JP2015056459A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本発明は、例えば、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、中でも酸化物半導体を用いた半導体装置に関する。 The present invention relates to an object, a method, or a manufacturing method. Or this invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). In particular, the present invention relates to, for example, a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof. In particular, one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, particularly a semiconductor device including an oxide semiconductor.
シリコン(Si)をチャネル形成領域となる半導体層に用いたトランジスタ(Siトランジスタともいう)と、酸化物半導体(Oxide Semiconductor:OS)をチャネル形成領域となる半導体層に用いたトランジスタ(OSトランジスタともいう)と、を組み合わせてデータの保持を可能にした半導体装置が注目されている(例えば、特許文献1の図3を参照)。 A transistor using silicon (Si) as a channel formation region (also referred to as an Si transistor) and a transistor using an oxide semiconductor (OS) as a semiconductor layer serving as a channel formation region (also referred to as an OS transistor) ), And a semiconductor device that can hold data is drawing attention (see, for example, FIG. 3 of Patent Document 1).
特許文献1の図8では、データの保持を可能にした半導体装置を構成するトランジスタのうち、酸化物半導体を有する半導体層を有するトランジスタの断面図の一例を開示している。該断面図では、半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、半導体層を乗り越えるよう設けられるゲート電極の端面を、半導体層の他方の端面を超えるよう設ける構成について開示している。該構成は、エンドキャップ(End Cap)とも言われる。 FIG. 8 of Patent Document 1 discloses an example of a cross-sectional view of a transistor including a semiconductor layer including an oxide semiconductor among transistors included in a semiconductor device that can retain data. The cross-sectional view discloses a configuration in which an end surface of a gate electrode provided so as to cross over a semiconductor layer from one end surface of the semiconductor layer to the other end surface is provided so as to exceed the other end surface of the semiconductor layer. This configuration is also referred to as an end cap.
データの保持を可能にした半導体装置では、集積度が高いことが求められる。 A semiconductor device capable of holding data is required to have a high degree of integration.
しかしながら半導体装置のレイアウトを設計する場合、トランジスタのゲート電極が同じノードである場合を除いて、デザインルールで規定される距離より離間する必要がある。そのため、トランジスタのゲート電極をエンドキャップとしたレイアウトは、集積度を高めるための障害となる。 However, when designing the layout of a semiconductor device, it is necessary to separate the distance from the distance specified by the design rule, unless the gate electrodes of the transistors are the same node. Therefore, a layout in which the gate electrode of the transistor is an end cap is an obstacle for increasing the degree of integration.
そこで、本発明の一態様は、集積度に優れた、新規な構成の半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、本発明の一態様では、レイアウト面積の縮小を図ることのできる、新規な構成の半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な構成の半導体装置を提供することを課題の一とする。 In view of the above, an object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device with a novel structure and high integration. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device with a novel structure in which the layout area can be reduced. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device with a novel structure.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、上記以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、上記以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Problems other than those described above will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and problems other than the above can be extracted from the description of the specifications, drawings, claims, etc. It is.
本発明の一態様は、半導体層、ソース電極及びドレイン電極、ゲート絶縁膜、及びゲート電極を有するトランジスタを有し、半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、半導体層を乗り越えるよう設けられるゲート電極の端面は、他方の端面と一致するよう設けられている半導体装置である。 One embodiment of the present invention includes a transistor including a semiconductor layer, a source and drain electrodes, a gate insulating film, and a gate electrode, and the semiconductor layer is a semiconductor layer including an oxide semiconductor and one end surface of the semiconductor layer The semiconductor device is provided so that the end face of the gate electrode provided so as to cross the semiconductor layer from the first end face to the other end face coincides with the other end face.
また本発明の一態様は、半導体層、ソース電極及びドレイン電極、ゲート絶縁膜、及びゲート電極を有するトランジスタを有し、半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、半導体層を乗り越えるよう設けられるゲート電極の端面は、半導体層上に設けられている半導体装置である。 Another embodiment of the present invention includes a semiconductor layer, a transistor including a source electrode and a drain electrode, a gate insulating film, and a gate electrode. The semiconductor layer is a semiconductor layer including an oxide semiconductor. The end face of the gate electrode provided so as to cross the semiconductor layer from the end face toward the other end face is a semiconductor device provided on the semiconductor layer.
また本発明の一態様は、第1の半導体層、第1のソース電極及び第1のドレイン電極、第1のゲート絶縁膜、及び第1のゲート電極を有する第1のトランジスタが設けられた第1のメモリセルと、第2の半導体層、第2のソース電極及び第2のドレイン電極、第2のゲート絶縁膜、及び第2のゲート電極を有する第2のトランジスタが設けられた第2のメモリセルと、を有し、第1の半導体層及び第2の半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、第1の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、第1の半導体層を乗り越えるよう設けられる第1のゲート電極の端面は、他方の端面と一致するよう設けられており、第2の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、第2の半導体層を乗り越えるよう設けられるゲート電極の端面は、他方の端面と一致するよう設けられており、第1のメモリセルが有する第1のトランジスタと、第2のメモリセルが有する第2のトランジスタとは、隣接して設けられている半導体装置である。 According to one embodiment of the present invention, a first transistor including a first semiconductor layer, a first source electrode, a first drain electrode, a first gate insulating film, and a first gate electrode is provided. A second transistor including a first memory cell, a second semiconductor layer, a second source electrode and a second drain electrode, a second gate insulating film, and a second transistor having a second gate electrode Each of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is a semiconductor layer having an oxide semiconductor, and the first semiconductor layer has a first semiconductor layer extending from one end surface toward the other end surface. The end surface of the first gate electrode provided so as to get over the semiconductor layer of the second semiconductor layer is provided so as to coincide with the other end surface, and the second semiconductor layer is directed from one end surface to the other end surface. Gate electrode provided over the layer The end surface is provided so as to coincide with the other end surface, and the first transistor included in the first memory cell and the second transistor included in the second memory cell are provided adjacent to each other. Device.
また本発明の一態様は、第1の半導体層、第1のソース電極及び第1のドレイン電極、第1のゲート絶縁膜、及び第1のゲート電極を有する第1のトランジスタが設けられた第1のメモリセルと、第2の半導体層、第2のソース電極及び第2のドレイン電極、第2のゲート絶縁膜、及び第2のゲート電極を有する第2のトランジスタが設けられた第2のメモリセルと、を有し、第1の半導体層及び第2の半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、第1の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、第1の半導体層を乗り越えるよう設けられる第1のゲート電極の端面は、第1の半導体層上に設けられており、第2の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、第2の半導体層を乗り越えるよう設けられる第2のゲート電極の端面は、第2の半導体層上に設けられており、第1のメモリセルが有する第1のトランジスタと、第2のメモリセルが有する第2のトランジスタとは、隣接して設けられている半導体装置である。 According to one embodiment of the present invention, a first transistor including a first semiconductor layer, a first source electrode, a first drain electrode, a first gate insulating film, and a first gate electrode is provided. A second transistor including a first memory cell, a second semiconductor layer, a second source electrode and a second drain electrode, a second gate insulating film, and a second transistor having a second gate electrode Each of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is a semiconductor layer having an oxide semiconductor, and the first semiconductor layer has a first semiconductor layer extending from one end surface toward the other end surface. The end face of the first gate electrode provided so as to get over the semiconductor layer of the second semiconductor layer is provided on the first semiconductor layer, and extends from one end face of the second semiconductor layer toward the other end face of the second semiconductor layer. Second gate electrode provided over the layer The end surface is provided on the second semiconductor layer, and the first transistor included in the first memory cell and the second transistor included in the second memory cell are provided adjacent to each other. Device.
本発明の一態様により、集積度に優れた、新規な構成の半導体装置を提供することができる。または、本発明の一態様では、本発明の一態様では、レイアウト面積の縮小を図ることのできる、新規な構成の半導体装置を提供することができる。なお、本発明の一態様はこれらの効果に限定されるものではない。例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果以外の効果を有する場合もある。または、例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果を有さない場合もある。 According to one embodiment of the present invention, a semiconductor device with a novel structure with excellent integration can be provided. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a semiconductor device having a novel structure which can reduce the layout area can be provided. Note that one embodiment of the present invention is not limited to these effects. For example, one embodiment of the present invention may have effects other than these effects depending on circumstances or circumstances. Alternatively, for example, one embodiment of the present invention may not have these effects depending on circumstances or circumstances.
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the embodiments can be implemented in many different modes, and it is easily understood by those skilled in the art that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. . Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments. Note that in the structures of the invention described below, the same portions are denoted by the same reference numerals in different drawings.
また、図面において、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、または、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。 In the drawings, the size, the thickness of layers, or regions are exaggerated for clarity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale. The drawings schematically show an ideal example, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. For example, variation in signal, voltage, or current due to noise, variation in signal, voltage, or current due to timing shift can be included.
また本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。 In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and a current flows through the drain, channel region, and source. It is possible to do.
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造または動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースとして機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソースまたはドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第1電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第2電極と表記する場合がある。 Here, since the source and the drain vary depending on the structure or operating conditions of the transistor, it is difficult to limit which is the source or the drain. Therefore, a portion functioning as a source and a portion functioning as a drain are not referred to as a source or a drain, one of the source and the drain is referred to as a first electrode, and the other of the source and the drain is referred to as a second electrode. There is a case.
また本明細書等において用いる「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。 In addition, the ordinal numbers “first”, “second”, and “third” used in this specification and the like are added to avoid confusion between components and are not limited in number. To do.
また本明細書等において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、AとBとの電気信号の授受を可能とするものをいう。 In this specification and the like, A and B are connected to each other, including A and B being directly connected, as well as those being electrically connected. Here, A and B are electrically connected. When there is an object having some electrical action between A and B, it is possible to send and receive electrical signals between A and B. It says that.
また本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。 In addition, in this specification and the like, terms indicating arrangement such as “above” and “below” are used for convenience in describing the positional relationship between components with reference to the drawings. Moreover, the positional relationship between components changes suitably according to the direction which draws each structure. Therefore, the present invention is not limited to the words and phrases described in the specification, and can be appropriately rephrased depending on the situation.
また本明細書等において図面における各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう図面で示していても、実際の回路や領域では、同じ回路や同じ領域内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面における各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路や領域では、一つの回路ブロックで行う処理を複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。 In addition, in this specification and the like, the arrangement of each circuit block in the drawing specifies the positional relationship for the sake of explanation, and even if it is shown in the drawing to realize different functions in different circuit blocks, actual circuits and regions In some cases, different functions may be realized in the same circuit or in the same region. In addition, the function of each circuit block in the drawing is to specify the function for explanation. Even if the function is shown as one circuit block, in an actual circuit or region, processing performed by one circuit block is performed by a plurality of circuit blocks. In some cases, it is provided.
また本明細書等において、電圧とは、ある電位と、基準電位(例えばグラウンド電位)との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。なお電圧とは2点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。 In this specification and the like, the voltage often indicates a potential difference between a certain potential and a reference potential (for example, a ground potential). Thus, voltage, potential, and potential difference can be referred to as potential, voltage, and voltage difference, respectively. The voltage refers to a potential difference between two points, and the potential refers to electrostatic energy (electric potential energy) possessed by a unit charge in an electrostatic field at a certain point.
なお、一般に、電位や電圧は、相対的なものである。したがって、グラウンド電位は、必ずしも、0ボルトであるとは限定されない。 In general, the potential and voltage are relative. Therefore, the ground potential is not necessarily limited to 0 volts.
また本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、85°以上95°以下の場合も含まれる。 In this specification and the like, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.
また本明細書等において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。 In this specification and the like, when a crystal is trigonal or rhombohedral, it is represented as a hexagonal system.
(実施の形態1)
本実施の形態では、半導体装置の上面図、及び断面図、並びにデータの保持を可能にした半導体装置での回路図及びその上面図について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a top view and a cross-sectional view of the semiconductor device, and a circuit diagram and a top view of the semiconductor device which can hold data will be described.
なお、半導体装置とは、半導体素子を有する装置のことをいう。なお、半導体装置は、半導体素子を含む回路を駆動させる駆動回路等を含む場合がある。なお、半導体装置は、別の基板上に配置された駆動回路、電源回路等を含む場合がある。 Note that a semiconductor device refers to a device having a semiconductor element. Note that a semiconductor device may include a drive circuit that drives a circuit including a semiconductor element. Note that a semiconductor device may include a driver circuit, a power supply circuit, and the like that are provided over another substrate.
