JP2016127155A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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JP2016127155A
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Japan
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layer
insulating layer
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oxide semiconductor
oxide
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JP2014266963A
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大介 久保田
Daisuke Kubota
大介 久保田
一哉 花岡
Kazuya Hanaoka
一哉 花岡
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with a high reliability.SOLUTION: A transistor has: a first insulating layer; a first conductive layer provided on the first insulating layer; a second insulating layer provided on the first insulating layer and the first conductive layer; a third insulating layer provided on the second insulating layer; an oxide semiconductor layer provided on the third insulating layer; a second conductive layer and a third conductive layer provided on the third insulating layer and the oxide semiconductor layer; a fourth insulating layer provided on the third insulating layer, the second conductive layer, the oxide semiconductor layer and the third conductive layer; and a fifth insulating layer provided on the second insulating layer and the fourth insulating layer. A capacitive element has an oxide conductive layer, a fifth insulating layer, and a fourth conductive layer provided on the fifth insulating layer. The oxide conductive layer contains the same metal elements as the oxide semiconductor layer. The oxide conductive layer has a hydrogen concentration higher than that of the oxide semiconductor layer. The fifth insulating layer is provided so as to cover the third insulating layer and an end of the fourth insulating layer. The fifth insulating layer is contacted with the second insulating layer. The fifth insulating layer has a high coatability.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、および半導体装置の製造方法に関する。 One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、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)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one embodiment of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification more specifically includes a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, an input device, an input / output device, a driving method thereof, Alternatively, the production method thereof can be given as an example.

なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は、半導体装置を有している場合がある。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A semiconductor element such as a transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, and a memory device are one embodiment of the semiconductor device. An imaging device, a display device, a liquid crystal display device, a light emitting device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin film solar cell, an organic thin film solar cell, and the like) and an electronic device may include a semiconductor device.

薄膜トランジスタを用いたディスプレイは世の中に広く普及し、人々の生活に欠かせないものとなっている。また、これらのディスプレイは薄型、軽量であり、携帯型、さらにはウェアラブル情報端末などにおいて必要不可欠となっている。 Displays using thin film transistors are widely used in the world and are indispensable for people's lives. In addition, these displays are thin and light, and are indispensable for portable and wearable information terminals.

また、同一基板内に表示領域(画素部)と周辺回路(駆動部)を有した表示装置が普及している。例えば、特許文献1には、酸化物半導体を用いたトランジスタを表示領域および周辺回路に採用した技術が開示されている。表示領域と周辺回路を同時形成することで、製造コストを下げることができる。 In addition, a display device having a display region (pixel portion) and a peripheral circuit (drive portion) in the same substrate has become widespread. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a transistor including an oxide semiconductor is used for a display region and a peripheral circuit. By simultaneously forming the display region and the peripheral circuit, the manufacturing cost can be reduced.

また、高精細なディスプレイに対する市場の要求も強く、4Kディスプレイが市場において好評を博している。 In addition, the market demand for high-definition displays is strong, and 4K displays are gaining popularity in the market.

特開2007−123861号公報JP 2007-123861 A

携帯型端末に表示装置を搭載する上で、視認性およびデザイン性などの観点から、視認する側(表示面側)に可能な限り広い表示領域を確保することが求められている。表示領域を広げるためには、表示領域より外側で基板端までの領域である額縁を可能な限り狭くする必要がある。 When mounting a display device on a portable terminal, it is required to secure a display area as large as possible on the viewing side (display surface side) from the viewpoint of visibility and design. In order to widen the display area, it is necessary to make the frame, which is an area outside the display area and to the edge of the substrate, as narrow as possible.

一方で、表示領域の周辺に存在する駆動回路は額縁の領域に位置しており、表示領域を広げ、額縁部分を狭くした場合、駆動回路が基板端にさらに近づくこととなり、大気成分の侵入などにより駆動回路のトランジスタ特性の信頼性が低下し、回路動作が不安定になる恐れがある。 On the other hand, the drive circuit that exists in the periphery of the display area is located in the frame area. If the display area is widened and the frame portion is narrowed, the drive circuit will be closer to the edge of the substrate, and intrusion of atmospheric components, etc. As a result, the reliability of the transistor characteristics of the drive circuit is lowered, and the circuit operation may become unstable.

