain-Strom Id des Transistors 80 nicht in das Licht emittierende Element 86, sondern in die Leitung ML über den Transistor 81. Die Überwachungsschaltung erzeugt ein Signal, das Daten über den Wert des Drain-Stroms Id umfasst, unter Verwendung des Drain-Stroms Id, der durch die Leitung ML fließt. Auf diese Weise kann die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des vorstehenden Signals den Wert des Potentials Vdata des Bildsignals Sig korrigieren, das dem Pixel 11 zugeführt wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das in 7 dargestellte Pixel 11 umfasst, der Vorgang in der Periode t4 nicht notwendigerweise nach dem Vorgang in der Periode t3 durchgeführt wird. Beispielsweise kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung der Vorgang in der Periode t4 durchgeführt werden, nachdem die Vorgänge in den Perioden t1 bis t3 mehrmals wiederholt worden sind. Alternativ können, nachdem der Vorgang in der Periode t4 an den Pixeln 11 in einer Zeile durchgeführt worden ist, die Licht emittierenden Elemente 86 in einen nicht Licht emittierenden Zustand versetzt werden, indem ein Bildsignal, das dem niedrigsten Graustufenniveau 0 entspricht, in die Pixel 11 in der Zeile geschrieben wird, die dem vorstehenden Vorgang unterzogen worden sind. Anschließend kann der Vorgang in der Periode t4 an den Pixeln 11 in der nächsten Zeile durchgeführt werden.
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, umfasst, ist der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 80 elektrisch von dem Gate des Transistors 80 isoliert, so dass ihre Potentiale individuell gesteuert werden können. Das Potential des anderen Anschlusses von der Source und dem Drain des Transistors 80 kann demzufolge in der Periode t2 auf einen Wert eingestellt werden, der höher als die Summe des Potentials des Gates des Transistors 80 und der Schwellenspannung Vth ist. In dem Fall, in dem der Transistor 80 ein selbstleitender Transistor ist, d. h. wenn die Schwellenspannung Vth des Transistors 80 negativ ist, können demzufolge Ladungen in dem Kondensator 87 akkumuliert werden, bis das Potential der Source des Transistors 80 höher ist als das Potential V1 des Gates. Aus diesen Gründen kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der Transistor 80 ein selbstleitender Transistor ist, die Schwellenspannung in der Periode t2 erhalten werden; und in der Periode t3 kann die Gate-Spannung des Transistors 80 auf einen Wert eingestellt werden, der durch Addieren der Schwellenspannung Vth erhalten wird.
  • Daher kann bei dem Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, selbst dann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringert werden und können Bilder mit hoher Qualität angezeigt werden, wenn der Transistor 80, der einen Halbleiterfilm umfasst, der beispielsweise einen Oxidhalbleiter enthält, zu einem selbstleitenden Transistor wird.
  • Es sei angemerkt, dass selbst dann, wenn nur eine externe Korrektur durchgeführt wird und eine interne Korrektur nicht durchgeführt wird, nicht nur die Schwankungen der Schwellenspannung der Transistoren 80 zwischen den Pixeln 11, sondern auch Schwankungen weiterer elektrischer Eigenschaften der Transistoren 80, wie z. B. der Beweglichkeit, korrigiert werden können. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, eine negative Verschiebung oder eine positive Verschiebung der Schwellenspannung durch die interne Korrektur korrigiert wird. Somit kann eine externe Korrektur durchgeführt werden, um Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors 80 zu korrigieren, die sich von der Schwellenspannung unterscheiden, wie z. B. der Beweglichkeit. In dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, kann demzufolge die Potentialamplitude eines korrigierten Bildsignals kleiner sein als in dem Fall, in dem nur eine externe Korrektur durchgeführt wird. Dies kann eine Situation verhindern, in der die Potentialamplitude des Bildsignals so groß ist, dass es große Unterschiede des Potentials des Bildsignals zwischen unterschiedlichen Graustufenniveaus gibt und es schwierig ist, winzige Graduationen eines Bildes mit Leuchtdichteunterschieden darzustellen. Demzufolge kann eine Verringerung der Bildqualität verhindert werden.
  • <Konfigurationsbeispiel 4 des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein konkretes Konfigurationsbeispiel für das Pixel 11, das sich von demjenigen in 7 unterscheidet, beschrieben.
  • 9 stellt ein weiteres Beispiel für den Schaltplan des Pixels 11 dar. Das Pixel 11 umfasst Transistoren 40 bis 45, ein Licht emittierendes Element 46, einen Kondensator 47 und einen Kondensator 48.
  • Das Potential einer Pixel-Elektrode des Licht emittierenden Elements 46 wird durch ein in das Pixel 11 eingegebenes Bildsignal Sig gesteuert. Die Leuchtdichte des Licht emittierenden Elements 46 wird durch eine Potentialdifferenz zwischen der Pixel-Elektrode und einer gemeinsamen Elektrode bestimmt. In dem Fall, in dem beispielsweise eine OLED als Licht emittierendes Element 46 verwendet wird, dient die Anode oder die Kathode als Pixel-Elektrode und der andere Anschluss dient als gemeinsame Elektrode. 9 stellt eine Konfiguration des Pixels 11 dar, bei der die Anode des Licht emittierenden Elements 46 als Pixel-Elektrode verwendet wird und die Kathode des Licht emittierenden Elements 46 als gemeinsame Elektrode verwendet wird.
  • Der Transistor 42 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Leitung SL und einer Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 47 auf. Die andere Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 47 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 40 verbunden. Der Transistor 45 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen einer Leitung 49 und dem Gate des Transistors 40 auf. Der Transistor 43 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Transistors 47 und einer Source oder einem Drain des Transistors 40 auf. Der Transistor 44 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Source oder dem Drain des Transistors 40 und der Anode des Licht emittierenden Elements 46 auf. Der Transistor 41 weist eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen der Leitung ML und der Source oder dem Drain des Transistors 40 auf. Des Weiteren ist der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 40 in 9 elektrisch mit der Leitung VL verbunden. Eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 48 ist elektrisch mit der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 47 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 40 verbunden.
  • Das Umschalten des Transistors 42 wird entsprechend dem Potential einer Leitung GLC, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 42 verbunden ist, durchgeführt. Das Umschalten des Transistors 43 und das Umschalten des Transistors 45 werden entsprechend dem Potential einer Leitung GLB, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 43 verbunden ist, und dem Potential davon gesteuert, das elektrisch mit einem Gate des Transistors 45 verbunden ist. Das Umschalten des Transistors 44 wird entsprechend dem Potential einer Leitung GLD gesteuert, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 44 verbunden ist. Das Umschalten des Transistors 41 wird entsprechend dem Potential einer Leitung GLA gesteuert, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 41 verbunden ist.
  • Bei den Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, kann ein Oxidhalbleiter oder ein amorpher, mikrokristalliner, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter verwendet werden. Als Material für einen derartigen Halbleiter können Silizium, Germanium und dergleichen angegeben werden. Wenn der Transistor 45 einen Oxidhalbleiter in einem Kanalbildungsbereich enthält, kann der Sperrstrom des Transistors 45 sehr niedrig sein. Des Weiteren kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Transistor, der einen normalen Halbleiter, wie z. B. Silizium oder Germanium, enthält, für den Transistor 45 verwendet wird, das Ableiten elektrischer Ladungen, die in dem Gate des Transistors 40 akkumuliert sind, in effektiver Weise verhindert werden, wenn der Transistor 45, der die vorstehend beschriebene Struktur aufweist, bei dem Pixel 11 verwendet wird.
  • Demzufolge kann beispielsweise in dem Fall, in dem Bildsignale Sig, die jeweils die gleichen Bilddaten aufweisen, für einige aufeinanderfolgende Bildperioden in den Pixelabschnitt geschrieben werden, wie z. B. im Falle des Anzeigens eines Standbildes, eine Anzeige eines Bildes selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die Ansteuerfrequenz niedrig ist. Mit anderen Worten: Die Anzahl von Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig in den Pixelabschnitt für einen bestimmten Zeitraum wird verringert. Beispielsweise kann, indem ein hochreiner Oxidhalbleiter für die Halbleiterfilme des Transistors 42 verwendet wird, das Intervall zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bildsignale Sig auf 10 Sekunden oder länger, bevorzugt auf 30 Sekunden oder länger, stärker bevorzugt auf eine Minute oder länger eingestellt werden. Mit zunehmender Länge des Intervalls zwischen den Vorgängen zum Schreiben der Bilddaten Sig, kann der Stromverbrauch weiter verringert werden.
  • Außerdem kann selbst dann, wenn der Kondensator 47 zum Halten des Potentials des Gates des Transistors 40 in dem Pixel 11 nicht bereitgestellt ist, verhindert werden, dass die Qualität eines anzuzeigenden Bildes verringert wird, da das Potential des Bildsignals Sig für einen längeren Zeitraum gehalten werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass das Pixel 11 in 9 bei Bedarf ferner ein weiteres Schaltelement, wie z. B. einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand oder eine Spule, umfassen kann.
  • In 9 weisen die Transistoren das Gate jeweils auf mindestens einer Seite eines Halbleiterfilms auf; alternativ können die Transistoren jeweils ein Paar von Gates aufweisen, wobei ein Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • Sämtliche Transistoren in 9 sind n-Kanal-Transistoren. Wenn die Transistoren in dem Pixel 11 den gleichen Kanaltyp aufweisen, ist es möglich, einige Schritte zum Herstellen der Transistoren wegzulassen, z. B. einen Schritt zum Hinzufügen eines Verunreinigungselements, das dem Halbleiterfilm einen Leitfähigkeitstyp verleiht. Es sei angemerkt, dass bei dem Licht emittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise sämtliche Transistoren in dem Pixel 11 n-Kanal-Transistoren sind. In dem Fall, in dem die Kathode des Licht emittierenden Elements 46 elektrisch mit einer Leitung CL verbunden ist, wird bevorzugt, dass wenigstens der Transistor 40 ein n-Kanal-Transistor ist. In dem Fall, in dem die Anode des Licht emittierenden Elements 46 elektrisch mit der Leitung CL verbunden ist, wird bevorzugt, dass wenigstens der Transistor 40 ein p-Kanal-Transistor ist.
  • 9 stellt den Fall dar, in dem die Transistoren in dem Pixel 11 eine Single-Gate-Struktur aufweisen, die ein Gate und einen Kanalbildungsbereich umfasst; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beliebige oder sämtliche der Transistoren in dem Pixel 11 können eine Multi-Gate-Struktur aufweisen, die eine Vielzahl von Gates, die elektrisch miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl von Kanalbildungsbereichen umfasst.
  • <Beispiel 4 für die Funktionsweise des Pixels>
  • 10A und 10B sind jeweils ein Ablaufplan der Potentiale der Leitung GLA bis Leitung GLD, die elektrisch mit dem Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, verbunden sind, und eines Potentials des Bildsignals Sig, das an die Leitung SL angelegt wird. Es sei angemerkt, dass die Ablaufpläne, die in 10A und 10B dargestellt werden, jeweils ein Beispiel sind, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 9 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Als Erstes wird in einer Periode t1 ein hohes Potential an die Leitung GLA angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLB angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLD angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 43, der Transistor 45 und der Transistor 41 eingeschaltet werden und der Transistor 42 und der Transistor 44 ausgeschaltet werden. Durch den vorstehenden Vorgang wird ein Potential Vi2 der Leitung 49 an das Gate des Transistors 40 angelegt, und ein Potential Vi1 der Leitung ML wird an die Source oder den Drain des Transistors 40 angelegt.
  • Es sei angemerkt, dass das Potential Vi1 vorzugsweise niedriger als die Summe eines Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 46 ist. Das Potential Vi2 ist vorzugsweise höher als die Summe des Potentials Vi1 und der Schwellenspannung Vth des Transistors 40.
  • Die Gate-Spannung des Transistors 40 ist demzufolge Vi2 – Vi1, und der Transistor 40 wird eingeschaltet.
  • Das Potential Vi1 wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t2 ein niedriges Potential an die Leitung GLA angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLB angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLD angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 43 und der Transistor 45 eingeschaltet werden und der Transistor 42, der Transistor 44 und der Transistor 41 ausgeschaltet werden. Durch den vorstehenden Vorgang wird das Potential Vi2 durch das Gate des Transistors 40 gehalten. Das Potential Vi2 wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Durch den vorstehenden Vorgang wird die elektrische Ladung in dem Kondensator 47 über den eingeschalteten Transistor 40 abgegeben, und das Potential der Source oder des Drains des Transistor 40, das das Potential Vi1 ist, beginnt anzusteigen. Das Potential der Source oder des Drains des Transistors 40 nähert sich schließlich dem Potential Vi2 – Vth an, und die Gate-Spannung des Transistors 40 nähert sich der Schwellenspannung Vth des Transistors 40 an; dann wird der Transistor 40 ausgeschaltet.
  • Es sei angemerkt, dass selbst dann, wenn bei der Pixel-Konfiguration, die in 9 dargestellt wird, das Potential Vi2 höher ist als die Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 46, das Licht emittierende Element 46 kein Licht emittiert, solange der Transistor 44 ausgeschaltet ist. Deshalb kann der mögliche Bereich des Potentials Vi1 erweitert werden, und der mögliche Bereich von Vi2 – Vi1 kann vergrößert werden. Als Folge der Erhöhung des Freiheitsgrades für die Werte von Vi2 – Vi1 kann die Schwellenspannung des Transistors 40 selbst dann akkurat erhalten werden, wenn die Zeit zum Erhalten der Schwellenspannung des Transistors 40 verringert oder beschränkt wird.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t3 ein hohes Potential an die Leitung GLA angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLB angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLC angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLD angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 42 und der Transistor 41 eingeschaltet werden und der Transistor 43, der Transistor 44 und der Transistor 45 ausgeschaltet werden. Das Potential Vdata des Bildsignals Sig wird an die Leitung SL angelegt und wird über den Transistor 42 an die eine Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 47 angelegt.
  • Der Transistor 45 ist ausgeschaltet, und somit befindet sich das Gate des Transistors 40 in einem potentialfreien Zustand. Außerdem wird die Schwellenspannung Vth durch den Kondensator 47 gehalten; demzufolge wird dann, wenn das Potential Vdata an die eine Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 47 angelegt wird, das Potential des Gates des Transistors 40, das elektrisch mit der anderen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 47 verbunden ist, entsprechend dem Prinzip der Ladungserhaltung zu Vdata + Vth. Des Weiteren wird das Potential Vi1 der Leitung ML über den Transistor 41 an die Source oder den Drain des Transistors 40 angelegt. Die Spannung Vdata – Vi1 wird dann an den Kondensator 48 angelegt, und die Gate-Spannung des Transistors 40 wird zu Vth + Vdata – Vi1.
  • Beim Übergang von der Periode t2 zu der Periode t3 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLB angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert und wird dann das Potential, das an die Leitung GLC angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Gates des Transistors 40 auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLC angelegt wird.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t4 ein niedriges Potential an die Leitung GLA angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLB angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLD angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 44 eingeschaltet wird und der Transistor 42, der Transistor 43, der Transistor 45 und der Transistor 41 ausgeschaltet werden.
  • Das Potential Vi2 wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Durch den vorstehenden Vorgang werden die Schwellenspannung Vth und die Spannung Vdata – Vi1 durch den Kondensator 47 bzw. den Kondensator 48 gehalten; das Potential der Anode des Licht emittierenden Elements 46 wird zu dem Potential Vel; das Potential des Gates des Transistors 40 wird zu dem Potential Vdata + Vth + Vel – Vi1; und die Gate-Spannung des Transistors 40 wird zu Vdata + Vth – Vi1.
  • Es sei angemerkt, dass das Potenzial Vel eingestellt wird, wenn Strom durch den Transistor 40 in das Licht emittierende Element 46 fließt. Im Besonderen wird das Potential Vel auf ein Potential zwischen dem Potential Vi2 und dem Potential Vcat eingestellt.
  • Demzufolge kann die Gate-Spannung des Transistors 40 den Wert aufweisen, zu dem die Schwellenspannung Vth addiert worden ist. Durch die Schritte können Schwankungen der Schwellenspannungen Vth des Transistors 40 verringert werden. Daher können Schwankungen des Werts des Stroms unterdrückt werden, der dem Licht emittierenden Element 46 zugeführt wird, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Leuchtdichte der Licht emittierenden Vorrichtung verringert werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass das Potential, das an die Leitung GLD angelegt wird, hier in hohem Maße verändert wird, wodurch ein Einfluss der Schwankungen der Schwellenspannungen des Transistors 44 auf den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 46 zugeführt wird, verhindert werden kann. Mit anderen Worten: Das hohe Potential, das an die Leitung GLD angelegt wird, ist sehr viel höher als die Schwellenspannung des Transistors 44, und das niedrige Potential, das an die Leitung GLD angelegt wird, ist sehr viel niedriger als die Schwellenspannung des Transistors 44; somit wird das Ein- und Ausschalten des Transistors 44 sichergestellt, und der Einfluss der Schwankungen der Schwellenspannungen des Transistors 44 auf den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 46 zugeführt wird, kann verhindert werden.
  • Das Vorstehende ist ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das eine interne Korrektur umfasst. Nachstehend wird eine Funktionsweise des Pixels 11 in dem Fall beschrieben, in dem Schwankungen der Leuchtdichte zwischen den Pixeln 11 auf Grund der Schwankungen der Schwellenspannungen neben der internen Korrektur durch eine externe Korrektur unterdrückt werden.
  • Wenn das Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, als Beispiel verwendet wird, ist 10B ein Ablaufplan der Potentiale, die in die Leitungen GLA bis GLD eingegeben werden, wenn sowohl die interne Korrektur als auch die externe Korrektur durchgeführt werden, und eines Potentials Vdata des Bildsignals Sig, das in die Leitung SL eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 10B dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem sämtliche Transistoren, die in dem Pixel 11 enthalten sind, das in 9 dargestellt wird, n-Kanal-Transistoren sind.
  • Das Pixel 11 arbeitet zuerst von der Periode t1 bis zu der Periode t4 entsprechend dem Ablaufplan, der in 10A dargestellt wird, und der vorstehenden Beschreibung.
  • Als Nächstes wird in einer Periode t5 ein hohes Potential an die Leitung GLA angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLB angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLC angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLD angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 41 eingeschaltet wird und der Transistor 45, der Transistor 42, der Transistor 43 und der Transistor 44 ausgeschaltet werden.
  • Außerdem wird das Potential Vi2 an die Leitung VL angelegt, und die Leitung ML ist elektrisch mit der Überwachungsschaltung verbunden.
  • Durch den vorstehenden Vorgang fließt ein Drain-Strom Id des Transistors 40 nicht in das Licht emittierende Element 46, sondern in die Leitung ML über den Transistor 41. Die Überwachungsschaltung erzeugt ein Signal, das Daten über den Wert des Drain-Stroms Id umfasst, unter Verwendung des Drain-Stroms Id, der durch die Leitung ML fließt. Auf diese Weise kann die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des vorstehenden Signals den Wert des Potentials Vdata des Bildsignals Sig korrigieren, das dem Pixel 11 zugeführt wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das in 9 dargestellte Pixel 11 umfasst, der Vorgang in der Periode t5 nicht notwendigerweise nach dem Vorgang in der Periode t4 durchgeführt wird. Beispielsweise kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung der Vorgang in der Periode t5 durchgeführt werden, nachdem die Vorgänge in den Perioden t1 bis t4 mehrmals wiederholt worden sind. Alternativ können, nachdem der Vorgang in der Periode t5 an den Pixeln 11 in einer Zeile durchgeführt worden ist, die Licht emittierenden Elemente 46 in einen nicht Licht emittierenden Zustand versetzt werden, indem ein Bildsignal, das dem niedrigsten Graustufenniveau 0 entspricht, in die Pixel 11 in der Zeile geschrieben wird, die dem vorstehenden Vorgang unterzogen worden sind. Anschließend kann der Vorgang in der Periode t5 an den Pixeln 11 in der nächsten Zeile durchgeführt werden.
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung, die das Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, umfasst, ist der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 40 elektrisch von dem Gate des Transistors 40 isoliert, so dass ihre Potentiale individuell gesteuert werden können. Das Potential des anderen Anschlusses von der Source und dem Drain des Transistors 40 kann demzufolge in der Periode t2 auf einen Wert eingestellt werden, der höher als die Summe des Potentials des Gates des Transistors 40 und der Schwellenspannung Vth ist. In dem Fall, in dem der Transistor 40 ein selbstleitender Transistor ist, d. h. wenn die Schwellenspannung Vth des Transistors 40 negativ ist, können demzufolge elektrische Ladungen in dem Kondensator 47 akkumuliert werden, bis das Potential der Source des Transistors 40 höher ist als das Potential des Gates. Aus diesen Gründen kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der Transistor 40 ein selbstleitender Transistor ist, die Schwellenspannung in der Periode t2 erhalten werden; und in der Periode t4 kann die Gate-Spannung des Transistors 40 auf einen Wert eingestellt werden, der durch Addieren der Schwellenspannung Vth erhalten wird.
  • Daher kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringert werden und können Bilder mit hoher Qualität angezeigt werden, wenn der Transistor 40, der einen Halbleiterfilm umfasst, der beispielsweise einen Oxidhalbleiter enthält, zu einem selbstleitenden Transistor wird.
  • Es sei angemerkt, dass selbst dann, wenn nur eine externe Korrektur durchgeführt wird und eine interne Korrektur nicht durchgeführt wird, nicht nur die Schwankungen der Schwellenspannung der Transistoren 40 zwischen den Pixeln 11, sondern auch Schwankungen weiterer elektrischer Eigenschaften der Transistoren 40, wie z. B. der Beweglichkeit, korrigiert werden können. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, eine negative Verschiebung oder eine positive Verschiebung der Schwellenspannung durch die interne Korrektur korrigiert wird. Somit kann eine externe Korrektur durchgeführt werden, um Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors 40 zu korrigieren, die sich von der Schwellenspannung unterscheiden, wie z. B. der Beweglichkeit. In dem Fall, in dem neben einer externen Korrektur eine interne Korrektur durchgeführt wird, kann demzufolge die Potentialamplitude eines korrigierten Bildsignals kleiner sein als in dem Fall, in dem nur eine externe Korrektur durchgeführt wird. Dies kann eine Situation verhindern, in der die Potentialamplitude des Bildsignals so groß ist, dass es große Unterschiede des Potentials des Bildsignals zwischen unterschiedlichen Graustufenniveaus gibt und es schwierig ist, winzige Graduationen eines Bildes mit Leuchtdichteunterschieden darzustellen. Demzufolge kann eine Verringerung der Bildqualität verhindert werden.
  • <Konfigurationsbeispiel der Überwachungsschaltung>
  • Als Nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel für die Überwachungsschaltung 12 in 11 dargestellt. Die Überwachungsschaltung 12, die in 11 dargestellt wird, umfasst einen Operationsverstärker 60, einen Kondensator 61 und einen Schalter 62.
  • Eine Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 61 ist elektrisch mit einem invertierenden Eingabeanschluss (–) des Operationsverstärkers 60 verbunden, und die andere Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 61 ist elektrisch mit einem Ausgabeanschluss des Operationsverstärkers 60 verbunden. Der Schalter 62 weist eine Funktion zum Abgeben elektrischer Ladungen auf, die in dem Kondensator 61 akkumuliert sind, und weist insbesondere eine Funktion zum Steuern des Leitvermögens zwischen dem Paar von Elektroden des Kondensators 61 auf. Ein nicht invertierender Eingabeanschluss (+) des Operationsverstärkers 60 ist elektrisch mit einer Leitung 68 verbunden, und das Potential Vano wird an die Leitung 68 angelegt.
  • Es sei angemerkt, dass in dem Fall in dem das Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, entsprechend dem in 8B dargestellten Ablaufplan arbeitet, das Potential Vano oder das Potential V0 an die Leitung 68 angelegt wird. Außerdem wird in dem Fall, in dem das Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, entsprechend dem in 10B dargestellten Ablaufplan arbeitet, das Potential Vano oder das Potential Vi1 an die Leitung 68 angelegt.
  • Wenn Strom aus dem Pixel 11 über die Leitung ML entnommen wird, um eine externe Korrektur durchzuführen, dient die Überwachungsschaltung 12 als Spannungsfolger, wodurch das Potential Vano an die Leitung ML angelegt wird, und dann dient die Überwachungsschaltung 12 als Integrierschaltung, wodurch der Strom, der aus dem Pixel 11 entnommen wird, in eine Spannung umgewandelt wird. Insbesondere wird durch Einschalten des Schalters 62, das Potential Vano, das an die Leitung 68 angelegt wird, über die Überwachungsschaltung 12 an die Leitung ML angelegt, und dann wird der Schalter 62 ausgeschaltet. Wenn der Schalter 62 in einem ausgeschalteten Zustand ist und der aus dem Pixel 11 entnommene Drain-Strom der Leitung TER zugeführt wird, werden elektrische Ladungen in dem Kondensator 61 akkumuliert, so dass eine Spannung zwischen dem Paar von Elektroden des Kondensators 61 erzeugt wird. Die Spannung ist proportional zu der Gesamtmenge des Drain-Stroms, der der Leitung TER zugeführt wird; demzufolge wird ein Potential entsprechend der Gesamtmenge des Drain-Stroms in einer vorbestimmten Periode an eine Leitung OUT, die elektrisch mit dem Ausgabeanschluss des Operationsverstärkers 60 verbunden ist, angelegt.
  • Außerdem dient die Überwachungsschaltung 12 als Spannungsfolger, wenn das Potential V0 an die Leitung ML des Pixels 11 angelegt wird, um eine interne Korrektur in dem Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, durchzuführen.
  • Insbesondere kann das Potential V0, das an die Leitung 68 angelegt wird, über die Überwachungsschaltung 12 an die Leitung ML angelegt werden, indem der Schalter 62 eingeschaltet wird.
  • Außerdem dient die Überwachungsschaltung 12 als Spannungsfolger, wenn das Potential Vi1 an die Leitung ML des Pixels 11 angelegt wird, um eine interne Korrektur in dem Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, durchzuführen. Insbesondere kann das Potential Vi1, das an die Leitung 68 angelegt wird, über die Überwachungsschaltung 12 an die Leitung ML angelegt werden, indem der Schalter 62 eingeschaltet wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei dem Pixel 11, das in 7 dargestellt wird, das Potential V0 an die Leitung ML im Falle einer internen Korrektur angelegt wird, und das Potential Vano an die Leitung ML im Falle einer externen Korrektur angelegt wird. Das Umschalten des Potentials, das an die Leitung ML angelegt wird, kann durchgeführt werden, indem das Potential, das an die Leitung 68 der Überwachungsschaltung 12 angelegt wird, zwischen dem Potential Vano und dem Potential V0 umgeschaltet wird. Außerdem wird in dem Pixel 11, das in 9 dargestellt wird, das Potential Vi1 an die Leitung ML im Falle einer internen Korrektur angelegt und wird das Potential Vano an die Leitung ML im Falle einer externen Korrektur angelegt. Das Umschalten des Potentials, das an die Leitung ML angelegt wird, kann durchgeführt werden, indem das Potential, das an die Leitung 68 der Überwachungsschaltung 12 angelegt wird, zwischen dem Potential Vano und dem Potential Vi1 umgeschaltet wird.
  • Außerdem kann in dem Fall, in dem die Leitung 33 elektrisch mit der Leitung ML in der Schaltung 21, die in 4 dargestellt wird, verbunden ist, das Potential V0 oder das Potential Vi1 an die Leitung 33 angelegt werden. In diesem Fall kann das Potential V0 oder das Potential Vi1 der Leitung 33 an die Leitung ML im Falle einer internen Korrektur angelegt werden, und das Potential Vano kann von der Überwachungsschaltung 12 an die Leitung ML über die Leitung TER im Falle einer externen Korrektur angelegt werden. Hier kann das Potential Vano an die Leitung 68 der Überwachungsschaltung 12 angelegt werden, ohne dabei zu einem anderen Potential geändert zu werden.
  • <Konkretes Strukturbeispiel 2 der Licht emittierenden Vorrichtung>
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 10, die in 1 dargestellt wird, ist es möglich, ein Bild nur durch eine interne Korrektur, d. h. ohne externe Korrektur, zu korrigieren. 12, 13 sowie 14A und 14B stellen Konfigurationsbeispiele für das Pixel in diesem Fall dar.