まず図1(A)では、本発明の一態様に係る、半導体装置の一例を示す上面図について示す。また図1(B)では、図1(A)に示す一点鎖線A1−A2、A3−A4に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図1(A)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。 First, FIG. 1A is a top view illustrating an example of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 1B is a cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines A1-A2 and A3-A4 in FIG. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図1(A)に示す半導体装置の上面図は、半導体層11と、半導体層11上に設けられるソース電極12及びドレイン電極13と、半導体層11と重なるゲート電極15を有する。
The top view of the semiconductor device illustrated in FIG. 1A includes a
図1(A)では、半導体層11がゲート電極15と重畳する領域において、ゲート電極15が乗り上げる側の端面を一方の端面101、ゲート電極15が乗り越える側の端面を他方の端面102としている。また、半導体層11を乗り越えるゲート電極15の端面を端面103として示している。
In FIG. 1A, in the region where the
なお「端面」とは、エッチング等によってマスクパターンに応じた加工が施された際の外周部における、切り口の面のことをいう。電極又は半導体層をマスクパターンに応じて加工する場合、図1(B)の端面101乃至103に示すように、切り口の面は斜めに切り立った形状、又は丸みを帯びた形状となる。この場合、図1(B)の端面101乃至103に示すように、マスクパターンに従って加工された電極又は半導体層を上面から見た際に、電極又は半導体層の外周部に垂直な面を端面とする。
The “end face” refers to the face of the cut surface at the outer periphery when processing according to the mask pattern is performed by etching or the like. When an electrode or a semiconductor layer is processed in accordance with a mask pattern, as shown in
なお半導体層11の幅は、ソース電極12及びドレイン電極13が設けられる方向(図1(A)中、一点鎖線A1−A2が延在する方向)とは直行する方向(図1(A)中、一点鎖線A3−A4が延在する方向)における幅のことである。半導体層11の幅は、最小加工寸法の線幅とすることが好ましい。図1(A)においては、半導体層11の幅を最小加工寸法の線幅である’1F’として示している。
Note that the width of the
また半導体層11の幅は、半導体層11の幅と同様に、最小加工寸法で形成されることが好ましい。同様にゲート電極15、ソース電極12及びドレイン電極13は、最小加工寸法で形成されることが好ましい。
Further, the width of the
なお半導体層11は、酸化物半導体を有する半導体層であることが好ましい。酸化物半導体を有する半導体層11を用いる構成とすることで、リーク電流が極めて小さい半導体装置とすることができる。ここでは、リーク電流が小さいとは、室温においてチャネル幅1μmあたりの規格化されたリーク電流が10zA/μm以下であることをいう。リーク電流は小さいほど好ましいため、この規格化されたリーク電流値が1zA/μm以下、更に10yA/μm以下とし、更に1yA/μm以下であることが好ましい。なお、その場合のソースとドレイン間の電圧は、例えば、0.1V、5V、又は、10V程度である。
Note that the
図1(B)に示す半導体装置の断面図は、基板10上に設けられた半導体層11と、半導体層11上に設けられるソース電極12及びドレイン電極13と、半導体層11上、並びにソース電極12及びドレイン電極13上に設けられるゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14を介して半導体層11と重なるゲート電極15を有する。
A cross-sectional view of the semiconductor device illustrated in FIG. 1B includes a
なお、基板10の上には、様々な絶縁膜や導電膜や半導体層や回路素子などが設けられている場合がある。一例として、絶縁膜99が設けられている場合の例を、図16(A)に示す。なお、絶縁膜99は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを含む材料から一種以上選択して、単層で、または積層で用いればよい。
Note that various insulating films, conductive films, semiconductor layers, circuit elements, and the like may be provided over the
図1(B)では、図1(A)と同様に、半導体層11がゲート電極15と重畳する領域において、ゲート電極15が乗り上げる側の端面を一方の端面101、ゲート電極15が乗り越える側の端面を他方の端面102としている。また、半導体層11を乗り越えるゲート電極15の端面を端面103として示している。
In FIG. 1B, as in FIG. 1A, in the region where the
なお基板10に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐え得る程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを、基板10として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI(Silicon On Insulator)基板などを適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板10として用いてもよい。
Although there is no major limitation on the
例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタを形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせフィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、又は塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。 For example, in this specification and the like, a transistor can be formed using various substrates. The kind of board | substrate is not limited to a specific thing. Examples of the substrate include a semiconductor substrate (for example, a single crystal substrate or a silicon substrate), an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, a substrate having stainless steel foil, and a tungsten substrate. , A substrate having a tungsten foil, a flexible substrate, a laminated film, a paper containing a fibrous material, or a base film. Examples of the glass substrate include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, and soda lime glass. As an example of the flexible substrate, there are plastics typified by polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic. Examples of the laminated film include polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, or vinyl chloride. Examples of the base film include polyester, polyamide, polyimide, an inorganic vapor deposition film, and papers. In particular, by manufacturing a transistor using a semiconductor substrate, a single crystal substrate, an SOI substrate, or the like, a transistor with small variation in characteristics, size, or shape, high current capability, and small size can be manufactured. . When a circuit is formed using such transistors, the power consumption of the circuit can be reduced or the circuit can be highly integrated.
なお、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。 Note that a transistor may be formed using a certain substrate, and then the transistor may be transferred to another substrate, and the transistor may be disposed on another substrate. As an example of the substrate on which the transistor is transferred, in addition to the substrate on which the transistor can be formed, a paper substrate, a cellophane substrate, a stone substrate, a wood substrate, a cloth substrate (natural fiber (silk, cotton, hemp), There are synthetic fibers (nylon, polyurethane, polyester) or recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrates, rubber substrates, and the like. By using these substrates, it is possible to form a transistor with good characteristics, a transistor with low power consumption, manufacture a device that is not easily broken, impart heat resistance, reduce weight, or reduce thickness.
なお、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを、同一の基板(例えば、ガラス基板、プラスチック基板、単結晶基板、又はSOI基板など)に形成することが可能である。こうして、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。 Note that all circuits necessary for realizing a predetermined function can be formed over the same substrate (eg, a glass substrate, a plastic substrate, a single crystal substrate, or an SOI substrate). Thus, the cost can be reduced by reducing the number of components, or the reliability can be improved by reducing the number of connection points with circuit components.
なお、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを同じ基板に形成しないことが可能である。つまり、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ある基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、別の基板に形成されていることが可能である。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ガラス基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、単結晶基板(又はSOI基板)に形成されることが可能である。そして、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部が形成される単結晶基板(ICチップともいう)を、COG(Chip On Glass)によって、ガラス基板に接続して、ガラス基板にそのICチップを配置することが可能である。または、ICチップを、TAB(Tape Automated Bonding)、COF(Chip On Film)、SMT(Surface Mount Technology)、又はプリント基板などを用いてガラス基板と接続することが可能である。このように、回路の一部が画素部と同じ基板に形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。特に、駆動電圧が大きい部分の回路、又は駆動周波数が高い部分の回路などは、消費電力が大きくなってしまう場合が多い。そこで、このような回路を、画素部とは別の基板(例えば単結晶基板)に形成して、ICチップを構成する。このICチップを用いることによって、消費電力の増加を防ぐことができる。 Note that it is possible not to form all the circuits necessary for realizing a predetermined function on the same substrate. In other words, a part of the circuit necessary for realizing the predetermined function is formed on a certain substrate, and another part of the circuit necessary for realizing the predetermined function is formed on another substrate. It is possible. For example, a part of a circuit necessary for realizing a predetermined function is formed on a glass substrate, and another part of a circuit required for realizing a predetermined function is a single crystal substrate (or an SOI substrate). Can be formed. Then, a single crystal substrate (also referred to as an IC chip) on which another part of a circuit necessary for realizing a predetermined function is formed is connected to the glass substrate by COG (Chip On Glass), and the glass substrate It is possible to arrange the IC chip. Alternatively, the IC chip can be connected to the glass substrate using TAB (Tape Automated Bonding), COF (Chip On Film), SMT (Surface Mount Technology), or a printed circuit board. As described above, part of the circuit is formed over the same substrate as the pixel portion, so that the cost can be reduced by reducing the number of components or the reliability can be improved by reducing the number of connection points with circuit components. . In particular, power consumption is often increased in a circuit having a high driving voltage or a circuit having a high driving frequency. Therefore, such a circuit is formed on a substrate (for example, a single crystal substrate) different from the pixel portion to constitute an IC chip. By using this IC chip, an increase in power consumption can be prevented.
なお半導体層11に用いる酸化物半導体の材料は、例えば、In−M−Zn−O系材料を用いればよい。金属元素Mは、具体的にはAl、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、TaまたはWとすればよく、好ましくはAl、Ti、Ga、Y、Zr、CeまたはHfとする。なお酸化物半導体については、後の実施の形態で詳述する。
Note that an oxide semiconductor material used for the
なおソース電極12およびドレイン電極13には、酸化物半導体を用いた半導体層11から酸素を引き抜く性質を有する導電層を用いると好ましい。例えば、半導体層11から酸素を引き抜く性質を有する導電層として、Al、Ti、Cr、Ni、Mo、Ta、Wなどを含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で用いればよい。
Note that for the
なおゲート絶縁膜14は酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを含む材料から一種以上選択して、単層で、または積層で用いればよい。
Note that the
なおゲート電極15は、Al、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Mo、Ag、TaおよびWを一種以上含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で用いればよい。
Note that the
図1(A)、(B)で示したように本発明の一態様では、半導体層11を、酸化物半導体を有する半導体層とし、半導体層11の一方の端面101から他方の端面102に向けて、半導体層11を乗り越えるよう設けられるゲート電極15の端面103を、他方の端面102と一致するよう設けることを特徴とするものである。
As illustrated in FIGS. 1A and 1B, in one embodiment of the present invention, the
ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、ゲート電極15の端面103は、半導体層11の端面102と一致していない場合もある。
Note that one embodiment of the present invention is not limited to this. In some cases or depending on circumstances, the
なお、図1(B)では、半導体層11の上側に、ゲート電極15が設けられている場合の例を示したが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。半導体層11の下側にゲート電極15Aが設けられていてもよい。その場合の例を、図17(A)に示す。また、図17(B)に示すように、半導体層11の上側と下側の両方に、ゲート電極が設けられていてもよい。それぞれのゲート電極は、同じ電位が供給されていてもよいし、一方には通常の信号が供給され、他方には、しきい値電圧を制御するための一定電圧が供給されていてもよい。図17(C)には、ゲート電極15とゲート電極15Aとが、コンタクトホールを介して接続されている場合の例を示す。
Note that FIG. 1B illustrates an example in which the
図1(A)、(B)で示した半導体装置の構成を、データの保持を可能にしたメモリセルに適用した場合の構成例について、図2及び図3を用いて説明する。 A structure example in the case where the structure of the semiconductor device illustrated in FIGS. 1A and 1B is applied to a memory cell which can hold data is described with reference to FIGS.
図2(A)では、データの保持を可能にしたメモリセルMEM_A(第1のメモリセルともいう)及びメモリセルMEM_B(第2のメモリセルともいう)が隣接して設けられている回路図の一例を示している。また図2(B)では、図2(A)に示す回路図に対応する上面図を示す。また図3(A)乃至(C)では、図2(B)に示す一点鎖線B1−B2、B3−B4、B5−B6に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図2(B)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。 2A is a circuit diagram in which a memory cell MEM_A (also referred to as a first memory cell) and a memory cell MEM_B (also referred to as a second memory cell) that can hold data are provided adjacent to each other. An example is shown. 2B shows a top view corresponding to the circuit diagram shown in FIG. 3A to 3C are cross-sectional views corresponding to dashed-dotted lines B1-B2, B3-B4, and B5-B6 illustrated in FIG. 2B. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図2(A)に示す半導体装置の回路図で、メモリセルMEM_Aは、トランジスタTr1_A、トランジスタTr2_A、容量素子Cp_Aを有する。メモリセルMEM_Bは、トランジスタTr1_B、トランジスタTr2_B、容量素子Cp_Bを有する。 In the circuit diagram of the semiconductor device illustrated in FIG. 2A, the memory cell MEM_A includes a transistor Tr1_A, a transistor Tr2_A, and a capacitor Cp_A. The memory cell MEM_B includes a transistor Tr1_B, a transistor Tr2_B, and a capacitor Cp_B.
なおトランジスタTr1_A、トランジスタTr2_A、トランジスタTr1_B及びトランジスタTr2_Bは、半導体層を、酸化物半導体を用いた半導体層としたトランジスタである。図2(A)中では、チャネル形成領域に酸化物半導体を用いたトランジスタであることを示すため、当該トランジスタに「OS」という記号を付している。 Note that the transistor Tr1_A, the transistor Tr2_A, the transistor Tr1_B, and the transistor Tr2_B are transistors in which a semiconductor layer is formed using an oxide semiconductor. In FIG. 2A, the symbol “OS” is attached to the transistor in order to indicate that the transistor includes an oxide semiconductor in a channel formation region.
トランジスタTr1_Aは、ゲートがワード線WL_Aに接続され、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの他方が容量素子Cp_Aの一方の電極及びトランジスタTr2_Aのゲートに接続される。容量素子Cp_Aは、他方の電極が容量線CL_Aに接続される。トランジスタTr2_Aは、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの一方がソース線SLに接続される。 The transistor Tr1_A has a gate connected to the word line WL_A, one of a source and a drain connected to the bit line BL, and the other of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor Cp_A and the gate of the transistor Tr2_A. The other electrode of the capacitor Cp_A is connected to the capacitor line CL_A. In the transistor Tr2_A, one of a source and a drain is connected to the bit line BL, and one of the source and the drain is connected to the source line SL.