本発明の一態様は、信頼性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device.

本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable display device.

または、本発明の一態様は、周辺回路部の動作安定性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with high operation stability in a peripheral circuit portion.

または、本発明の一態様は、狭額縁の表示装置を提供することを課題の一つとする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with a narrow frame.

または、本発明の一態様は、高開口率の表示装置を提供することを課題の一とする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with a high aperture ratio.

または、本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一とする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a high-definition display device.

または、本発明の一態様は、消費電力を抑えることのできる表示装置を提供することを課題の一とする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can reduce power consumption.

または、本発明の一態様は、大面積の表示装置を提供することを課題の一とする。 Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with a large area.

または、新規の表示装置等を提供することを課題の一とする。 Another object is to provide a novel display device or the like.

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、これら以外の課題は、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、これら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. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

本発明の一態様は、トランジスタと、容量素子と、を有する半導体装置であって、トランジスタは、第1の絶縁層と、第1の絶縁層上に設けられた第1の導電層と、第1の絶縁層および第1の導電層上に設けられた第2の絶縁層と、第2の絶縁層上に設けられた第3の絶縁層と、第3の絶縁層上に設けられた酸化物半導体層と、第3の絶縁層および酸化物半導体層上に設けられた第2の導電層および第3の導電層と、第3の絶縁層、第2の導電層、酸化物半導体層および第3の導電層上に設けられた第4の絶縁層と、第2の絶縁層および第4の絶縁層上に設けられた第5の絶縁層と、を有し、容量素子は、酸化物導電層と、第5の絶縁層と、第5の絶縁層上に設けられた第4の導電層と、を有し、酸化物導電層は、酸化物半導体層と同一の金属元素を含み、酸化物導電層は、酸化物半導体層に比べて水素濃度が高く、第5の絶縁層は、第3の絶縁層、および第4の絶縁層の端部を覆うように設けられており、第2の絶縁層と、第5の絶縁層が接し、第5の絶縁層は、被覆性が高いことを特徴とする半導体装置である。 One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a transistor and a capacitor, the transistor including a first insulating layer, a first conductive layer provided over the first insulating layer, A second insulating layer provided on the first insulating layer and the first conductive layer, a third insulating layer provided on the second insulating layer, and an oxidation provided on the third insulating layer A semiconductor layer; a second conductive layer and a third conductive layer provided over the third insulating layer and the oxide semiconductor layer; a third insulating layer; a second conductive layer; an oxide semiconductor layer; A fourth insulating layer provided over the third conductive layer; and a fifth insulating layer provided over the second insulating layer and the fourth insulating layer. A conductive layer; a fifth insulating layer; and a fourth conductive layer provided over the fifth insulating layer. The oxide conductive layer is made of the same gold as the oxide semiconductor layer. The oxide conductive layer containing an element has a higher hydrogen concentration than the oxide semiconductor layer, and the fifth insulating layer is provided to cover the third insulating layer and the end of the fourth insulating layer. The semiconductor device is characterized in that the second insulating layer and the fifth insulating layer are in contact with each other, and the fifth insulating layer has high coverage.