  • Beispielsweise sind in dem Fall, in dem lediglich eine interne Korrektur in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 durchgeführt wird, die Überwachungsschaltung 12 und der Speicher 29, die in 1 dargestellt werden, nicht notwendig. 12 stellt ein Beispiel eines derartigen Falls dar. Bezüglich der Komponenten in 12 kann auf die Beschreibung der 1 verwiesen werden.
  • Beispielsweise sind in dem Fall, in dem lediglich eine interne Korrektur in der Licht emittierenden Vorrichtung 10 durchgeführt wird, die Schaltung 21 und dergleichen, die in 4 dargestellt werden, nicht notwendig. 13 stellt ein Beispiel eines derartigen Falls dar. Bezüglich der Komponenten in 13 kann auf die Beschreibung der 4 verwiesen werden.
  • <Konfigurationsbeispiel 5 des Pixels>
  • 14A stellt ein Konfigurationsbeispiel für das Pixel 11 dar, das in der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
  • Das Pixel 11 umfasst Transistoren 90 bis 94, einen Kondensator 95 und ein Licht emittierendes Element 96. 14A stellt den Fall dar, in dem die Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind.
  • Der Transistor 91 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der Leitung SL und einer Elektrode eines Paars von Elektroden des Kondensators 95 auszuwählen. Die andere Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 ist elektrisch mit einer Source oder einem Drain des Transistors 90 verbunden. Der Transistor 92 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen einer Leitung IL und einem Gate des Transistors 90 auszuwählen. Der Transistor 93 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 und dem Gate des Transistors 90 auszuwählen. Der Transistor 94 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der Source oder dem Drain des Transistors 90 und einer Anode des Licht emittierenden Elements 96 auszuwählen. Eine Kathode des Licht emittierenden Elements 96 ist elektrisch mit einer Leitung CL verbunden.
  • Des Weiteren ist in 14A der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 90 elektrisch mit einer Leitung VL verbunden.
  • Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 91 wird durch das Potential einer Leitung GLa, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 91 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 92 wird durch das Potential einer Leitung GLa, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 92 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 93 wird durch das Potential einer Leitung GLb, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 93 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 94 wird durch das Potential einer Leitung GLc, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 94 verbunden ist, bestimmt.
  • Als Nächstes stellt 14B ein weiteres Konfigurationsbeispiel für das Pixel 11, das in der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, dar.
  • Das Pixel 11 umfasst Transistoren 90 bis 93, einen Transistor 94, den Kondensator 95 und ein Licht emittierendes Element 96. 14B stellt den Fall dar, in dem die Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind.
  • Der Transistor 91 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der Leitung SL und der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 auszuwählen. Die andere Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 ist elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 90 und der Anode des Licht emittierenden Elements 96 verbunden. Der Transistor 92 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der Leitung IL und dem Gate des Transistors 90 auszuwählen. Der Transistor 93 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der einen Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 und dem Gate des Transistors 90 auszuwählen. Der Transistor 94 weist eine Funktion auf, Leiten oder Nichtleiten zwischen der Source oder dem Drain des Transistors 90 und einer Anode des Licht emittierenden Elements 96 auszuwählen. Der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 90 ist elektrisch mit der Leitung VL verbunden.
  • Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 91 wird durch das Potential der Leitung GLa, die elektrisch mit dem Gate des Transistors 91 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 92 wird durch das Potential der Leitung GLa, die elektrisch mit dem Gate des Transistors 92 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 93 wird durch das Potential einer Leitung GLb, die elektrisch mit dem Gate des Transistors 93 verbunden ist, bestimmt. Auswählen von Leiten oder Nichtleiten des Transistors 94 wird durch das Potential der Leitung GLc, die elektrisch mit einem Gate des Transistors 94 verbunden ist, bestimmt.
  • In 14A und 14B weisen die Transistoren 90 bis 94 das Gate jeweils auf mindestens einer Seite eines Halbleiterfilms auf; alternativ können die Transistoren jeweils ein Paar von Gates aufweisen, wobei ein Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist.
  • 14A und 14B stellen jeweils den Fall dar, in dem sämtliche Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind. Wenn sämtliche Transistoren 90 bis 94 in dem Pixel 11 die gleiche Polarität aufweisen, ist es möglich, einige Schritte zum Herstellen der Transistoren wegzulassen, z. B. einen Schritt zum Hinzufügen eines Verunreinigungselements, das dem Halbleiterfilm einen Leitfähigkeitstyp verleiht. Es sei angemerkt, dass bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise sämtliche Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind. Vorzugsweise ist mindestens der Transistor 90 ein n-Kanal-Transistor, wenn die Anode des Licht emittierenden Elements 96 elektrisch mit einer Source oder einem Drain des Transistors 94 verbunden ist, wohingegen der Transistor 90 vorzugsweise mindestens ein p-Kanal-Transistor ist, wenn eine Kathode des Licht emittierenden Elements 96 elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 94 verbunden ist. In diesem Fall ist die Anode des Licht emittierenden Elements 96 elektrisch mit der Leitung CL verbunden.
  • In dem Fall, in dem der Transistor 90 in einem Sättigungsbereich arbeitet, so dass Strom durch diesen fließt, ist seine Kanallänge oder Kanalbreite vorzugsweise größer als diejenigen der Transistoren 91 bis 94. Wenn die Kanallänge oder die Kanalbreite vergrößert wird, weisen Kennlinien in einem Sättigungsbereich eine flache Steigung auf; dementsprechend kann ein Knickeffekt (kink effect) verringert werden. Alternativ ermöglicht die Vergrößerung der Kanallänge oder der Kanalbreite, dass selbst im Sättigungsbereich eine große Strommenge durch den Transistor 90 fließt.
  • 14A und 14B stellen jeweils den Fall dar, in dem die Transistoren 90 bis 94 eine Single-Gate-Struktur aufweisen, die ein Gate und einen Kanalbildungsbereich umfasst; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beliebige oder sämtliche der Transistoren 90 bis 94 können eine Multi-Gate-Struktur aufweisen, die eine Vielzahl von Gates, die elektrisch miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl von Kanalbildungsbereichen umfasst.
  • <Beispiel 5 für die Funktionsweise des Pixels>
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das in 14A dargestellt wird, beschrieben.
  • 15A ist ein Ablaufplan der Potentiale der Leitung GLa bis Leitung GLc, die elektrisch mit dem Pixel 11, das in 14A dargestellt wird, verbunden sind, und eines Potentials des Bildsignals Sig, das an die Leitung SL angelegt wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 15A dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem die Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind. Die Funktionsweise des Pixels 11 in 14A kann, wie in 15A dargestellt, hauptsächlich in einen ersten Vorgang in einer Periode t1, einen zweiten Vorgang in einer Periode t2 und einen dritten Vorgang in einer Periode t3 unterteilt werden.
  • Als Erstes wird der erste Vorgang in der Periode t1 beschrieben. In der Periode t1 wird ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 94 eingeschaltet wird und die Transistoren 91 bis 93 ausgeschaltet werden.
  • Ein Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und ein Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Das Potential Vano ist höher als die Summe der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96 und des Potentials Vcat. Es sei angemerkt, dass bei der nachfolgenden Beschreibung vorausgesetzt wird, dass die Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96 0 V beträgt.
  • In der Periode t1 wird das Potential der Source oder des Drains des Transistors 90 (dargestellt als Knoten A) auf Grund des vorstehenden Vorgangs zu der Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Potential des Knotens A, unter der Voraussetzung, dass die Schwellenspannung Vthe 0 V beträgt, zu dem Potential Vcat.
  • Als Nächstes wird der zweite Vorgang in der Periode t2 beschrieben. In der Periode t2 wird ein hohes Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 91 und der Transistor 92 eingeschaltet werden und der Transistor 93 und der Transistor 94 ausgeschaltet werden.
  • Beim Übergang von der Periode t1 zu der Periode t2 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLa angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert und wird dann das Potential, das an die Leitung GLc angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLa angelegt wird.
  • Das Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Ein Potential V0 wird an die Leitung IL angelegt, und ein Potential Vdata des Bildsignals Sig wird an die Leitung SL angelegt. Es sei angemerkt, dass das Potential V0 vorzugsweise höher als die Summe des Potentials Vcat, der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96 und niedriger als die Summe des Potentials Vano und der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 ist.
  • In der Periode t2 wird der Transistor 90 eingeschaltet, da das Potential V0 durch den vorstehenden Vorgang an das Gate des Transistors 90 (dargestellt als Knoten B) angelegt wird. Somit wird die elektrische Ladung in dem Kondensator 95 über den Transistor 90 abgegeben, und das Potential des Knotens A, das das Potential Vcat ist, beginnt anzusteigen. Das Potential des Knotens A erreicht dann schließlich das Potential V0 – Vth, das heißt, dass sich die Gate-Spannung des Transistors 90 auf die Schwellenspannung Vth verringert; dann wird der Transistor 90 ausgeschaltet. Das Potential Vdata wird an die eine Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 (dargestellt als Knoten C) angelegt.
  • Als Nächstes wird der dritte Vorgang in der Periode t3 beschrieben. In der Periode t3 wird ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 93 und der Transistor 94 eingeschaltet werden und der Transistor 91 und der Transistor 92 ausgeschaltet werden.
  • Beim Übergang von der Periode t2 zu der Periode t3 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLa angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert und werden dann die Potentiale, die an die Leitungen GLb und GLc angelegt werden, jeweils von niedrig zu hoch geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLa angelegt wird.
  • Das Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Das Potential Vdata wird durch den vorstehenden Vorgang in der Periode t3 an den Knoten B angelegt; somit wird die Gate-Spannung des Transistors 90 zu Vdata – V0 + Vth. Demzufolge kann die Gate-Spannung des Transistors 90 den Wert aufweisen, zu dem die Schwellenspannung Vth addiert worden ist. Die Schritte können verhindern, dass Schwankungen der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 96 zugeführt wird, negativ beeinflussen. Alternativ kann selbst dann, wenn sich der Transistor 90 verschlechtert und sich die Schwellenspannung Vth verändert, verhindert werden, dass sich die Veränderung der Schwellenspannung Vth negativ auf den Wert des Stroms auswirkt, der dem Licht emittierenden Element 96 zugeführt wird. Daher kann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringert werden und können Bilder mit hoher Qualität angezeigt werden.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Funktionsweise des Pixels 11, das in 14B dargestellt wird, beschrieben.
  • 15B ist ein Ablaufplan der Potentiale der Leitung GLa bis Leitung GLc, die elektrisch mit dem Pixel 11, das in 14B dargestellt wird, verbunden sind, und des Potentials Vdata, das an die Leitung SL angelegt wird. Es sei angemerkt, dass der Ablaufplan, der in 15B dargestellt wird, ein Beispiel ist, in dem die Transistoren 90 bis 94 n-Kanal-Transistoren sind. Die Funktionsweise des Pixels 11 in 14B kann, wie in 15B dargestellt, hauptsächlich in einen ersten Vorgang in einer Periode t1, einen zweiten Vorgang in einer Periode t2 und einen dritten Vorgang in einer Periode t3 unterteilt werden.
  • Als Erstes wird der erste Vorgang in der Periode t1 beschrieben. In der Periode t1 wird ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein hohes Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 94 eingeschaltet wird und die Transistoren 91 bis 93 ausgeschaltet werden.
  • Das Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Das Potential Vano ist, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt höher als die Summe der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96 und des Potentials Vcat. Des Weiteren wird ein Potential V1 an die Leitung RL angelegt. Das Potential V1 ist vorzugsweise niedriger als die Summe des Potentials Vcat und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96. Wenn das Potential V1 auf den Wert des vorstehenden Bereichs eingestellt ist, kann verhindert werden, dass in der Periode t1 ein Strom durch das Licht emittierende Element 96 fließt.
  • In der Periode t1 wird das Potential V1 durch den vorstehenden Vorgang an die Source oder den Drain des Transistors 90 (dargestellt als Knoten A) angelegt.
  • Als Nächstes wird der zweite Vorgang in der Periode t2 beschrieben. In der Periode t2 wird ein hohes Potential an die Leitung GLa angelegt, ein niedriges Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 91 und der Transistor 92 eingeschaltet werden und der Transistor 93 und der Transistor 94 ausgeschaltet werden.
  • Beim Übergang von der Periode t1 zu der Periode t2 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLa angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert und wird dann das Potential, das an die Leitung GLc angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLa angelegt wird.
  • Das Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt. Das Potential V0 wird an die Leitung IL angelegt, und das Potential Vdata des Bildsignals Sig wird an die Leitung SL angelegt. Es sei angemerkt, dass das Potential V0, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt höher als die Summe des Potentials Vcat, der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 und der Schwellenspannung Vthe des Licht emittierenden Elements 96 und niedriger als die Summe des Potentials Vano und der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 ist. Es sei angemerkt, dass im Gegensatz zu dem Pixel 11, das in 14A dargestellt wird, bei dem Pixel 11, das in 14B dargestellt wird, die Anode des Licht emittierenden Elements 96 elektrisch mit der Source oder dem Drain des Transistors 90 verbunden ist. Dementsprechend wird das Potential V0 in dem Pixel 11, das in 14B dargestellt wird, bevorzugt auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als derjenige des Pixels 11, das in 14A dargestellt wird, um den Wert des Stroms nicht zu erhöhen, der dem Licht emittierenden Element 96 in der Periode t2 zugeführt wird.
  • In der Periode t2 wird der Transistor 90 eingeschaltet, da das Potential V0 durch den vorstehenden Vorgang an das Gate des Transistors 90 (dargestellt als Knoten B) angelegt wird. Somit wird die elektrische Ladung in dem Kondensator 95 über den Transistor 90 abgegeben, und das Potential des Knotens A, das das Potential V1 ist, beginnt anzusteigen. Das Potential des Knotens A erreicht dann schließlich das Potential V0 – Vth, das heißt, dass sich die Gate-Spannung des Transistors 90 auf die Schwellenspannung Vth verringert; dann wird der Transistor 90 ausgeschaltet. Das Potential Vdata wird an die eine Elektrode des Paars von Elektroden des Kondensators 95 (dargestellt als Knoten C) angelegt.
  • Als Nächstes wird der dritte Vorgang in der Periode t3 beschrieben. In der Periode t3 wird ein niedriges Potential an die Leitung GLa angelegt, ein hohes Potential wird an die Leitung GLb angelegt, und ein niedriges Potential wird an die Leitung GLc angelegt. Das hat zur Folge, dass der Transistor 93 eingeschaltet wird und der Transistor 91, der Transistor 92 und der Transistor 94 ausgeschaltet werden.
  • Beim Übergang von der Periode t2 zu der Periode t3 wird vorzugsweise das Potential, das an die Leitung GLa angelegt wird, von hoch zu niedrig geändert und wird dann das Potential, das an die Leitungen GLb angelegt wird, von niedrig zu hoch geändert. Die Schritte können eine Potentialveränderung des Knotens A auf Grund der Änderung des Potentials verhindern, das an die Leitung GLa angelegt wird.
  • Das Potential Vano wird an die Leitung VL angelegt, und das Potential Vcat wird an die Leitung CL angelegt.
  • Das Potential Vdata wird durch den vorstehenden Vorgang in der Periode t3 an den Knoten B angelegt; somit wird die Gate-Spannung des Transistors 90 zu Vdata – V0 + Vth. Demzufolge kann die Gate-Spannung des Transistors 90 den Wert aufweisen, zu dem die Schwellenspannung Vth addiert worden ist. Die Schritte können verhindern, dass Schwankungen der Schwellenspannung Vth des Transistors 90 den Wert des Stroms, der dem Licht emittierenden Element 96 zugeführt wird, negativ beeinflussen. Alternativ kann selbst dann, wenn sich der Transistor 90 verschlechtert und die Schwellenspannung Vth verändert, verhindert werden, dass sich die Veränderung der Schwellenspannung Vth negativ auf den Wert des Stroms auswirkt, der dem Licht emittierenden Element 96 zugeführt wird. Daher kann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringert werden und können Bilder mit hoher Qualität angezeigt werden.
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die das Pixel 11, das in 14A und 14B dargestellt wird, umfasst, ist der andere Anschluss von der Source und dem Drain des Transistors 90 elektrisch von dem Gate des Transistors 90 isoliert, so dass ihre Potentiale individuell gesteuert werden können. Das Potential des anderen Anschlusses von der Source und dem Drain des Transistors 90 kann demzufolge in dem zweiten Vorgang auf einen Wert eingestellt werden, der höher als die Summe des Potentials des Gates des Transistors 90 und der Schwellenspannung Vth ist. In dem Fall, in dem der Transistor 90 ein selbstleitender Transistor ist, d. h. wenn die Schwellenspannung Vth des Transistors 90 negativ ist, können demzufolge Ladungen in dem Kondensator 95 akkumuliert werden, bis das Potential der Source des Transistors 90 höher ist als das Potential V0 des Gates. Aus diesen Gründen kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der Transistor 90 ein selbstleitender Transistor ist, die Schwellenspannung in der Periode t2 erhalten werden; und in dem dritten Vorgang kann die Gate-Spannung des Transistors 90 auf einen Wert eingestellt werden, der durch Addieren der Schwellenspannung Vth erhalten wird.
  • Daher kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst dann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verringert werden und können Bilder mit hoher Qualität angezeigt werden, wenn der Transistor 90, der einen Halbleiterfilm umfasst, der beispielsweise einen Oxidhalbleiter enthält, zu einem selbstleitenden Transistor wird.
  • Die Struktur, die vorstehend bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in angemessener Weise mit einer beliebigen der Strukturen kombiniert werden, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • [Ausführungsform 2]
  • Bei dieser Ausführungsform wird ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält und für den Pixelabschnitt und die Treiberschaltung der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, beschrieben.
  • <Strukturbeispiel 1 des Transistors>
  • Als Beispiele für den Transistor, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist, werden Top-Gate-Transistoren in 16A und 16B sowie 17A und 17B beschrieben.
  • 16A und 16B sind Draufsichten auf einen Transistor 394, der in der Treiberschaltung bereitgestellt ist, und auf einen Transistor 390, der in dem Pixelabschnitt bereitgestellt ist, und 17A und 17B sind Querschnittsansichten des Transistors 394 und des Transistors 390. 16A ist die Draufsicht auf den Transistor 394, und 16B ist die Draufsicht auf den Transistor 390. 17A ist die Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktline X1-X2 in 16A und der Strichpunktlinie X3-X4 in 16B entnommen wurde. 17B ist die Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y1-Y2 in 16A und der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 16B entnommen wurde. Des Weiteren ist 17A die Querschnittsansicht des Transistors 390 und des Transistors 394 jeweils in der Kanallängsrichtung. 17B ist die Querschnittsansicht des Transistors 390 und des Transistors 394 jeweils in der Kanalbreitenrichtung.
  • In ähnlicher Weise wie bei dem Transistor 394 und dem Transistor 390 werden einige Komponenten in einigen Fällen in den Draufsichten der nachfolgend beschriebenen Transistoren nicht dargestellt. Des Weiteren können die Richtungen der Strichpunktlinie X1-X2 und der Strichpunktlinie X3-X4 als Kanallängsrichtung bezeichnet werden, und die Richtungen der Strichpunktlinie Y1-Y2 und der Strichpunktline Y3-Y4 können als Kanalbreitenrichtung bezeichnet werden.
  • Der Transistor 390, der in 17A und 17B dargestellt wird, umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 366 über einem Isolierfilm 364, der über einem Substrat 362 ausgebildet ist, leitfähige Filme 368 und 370 und einen Isolierfilm 372, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 366 sind, und einen leitfähigen Film 374, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 366 überlappt, wobei der Isolierfilm 372 dazwischen bereitgestellt ist. Es sei angemerkt, dass ein Isolierfilm 376 über dem Transistor 390 bereitgestellt ist.
  • Der Transistor 394, der in 17A und 17B dargestellt wird, umfasst einen leitfähigen Film 261, der über dem Substrat 362 ausgebildet ist, den Isolierfilm 364 über dem leitfähigen Film 261, einen Oxidhalbleiterfilm 266 über dem Isolierfilm 364, leitfähige Filme 268 und 270 und einen Isolierfilm 272, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 266 sind, und einen leitfähigen Film 274, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 266 überlappt, wobei der Isolierfilm 272 dazwischen bereitgestellt wird. Es sei angemerkt, dass der Isolierfilm 376 über dem Transistor 394 bereitgestellt wird.
  • Der Transistor 394 umfasst den leitfähigen Film 261, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 266 überlappt, wobei der Isolierfilm 364 dazwischen bereitgestellt ist. Mit anderen Worten: Der leitfähige Film 261 dient als Gate-Elektrode. Der Transistor 394 ist ein Dual-Gate-Transistor. Die anderen Strukturen gleichen denjenigen des Transistors 390, und der Effekt, der demjenigen in dem Fall des Transistors 390 gleicht, kann erhalten werden.
  • Die Schwellenspannung des Transistors 394 kann durch Anlegen unterschiedlicher Potentiale an den leitfähigen Film 274 und den leitfähigen Film 261 gesteuert werden, wobei keine elektrische Verbindung zwischen ihnen vorherrscht. Andererseits können, wie in 17B dargestellt, ein Durchlassstrom erhöht werden, Schwankungen der Anfangseigenschaften verringert werden und eine Verschlechterung des Transistors 394 auf Grund des – GBT-Stresstests und eine Veränderung der steigenden Spannung des Durchlassstroms bei unterschiedlichen Drain-Spannungen unterdrückt werden, indem der leitfähige Film 274 und der leitfähige Film 261 elektrisch verbunden werden und die gleichen Potentiale an diese angelegt werden.
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Struktur des Transistors in der Treiberschaltung von derjenigen in dem Pixelabschnitt. Der Transistor, der in der Treiberschaltung enthalten ist, ist ein Dual-Gate-Transistor. Das heißt, dass der Transistor, der in der Treiberschaltung enthalten ist, einen höheren Durchlassstrom aufweist als derjenige, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist.
  • Ein Dual-Gate-Transistor kann, wie der Transistor 70, der in 5 dargestellt wird, für einige in dem Pixelabschnitt verwendeten Transistoren verwendet werden, um die Schwellenspannungen der Transistoren zu korrigieren.
  • Außerdem können bei der Licht emittierenden Vorrichtung der Transistor in der Treiberschaltung und der Transistor in dem Pixelabschnitt unterschiedliche Kanallängen aufweisen.
  • Typischerweise kann die Kanallänge des Transistors 394, der in der Treiberschaltung enthalten ist, auf kleiner als 2,5 μm, oder auf größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm eingestellt werden. Andererseits kann die Kanallänge des Transistors 390, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, auf größer als oder gleich 2,5 μm, oder auf größer als oder gleich 2,5 μm und kleiner als oder gleich 20 μm eingestellt werden.
  • Wenn die Kanallänge des Transistors 394, der in der Treiberschaltung enthalten ist, auf kleiner als 2,5 μm, bevorzugt auf größer als oder gleich 1,45 μm und kleiner als oder gleich 2,2 μm eingestellt wird, kann der Durchlassstrom im Vergleich zu dem Transistor 390, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, erhöht werden. Folglich kann eine Treiberschaltung, die für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet ist, erhalten werden.
  • Bereiche des Oxidhalbleiterfilms 366, die sich nicht mit den leitfähigen Filmen 368 und 370 und dem leitfähigen Film 374 überlappen, enthalten jeweils ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet. Außerdem enthalten Bereiche des Oxidhalbleiterfilms 266, die sich nicht mit den leitfähigen Filmen 268 und 270 und dem leitfähigen Film 274 überlappen, jeweils ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet. Das Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, wird nachstehend als Verunreinigungselement bezeichnet. Typische Beispiele für ein Verunreinigungselement sind Wasserstoff, ein Edelgaselement und dergleichen. Typische Beispiele für ein Edelgaselement sind Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Des Weiteren können Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor oder dergleichen als Verunreinigungselement in dem Oxidhalbleiterfilm 366 und dem Oxidhalbleiterfilm 266 enthalten sein.
  • Außerdem handelt es sich bei dem Isolierfilm 376 um einen Film, der Wasserstoff enthält, typischerweise um einen Nitridisolierfilm. Der Isolierfilm 376 ist in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 366 und dem Oxidhalbleiterfilm 266, wodurch Wasserstoff, der in dem Isolierfilm 376 enthalten ist, in den Oxidhalbleiterfilm 366 und den Oxidhalbleiterfilm 266 diffundiert. Folglich ist sehr viel Wasserstoff in den Bereichen des Oxidhalbleiterfilms 366 und des Oxidhalbleiterfilms 266 enthalten, die in Kontakt mit dem Isolierfilm 376 sind.
  • Wenn einem Oxidhalbleiter, in dem durch Hinzufügen eines Verunreinigungselements eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird, Wasserstoff hinzugefügt wird, tritt Wasserstoff in eine Sauerstoffleerstelle ein und bildet ein Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes. Folglich wird die Leitfähigkeit des Oxidhalbleiters erhöht, so dass der Oxidhalbleiter zu einem Leiter wird. Ein Oxidhalbleiter, der zu einem Leiter geworden ist, kann als Oxidleiter bezeichnet werden. Oxidhalbleiter weisen im Allgemeinen eine Eigenschaft zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf, da ihre Energielücke groß ist. Ein Oxidleiter ist ein Oxidhalbleiter mit einem Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes. Demzufolge ist der Einfluss von Absorption auf Grund des Donatorniveaus gering, und ein Oxidleiter weist eine Eigenschaft zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf, die mit derjenigen eines Oxidhalbleiters vergleichbar ist.
  • Hier wird die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes eines Films, der mit einem Oxidleiter ausgebildet wird (nachstehend als Oxidleiterfilm bezeichnet), anhand von 34 beschrieben.
  • Bei dieser Ausführungsform wurden Proben hergestellt, die jeweils einen Oxidleiterfilm umfassen. Als Oxidleiterfilm wurde ein Oxidleiterfilm, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde (OC_SiNx), ein Oxidleiterfilm, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde, nachdem Argon in einer Dotiereinrichtung zu dem Oxidhalbleiterfilm hinzugefügt worden ist (OC_Ar dope + SiNx), oder ein Oxidleiterfilm ausgebildet, der durch Kontakt des Oxidhalbleiterfilms mit einem Siliziumnitridfilm ausgebildet wurde, nachdem der Oxidhalbleiterfilm einem Argonplasma ausgesetzt worden ist (OC_Ar plasma + SiNx). Es sei angemerkt, dass der Siliziumnitridfilm Wasserstoff enthält.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_SiNx) umfasst, lautet wie folgt: Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde über einem Glassubstrat durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt, und ein Sauerstoffion wurde dem Siliziumoxynitridfilm hinzugefügt; dementsprechend wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt. Als Nächstes wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm über dem Siliziumoxynitridfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets ausgebildet, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, und eine Wärmebehandlung wurde bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, und dann wurde eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Danach wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Anschließend wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Gasgemischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_Ar dope + SiNx) umfasst, lautet wie folgt: Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde über einem Glassubstrat durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt, und ein Sauerstoffion wurde dem Siliziumoxynitridfilm hinzugefügt; dementsprechend wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt. Als Nächstes wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm über dem Siliziumoxynitridfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets ausgebildet, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, und eine Wärmebehandlung wurde bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, und dann wurde eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Anschließend wurde dem In-Ga-Zn-Oxidfilm mit einer Dotiereinrichtung Argon mit einer Dosierung von 5 × 1014/cm2 bei einer Beschleunigungsspannung von 10 kV hinzugefügt, und Sauerstofffehlstellen wurden in dem In-Ga-Zn-Oxidfilm gebildet. Anschließend wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Im Anschluss daran wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Gasgemischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden einer Probe, die den Oxidleiterfilm (OC_Ar plasma + SiN) umfasst, lautet wie folgt: Ein 400 nm dicker Siliziumoxynitridfilm wurde über einem Glassubstrat durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet und dann einem Sauerstoffplasma ausgesetzt; dementsprechend wurde ein Siliziumoxynitridfilm ausgebildet, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt. Als Nächstes wurde ein 100 nm dicker In-Ga-Zn-Oxidfilm über dem Siliziumoxynitridfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Sputtertargets ausgebildet, in dem das Atomverhältnis von In zu Ga und Zn 1:1:1,2 war, und eine Wärmebehandlung wurde bei 450°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, und dann wurde eine Wärmebehandlung bei 450°C in einer Mischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt. Anschließend wurde in einer Plasmaverarbeitungseinrichtung Argonplasma erzeugt, beschleunigte Argonionen wurden dazu gebracht, mit dem In-Ga-Zn-Oxidfilm zu kollidieren, und Sauerstofffehlstellen wurden in dem In-Ga-Zn-Oxidfilm gebildet. Danach wurde ein 100 nm dicker Siliziumnitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Im Anschluss daran wurde eine Wärmebehandlung bei 350°C in einer Gasgemischatmosphäre aus Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt.