トランジスタTr1_Bは、ゲートがワード線WL_Bに接続され、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの一方が容量素子Cp_Bの一方の電極及びトランジスタTr2_Bのゲートに接続される。容量素子Cp_Bは、他方の電極が容量線CL_Bに接続される。トランジスタTr2_Bは、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの一方がソース線SLに接続される。 The transistor Tr1_B has a gate connected to the word line WL_B, one of a source and a drain connected to the bit line BL, and one of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor Cp_B and the gate of the transistor Tr2_B. The other electrode of the capacitor Cp_B is connected to the capacitor line CL_B. In the transistor Tr2_B, one of a source and a drain is connected to the bit line BL, and one of the source and the drain is connected to the source line SL.
半導体層11と、半導体層11上に設けられるソース電極12及びドレイン電極13と、半導体層11と重なるゲート電極15を有する。
The
なおメモリセルMEM_A及びメモリセルMEM_Bへのデータの書き込み動作及び読み出し動作については、特開2012−256813号公報等を参照すればよい。 Note that the data writing operation and the data reading operation with respect to the memory cell MEM_A and the memory cell MEM_B may be referred to Japanese Patent Laid-Open No. 2012-256813.
図2(B)に示すメモリセルMEM_A及びメモリセルMEM_Bの上面図では、メモリセルMEM_Aが有するトランジスタTr1_A、トランジスタTr2_A及び容量素子Cp_A、メモリセルMEM_Bが有するトランジスタTr1_B、トランジスタTr2_B及び容量素子Cp_Bの配置例を示している。また図2(B)では、ワード線WL_A、ワード線WL_B、容量線CL_A、容量線CL_B、ビット線BL及びソース線SLの配置例を示している。 In the top view of the memory cell MEM_A and the memory cell MEM_B illustrated in FIG. 2B, the transistor Tr1_A, the transistor Tr2_A, and the capacitor Cp_A included in the memory cell MEM_A, and the transistor Tr1_B, the transistor Tr2_B, and the capacitor Cp_B included in the memory cell MEM_B are arranged. An example is shown. 2B illustrates an arrangement example of the word line WL_A, the word line WL_B, the capacitor line CL_A, the capacitor line CL_B, the bit line BL, and the source line SL.
なお図2(B)に示すメモリセルMEM_A及びメモリセルMEM_Bの上面図では、ゲート電極15と同層の導電層を「GM」として示し、ソース電極12及びドレイン電極13と同層の導電層を「S/DM」として示し、半導体層11を「SEM」として示している。
Note that in the top view of the memory cell MEM_A and the memory cell MEM_B illustrated in FIG. 2B, the conductive layer in the same layer as the
図3(A)に示す断面図は、基板10上に設けられた半導体層121と、半導体層122と、導電層123と、導電層124と、ビット線BLと、ソース線SLと、ゲート絶縁膜14と、導電層125と、導電層126と、を有する。
3A illustrates a
図3(B)に示す断面図は、基板10上に設けられた半導体層121と、ビット線BLと、ソース線SLと、ゲート絶縁膜14と、導電層125と、を有する。
The cross-sectional view shown in FIG. 3B includes a
図3(C)に示す断面図は、基板10上に設けられた半導体層127と、導電層123と、ビット線BLと、ゲート絶縁膜14と、ワード線WL_Aと、容量線CL_Aと、を有する。
3C illustrates a
図3(A)乃至(C)において半導体層121と、半導体層122及び半導体層127は、同じ層に形成される半導体層であり、図2(B)で示した半導体層「SEM」に相当する半導体層である。導電層123、導電層124、ビット線BL及びソース線SLは、同じ層に形成される導電層であり、図2(B)で示した導電層「S/DM」に相当する半導体層である。導電層125、導電層126、ワード線WL_A及び容量線CL_Aは、同じ層に形成される導電層であり、図2(B)で示した導電層「GM」に相当する半導体層である。
3A to 3C, the
図2(B)、図3(A)では、半導体層121及び半導体層122が導電層125及び導電層126と重畳する領域において、導電層125及び導電層126の端面は、半導体層121及び半導体層122の端面と一致するよう設けている。そのため、図3(A)に示すようにゲート電極として機能する導電層125及び導電層126の間の距離を最小加工寸法以上、離間して設ける構成とすることができる。そのため、集積度に優れ、又はレイアウト面積の縮小を図ることのできる、半導体装置とすることができる。
2B and 3A, in the region where the
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した半導体装置の構成とは異なる構成の半導体装置について説明する。本実施の形態では、実施の形態1と同様に、半導体装置の上面図、及び断面図、並びにデータの保持を可能にした半導体装置での回路図及びその上面図について説明する。なお繰り返しの説明になる場合は説明を省略し、上記実施の形態1の記載を援用する場合がある。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a semiconductor device having a structure different from that of the semiconductor device described in Embodiment 1 is described. In this embodiment, as in Embodiment 1, a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device, and a circuit diagram and a top view of a semiconductor device that can hold data are described. In addition, when it becomes repeated description, description is abbreviate | omitted and description of the said Embodiment 1 may be used.
まず図4(A)では、本発明の一態様に係る、半導体装置の一例を示す上面図について示す。また図4(B)では、図4(A)に示す一点鎖線C1−C2、C3−C4に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図4(A)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。 First, FIG. 4A is a top view illustrating an example of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines C1-C2 and C3-C4 in FIG. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図4(A)に示す半導体装置の上面図は、半導体層11と、半導体層11上に設けられるソース電極12及びドレイン電極13と、半導体層11と重なるゲート電極15を有する。
The top view of the semiconductor device illustrated in FIG. 4A includes a
図4(B)に示す半導体装置の断面図は、基板10上に設けられた半導体層11と、半導体層11上に設けられるソース電極12及びドレイン電極13と、半導体層11上、並びにソース電極12及びドレイン電極13上に設けられるゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14を介して半導体層11と重なるゲート電極15を有する。
4B is a cross-sectional view of the semiconductor device, the
図4(A)、(B)で示したように本発明の一態様では、半導体層11を、酸化物半導体を有する半導体層とし、半導体層11の一方の端面101から他方の端面102に向けて、半導体層11を乗り越えるよう設けられるゲート電極15の端面103を、他方の端面102から幅ΔWだけ半導体層11の内側となるようにして、半導体層11上となるよう設けることを特徴とするものである。
As shown in FIGS. 4A and 4B, in one embodiment of the present invention, the
半導体層11がシリコンの半導体装置の場合、ゲート電極15をマスクとして不純物元素を導入する工程を経るため、ゲート電極15が重畳しない領域が導体となる。この場合、ゲート電極15に印加する電圧によって行う、半導体装置の導通状態と導通状態との切り替えが困難となる。
In the case where the
一方で酸化物半導体を有する半導体層11では、ゲート電極15をマスクとして不純物元素を導入する工程を経ない。その結果、ゲート電極15と重畳しない領域において、ゲート電極15を重畳することなく高抵抗な領域とすることができる。そのためゲート電極15を重畳しなくても、半導体装置の導通状態と導通状態との切り替えを実現することができる。
On the other hand, in the
ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、ゲート電極15が、半導体層11を乗り越えて、ゲート電極15の端面103が、半導体層11の外側に配置されている場合もある。
Note that one embodiment of the present invention is not limited to this. In some cases or depending on circumstances, the
なお、図17(A)(B)(C)においても、ゲート電極の端面を、半導体層11の端面102から幅ΔWだけ半導体層11の内側となるようにして、半導体層11上となるよう設けることも可能である。例えば、図17(A)に適用した場合の例を、図18(A)に示す。図17(B)において、ゲート電極15とゲート電極15Aのいずれか一方、または、両方の端面が、半導体層11の端面102から幅ΔWだけ半導体層11の内側となるようにして、半導体層11上となるよう設けることも可能である。その場合の例を、図18(B)(C)に示す。なお、ゲート電極15とゲート電極15Aのいずれか一方が、半導体層11を乗り越えて、ゲート電極15とゲート電極15Aのいずれか一方の端面103が、半導体層11の外側に配置されている場合もある。
17A, 17B, and 17C, the end face of the gate electrode is on the
図4(A)、(B)で示した半導体装置の構成を、データの保持を可能にしたメモリセルに適用した場合の構成例について、図5及び図6を用いて説明する。 A structure example in the case where the structure of the semiconductor device illustrated in FIGS. 4A and 4B is applied to a memory cell which can hold data is described with reference to FIGS.
図5(A)では、図2(A)と同様の、データの保持を可能にしたメモリセルMEM_A(第1のメモリセルともいう)及びメモリセルMEM_B(第2のメモリセルともいう)が隣接して設けられている回路図の一例を示している。また図5(B)では、図5(A)に示す回路図に対応する上面図を示す。また図6(A)乃至(C)では、図5(B)に示す一点鎖線D1−D2、D3−D4、D5−D6に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図5(B)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。 In FIG. 5A, a memory cell MEM_A (also referred to as a first memory cell) and a memory cell MEM_B (also referred to as a second memory cell) that can hold data are adjacent to each other as in FIG. 1 shows an example of a circuit diagram provided. 5B shows a top view corresponding to the circuit diagram shown in FIG. 6A to 6C are cross-sectional views corresponding to dashed-dotted lines D1-D2, D3-D4, and D5-D6 illustrated in FIG. 5B. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図5(B)、図6(A)では、半導体層121及び半導体層122が導電層125及び導電層126と重畳する領域において、導電層125及び導電層126の端面は、半導体層121及び半導体層122上となるように設けている。そのため、図6(A)に示すようにゲート電極として機能する導電層125及び導電層126の間の距離を最小加工寸法より大きく、離間して設ける構成とすることができる。そのため、集積度に優れ、又はレイアウト面積の縮小を図ることのできる、半導体装置とすることができる。加えて、酸化物半導体を有する半導体層では、ゲート電極と重畳しない領域において、ゲート電極を重畳することなく高抵抗な領域とすることができ、不要な半導体装置の導通状態を抑制することができる。
5B and 6A, in the region where the
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2で説明した半導体装置における変形例について説明する。また以下では、図7乃至図9を参照して変形例1乃至3について説明する。本実施の形態では、実施の形態1の図1及び実施の形態2の図4での説明と同様に、半導体装置の上面図、及び断面図について説明する。なお繰り返しの説明になる場合は説明を省略し、上記実施の形態1及び実施の形態2の記載を援用する場合がある。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a modification of the semiconductor device described in Embodiments 1 and 2 is described. In the following, modifications 1 to 3 will be described with reference to FIGS. 7 to 9. In this embodiment, a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device will be described as in the description of FIG. 1 of Embodiment 1 and FIG. 4 of Embodiment 2. In addition, when it becomes repeated description, description is abbreviate | omitted and the description of the said Embodiment 1 and Embodiment 2 may be used.
〈変形例1〉
図7(A)では、本発明の一態様に係る、半導体装置の一例を示す上面図について示す。また図7(B)では、図7(A)に示す一点鎖線E1−E2、E3−E4に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図7(A)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。
<Modification 1>
FIG. 7A is a top view illustrating an example of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 7B is a cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines E1-E2 and E3-E4 in FIG. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図7(A)、(B)は、図1(A)、(B)で説明した半導体装置において、ソース電極12及びドレイン電極13にゲート電極15から長さΔLだけ離間して設ける構成例を示す上面図及び断面図である。
FIGS. 7A and 7B are structural examples in which the
図7(A)、(B)では、ソース電極12及びドレイン電極13の双方をゲート電極15から長さΔLだけ離間して設ける点で図1(A)、(B)と異なる。なおソース電極12及びドレイン電極13は、一方のみをゲート電極15から離間して設ける構成としてもよい。
7A and 7B differ from FIGS. 1A and 1B in that both the
ソース電極12及びドレイン電極13の端面の位置は、図1(A)、(B)で説明したゲート電極15の端部に揃えて形成することが好ましい。一方で微細化した半導体装置を作製するためのプロセスでは、プロセスによる一定のずれを許容する必要がある。微細化した半導体装置を作製するためのプロセスでは、長さΔLだけソース電極12及びドレイン電極13を離間させてもトランジスタとしての機能を維持することが可能である。
The positions of the end surfaces of the
ソース電極12及びドレイン電極、並びにゲート電極15を重畳させない半導体層11では、電極を重畳させる場合に比べて高抵抗な半導体層とすることができる。そのため図7(A)、(B)に示す構成とすることで、リーク電流を低減させることができ、スイッチング特性に優れた半導体装置とすることができる。
The
〈変形例2〉
図8(A)では、本発明の一態様に係る、半導体装置の一例を示す上面図について示す。また図8(B)では、図8(A)に示す一点鎖線F1−F2、F3−F4に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図8(A)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。
<Modification 2>
FIG. 8A is a top view illustrating an example of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 8B is a cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines F1-F2 and F3-F4 in FIG. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図8(A)、(B)は、図1(A)、(B)で説明した半導体装置において、半導体層11の膜厚を厚膜化し、ゲート電極15における端面103を半導体層11の一方の端面101から長さΔGIだけ離間して設ける構成例を示す上面図及び断面図である。
8A and 8B illustrate the semiconductor device described with reference to FIGS. 1A and 1B, in which the thickness of the
図8(A)、(B)では、ゲート電極15における端面103を半導体層11の一方の端面101から長さΔGIだけ離間して設ける点で図1(A)、(B)と異なる。
8A and 8B differ from FIGS. 1A and 1B in that the
ゲート電極15における端面103の位置は、図1(A)、(B)で説明した半導体層11の他方の端面102に揃えて形成することが好ましい。一方で微細化した半導体装置を作製するためのプロセスでは、プロセスによる一定のずれを許容する必要がある。微細化した半導体装置を作製するためのプロセスでは、長さΔGIだけ半導体層11の一方の端面101から離間させてもトランジスタとしての機能を維持することが可能である。
The position of the
厚膜化した半導体層11では、ゲート電極15に印加される電圧がゲート絶縁膜14を介して加わり、厚さ方向で流すべき電流を確保することができる。そのため図8(A)、(B)に示す構成とすることで、最少加工寸法をより小さくすることができ、集積度に優れ、レイアウト面積の縮小が図られた半導体装置とすることができる。
In the thickened
また、半導体層11は、単膜の酸化物半導体で構成されているとは限らず、積層された複数の酸化物半導体で構成されていても良い。例えば半導体層11が、3層に積層されて構成されている場合の半導体層11の構成例を、図8(C)に示す。
In addition, the
図8(C)に示す断面図では、半導体層11として、半導体層OS1乃至半導体層OS3が、順に積層されている。
In the cross-sectional view illustrated in FIG. 8C, the semiconductor layers OS1 to OS3 are stacked in this order as the
そして、半導体層OS1及び半導体層OS3は、半導体層OS2を構成する金属元素の少なくとも1つを、その構成要素に含み、伝導帯下端のエネルギーが半導体層OS2よりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上又は0.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下又は0.4eV以下、真空準位に近い半導体層である。さらに、半導体層OS2は、少なくともインジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。 The semiconductor layer OS1 and the semiconductor layer OS3 include at least one of metal elements constituting the semiconductor layer OS2 in its constituent elements, and the energy at the lower end of the conduction band is 0.05 eV or more and 0.07 eV than the semiconductor layer OS2. As described above, the semiconductor layer is close to a vacuum level at 0.1 eV or more or 0.15 eV or more and 2 eV or less, 1 eV or less, 0.5 eV or less, or 0.4 eV or less. Furthermore, it is preferable that the semiconductor layer OS2 contains at least indium because carrier mobility is increased.