本発明の別の一態様は、トランジスタと、容量素子と、を有する半導体装置であって、トランジスタは、第1の絶縁層と、第1の絶縁層上に設けられた第1の導電層と、第1の絶縁層、第1の導電層上に設けられた第2の絶縁層、および第3の絶縁層と、第3の絶縁層上に設けられた酸化物半導体層と、第3の絶縁層、酸化物半導体層上に設けられた第2の導電層、および第3の導電層と、第3の絶縁層、第2の導電層、酸化物半導体層、および第3の導電層上に設けられた第4の絶縁層と、第4の絶縁層上に設けられた第5の絶縁層と、第2の絶縁層、第5の絶縁層上に設けられた第6の絶縁層と、を有し、容量素子は、酸化物導電層と、第4の絶縁層と、第4の絶縁層上に設けられた第4の導電層と、を有し、酸化物導電層は、酸化物半導体層と同一の金属元素を含み、酸化物導電層は、酸化物半導体層に比べて水素濃度が高く、第5の絶縁層は、第3の絶縁層、および第4の絶縁層の端部を覆うように設けられており、第6の絶縁層は、第5の絶縁層の端部を覆うように設けられており、第2の絶縁層と、第5の絶縁層および第6の絶縁層とが接し、第6の絶縁層は、被覆性が高いことを特徴とする半導体装置である。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including a transistor and a capacitor, and the transistor includes a first insulating layer, a first conductive layer provided over the first insulating layer, and the like. , A first insulating layer, a second insulating layer provided on the first conductive layer, a third insulating layer, an oxide semiconductor layer provided on the third insulating layer, a third insulating layer, Over the insulating layer, the second conductive layer, and the third conductive layer provided over the oxide semiconductor layer, over the third insulating layer, the second conductive layer, the oxide semiconductor layer, and the third conductive layer A fourth insulating layer provided on the fourth insulating layer; a fifth insulating layer provided on the fourth insulating layer; a second insulating layer; a sixth insulating layer provided on the fifth insulating layer; The capacitor element includes an oxide conductive layer, a fourth insulating layer, and a fourth conductive layer provided on the fourth insulating layer. The oxide conductive layer is oxidized Half The oxide layer includes the same metal element as the body layer, the hydrogen concentration of the oxide conductive layer is higher than that of the oxide semiconductor layer, and the fifth insulating layer includes end portions of the third insulating layer and the fourth insulating layer. The sixth insulating layer is provided so as to cover an end of the fifth insulating layer, and the second insulating layer, the fifth insulating layer, and the sixth insulating layer are covered. The sixth insulating layer is a semiconductor device which is in contact with the layer and has high coverage.

また、第5の絶縁層は、水、水素、酸素に対してバリア性を有していることが望ましい。
ことができる。
The fifth insulating layer desirably has a barrier property against water, hydrogen, and oxygen.
be able to.

また、第5の絶縁層は、窒化シリコン膜であることが望ましい。
ことができる。
The fifth insulating layer is preferably a silicon nitride film.
be able to.

また、第6の絶縁層は、酸化アルミニウム膜であることが望ましい。 The sixth insulating layer is preferably an aluminum oxide film.

本発明の別の一態様は、第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1のレジストマスクを用いて第1の導電膜を選択的にエッチングすることにより、第1の導電層を形成し、第1の導電層上に第2の絶縁層および第3の絶縁層を当該順序で形成し、第3の絶縁層上に酸化物半導体膜を形成し、第2のレジストマスクを用いて酸化物半導体膜を選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層を形成し、第3の絶縁層、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層上に第2の導電膜を形成し、第3のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層に接する第2の導電層および第3の導電層を形成し、第3の絶縁層、第1の酸化物半導体層、第2の酸化物半導体層、第2の導電層および第3の導電層上に第4の絶縁膜を形成し、第4の絶縁膜上に酸化物導電膜を形成し、酸化物導電膜を介して第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層に酸素を添加し、酸化物導電膜をエッチングにより除去し、第4のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、第2の酸化物半導体層が露出する開口部を有する第4の絶縁層を形成し、第2の絶縁層、第4の絶縁層および第2の酸化物半導体層上に第5の絶縁層を形成し、第5の絶縁層から第2の酸化物半導体層に不純物を拡散させて酸化物導電層を形成し、第5の絶縁層上に第3の導電膜を形成し、第5のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、酸化物導電層と重なる領域に第4の導電層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 According to another embodiment of the present invention, a first insulating layer is formed, a first conductive film is formed over the first insulating layer, and the first conductive film is selectively formed using a first resist mask. The first conductive layer is formed by etching, the second insulating layer and the third insulating layer are formed in that order on the first conductive layer, and the oxide semiconductor is formed on the third insulating layer. A film is formed, and the oxide semiconductor film is selectively etched using the second resist mask to form a first oxide semiconductor layer and a second oxide semiconductor layer, and a third insulating layer The first oxide semiconductor layer is formed by forming a second conductive film over the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer and selectively etching using the third resist mask. Forming a second conductive layer and a third conductive layer in contact with each other, and forming a third insulating layer and a first oxide semiconductor Forming a fourth insulating film over the layer, the second oxide semiconductor layer, the second conductive layer, and the third conductive layer; forming an oxide conductive film over the fourth insulating film; By adding oxygen to the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer through the film, removing the oxide conductive film by etching, and selectively etching using the fourth resist mask Forming a fourth insulating layer having an opening through which the second oxide semiconductor layer is exposed, and forming a fifth insulating layer on the second insulating layer, the fourth insulating layer, and the second oxide semiconductor layer; Forming an oxide conductive layer by diffusing impurities from the fifth insulating layer to the second oxide semiconductor layer, forming a third conductive film on the fifth insulating layer, By selectively etching using the resist mask, the fourth conductive layer is formed in a region overlapping with the oxide conductive layer. A method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that formed.