  • Als Nächstes zeigt 34 den gemessenen spezifischen Widerstand der Proben. Hier wurde der spezifische Widerstand durch das Van-der-Pauw-Verfahren unter Verwendung von vier Anschlüssen gemessen. In 34 stellt die horizontale Achse die Messtemperatur dar, und die vertikale Achse stellt den spezifischen Widerstand dar. Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_SiNx) sind als Vierecke dargestellt, Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_Ar plasma + SiNx) sind als Dreiecke dargestellt, und Messergebnisse des Oxidleiterfilms (OC_Ar dope + SiNx) sind als Kreise dargestellt.
  • Es sei angemerkt, dass, obwohl nicht gezeigt, der Oxidhalbleiterfilm, der nicht mit dem Siliziumnitridfilm in Kontakt ist, einen hohen spezifischen Widerstand aufwies, was schwierig zu messen war. Demzufolge wurde festgestellt, dass der Oxidleiterfilm einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweist als der Oxidhalbleiterfilm.
  • Gemäß 34 sind in dem Fall, in dem der Oxidleiterfilm (OC_Ar dope + SiNx) und der Oxidleiterfilm (OC_Ar plasma + SiNx) eine Sauerstofffehlstelle und Wasserstoff enthalten, Schwankungen des spezifischen Widerstandes gering. Die Schwankungen des spezifischen Widerstandes bei Temperaturen von 80 K bis 290 K sind typischerweise geringer als ±20%. Alternativ sind die Schwankungen des spezifischen Widerstandes bei Temperaturen von 150 K bis 250 K geringer als ±10%. Mit anderen Worten: Der Oxidleiter ist ein entarteter Halbleiter, und es deutet sich an, dass die Leitungsbandkante mit dem Fermi-Niveau übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt. Daher wird dann, wenn der Oxidleiterfilm als Source-Bereich und Drain-Bereich eines Transistors verwendet wird, ein ohmscher Kontakt in einem Abschnitt gebildet, in dem der Oxidleiterfilm in Kontakt mit einem leitfähigen Film ist, der als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dient, und der Kontaktwiderstand des Oxidleiterfilms und des leitfähigen Films, der als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dient, kann reduziert werden. Des Weiteren ist bei dem Oxidleiter die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes gering; daher sind Schwankungen des Kontaktwiderstandes des Oxidleiterfilms und eines leitfähigen Films gering, der als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dient, und ein hochzuverlässiger Transistor kann erhalten werden.
  • Hier ist 18A eine vergrößerte Teilansicht des Oxidhalbleiterfilms 366. Es sei angemerkt, dass für typische Beispiele eine Beschreibung anhand der vergrößerten Teilansichten des in dem Transistor 390 enthaltenen Oxidhalbleiterfilms 366 vorgenommen wird. Der Oxidhalbleiterfilm 366 umfasst, wie in 18A dargestellt, Bereiche 366a, die in Kontakt mit den leitfähigen Filmen 368 und 370 sind, Bereiche 366b, die in Kontakt mit dem Isolierfilm 376 sind, und einen Bereich 366d, der in Kontakt mit dem Isolierfilm 372 ist. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem der leitfähige Film 374 eine sich verjüngende Seitenfläche aufweist, der Oxidhalbleiterfilm 366 einen Bereich 366c umfassen kann, der sich mit dem sich verjüngenden Abschnitt des leitfähigen Films 374 überlappt.
  • Die Bereiche 366a dienen als Source-Bereich und Drain-Bereich. In dem Fall, in dem die leitfähigen Filme 368 und 370 unter Verwendung eines leitfähigen Materials ausgebildet werden, das leicht an Sauerstoff gebunden wird, wie z. B. Wolfram, Titan, Aluminium, Kupfer, Molybdän, Chrom, Tantal, oder einer Legierung aus beliebigen dieser leitfähigen Materialien, werden Sauerstoff, der in dem Oxidhalbleiterfilm 366 enthalten ist, und die leitfähigen Materialien, die in den leitfähigen Filmen 368 und 370 enthalten sind, aneinander gebunden; demzufolge werden Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 366 gebildet. Außerdem wird in einigen Fällen ein Teil der Bestandselemente des leitfähigen Materials, das die leitfähigen Filme 368 und 370 bildet, in den Oxidhalbleiterfilm 366 gemischt. Folglich weist der Bereich 366a, der in Kontakt mit dem leitfähigen Film 368 oder 370 ist, eine höhere Leitfähigkeit auf und dient dementsprechend als Source-Bereich oder als Drain-Bereich.
  • Der Bereich 366b dient als niederohmiger Bereich. Der Bereich 366b enthält mindestens ein Edelgaselement und Wasserstoff als Verunreinigungselemente. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem der leitfähige Film 374 eine sich verjüngende Seitenfläche aufweist, das Verunreinigungselement über den sich verjüngenden Abschnitt des leitfähigen Films 374 dem Bereich 366c hinzugefügt wird; demzufolge enthält der Bereich 366c das Verunreinigungselement, jedoch ist die Konzentration des Edelgaselements, das ein Beispiel für das Verunreinigungselement des Bereichs 366c ist, niedriger als diejenige in dem Bereich 366b. Durch die Bereiche 366c kann die Source-Drain-Spannungsfestigkeit des Transistors erhöht werden.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 366 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, enthalten die Bereiche 366a bis 366d jeweils das Edelgaselement und sind die Konzentrationen der Edelgaselemente in den Bereichen 366b und 366c höher als diejenigen in den Bereichen 366a und 366d. Dies liegt darin begründet, dass in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 366 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, das Edelgaselement in dem Oxidhalbleiterfilm 366 enthalten ist, da das Edelgaselement als Sputtergas verwendet wird, und das Edelgaselement absichtlich den Bereichen 366b und 366c hinzugefügt wird, um Sauerstofffehlstellen in den Bereichen 366b und 366c zu bilden. Es sei angemerkt, dass ein Edelgaselement, das sich von demjenigen in den Bereichen 366a und 366d unterscheidet, den Bereichen 366b und 366c hinzugefügt werden kann.
  • Da der Bereich 366b in Kontakt mit dem Isolierfilm 376 ist, ist die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 366b höher als diejenigen in den Bereichen 366a und 366d. Außerdem ist in dem Fall, in dem Wasserstoff von dem Bereich 366b in den Bereich 366c diffundiert, die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 366c höher als diejenigen in den Bereichen 366a und 366d. Jedoch ist die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 366b höher als diejenige in dem Bereich 366c.
  • In den Bereichen 366b und 366c sind die Wasserstoffkonzentrationen, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) gemessen wurden, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3. Es sei angemerkt, dass die Wasserstoffkonzentrationen in den Bereichen 366a und 366d, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie gemessen werden, niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3, oder niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3 sein können.
  • In dem Fall, in dem Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor oder Chlor dem Oxidhalbleiterfilm 366 als Verunreinigungselement hinzugefügt wird, enthalten lediglich die Bereiche 366b und 366c das Verunreinigungselement. Demzufolge sind die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 366b und 366c höher als diejenigen in den Bereichen 366a und 366d. Es sei angemerkt, dass die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 366b und 366c, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie gemessen wurden, höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1021 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein können.
  • Die Bereiche 366b und 366c weisen auf Grund des Hinzufügens des Edelgaselements höhere Wasserstoffkonzentrationen und eine größere Menge an Sauerstofffehlstellen auf als der Bereich 366d. Demzufolge weisen die Bereiche 366b und 366c eine höhere Leitfähigkeit auf und dienen als niederohmige Bereiche. Der spezifische Widerstand der Bereiche 366b und 366c kann typischerweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, oder höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als oder gleich 1 × 10–1 Ωcm sein.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Menge an Wasserstoff in jedem der Bereiche 366b und 366c gleich der oder kleiner als die darin enthaltende Menge an Sauerstofffehlstellen ist, Wasserstoff leicht durch Sauerstofffehlstellen eingefangen wird und mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Bereich 366d diffundiert, der als Kanal dient. Folglich kann ein selbstleitender Transistor erhalten werden.
  • Der Bereich 366d dient als Kanal.
  • Außerdem kann, nachdem das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 366 unter Verwendung der leitfähigen Filme 368 und 370 und des leitfähigen Films 374 als Masken hinzugefügt worden ist, die Fläche des leitfähigen Films 374 verkleinert werden, wenn dieser von oben betrachtet wird (siehe 18B). Insbesondere wird, nachdem das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 366 hinzugefügt worden ist, ein Verschlankungsprozess an einer Maske (z. B. einem Fotolack) über dem leitfähigen Film 374 durchgeführt. Anschließend werden der leitfähige Film 374 und der Isolierfilm 372 unter Verwendung der Maske geätzt. Durch diesen Schritt kann ein leitfähiger Film 374a und ein Isolierfilm 372a, die in 18B dargestellt werden, ausgebildet werden. Als Verschlankungsprozess kann beispielsweise ein Veraschungsprozess unter Verwendung eines Sauerstoffradikals oder dergleichen verwendet werden.
  • Folglich wird ein Offset-Bereich 366e zwischen dem Bereich 366c und dem Bereich 366d, der in dem Oxidhalbleiterfilm 366 als Kanal dient, ausgebildet. Es sei angemerkt, dass die Länge des Offset-Bereichs 366e in der Kanallängsrichtung auf weniger als 0,1 μm festgelegt wird, wodurch eine Verringerung des Durchlassstroms des Transistors unterdrückt werden kann.
  • Der Isolierfilm 372 und der Isolierfilm 272 dienen jeweils als Gate-Isolierfilm.
  • Die leitfähigen Filme 368 und 370 und die leitfähigen Filme 268 und 270 dienen jeweils als Source-Elektrode oder Drain-Elektrode.
  • Der leitfähige Film 374 und der leitfähige Film 274 dienen jeweils als Gate-Elektrode.
  • Der Transistor 390 und der Transistor 394, die bei dieser Ausführungsform beschrieben werden, umfassen jeweils den Bereich 366b und/oder den Bereich 366c zwischen dem Bereich 366d, der als Kanal dient, und jedem der Bereiche 366a, die als Source-Bereich und Drain-Bereich dienen. Dementsprechend kann der Widerstand zwischen dem Kanal und dem Source-Bereich bzw. dem Drain-Bereich verringert werden, und der Transistor 390 und der Transistor 394 weisen jeweils einen hohen Durchlassstrom und eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf.
  • Außerdem kann in dem Transistor 390 und dem Transistor 394 die parasitäre Kapazität zwischen dem leitfähigen Film 374 und jedem der leitfähigen Filme 368 und 370 verringert werden, indem der leitfähige Film 374 derart ausgebildet wird, dass er sich nicht mit den leitfähigen Filmen 368 und 370 überlappt. Außerdem kann die parasitäre Kapazität zwischen dem leitfähigen Film 274 und jedem der leitfähigen Filme 268 und 270 verringert werden, indem der leitfähige Film 274 derart ausgebildet wird, dass er sich nicht mit den leitfähigen Filmen 268 und 270 überlappt. Folglich können in dem Fall, in dem ein großes Substrat als Substrat 362 verwendet wird, Signalverzögerungen in den leitfähigen Filmen 368 und 370 und dem leitfähigen Film 374 verringert werden, und Signalverzögerungen in den leitfähigen Filmen 268 und 270 und dem leitfähigen Film 274 können verringert werden.
  • Bei dem Transistor 390 wird das Edelgaselement dem Oxidhalbleiterfilm 366 unter Verwendung der leitfähigen Filme 368 und 370 und des leitfähigen Films 374 als Masken hinzugefügt, so dass Bereiche mit Sauerstofffehlstellen gebildet werden. Bei dem Transistor 394 wird das Edelgaselement dem Oxidhalbleiterfilm 266 unter Verwendung der leitfähigen Filme 268 und 270 und des leitfähigen Films 274 als Masken hinzugefügt, so dass Bereiche mit Sauerstofffehlstellen gebildet werden. Des Weiteren sind die Bereiche mit Sauerstofffehlstellen in Kontakt mit dem Isolierfilm 376, der Wasserstoff enthält; demzufolge diffundiert der in dem Isolierfilm 376 enthaltene Wasserstoff in die Bereiche mit Sauerstofffehlstellen; und somit werden niederohmige Bereiche gebildet. Das heißt, dass die niederohmigen Bereiche in selbstausrichtender Weise ausgebildet werden können.
  • Bei dem Transistor 390 und dem Transistor 394, die bei dieser Ausführungsform beschrieben werden, werden Sauerstofffehlstellen gebildet und wird Wasserstoff zu diesen hinzugefügt, wenn das Edelgaselement den Bereichen 366b hinzugefügt wird. Demzufolge kann die Leitfähigkeit des Bereichs 366b erhöht werden, und Schwankungen der Leitfähigkeit des Bereichs 366b in jedem Transistor können verringert werden. Das heißt, dass die Leitfähigkeit des Bereichs 366b gesteuert werden kann, indem das Edelgaselement und Wasserstoff dem Bereich 366b hinzugefügt werden.
  • Die Struktur, die in 17A und 17B dargestellt wird, wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • Die Art des Substrats 362 ist nicht auf eine bestimmte Art beschränkt, und ein beliebiges von verschiedenen Substraten kann als Substrat 362 verwendet werden. Beispiele für das Substrat umfassen ein Halbleitersubstrat (z. B. ein einkristallines Substrat oder ein Siliziumsubstrat), ein SOI-Substrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Metallsubstrat, ein Edelstahlsubstrat, ein Substrat, das eine Edelstahlfolie umfasst, ein Wolframsubstrat, ein Substrat, das eine Wolframfolie umfasst, ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, Papier, das ein Fasermaterial umfasst, und einen Basismaterialfilm. Beispiele für ein Glassubstrat umfassen ein Bariumborosilikatglas-Substrat, ein Aluminoborosilikatglas-Substrat und ein Kalknatronglas-Substrat. Beispiele für ein flexibles Substrat, einen Befestigungsfilm, einen Basismaterialfilm oder dergleichen lauten wie folgt: Kunststoffe, die durch Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polyethersulfon (PES) typisiert werden; ein synthetisches Harz, wie z. B. Acryl, Polypropylen, Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyimid, Aramid, Epoxid, ein durch Verdampfung ausgebildeter anorganischer Film und Papier. Wenn die Transistoren insbesondere unter Verwendung eines Halbleitersubstrats, eines einkristallinen Substrats, eines SOI-Substrats oder dergleichen ausgebildet werden, kann ein Transistor mit geringen Schwankungen der Eigenschaften, der Größe, der Form oder dergleichen, mit einer hohen Stromversorgungsfähigkeit und mit geringer Größe ausgebildet werden. Indem eine Schaltung unter Verwendung eines derartigen Transistors ausgebildet wird, kann der Stromverbrauch der Schaltung verringert werden oder kann die Schaltung eine höhere Integration aufweisen.
  • Als weitere Alternative kann ein flexibles Substrat als Substrat 362 verwendet werden, und die Transistoren können direkt auf dem flexiblen Substrat bereitgestellt sein. Alternativ kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat 362 und den jeweiligen Transistoren bereitgestellt sein. Die Trennschicht kann verwendet werden, wenn ein Teil oder die gesamte Halbleitervorrichtung, die über der Trennschicht ausgebildet ist, von dem Substrat 362 getrennt wird und auf ein anderes Substrat übertragen wird. In einem derartigen Fall können die Transistoren auch auf ein Substrat mit niedriger Wärmebeständigkeit oder ein flexibles Substrat übertragen werden. Für die vorstehende Trennschicht kann beispielsweise eine Schichtanordnung, die anorganische Filme, nämlich einen Wolframfilm und einen Siliziumoxidfilm, umfasst, oder ein organischer Harzfilm aus Polyimid oder dergleichen, der über einem Substrat ausgebildet ist, verwendet werden.
  • Beispiele für ein Substrat, auf das die Transistoren übertragen werden, umfassen neben den vorstehend beschriebenen Substraten, über denen die Transistoren ausgebildet werden können, ein Papiersubstrat, ein Zellglassubstrat, ein Aramidfilm-Substrat, ein Polyimidfilm-Substrat, ein Steinsubstrat, ein Holzsubstrat, ein Stoffsubstrat (einschließlich einer Naturfaser (z. B. Seide, Baumwolle oder Hanf), einer Kunstfaser (z. B. Nylon, Polyurethan oder Polyester), einer Regeneratfaser (z. B. Acetat, Cupro, Viskose oder regenerierter Polyester) oder dergleichen), ein Ledersubstrat, ein Gummisubstrat und dergleichen. Wenn ein derartiges Substrat verwendet wird, kann ein Transistor mit ausgezeichneten Eigenschaften oder ein Transistor mit geringem Stromverbrauch ausgebildet werden, und eine Vorrichtung mit hoher Beständigkeit und hoher Wärmebeständigkeit kann bereitgestellt sein, oder es kann eine Verringerung des Gewichts oder der Dicke erzielt werden.
  • Der Isolierfilm 364 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von einem Oxidisolierfilm und/oder einem Nitridisolierfilm ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass ein Oxidisolierfilm vorzugsweise mindestens für einen Bereich des Isolierfilms 364 verwendet wird, der in Kontakt mit den Oxidhalbleiterfilmen 266 und 366 ist, um die Eigenschaften der Grenzfläche zu den Oxidhalbleiterfilmen 266 und 366 zu verbessern. Ein Oxidisolierfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, wird vorzugsweise für den Isolierfilm 364 verwendet, wobei in diesem Falle Sauerstoff, der in dem Isolierfilm 364 enthalten ist, auf Grund einer Wärmebehandlung zu den Oxidhalbleiterfilmen 266 und 366 wandern kann.
  • Die Dicke des Isolierfilms 364 kann größer als oder gleich 50 nm und kleiner als oder gleich 5000 nm, größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 3000 nm, oder größer als oder gleich 200 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm sein. Unter Verwendung des dicken Isolierfilms 364 kann die Menge an Sauerstoff, der aus dem Isolierfilm 364 freigesetzt wird, erhöht werden, und die Grenzflächenzustände zwischen dem Isolierfilm 364 und jedem der Oxidhalbleiterfilme 266 und 366 und Sauerstofffehlstellen, die in den Bereichen 366d der Oxidhalbleiterfilme 266 und 366 enthalten sind, können verringert werden.
  • Der Isolierfilm 364 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von beispielsweise einem oder mehreren von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 werden typischerweise unter Verwendung eines Metalloxids, wie z. B. eines In-Ga-Oxids, eines In-Zn-Oxids oder eines In-M-Zn-Oxids (M stellt Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf dar) ausgebildet. Es sei angemerkt, dass die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass im Falle der Verwendung eines In-M-Zn-Oxids für die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266, unter der Voraussetzung, dass die Summe von In und M 100 Atom-% beträgt, die In- und M-Anteile vorzugsweise auf höher als oder gleich 25 Atom-% bzw. auf niedriger als 75 Atom-%, oder auf höher als oder gleich 34 Atom-% bzw. auf niedriger als 66 Atom-% eingestellt werden.
  • Die Energielücken der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 sind jeweils 2 eV oder mehr, 2,5 eV oder mehr, oder 3 eV oder mehr.
  • Die Dicken der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 sind jeweils größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm.
  • In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 jeweils ein In-M-Zn-Oxidfilm sind (M stellt Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf dar), erfüllt das Atomverhältnis der Metallelemente eines Sputtertargets, das zum Ausbilden eines Films des In-M-Zn-Oxids verwendet wird, bevorzugt In ≥ M und Zn ≥ M. Für das Atomverhältnis der Metallelemente des Sputtertargets wird In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 2:1:1,5, In:M:Zn = 2:1:2,3, In:M:Zn = 2:1:3, In:M:Zn = 3:1:2 oder dergleichen bevorzugt. Es sei angemerkt, dass die Atomverhältnisse der Metallelemente in den auszubildenden Oxidhalbleiterfilmen 366 und 266 innerhalb eines Fehlerbereichs von ±40% von dem vorstehenden Atomverhältnis der Metallelemente des Sputtertargets abweichen.
  • Wenn Silizium oder Kohlenstoff, das/der eines der Elemente der Gruppe 14 ist, in den Oxidhalbleiterfilmen 366 und 266 enthalten ist, vermehren sich Sauerstofffehlstellen, und die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 werden zu n-Typ-Filmen. Deshalb sind die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentrationen (die Konzentrationen werden durch Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) gemessen) in den Oxidhalbleiterfilmen 366 und 266, im Besonderen in den Bereichen 366d, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 1018 Atome/cm3, oder niedriger als oder gleich 2 × 1017 Atome/cm3. Demzufolge weisen die Transistoren jeweils eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) auf.
  • Des Weiteren können die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentrationen, die durch Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) gemessen werden, der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266, im Besonderen der Bereiche 366d, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, oder niedriger als oder gleich 2 × 1016 Atome/cm3 sein. Ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall könnten Ladungsträger erzeugen, wenn sie an einen Oxidhalbleiter gebunden werden, wobei in diesem Falle der Sperrstrom der Transistoren ansteigen kann. Deshalb wird die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration in dem Bereich 366d vorzugsweise verringert. Folglich weisen die Transistoren jeweils eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) auf.
  • Ferner könnte jeder der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266, im Besonderen die Bereiche 366d, zu n-Typ-Filmen werden, wenn diese Stickstoff enthalten, indem Elektronen erzeugt werden, die als Ladungsträger dienen, und die Ladungsträgerdichte erhöht wird. Demzufolge ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Transistoren 390 und 394, die jeweils einen Stickstoff enthaltenden Oxidhalbleiterfilm umfassen, selbstleitend sind. Aus diesem Grund wird Stickstoff in dem Oxidhalbleiterfilm, im Besonderen in dem Bereich 366d, bevorzugt so weit wie möglich verringert. Die Stickstoffkonzentration, die durch Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) gemessen wird, kann beispielsweise auf niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3 eingestellt werden.
  • Wenn ein Verunreinigungselement in jedem der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266, im Besonderen in den Bereichen 366d, verringert wird, wird die Ladungsträgerdichte des Oxidhalbleiterfilms vorzugsweise gesenkt. Jeder der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266, im Besonderen die Bereiche 366d, weist eine Ladungsträgerdichte von niedriger als oder gleich 1 × 1017/cm3, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1015/cm3, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1013/cm3, oder noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 1011/cm3 auf.
  • Ein Oxidhalbleiterfilm mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration und einer niedrigen Dichte der Defektzustände kann für die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 verwendet werden, wobei in diesem Falle die Transistoren bessere elektrische Eigenschaften aufweisen können. Hierbei wird der Zustand, in dem die Verunreinigungskonzentration niedrig ist und die Dichte der Defektzustände niedrig ist (die Menge der Sauerstofffehlstellen klein ist), als „hochrein intrinsisch” oder „im Wesentlichen hochrein intrinsisch” bezeichnet. Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter weist geringe Ladungsträgererzeugungsquellen auf, und demzufolge weist er in einigen Fällen eine niedrige Ladungsträgerdichte auf. Daher ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass ein Transistor, der den Oxidhalbleiterfilm umfasst, in dem ein Kanalbereich gebildet wird, eine positive Schwellenspannung (selbstsperrende Eigenschaften) aufweist. Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm weist in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und daher eine niedrige Dichte der Einfangzustände auf. Des Weiteren weist ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm einen sehr niedrigen Sperrstrom auf. Der Sperrstrom kann bei einer Spannung (Drain-Spannung) zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode von 1 V bis 10 V niedriger als oder gleich der Messgrenze eines Halbleiterparameteranalysators, d. h. niedriger als oder gleich 1 × 10–13 A, sein. Deshalb weist der Transistor, dessen Kanalbereich in dem Oxidhalbleiterfilm gebildet wird, in einigen Fällen geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Außerdem kann jeder der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 beispielsweise eine nicht-einkristalline Struktur aufweisen. Die nicht-einkristalline Struktur umfasst beispielsweise einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline oxide semiconductor, CAAC-OS), eine polykristalline Struktur, eine mikrokristalline Struktur, oder eine amorphe Struktur. Unter den nicht-einkristallinen Strukturen weist die amorphe Struktur die höchste Dichte der Defektzustände auf, während der CAAC-OS die niedrigste Dichte der Defektzustände aufweist. Es sei angemerkt, dass eine Beschreibung der Einzelheiten des CAAC-OS bei der Ausführungsform 6 vorgenommen wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 ein Mischfilm sein können, der zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Der Mischfilm weist in einigen Fällen eine einschichtige Struktur auf, die beispielsweise zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Des Weiteren weist der Mischfilm in einigen Fällen eine mehrschichtige Struktur auf, die beispielsweise zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur.
  • Es sei angemerkt, dass sich in einigen Fällen die Bereiche 366b und 366d in jedem der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 in ihrer Kristallinität unterscheiden. Außerdem unterscheiden sich in einigen Fällen die Bereiche 366c und 366d in jedem der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 in ihrer Kristallinität.
  • Dies liegt daran, dass dann, wenn ein Verunreinigungselement dem Bereich 366b oder 366c hinzugefügt wird, der Bereich 366b oder 366c beschädigt wird und somit eine niedrigere Kristallinität aufweist.
  • Die Isolierfilme 272 und 372 können mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von einem Oxidisolierfilm und/oder einem Nitridisolierfilm ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass ein Oxidisolierfilm vorzugsweise mindestens für Bereiche der Isolierfilme 272 und 372 verwendet wird, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 266 bzw. 366 sind, um die Eigenschaften der Grenzfläche zu den Oxidhalbleiterfilmen 366 und 266 zu verbessern. Die Isolierfilme 272 und 372 können mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von beispielsweise einem oder mehreren von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Darüber hinaus ist es durch Bereitstellen eines Isolierfilms mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen als Isolierfilme 272 und 372 möglich, die Diffusion von Sauerstoff aus den Oxidhalbleiterfilmen 366 und 266 nach außen und das Eindringen von Wasserstoff, Wasser oder dergleichen von außen in die Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 zu verhindern. Als Beispiele für den Isolierfilm mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen können ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Galliumoxynitridfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Yttriumoxynitridfilm, ein Hafniumoxidfilm und ein Hafniumoxynitridfilm angegeben werden.
  • Die Isolierfilme 272 und 372 können unter Verwendung eines Materials mit hohem k, wie z. B. Hafniumsilikat (HfSiOx), Hafniumsilikat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfSixOyNz), Hafniumaluminat, dem Stickstoff zugesetzt worden ist (HfAlxOyNz), Hafniumoxid oder Yttriumoxid, ausgebildet werden, so dass der Gate-Leckstrom des Transistors verringert werden kann.
  • Ein Oxidisolierfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, wird vorzugsweise für die Isolierfilme 272 und 372 verwendet, wobei in diesem Falle Sauerstoff, der in den Isolierfilmen 272 und 372 enthalten ist, auf Grund der Wärmebehandlung jeweils zu den Oxidhalbleiterfilmen 266 und 366 wandern kann.
  • Außerdem kann ein Siliziumoxynitridfilm mit wenigen Defekten für die Isolierfilme 272 und 372 verwendet werden. Bei einem ESR-Spektrum bei 100 K oder niedriger des Siliziumoxynitridfilms mit wenigen Defekten werden nach einer Wärmebehandlung ein erstes Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, ein zweites Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und ein drittes Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, beobachtet. Die Spaltbreite des ersten und des zweiten Signals und die Spaltbreite des zweiten und des dritten Signals, die durch eine ESR-Messung unter Verwendung eines X-Bandes erhalten werden, liegen jeweils bei etwa 5 mT. Die Gesamtspinndichte des ersten bis dritten Signals ist niedriger als 1 × 1018 Spins/cm3, typischerweise höher als oder gleich 1 × 1017 Spins/cm3 und niedriger als 1 × 1018 Spins/cm3.