なお、半導体層OS3は、ソース電極12の上に設けられていてもよい。一例として、半導体層11とソース電極12の上に、半導体層11Aが設けられている場合の例を、図16(B)に示す。
The semiconductor layer OS3 may be provided on the
〈変形例3〉
図9(A)では、本発明の一態様に係る、半導体装置の一例を示す上面図について示す。また図9(B)では、図9(A)に示す一点鎖線G1−G2、G3−G4に対応する断面図を示す。なお、説明を容易にするため、図9(A)においては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜などを省略して示す。
<Modification 3>
FIG. 9A is a top view illustrating an example of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 9B is a cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines G1-G2 and G3-G4 in FIG. 9A. Note that for ease of description, an insulating film or the like functioning as a gate insulating film is not illustrated in FIG.
図9(A)、(B)は、図1(A)、(B)で説明した半導体装置において、半導体層11並びにソース電極12及びドレイン電極13と、基板10との間に下地絶縁層17を設ける構成例を示す上面図及び断面図である。
9A and 9B illustrate the
図9(A)、(B)では、半導体層11並びにソース電極12及びドレイン電極13と、基板10との間に下地絶縁層17を設ける点で図1(A)、(B)と異なる。
9A and 9B are different from FIGS. 1A and 1B in that a
下地絶縁層17は、基板10からの不純物の拡散を防止する役割を有するほか、半導体層11に酸素を供給する役割を担うことができる。したがって、下地絶縁層17は酸素を含む絶縁層であることが好ましい。例えば、化学量論的組成よりも多い酸素を含む絶縁層であることがより好ましい。
The
下地絶縁層17に含まれる過剰酸素は、材料の化学量論的組成を超えて含まれる酸素である。従って、過剰酸素は、熱などのエネルギーを与えられると放出する性質を有する。過剰酸素は化学量論的組成に対して過剰に含まれるものであるため、放出することによって失われても、膜質を低下させることがない。
Excess oxygen contained in the
下地絶縁層17を設けることで半導体層11では、不純物元素の混入や、半導体層への酸素の供給を図ることによる高品質な半導体層とすることができる。そのため図9(A)、(B)に示す構成とすることで、トランジスタ特性に優れた半導体装置とすることができる。
By providing the
以上、本実施の形態で説明した半導体装置の構成は、適宜変形例同士を組み合わせて実施することができる。その場合、上記実施の形態1及び実施の形態2で説明した半導体装置とすることによる効果に加えて、変形例毎に説明した効果が加わり、性能に優れた半導体装置とすることができる。 As described above, the structure of the semiconductor device described in this embodiment can be implemented by appropriately combining modifications. In that case, in addition to the effects obtained by using the semiconductor device described in Embodiments 1 and 2, the effects described for each modification are added, and a semiconductor device having excellent performance can be obtained.
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 As described above, the structure described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures described in the other embodiments.
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1乃至3で説明した半導体装置の作成方法について説明する。本実施の形態では一例として、実施の形態3の図9で示した半導体装置の作成方法について図10、図11を用いて説明する。なお繰り返しの説明になる場合は説明を省略し、上記実施の形態1乃至3の記載を援用する場合がある。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for manufacturing the semiconductor device described in Embodiments 1 to 3 is described. In this embodiment, as an example, a method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 9 in Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. In addition, when it becomes repeated description, description is abbreviate | omitted and the description of the said Embodiment 1 thru | or 3 may be used.
まず、基板10上に下地絶縁層17を成膜する(図10(A)参照)。
First, the
下地絶縁層17は、スパッタリング法、CVD法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、ALD法またはパルスレーザ堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法を用いて成膜すればよい。
The
次に、下地絶縁層17の表面を平坦化するために、CMP処理を行ってもよい。CMP処理を行うことで、下地絶縁層17の平均面粗さ(Ra)を1nm以下、好ましくは0.3nm以下、さらに好ましくは0.1nm以下とする。上述の数値以下のRaとすることで、半導体層11の結晶性が高くなる場合がある。Raは原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)にて測定可能である。
Next, CMP treatment may be performed to planarize the surface of the
次に、下地絶縁層17に酸素を添加することにより、過剰酸素を含む絶縁層を形成しても構わない。酸素の添加は、プラズマ処理またはイオン注入法などにより行えばよい。酸素の添加をイオン注入法で行う場合、例えば、加速電圧を2kV以上100kV以下とし、ドーズ量を5×1014ions/cm2以上5×1016ions/cm2以下とすればよい。
Next, an insulating layer containing excess oxygen may be formed by adding oxygen to the
次に、下地絶縁層17上に半導体層11をスパッタリング法、CVD法、MBE法、ALD法またはPLD法を用いて成膜する(図10(B)参照)。このとき、下地絶縁層17を適度にエッチングしてもよい。下地絶縁層17を適度にエッチングすることで、後に形成するゲート電極層410で半導体層11を覆いやすくすることができる。なお、半導体装置を微細化するために、半導体層11の加工時にハードマスクを用いてもよい。
Next, the
また、半導体層11として、半導体層OS1、半導体層OS2、および半導体層OS3を含めた積層膜を形成する場合、各層を大気に触れさせることなく連続して成膜すると好ましい。
Further, in the case where a stacked film including the semiconductor layer OS1, the semiconductor layer OS2, and the semiconductor layer OS3 is formed as the
不純物の混入を低減し、結晶性の高い酸化物半導体を用いた半導体層11とするために、半導体層11は、基板温度を100℃以上、好ましくは150℃以上、さらに好ましくは200℃以上として成膜する。また、成膜ガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下にまで高純度化したガスを用いる。なお、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。
In order to reduce impurity contamination and form a
半導体層11の形成後に、第1の加熱処理を行ってもよい。第1の加熱処理は、250℃以上650℃以下、好ましくは300℃以上500℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第1の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気で行ってもよい。第1の加熱処理によって、半導体層11の結晶性を高め、さらに下地絶縁層17から水素や水などの不純物を除去することができる。
After the
次に、半導体層11上に導電膜を成膜し、該導電膜を分断するようにエッチングし、ソース電極12およびドレイン電極13を形成する(図10(C)参照)。導電膜は、スパッタリング法、CVD法、MBE法、ALD法またはPLD法を用いて成膜すればよい。
Next, a conductive film is formed over the
なお、導電膜をエッチングする際、ソース電極12およびドレイン電極13の端部が丸みを帯びる(曲面を有する)場合がある。また、導電膜をエッチングする際、下地絶縁層17が適度にエッチングされていてもよい。
Note that when the conductive film is etched, the end portions of the
次に、半導体層11上、ソース電極12上およびドレイン電極13上に、ゲート絶縁膜14を形成する(図11(A)参照)。ゲート絶縁膜14は、スパッタリング法、CVD法またはALD法を用いて成膜すればよい。
Next, the
次に、第2の加熱処理を行ってもよい。第2の加熱処理は、500℃未満、好ましくは400℃未満の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第2の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気で行ってもよい。第2の加熱処理によって、ゲート絶縁膜14から水素や水などの不純物を除去することができる。
Next, second heat treatment may be performed. The second heat treatment may be performed at a temperature lower than 500 ° C., preferably lower than 400 ° C., in an inert gas atmosphere, an atmosphere containing an oxidizing gas of 10 ppm or more, or a reduced pressure state. The atmosphere for the second heat treatment may be an atmosphere containing 10 ppm or more of an oxidizing gas in order to supplement the desorbed oxygen after the heat treatment in an inert gas atmosphere. By the second heat treatment, impurities such as hydrogen and water can be removed from the
次に、ゲート絶縁膜14上に導電膜を成膜し、該導電膜をエッチングし、ゲート電極15を形成する(図11(B)参照)。
Next, a conductive film is formed over the
以上の工程で、図9(B)に示す半導体装置を作製することができる。 Through the above steps, the semiconductor device illustrated in FIG. 9B can be manufactured.
また作製された半導体装置上には、層間絶縁層16を形成する。この場合、ゲート絶縁膜14上およびゲート電極15上に層間絶縁層16を形成する(図11(C)参照)。層間絶縁層16は、スパッタ法、CVD法、MBE法、ALD法またはPLD法を用いて成膜すればよい。
An interlayer insulating
次に、第3の加熱処理を行ってもよい。第3の加熱処理は、第1の加熱処理と同様の条件で行うことができる。第3の加熱処理により、半導体層11の酸素欠損を低減することができる場合がある。
Next, third heat treatment may be performed. The third heat treatment can be performed under conditions similar to those of the first heat treatment. In some cases, oxygen vacancies in the
層間絶縁層16は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを含む材料から一種以上選択して、単層で、または積層で用いればよい。
The interlayer insulating
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 As described above, the structure described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures described in the other embodiments.
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体層11に用いることのできる酸化物半導体について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an oxide semiconductor that can be used for the
トランジスタのチャネル形成領域となる半導体層に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム(In)又は亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。特にIn及びZnを含むことが好ましい。また、それらに加えて、酸素を強く結びつけるスタビライザーを有することが好ましい。スタビライザーとしては、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)及びアルミニウム(Al)の少なくともいずれかを有すればよい。 An oxide semiconductor used for a semiconductor layer serving as a channel formation region of the transistor preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn). In particular, it is preferable to contain In and Zn. In addition to these, it is preferable to have a stabilizer that strongly binds oxygen. The stabilizer may include at least one of gallium (Ga), tin (Sn), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and aluminum (Al).
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)のいずれか一種又は複数種を有してもよい。 As other stabilizers, lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb) , Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), or lutetium (Lu).
トランジスタのチャネル形成領域となる半導体層として用いられる酸化物半導体としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−Zr−Zn系酸化物、In−Ti−Zn系酸化物、In−Sc−Zn系酸化物、In−Y−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物等がある。 Examples of the oxide semiconductor used as a semiconductor layer that serves as a channel formation region of the transistor include indium oxide, tin oxide, zinc oxide, In—Zn-based oxide, Sn—Zn-based oxide, Al—Zn-based oxide, Zn-Mg oxide, Sn-Mg oxide, In-Mg oxide, In-Ga oxide, In-Ga-Zn oxide (also referred to as IGZO), In-Al-Zn oxide In-Sn-Zn-based oxide, Sn-Ga-Zn-based oxide, Al-Ga-Zn-based oxide, Sn-Al-Zn-based oxide, In-Hf-Zn-based oxide, In-Zr -Zn oxide, In-Ti-Zn oxide, In-Sc-Zn oxide, In-Y-Zn oxide, In-La-Zn oxide, In-Ce-Zn oxide In-Pr-Zn-based oxide, In-Nd-Z Oxide, In-Sm-Zn oxide, In-Eu-Zn oxide, In-Gd-Zn oxide, In-Tb-Zn oxide, In-Dy-Zn oxide, In -Ho-Zn-based oxide, In-Er-Zn-based oxide, In-Tm-Zn-based oxide, In-Yb-Zn-based oxide, In-Lu-Zn-based oxide, In-Sn-Ga- Zn-based oxide, In-Hf-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-Zn-based oxide, In-Sn-Hf-Zn-based oxide, In There are -Hf-Al-Zn-based oxides and the like.