本発明の別の一態様は、第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1のレジストマスクを用いて第1の導電膜を選択的にエッチングすることにより、第1の導電層を形成し、第1の導電層上に第2の絶縁層および第3の絶縁層を当該順序で形成し、第3の絶縁層上に酸化物半導体膜を形成し、第2のレジストマスクを用いて酸化物半導体膜を選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層を形成し、第3の絶縁層、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層上に第2の導電膜を形成し、第3のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層に接する第2の導電層および第3の導電層を形成し、第3の絶縁層、第1の酸化物半導体層、第2の酸化物半導体層、第2の導電層および第3の導電層上に第4の絶縁膜を形成し、第4の絶縁膜上に酸化物導電膜を形成し、酸化物導電膜を介して第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層に酸素を添加し、酸化物導電膜をエッチングにより除去し、第4のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、第2の酸化物半導体層が露出する開口部を有する第4の絶縁層を形成し、第2の絶縁層、第4の絶縁層および第2の酸化物半導体層上に第5の絶縁層を形成し、第5の絶縁層から第2の酸化物半導体層に不純物を拡散させて酸化物導電層を形成し、第5の絶縁層上に第3の導電膜を形成し、第5のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層および酸化物導電層と重なる領域に第4の導電層を形成し、第5の絶縁層および第4の導電層上に第6の絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 According to another embodiment of the present invention, a first insulating layer is formed, a first conductive film is formed over the first insulating layer, and the first conductive film is selectively formed using a first resist mask. The first conductive layer is formed by etching, the second insulating layer and the third insulating layer are formed in that order on the first conductive layer, and the oxide semiconductor is formed on the third insulating layer. A film is formed, and the oxide semiconductor film is selectively etched using the second resist mask to form a first oxide semiconductor layer and a second oxide semiconductor layer, and a third insulating layer The first oxide semiconductor layer is formed by forming a second conductive film over the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer and selectively etching using the third resist mask. Forming a second conductive layer and a third conductive layer in contact with each other, and forming a third insulating layer and a first oxide semiconductor Forming a fourth insulating film over the layer, the second oxide semiconductor layer, the second conductive layer, and the third conductive layer; forming an oxide conductive film over the fourth insulating film; By adding oxygen to the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer through the film, removing the oxide conductive film by etching, and selectively etching using the fourth resist mask Forming a fourth insulating layer having an opening through which the second oxide semiconductor layer is exposed, and forming a fifth insulating layer on the second insulating layer, the fourth insulating layer, and the second oxide semiconductor layer; Forming an oxide conductive layer by diffusing impurities from the fifth insulating layer to the second oxide semiconductor layer, forming a third conductive film on the fifth insulating layer, The first oxide semiconductor layer and the oxide conductive layer are selectively etched using a resist mask. A fourth conductive layer formed in a region, a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises forming the insulating layer of the sixth to the fifth insulating layer and the fourth conductive layer.

また、第5の絶縁層は原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法により形成することが望ましい。 The fifth insulating layer is preferably formed by an atomic layer deposition (ALD) method.