  • Bei dem ESR-Spektrum bei 100 K oder niedriger entsprechen das erste Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,037 und kleiner als oder gleich 2,039 erscheint, das zweite Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 2,001 und kleiner als oder gleich 2,003 erscheint, und das dritte Signal, das bei einem g-Faktor von größer als oder gleich 1,964 und kleiner als oder gleich 1,966 erscheint, Signalen, die auf Stickstoffoxid zurückzuführen sind (NOx; x ist größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 2, oder größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 2). Mit anderen Worten: Je niedriger die Gesamtspinndichte der ersten bis dritten Signale ist, desto niedriger ist der Stickstoffoxidgehalt in dem Siliziumoxynitridfilm.
  • Die Stickstoffkonzentration in dem Siliziumoxynitridfilm mit wenigen Defekten, die durch Sekundärionenmassenspektrometrie gemessen wird, ist niedriger als oder gleich 6 × 1020 Atome/cm3. Wenn der Siliziumoxynitridfilm mit wenigen Defekten für die Isolierfilme 272 und 372 verwendet wird, ist es unwahrscheinlich, dass Stickstoffoxid erzeugt wird, so dass die Ladungsträgerfalle an der Grenzfläche zwischen dem Isolierfilm und jedem der Oxidhalbleiterfilme 366 und 266 verhindert werden kann. Des Weiteren kann eine Verschiebung der elektrischen Eigenschaften, wie z. B. einer Schwellenspannung, jedes in der Licht emittierenden Vorrichtung enthaltenen Transistors verringert werden, was zu einer geringeren Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Transistoren führt.
  • Die Gesamtdicke der Isolierfilme 272 und 372 kann größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 400 nm, größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 300 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 250 nm sein.
  • Jeder von den leitfähigen Filmen 368 und 370, dem leitfähigen Film 374, den leitfähigen Filmen 268 und 270, dem leitfähigen Film 261 und dem leitfähigen Film 274 kann unter Verwendung eines Metallelements, das aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Tantal, Titan, Molybdän, Nickel, Eisen, Kobalt und Wolfram ausgewählt wird; einer Legierung, die eines dieser Metallelemente als Bestandteil enthält; einer Legierung, die diese Metallelemente in Kombination enthält; oder dergleichen ausgebildet werden. Ferner kann/können ein oder mehrere Metallelement/e, das/die aus Mangan und Zirconium ausgewählt wird/werden, verwendet werden. Die leitfähigen Filme können eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Zum Beispiel kann eine der folgenden Strukturen verwendet werden: eine einschichtige Struktur eines Silizium enthaltenden Aluminiumfilms, eine einschichtige Struktur eines Mangan enthaltenden Kupferfilms, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm über einem Aluminiumfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm über einem Titannitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Wolframfilm über einem Titannitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Wolframfilm über einem Tantalnitridfilm oder einen Wolframnitridfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Mangan enthaltenden Kupferfilm angeordnet ist, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm, ein Aluminiumfilm und ein Titanfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Mangan enthaltender Kupferfilm, ein Kupferfilm und ein Mangan enthaltender Kupferfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, und dergleichen. Alternativ kann ein Legierungsfilm oder ein Nitridfilm, der Aluminium und ein oder mehrere Element/e enthält, das/die aus Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Chrom, Neodym und Scandium ausgewählt wird/werden, verwendet werden.
  • Die leitfähigen Filme 368 und 370, der leitfähige Film 374, die leitfähigen Filme 268 und 270, der leitfähige Film 261 und der leitfähige Film 274 können jeweils unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitfähigen Materials, wie z. B. Indiumzinnoxid, Indiumoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumzinkoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinnoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinkoxid oder Indiumzinnoxid, dem Siliziumoxid zugesetzt worden ist, ausgebildet werden. Alternativ kann eine mehrschichtige Struktur aus dem vorstehenden lichtdurchlässigen leitfähigen Material und einem leitfähigen Material, das das vorstehende Metallelement enthält, zur Anwendung kommen.
  • Die Dicken der leitfähigen Filme 368 und 370, des leitfähigen Films 374, der leitfähigen Filme 268 und 270, des leitfähigen Films 261 und des leitfähigen Films 274 können jeweils größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, oder größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 400 nm sein.
  • Es handelt sich bei dem Isolierfilm 376 um einen Film, der Wasserstoff enthält, typischerweise um einen Nitridisolierfilm. Der Nitridisolierfilm kann unter Verwendung von Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen ausgebildet werden.
  • <Strukturbeispiel 2 des Transistors>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur des Transistors, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist, anhand von 19A bis 19C beschrieben. Die Beschreibung wird hier unter Verwendung eines Transistors 391 als Modifikationsbeispiel des Transistors 390, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, vorgenommen; jedoch kann die Struktur eines Isolierfilms 364 oder die Struktur eines leitfähigen Films 368, 370 oder 374 des Transistors 391 in angemessener Weise auf den Transistor 394 in der Treiberschaltung angewendet werden.
  • 19A bis 19C sind eine Draufsicht und Querschnittsqansichten des Transistors 391, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist. 19A ist eine Draufsicht auf den Transistor 391, 19B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 19A entnommen wurde, und 19C ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie X3-X4 in 19A entnommen wurde.
  • Der Transistor 391, der in 19A bis 19C dargestellt wird, weist eine zwei- oder dreischichtige Struktur aus den leitfähigen Filmen 368 und 370 und dem leitfähigen Film 374 auf. Außerdem weist der Isolierfilm 364 eine mehrschichtige Struktur aus einem Nitridisolierfilm 364a und einem Oxidisolierfilm 364b auf. Die anderen Strukturen gleichen denjenigen des Transistors 390, und der Effekt, der demjenigen in dem Falle des Transistors 390 ähnelt, kann erhalten werden.
  • Als Erstes werden die leitfähigen Filme 368 und 370 und der leitfähige Film 374 beschrieben.
  • Bei dem leitfähigen Film 368 sind leitfähige Filme 368a, 368b und 368c in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet, und die leitfähigen Filme 368a und 368c bedecken die Oberflächen des leitfähigen Films 368b. Das heißt, dass die leitfähigen Filme 368a und 368c als Schutzfilme für den leitfähigen Film 368b dienen.
  • In einer Weise, die derjenigen des leitfähigen Films 368 ähnelt, sind bei dem leitfähigen Film 370 leitfähige Filme 370a, 370b und 370c in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet, und die leitfähigen Filme 370a und 370c bedecken die Oberflächen des leitfähigen Films 370b. Das heißt, dass die leitfähigen Filme 370a und 370c als Schutzfilme für den leitfähigen Film 370b dienen.
  • Bei dem leitfähigen Film 374 sind leitfähige Filme 374a und 374b in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet.
  • Die leitfähigen Filme 368a und 370a und der leitfähige Film 374a werden unter Verwendung leitfähiger Materialien ausgebildet, die verhindern, dass Metallelemente, die jeweils in den leitfähigen Filmen 368b und 370b und dem leitfähigen Film 374b enthalten sind, in den Oxidhalbleiterfilm 366 diffundieren. Die leitfähigen Filme 368a und 370a und der leitfähige Film 374a können unter Verwendung von Titan, Tantal, Molybdän, Wolfram, einer Legierung eines dieser Materialien, Titannitrid, Tantalnitrid, Molybdännitrid, Wolframnitrid oder dergleichen ausgebildet werden. Alternativ können die leitfähigen Filme 368a und 370a und der leitfähige Film 374a unter Verwendung einer Cu-X-Legierung (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Die leitfähigen Filme 368b und 370b und der leitfähige Film 374b werden jeweils unter Verwendung eines niederohmigen Materials ausgebildet. Die leitfähigen Filme 368b und 370b und der leitfähige Film 374b können unter Verwendung von Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, einer Legierung eines beliebigen dieser Materialien, einer Verbindung, die ein beliebiges dieser Materialien als Hauptbestandteil enthält, oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Wenn die leitfähigen Filme 368c und 370c unter Verwendung von Filmen ausgebildet werden, in denen die Metallelemente, die jeweils in den leitfähigen Filmen 368b und 370b enthalten sind, passiviert werden, können die in den leitfähigen Filmen 368b und 370b enthaltenen Metallelemente davon abgehalten werden, während eines Schritts zum Ausbilden des Isolierfilms 376 zu dem Oxidhalbleiterfilm 366 zu wandern. Die leitfähigen Filme 368c und 370c können unter Verwendung eines Metallsilizids oder eines Metallsilizidnitrids, typischerweise CuSix (x > 0), CuSixN (x > 0, y > 0) oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Hier wird ein Verfahren zum Ausbilden der leitfähigen Filme 368c und 370c beschrieben. Es sei angemerkt, dass die leitfähigen Filme 368b und 370b unter Verwendung von Kupfer ausgebildet werden. Außerdem werden die leitfähigen Filme 368c und 370c unter Verwendung von CuSixNy (x > 0, y > 0) ausgebildet.
  • Die leitfähigen Filme 368b und 370b werden einem Plasma ausgesetzt, das in einer reduzierenden Atmosphäre, wie z. B. einer Wasserstoffatmosphäre, einer Ammoniakatmosphäre oder einer Kohlenstoffmonooxidatmosphäre, gebildet wird, und das Oxid, das auf den Oberflächen der leitfähigen Filme 368b und 370b ausgebildet wird, wird reduziert.
  • Als Nächstes werden die leitfähigen Filme 368b und 370b Silan ausgesetzt, während sie bei einer Temperatur von höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 400°C erwärmt werden. Als Folge dessen agiert Kupfer, das in den leitfähigen Filmen 368b und 370b enthalten ist, als Katalysator, und Silan wird in Si und H2 zersetzt, und CuSix (x > 0) wird auf den Oberflächen der leitfähigen Filme 368b und 370b ausgebildet.
  • Als Nächstes werden die leitfähigen Filme 368b und 370b einem Plasma ausgesetzt, das in einer Atmosphäre gebildet wird, die Stickstoff enthält, wie z. B. einer Ammoniakatmosphäre oder einer Stickstoffatmosphäre, wodurch CuSix (x > 0), das auf den Oberflächen der leitfähigen Filme 368b und 370b ausgebildet wird, mit Stickstoff, das in dem Plasma enthalten ist, reagiert, und demzufolge wird CuSixNy (x > 0, y > 0) als leitfähiger Film 368c und 370c ausgebildet.
  • Es sei angemerkt, dass bei dem vorstehenden Schritt CuSixNy (x > 0, y > 0) derart als leitfähiger Film 368c und 370c ausgebildet werden kann, dass die leitfähigen Filme 368b und 370b einem Plasma ausgesetzt werden, das in einer Atmosphäre, die Stickstoff enthält, wie z. B. einer Ammoniakatmosphäre oder einer Stickstoffatmosphäre, erzeugt wird, und dann Silan ausgesetzt werden, während sie bei einer Temperatur von höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 400°C erwärmt werden.
  • Als Nächstes wird der Isolierfilm 364, bei dem der Nitridisolierfilm 364a und der Oxidisolierfilm 364b übereinander angeordnet sind, beschrieben.
  • Der Nitridisolierfilm 364a kann beispielsweise unter Verwendung von Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Aluminiumnitrid oder Aluminiumnitridoxid ausgebildet werden. Der Oxidisolierfilm 364b kann beispielsweise unter Verwendung von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Aluminiumoxid oder dergleichen ausgebildet werden. Die Struktur, bei der der Nitridisolierfilm 364a auf der Seite des Substrats 362 bereitgestellt ist, kann Wasserstoff, Wasser oder dergleichen daran hindern, von außen in den Oxidhalbleiterfilm 366 zu diffundieren.
  • <Strukturbeispiel 3 des Transistors>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur des Transistors, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist, anhand von 20A bis 20C und 21A bis 21C beschrieben. Die Beschreibung wird hier unter Verwendung eines Transistors 392 und eines Transistors 393 als Modifikationsbeispiele des Transistors 390, der in dem Pixelabschnitt enthalten ist, vorgenommen; jedoch kann die Struktur eines Oxidhalbleiterfilms 366, der in dem Transistor 392 enthalten ist, oder die Struktur eines Oxidhalbleiterfilms 366, der in dem Transistor 393 enthalten ist, in angemessener Weise auf den Transistor 394 in der Treiberschaltung angewendet werden.
  • 20A bis 20C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten des Transistors 392, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist. 20A ist eine Draufsicht auf den Transistor 392, 20B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 20A entnommen wurde, und 20C ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie X3-X4 in 20A entnommen wurde.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 366 des Transistors 392, der in 20A bis 20C dargestellt wird, weist eine mehrschichtige Struktur auf. Im Besonderen umfasst der Oxidhalbleiterfilm 366 einen Oxidhalbleiterfilm 367a in Kontakt mit dem Isolierfilm 364, einen Oxidhalbleiterfilm 367b in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 367a und einen Oxidhalbleiterfilm 367c in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 367b, die leitfähigen Filme 368 und 370 und die Isolierfilme 372 und 376. Die anderen Strukturen gleichen denjenigen des Transistors 390, und der Effekt, der demjenigen im Falle des Transistors 390 gleicht, kann erhalten werden.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 367a, 367b und 367c werden typischerweise unter Verwendung eines Metalloxids, wie z. B. eines In-Ga-Oxids, eines In-Zn-Oxids oder eines In-M-Zn-Oxids (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf), ausgebildet.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c sind typischerweise jeweils ein In-Ga-Oxid, ein In-Zn-Oxid, ein In-Mg-Oxid, ein Zn-Mg-Oxid oder ein In-M-Zn-Oxid (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf), und weisen eine Energie am Minimum des Leitungsbandes auf, die näher an einem Vakuumniveau liegt als diejenige des Oxidhalbleiterfilms 367b. Typischerweise ist die Differenz zwischen der Energie am Minimum des Leitungsbandes des Oxidhalbleiterfilms 367b und der Energie am Minimum des Leitungsbandes der jeweiligen Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c größer als oder gleich 0,05 eV, größer als oder gleich 0,07 eV, größer als oder gleich 0,1 eV, oder größer als oder gleich 0,2 eV und kleiner als oder gleich 2 eV, kleiner als oder gleich 1 eV, kleiner als oder gleich 0,5 eV, oder kleiner als oder gleich 0,4 eV. Es sei angemerkt, dass die Differenz zwischen dem Vakuumniveau und der Energie am Minimum des Leitungsbandes als Elektronenaffinität bezeichnet wird.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 367b ein In-M-Zn-Oxidfilm ist (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf) und ein Target mit dem Atomverhältnis der Metallelemente In:M:Zn = x1:y1:z1 für das Ausscheiden des Oxidhalbleiterfilms 367b verwendet wird, ist x1/y1 vorzugsweise größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, oder stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6, und ist z1/y1 vorzugsweise größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, oder stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6. Es sei angemerkt, dass dann, wenn z1/y1 größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6 ist, ein CAAC-OS-Film, der später beschrieben wird, leicht als Oxidhalbleiterfilm 367b ausgebildet wird. Als typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets können In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 2:1:1,5, In:M:Zn = 2:1:2,3, In:M:Zn = 2:1:3, In:M:Zn = 3:1:2 und dergleichen angegeben werden.
  • In dem Fall, in dem die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c jeweils ein In-M-Zn-Oxid sind (M ist Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, oder Hf) und ein Target mit dem Atomverhältnis der Metallelemente In:M:Zn = x2:y2:z2 für die Ausbildung der Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c verwendet wird, ist x2/y2 vorzugsweise kleiner als x1/y1, und ist z2/y2 vorzugsweise größer als oder gleich 1/3 und kleiner als oder gleich 6, oder stärker bevorzugt größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6. Es sei angemerkt, dass dann, wenn z2/y2 größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 6 ist, ein CAAC-OS-Film, der später beschrieben wird, leicht als Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c ausgebildet wird. Als typische Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente des Targets können In:M:Zn = 1:3:2, In:M:Zn = 1:3:4, In:M:Zn = 1:3:6, In:M:Zn = 1:3:8, In:M:Zn = 1:4:3, In:M:Zn = 1:4:4, In:M:Zn = 1:4:5, In:M:Zn = 1:4:6, In:M:Zn = 1:6:3, In:M:Zn = 1:6:4, In:M:Zn = 1:6:5, In:M:Zn = 1:6:6, In:M:Zn = 1:6:7, In:M:Zn = 1:6:8, In:M:Zn = 1:6:9 und dergleichen angegeben werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Anteil jedes Atoms im Atomverhältnis der Oxidhalbleiterfilme 367a, 367b, und 367c innerhalb eines Fehlerbereichs von ±40% schwankt.
  • Das Atomverhältnis ist nicht auf das Vorstehende beschränkt, und das Atomverhältnis kann in geeigneter Weise entsprechend benötigter Halbleitereigenschaften eingestellt werden.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c können die gleiche Zusammensetzung aufweisen. Beispielsweise kann für die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c ein In-Ga-Zn-Oxid mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:3:2, 1:3:4, 1:4:5, 1:4:6, 1:4:7 oder 1:4:8 verwendet werden.
  • Alternativ können die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann als Oxidhalbleiterfilm 367a ein In-Ga-Zn-Oxidfilm mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:3:2 verwendet werden, und als Oxidhalbleiterfilm 367c kann ein In-Ga-Zn-Oxidfilm mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:3:4 oder 1:4:5 verwendet werden
  • Die Dicke von jedem der Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder vorzugsweise größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm. Die Dicke des Oxidhalbleiterfilms 367b ist größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 50 nm. Wenn die Dicken der Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c kleiner als diejenige des Oxidhalbleiterfilms 367b sind, kann der Betrag der Veränderung der Schwellenspannung des Transistors verringert werden.
  • Die Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367b und jedem der Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c kann in einigen Fällen durch Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) beobachtet werden.
  • Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 367b können verringert werden, indem die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c, in denen Sauerstofffehlstellen mit geringerer Wahrscheinlichkeit erzeugt werden als in dem Oxidhalbleiterfilm 367b, in Kontakt mit der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Oxidhalbleiterfilms 367b bereitgestellt sind. Des Weiteren sind die Grenzflächenzustandsdichten zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367a und dem Oxidhalbleiterfilm 367b und zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367b und dem Oxidhalbleiterfilm 367c sehr niedrig, da der Oxidhalbleiterfilm 367b in Kontakt mit den Oxidhalbleiterfilmen 367a und 367c ist, die ein oder mehrere Metallelement/e enthalten, das/die den Oxidhalbleiterfilm 367b bildet/bilden. Dementsprechend können die Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiterfilm 367b verringert werden.
  • Außerdem können mit dem Oxidhalbleiterfilm 367a Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors, wie z. B. einer Schwellenspannung, verringert werden.
  • Da der Oxidhalbleiterfilm 367c, der ein oder mehrere Metallelement/e enthält, das/die den Oxidhalbleiterfilm 367b bildet/bilden, in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 367b bereitgestellt ist, tritt eine Streuung von Ladungsträgern (scattering of carriers) an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367b und dem Oxidhalbleiterfilm 367c mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf, und somit kann die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors erhöht werden.
  • Des Weiteren dienen die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c jeweils auch als Barrierefilm, der die Bildung eines Verunreinigungszustands auf Grund des Eindringens von Bestandselementen der Isolierfilme 364 und 372 in den Oxidhalbleiterfilm 367b unterdrückt.
  • In den Transistoren, die bei dieser Ausführungsform beschrieben wurden, werden, wie vorstehend beschrieben, Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der Transistoren, wie z. B. einer Schwellenspannung, verringert.
  • Ein Transistor mit einer Struktur, die sich von derjenigen in 20A bis 20C unterscheidet, wird in 21A bis 21C dargestellt.
  • 21A bis 21C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten des Transistors 393, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist. 21A ist eine Draufsicht auf den Transistor 393, 21B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 21A entnommen wurde, und 210 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie X3-X4 in 21A entnommen wurde. Es sei angemerkt, dass in 21A das Substrat 362, die Isolierfilme 364, 372 und 376 und dergleichen der Einfachheit halber weggelassen wurden. 21B ist die Querschnittsansicht des Transistors 393 in der Kanalbreitenrichtung. Außerdem ist 210 die Querschnittsansicht des Transistors 393 in der Kanallängsrichtung.
  • Der Oxidhalbleiterfilm 366 kann, wie der Oxidhalbleiterfilm 366 des Transistors 393, der in 21A bis 21C dargestellt wird, eine mehrschichtige Struktur aus dem Oxidhalbleiterfilm 367b, der in Kontakt mit dem Isolierfilm 364 ist, und dem Oxidhalbleiterfilm 367c aufweisen, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 367b und dem Isolierfilm 372 ist.
  • <Bandstruktur>
  • Hier werden die Bandstrukturen des Transistors, der in 20A bis 20C dargestellt wird, und des Transistors, der in 21A bis 21C dargestellt wird, beschrieben. Es sei angemerkt, dass 22A die Bandstruktur des Transistors 392 zeigt, der in 20A bis 20C dargestellt wird, und zum besseren Verständnis werden jeweils die Energie (Ec) am Minimum des Leitungsbandes des Isolierfilms 364, der Oxidhalbleiterfilme 367a, 367b und 367c und des Isolierfilms 372 gezeigt. 22B zeigt die Bandstruktur des Transistors 393, der in 21A bis 21C dargestellt wird, und zum besseren Verständnis werden jeweils die Energie (Ec) am Minimum des Leitungsbandes des Isolierfilms 364, der Oxidhalbleiterfilme 367b und 367c und des Isolierfilms 372 gezeigt.
  • Wie in 22A dargestellt, ändern sich die Energien an den Minima der Leitungsbänder in den Oxidhalbleiterfilmen 367a, 367b und 367c stetig. Dies kann auch durch den Umstand erklärt werden, dass sich die Bestandselemente der Oxidhalbleiterfilme 367a, 367b und 367c gleichen und dass Sauerstoff leicht zwischen den Oxidhalbleiterfilmen 367a bis 367c diffundiert. Deshalb weisen die Oxidhalbleiterfilme 367a, 367b und 367c eine stetige physikalische Eigenschaft auf, obwohl sie eine Schichtanordnung aus Filmen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen sind.
  • Die Oxidhalbleiterfilme, die übereinander angeordnet sind und die gleichen Hauptbestandteile enthalten, weisen nicht einfach nur eine mehrschichtige Struktur aus den Schichten auf, sondern auch ein stetiges Energieband (hier im Besonderen eine Wannen-Struktur mit einer U-Form, bei der sich die Energien an den Minima der Leitungsbänder stetig zwischen den Schichten ändern (U-förmige Wanne)). Mit anderen Worten: Die mehrschichtige Struktur wird derart ausgebildet, dass kein Defektzustand (defect state), der als Einfangzentrum (trap center) oder Rekombinationszentrum (recombination center) in einem Oxidhalbleiter dient, oder keine Verunreinigung, die den Fluss von Ladungsträgern behindert, an den Grenzflächen zwischen den Schichten existiert. Wenn Verunreinigungen zwischen den übereinander angeordneten Oxidhalbleiterfilmen gemischt werden, geht die Kontinuität des Energiebandes verloren und Ladungsträger verschwinden durch eine Falle oder Rekombination.
  • Es sei angemerkt, dass 22A den Fall darstellt, in dem Ec des Oxidhalbleiterfilms 367a und Ec des Oxidhalbleiterfilms 367c einander gleichen; jedoch können sie sich voneinander unterscheiden.
  • Wie in 22A dargestellt, dient der Oxidhalbleiterfilm 367b als Wanne, und ein Kanal des Transistors 392 wird in dem Oxidhalbleiterfilm 367b gebildet. Es sei angemerkt, dass ein Kanal in der U-förmigen Wannen-Struktur auch als eingebetteter Kanal bezeichnet werden kann, da sich die Energien an den Minima der Leitungsbänder stetig in den Oxidhalbleiterfilmen 367a, 367b und 367c ändern.
  • Wie in 22B dargestellt, ändern sich die Energien an den Minima der Leitungsbänder stetig in den Oxidhalbleiterfilmen 367b und 367c.
  • Wie in 22B dargestellt, dient der Oxidhalbleiterfilm 367b als Wanne, und ein Kanal des Transistors 393 wird in dem Oxidhalbleiterfilm 367b gebildet.
  • Der Transistor 392, der in 20A bis 20C dargestellt wird, umfasst die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c, die ein oder mehrere Metallelement/e enthalten, das/die den Oxidhalbleiterfilm 367b bildet/bilden; demzufolge werden Grenzflächenzustände an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367a und dem Oxidhalbleiterfilm 367b und an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367c und dem Oxidhalbleiterfilm 367b mit geringerer Wahrscheinlichkeit gebildet. Somit können durch die Oxidhalbleiterfilme 367a und 367c Schwankungen oder Veränderungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors, wie z. B. einer Schwellenspannung, verringert werden.
  • Der Transistor 393, der in 21A bis 21C dargestellt wird, umfasst den Oxidhalbleiterfilm 367c, der ein oder mehrere Metallelemente enthält, das/die den Oxidhalbleiterfilm 367b bildet/bilden; demzufolge werden Grenzflächenzustände an der Grenzfläche zwischen dem Oxidhalbleiterfilm 367c und dem Oxidhalbleiterfilm 367b mit geringerer Wahrscheinlichkeit gebildet. Somit können durch den Oxidhalbleiterfilm 367c Schwankungen oder Veränderungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors, wie z. B. einer Schwellenspannung, verringert werden.
  • <Strukturbeispiel 4 des Transistors>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur des Transistors, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist, anhand von 23A bis 23C und 24 beschrieben.
  • 23A bis 23C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors 150, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist. 23A ist eine Draufsicht auf den Transistor 150, 23B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 23A entnommen wurde, und 23C ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie X3-X4 in 23A entnommen wurde.
  • Der Transistor 150, der in 23A bis 23C dargestellt wird, umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 106 über einem Isolierfilm 104, der über einem Substrat 102 ausgebildet ist, einen Isolierfilm 108 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 106, einen leitfähigen Film 110 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 in einem Teil einer Öffnung 140a, die in dem Isolierfilm 108 ausgebildet ist, einen leitfähigen Film 112 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 in einem Teil einer Öffnung 140b, die in dem Isolierfilm 108 ausgebildet ist, und einen leitfähigen Film 114, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 überlappt, wobei der Isolierfilm 108 dazwischen bereitgestellt ist. Es sei angemerkt, dass Isolierfilme 116 und 118 über dem Transistor 150 bereitgestellt sein können.
  • Bereiche des Oxidhalbleiterfilms 106, die sich nicht mit den leitfähigen Filmen 110 und 112 und dem leitfähigen Film 114 überlappen, enthalten jeweils ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet. Ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, wird nachstehend als Verunreinigungselement beschrieben. Typische Beispiele für ein Verunreinigungselement sind Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor, ein Edelgaselement und dergleichen. Typische Beispiele für ein Edelgaselement sind Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon.
  • Wenn das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm hinzugefügt wird, wird eine Bindung zwischen einem Metallelement und Sauerstoff in dem Oxidhalbleiterfilm getrennt, wodurch eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird. Wenn das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm hinzugefügt wird, wird Sauerstoff, der an ein Metallelement in dem Oxidhalbleiterfilm gebunden ist, an das Verunreinigungselement gebunden, wodurch Sauerstoff von dem Metallelement gelöst wird, und demzufolge wird eine Sauerstofffehlstelle gebildet. Infolgedessen weist der Oxidhalbleiterfilm eine höhere Ladungsträgerdichte auf, und somit wird seine Leitfähigkeit erhöht.
  • Hier ist 24 eine vergrößerte Teilansicht des Oxidhalbleiterfilms 106. Wie in 24 dargestellt, umfasst der Oxidhalbleiterfilm 106 Bereiche 106a, die in Kontakt mit den leitfähigen Filmen 110 und 112 sind, Bereiche 106b, die in Kontakt mit dem Isolierfilm 116 sind, und Bereiche 106c und einen Bereich 106d, die sich mit dem Isolierfilm 108 überlappen.
  • Der Bereich 106a weist eine hohe Leitfähigkeit auf und dient in ähnlicher Weise wie der Bereich 366a, der in 18A und 18B dargestellt wird, als Source-Bereich oder als Drain-Bereich.
  • Die Bereiche 106b und 106c dienen als niederohmige Bereiche. Die Bereiche 106b und 106c enthalten ein Verunreinigungselement. Es sei angemerkt, dass die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 106b höher sind als diejenigen in den Bereichen 106c. Es sei angemerkt, dass sich in dem Fall, in dem der leitfähige Film 114 eine sich verjüngende Seitenfläche aufweist, ein Teil der Bereiche 106c mit dem leitfähigen Film 114 überlappen kann.