例えば、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=3:1:2、あるいはIn:Ga:Zn=2:1:3の原子数比のIn−Ga−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。 For example, In: Ga: Zn = 1: 1: 1, In: Ga: Zn = 3: 1: 2, or In: Ga: Zn = 2: 1: 3 atomic ratio In—Ga—Zn-based oxidation An oxide in the vicinity of the product or its composition may be used.
チャネル形成領域となる半導体層を構成する酸化物半導体膜に水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合することによって、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これにより、トランジスタの閾値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そのため、酸化物半導体膜の形成後において、脱水化処理(脱水素化処理)を行い酸化物半導体膜から、水素、又は水分を除去して不純物が極力含まれないように高純度化することが好ましい。 When a large amount of hydrogen is contained in the oxide semiconductor film included in the semiconductor layer serving as a channel formation region, a part of the hydrogen becomes a donor and an electron which is a carrier is generated by bonding with the oxide semiconductor. As a result, the threshold voltage of the transistor shifts in the negative direction. Therefore, after the oxide semiconductor film is formed, dehydration treatment (dehydrogenation treatment) is performed to remove hydrogen or moisture from the oxide semiconductor film so that impurities are contained as little as possible. preferable.
なお、酸化物半導体膜への脱水化処理(脱水素化処理)によって、酸化物半導体膜から酸素が減少してしまうことがある。よって、酸化物半導体膜への脱水化処理(脱水素化処理)によって減少してしまった酸素を酸化物半導体に加える、又は酸素を供給し酸化物半導体膜の酸素欠損を補填することが好ましい。本明細書等において、酸化物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化処理、又は過酸素化処理と記す場合がある。 Note that oxygen may be reduced from the oxide semiconductor film due to dehydration treatment (dehydrogenation treatment) of the oxide semiconductor film. Therefore, it is preferable that oxygen that has been reduced by dehydration treatment (dehydrogenation treatment) of the oxide semiconductor film be added to the oxide semiconductor, or oxygen be supplied to fill oxygen vacancies in the oxide semiconductor film. In this specification and the like, the case where oxygen is supplied to the oxide semiconductor film may be referred to as oxygenation treatment or peroxygenation treatment.
このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理(脱水素化処理)により、水素又は水分が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、i型(真性)化又はi型に限りなく近く実質的にi型(真性)である酸化物半導体膜とすることができる。なお、実質的に真性とは、酸化物半導体膜中にドナーに由来するキャリアが極めて少なく(ゼロに近く)、キャリア密度が1×1017/cm3以下、1×1016/cm3以下、1×1015/cm3以下、1×1014/cm3以下、1×1013/cm3以下であることをいう。 In this manner, the oxide semiconductor film is made i-type (intrinsic) or i-type by removing hydrogen or moisture by dehydration treatment (dehydrogenation treatment) and filling oxygen vacancies by oxygenation treatment. An oxide semiconductor film that is substantially i-type (intrinsic) can be obtained. Note that substantially intrinsic means that the number of carriers derived from a donor in the oxide semiconductor film is extremely small (near zero), and the carrier density is 1 × 10 17 / cm 3 or less, 1 × 10 16 / cm 3 or less, It means 1 × 10 15 / cm 3 or less, 1 × 10 14 / cm 3 or less, and 1 × 10 13 / cm 3 or less.
また、このように、i型又は実質的にi型である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジスタがオフ状態のときのドレイン電流を、室温(25℃程度)にて1×10−18A以下、好ましくは1×10−21A以下、更に好ましくは1×10−24A以下、又は85℃にて1×10−15A以下、好ましくは1×10−18A以下、更に好ましくは1×10−21A以下とすることができる。なお、トランジスタがオフ状態とは、nチャネル型のトランジスタの場合、ゲート電圧が閾値電圧よりも十分小さい状態をいう。具体的には、ゲート電圧が閾値電圧よりも1V以上、2V以上又は3V以上小さければ、トランジスタはオフ状態となる。 As described above, a transistor including an i-type or substantially i-type oxide semiconductor film can achieve extremely excellent off-state current characteristics. For example, the drain current when the transistor including an oxide semiconductor film is off is 1 × 10 −18 A or less, preferably 1 × 10 −21 A or less, more preferably 1 at room temperature (about 25 ° C.). × 10 −24 A or less, or 1 × 10 −15 A or less, preferably 1 × 10 −18 A or less, more preferably 1 × 10 −21 A or less at 85 ° C. Note that an off state of a transistor means a state where a gate voltage is sufficiently lower than a threshold voltage in the case of an n-channel transistor. Specifically, when the gate voltage is 1 V or higher, 2 V or higher, or 3 V or lower than the threshold voltage, the transistor is turned off.
また、成膜される酸化物半導体は、例えば非単結晶を有してもよい。非単結晶は、例えば、CAAC(C Axis Aligned Crystal)、多結晶、微結晶、非晶質部を有する。 Further, the oxide semiconductor to be formed may have a non-single crystal, for example. The non-single crystal includes, for example, CAAC (C Axis Aligned Crystal), polycrystal, microcrystal, and amorphous part.
酸化物半導体は、例えばCAACを有してもよい。なお、CAACを有する酸化物半導体を、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)と呼ぶ。 The oxide semiconductor may include, for example, CAAC. Note that an oxide semiconductor including CAAC is referred to as a CAAC-OS (C Axis Crystallized Oxide Semiconductor).
CAAC−OSは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による観察像で、結晶部を確認することができる場合がある。CAAC−OSに含まれる結晶部は、例えば、TEMによる観察像で、一辺100nmの立方体内に収まる大きさであることが多い。また、CAAC−OSは、TEMによる観察像で、結晶部と結晶部との境界を明確に確認できない場合がある。また、CAAC−OSは、TEMによる観察像で、粒界(グレインバウンダリーともいう。)を明確に確認できない場合がある。CAAC−OSは、例えば、明確な粒界を有さないため、不純物が偏析することが少ない。また、CAAC−OSは、例えば、明確な粒界を有さないため、欠陥準位密度が高くなることが少ない。また、CAAC−OSは、例えば、明確な粒界を有さないため、電子移動度の低下が小さい。 For example, the CAAC-OS may be able to confirm a crystal part in an observation image obtained by a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). In many cases, a crystal part included in the CAAC-OS fits in a cube with a side of 100 nm, for example, as an observation image obtained by a TEM. In addition, in the CAAC-OS, there is a case where the boundary between the crystal part and the crystal part cannot be clearly confirmed in an observation image by TEM. In some cases, the CAAC-OS cannot clearly confirm a grain boundary (also referred to as a grain boundary) in an observation image obtained by a TEM. For example, the CAAC-OS does not have a clear grain boundary; In addition, since the CAAC-OS does not have a clear grain boundary, for example, the density of defect states is rarely increased. In addition, since the CAAC-OS does not have a clear grain boundary, for example, the decrease in electron mobility is small.
CAAC−OSは、例えば、複数の結晶部を有し、当該複数の結晶部においてc軸が被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃っている場合がある。また、CAAC−OSは、例えば、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)装置を用い、out−of−plane法による分析を行うと、配向を示す2θが31°近傍のピークが現れる場合がある。また、CAAC−OSは、例えば、電子線回折パターンで、スポット(輝点)が観測される場合がある。なお、特に、ビーム径が10nmφ以下、又は5nmφ以下の電子線を用いて得られる電子線回折パターンを、極微電子線回折パターンと呼ぶ。また、CAAC−OSは、例えば、異なる結晶部間で、それぞれa軸およびb軸の向きが揃っていない場合がある。CAAC−OSは、例えば、c軸配向し、a軸又は/およびb軸はマクロに揃っていない場合がある。 For example, the CAAC-OS includes a plurality of crystal parts, and the c-axis is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface of the plurality of crystal parts. In addition, when the CAAC-OS is analyzed by an out-of-plane method using, for example, an X-ray diffraction (XRD) apparatus, a peak where 2θ indicating orientation is near 31 ° may appear. is there. In the CAAC-OS, for example, spots (bright spots) may be observed in an electron beam diffraction pattern. In particular, an electron beam diffraction pattern obtained using an electron beam having a beam diameter of 10 nmφ or less or 5 nmφ or less is referred to as a micro electron beam diffraction pattern. In the CAAC-OS, for example, the directions of the a-axis and the b-axis may not be uniform between different crystal parts. For example, the CAAC-OS may be c-axis oriented and the a-axis and / or b-axis may not be aligned with the macro.
CAAC−OSに含まれる結晶部は、例えば、c軸がCAAC−OSの被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃い、かつab面に垂直な方向から見て金属原子が三角形状又は六角形状に配列し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状又は金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれa軸およびb軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、80°以上100°以下、好ましくは85°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−10°以上10°以下、好ましくは−5°以上5°以下の範囲も含まれることとする。 The crystal part included in the CAAC-OS is aligned, for example, so that the c-axis is in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS or the normal vector of the surface, and from a direction perpendicular to the ab plane. The metal atoms are arranged in a triangular shape or a hexagonal shape as viewed, and the metal atoms are arranged in layers or the metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as viewed from the direction perpendicular to the c-axis. Note that the directions of the a-axis and the b-axis may be different between different crystal parts. In this specification, the term “perpendicular” includes a range of 80 ° to 100 °, preferably 85 ° to 95 °. In addition, a simple term “parallel” includes a range of −10 ° to 10 °, preferably −5 ° to 5 °.
また、CAAC−OSは、例えば、欠陥準位密度を低減することで形成することができる。酸化物半導体において、例えば、酸素欠損は欠陥準位である。酸素欠損は、トラップ準位となることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。CAAC−OSを形成するためには、例えば、酸化物半導体に酸素欠損を生じさせないことが重要となる。従って、CAAC−OSは、欠陥準位密度の低い酸化物半導体である。又は、CAAC−OSは、酸素欠損の少ない酸化物半導体である。 In addition, the CAAC-OS can be formed by reducing the density of defect states, for example. In an oxide semiconductor, for example, oxygen vacancies are defect levels. Oxygen deficiency may become a trap generation level or become a carrier generation source by capturing hydrogen. In order to form the CAAC-OS, for example, it is important to prevent oxygen vacancies from being generated in the oxide semiconductor. Therefore, the CAAC-OS is an oxide semiconductor with a low density of defect states. Alternatively, the CAAC-OS is an oxide semiconductor with few oxygen vacancies.
不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性又は実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる場合がある。従って、当該酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない場合がある。また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。従って、当該酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる場合がある。なお、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。 Low impurity concentration and low defect level density (low oxygen vacancies) are called high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. An oxide semiconductor that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has few carrier generation sources, and thus may have a low carrier density. Therefore, a transistor in which the oxide semiconductor is used for a channel formation region may rarely have electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. In addition, an oxide semiconductor that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has a low defect state density, and thus may have a low trap state density. Therefore, a transistor in which the oxide semiconductor is used for a channel formation region may have a small change in electrical characteristics and be a highly reliable transistor. Note that the charge trapped in the trap level of the oxide semiconductor takes a long time to disappear, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor in which an oxide semiconductor with a high trap state density is used for a channel formation region may have unstable electric characteristics.
また、高純度真性又は実質的に高純度真性であるCAAC−OSを用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。 In addition, a transistor using a high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic CAAC-OS has little variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.
酸化物半導体は、例えば多結晶を有してもよい。なお、多結晶を有する酸化物半導体を、多結晶酸化物半導体と呼ぶ。多結晶酸化物半導体は複数の結晶粒を含む。 For example, the oxide semiconductor may include polycrystal. Note that an oxide semiconductor including polycrystal is referred to as a polycrystalline oxide semiconductor. A polycrystalline oxide semiconductor includes a plurality of crystal grains.
酸化物半導体は、例えば微結晶を有してもよい。なお、微結晶を有する酸化物半導体を、微結晶酸化物半導体と呼ぶ。 For example, the oxide semiconductor may include microcrystal. Note that an oxide semiconductor including microcrystal is referred to as a microcrystalline oxide semiconductor.