または、第5の絶縁層をプラズマALD法に形成することが望ましい。 Alternatively, it is desirable to form the fifth insulating layer by a plasma ALD method.

また、第5の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成することが望ましい。 In addition, it is desirable to form a silicon nitride film as the fifth insulating film.

また、第6の絶縁膜として酸化アルミニウム膜を形成することが望ましい。 In addition, it is desirable to form an aluminum oxide film as the sixth insulating film.

また、第4の絶縁層をプラズマ化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法で形成し、第5の絶縁層をプラズマALD法で形成することが望ましい。 In addition, it is desirable that the fourth insulating layer be formed by a plasma chemical vapor deposition (CVD) method and the fifth insulating layer be formed by a plasma ALD method.

上記半導体装置と、マイク、スピーカー、筐体を用いた構成とすることができる。 A structure using the semiconductor device, a microphone, a speaker, and a housing can be employed.

なお、その他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、及び図面に記載されている。 Note that other aspects of the present invention are described in the following embodiments and drawings.

本発明の一態様を用いることで、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, a highly reliable semiconductor device can be provided.

本発明の一態様を用いることで、信頼性の高い表示装置を提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, a highly reliable display device can be provided.

または、本発明の一態様を用いることで、周辺回路部の動作安定性の高い表示装置を提供することができる。 Alternatively, by using one embodiment of the present invention, a display device with high operational stability of the peripheral circuit portion can be provided.

または、本発明の一態様は、狭額縁の表示装置を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a display device with a narrow frame can be provided.

または、本発明の一態様は、高開口率の表示装置を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a display device with a high aperture ratio can be provided.

または、本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a high-definition display device can be provided.

または、本発明の一態様は、消費電力を抑えることのできる表示装置を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a display device capable of suppressing power consumption can be provided.

または、本発明の一態様は、大面積の表示装置を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a display device with a large area can be provided.

または、新規の表示装置等を提供することができる。 Alternatively, a new display device or the like can be provided.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、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、これら以外の効果を抽出することが可能である。 Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally obvious from the description of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the other effects from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

本発明の一態様のトランジスタ、容量素子を説明するための上面図、および断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating a transistor and a capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様のトランジスタを説明するための断面図。4A and 4B are cross-sectional views illustrating a transistor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様のトランジスタを説明するための断面図。4A and 4B are cross-sectional views illustrating a transistor of one embodiment of the present invention. 成膜原理を説明するための断面模式図。The cross-sectional schematic diagram for demonstrating the film-forming principle. 成膜装置の断面模式図および成膜装置を一室備えた製造装置の上面模式図。The cross-sectional schematic diagram of a film-forming apparatus and the upper surface schematic diagram of the manufacturing apparatus provided with one chamber of the film-forming apparatus. 成膜装置の断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus. 成膜装置の断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus. 本発明の一態様のトランジスタ、容量素子の製造方法を説明するための断面図。9A to 9D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a transistor and a capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様のトランジスタ、容量素子の製造方法を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the transistor of 1 aspect of this invention, and a capacitive element 本発明の一態様のトランジスタ、容量素子を説明するための上面図、および断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating a transistor and a capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様のトランジスタ、容量素子を説明するための上面図、および断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating a transistor and a capacitor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための上面図および断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様のトランジスタを説明するための断面図。4A and 4B are cross-sectional views illustrating a transistor of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための上面図および回路図。4A and 4B are a top view and a circuit diagram illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 画素、トランジスタ、タッチセンサの配線の位置関係を示した上面図。The top view which showed the positional relationship of the wiring of a pixel, a transistor, and a touch sensor. 本発明の一態様の入力装置を説明するための上面図。FIG. 10 is a top view illustrating an input device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の入力装置を説明するための上面図。FIG. 10 is a top view illustrating an input device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の入力装置を説明するための上面図。FIG. 10 is a top view illustrating an input device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の入力装置を説明するための上面図。FIG. 10 is a top view illustrating an input device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の入力装置を説明するための回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an input device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の入力装置を説明するための回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an input device of one embodiment of the present invention. CAAC−OSの成膜方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for forming a CAAC-OS. InMZnOの結晶を説明する図。FIG. 6 illustrates a crystal of InMZnO 4 . CAAC−OSの成膜方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for forming a CAAC-OS. CAAC−OSの成膜方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for forming a CAAC-OS. nc−OSの成膜方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for forming an nc-OS. 本発明の一態様の半導体装置を適用した表示モジュールの上面図。FIG. 11 is a top view of a display module to which a semiconductor device of one embodiment of the present invention is applied. 本発明の一態様の電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の表示装置を説明するための断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display device of one embodiment of the present invention.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