  • In dem Fall, in dem ein Edelgaselement als Verunreinigungselement verwendet wird und der Oxidhalbleiterfilm 106 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, enthalten die Bereiche 106a bis 106d das Edelgaselement, und die Konzentrationen der Edelgaselemente in den Bereichen 106b und 106c sind höher als diejenigen in den Bereichen 106a und 106d. Dies liegt darin begründet, dass in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 106 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, das Edelgaselement in dem Oxidhalbleiterfilm 106 enthalten ist, da das Edelgaselement als Sputtergas verwendet wird, und das Edelgaselement absichtlich dem Oxidhalbleiterfilm 106 hinzugefügt wird, um Sauerstofffehlstellen in den Bereichen 106b und 106c zu bilden. Es sei angemerkt, dass ein Edelgaselement, das sich von demjenigen in den Bereichen 106a und 106d unterscheidet, den Bereichen 106b und 106c hinzugefügt werden kann.
  • In dem Fall, in dem das Verunreinigungselement Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor oder Chlor ist, enthalten lediglich die Bereiche 106b und 106c das Verunreinigungselement. Demzufolge sind die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 106b und 106c höher als diejenigen in den Bereichen 106a und 106d. Es sei angemerkt, dass die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 106b und 106c, die durch SIMS gemessen wurden, höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 ×1021 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein können.
  • Die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 106b und 106c sind in dem Fall, in dem die Verunreinigungselemente Wasserstoff sind, höher als diejenigen in den Bereichen 106a und 106d. Es sei angemerkt, dass die Wasserstoffkonzentrationen in den Bereichen 106b und 106c, die durch SIMS gemessen werden, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein können.
  • Sauerstofffehlstellen und Ladungsträgerdichten der Bereiche 106b und 106c erhöhen sich, da die Bereiche 106b und 106c die Verunreinigungselemente enthalten. Folglich weisen die Bereiche 106b und 106c eine höhere Leitfähigkeit auf und dienen als niederohmige Bereiche.
  • Es sei angemerkt, dass das Verunreinigungselement eine Kombination aus einem oder mehreren Elementen von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor und Chlor und einem oder mehreren Edelgaselement/en sein kann. In diesem Fall kann die Leitfähigkeit der Bereiche 106b und 106c durch die Wechselwirkung zwischen Sauerstofffehlstellen, die durch die Edelgaselemente in den Bereichen 106b und 106c gebildet werden, und einem oder mehreren Elementen von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor und Chlor, das/die den vorstehenden Bereichen hinzugefügt wird/werden, weiter erhöht werden.
  • Der Bereich 106d dient als Kanal.
  • Ein Bereich des Isolierfilms 108, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 und dem leitfähigen Film 114 überlappt, dient als Gate-Isolierfilm. Außerdem dient ein Bereich des Isolierfilms 108, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 und den leitfähigen Filmen 110 und 112 überlappt, als Zwischenschicht-Isolierfilm.
  • Die leitfähigen Filme 110 und 112 dienen als Source-Elektrode und Drain-Elektrode. Der leitfähige Film 114 dient als Gate-Elektrode.
  • Bei dem Herstellungsprozess des bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistors 150 werden der leitfähige Film 114, der als Gate-Elektrode dient, und die leitfähigen Filme 110 und 112, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, zur gleichen Zeit ausgebildet. Demzufolge überlappt sich in dem Transistor 150 der leitfähige Film 114 nicht mit den leitfähigen Filmen 110 und 112, und eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem leitfähigen Film 114 und jedem der leitfähigen Filme 110 und 112 gebildet wird, kann verringert werden. Demzufolge können in dem Fall, in dem ein großes Substrat als Substrat 102 verwendet wird, Signalverzögerungen in den leitfähigen Filmen 110 und 112 und dem leitfähigen Film 114 verringert werden.
  • Außerdem wird in dem Transistor 150 das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 106 unter Verwendung der leitfähigen Filme 110 und 112 und des leitfähigen Films 114 als Masken hinzugefügt. Das heißt, dass der niederohmige Bereich in selbstausrichtender Weise ausgebildet werden kann.
  • Das Substrat 362, das in 17A und 17B dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Substrat 102 verwendet werden.
  • Der Isolierfilm 364, der in 17A und 17B dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Isolierfilm 104 verwendet werden.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 266 und 366, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als Oxidhalbleiterfilm 106 verwendet werden.
  • Die Isolierfilme 272 und 372, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als Isolierfilm 108 verwendet werden.
  • Da die leitfähigen Filme 110 und 112 und der leitfähige Film 114 zur gleichen Zeit ausgebildet werden, werden sie unter Verwendung der gleichen Materialen ausgebildet und weisen die gleichen mehrschichtigen Strukturen auf.
  • Die leitfähigen Filme 368 und 370, der leitfähige Film 374, die leitfähigen Filme 268 und 270, der leitfähige Film 261 und der leitfähige Film 274, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als leitfähige Filme 110 und 112 und leitfähiger Film 114 verwendet werden.
  • Der Isolierfilm 116 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von einem Oxidisolierfilm und/oder einem Nitridisolierfilm ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass ein Oxidisolierfilm vorzugsweise mindestens für einen Bereich des Isolierfilms 116 verwendet wird, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 106 ist, um die Eigenschaften der Grenzfläche zu dem Oxidhalbleiterfilm 106 zu verbessern. Ein Oxidisolierfilm, der beim Erwärmen Sauerstoff abgibt, wird vorzugsweise für den Isolierfilm 116 verwendet, wobei in diesem Falle Sauerstoff, der in dem Isolierfilm 116 enthalten ist, auf Grund einer Wärmebehandlung zu dem Oxidhalbleiterfilm 106 wandern kann.
  • Der Isolierfilm 116 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von beispielsweise einem oder mehreren von Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Galliumoxid, einem Ga-Zn-Oxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Der Isolierfilm 118 ist vorzugsweise ein Film, der als Barrierefilm gegen Wasserstoff, Wasser oder dergleichen von außen dient. Der Isolierfilm 118 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung unter Verwendung von beispielsweise einem oder mehreren von Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Aluminiumoxid und dergleichen ausgebildet werden.
  • Die Dicken der Isolierfilme 116 und 118 können jeweils größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, oder größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 400 nm sein.
  • Es sei angemerkt, dass in ähnlicher Weise wie beim Transistor 394, der in 17A und 17B dargestellt wird, der Transistor 150 eine Dual-Gate-Struktur aufweisen kann, bei der ein leitfähiger Film unter dem Isolierfilm 104 bereitgestellt ist, so dass er sich mit dem Oxidisolierfilm 106 überlappt.
  • <Strukturbeispiel 5 des Transistors>
  • Als Nächstes wird eine weitere Struktur des Transistors, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist, anhand von 25A bis 25C sowie 26A und 26B beschrieben.
  • 25A bis 25C sind eine Draufsicht und Querschnittsansichten eines Transistors 450, der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthalten ist. 25A ist eine Draufsicht auf den Transistor 450, 25B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie Y3-Y4 in 25A entnommen wurde, und 25C ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Strichpunktlinie X3-X4 in 25A entnommen wurde.
  • Der Transistor 450, der in 25A bis 25C dargestellt wird, umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 406 über einem Isolierfilm 404, der über einem Substrat 402 ausgebildet ist, einen Isolierfilm 408 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 406, einen leitfähigen Film 414, der sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 406 überlappt, wobei der Isolierfilm 408 dazwischen bereitgestellt ist, einen Isolierfilm 418 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 406, einen Isolierfilm 416, der über dem Isolierfilm 418 ausgebildet ist, einen leitfähigen Film 410 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 406 in einer Öffnung 440a, die in den Isolierfilmen 418 und 416 ausgebildet ist, und einen leitfähigen Film 412 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 406 in einer Öffnung 440b, die in den Isolierfilmen 418 und 416 ausgebildet ist.
  • Der leitfähige Film 414 des Transistors 450 dient als Gate-Elektrode. Die leitfähigen Filme 410 und 412 dienen als Source-Elektrode und Drain-Elektrode.
  • Bereiche des Oxidhalbleiterfilms 406, die sich nicht mit den leitfähigen Filmen 410 und 412 und dem leitfähigen Film 414 überlappen, enthalten jeweils ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet. Ein Element, das eine Sauerstofffehlstelle bildet, wird nachstehend als Verunreinigungselement bezeichnet. Typische Beispiele für ein Verunreinigungselement sind Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor, ein Edelgaselement und dergleichen. Typische Beispiele für ein Edelgaselement sind Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon.
  • Wenn das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm hinzugefügt wird, wird eine Bindung zwischen einem Metallelement und Sauerstoff in dem Oxidhalbleiterfilm getrennt, wodurch eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird. Wenn das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm hinzugefügt wird, wird Sauerstoff, der an ein Metallelement in dem Oxidhalbleiterfilm gebunden ist, an das Verunreinigungselement gebunden, wodurch Sauerstoff von dem Metallelement gelöst wird und folglich eine Sauerstofffehlstelle gebildet wird. Demzufolge weist der Oxidhalbleiterfilm eine höhere Ladungsträgerdichte auf, und somit wird seine Leitfähigkeit erhöht.
  • Hier ist 26A eine vergrößerte Teilansicht des Oxidhalbleiterfilms 406. Der Oxidhalbleiterfilm 406 umfasst, wie in 26A dargestellt, einen Bereich 406b, der in Kontakt mit den leitfähigen Filmen 410 und 412 oder dem Isolierfilm 418 ist, und einen Bereich 406d, der in Kontakt mit dem Isolierfilm 408 ist. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem der leitfähige Film 414 eine sich verjüngende Seitenfläche aufweist, der Oxidhalbleiterfilm 406 einen Bereich 406c umfassen kann, der sich mit einem sich verjüngenden Abschnitt des leitfähigen Films 414 überlappt.
  • Der Bereich 406b dient als niederohmiger Bereich. Der Bereich 406b enthält mindestens ein Edelgaselement und Wasserstoff als Verunreinigungselemente. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem der leitfähige Film 414 eine sich verjüngende Seitenfläche aufweist, das Verunreinigungselement über den sich verjüngenden Abschnitt des leitfähigen Films 414 dem Bereich 406c hinzugefügt wird; demzufolge enthält der Bereich 406c das Verunreinigungselement, jedoch ist die Konzentration des Edelgaselements, das ein Beispiel für das Verunreinigungselement des Bereichs 406c ist, niedriger als diejenige in dem Bereich 406b. Durch die Bereiche 406c kann die Source-Drain-Spannungsfestigkeit des Transistors erhöht werden.
  • In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 406 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, enthalten die Bereiche 406b bis 406d jeweils das Edelgaselement, und sind die Konzentrationen der Edelgaselemente in den Bereichen 406b und 406c höher als diejenigen in dem Bereich 406d. Dies liegt darin begründet, dass in dem Fall, in dem der Oxidhalbleiterfilm 406 durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, das Edelgaselement in dem Oxidhalbleiterfilm 406 enthalten ist, da das Edelgaselement als Sputtergas verwendet wird, und das Edelgaselement absichtlich dem Oxidhalbleiterfilm 406 hinzugefügt wird, um Sauerstofffehlstellen in den Bereichen 406b und 406c zu bilden. Es sei angemerkt, dass ein Edelgaselement, das sich von demjenigen in dem Bereich 406d unterscheidet, den Bereichen 406b und 406c hinzugefügt werden kann.
  • Da der Bereich 406b in Kontakt mit dem Isolierfilm 418 ist, ist die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 406b höher als diejenige in dem Bereich 406d. Außerdem ist in dem Fall, in dem Wasserstoff aus dem Bereich 406b in den Bereich 406c diffundiert, die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 406c höher als diejenige in dem Bereich 406d. Jedoch ist die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 406b höher als diejenige in dem Bereich 406c.
  • In den Bereichen 406b und 406c können die Wasserstoffkonzentrationen, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) gemessen werden, höher als oder gleich 8 × 1019 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1020 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein. Es sei angemerkt, dass die Wasserstoffkonzentration in dem Bereich 406d, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie gemessen wird, niedriger als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3, niedriger als oder gleich 5 × 1017 Atome/cm3, oder niedriger als oder gleich 1 × 1016 Atome/cm3 sein kann.
  • In dem Fall, in dem Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Aluminium, Silizium, Phosphor oder Chlor dem Oxidhalbleiterfilm 406 als Verunreinigungselement hinzugefügt wird, enthalten lediglich die Bereiche 406b und 406c das Verunreinigungselement. Demzufolge sind die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 406b und 406c höher als diejenige in dem Bereich 406d. Es sei angemerkt, dass die Konzentrationen des Verunreinigungselements in den Bereichen 406b und 406c, die durch Sekundärionenmassenspektroskopie gemessen wurden, höher als oder gleich 1 × 1018 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1022 Atome/cm3, höher als oder gleich 1 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 1 × 1021 Atome/cm3, oder höher als oder gleich 5 × 1019 Atome/cm3 und niedriger als oder gleich 5 × 1020 Atome/cm3 sein können.
  • Die Bereiche 406b und 406c weisen auf Grund des Hinzufügens des Edelgaselements höhere Wasserstoffkonzentrationen und eine größere Menge an Sauerstofffehlstellen auf als der Bereich 406d. Demzufolge weisen die Bereiche 406b und 406c eine höhere Leitfähigkeit auf und dienen als niederohmige Bereiche. Der spezifische Widerstand der Bereiche 406b und 406c kann typischerweise höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 104 Ωcm, oder höher als oder gleich 1 × 10–3 Ωcm und niedriger als 1 × 10–1 Ωcm sein.
  • Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Menge an Wasserstoff in jedem der Bereiche 406b und 406c gleich der oder kleiner als die darin enthaltene Menge an Sauerstofffehlstellen ist, Wasserstoff leicht durch Sauerstofffehlstellen eingefangen wird und mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Bereich 406d diffundiert, der als Kanal dient. Folglich kann ein selbstleitender Transistor erhalten werden.
  • Der Bereich 406d dient als Kanal.
  • Außerdem könnte, nachdem das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 406 unter Verwendung des leitfähigen Films 414 als Maske hinzugefügt worden ist, die Fläche des leitfähigen Films 414 verkleinert werden, wenn dieser von oben betrachtet wird (siehe 26B). Insbesondere wird, nachdem das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 406 hinzugefügt worden ist, ein Verschlankungsprozess an einer Maske (z. B. einem Fotolack) über dem leitfähigen Film 414 durchgeführt. Anschließend werden der leitfähige Film 414 und der Isolierfilm 408 unter Verwendung der Maske geätzt. Durch diesen Schritt kann ein leitfähiger Film 414a und ein Isolierfilm 408a, die in 26B dargestellt werden, ausgebildet werden. Als Verschlankungsprozess kann beispielsweise ein Veraschungsprozess unter Verwendung eines Sauerstoffradikals oder dergleichen verwendet werden.
  • Folglich wird ein Offset-Bereich 406e zwischen dem Bereich 406c und dem Bereich 406d, der in dem Oxidhalbleiterfilm 406 als Kanal dient, ausgebildet. Es sei angemerkt, dass die Länge des Offset-Bereichs 406e in der Kanallängsrichtung auf weniger als 0,1 μm festgelegt wird, wodurch eine Verringerung des Durchlassstroms des Transistors unterdrückt werden kann.
  • Das Substrat 362, das in 17A und 17B dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Substrat 402 verwendet werden, das in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Der Isolierfilm 364, der in 17A und 17B dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Isolierfilm 404 verwendet werden, der in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Die Oxidhalbleiterfilme 266 und 366, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als Oxidhalbleiterfilm 406 verwendet werden, der in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Die Isolierfilme 272 und 372, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als Isolierfilm 408 verwendet werden, der in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Die leitfähigen Filme 368 und 370, der leitfähige Film 374, die leitfähigen Filme 268 und 270, der leitfähige Film 261 und der leitfähige Film 274, die in 17A und 17B dargestellt werden, können in angemessener Weise als leitfähige Filme 410 und 412 und leitfähiger Film 414 verwendet werden, die in 25A bis 25C dargestellt werden.
  • Der Isolierfilm 116, der in 23A bis 23C dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Isolierfilm 416 verwendet werden, der in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Der Isolierfilm 376, der in 17A und 17B dargestellt wird, kann in angemessener Weise als Isolierfilm 418 verwendet werden, der in 25A bis 25C dargestellt wird.
  • Die Dicken der Isolierfilme 416 und 418 können jeweils größer als oder gleich 30 nm und kleiner als oder gleich 500 nm, oder größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 400 nm sein.
  • In dem Transistor 450 überlappt sich der leitfähige Film 414 nicht mit den leitfähigen Filmen 410 und 412, und eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem leitfähigen Film 414 und jedem der leitfähigen Filme 410 und 412 gebildet wird, kann verringert werden. Demzufolge können in dem Fall, in dem ein großes Substrat als Substrat 402 verwendet wird, Signalverzögerungen in den leitfähigen Filmen 410 und 412 und dem leitfähigen Film 414 verringert werden.
  • Außerdem wird in dem Transistor 450 das Verunreinigungselement dem Oxidhalbleiterfilm 406 unter Verwendung des leitfähigen Films 414 als Maske hinzugefügt. Das heißt, dass der niederohmige Bereich in selbstausrichtender Weise ausgebildet werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass in ähnlicher Weise wie bei dem in 17A und 17B dargestellten Transistor 394 der Transistor 450 eine Dual-Gate-Struktur aufweisen kann, bei der ein leitfähiger Film unter dem Isolierfilm 404 bereitgestellt ist, so dass sich dieser mit dem Oxidhalbleiterfilm 406 überlappt.
  • Die Struktur, die vorstehend bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in angemessener Weise mit einer beliebigen der Strukturen kombiniert werden, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • [Ausführungsform 3]
  • Bei dieser Ausführungsform werden Modifikationsbeispiele für die Transistoren, die bei dem Pixelabschnitt und der Treiberschaltung der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, anhand von 27A bis 27F, 28A bis 28F und 29A bis 29E beschrieben. Ein Transistor, der in 27A bis 27F dargestellt wird, umfasst einen Oxidhalbleiterfilm 828, der über einem Isolierfilm 824 ausgebildet ist, der sich über einem Substrat 821 befindet, einen Isolierfilm 837, der in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 828 ist, und einen leitfähigen Film 840, der in Kontakt mit dem Isolierfilm 837 ist und sich mit dem Oxidhalbleiterfilm 828 überlappt. Es sei angemerkt, dass der Isolierfilm 837 als Gate-Isolierfilm dient. Der leitfähige Film 840 dient als Gate-Elektrode.
  • Außerdem umfasst der Transistor einen Isolierfilm 846 in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 828 und einen Isolierfilm 847 in Kontakt mit dem Isolierfilm 846. Des Weiteren umfasst der Transistor leitfähige Filme 856 und 857, die in Kontakt mit dem Oxidhalbleiterfilm 828 in Öffnungen sind, die in den Isolierfilmen 846 und 847 ausgebildet sind. Es sei angemerkt, dass die leitfähigen Filme 856 und 857 als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen. Des Weiteren sind ein Isolierfilm 862 in Kontakt mit dem Isolierfilm 847 und den leitfähigen Filmen 856 und 857 bereitgestellt.
  • Als Strukturen für den Transistor, der bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, und als leitfähiger Film und als Isolierfilm in Kontakt mit den Strukturen können die Strukturen des bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Transistors, der leitfähige Film und der Isolierfilm in Kontakt mit den Strukturen in angemessener Weise verwendet werden.
  • Bei dem Transistor, der in 27A dargestellt wird, umfasst der Oxidhalbleiterfilm 828 einen Bereich 828a, der sich mit dem leitfähigen Film 840 überlappt, und Bereiche 828b und 828c, die ein Verunreinigungselement enthalten. Die Bereiche 828b und 828c werden derart ausgebildet, dass der Bereich 828a dazwischen bereitgestellt ist. Die leitfähigen Filme 856 und 857 sind in Kontakt mit den Bereichen 828b bzw. 828c. Der Bereich 828a dient als Kanalbereich. Die Bereiche 828b und 828c weisen einen niedrigeren spezifischen Widerstand auf als der Bereich 828a und können als niederohmige Bereiche bezeichnet werden. Die Bereiche 828b und 828c dienen als Source-Bereich und Drain-Bereich.
  • Alternativ wird, wie bei dem in 27B dargestellten Transistor, ein Verunreinigungselement nicht notwendigerweise Bereichen 828d und 828e des Oxidhalbleiterfilms 828 hinzugefügt, die in Kontakt mit den leitfähigen Filmen 856 bzw. 857 sind. In diesem Fall sind die Bereiche 828b und 828c, die ein Verunreinigungselement enthalten, zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828d und 828e in Kontakt mit den leitfähigen Filmen 856 und 857 bereitgestellt. Die Bereiche 828d und 828e weisen eine Leitfähigkeit auf, wenn eine Spannung an die leitfähigen Filme 856 und 857 angelegt wird; demzufolge dienen die Bereiche 828d und 828e als Source-Bereich und Drain-Bereich.
  • Es sei angemerkt, dass der in 27B dargestellte Transistor derart ausgebildet werden kann, dass, nachdem die leitfähigen Filme 856 und 857 ausgebildet worden sind, dem Oxidhalbleiterfilm ein Verunreinigungselement unter Verwendung des leitfähigen Films 840 und der leitfähigen Filme 856 und 857 als Masken hinzugefügt wird.
  • Ein Endabschnitt des leitfähigen Films 840 kann eine sich verjüngende Form aufweisen. Das heißt: Der Winkel θ1 zwischen einer Oberfläche, an der der Isolierfilm 837 und der leitfähige Film 840 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitfähigen Films 840 kann kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° sein. Wenn der Winkel θ1 kleiner als 90°, größer als oder gleich 10° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 15° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 85° ist, kann die Abdeckung der Seitenflächen des Isolierfilms 837 und des leitfähigen Films 840 mit dem Isolierfilm 846 verbessert werden.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele für die Bereiche 828b und 828c beschrieben. 27C bis 27F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 27A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 828. Die Kanallänge L gibt die Entfernung zwischen einem Paar von Bereichen, die ein Verunreinigungselement enthalten, an.
  • Wie in 27C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der Isolierfilm 837 dazwischen bereitgestellt ist. Das heißt, dass die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840 ausgerichtet sind oder im Wesentlichen ausgerichtet sind, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Alternativ weist der Bereich 828a, wie in 27D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, einen Bereich auf, der sich nicht mit dem leitfähigen Film 840 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Die Länge des Offset-Bereichs in der Kanallängsrichtung wird als Loff bezeichnet. Wenn eine Vielzahl von Offset-Bereichen bereitgestellt ist, gibt Loff die Länge eines Offset-Bereichs an. Es sei angemerkt, dass Loff in der Kanallänge L enthalten ist. Es sei angemerkt, dass Loff kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L ist.
  • Alternativ weisen die Bereiche 828b und 828c, wie in 27E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, jeweils einen Bereich auf, der sich mit dem leitfähigen Film 840 überlappt, wobei der Isolierfilm 837 dazwischen bereitgestellt ist. Die Bereiche dienen als Überlappungsbereich. Der Überlappungsbereich in der Kanallängsrichtung wird als Lov bezeichnet. Es sei angemerkt, dass L0 kleiner als 20%, kleiner als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 2% der Kanallänge L ist.
  • Alternativ ist ein Bereich 828f, wie in 27F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828b bereitgestellt, und ein Bereich 828g ist zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828c bereitgestellt. Die Bereiche 828f und 828g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselements und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die Bereiche 828b und 828c. Obwohl sich die Bereiche 828f und 828g in diesem Fall mit dem Isolierfilm 837 überlappen, können sie sich mit dem Isolierfilm 837 und dem leitfähigen Film 840 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 27C bis 27F der in 27A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann bei dem in 27B dargestellten Transistor in angemessener Weise eine beliebige der Strukturen in 27C bis 27F zur Anwendung kommen.
  • Bei dem Transistor, der in 28A dargestellt wird, ist der Endabschnitt des Isolierfilms 837 weiter außen als der Endabschnitt des leitfähigen Films 840 positioniert. Das heißt, dass der Isolierfilm 837 eine Form aufweist, bei der sich der Endabschnitt über den Endabschnitt des leitfähigen Films 840 hinaus erstreckt. Der Isolierfilm 846 kann von dem Bereich 828a ferngehalten werden; demzufolge kann das Eindringen von Stickstoff, Wasserstoff und dergleichen, die in dem Isolierfilm 846 enthalten sind, in den Bereich 828a, der als Kanalbereich dient, unterdrückt werden.
  • Bei dem in 28B dargestellten Transistor weisen der Isolierfilm 837 und der leitfähige Film 840 jeweils eine sich verjüngende Form auf, und die Winkel der sich verjüngenden Formen unterscheiden sich voneinander. Das heißt: Der Winkel θ1 zwischen einer Oberfläche, an der der Isolierfilm 837 und der leitfähige Film 840 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des leitfähigen Films 840 unterscheidet sich von einem Winkel θ2 zwischen einer Oberfläche, an der der Oxidhalbleiterfilm 828 und der Isolierfilm 837 in Kontakt miteinander sind, und der Seitenfläche des Isolierfilms 837. Der Winkel θ2 kann kleiner als 90°, größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 85°, oder größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 70° sein. Wenn beispielsweise der Winkel θ2 kleiner als der Winkel θ1 ist, wird die Abdeckung mit dem Isolierfilm 846 verbessert. Im Gegensatz dazu kann der Transistor miniaturisiert werden, wenn der Winkel θ2 größer als der Winkel θ1 ist.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele für die Bereiche 828b und 828c anhand von 28C bis 28F beschrieben. 28C bis 28F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 28A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 828.
  • Wie in 28C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der Isolierfilm 837 dazwischen bereitgestellt ist. Das heißt, dass die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840 ausgerichtet sind oder im Wesentlichen ausgerichtet sind, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Alternativ weist der Bereich 828a, wie in 28D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, einen Bereich auf, der sich nicht mit dem leitfähigen Film 840 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt, dass die Endabschnitte der Bereiche 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 837 ausgerichtet sind oder im Wesentlichen ausgerichtet sind und sich nicht mit dem leitfähigen Film 840 überlappen, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Alternativ weisen die Bereiche 828b und 828c, wie in 28E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, jeweils einen Bereich auf, der sich mit dem leitfähigen Film 840 überlappt, wobei der Isolierfilm 837 dazwischen bereitgestellt ist. Ein derartiger Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt, dass sich die Endabschnitte der Bereiche 828b und 828c mit dem leitfähigen Film 840 überlappen, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Der Bereich 828f ist, wie in 28F in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828b bereitgestellt, und der Bereich 828g ist zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828c bereitgestellt. Die Bereiche 828f und 828g weisen niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselements und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die Bereiche 828b und 828c. Obwohl sich die Bereiche 828f und 828g in diesem Fall mit dem Isolierfilm 837 überlappen, können sie sich mit dem Isolierfilm 837 und dem leitfähigen Film 840 überlappen.
  • Es sei angemerkt, dass in 28C bis 28F der in 28A dargestellte Transistor beschrieben wird; jedoch kann bei dem in 28B dargestellten Transistor in angemessener Weise eine beliebige der Strukturen in 28C bis 28F zur Anwendung kommen.
  • Bei dem Transistor, der in 29A dargestellt wird, weist der leitfähige Film 840 eine mehrschichtige Struktur auf, die einen leitfähigen Film 840a in Kontakt mit dem Isolierfilm 837 und einen leitfähigen Film 840b in Kontakt mit dem leitfähigen Film 840a umfasst. Der Endabschnitt des leitfähigen Films 840a ist weiter außen als der Endabschnitt des leitfähigen Films 840b positioniert. Das heißt, dass der leitfähige Film 840a eine Form aufweist, bei der sich der Endabschnitt über den Endabschnitt des leitfähigen Films 840b hinaus erstreckt.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele für die Bereiche 828b und 828c beschrieben. 29B bis 29E sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des in 29A dargestellten Oxidhalbleiterfilms 828.