微結晶酸化物半導体は、例えば、TEMによる観察像では、明確に結晶部を確認することができない場合がある。微結晶酸化物半導体に含まれる結晶部は、例えば、1nm以上100nm以下、又は1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、例えば、1nm以上10nm以下の微結晶をナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶ。ナノ結晶を有する酸化物半導体を、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)と呼ぶ。また、nc−OSは、例えば、TEMによる観察像では、結晶部と結晶部との境界を明確に確認できない場合がある。また、nc−OSは、例えば、TEMによる観察像では、明確な粒界を有さないため、不純物が偏析することが少ない。また、nc−OSは、例えば、明確な粒界を有さないため、欠陥準位密度が高くなることが少ない。また、nc−OSは、例えば、明確な粒界を有さないため、電子移動度の低下が小さい。 For a microcrystalline oxide semiconductor, for example, a crystal portion may not be clearly identified in an observation image using a TEM. In many cases, a crystal part included in the microcrystalline oxide semiconductor has a size of 1 nm to 100 nm, or 1 nm to 10 nm, for example. In particular, for example, a microcrystal of 1 nm or more and 10 nm or less is called a nanocrystal (nc: nanocrystal). An oxide semiconductor including nanocrystals is referred to as an nc-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor). In addition, for example, the nc-OS may not be able to clearly confirm the boundary between the crystal part in the observation image by TEM. Further, for example, nc-OS does not have a clear grain boundary in an observation image obtained by a TEM, and thus impurities are hardly segregated. In addition, since the nc-OS does not have a clear grain boundary, for example, the density of defect states is rarely increased. Further, since the nc-OS does not have a clear grain boundary, for example, the decrease in electron mobility is small.
nc−OSは、例えば、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する場合がある。また、nc−OSは、例えば、結晶部と結晶部との間で規則性がないため、巨視的には原子配列に周期性が見られない場合、又は長距離秩序が見られない場合がある。従って、nc−OSは、例えば、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。nc−OSは、例えば、XRD装置を用い、結晶部よりも大きいビーム径のX線でout−of−plane法による分析を行うと、配向を示すピークが検出されない場合がある。また、nc−OSは、例えば、結晶部よりも大きいビーム径(例えば、20nmφ以上、又は50nmφ以上)の電子線を用いる電子線回折パターンでは、ハローパターンが観測される場合がある。また、nc−OSは、例えば、結晶部と同じか結晶部より小さいビーム径(例えば、10nmφ以下、又は5nmφ以下)の電子線を用いる極微電子線回折パターンでは、スポットが観測される場合がある。また、nc−OSの極微電子線回折パターンは、例えば、円を描くように輝度の高い領域が観測される場合がある。また、nc−OSの極微電子線回折パターンは、例えば、当該領域内に複数のスポットが観測される場合がある。 For example, the nc-OS may have periodicity in atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm to 10 nm). In addition, since the nc-OS has no regularity between crystal parts, for example, there is a case where no periodicity is seen in the atomic arrangement macroscopically or a long-range order is not seen. . Therefore, the nc-OS may not be distinguished from an amorphous oxide semiconductor depending on, for example, an analysis method. For example, when the nc-OS is analyzed by an out-of-plane method with X-rays having a beam diameter larger than that of a crystal part using an XRD apparatus, a peak indicating orientation may not be detected. In nc-OS, for example, a halo pattern may be observed in an electron beam diffraction pattern using an electron beam having a beam diameter larger than that of a crystal part (for example, 20 nmφ or more, or 50 nmφ or more). In nc-OS, for example, a spot may be observed in a micro electron diffraction pattern using an electron beam having a beam diameter (for example, 10 nmφ or less, or 5 nmφ or less) that is the same as or smaller than the crystal part. . In addition, in the nc-OS micro-electron beam diffraction pattern, for example, a region with high luminance may be observed so as to draw a circle. In the micro electron beam diffraction pattern of the nc-OS, for example, a plurality of spots may be observed in the region.
nc−OSは、微小な領域において原子配列に周期性を有する場合があるため、非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。但し、nc−OSは、結晶部と結晶部との間で規則性がないため、CAAC−OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。 Since the nc-OS may have periodicity in atomic arrangement in a minute region, the density of defect states is lower than that of an amorphous oxide semiconductor. Note that the nc-OS has no regularity between crystal parts, and thus has a higher density of defect states than the CAAC-OS.
なお、酸化物半導体が、CAAC−OS、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域、微結晶酸化物半導体の領域、多結晶酸化物半導体の領域、CAAC−OSの領域、のいずれか二種以上の領域を有する場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域、微結晶酸化物半導体の領域、多結晶酸化物半導体の領域、CAAC−OSの領域、のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。 Note that the oxide semiconductor may be a mixed film including two or more of a CAAC-OS, a polycrystalline oxide semiconductor, a microcrystalline oxide semiconductor, and an amorphous oxide semiconductor. For example, the mixed film may include two or more of any of an amorphous oxide semiconductor region, a microcrystalline oxide semiconductor region, a polycrystalline oxide semiconductor region, and a CAAC-OS region. . The mixed film includes, for example, a stacked structure of any two or more of an amorphous oxide semiconductor region, a microcrystalline oxide semiconductor region, a polycrystalline oxide semiconductor region, and a CAAC-OS region. May have.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態1乃至3で説明した半導体装置の応用例について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, application examples of the semiconductor device described in Embodiments 1 to 3 are described.
図12では、データの保持を可能にした半導体装置を記憶装置として用いる場合を説明する。図12(A)では記憶装置のブロック図、図12(B)では該記憶装置が有するメモリセルの回路図、について示す。 FIG. 12 illustrates the case where a semiconductor device that can hold data is used as a memory device. 12A is a block diagram of a memory device, and FIG. 12B is a circuit diagram of a memory cell included in the memory device.
図12(A)に示す記憶装置のブロック図では、一例として、メモリセルアレイ301、ロードライバ302及びカラムドライバ303を有する。
The block diagram of the memory device illustrated in FIG. 12A includes a memory cell array 301, a
メモリセルアレイ301は、アレイ状に並べられたメモリセルMEMを有する。 The memory cell array 301 includes memory cells MEM arranged in an array.
ロードライバ302は、容量線CL、ワード線WLを制御するための駆動回路である。
The
カラムドライバ303は、ソース線SL、ビット線BLを制御するための駆動回路である。
The
図12(B)に示すメモリセルMEMの回路図では、トランジスタTr1、トランジスタTr2及び容量素子Cpを有する。 The circuit diagram of the memory cell MEM illustrated in FIG. 12B includes a transistor Tr1, a transistor Tr2, and a capacitor Cp.
トランジスタTr1は、ゲートがワード線WLに接続され、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの他方が容量素子Cpの一方の電極及びトランジスタTr2のゲートに接続される。容量素子Cpは、他方の電極が容量線CLに接続される。トランジスタTr2は、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの一方がソース線SLに接続される。 The transistor Tr1 has a gate connected to the word line WL, one of the source and the drain connected to the bit line BL, and the other of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor Cp and the gate of the transistor Tr2. The other electrode of the capacitive element Cp is connected to the capacitive line CL. In the transistor Tr2, one of a source and a drain is connected to the bit line BL, and one of the source and the drain is connected to the source line SL.
なお図12(B)で示すトランジスタTr1、トランジスタTr2及び容量素子Cpは、図2(A)で説明したトランジスタTr1_A、トランジスタTr2_A、容量素子Cp_Aに相当する素子である。またワード線WL及び容量線CLは、図2(A)で説明したワード線WL_A、容量線CL_Aに相当する配線である。 Note that the transistor Tr1, the transistor Tr2, and the capacitor Cp illustrated in FIG. 12B are elements corresponding to the transistor Tr1_A, the transistor Tr2_A, and the capacitor Cp_A described in FIG. The word line WL and the capacitor line CL are wirings corresponding to the word line WL_A and the capacitor line CL_A described with reference to FIG.
そのため本発明の一態様による半導体装置を適用することで、記憶装置は、集積度に優れ、又はレイアウト面積の縮小を図ることのできる、記憶装置とすることができる。 Therefore, by using the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the memory device can be a memory device that is highly integrated or can have a reduced layout area.
次いで図13では、データの保持を可能にした半導体装置をPLD(Programmable Logic Device)が有するコンフィギュレーションデータを記憶できるスイッチに用いる場合を説明する。図13(A)ではPLDのブロック図、図13(B)では該PLDが有するコンフィギュレーションデータを記憶できるスイッチの回路図、について示す。 Next, FIG. 13 illustrates a case where a semiconductor device that can hold data is used for a switch that can store configuration data included in a programmable logic device (PLD). FIG. 13A shows a block diagram of a PLD, and FIG. 13B shows a circuit diagram of a switch capable of storing configuration data included in the PLD.
図13(A)に示す記憶装置のブロック図では、一例として、ロジックアレイ401、ロードライバ402及びカラムドライバ403、コンフィギュレーション制御回路404、入出力回路405A及び入出力回路405Bを有する。
The block diagram of the memory device illustrated in FIG. 13A includes a
ロジックアレイ401は、アレイ状に並べられたプログラマブルロジックエレメントPLE及びコンフィギュレーションデータを記憶できるスイッチRSを有する。
The
ロードライバ402及びカラムドライバ403は、プログラマブルロジックエレメントPLE及びスイッチRSに記憶するコンフィギュレーションデータを制御するための駆動回路である。
The
コンフィギュレーション制御回路404は、コンフィギュレーションデータの切り替えを制御するための回路である。入出力回路405A及び入出力回路405Bは、コンフィギュレーションデータに従って、データの入力又は出力の機能が切り替えられる回路である。 The configuration control circuit 404 is a circuit for controlling switching of configuration data. The input / output circuit 405A and the input / output circuit 405B are circuits whose data input or output functions are switched in accordance with configuration data.
図13(B)に示すスイッチRSの回路図では、トランジスタTr1及びトランジスタTr2を有する。 The circuit diagram of the switch RS illustrated in FIG. 13B includes a transistor Tr1 and a transistor Tr2.
トランジスタTr1は、ゲートがワード線WLに接続され、ソース及びドレインの一方がビット線BLに接続され、ソース及びドレインの他方がトランジスタTr2のゲートに接続される。トランジスタTr2は、ソース及びドレインの一方が入力端子INに接続され、ソース及びドレインの一方が出力端子OUTに接続される。また図13(B)では、トランジスタTr1のソース及びドレインの他方と、トランジスタTr2のゲートが接続されるノードを、ノードFNとして示している。 The transistor Tr1 has a gate connected to the word line WL, one of the source and the drain connected to the bit line BL, and the other of the source and the drain connected to the gate of the transistor Tr2. The transistor Tr2 has one of a source and a drain connected to the input terminal IN, and one of the source and the drain connected to the output terminal OUT. In FIG. 13B, a node to which the other of the source and the drain of the transistor Tr1 and the gate of the transistor Tr2 are connected is shown as a node FN.
図13(B)で示すスイッチRSは、ビット線BLに与えられるコンフィギュレーションデータを、トランジスタTr1を介してノードFNに取り込む。トランジスタTr1は半導体層に酸化物半導体を用いることでリーク電流を極めて小さくできるため、コンフィギュレーションデータに応じた電荷をノードFNに保持することができる。ノードFNに保持されたコンフィギュレーションデータに従ってスイッチRSは、入力端子INと出力端子OUTとの間の電気的な接続を制御することができる。 The switch RS illustrated in FIG. 13B takes configuration data given to the bit line BL into the node FN through the transistor Tr1. Since the transistor Tr1 uses an oxide semiconductor for a semiconductor layer, leakage current can be extremely reduced, so that charge corresponding to configuration data can be held in the node FN. The switch RS can control the electrical connection between the input terminal IN and the output terminal OUT according to the configuration data held in the node FN.
トランジスタTr1及びトランジスタTr2は、図2(A)で説明したトランジスタTr1_A、トランジスタTr2_Aに相当する素子である。またワード線WLは、図2(A)で説明したワード線WL_Aに相当する配線である。 The transistors Tr1 and Tr2 are elements corresponding to the transistors Tr1_A and Tr2_A described with reference to FIG. The word line WL is a wiring corresponding to the word line WL_A described with reference to FIG.
そのため本発明の一態様による半導体装置を適用することで、スイッチRSを有するPLDは、集積度に優れ、又はレイアウト面積の縮小を図ることのできる、PLDとすることができる。 Therefore, by applying the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the PLD including the switch RS can be a PLD that has excellent integration or can reduce the layout area.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成例について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, structural examples of the display panel of one embodiment of the present invention will be described.
[構成例]
図19(A)は、本発明の一態様の表示パネルの上面図であり、図19(B)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に液晶素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。また、図19(C)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に有機EL素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。
[Configuration example]
FIG. 19A is a top view of a display panel of one embodiment of the present invention, and FIG. 19B can be used when a liquid crystal element is applied to a pixel of the display panel of one embodiment of the present invention. It is a circuit diagram for demonstrating a pixel circuit. FIG. 19C is a circuit diagram illustrating a pixel circuit that can be used when an organic EL element is applied to a pixel of the display panel of one embodiment of the present invention.
画素部に配置するトランジスタは、上記実施の形態に従って形成することができる。また、当該トランジスタはnチャネル型とすることが容易なので、駆動回路のうち、nチャネル型トランジスタで構成することができる駆動回路の一部を画素部のトランジスタと同一基板上に形成する。このように、画素部や駆動回路に上記実施の形態に示すトランジスタを用いることにより、信頼性の高い表示装置を提供することができる。 The transistor provided in the pixel portion can be formed according to the above embodiment mode. In addition, since the transistor can easily be an n-channel transistor, a part of the driver circuit that can be formed using an n-channel transistor is formed over the same substrate as the transistor in the pixel portion. In this manner, a highly reliable display device can be provided by using the transistor described in the above embodiment for the pixel portion and the driver circuit.
アクティブマトリクス型表示装置のブロック図の一例を図19(A)に示す。表示装置の基板800上には、画素部801、第1の走査線駆動回路802、第2の走査線駆動回路803、信号線駆動回路804を有する。画素部801には、複数の信号線が信号線駆動回路804から延伸して配置され、複数の走査線が第1の走査線駆動回路802、及び第2の走査線駆動回路803から延伸して配置されている。なお走査線と信号線との交差領域には、各々、表示素子を有する画素がマトリクス状に設けられている。また、表示装置の基板800はFPC(Flexible Printed Circuit)等の接続部を介して、タイミング制御回路(コントローラ、制御ICともいう)に接続されている。
An example of a block diagram of an active matrix display device is shown in FIG. A
図19(A)では、第1の走査線駆動回路802、第2の走査線駆動回路803、信号線駆動回路804は、画素部801と同じ基板800上に形成される。そのため、外部に設ける駆動回路等の部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。また、基板800外部に駆動回路を設けた場合、配線を延伸させる必要が生じ、配線間の接続数が増える。同じ基板800上に駆動回路を設けた場合、その配線間の接続数を減らすことができ、信頼性の向上、又は歩留まりの向上を図ることができる。
In FIG. 19A, the first scan
〔液晶パネル〕
また、画素の回路構成の一例を図19(B)に示す。ここでは、VA型液晶表示パネルの画素に適用することができる画素回路を示す。
[LCD panel]
An example of a circuit configuration of the pixel is shown in FIG. Here, a pixel circuit which can be applied to a pixel of a VA liquid crystal display panel is shown.