<図面を説明する記載に関する付記> <Additional notes regarding the description explaining the drawings>

本明細書において、「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 this specification, the terms and phrases 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、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上又は直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。 Further, the terms “upper” and “lower” do not limit that the positional relationship between the components is directly above or directly below, and is in direct contact with each other. For example, the expression “electrode B on the insulating layer A” does not require the electrode B to be formed in direct contact with the insulating layer A, and another configuration between the insulating layer A and the electrode B. Do not exclude things that contain elements.

本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう。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。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。 In this specification, “parallel” refers to 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. Further, “substantially parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −30 ° to 30 °. “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. Further, “substantially vertical” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60 ° to 120 °.

また、本明細書において、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, when a crystal is trigonal or rhombohedral, it is represented as a hexagonal system.

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。 In the drawings, the size, the layer thickness, or the region is shown in an arbitrary size for convenience of explanation. Therefore, it is not necessarily limited to the scale. Note that the drawings are schematically shown for the sake of clarity, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings.

また、図面において、上面図(平面図、レイアウト図ともいう)や斜視図などにおいて、図面の明確性を期すために、一部の構成要素の記載を省略している場合がある。 In the drawings, some components may be omitted from the top view (also referred to as a plan view or a layout view) or a perspective view in order to clarify the drawing.

また、「同一」とは、同一の面積を有してよいし、同一の形状を有してもよい。また、製造工程の関係上、完全に同一の形状とならないことも想定されるので、略同一であっても同一であると言い換えることができる。 In addition, “same” may have the same area or the same shape. Moreover, since it is assumed that it does not become the completely same shape on the relationship of a manufacturing process, it can paraphrase that it is the same even if it is substantially the same.

<言い換え可能な記載に関する付記> <Additional notes on paraphrased descriptions>

本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。 In this specification and the like, when describing a connection relation of a transistor, one of a source and a drain is referred to as “one of a source and a drain” (or a first electrode or a first terminal), and the source and the drain The other is referred to as “the other of the source and the drain” (or the second electrode or the second terminal). This is because the source and drain of a transistor vary depending on the structure or operating conditions of the transistor. Note that the names of the source and the drain of the transistor can be appropriately rephrased depending on the situation, such as a source (drain) terminal or a source (drain) electrode.

また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。 Further, in this specification and the like, the terms “electrode” and “wiring” do not functionally limit these components. For example, an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa. Furthermore, the terms “electrode” and “wiring” include a case where a plurality of “electrodes” and “wirings” are integrally formed.

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、ドレイン領域又はドレイン電極)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. Is something that can be done.

ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため、いずれがソース又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、ソース又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 that functions as a source and a portion that functions as a drain are not referred to as a source or a drain, but one of the source and the drain is denoted as a first electrode, and the other of the source and the drain is denoted as a second electrode. There is a case.

なお本明細書にて用いる「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。 Note that the ordinal numbers “first”, “second”, and “third” used in this specification are added to avoid confusion between components, and are not limited in number. To do.

また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されものを、表示装置と呼ぶ場合がある。 Further, in this specification and the like, an IC (integrated circuit) is formed on a substrate of a display panel, for example, by attaching FPC (Flexible Printed Circuits) or TCP (Tape Carrier Package) or the like to the substrate by a COG (Chip On Glass) method. ) May be called a display device.

また、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。 The terms “film” and “layer” can be interchanged with each other depending on circumstances or circumstances. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer” in some cases.