  • Wie in 29B in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, sind die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840a ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet, wobei der Isolierfilm 837 dazwischen bereitgestellt ist. Das heißt, dass die Grenzflächen zwischen dem Bereich 828a und den Bereichen 828b und 828c mit dem Endabschnitt des leitfähigen Films 840 ausgerichtet sind oder im Wesentlichen ausgerichtet sind, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Alternativ weist der Bereich 828a, wie in 29C in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, einen Bereich auf, der sich nicht mit dem leitfähigen Film 840 überlappt. Der Bereich dient als Offset-Bereich. Das heißt, dass sich die Endabschnitte der Bereiche 828b und 828c nicht mit dem leitfähigen Film 840a überlappen, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Wie in 29D in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, weisen die Bereiche 828b und 828c, jeweils einen Bereich auf, der sich mit dem leitfähigen Film 840 überlappt, insbesondere mit dem leitfähigen Film 840a. Ein derartiger Bereich wird als Überlappungsbereich bezeichnet. Das heißt, dass sich die Endabschnitte der Bereiche 828b und 828c mit dem leitfähigen Film 840a überlappen, wenn diese von oben betrachtet werden.
  • Wie in 29E in einer Querschnittsansicht in der Kanallängsrichtung dargestellt, ist der Bereich 828f zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828b bereitgestellt, und der Bereich 828g ist zwischen dem Bereich 828a und dem Bereich 828c bereitgestellt. Das Verunreinigungselement wird den Bereichen 828f und 828g über den leitfähigen Film 840a hinzugefügt; demzufolge weisen die Bereiche 828f und 828g niedrigere Konzentrationen eines Verunreinigungselements und einen höheren spezifischen Widerstand auf als die Bereiche 828b und 828c. Es sei angemerkt, dass sich die Bereiche 828f und 828g mit dem leitfähigen Film 840a oder dem leitfähigen Film 840b überlappen können.
  • Der Endabschnitt des Isolierfilms 837 kann weiter außen als der Endabschnitt des leitfähigen Films 840a positioniert werden.
  • Alternativ kann die Seitenfläche des Isolierfilms 837 gekrümmt sein.
  • Alternativ kann der Isolierfilm 837 eine sich verjüngende Form aufweisen. Das heißt: Ein Winkel zwischen einer Oberfläche, an der der Oxidhalbleiterfilm 828 und der Isolierfilm 837 in Kontakt miteinander sind, und einer Seitenfläche des Isolierfilms 837 kann kleiner als 90°, bevorzugt größer als oder gleich 30° und kleiner als 90° sein.
  • Wie anhand von 29A bis 29E beschrieben worden ist, umfasst der Oxidhalbleiterfilm 828 die Bereiche 828f und 828g, die niedrigere Konzentrationen der Verunreinigungselemente und einen höheren spezifischen Widerstand aufweisen als die Bereiche 828b und 828c, wodurch das elektrische Feld des Drain-Bereichs relaxiert werden kann. Demzufolge kann eine Verschlechterung des Transistors auf Grund des elektrischen Feldes des Drain-Bereichs, wie z. B. einer Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors, verhindert werden.
  • Die Struktur, die vorstehend bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in angemessener Weise mit einer beliebigen der Strukturen kombiniert werden, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • [Ausführungsform 4]
  • Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht des Pixels der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • <Pixelanordnung>
  • 30 stellt ein Beispiel für eine Draufsicht auf das Pixel 11 dar, das in 1 dargestellt wird. Um die Anordnung des Pixels 11 zu erklären, wurden die Isolierfilme, die Pixel-Elektrode und das Licht emittierende Element 54 in 30 weggelassen.
  • Es sei angemerkt, dass vorausgesetzt wird, dass die Strukturen der Transistoren 55, 56 und 57, die in 30 dargestellt werden, jeweils derjenigen des Transistors 450, der in 25A bis 25C dargestellt wird, entsprechen.
  • Der Transistor 56 umfasst einen leitfähigen Film 1003, der als Gate dient, einen Halbleiterfilm 1004, und leitfähige Filme 1005 und 1006, die als Source und Drain dienen und elektrisch mit dem Halbleiterfilm 1004 verbunden sind. Der leitfähige Film 1003 dient als Leitung GL. Der leitfähige Film 1005 ist elektrisch über ein Kontaktloch mit einem leitfähigen Film 1001 verbunden, der als Leitung SL dient.
  • Der Transistor 57 umfasst den leitfähigen Film 1003, der als Gate dient, einen Halbleiterfilm 1007, und leitfähige Filme 1008 und 1009, die als Source und Drain dienen und elektrisch mit dem Halbleiterfilm 1007 verbunden sind. Der leitfähige Film 1008 ist elektrisch über ein Kontaktloch mit einem leitfähigen Film 1002 verbunden, der als Leitung ML dient.
  • Der Transistor 55 umfasst einen leitfähigen Film 1010, der als Gate dient, einen Halbleiterfilm 1007, und leitfähige Filme 1009 und 1011, die als Source und Drain dienen und elektrisch mit dem Halbleiterfilm 1007 verbunden sind. Der leitfähige Film 1011 dient als Leitung VL.
  • Der Kondensator 58 umfasst den Halbleiterfilm 1007, der als erste Elektrode dient, den leitfähigen Film 1010, der als zweite Elektrode dient, und einen Isolierfilm (nicht dargestellt), der zwischen dem Halbleiterfilm 1007 und dem leitfähigen Film 1010 bereitgestellt ist. Es wird bevorzugt, dass der Widerstand des Halbleiterfilms 1007 im ausreichenden Maße verringert wird, so dass der Halbleiterfilm 1007 als Elektrode dient.
  • Der leitfähige Film 1009 ist über den leitfähigen Film 1012 elektrisch mit einem leitfähigen Film 1013 (nicht dargestellt) verbunden, der als Pixel-Elektrode dient. Der leitfähige Film 1013 dient ebenfalls als Anode oder Kathode des Licht emittierenden Elements 54.
  • Für den leitfähigen Film 1013 können beliebige Metalle, Legierungen, elektrisch leitende Verbindungen, Gemische dieser und dergleichen verwendet werden. Konkrete Beispiele sind Indiumoxid-Zinnoxid (Indiumzinnoxid, indium tin oxide (ITO)), Indiumoxid-Zinnoxid, das Silizium oder Siliziumoxid enthält, Indiumoxid-Zinkoxid (Indiumzinkoxid), Indiumoxid, das Wolframoxid und Zinkoxid enthält, Gold (Au), Platin (Pt), Nickel (Ni), Wolfram (W), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Palladium (Pd) und Titan (Ti). Außerdem können ein Element, das zur Gruppe 1 oder Gruppe 2 des Periodensystems gehört, beispielsweise ein Alkalimetall, wie z. B. Lithium (Li) oder Cäsium (Cs), ein Erdalkalimetall, wie z. B. Calcium (Ca) oder Strontium (Sr), Magnesium (Mg), eine Legierung, die ein derartiges Element enthält (MgAg, AlLi), ein Seltenerdmetall, wie z. B. Europium (Eu) oder Ytterbium (Yb), eine Legierung, die ein derartiges Element enthält, Graphen und dergleichen verwendet werden. Die Elektrode wird unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das in angemessener Weise aus den oben aufgeführten ausgewählt wird, und so ausgebildet, dass sie eine optimale Dicke aufweist, so dass eine Top-Emission-Struktur, eine Bottom-Emission-Struktur oder eine Dual-Emission-Struktur selektiv ausgebildet werden kann.
  • Bei der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Farbfilterverfahren zum Einsatz kommen, bei dem Vollfarbbilder unter Verwendung einer Kombination aus einem Farbfilter und einem Licht emittierenden Element angezeigt werden, das Licht einer einzelnen Farbe, wie z. B. Weiß, emittiert. Alternativ kann ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem ein Vollfarbbild unter Verwendung einer Vielzahl Licht emittierender Elemente angezeigt wird, die Licht unterschiedlicher Farbtöne emittieren. Dieses Verfahren wird als Verfahren separater Farbgebung (separate coloring method) bezeichnet, da EL-Schichten, die jeweils zwischen einem Paar von Elektroden in einem Licht emittierenden Element platziert werden, separat mit entsprechenden Farben eingefärbt werden.
  • Bei dem Verfahren separater Farbgebung werden im Allgemeinen EL-Schichten separat durch Aufdampfen unter Verwendung einer Maske, wie z. B. einer Metall-Maske, aufgebracht. Daher hängt die Größe der Pixel von der Genauigkeit der separaten Abscheidung der EL-Schichten mittels Aufdampfen ab. Andererseits müssen bei dem Farbfilterverfahren im Unterschied zu dem Verfahren separater Farbgebung EL-Schichten nicht separat ausgebildet werden. Dementsprechend können Pixel leichter verkleinert werden als bei dem Verfahren separater Farbgebung; somit kann ein hochauflösender Pixelabschnitt erhalten werden.
  • Bei der Top-Emission-Struktur wird das von einem Licht emittierenden Element emittierte Licht nicht durch ein Element, wie z. B. eine Leitung, einen Transistor oder einen Kondensator, blockiert, so dass die Effizienz der Lichtextraktion von einem Pixel gegenüber der Bottom-Emission-Struktur verbessert werden kann. Daher kann mit der Top-Emission-Struktur selbst dann eine hohe Leuchtdichte erzielt werden, wenn der Wert des dem Licht emittierenden Element zugeführten Stroms verringert wird, und daher ist sie insofern vorteilhaft, als dass die Lebensdauer eines Licht emittierenden Elements verlängert wird.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Licht emittierende Vorrichtung eine Mikrokavitäts(optische Mikroresonator)-Struktur aufweisen, bei der das von einer EL-Schicht emittierte Licht in einem Licht emittierenden Element in Resonanz gerät. Mit einer Mikrokavitäts-Struktur kann die Lichtextraktionseffizienz von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge von dem Licht emittierenden Element erhöht werden, so dass die Leuchtdichte und die Farbreinheit des Pixelabschnitts verbessert werden können.
  • <Querschnittsstruktur der Licht emittierenden Vorrichtung>
  • 31 stellt beispielhaft die Querschnittsstruktur des Pixelabschnitts in der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Es sei angemerkt, dass 31 die Querschnittsstrukturen des Transistors 56, des Kondensators 58 und des Licht emittierenden Elements 54 des Pixels 11, das in 2 und 30 dargestellt wird, darstellt.
  • Im Besonderen umfasst die Licht emittierende Vorrichtung, die in 31 dargestellt wird, einen Isolierfilm 1016 über einem Substrat 1000, und den Transistor 56 und den Kondensator 58 über dem Isolierfilm 1016. Der Transistor 56 umfasst den Halbleiterfilm 1004, einen Isolierfilm 1015 über dem Halbleiterfilm 1004, den leitfähigen Film 1003, der sich mit dem Halbleiterfilm 1004 überlappt und als Gate dient, wobei der Isolierfilm 1015 dazwischen bereitgestellt ist, den leitfähigen Film 1005, der in Kontakt mit dem Halbleiterfilm 1004 ist und in einer Öffnung bereitgestellt ist, die in einem Isolierfilm 1017 und einem Isolierfilm 1018 ausgebildet ist, und den leitfähigen Film 1006, der in ähnlicher Weise in Kontakt mit dem Halbleiterfilm 1004 ist und in der Öffnung bereitgestellt ist, die in den Isolierfilmen 1017 und 1018 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die leitfähigen Filme 1005 und 1006 als Source und Drain des Transistors 56 dienen.
  • Der Kondensator 58 umfasst den Halbleiterfilm 1007, der als Elektrode dient, den Isolierfilm 1015 über dem Halbleiterfilm 1007, und den leitfähigen Film 1010, der als Elektrode dient und sich mit dem Halbleiterfilm 1007 überlappt, wobei der Isolierfilm 1015 dazwischen bereitgestellt ist.
  • Der Isolierfilm 1015 kann mit einer einzelnen Schicht oder einer Schichtanordnung aus einem Isolierfilm ausgebildet werden, der eines oder mehrere von Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Galliumoxid, Germaniumoxid, Yttriumoxid, Zirconiumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Hafniumoxid und Tantaloxid enthält. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung Oxynitrid mehr Sauerstoff als Stickstoff enthält und dass Nitridoxid mehr Stickstoff als Sauerstoff enthält.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter für den Halbleiterfilm 1004 verwendet wird, wird für den Isolierfilm 1016 vorzugsweise ein Material, das dem Halbleiterfilm 1004 Sauerstoff zuführen kann, verwendet. Indem das Material für den Isolierfilm 1016 verwendet wird, kann Sauerstoff, der in dem Isolierfilm 1016 enthalten ist, zu dem Halbleiterfilm 1004 wandern, und die Menge an Sauerstofffehlstellen in dem Halbleiterfilm 1004 kann verringert werden. Der in dem Isolierfilm 1016 enthaltene Sauerstoff kann in effizienter Weise zu dem Halbleiterfilm 1004 wandern, indem eine Wärmebehandlung nach dem Ausbilden des Halbleiterfilms 1004 durchgeführt wird.
  • Der Isolierfilm 1017 ist über dem Halbleiterfilm 1004 und den leitfähigen Filmen 1003 und 1010 bereitgestellt, der Isolierfilm 1018 ist über dem Isolierfilm 1017 bereitgestellt; und die leitfähigen Filme 1005, 1006 und 1009 und ein Isolierfilm 1019 sind über dem Isolierfilm 1018 bereitgestellt. Die leitfähigen Filme 1001 und 1012 sind über dem Isolierfilm 1019 bereitgestellt, der leitfähige Film 1001 ist elektrisch mit dem leitfähigen Film 1005 in einer Öffnung verbunden, die in dem Isolierfilm 1019 ausgebildet ist, und der leitfähige Film 1012 ist elektrisch mit dem leitfähigen Film 1009 in der Öffnung verbunden, die in dem Isolierfilm 1019 ausgebildet ist.
  • In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter für den Halbleiterfilm 1004 verwendet wird, weist der Isolierfilm 1017 vorzugsweise eine Funktion zum Blockieren von Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall und dergleichen auf. Es ist möglich, die Diffusion von Sauerstoff aus dem Halbleiterfilm 1004 nach außen und das Eindringen von Wasserstoff, Wasser oder dergleichen von außen in den Halbleiterfilm 1004 zu verhindern, indem der Isolierfilm 1017 bereitgestellt ist. Der Isolierfilm 1017 kann beispielsweise unter Verwendung eines Nitridisolierfilms ausgebildet werden. Als Nitridisolierfilm können ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumnitridoxidfilm, ein Aluminiumnitridfilm, ein Aluminiumnitridoxidfilm und dergleichen angegeben werden. Es sei angemerkt, dass anstelle des Nitridisolierfilms mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall und dergleichen ein Oxidisolierfilm mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen bereitgestellt sein kann. Als Oxidisolierfilm mit einem Sperreffekt gegen Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und dergleichen können ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Galliumoxynitridfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Yttriumoxynitridfilm, ein Hafniumoxidfilm, ein Hafniumoxynitridfilm und dergleichen angegeben werden.
  • Ein Isolierfilm 1020 und der leitfähige Film 1013 sind über dem Isolierfilm 1019 und den leitfähigen Filmen 1001 und 1012 bereitgestellt, und der leitfähige Film 1013 ist elektrisch mit dem leitfähigen Film 1012 in einer Öffnung verbunden, die in dem Isolierfilm 1020 ausgebildet ist. Für Einzelheiten des leitfähigen Films 1013 wird auf die Beschreibung des leitfähigen Films 1013 in 30 verwiesen.
  • Ein Isolierfilm 1025 ist über dem Isolierfilm 1020 und dem leitfähigen Film 1013 bereitgestellt. Der Isolierfilm 1025 weist eine Öffnung in einem Bereich auf, der sich mit dem leitfähigen Film 1013 überlappt. Über dem Isolierfilm 1025 ist ein Isolierfilm 1026 in einem Bereich bereitgestellt, der sich von der Öffnung des Isolierfilms 1025 unterscheidet. Eine EL-Schicht 1027 und ein leitfähiger Film 1028 werden nacheinander über den Isolierfilmen 1025 und 1026 angeordnet. Ein Abschnitt, in dem die leitfähigen Filme 1013 und 1028 einander überlappen, dient als Licht emittierendes Element 54, wobei die EL-Schicht 1027 dazwischen bereitgestellt ist. Einer der leitfähigen Filme 1013 und 1028 dient als Anode, und der andere dient als Kathode.
  • Die Licht emittierende Vorrichtung umfasst ein Substrat 1030, das dem Substrat 1000 zugewandt ist, wobei das Licht emittierende Element 54 dazwischen bereitgestellt ist. Eine Sperrschicht 1031, die eine Funktion zum Blockieren von Licht aufweist, ist unter dem Substrat 1030 bereitgestellt, d. h. eine Oberfläche des Substrats 1030, die näher an dem Licht emittierenden Element 54 ist, ist mit der Sperrschicht 1031 bereitgestellt. Die Sperrschicht 1031 weist eine Öffnung in einem Bereich auf, der sich mit dem Licht emittierenden Element 54 überlappt. In der Öffnung, die sich mit dem Licht emittierenden Element 54 überlappt, ist unter dem Substrat 1030 eine Farbschicht 1032 bereitgestellt, die sichtbares Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich durchlässt.
  • Es sei angemerkt, dass der Isolierfilm 1026 bereitgestellt ist, um den Abstand zwischen dem Licht emittierenden Element 54 und dem Substrat 1030 anzupassen und dass er in einigen Fällen weggelassen werden kann.
  • Obwohl bei dieser Ausführungsform die Top-Emission-Struktur zum Einsatz kommt, bei der Licht des Licht emittierenden Elements 54 von der Seite, die sich gegenüber dem Elementsubstrat befindet, entnommen wird, kann eine Bottom-Emission-Struktur, bei der Licht des Licht emittierenden Elements 54 von der Seite des Elementsubstrats entnommen wird, oder eine Dual-Emission-Struktur, bei der Licht des Licht emittierenden Elements 54 sowohl von der Seite des Elementsubstrats als auch von der Seite, die sich gegenüber dem Elementsubstrat befindet, entnommen wird, bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen.
  • Die Struktur, die vorstehend bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in angemessener Weise mit einer beliebigen der Strukturen kombiniert werden, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • [Ausführungsform 5]
  • Bei dieser Ausführungsform werden ein Anzeigemodul und elektronische Geräte, die unter Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden können, anhand von Zeichnungen beschrieben.
  • <Außenansicht der Licht emittierenden Vorrichtung>
  • 32 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Außenansicht der Licht emittierenden Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Licht emittierende Vorrichtung, die in 32 dargestellt wird, umfasst ein Anzeigefeld 1601; eine Leiterplatte 1602, die eine Steuereinheit, eine Stromversorgungsschaltung, eine Bildverarbeitungsschaltung, einen Bildspeicher, eine CPU und dergleichen umfasst; und einen Verbindungsabschnitt 1603. Das Anzeigefeld 1601 umfasst einen Pixelabschnitt 1604, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, eine Treiberschaltung 1605, die Pixel Zeile für Zeile auswählt, und eine Treiberschaltung 1606, die die Eingabe eines Bildsignals Sig in die Pixel in einer ausgewählten Zeile steuert.
  • Verschiedene Signale und Stromversorgungspotentiale werden von der Leiterplatte 1602 über den Verbindungsabschnitt 1603 in das Anzeigefeld 1601 eingegeben. Als Verbindungsabschnitt 1603 kann eine flexible gedruckte Leiterplatte (flexible printed circuit, FPC) oder dergleichen verwendet werden. In dem Fall, in dem ein COF-Tape als Verbindungsabschnitt 1603 verwendet wird, kann ein Teil der Schaltungen in der Leiterplatte 1602 oder ein Teil der Treiberschaltung 1605 oder der Treiberschaltung 1606, die in dem Anzeigefeld 1601 enthalten sind, auf einem separat bereitgestellten Chip ausgebildet werden, und der Chip kann mittels eines Chip-on-Film-(COF-)Verfahrens elektrisch mit dem COF-Tape verbunden werden.
  • <Strukturbeispiel des elektronischen Geräts>
  • Die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für Anzeigevorrichtungen, Notebook-Personal-Computer oder Bildwiedergabegeräte verwendet werden, die mit Aufzeichnungsmedien versehen sind (typischerweise Vorrichtungen, die den Inhalt von Aufzeichnungsmedien, wie z. B. Digital Versatile Disks (DVDs), wiedergeben und Bildschirme zum Anzeigen der wiedergegebenen Bilder aufweisen). Zusätzlich zu dem Vorstehenden können als elektronisches Gerät, bei dem die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, die folgenden Geräte angegeben werden: Mobiltelefone, tragbare Spielgeräte, tragbare Informationsendgeräte, E-Book-Lesegeräte, Kameras, wie z. B. Videokameras und digitale Fotokameras, Videobrillen (am Kopf befestigte Anzeige), Navigationssysteme, Audio-Wiedergabegeräte (z. B. Audiosysteme für Autos und digitale Audio-Player), Kopierer, Telefaxgeräte, Drucker, Multifunktionsdrucker, Geldautomaten (automated teller machine: ATM), Warenautomaten und dergleichen. 33A bis 33F stellen konkrete Beispiele für diese elektronischen Geräte dar.
  • 33A stellt eine Anzeigevorrichtung dar, die ein Gehäuse 3001, einen Anzeigeabschnitt 3002, einen Standfuß 3003 und dergleichen umfasst. Die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für den Anzeigeabschnitt 3002 verwendet werden. Es sei angemerkt, dass die Anzeigevorrichtung sämtliche Vorrichtungen zum Anzeigen von Informationen umfasst, wie z. B. Vorrichtungen für einen Personal-Computer, Vorrichtungen zum Empfangen von Fernseh-Rundfunk und zum Anzeigen von Werbung.
  • 33B stellt ein tragbares Informationsendgerät dar, das ein Gehäuse 3101, einen Anzeigeabschnitt 3102, Bedienungstasten 3103 und dergleichen umfasst. Die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für den Anzeigeabschnitt 3102 verwendet werden.
  • 33C stellt eine Anzeigevorrichtung dar, die ein Gehäuse 3701, einen Anzeigeabschnitt 3702 und dergleichen mit einer gekrümmten Oberfläche umfasst. Wenn ein flexibles Substrat für die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es möglich, die Licht emittierende Vorrichtung als Anzeigeabschnitt 3702, der von dem Gehäuse 3701 mit einer gekrümmten Oberfläche gestützt wird, zu verwenden. Es ist demzufolge möglich, eine benutzerfreundliche Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die flexibel und leicht ist.
  • 33D stellt ein tragbares Spielgerät dar, das ein Gehäuse 3301, ein Gehäuse 3302, einen Anzeigeabschnitt 3303, einen Anzeigeabschnitt 3304, ein Mikrofon 3305, einen Lautsprecher 3306, eine Bedienungstaste 3307, einen Stift 3308 und dergleichen umfasst. Die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für den Anzeigeabschnitt 3303 oder den Anzeigeabschnitt 3304 verwendet werden. Wenn die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Anzeigeabschnitt 3303 oder 3304 verwendet wird, ist es möglich, ein benutzerfreundliches tragbares Spielgerät mit einer Qualität bereitzustellen, die sich kaum verschlechtert. Obwohl das tragbare Spielgerät in 33D die zwei Anzeigeabschnitte 3303 und 3304 aufweist, ist die Anzahl der Anzeigeabschnitte, die in dem tragbaren Spielgerät enthalten sind, nicht auf zwei beschränkt.
  • 33E stellt ein E-Book-Lesegerät dar, das ein Gehäuse 3601, einen Anzeigeabschnitt 3602 und dergleichen umfasst. Die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für den Anzeigeabschnitt 3602 verwendet werden. Wenn ein flexibles Substrat verwendet wird, kann die Licht emittierende Vorrichtung Flexibilität aufweisen, so dass es möglich ist, ein flexibles und leichtes E-Book-Lesegerät bereitzustellen.
  • 33F stellt ein Mobiltelefon dar, das einen Anzeigeabschnitt 3902, ein Mikrofon 3907, einen Lautsprecher 3904, eine Kamera 3903, einen externen Verbindungsabschnitt 3906 und einen Bedienungsknopf 3905 in einem Gehäuse 3901 umfasst. Es ist möglich, die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Anzeigeabschnitt 3902 zu verwenden. Wenn die Licht emittierende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über einem flexiblen Substrat bereitgestellt ist, kann die Licht emittierende Vorrichtung für den Anzeigeabschnitt 3902 mit einer gekrümmten Oberfläche verwendet werden, wie in 33F dargestellt wird.
  • Die Struktur, die vorstehend bei dieser Ausführungsform beschrieben worden ist, kann in angemessener Weise mit einer beliebigen der Strukturen kombiniert werden, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • [Ausführungsform 6]
  • Bei dieser Ausführungsform werden die Struktur eines Oxidhalbleiters, der bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und ein Abscheidungsmodell dafür beschrieben.
  • In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „parallel”, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet wird, größer als oder gleich –10° und kleiner als oder gleich 10° ist, und umfasst daher auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich –5° und kleiner als oder gleich 5° ist. Der Begriff „im Wesentlichen parallel” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet wird, größer als oder gleich –30° und kleiner als oder gleich 30° ist. Der Begriff „senkrecht” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet wird, größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100° ist, und umfasst daher auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95° ist. Der Begriff „im Wesentlichen senkrecht” bedeutet, dass der Winkel, der zwischen zwei geraden Linien gebildet wird, größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist.
  • In dieser Beschreibung sind trigonale und rhomboedrische Kristallsysteme in einem hexagonalen Kristallsystem enthalten.
  • «Struktur des Oxidhalbleiters»
  • Eine Struktur eines Oxidhalbleiterfilms wird nachfolgend beschrieben.
  • Ein Oxidhalbleiter wird in einen einkristallinen Oxidhalbleiter und in einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter eingeteilt. Beispiele für einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter umfassen einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline Oxide semiconductor, CAAC-OS), einen polykristallinen Oxidhalbleiter, einen mikrokristallinen Oxidhalbleiter und einen amorphen Oxidhalbleiter.
  • Von einer anderen Perspektive aus gesehen, wird ein Oxidhalbleiter in einen amorphen Oxidhalbleiter und in einen kristallinen Oxidhalbleiter eingeteilt. Beispiele für einen kristallinen Oxidhalbleiter umfassen außerdem einen einkristallinen Oxidhalbleiter, einen CAAC-OS, einen polykristallinen Oxidhalbleiter und einen mikrokristallinen Oxidhalbleiter.
  • <CAAC-OS>
  • Zuerst wird ein CAAC-OS beschrieben. Es sei angemerkt, dass ein CAAC-OS als Oxidhalbleiter, der Nanokristalle mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned nanocrystals, CANC) enthält, bezeichnet werden kann.
  • Ein CAAC-OS ist einer der Oxidhalbleiter, die eine Vielzahl von Kristallteilen mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen (auch als Pellets bezeichnet).
  • In einem kombinierten Analysebild (auch als hochauflösendes TEM-Bild bezeichnet) aus einem Hellfeldbild und einem Beugungsbild eines CAAC-OS, das mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) erhalten wurde, kann eine Vielzahl von Pellets beobachtet werden. Im hochauflösenden TEM-Bild wird jedoch eine Grenze zwischen Pellets, das heißt eine Korngrenze, nicht eindeutig beobachtet. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass in dem CAAC-OS eine Verringerung der Elektronenbeweglichkeit auf Grund der Korngrenze auftritt.
  • Ein CAAC-OS, der mit einem TEM beobachtet wird, wird nachstehend beschrieben. 35A zeigt ein hochauflösendes TEM-Bild eines Querschnitts des CAAC-OS, der aus einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen parallel zur Probenoberfläche ist. Das hochauflösende TEM-Bild wird mittels einer Funktion zur Korrektur der sphärischen Aberration erhalten. Das hochauflösende TEM-Bild, das mittels einer Funktion zum Korrigieren einer sphärischen Aberration erhalten wird, wird insbesondere als Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild bezeichnet. Es sei angemerkt, dass das Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bild beispielsweise mit einem Analyse-Elektronenmikroskop mit atomarer Auflösung (atomic resolution analytical electron microscope) JEM-ARM200F, hergestellt von JEOL Ltd., erhalten werden kann.