この画素回路は、一つの画素に複数の画素電極層を有する構成に適用できる。それぞれの画素電極層は異なるトランジスタに接続され、各トランジスタは異なるゲート信号で駆動できるように構成されている。これにより、マルチドメイン設計された画素の個々の画素電極層に印加する信号を、独立して制御できる。 This pixel circuit can be applied to a configuration having a plurality of pixel electrode layers in one pixel. Each pixel electrode layer is connected to a different transistor, and each transistor is configured to be driven by a different gate signal. Thereby, the signals applied to the individual pixel electrode layers of the multi-domain designed pixels can be controlled independently.
トランジスタ716のゲート配線712と、トランジスタ717のゲート配線713には、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線として機能するソース電極層又はドレイン電極層714は、トランジスタ716とトランジスタ717で共通に用いられている。トランジスタ716とトランジスタ717は上記実施の形態で説明するトランジスタを適宜用いることができる。これにより、信頼性の高い液晶表示パネルを提供することができる。
The
トランジスタ716と電気的に接続する第1の画素電極層と、トランジスタ717と電気的に接続する第2の画素電極層の形状について説明する。第1の画素電極層と第2の画素電極層の形状は、スリットによって分離されている。第1の画素電極層はV字型に広がる形状を有し、第2の画素電極層は第1の画素電極層の外側を囲むように形成される。
The shapes of the first pixel electrode layer electrically connected to the
トランジスタ716のゲート電極はゲート配線712と接続され、トランジスタ717のゲート電極はゲート配線713と接続されている。ゲート配線712とゲート配線713に異なるゲート信号を与えてトランジスタ716とトランジスタ717の動作タイミングを異ならせ、液晶の配向を制御できる。
A gate electrode of the
また、容量配線710と、誘電体として機能するゲート絶縁膜と、第1の画素電極層または第2の画素電極層と電気的に接続する容量電極とで保持容量を形成してもよい。
Further, a storage capacitor may be formed using the
マルチドメイン構造は、一画素に第1の液晶素子718と第2の液晶素子719を備える。第1の液晶素子718は第1の画素電極層と対向電極層とその間の液晶層とで構成され、第2の液晶素子719は第2の画素電極層と対向電極層とその間の液晶層とで構成される。
The multi-domain structure includes a first
なお、図19(B)に示す画素回路は、これに限定されない。例えば、図19(B)に示す画素に新たにスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ、センサ、又は論理回路などを追加してもよい。 Note that the pixel circuit illustrated in FIG. 19B is not limited thereto. For example, a switch, a resistor, a capacitor, a transistor, a sensor, a logic circuit, or the like may be newly added to the pixel illustrated in FIG.
〔有機ELパネル〕
画素の回路構成の他の一例を図19(C)に示す。ここでは、有機EL素子を用いた表示パネルの画素構造を示す。
[Organic EL panel]
FIG. 19C illustrates another example of the circuit configuration of the pixel. Here, a pixel structure of a display panel using an organic EL element is shown.
有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極の一方から電子が、他方から正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、電子および正孔が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In the organic EL element, by applying a voltage to the light-emitting element, electrons are injected from one of the pair of electrodes and holes from the other into the layer containing the light-emitting organic compound, and a current flows. Then, by recombination of electrons and holes, the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.
図19(C)は、適用可能な画素回路の一例を示す図である。ここではnチャネル型のトランジスタを1つの画素に2つ用いる例を示す。なお、本発明の一態様の金属酸化物膜は、nチャネル型のトランジスタのチャネル形成領域に用いることができる。また、当該画素回路は、デジタル時間階調駆動を適用することができる。 FIG. 19C illustrates an example of an applicable pixel circuit. Here, an example in which two n-channel transistors are used for one pixel is shown. Note that the metal oxide film of one embodiment of the present invention can be used for a channel formation region of an n-channel transistor. In addition, digital time grayscale driving can be applied to the pixel circuit.
適用可能な画素回路の構成及びデジタル時間階調駆動を適用した場合の画素の動作について説明する。 An applicable pixel circuit configuration and pixel operation when digital time gray scale driving is applied will be described.
画素720は、スイッチング用トランジスタ721、駆動用トランジスタ722、発光素子724及び容量素子723を有している。スイッチング用トランジスタ721は、ゲート電極層が走査線726に接続され、第1電極(ソース電極層及びドレイン電極層の一方)が信号線725に接続され、第2電極(ソース電極層及びドレイン電極層の他方)が駆動用トランジスタ722のゲート電極層に接続されている。駆動用トランジスタ722は、ゲート電極層が容量素子723を介して電源線727に接続され、第1電極が電源線727に接続され、第2電極が発光素子724の第1電極(画素電極)に接続されている。発光素子724の第2電極は共通電極728に相当する。共通電極728は、同一基板上に形成される共通電位線と電気的に接続される。
The
スイッチング用トランジスタ721および駆動用トランジスタ722は上記実施の形態で説明するトランジスタを適宜用いることができる。これにより、信頼性の高い有機EL表示パネルを提供することができる。
The transistor described in the above embodiment can be used as appropriate as the switching
発光素子724の第2電極(共通電極728)の電位は低電源電位に設定する。なお、低電源電位とは、電源線727に設定される高電源電位より低い電位であり、例えばGND、0Vなどを低電源電位として設定することができる。発光素子724の順方向のしきい値電圧以上となるように高電源電位と低電源電位を設定し、その電位差を発光素子724に印加することにより、発光素子724に電流を流して発光させる。なお、発光素子724の順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており、少なくとも順方向しきい値電圧を含む。
The potential of the second electrode (common electrode 728) of the light-emitting
なお、容量素子723は駆動用トランジスタ722のゲート容量を代用することにより省略できる。駆動用トランジスタ722のゲート容量については、チャネル形成領域とゲート電極層との間で容量が形成されていてもよい。
Note that the
次に、駆動用トランジスタ722に入力する信号について説明する。電圧入力電圧駆動方式の場合、駆動用トランジスタ722が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるようなビデオ信号を、駆動用トランジスタ722に入力する。なお、駆動用トランジスタ722を線形領域で動作させるために、電源線727の電圧よりも高い電圧を駆動用トランジスタ722のゲート電極層にかける。また、信号線725には、電源線電圧に駆動用トランジスタ722の閾値電圧Vthを加えた値以上の電圧をかける。
Next, a signal input to the driving
アナログ階調駆動を行う場合、駆動用トランジスタ722のゲート電極層に発光素子724の順方向電圧に駆動用トランジスタ722の閾値電圧Vthを加えた値以上の電圧をかける。なお、駆動用トランジスタ722が飽和領域で動作するようにビデオ信号を入力し、発光素子724に電流を流す。また、駆動用トランジスタ722を飽和領域で動作させるために、電源線727の電位を、駆動用トランジスタ722のゲート電位より高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子724にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆動を行うことができる。
In the case of performing analog gradation driving, a voltage equal to or higher than the value obtained by adding the threshold voltage Vth of the driving
なお、画素回路の構成は、図19(C)に示す画素構成に限定されない。例えば、図19(C)に示す画素回路にスイッチ、抵抗素子、容量素子、センサ、トランジスタ又は論理回路などを追加してもよい。 Note that the structure of the pixel circuit is not limited to the pixel structure illustrated in FIG. For example, a switch, a resistor, a capacitor, a sensor, a transistor, a logic circuit, or the like may be added to the pixel circuit illustrated in FIG.
図19で例示した回路に上記実施の形態で例示したトランジスタを適用する場合、低電位側にソース電極(第1の電極)、高電位側にドレイン電極(第2の電極)がそれぞれ電気的に接続される構成とする。さらに、制御回路等により第1のゲート電極の電位を制御し、第2のゲート電極には図示しない配線によりソース電極に与える電位よりも低い電位など、上記で例示した電位を入力可能な構成とすればよい。 When the transistor illustrated in the above embodiment is applied to the circuit illustrated in FIG. 19, the source electrode (first electrode) is electrically connected to the low potential side, and the drain electrode (second electrode) is electrically connected to the high potential side. It is assumed that it is connected. Further, the potential of the first gate electrode is controlled by a control circuit or the like, and the potential exemplified above can be input to the second gate electrode, such as a potential lower than the potential applied to the source electrode by a wiring (not shown). do it.
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.
(実施の形態8)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を電子部品に適用する例、及び該電子部品を具備する電子機器に適用する例について、図14、図15を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an example in which the semiconductor device described in any of the above embodiments is applied to an electronic component and an example in which the semiconductor device is applied to an electronic device including the electronic component will be described with reference to FIGS.
図14(A)では上述の実施の形態で説明した半導体装置を電子部品に適用する例について説明する。なお電子部品は、半導体パッケージ、又はIC用パッケージともいう。この電子部品は、端子取り出し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。そこで、本実施の形態では、その一例について説明することにする。 FIG. 14A illustrates an example in which the semiconductor device described in the above embodiment is applied to an electronic component. Note that the electronic component is also referred to as a semiconductor package or an IC package. This electronic component has a plurality of standards and names depending on the terminal take-out direction and the shape of the terminal. Therefore, in this embodiment, an example will be described.
上記実施の形態で説明した半導体装置は、組み立て工程(後工程)を経て、プリント基板に脱着可能な部品が複数合わさることで完成する。 The semiconductor device described in the above embodiment is completed by combining a plurality of parts that can be attached to and detached from the printed circuit board through an assembly process (post-process).
後工程については、図14(A)に示す各工程を経ることで完成させることができる。具体的には、前工程で得られる素子基板が完成(ステップS1)した後、基板の裏面を研削する(ステップS2)。この段階で基板を薄膜化することで、前工程での基板の反り等を低減し、部品としての小型化を図るためである。 The post-process can be completed through each process shown in FIG. Specifically, after the element substrate obtained in the previous process is completed (step S1), the back surface of the substrate is ground (step S2). This is because by reducing the thickness of the substrate at this stage, it is possible to reduce the warpage of the substrate in the previous process and to reduce the size of the component.
基板の裏面を研削して、基板を複数のチップに分離するダイシング工程を行う。そして、分離したチップを個々にピックアップしてリードフレーム上に搭載し接合する、ダイボンディング工程を行う(ステップS3)。このダイボンディング工程におけるチップとリードフレームとの接着は、樹脂による接着や、テープによる接着等、適宜製品に応じて適した方法を選択する。なお、ダイボンディング工程は、インターポーザ上に搭載し接合してもよい。 A dicing process is performed in which the back surface of the substrate is ground to separate the substrate into a plurality of chips. Then, a die bonding process is performed in which the separated chips are individually picked up and mounted on the lead frame and bonded (step S3). For the bonding between the chip and the lead frame in this die bonding process, a suitable method is appropriately selected according to the product, such as bonding with a resin or bonding with a tape. The die bonding step may be mounted on the interposer and bonded.
次いでリードフレームのリードとチップ上の電極とを、金属の細線(ワイヤー)で電気的に接続する、ワイヤーボンディングを行う(ステップS4)。金属の細線には、銀線や金線を用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、ボールボンディングや、ウェッジボンディングを用いることができる。 Next, wire bonding is performed in which the lead of the lead frame and the electrode on the chip are electrically connected by a thin metal wire (wire) (step S4). A silver wire or a gold wire can be used as the metal thin wire. For wire bonding, ball bonding or wedge bonding can be used.
ワイヤーボンディングされたチップは、エポキシ樹脂等で封止される、モールド工程が施される(ステップS5)。モールド工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填され、機械的な外力により、内蔵される回路部やワイヤーを保護することができ、また水分や埃による特性の劣化を低減することができる。 The wire-bonded chip is subjected to a molding process that is sealed with an epoxy resin or the like (step S5). By performing the molding process, the inside of the electronic component is filled with resin, the built-in circuit part and wire can be protected by mechanical external force, and the deterioration of characteristics due to moisture and dust can be reduced. .
次いでリードフレームのリードをメッキ処理する。そしてリードを切断及び成形加工する(ステップS6)。このめっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する際のはんだ付けをより確実に行うことができる。 Next, the lead of the lead frame is plated. Then, the lead is cut and molded (step S6). By this plating treatment, rusting of the lead can be prevented, and soldering when mounting on a printed circuit board can be performed more reliably.
次いでパッケージの表面に印字処理(マーキング)を施す(ステップS7)。そして最終的な検査工程(ステップS8)を経て電子部品が完成する(ステップS9)。 Next, a printing process (marking) is performed on the surface of the package (step S7). An electronic component is completed through a final inspection process (step S8) (step S9).