<語句の定義に関する付記>
以下では、語句の定義について説明する。
<Notes on the definition of words>
Below, the definition of a phrase is demonstrated.

<接続について> <About connection>

本明細書において、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, “A and B are connected” includes not only those in which A and B are directly connected but also those that are 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.

なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。 In addition, these expression methods are examples, and are not limited to these expression methods. Here, it is assumed that X, Y, Z1, and Z2 are objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, and the like).

なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、および/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。 Note that the content described in one embodiment (may be a part of content) is different from the content described in the embodiment (may be a part of content) and / or one or more Application, combination, replacement, or the like can be performed on the content described in another embodiment (or part of the content).

なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。 Note that the contents described in the embodiments are the contents described using various drawings or the contents described in the specification in each embodiment.

なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)、および/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。 Note that a drawing (or part thereof) described in one embodiment may be another part of the drawing, another drawing (or part) described in the embodiment, and / or one or more. More diagrams can be formed by combining the diagrams (may be a part) described in another embodiment.

(実施の形態1)
本実施の形態では、トランジスタの構成例ついて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, structural examples of transistors are described.

<トランジスタ50の構成例> <Configuration Example of Transistor 50>

図1(A)、図1(B)、図1(C)にトランジスタおよび容量素子の上面図、断面図を示す。図1(A)の一点鎖線X1−X2の断面図が図1(B)に相当する。また、図1(A)の一点鎖線Y1−Y2の断面図が図1(C)に相当する。 1A, 1B, and 1C are top views and cross-sectional views of a transistor and a capacitor. A cross-sectional view along dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 1A corresponds to FIG. A cross-sectional view along dashed-dotted line Y1-Y2 in FIG. 1A corresponds to FIG.

トランジスタ50は、基板100上に形成された絶縁層110と、絶縁層110上に形成された導電層120と、導電層120上に形成された絶縁層131および絶縁層130と、絶縁層130上に形成された酸化物半導体層140と、酸化物半導体層140上に形成され、電気的接続を有する導電層150および導電層160と、絶縁層130、導電層150、酸化物半導体層140および導電層160上に形成された絶縁層170と、絶縁層131および絶縁層170上に形成された絶縁層180を有する。上記に述べた構造は、酸化物半導体層140と、導電層150、および導電層160とが接するため、トランジスタ50の動作時に酸化物半導体層140内に生じる熱に対して、放熱効果が高い特徴を有する。 The transistor 50 includes an insulating layer 110 formed over the substrate 100, a conductive layer 120 formed over the insulating layer 110, an insulating layer 131 and an insulating layer 130 formed over the conductive layer 120, and the insulating layer 130 The oxide semiconductor layer 140 formed on the conductive layer 150, the conductive layer 150 and the conductive layer 160 formed over the oxide semiconductor layer 140 and having electrical connection, the insulating layer 130, the conductive layer 150, the oxide semiconductor layer 140, and the conductive layer. The insulating layer 170 formed over the layer 160 and the insulating layer 131 and the insulating layer 180 formed over the insulating layer 170 are provided. In the structure described above, since the oxide semiconductor layer 140 is in contact with the conductive layer 150 and the conductive layer 160, the heat dissipation effect is high with respect to heat generated in the oxide semiconductor layer 140 during the operation of the transistor 50. Have

《基板100》
基板100の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。また、基板100は透光性が高いことが望ましい。
<< Substrate 100 >>
There is no particular limitation on the material or the like of the substrate 100, but it is necessary to have at least heat resistance enough to withstand subsequent heat treatment. Further, it is desirable that the substrate 100 has high translucency.

有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板100に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板100に用いることができる。 An organic material, an inorganic material, or a composite material such as an organic material and an inorganic material can be used for the substrate 100. For example, an inorganic material such as glass, ceramics, or metal can be used for the substrate 100.

具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、基板100に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板100に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ等を、基板100に用いることができる。ステンレス鋼またはアルミニウム等を、基板100に用いることができる。 Specifically, alkali-free glass, soda-lime glass, potash glass, crystal glass, or the like can be used for the substrate 100. Specifically, an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like can be used for the substrate 100. For example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, alumina, or the like can be used for the substrate 100. Stainless steel, aluminum, or the like can be used for the substrate 100.