  • 35B ist ein vergrößertes Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild eines Bereichs (1) in 35A. 35B zeigt, dass Metallatome in übereinander angeordneter Weise in einem Pellet angeordnet sind. Jede Metallatomlage weist eine Konfiguration auf, die eine Unebenheit einer Oberfläche, über der der CAAC-OS ausgebildet ist (die Oberfläche wird nachstehend als Ausbildungsoberfläche bezeichnet), oder eine Unebenheit einer Oberseite des CAAC-OS widerspiegelt, und jede Metallatomlage ist parallel zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS angeordnet.
  • Der CAAC-OS weist, wie in 35B gezeigt, eine charakteristische Atomanordnung auf. Die charakteristische Atomanordnung wird durch eine Hilfslinie in 35C dargestellt. 35B und 35C belegen, dass die Größe eines Pellets zirka 1 nm bis 3 nm beträgt und dass die Größe eines Raums, der durch die sich neigenden Pellets hervorgerufen wird, zirka 0,8 nm beträgt. Deshalb kann das Pellet auch als Nanokristall (nanocrystal, nc) bezeichnet werden.
  • Den Cs-korrigierten hochauflösenden TEM-Bildern zufolge wird hier die schematische Anordnung der Pellets 5100 eines CAAC-OS über einem Substrat 5120 als solche Struktur dargestellt, bei der Ziegel oder Blöcke übereinander angeordnet sind (siehe 35D). Der Teil, in dem sich, wie in 35C beobachtet, die Pellets neigen, entspricht einem Bereich 5161, der in 35D gezeigt wird.
  • 36A zeigt ein Cs-korrigiertes hochauflösendes TEM-Bild einer Ebene des CAAC-OS, der aus einer Richtung betrachtet wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Probenoberfläche ist. 36B, 36C und 36D sind vergrößerte Cs-korrigierte hochauflösende TEM-Bilder der jeweiligen Bereiche (1), (2) und (3) in 36A. 36B, 36C und 36D deuten darauf hin, dass Metallatome in einer dreieckigen, viereckigen oder sechseckigen Konfiguration in einem Pellet angeordnet sind. Zwischen verschiedenen Pellets gibt es jedoch keine Regelmäßigkeit der Anordnung der Metallatome.
  • Als Nächstes wird ein CAAC-OS, der durch Röntgenstrahlbeugung (X-ray diffraction, XRD) analysiert wird, beschrieben. Wenn beispielsweise die Struktur eines CAAC-OS, der einen InGaZnO4-Kristall enthält, durch ein Out-of-Plane-Verfahren (out-of-plane method) analysiert wird, erscheint ein Peak bei einem Beugungswinkel (2θ) von zirka 31°, wie in 37A gezeigt. Dieser Peak stammt aus der (009)-Ebene des InGaZnO4-Kristalls, was darauf hindeutet, dass Kristalle in dem CAAC-OS eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen und dass die c-Achsen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS ist, ausgerichtet sind.
  • Es sei angemerkt, dass bei der Strukturanalyse des CAAC-OS durch ein Out-of-Plane-Verfahren, neben dem Peak bei 2θ von zirka 31° ein weiterer Peak erscheinen kann, wenn 2θ bei zirka 36° liegt. Der Peak bei 2θ von zirka 36° deutet darauf hin, dass ein Kristall ohne Ausrichtung bezüglich der c-Achse in einem Teil des CAAC-OS-Films enthalten ist. Es wird bevorzugt, dass in dem durch ein Out-of-Plane-Verfahren analysierten CAAC-OS ein Peak erscheint, wenn 2θ bei zirka 31° liegt, jedoch kein Peak erscheint, wenn 2θ bei zirka 36° liegt.
  • Andererseits erscheint bei einer Strukturanalyse des CAAC-OS durch ein In-Plane-Verfahren (in-plane method), bei dem ein Röntgenstrahl auf eine Probe in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur c-Achse ist, einfällt, ein Peak, wenn 2θ bei zirka 56° liegt. Dieser Peak stammt aus der (110)-Ebene des InGaZnO4-Kristalls. Im Falle des CAAC-OS wird, wie in 37B gezeigt, kein eindeutiger Peak beobachtet, wenn eine Analyse (ϕ-Scan) durchgeführt wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird und die Probe um einen Normalenvektor der Probenoberfläche als Achse (ϕ-Achse) gedreht wird. Im Gegensatz dazu werden im Falle eines einkristallinen InGaZnO4-Oxidhalbleiters, wie in 37C gezeigt, sechs Peaks, die aus den der (110)-Ebene entsprechenden Kristallebenen stammen, beobachtet, wenn ein ϕ-Scan durchgeführt wird, wobei 2θ auf zirka 56° festgelegt wird. Dementsprechend zeigt die Strukturanalyse mit XRD, dass sich die Richtungen der a-Achsen und b-Achsen in dem CAAC-OS unterscheiden.
  • Als Nächstes wird ein CAAC-OS, der durch Elektronenbeugung analysiert wird, beschrieben. Wenn beispielsweise ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser von 300 nm in einer Richtung, die parallel zur Probenoberfläche ist, auf einen CAAC-OS, der einen InGaZnO4-Kristall enthält, einfällt, könnte ein Beugungsbild (auch als Feinbereichs-(selected-area)Transmissionselektronenbeugungsbild bezeichnet), das in 38A gezeigt wird, erhalten werden. Dieses Beugungsbild weist Punkte auf, die aus der (009)-Ebene eines InGaZnO4-Kristalls stammen. Daher deutet die Elektronenbeugung auch darauf hin, dass Pellets, die in dem CAAC-OS enthalten sind, eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweisen und dass die c-Achsen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche oder der Oberseite des CAAC-OS ist, ausgerichtet sind. Währenddessen zeigt 38B ein Beugungsbild, das erhalten wird, indem ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser von 300 nm in einer Richtung, die senkrecht zur Probenoberfläche ist, auf dieselbe Probe einfällt. Wie in 38B gezeigt, wird ein ringförmiges Beugungsbild beobachtet. Daher deutet die Elektronenbeugung auch darauf hin, dass die a-Achsen und b-Achsen der Pellets, die in dem CAAC-OS enthalten sind, keine regelmäßige Ausrichtung aufweisen. Es wird davon ausgegangen, dass der erste Ring in 38B aus der (010)-Ebene, der (100)-Ebene und dergleichen des InGaZnO4-Kristalls stammt. Es wird davon ausgegangen, dass der zweite Ring in 38B aus der (110)-Ebene und dergleichen stammt.
  • Der CAAC-OS ist außerdem ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Dichte der Defektzustände. Bei Defekten in dem Oxidhalbleiter handelt es sich beispielsweise um einen Defekt, der auf eine Verunreinigung zurückzuführen ist, und um Sauerstofffehlstellen. Der CAAC-OS kann deshalb als Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration oder als Oxidhalbleiter mit einer kleinen Menge an Sauerstofffehlstellen angesehen werden.
  • Die Verunreinigung, die in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, könnte als Ladungsträgerfalle oder als Ladungsträgererzeugungsquelle dienen. Beispielsweise dienen Sauerstofffehlstellen in dem Oxidhalbleiter als Ladungsträgerfallen oder als Ladungsträgererzeugungsquellen, wenn Wasserstoff darin eingefangen wird.
  • Es sei angemerkt, dass die Verunreinigung ein Element bezeichnet, das sich von den Hauptbestandteilen des Oxidhalbleiters unterscheidet, wie z. B. Wasserstoff, Kohlenstoff, Silizium oder ein Übergangsmetallelement. Beispielsweise entnimmt ein Element (insbesondere Silizium oder dergleichen), das eine höhere Bindungsstärke an Sauerstoff aufweist als ein in einem Oxidhalbleiter enthaltenes Metallelement, Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiter, was eine Unordnung der Atomanordnung und eine verringerte Kristallinität des Oxidhalbleiters zur Folge hat. Ein Schwermetall, wie z. B. Eisen oder Nickel, Argon, Kohlenstoffdioxid oder dergleichen weist einen großen Atomradius (oder molekularen Radius) auf und stört daher die Atomanordnung des Oxidhalbleiters und verringert die Kristallinität.
  • Ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Dichte der Defektzustände (einer geringen Anzahl an Sauerstofffehlstellen) kann eine niedrige Ladungsträgerdichte aufweisen. Ein derartiger Oxidhalbleiter wird als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter bezeichnet. Ein CAAC-OS weist eine niedrige Verunreinigungskonzentration und eine niedrige Dichte der Defektzustände auf. Das heißt, dass ein CAAC-OS mit großer Wahrscheinlichkeit ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter ist. Daher weist ein Transistor, der einen CAAC-OS enthält, selten eine negative Schwellenspannung auf (er verhält sich kaum selbstleitend (normally on)). Der hochreine intrinsische oder im Wesentlichen hochreine intrinsische Oxidhalbleiter weist wenige Ladungsträgerfallen auf. Eine elektrische Ladung, die von den Ladungsträgerfallen in dem Oxidhalbleiter eingefangen wird, braucht eine lange Zeit, bis sie freigesetzt wird. Die eingefangene elektrische Ladung kann sich wie eine feste elektrische Ladung verhalten. Daher könnte der Transistor, der den Oxidhalbleiter mit einer hohen Verunreinigungskonzentration und einer hohen Dichte der Defektzustände enthält, instabile elektrische Eigenschaften aufweisen. Jedoch weist ein Transistor, der einen CAAC-OS enthält, geringe Schwankungen der elektrischen Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit auf.
  • Da der CAAC-OS eine niedrige Dichte der Defektzustände aufweist, ist es unwahrscheinlich, dass Ladungsträger, die durch Lichtbestrahlung oder dergleichen erzeugt werden, in Defektzuständen eingefangen werden. Deshalb ist bei einem Transistor, bei dem der CAAC-OS verwendet wird, eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften, die auf eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht zurückzuführen ist, gering.
  • <Mikrokristalliner Oxidhalbleiter>
  • Als Nächstes wird ein mikrokristalliner Oxidhalbleiterfilm beschrieben.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild weist ein mikrokristalliner Oxidhalbleiter einen Bereich, in dem ein Kristallteil beobachtet wird, und einen Bereich auf, in dem ein Kristallteil nicht eindeutig beobachtet wird. In den meisten Fällen ist die Größe eines Kristallteils, das in dem mikrokristallinen Oxidhalbleiter enthalten ist, größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm. Ein Oxidhalbleiter, der einen Nanokristall enthält, d. h. einen Mikrokristall mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm oder einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm, wird insbesondere als nanokristalliner Oxidhalbleiter (nc-OS) bezeichnet. In einem hochauflösenden TEM-Bild des nc-OS wird beispielsweise eine Korngrenze in einigen Fällen nicht eindeutig beobachtet. Es sei angemerkt, dass die Möglichkeit besteht, dass der Ursprung des Nanokristalls demjenigen eines Pellets in einem CAAC-OS gleicht. Ein Kristallteil des nc-OS kann deshalb in der nachfolgenden Beschreibung als Pellet bezeichnet werden.
  • In dem nc-OS weist ein mikroskopischer Bereich (zum Beispiel ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, im Besonderen ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm) eine regelmäßige Atomanordnung auf. Es gibt keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen verschiedenen Pellets in dem nc-OS. Demzufolge ist die Ausrichtung des gesamten Films ungeordnet. Deshalb kann man den nc-OS in Abhängigkeit von einem Analyseverfahren nicht von einem amorphen Oxidhalbleiter unterscheiden. Wenn beispielsweise der nc-OS einer Strukturanalyse durch ein Out-of-Plane-Verfahren mit einem XRD-Gerät unterzogen wird, wobei ein Röntgenstrahl mit einem Durchmesser verwendet wird, der größer ist als die Größe eines Pellets, erscheint kein Peak, der eine Kristallebene zeigt. Außerdem wird ein Halo-Muster (halo pattern) ähnliches Beugungsbild beobachtet, wenn der nc-OS einer Elektronenbeugung mittels eines Elektronenstrahls mit einem Probendurchmesser (z. B. 50 nm oder größer), der größer ist als die Größe eines Pellets, unterzogen wird (die Elektronenbeugung wird auch als Feinbereichselektronenbeugung bezeichnet). Währenddessen erscheinen Punkte in einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild (nanobeam electron diffraction pattern) des nc-OS, wenn ein Elektronenstrahl mit einem Probendurchmesser, der nahe der oder kleiner als die Größe eines Pellets ist, zur Anwendung kommt. Außerdem werden in einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild des nc-OS in einigen Fällen Bereiche mit hoher Leuchtdichte in Kreisform (Ringform) gezeigt. In einem Nanostrahl-Elektronenbeugungsbild des nc-OS wird in einigen Fällen auch eine Vielzahl von Punkten in einem ringförmigen Bereich gezeigt.
  • Da es, wie zuvor beschrieben, keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen den Pellets (Nanokristallen) gibt, kann der nc-OS auch als Oxidhalbleiter, der zufällig ausgerichtete Nanokristalle (random aligned nanocrystals, RANC) enthält, oder als Oxidhalbleiter, der nicht ausgerichtete Nanokristalle (non-aligned nanocrystals, NANC) enthält, bezeichnet werden.
  • Der nc-OS ist ein Oxidhalbleiter, der im Vergleich zu einem amorphen Oxidhalbleiter eine hohe Regelmäßigkeit aufweist. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass der nc-OS eine niedrigere Dichte der Defektzustände aufweist als ein amorpher Oxidhalbleiter. Es sei angemerkt, dass es keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen verschiedenen Pellets in dem nc-OS gibt. Daher weist der nc-OS eine höhere Dichte der Defektzustände auf als der CAAC-OS.
  • <Amorpher Oxidhalbleiter>
  • Als Nächstes wird ein amorpher Oxidhalbleiter beschrieben.
  • Bei dem amorphen Oxidhalbleiter handelt es sich um einen Oxidhalbleiter, der eine ungeordnete Atomanordnung und keinen Kristallteil aufweist. Er wird durch einen Oxidhalbleiter veranschaulicht, der sich wie Quarz in einem amorphen Zustand befindet.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild des amorphen Oxidhalbleiters kann kein Kristallteil festgestellt werden.
  • Wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Strukturanalyse durch ein Out-of-Plane-Verfahren mit einem XRD-Gerät unterzogen wird, erscheint kein Peak, der eine Kristallebene zeigt. Ein Halo-Muster wird beobachtet, wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Elektronenbeugung unterzogen wird. Des Weiteren wird kein Punkt beobachtet und lediglich ein Halo-Muster erscheint, wenn der amorphe Oxidhalbleiter einer Nanostrahl-Elektronenbeugung unterzogen wird.
  • Es gibt verschiedene Auffassungen von einer amorphen Struktur. Zum Beispiel wird eine Struktur, deren Atomanordnung gar keine Ordnung aufweist, als vollständig amorphe Struktur bezeichnet. Währenddessen wird eine Struktur, die eine Ordnung in einem Abstand bis zum nächsten benachbarten Atom (nearest neighbor atomic distance) oder einem Abstand bis zum zweitnächsten benachbarten Atom (second-nearest neighbor atomic distance) aufweist, jedoch keine Fernordnung aufweist, ebenfalls als amorphe Struktur bezeichnet. Daher erlaubt es die engste Definition nicht, einen Oxidhalbleiter als amorphen Oxidhalbleiter zu bezeichnen, solange auch nur eine geringfügige Ordnung in einer Atomanordnung besteht. Zumindest kann ein Oxidhalbleiter mit einer Fernordnung nicht als amorpher Oxidhalbleiter bezeichnet werden. Dementsprechend können ein CAAC-OS und ein nc-OS beispielsweise nicht als amorpher Oxidhalbleiter oder vollständig amorpher Oxidhalbleiter bezeichnet werden, da ein Kristallteil vorhanden ist.
  • <Amorphähnlicher Oxidhalbleiter>
  • Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter eine intermediäre Struktur zwischen dem nc-OS und dem amorphen Oxidhalbleiter aufweisen kann. Der Oxidhalbleiter mit einer derartigen Struktur wird insbesondere als amorphähnlicher Oxidhalbleiter (amorphous-like oxide semiconductor) (a-ähnlicher OS (a-like OS)) bezeichnet.
  • In einem hochauflösenden TEM-Bild des a-ähnlichen OS kann ein Hohlraum (void) beobachtet werden. Darüber hinaus existieren im hochauflösenden TEM-Bild ein Bereich, in dem ein Kristallteil eindeutig beobachtet wird, und ein Bereich, in dem kein Kristallteil beobachtet wird.
  • Der a-ähnliche OS weist eine instabile Struktur auf, da er einen Hohlraum umfasst. Um nachzuweisen, dass ein a-ähnlicher OS im Vergleich zu einem CAAC-OS und einem nc-OS eine instabile Struktur aufweist, wird nachstehend eine durch Elektronenbestrahlung verursachte Veränderung der Struktur beschrieben.
  • Ein a-ähnlicher OS (Probe A), ein nc-OS (Probe B) und ein CAAC-OS (Probe C) werden als Proben, die einer Elektronenbestrahlung unterzogen werden, vorbereitet. Jede der Proben ist ein In-Ga-Zn-Oxid.
  • Zunächst wird ein hochauflösendes Querschnitts-TEM-Bild jeder Probe erhalten. Die hochauflösenden Querschnitts-TEM-Bilder zeigen, dass alle Proben Kristallteile aufweisen.
  • Es sei angemerkt, dass auf die folgende Weise bestimmt wird, welcher Teil als Kristallteil angesehen wird. Es ist bekannt, dass eine Einheitszelle des InGaZnO4-Kristalls eine Struktur aufweist, bei der neun Schichten, d. h. drei In-O-Schichten und sechs Ga-Zn-O-Schichten, in der c-Achsenrichtung übereinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den benachbarten Schichten ist gleich dem Gitterabstand auf der (009)-Ebene (auch als d-Wert (d value) bezeichnet). Der Wert berechnet sich aus einer Kristallstrukturanalyse zu 0,29 nm. Daher wird ein Abschnitt, in dem der Gitterabstand zwischen Gitter-Randzonen größer als oder gleich 0,28 nm und kleiner als oder gleich 0,30 nm ist, als Kristallteil von InGaZnO4 angesehen. Jede Gitter-Randzone entspricht der a-b-Ebene des InGaZnO4-Kristalls.
  • 39 zeigt die Veränderung der durchschnittlichen Größe von Kristallteilen (an 22 Punkten bis 45 Punkten) in jeder Probe. Es sei angemerkt, dass die Größe eines Kristallteils der Länge einer Gitter-Randzone entspricht. 39 deutet darauf hin, dass die Größe eines Kristallteils in dem a-ähnlichen OS mit der Zunahme der kumulativen Elektronendosis zunimmt. Insbesondere wächst, wie durch (1) in 39 gezeigt, ein Kristallteil, der am Anfang der TEM-Beobachtung zirka 1,2 nm misst (auch als ursprünglicher Kern (initial nucleus) bezeichnet), bis auf eine Größe von zirka 2,6 nm bei einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2 an. Die Größe eines Kristallteils in dem nc-OS und dem CAAC-OS verändert sich vom Beginn der Elektronenbestrahlung bis zu einer kumulativen Elektronendosis von 4,2 × 108 e–/nm2 im Gegensatz dazu nur in geringem Maße. Insbesondere betragen, wie durch (2) und (3) in 39 gezeigt, die durchschnittlichen Kristallgrößen in einem nc-OS und einem CAAC-OS zirka 1,4 nm bzw. zirka 2,1 nm, unabhängig von der kumulativen Elektronendosis. Auf diese Weise wird das Wachstum des Kristallteils in dem a-ähnlichen OS durch Elektronenbestrahlung angeregt. In dem nc-OS und dem CAAC-OS wird im Gegensatz dazu das Wachstum des Kristallteils durch Elektronenbestrahlung kaum angeregt. Deshalb weist der a-ähnliche OS im Vergleich zu dem nc-OS und dem CAAC-OS eine instabile Struktur auf.
  • Der a-ähnliche OS weist eine niedrigere Dichte auf als der nc-OS und der CAAC-OS, da er einen Hohlraum umfasst. Die Dichte des a-ähnlichen OS ist insbesondere höher als oder gleich 78,6% und niedriger als 92,3% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters, der die gleiche Zusammensetzung aufweist. Die Dichte des nc-OS und die Dichte des CAAC-OS sind jeweils höher als oder gleich 92,3% und niedriger als 100% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters, der die gleiche Zusammensetzung aufweist. Es sei angemerkt, dass es schwierig ist, eine Oxidhalbleiterschicht mit einer Dichte, die niedriger als 78% der Dichte des einkristallinen Oxidhalbleiters ist, abzuscheiden.
  • Im Falle eines Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 beträgt die Dichte von einkristallinem InGaZnO4 mit einer rhomboedrischen Kristallstruktur beispielsweise 6,357 g/cm3. Dementsprechend ist im Falle des Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 die Dichte des a-ähnlichen OS höher als oder gleich 5,0 g/cm3 und niedriger als 5,9 g/cm3. Im Falle des Oxidhalbleiters mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:1:1 sind beispielsweise die Dichte des nc-OS und die Dichte des CAAC-OS jeweils höher als oder gleich 5,9 g/cm3 und niedriger als 6,3 g/cm3.
  • Es sei angemerkt, dass die Möglichkeit besteht, dass ein Oxidhalbleiter mit einer gewissen Zusammensetzung nicht in einer einkristallinen Struktur existieren kann. In diesem Fall werden einkristalline Oxidhalbleiter mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in einem angemessenen Verhältnis kombiniert, was es ermöglicht, die Dichte, die derjenigen eines einkristallinen Oxidhalbleiters mit der gewünschten Zusammensetzung entspricht, zu berechnen. Die Dichte eines einkristallinen Oxidhalbleiters mit der gewünschten Zusammensetzung kann aus einem gewichteten Durchschnitt entsprechend dem Kombinationsverhältnis der einkristallinen Oxidhalbleiter mit unterschiedlichen Zusammensetzungen berechnet werden. Es sei angemerkt, dass es bevorzugt wird, so wenig Arten von einkristallinen Oxidhalbleitern wie möglich für die Berechnung der Dichte zu verwenden.
  • Oxidhalbleiter weisen, wie vorstehend beschrieben, verschiedene Strukturen und verschiedene Eigenschaften auf. Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter eine Mehrfachschicht, die beispielsweise zwei oder mehr Filme von einem amorphen Oxidhalbleiter, einem a-ähnlichen OS, einem mikrokristallinen Oxidhalbleiter und einem CAAC-OS umfasst, sein kann.
  • «Abscheidungsmodell»
  • Im Folgenden werden Beispiele für Abscheidungsmodelle eines CAAC-OS und eines nc-OS beschrieben.
  • 40A ist eine schematische Innenansicht einer Abscheidungskammer, in der ein CAAC-OS durch ein Sputterverfahren abgeschieden wird.
  • Ein Target 5130 ist auf einer Grundplatte (backing plate) angebracht. Eine Vielzahl von Magneten ist derart bereitgestellt, dass sie dem Target 5130 zugewandt sind, wobei die Grundplatte dazwischen liegt. Die Vielzahl von Magneten erzeugt ein Magnetfeld. Ein Sputterverfahren, bei dem die Abscheidungsrate unter Verwendung eines Magnetfeldes der Magneten erhöht wird, wird als Magnetron-Sputterverfahren bezeichnet.
  • Das Substrat 5120, wird derart platziert, dass es dem Target 5130 zugewandt ist, und der Abstand d (auch als Target-Substrat-Abstand (T-S-Abstand) bezeichnet) ist größer als oder gleich 0,01 m und kleiner als oder gleich 1 m, bevorzugt größer als oder gleich 0,02 m und kleiner als oder gleich 0,5 m. Die Abscheidungskammer ist größtenteils mit einem Abscheidungsgas (z. B. einem Sauerstoffgas, einem Argongas oder einem Gasgemisch, das 5 Vol-% oder mehr Sauerstoff enthält) gefüllt, und der Druck in der Abscheidungskammer wird auf höher als oder gleich 0,01 Pa und niedriger als oder gleich 100 Pa, bevorzugt höher als oder gleich 0,1 Pa und niedriger als oder gleich 10 Pa eingestellt. Hier beginnt ein Entladen, indem eine Spannung mit einem gewissen Wert oder höher an das Target 5130 angelegt wird, und ein Plasma wird beobachtet. Das Magnetfeld bildet einen Plasmabereich mit hoher Dichte in der Umgebung des Targets 5130. In dem Plasmabereich mit hoher Dichte wird das Abscheidungsgas ionisiert, so dass ein Ion 5101 erzeugt wird. Beispiele für das Ion 5101 umfassen ein Sauerstoffkation (O+) und ein Argonkation (Ar+).
  • Hierbei weist das Target 5130 eine polykristalline Struktur auf, die eine Vielzahl von Kristallkörnern enthält und bei der eine Spaltebene in mindestens einem Kristallkorn existiert. 41A zeigt beispielhaft eine Struktur eines InGaZnO4-Kristalls, der in dem Target 5130 enthalten ist. Es sei angemerkt, dass 41A eine Struktur des Falls zeigt, in dem der InGaZnO4-Kristall aus einer Richtung, die parallel zur b-Achse ist, beobachtet wird, wenn die c-Achse nach oben gerichtet ist. 41A zeigt auf, dass Sauerstoffatome in einer Ga-Zn-O-Schicht nahe an denjenigen in einer benachbarten Ga-Zn-O-Schicht positioniert sind. Die Sauerstoffatome weisen negative Ladung auf; wodurch eine Abstoßungskraft zwischen den zwei benachbarten Ga-Zn-O-Schichten erzeugt wird. Folglich weist der InGaZnO4-Kristall eine Spaltebene zwischen den zwei benachbarten Ga-Zn-O-Schichten auf.
  • Das Ion 5101, das in dem Plasmabereich mit hoher Dichte erzeugt wird, wird durch ein elektrisches Feld zur Seite des Targets 5130 hin beschleunigt und kollidiert dann mit dem Target 5130. Dabei werden ein Pellet 5100a und ein Pellet 5100b, die flache plattenförmige (pelletförmige) gesputterte Teilchen sind, von der Spaltebene abgetrennt und gesputtert. Es sei angemerkt, dass Strukturen des Pellets 5100a und des Pellets 5100b durch eine Auswirkung der Kollision des Ions 5101 verzerrt werden können.
  • Es handelt sich bei dem Pellet 5100a um ein flaches plattenförmiges (pelletförmiges) gesputtertes Teilchen mit einer dreieckigen Fläche, z. B. einer Fläche in Form eines gleichseitigen Dreiecks. Es handelt sich bei dem Pellet 5100b um ein flaches plattenförmiges (pelletförmiges) gesputtertes Teilchen mit einer sechseckigen Fläche, z. B. einer Fläche in Form eines gleichseitigen Sechsecks. Es sei angemerkt, dass ebene plattenförmige (pelletförmige) gesputterte Teilchen, wie z. B. das Pellet 5100a und das Pellet 5100b, zusammen als Pellets 5100 bezeichnet werden. Die Form einer ebenen Fläche des Pellets 5100 ist nicht auf ein Dreieck oder ein Sechseck beschränkt. Die ebene Fläche kann zum Beispiel eine Form aufweisen, die durch Kombination von zwei oder mehr Dreiecken gebildet wird. Beispielsweise kann ein Viereck (z. B. Rhombus) durch Kombination von zwei Dreiecken (z. B. gleichseitigen Dreiecken) gebildet werden.
  • Die Dicke des Pellets 5100 wird in Abhängigkeit von der Art des Abscheidungsgases und dergleichen bestimmt. Die Dicken der Pellets 5100 sind vorzugsweise einheitlich; der Grund dafür wird später beschrieben. Zudem hat das gesputterte Teilchen vorzugsweise die Form eines Pellets mit einer kleinen Dicke im Vergleich zu einer Würfelform mit einer großen Dicke. Die Dicke des Pellets 5100 ist beispielsweise größer als oder gleich 0,4 nm und kleiner als oder gleich 1 nm, bevorzugt größer als oder gleich 0,6 nm und kleiner als oder gleich 0,8 nm. Zudem ist die Breite des Pellets 5100 beispielsweise größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1,2 nm und kleiner als oder gleich 2,5 nm. Das Pellet 5100 entspricht dem anfänglichen Kern bei der Beschreibung von (1) in 39. Zum Beispiel wird dann, wenn das Ion 5101 mit dem ein In-Ga-Zn-Oxid enthaltenden Target 5130 kollidiert, das Pellet 5100 abgetrennt, das drei Schichten umfasst, nämlich eine Ga-Zn-O-Schicht, eine In-O-Schicht und eine Ga-Zn-O-Schicht, wie in 41B gezeigt. Es sei angemerkt, dass 41C die Struktur des abgetrennten Pellets 5100 zeigt, das aus einer Richtung, die parallel zur c-Achse ist, beobachtet wird. Das Pellet 5100 weist demzufolge eine nanometergroße Sandwich-Struktur, die zwei Ga-Zn-O-Schichten (Brotscheiben) und eine In-O-Schicht (Füllung) umfasst, auf.