以上説明した電子部品は、上述の実施の形態で説明した半導体装置を含む構成とすることができる。そのため、集積度に優れ、又はレイアウト面積の縮小を図ることのできる半導体装置を有する電子部品を実現することができる。該電子部品は、上記実施の形態で説明した半導体装置を含むため、小型化が図られた電子部品である。 The electronic component described above can include the semiconductor device described in the above embodiment. Therefore, it is possible to realize an electronic component having a semiconductor device that has a high degree of integration or can reduce the layout area. Since the electronic component includes the semiconductor device described in the above embodiment, it is an electronic component that is reduced in size.
また、完成した電子部品の斜視模式図を図14(B)に示す。図14(B)では、電子部品の一例として、QFP(Quad Flat Package)の斜視模式図を示している。図14(B)に示す電子部品700は、リード701及び半導体装置703を示している。図14(B)に示す電子部品700は、例えばプリント基板702に実装される。このような電子部品700が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板702上で電気的に接続されることで電子部品が実装された基板(実装基板704)が完成する。完成した実装基板704は、電子機器等の内部に設けられる。
FIG. 14B shows a schematic perspective view of the completed electronic component. FIG. 14B shows a schematic perspective view of a QFP (Quad Flat Package) as an example of an electronic component. An
次いで、コンピュータ、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、デジタルビデオカメラなどの電子機器に、上述の電子部品を適用する場合について説明する。 Next, electronic devices such as computers, portable information terminals (including mobile phones, portable game machines, sound playback devices, etc.), electronic paper, television devices (also referred to as televisions or television receivers), digital video cameras, etc. A case where the above-described electronic component is applied will be described.
図15(A)は、携帯型の情報端末であり、筐体901、筐体902、第1の表示部903a、第2の表示部903bなどによって構成されている。筐体901と筐体902の少なくとも一部には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する実装基板が設けられている。そのため、小型化が図られた携帯型の情報端末が実現される。
FIG. 15A illustrates a portable information terminal including a
なお、第1の表示部903aはタッチ入力機能を有するパネルとなっており、例えば図15(A)の左図のように、第1の表示部903aに表示される選択ボタン904により「タッチ入力」を行うか、「キーボード入力」を行うかを選択できる。選択ボタンは様々な大きさで表示できるため、幅広い世代の人が使いやすさを実感できる。ここで、例えば「タッチ入力」を選択した場合、図15(A)の右図のように第1の表示部903aにはキーボード905が表示される。これにより、従来の情報端末と同様に、キー入力による素早い文字入力などが可能となる。
Note that the
また、図15(A)に示す携帯型の情報端末は、図15(A)の右図のように、第1の表示部903a及び第2の表示部903bのうち、一方を取り外すことができる。第1の表示部903aもタッチ入力機能を有するパネルとし、持ち運びの際、さらなる軽量化を図ることができ、一方の手で筐体902を持ち、他方の手で操作することができるため便利である。
In addition, the portable information terminal illustrated in FIG. 15A can remove one of the
図15(A)は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。 FIG. 15A illustrates a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a function for displaying a calendar, date, time, or the like on the display unit, and operating or editing the information displayed on the display unit. A function, a function of controlling processing by various software (programs), etc. In addition, an external connection terminal (such as an earphone terminal or a USB terminal), a recording medium insertion portion, or the like may be provided on the rear surface or side surface of the housing.
また、図15(A)に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。 The portable information terminal illustrated in FIG. 15A may be configured to be able to transmit and receive information wirelessly. It is also possible to adopt a configuration in which desired book data or the like is purchased and downloaded from an electronic book server wirelessly.
更に、図15(A)に示す筐体902にアンテナやマイク機能や無線機能を持たせ、携帯電話として用いてもよい。
Further, the
図15(B)は、電子ペーパーを実装した電子書籍であり、筐体911と筐体912の2つの筐体で構成されている。筐体911及び筐体912には、それぞれ表示部913及び表示部914が設けられている。筐体911と筐体912は、軸部915により接続されており、該軸部915を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体911は、電源916、操作キー917、スピーカー918などを備えている。筐体911、筐体912の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する実装基板が設けられている。そのため、小型化が図られた電子書籍が実現される。
FIG. 15B illustrates an electronic book mounted with electronic paper, which includes two housings, a
図15(C)は、テレビジョン装置であり、筐体921、表示部922、スタンド923などで構成されている。テレビジョン装置の操作は、筐体921が備えるスイッチや、リモコン操作機924により行うことができる。筐体921及びリモコン操作機924には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する実装基板が搭載されている。そのため、小型化が図られたテレビジョン装置が実現される。
FIG. 15C illustrates a television device which includes a
図15(D)は、スマートフォンであり、本体930には、表示部931と、スピーカー932と、マイク933と、操作ボタン934等が設けられている。本体930内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する実装基板が設けられている。そのため小型化が図られたスマートフォンが実現される。
FIG. 15D illustrates a smartphone. A
図15(E)は、デジタルカメラであり、本体941、表示部942、操作スイッチ943などによって構成されている。本体941内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する実装基板が設けられている。そのため、小型化が図られたデジタルカメラが実現される。
FIG. 15E illustrates a digital camera, which includes a
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に係る半導体装置を有する実装基板が搭載されている。このため、このため、小型化が図られた電子機器が実現される。 As described above, a mounting substrate including the semiconductor device according to any of the above embodiments is mounted on the electronic device described in this embodiment. For this reason, an electronic device with a reduced size is realized.
OS1 半導体層
OS2 半導体層
OS3 半導体層
11 半導体層
10 基板
14 ゲート絶縁膜
12 ソース電極
13 ドレイン電極
15 ゲート電極
16 層間絶縁層
17 下地絶縁層
Tr1 トランジスタ
Tr1_A トランジスタ
Tr1_B トランジスタ
Tr2 トランジスタ
Tr2_A トランジスタ
Tr2_B トランジスタ
101 端面
102 端面
103 端面
121 半導体層
122 半導体層
123 導電層
124 導電層
125 導電層
126 導電層
127 半導体層
301 メモリセルアレイ
302 ロードライバ
303 カラムドライバ
401 ロジックアレイ
402 ロードライバ
403 カラムドライバ
404 コンフィギュレーション制御回路
405A 入出力回路
405B 入出力回路
410 ゲート電極層
700 電子部品
701 リード
702 プリント基板
703 半導体装置
704 実装基板
710 容量配線
712 ゲート配線
713 ゲート配線
714 ドレイン電極層
716 トランジスタ
717 トランジスタ
718 液晶素子
719 液晶素子
720 画素
721 スイッチング用トランジスタ
722 駆動用トランジスタ
723 容量素子
724 発光素子
725 信号線
726 走査線
727 電源線
728 共通電極
800 基板
801 画素部
802 走査線駆動回路
803 走査線駆動回路
804 信号線駆動回路
901 筐体
902 筐体
903a 表示部
903b 表示部
904 選択ボタン
905 キーボード
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 軸部
916 電源
917 操作キー
918 スピーカー
921 筐体
922 表示部
923 スタンド
924 リモコン操作機
930 本体
931 表示部
932 スピーカー
933 マイク
934 操作ボタン
941 本体
942 表示部
943 操作スイッチ
OS1 semiconductor layer OS2 semiconductor layer OS3 semiconductor layer 11 semiconductor layer 10 substrate 14 gate insulating film 12 source electrode 13 drain electrode 15 gate electrode 16 interlayer insulating layer 17 underlying insulating layer Tr1 transistor Tr1_A transistor Tr1_B transistor Tr2 transistor Tr2_A transistor Tr2_B transistor 101 end face 102 End surface 103 End surface 121 Semiconductor layer 122 Semiconductor layer 123 Conductive layer 124 Conductive layer 125 Conductive layer 126 Conductive layer 127 Semiconductor layer 301 Memory cell array 302 Row driver 303 Column driver 401 Logic array 402 Row driver 403 Column driver 404 Configuration control circuit 405A Input / Output Circuit 405B Input / output circuit 410 Gate electrode layer 700 Electronic component 701 Lead 702 Print G substrate 703 Semiconductor device 704 Mounting substrate 710 Capacitor wiring 712 Gate wiring 713 Gate wiring 714 Drain electrode layer 716 Transistor 717 Transistor 718 Liquid crystal element 719 Liquid crystal element 720 Pixel 721 Switching transistor 722 Driving transistor 723 Capacitance element 724 Light emitting element 725 Signal line 726 Scan line 727 Power line 728 Common electrode 800 Substrate 801 Pixel unit 802 Scan line drive circuit 803 Scan line drive circuit 804 Signal line drive circuit 901 Case 902 Case 903a Display unit 903b Display unit 904 Select button 905 Keyboard 911 Case 912 Housing 913 Display unit 914 Display unit 915 Shaft unit 916 Power source 917 Operation key 918 Speaker 921 Housing 922 Display unit 923 Stand 924 Remote controller 930 Main body 931 Display unit 932 Speaker 933 Microphone 934 Operation button 941 Main body 942 Display unit 943 Operation switch
Claims (6)
前記半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、
前記半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記半導体層を乗り越えるよう設けられる前記ゲート電極の端面は、前記他方の端面と一致するよう設けられていること、を特徴とする半導体装置。 A transistor having a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, a gate insulating film, and a gate electrode;
The semiconductor layer is a semiconductor layer having an oxide semiconductor,
A semiconductor device characterized in that an end face of the gate electrode provided so as to cross over the semiconductor layer from one end face of the semiconductor layer to the other end face is provided so as to coincide with the other end face. .
前記半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、
前記半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記半導体層を乗り越えるよう設けられる前記ゲート電極の端面は、前記半導体層上に設けられていること、を特徴とする半導体装置。 A transistor having a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, a gate insulating film, and a gate electrode;
The semiconductor layer is a semiconductor layer having an oxide semiconductor,
An end face of the gate electrode provided so as to get over the semiconductor layer from one end face to the other end face of the semiconductor layer is provided on the semiconductor layer.
前記半導体層は、最小加工寸法で作製された半導体層であることを特徴とする半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device, wherein the semiconductor layer is a semiconductor layer manufactured with a minimum processing dimension.
第2の半導体層、第2のソース電極及び第2のドレイン電極、第2のゲート絶縁膜、及び第2のゲート電極を有する第2のトランジスタが設けられた第2のメモリセルと、を有し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、
前記第1の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記第1の半導体層を乗り越えるよう設けられる前記第1のゲート電極の端面は、前記他方の端面と一致するよう設けられており、
前記第2の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記第2の半導体層を乗り越えるよう設けられるゲート電極の端面は、前記他方の端面と一致するよう設けられており、
前記第1のメモリセルが有する第1のトランジスタと、前記第2のメモリセルが有する第2のトランジスタとは、隣接して設けられていること、を特徴とする半導体装置。 A first memory cell provided with a first transistor having a first semiconductor layer, a first source electrode and a first drain electrode, a first gate insulating film, and a first gate electrode;
A second memory cell provided with a second semiconductor layer, a second source electrode and a second drain electrode, a second gate insulating film, and a second transistor having a second gate electrode. And
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are semiconductor layers having an oxide semiconductor,
An end face of the first gate electrode provided so as to get over the first semiconductor layer from one end face of the first semiconductor layer toward the other end face is provided so as to coincide with the other end face. And
An end surface of the gate electrode provided so as to get over the second semiconductor layer from one end surface to the other end surface of the second semiconductor layer is provided so as to coincide with the other end surface;
The semiconductor device, wherein the first transistor included in the first memory cell and the second transistor included in the second memory cell are provided adjacent to each other.
第2の半導体層、第2のソース電極及び第2のドレイン電極、第2のゲート絶縁膜、及び第2のゲート電極を有する第2のトランジスタが設けられた第2のメモリセルと、を有し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、酸化物半導体を有する半導体層であり、
前記第1の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記第1の半導体層を乗り越えるよう設けられる前記第1のゲート電極の端面は、前記第1の半導体層上に設けられており、
前記第2の半導体層の一方の端面から他方の端面に向けて、前記第2の半導体層を乗り越えるよう設けられる前記第2のゲート電極の端面は、前記第2の半導体層上に設けられており、
前記第1のメモリセルが有する第1のトランジスタと、前記第2のメモリセルが有する第2のトランジスタとは、隣接して設けられていること、を特徴とする半導体装置。 A first memory cell provided with a first transistor having a first semiconductor layer, a first source electrode and a first drain electrode, a first gate insulating film, and a first gate electrode;
A second memory cell provided with a second semiconductor layer, a second source electrode and a second drain electrode, a second gate insulating film, and a second transistor having a second gate electrode. And
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are semiconductor layers having an oxide semiconductor,
An end face of the first gate electrode provided so as to get over the first semiconductor layer from one end face of the first semiconductor layer toward the other end face is provided on the first semiconductor layer. And
An end surface of the second gate electrode provided so as to get over the second semiconductor layer from one end surface to the other end surface of the second semiconductor layer is provided on the second semiconductor layer. And
The semiconductor device, wherein the first transistor included in the first memory cell and the second transistor included in the second memory cell are provided adjacent to each other.
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、最小加工寸法で作製された半導体層であることを特徴とする半導体装置。 In claim 4 or 5,
The semiconductor device, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are semiconductor layers manufactured with a minimum processing dimension.
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