  • Das Pellet 5100 kann eine Ladung aufnehmen, wenn es das Plasma passiert, so dass seine Seitenflächen negativ oder positiv aufgeladen werden. Bei dem Pellet 5100 kann ein Sauerstoffatom, das auf seiner Seitenfläche positioniert ist, negativ aufgeladen werden. Wenn die Seitenflächen auf diese Weise mit der gleichen Polarität aufgeladen werden, stoßen sich Ladungen gegenseitig ab, und demzufolge kann das Pellet 5100 die Form einer flachen Platte aufrechterhalten. In dem Fall, in dem es sich bei einem CAAC-OS um ein In-Ga-Zn-Oxid handelt, besteht eine Möglichkeit, dass ein Sauerstoffatom, das an ein Indiumatom gebunden ist, negativ aufgeladen wird. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass ein Sauerstoffatom, das an ein Indiumatom, ein Galliumatom oder ein Zinkatom gebunden ist, negativ aufgeladen wird. Zudem kann das Pellet 5100 wachsen, indem es an ein Indiumatom, ein Galliumatom, ein Zinkatom, ein Sauerstoffatom oder dergleichen gebunden wird, wenn es das Plasma passiert. Ein Größenunterschied zwischen (2) und (1) in 39 entspricht dem Maß an Wachstum im Plasma. Hier wächst in dem Fall, in dem die Temperatur des Substrats 5120 bei etwa Raumtemperatur liegt, das Pellet 5100 auf dem Substrat 5120 kaum; daher wird ein nc-OS ausgebildet (siehe 40B). Ein nc-OS kann abgeschieden werden, wenn das Substrat 5120 eine große Größe aufweist, da die Abscheidung eines nc-OS bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann. Es sei angemerkt, dass es effektiv ist, die Abscheidungsleistung beim Sputtern zu erhöhen, damit das Pellet 5100 im Plasma wächst. Eine hohe Abscheidungsleistung kann die Struktur des Pellets 5100 stabilisieren.
  • Wie in 40A und 40B gezeigt, fliegt das Pellet 5100 im Plasma wie ein Drachen und flattert zu dem Substrat 5120. Da die Pellets 5100 geladen sind, wird eine Abstoßung verursacht, wenn sich das Pellet 5100 einem Bereich nähert, in dem bereits ein anderes Pellet 5100 abgeschieden worden ist. Hier wird ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Oberseite des Substrats 5120 (auch als horizontales Magnetfeld bezeichnet) oberhalb des Substrats 5120 erzeugt. Ein Potentialunterschied wird zwischen dem Substrat 5120 und dem Target 5130 festgelegt, und demzufolge fließt ein Strom von dem Substrat 5120 zu dem Target 5130. Auf diese Weise wird dem Pellet 5100 auf der Oberseite des Substrats 5120 eine Kraft (Lorentzkraft) durch einen Effekt des Magnetfeldes und des Stroms verliehen. Dies lässt sich mit Flemings Linker-Hand-Regel erklären.
  • Die Masse des Pellets 5100 ist größer als diejenige eines Atoms. Um das Pellet 5100 über der Oberseite des Substrats 5120 zu bewegen, ist es deshalb wichtig, ein wenig Kraft von außen auf das Pellet 5100 auszuüben. Eine Art der Kraft kann eine Kraft sein, die durch die Wirkung eines Magnetfeldes und eines Stroms erzeugt wird. Um eine ausreichende Kraft auf das Pellet 5100 auszuüben, so dass sich das Pellet 5100 über einer Oberseite des Substrats 5120 bewegt, ist vorzugsweise ein Bereich, in dem das Magnetfeld in einer Richtung parallel zur Oberseite des Substrats 5120 10 G oder höher, bevorzugt 20 G oder höher, stärker bevorzugt 30 G oder höher, noch stärker bevorzugt 50 G oder höher beträgt, auf der Oberseite bereitgestellt. Als Alternative ist vorzugsweise ein Bereich, in dem das Magnetfeld in einer Richtung parallel zur Oberseite des Substrats 5120 1,5-mal oder mehr, bevorzugt zweimal oder mehr, stärker bevorzugt dreimal oder mehr, noch stärker bevorzugt fünfmal oder mehr so hoch ist wie das Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des Substrats 5120, auf der Oberseite bereitgestellt.
  • Nun werden die Magnete und das Substrat 5120 in Relation zueinander bewegt oder gedreht, wodurch sich die Richtung des horizontalen Magnetfeldes auf der Oberseite des Substrats 5120 kontinuierlich verändert. Das Pellet 5100 kann sich deshalb in verschiedene Richtungen auf der Oberseite des Substrats 5120 bewegen, indem es Kräfte in verschiedenen Richtungen aufnimmt.
  • Darüber hinaus ist, wie in 40A gezeigt, der Widerstand zwischen dem Pellet 5100 und dem Substrat 5120 aufgrund von Reibung oder dergleichen niedrig, wenn das Substrat 5120 erwärmt wird. Folglich gleitet das Pellet 5100 oberhalb der Oberseite des Substrats 5120. Das Gleiten des Pellets 5100 tritt in einem Zustand auf, in dem seine ebene Fläche dem Substrat 5120 zugewandt ist. Wenn das Pellet 5100 die Seitenfläche eines weiteren Pellets 5100, das bereits abgeschieden worden ist, erreicht, werden dann die Seitenflächen der Pellets 5100 verbunden. Dabei wird das Sauerstoffatom auf der Seitenfläche des Pellets 5100 freigesetzt. Mit dem abgegebenen Sauerstoffatom könnten Sauerstofffehlstellen in einem CAAC-OS gefüllt werden; daher weist der CAAC-OS eine niedrige Dichte der Defektzustände auf. Es sei angemerkt, dass die Temperatur der Oberseite des Substrats 5120 beispielsweise höher als oder gleich 100°C und niedriger als 500°C, höher als oder gleich 150°C und niedriger als 450°C oder höher als oder gleich 170°C und niedriger als 400°C ist. Daher ist es möglich, einen CAAC-OS selbst dann abzuscheiden, wenn das Substrat 5120 eine große Fläche aufweist.
  • Außerdem wird das Pellet 5100 auf dem Substrat 5120 erwärmt, wodurch sich Atome umordnen, und die Strukturverzerrung, die durch die Kollision des Ions 5101 verursacht wird, kann verringert werden. Das Pellet 5100, dessen Strukturverzerrung verringert worden ist, ist im Wesentlichen einkristallin. Selbst wenn die Pellets 5100 erwärmt werden, nachdem sie verbunden worden sind, finden Ausdehnung und Zusammenziehung des Pellets 5100 an sich kaum statt, was darauf zurückzuführen ist, dass das Pellet 5100 im Wesentlichen einkristallin wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Defekte, wie z. B. eine Korngrenze, aufgrund einer Erweiterung eines Raums zwischen den Pellets 5100 gebildet werden, und folglich kann die Erzeugung von Spalten verhindert werden.
  • Der CAAC-OS weist keine brettartige Struktur aus einem einkristallinen Oxidhalbleiter auf, sondern eine Anordnung mit einer Gruppe von Pellets 5100 (Nanokristallen) wie bei gestapelten Ziegeln oder Blöcken. Darüber hinaus existiert keine Korngrenze zwischen den Pellets 5100. Deshalb kann eine örtliche Belastung abgemildert oder eine Verzerrung entspannt werden, selbst wenn eine Deformierung des CAAC-OS, wie z. B. Schrumpfung, infolge einer Erwärmung während der Abscheidung, einer Erwärmung oder einer Biegung nach der Abscheidung auftritt. Deshalb ist diese Struktur für eine flexible Halbleitervorrichtung geeignet. Es sei angemerkt, dass der nc-OS eine Anordnung aufweist, bei der Pellets 5100 (Nanokristalle) willkürlich übereinander angeordnet sind.
  • Wenn das Target 5130 mit dem Ion 5101 gesputtert wird, kann neben den Pellets 5100 Zinkoxid oder dergleichen abgetrennt werden. Das Zinkoxid ist leichter als das Pellet 5100 und erreicht demnach die Oberseite des Substrats 5120 eher als das Pellet 5100. Das Zinkoxid bildet folglich eine Zinkoxidschicht 5102 mit einer Dicke von größer als oder gleich 0,1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, größer als oder gleich 0,2 nm und kleiner als oder gleich 5 nm, oder größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 2 nm. 42A bis 42D sind schematische Querschnittsansichten.
  • Wie in 42A dargestellt, werden ein Pellet 5105a und ein Pellet 5105b über der Zinkoxidschicht 5102 abgeschieden. Hier sind Seitenflächen des Pellets 5105a und des Pellets 5105b in Kontakt miteinander. Zudem wird ein Pellet 5105c über dem Pellet 5105b abgeschieden, und dann gleitet es über dem Pellet 5105b. Des Weiteren werden eine Vielzahl von Teilchen 5103, die zusammen mit dem Zinkoxid von dem Target abgetrennt werden, durch Erwärmen des Substrats 5120 kristallisiert, wodurch ein Bereich 5105a1 auf einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105a gebildet wird. Es sei angemerkt, dass die Vielzahl von Teilchen 5103 Sauerstoff, Zink, Indium, Gallium oder dergleichen enthalten kann.
  • Wie in 42B dargestellt, wächst der Bereich 5105a1 dann zu einem Teil des Pellets 5105a, wodurch ein Pellet 5105a2 gebildet wird. Eine Seitenfläche des Pellets 5105c ist zudem in Kontakt mit einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105b.
  • Als Nächstes wird, wie in 42C dargestellt, ein Pellet 5105d über dem Pellet 5105a2 und dem Pellet 5105b abgeschieden, und dann gleitet es über dem Pellet 5105a2 und dem Pellet 5105b. Darüber hinaus gleitet ein Pellet 5105e zu einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105c über der Zinkoxidschicht 5102.
  • Wie in 42D dargestellt, wird das Pellet 5105d dann derart platziert, dass eine Seitenfläche des Pellets 5105d in Kontakt mit einer Seitenfläche des Pellets 5105a2 ist. Eine Seitenfläche des Pellets 5105e ist außerdem in Kontakt mit einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105c. Eine Vielzahl von Teilchen 5103, die zusammen mit dem Zinkoxid von dem Target 5130 abgetrennt werden, werden durch Erwärmen des Substrats 5120 kristallisiert, wodurch ein Bereich 5105d1 auf einer anderen Seitenfläche des Pellets 5105d gebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden abgeschiedene Pellets in Kontakt miteinander platziert und dann setzt ein Wachstum auf Seitenflächen der Pellets ein, wodurch ein CAAC-OS über dem Substrat 5120 ausgebildet wird. Jedes Pellet des CAAC-OS ist deshalb größer als dasjenige des nc-OS. Ein Größenunterschied zwischen (3) und (2) in 39 entspricht dem Maß an Wachstum nach der Abscheidung.
  • Wenn Abstände zwischen Pellets 5100 sehr klein sind, können die Pellets ein großes Pellet bilden. Das große Pellet weist eine einkristalline Struktur auf. Die Größe des Pellets kann beispielsweise größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 15 nm und kleiner als oder gleich 100 nm, oder größer als oder gleich 20 nm und kleiner als oder gleich 50 nm sein, wenn dieses von oben betrachtet wird. In diesem Fall könnte bei einem Oxidhalbleiter, der für einen sehr kleinen Transistor verwendet wird, ein Kanalbildungsbereich in das große Pellet hinein passen. Demzufolge kann der Bereich mit einer einkristallinen Struktur als Kanalbildungsbereich verwendet werden. Darüber hinaus kann dann, wenn die Größe des Pellets erhöht wird, der Bereich mit einer einkristallinen Struktur als Kanalbildungsbereich, Source-Bereich und Drain-Bereich des Transistors verwendet werden.
  • Wenn der Kanalbildungsbereich oder dergleichen des Transistors auf diese Weise in einem Bereich mit einer einkristallinen Struktur gebildet wird, können die Frequenzeigenschaften des Transistors in einigen Fällen erhöht werden.
  • Wie bei einem derartigen Modell gezeigt, wird davon ausgegangen, dass die Pellets 5100 auf dem Substrat 5120 abgeschieden werden. Daher kann ein CAAC-OS abgeschieden werden, selbst wenn eine Ausbildungsoberfläche keine Kristallstruktur aufweist; was sich von einer Filmabscheidung durch epitaktisches Wachstum unterscheidet. Zudem ist keine Laserkristallisation zum Ausbilden eines CAAC-OS nötig, und ein einheitlicher Film kann selbst über einem großen Glassubstrat oder dergleichen ausgebildet werden. Zum Beispiel kann ein CAAC-OS selbst dann ausgebildet werden, wenn die Oberseite (Ausbildungsoberfläche) des Substrats 5120 eine amorphe Struktur aufweist (z. B. wenn die Oberseite aus amorphem Siliziumoxid ausgebildet ist).
  • Zusätzlich ist festgestellt worden, dass sich beim Ausbilden des CAAC-OS die Pellets 5100 entsprechend der Form der Oberseite des Substrats 5120, die die Ausbildungsoberfläche ist, anordnen, selbst wenn die Ausbildungsoberfläche eine Unebenheit aufweist. In dem Fall, in dem die Oberseite des Substrats 5120 auf atomarer Ebene flach ist, sind die Pellets 5100 beispielsweise derart angeordnet, dass sich flache Ebenen, die parallel zur a-b-Ebene sind, nach unten richten. In dem Fall, in dem die Dicken der Pellets 5100 gleichmäßig sind, wird eine Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke, Planheit und hoher Kristallinität ausgebildet. Durch das Übereinanderanordnen von n Schichten (n ist eine natürliche Zahl) kann der CAAC-OS erhalten werden.
  • In dem Fall, in dem die Oberseite des Substrats 5120 eine Unebenheit aufweist, wird ein CAAC-OS ausgebildet, in dem n Schichten (n ist eine natürliche Zahl) übereinander angeordnet sind, in denen die Pellets 5100 jeweils entlang der Unebenheit angeordnet sind. Da das Substrat 5120 eine Unebenheit aufweist, wird eine Lücke in einigen Fällen leicht zwischen den Pellets 5100 in dem CAAC-OS gebildet. Es sei angemerkt, dass die Pellets 5100 auf Grund von intermolekularer Kraft derart angeordnet werden, dass eine Lücke zwischen den Pellets selbst auf der unebenen Oberfläche so klein wie möglich ist. Deshalb kann ein CAAC-OS mit hoher Kristallinität erhalten werden, selbst wenn die Ausbildungsoberfläche eine Unebenheit aufweist.
  • Da ein CAAC-OS entsprechend einem derartigen Modell abgeschieden wird, weist das gesputterte Teilchen vorzugsweise die Form eines Pellets mit einer kleinen Dicke auf. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die gesputterten Teilchen eine Würfelform mit einer großen Dicke aufweisen, Ebenen, die dem Substrat 5120 zugewandt sind, variieren; daher können die Dicken und Ausrichtungen der Kristalle in einigen Fällen nicht gleichmäßig sein.
  • Dem oben beschriebenen Abscheidungsmodell entsprechend kann ein CAAC-OS mit hoher Kristallinität auch auf einer Ausbildungsoberfläche mit einer amorphen Struktur ausgebildet werden.
  • Bezugszeichen
    • 10: Licht emittierende Vorrichtung, 11: Pixel, 12: Überwachungsschaltung, 13: Bildverarbeitungsschaltung, 21: Schaltung, 22: Transistor, 24: Pixelabschnitt, 25: Anzeigefeld, 26: Steuereinheit, 27: CPU, 28: Bildspeicher, 29: Speicher, 30: Treiberschaltung, 31: Treiberschaltung, 32: Bilddaten, 33: Leitung, 34: Transistor, 40: Transistor, 41: Transistor, 42: Transistor, 43: Transistor, 44: Transistor, 45: Transistor, 46: Licht emittierendes Element, 47: Kondensator, 48: Kondensator, 49: Leitung, 54: Licht emittierendes Element, 55: Transistor, 56: Transistor, 57: Transistor, 58: Kondensator, 60: Operationsverstärker, 61: Kondensator, 62: Schalter, 68: Leitung, 70: Transistor, 71: Transistor, 72: Transistor, 73: Transistor, 74: Transistor, 75: Transistor, 76: Kondensator, 77: Kondensator, 78: Licht emittierendes Element, 80: Transistor, 81: Transistor, 82: Transistor, 83: Transistor, 84: Transistor, 85: Transistor, 86: Licht emittierendes Element, 87: Kondensator, 88: Leitung, 90: Transistor, 91: Transistor, 92: Transistor, 93: Transistor. 94: Transistor, 95: Kondensator, 96: Licht emittierendes Element, 102: Substrat, 104: Isolierfilm, 106: Oxidhalbleiterfilm, 106a: Bereich, 106b: Bereich, 106c: Bereich, 106d: Bereich, 108: Isolierfilm, 110: leitfähiger Film, 112: leitfähiger Film, 114: leitfähiger Film, 116: Isolierfilm, 118: Isolierfilm, 140a: Öffnung, 140b: Öffnung, 150: Transistor, 261: leitfähiger Film, 266: Oxidhalbleiterfilm, 268: leitfähiger Film, 270: leitfähiger Film, 272: Isolierfilm, 274: leitfähiger Film, 362: Substrat, 364: Isolierfilm, 364a: Nitridisolierfilm, 364b: Oxidisolierfilm, 366: Oxidhalbleiterfilm, 366a: Bereich, 366b: Bereich, 366c: Bereich, 366d: Bereich, 366e: Offset-Bereich, 367a: Oxidhalbleiterfilm, 367b: Oxidhalbleiterfilm, 367c: Oxidhalbleiterfilm, 368: leitfähiger Film, 368a: leitfähiger Film, 368b: leitfähiger Film, 368c: leitfähiger Film, 370: leitfähiger Film, 370a: leitfähiger Film, 370b: leitfähiger Film, 370c: leitfähiger Film, 372: Isolierfilm, 372a: Isolierfilm, 374: leitfähiger Film, 374a: leitfähiger Film, 374b: leitfähiger Film, 376: Isolierfilm, 390: Transistor, 391: Transistor, 392: Transistor, 393: Transistor, 394: Transistor, 402: Substrat, 404: Isolierfilm, 406: Oxidhalbleiterfilm, 406b: Bereich, 406c: Bereich, 406d: Bereich, 406e: Offset-Bereich, 408: Isolierfilm, 408a: Isolierfilm, 410: leitfähiger Film, 412: leitfähiger Film, 414: leitfähiger Film, 414a: leitfähiger Film, 416: Isolierfilm, 418: Isolierfilm, 440a: Öffnung, 450: Transistor, 821: Substrat, 824: Isolierfilm, 828: Oxidhalbleiterfilm, 828a: Bereich, 828b: Bereich, 828c: Bereich, 828d: Bereich, 828e: Bereich, 828f: Bereich, 828g: Bereich, 837: Isolierfilm, 840: leitfähiger Film, 840a: leitfähiger Film, 840b: leitfähiger Film, 846: Isolierfilm, 847: Isolierfilm, 856: leitfähiger Film, 857: leitfähiger Film, 862: Isolierfilm, 1000: Substrat, 1001: leitfähiger Film, 1002: leitfähiger Film, 1003: leitfähiger Film, 1004: Halbleiterfilm, 1005: leitfähiger Film, 1006: leitfähiger Film, 1007: Halbleiterfilm, 1008: leitfähiger Film, 1009: leitfähiger Film, 1010: leitfähiger Film, 1011: leitfähiger Film, 1012: leitfähiger Film, 1013: leitfähiger Film, 1015: Isolierfilm, 1016: Isolierfilm, 1017: Isolierfilm, 1018: Isolierfilm, 1019: Isolierfilm, 1020: Isolierfilm, 1025: Isolierfilm, 1026: Isolierfilm, 1027: EL-Schicht, 1028: leitfähiger Film, 1030: Substrat, 1031: Sperrschicht, 1032: Farbschicht, 1601: Anzeigefeld, 1602: Leiterplatte, 1603: Verbindungsabschnitt, 1604: Pixelabschnitt, 1605: Treiberschaltung, 1606: Treiberschaltung, 3001: Gehäuse, 3002: Anzeigeabschnitt, 3003: Standfuß, 3101: Gehäuse, 3102: Anzeigeabschnitt, 3103: Bedienungstaste, 3301: Gehäuse, 3302: Gehäuse, 3303: Anzeigeabschnitt, 3304: Anzeigeabschnitt, 3305: Mikrofon, 3306: Lautsprecher, 3307: Bedienungstaste, 3308: Stift, 3601: Gehäuse, 3602: Anzeigeabschnitt, 3701: Gehäuse, 3702: Anzeigeabschnitt, 3766: Isolierfilm, 3901: Gehäuse, 3902: Anzeigeabschnitt, 3903: Kamera, 3904: Lautsprecher, 3905: Knopf, 3906: externer Verbindungsabschnitt, 3907: Mikrofon, 5100: Pellet, 5100a: Pellet, 5100b: Pellet, 5101: Ion, 5102: Zinkoxidschicht, 5103: Teilchen, 5105a: Pellet, 5105a1: Bereich, 5105a2: Pellet, 5105b: Pellet, 5105c: Pellet, 5105d: Pellet, 5105d1: Bereich, 5105e: Pellet, 5120: Substrat, 5130: Target, und 5161: Bereich.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2013-272539 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 27. Dezember 2013, der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2013-272532 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 27. Dezember 2013, der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-047197 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 11. März 2014, und auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2014-047200 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 11. März 2014, deren gesamte Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht werden.

Claims (16)

  1. Licht emittierende Vorrichtung, die umfasst: ein Pixel, das ein Licht emittierendes Element, einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor umfasst; eine erste Schaltung, die konfiguriert ist, ein Signal zu erzeugen, das einen Wert des Stroms umfasst, der aus dem Pixel entnommen wird; und eine zweite Schaltung, die konfiguriert ist, ein Bildsignal durch das Signal zu korrigieren, wobei der erste Transistor konfiguriert ist, die Stromversorgung des Licht emittierenden Elements durch das Bildsignal zu steuern, wobei der zweite Transistor konfiguriert ist, die Stromentnahme aus dem Pixel zu steuern, und wobei ein Halbleiterfilm von jeweils dem ersten Transistor und dem zweiten Transistor umfasst: einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt; einen zweiten Halbleiterbereich, der in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode ist; und einen dritten Halbleiterbereich, der eine höhere Wasserstoffkonzentration aufweist als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich, zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich.
  2. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Halbleiterfilm um einen Oxidhalbleiterfilm handelt.
  3. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Oxidhalbleiterfilm Indium, Zink und M enthält, und wobei M Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf ist.
  4. Elektronisches Gerät, das die Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Mikrofon und eine Bedienungstaste umfasst.
  5. Licht emittierende Vorrichtung, die umfasst: eine Leitung; einen ersten Transistor, der einen ersten Halbleiterfilm und eine erste Gate-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode umfasst, die einander überlappen, wobei der erste Halbleiterfilm dazwischen bereitgestellt ist; einen zweiten Transistor, der einen zweiten Halbleiterfilm umfasst; einen ersten Kondensator, der konfiguriert ist, eine Potentialdifferenz zwischen einer ersten Source-Elektrode oder einer ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors und der ersten Gate-Elektrode zu halten; einen zweiten Kondensator, der konfiguriert ist, eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors und der zweiten Gate-Elektrode zu halten; und ein Licht emittierendes Element, dem ein Drain-Strom des ersten Transistors zugeführt wird; wobei der zweite Transistor konfiguriert ist, Leitvermögen zwischen der zweiten Gate-Elektrode und der Leitung zu steuern; wobei der erste Halbleiterfilm umfasst: einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit der ersten Gate-Elektrode überlappt; einen zweiten Halbleiterbereich, der in Kontakt mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors ist; und einen dritten Halbleiterbereich, der eine höhere Wasserstoffkonzentration aufweist als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich, zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich, und wobei der zweite Halbleiterfilm umfasst: einen vierten Halbleiterbereich, der sich mit einer dritten Gate-Elektrode des zweiten Transistors überlappt; einen fünften Halbleiterbereich, der in Kontakt mit einer zweiten Source-Elektrode oder einer zweiten Drain-Elektrode des zweiten Transistors ist; und einen sechsten Halbleiterbereich, der eine höhere Wasserstoffkonzentration aufweist als der vierte Halbleiterbereich und der fünfte Halbleiterbereich, zwischen dem vierten Halbleiterbereich und dem fünften Halbleiterbereich.
  6. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem ersten Halbleiterfilm und dem zweiten Halbleiterfilm jeweils um einen Oxidhalbleiterfilm handelt.
  7. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Oxidhalbleiterfilm Indium, Zink und M enthält, und wobei M Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf ist.
  8. Elektronisches Gerät, das die Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 5, ein Mikrofon und eine Bedienungstaste umfasst.
  9. Licht emittierende Vorrichtung, die umfasst: eine erste Leitung und eine zweite Leitung; einen Kondensator; ein Licht emittierendes Element; einen ersten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der ersten Leitung und einer ersten Elektrode des Kondensators zu steuern; einen zweiten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der zweiten Leitung und einer Gate-Elektrode eines fünften Transistors zu steuern; einen dritten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der ersten Elektrode des Kondensators und der Gate-Elektrode des fünften Transistors zu steuern; einen vierten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des fünften Transistors und einer Anode des Licht emittierenden Elements zu steuern; und den fünften Transistor, wobei eine zweite Elektrode des Kondensators elektrisch mit der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode des fünften Transistors verbunden ist, und wobei ein Halbleiterfilm von jeweils dem ersten Transistor, dem zweiten Transistor, dem dritten Transistor, dem vierten Transistor und dem fünften Transistor umfasst: einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt; einen zweiten Halbleiterbereich, der in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode ist; und einen dritten Halbleiterbereich, der eine höhere Wasserstoffkonzentration aufweist als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich, zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich.
  10. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Halbleiterfilm um einen Oxidhalbleiterfilm handelt.
  11. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Oxidhalbleiterfilm Indium, Zink und M enthält, und wobei M Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf ist.
  12. Elektronisches Gerät, das die Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 9, ein Mikrofon und eine Bedienungstaste umfasst.
  13. Licht emittierende Vorrichtung, die umfasst: eine erste Leitung, eine zweite Leitung und eine dritte Leitung; einen Kondensator; ein Licht emittierendes Element; einen ersten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der ersten Leitung und einer ersten Elektrode des Kondensators zu steuern; einen zweiten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der zweiten Leitung und einer Gate-Elektrode eines fünften Transistors zu steuern; einen dritten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen der ersten Elektrode des Kondensators und der Gate-Elektrode des fünften Transistors zu steuern; einen vierten Transistor, der konfiguriert ist, das Leitvermögen zwischen einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode des fünften Transistors und der dritten Leitung zu steuern; und den fünften Transistor, wobei eine zweite Elektrode des Kondensators elektrisch mit der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode des fünften Transistors und mit einer Anode des Licht emittierenden Elements verbunden ist, und wobei ein Halbleiterfilm von jeweils dem ersten Transistor, dem zweiten Transistor, dem dritten Transistor, dem vierten Transistor und dem fünften Transistor umfasst: einen ersten Halbleiterbereich, der sich mit einer Gate-Elektrode überlappt; einen zweiten Halbleiterbereich, der in Kontakt mit einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode ist; und einen dritten Halbleiterbereich, der eine höhere Wasserstoffkonzentration aufweist als der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich, zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich.
  14. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Halbleiterfilm um einen Oxidhalbleiterfilm handelt.
  15. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Oxidhalbleiterfilm Indium, Zink und M enthält, und wobei M Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd oder Hf ist.
  16. Elektronisches Gerät, das die Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, ein Mikrofon und eine Bedienungstaste umfasst.
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