また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板100に用いることができる。例えば、基材と、基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板100に用いることができる。具体的には、ガラスと、ガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板100に適用できる。または、樹脂と、樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板100に適用できる。 In addition, a single layer material or a material in which a plurality of layers are stacked can be used for the substrate 100. For example, a material in which a base material and an insulating film that prevents diffusion of impurities contained in the base material are stacked can be used for the substrate 100. Specifically, glass and a material in which one or a plurality of films selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, or the like that prevents diffusion of impurities contained in the glass are stacked are applied to the substrate 100 it can. Alternatively, a material in which a resin and a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like that prevents diffusion of impurities that pass through the resin are stacked can be applied to the substrate 100.

《絶縁層110》
なお、下地膜としての機能を有する絶縁層110は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等を用いて形成される。なお、絶縁層110として、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム等を用いることで、基板100から不純物、代表的にはアルカリ金属、水、水素等の酸化物半導体層140への拡散を抑制することができる。絶縁層110は基板100上に形成される。また、絶縁層110は形成されなくてもよい。
<< Insulating layer 110 >>
Note that the insulating layer 110 serving as a base film is formed using silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, aluminum oxynitride, or the like. . Note that by using silicon nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, or the like for the insulating layer 110, the substrate 100 can be moved to the oxide semiconductor layer 140 such as an impurity, typically an alkali metal, water, or hydrogen. Can be suppressed. The insulating layer 110 is formed on the substrate 100. Further, the insulating layer 110 may not be formed.

《導電層120》
ゲート電極としての機能を有する導電層120は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、もしくは窒化膜を用いて形成される。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層120は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル上または窒化チタン上に銅膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、モリブデンとチタンを組み合わせた合金上に銅膜を積層した二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた、一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
<< Conductive layer 120 >>
The conductive layer 120 having a function as a gate electrode is a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, nickel, iron, cobalt, tungsten, or an alloy containing the above metal element as a component, Alternatively, it is formed using a nitride film. Further, it may be formed using a metal element selected from one or more of manganese and zirconium. The conductive layer 120 may have a single-layer structure or a stacked structure including two or more layers. For example, a single layer structure of an aluminum film containing silicon, a single layer structure of a copper film containing manganese, a two layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film, a two layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, and nitriding Two-layer structure in which tungsten film is laminated on titanium film, two-layer structure in which tungsten film is laminated on tantalum nitride film or tungsten nitride film, two-layer structure in which copper film is laminated on tantalum nitride or titanium nitride, manganese A two-layer structure in which a copper film is laminated on a copper film, a two-layer structure in which a copper film is laminated on an alloy of molybdenum and titanium, a titanium film, and an aluminum film is laminated on the titanium film; There are a three-layer structure in which a titanium film is formed, a three-layer structure in which a copper film is laminated on a copper film containing manganese, and a copper film containing manganese is further formed thereon. Alternatively, an alloy film or nitride film selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used.

《絶縁層130》
また、絶縁層130は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。絶縁層130には、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、酸化ガリウム、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一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層130は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁層130に、ランタン(La)、窒素、ジルコニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。
<< Insulating layer 130 >>
The insulating layer 130 functions as a gate insulating film. Examples of the insulating layer 130 include aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, and oxide. An insulating film containing one or more types of tantalum can be used. The insulating layer 130 may be a stack of the above materials. Note that the insulating layer 130 may contain lanthanum (La), nitrogen, zirconium (Zr), or the like as impurities.

《絶縁層131》
また、ゲート絶縁層は、絶縁層130と絶縁層131を積層させて用いることができる。絶縁層131には、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、酸化ガリウム、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一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層131は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁層131に、ランタン(La)、窒素、ジルコニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。絶縁層131を用いることで、外部から酸化物半導体層140への水素、水等の侵入を防ぐことができる。
<< Insulating layer 131 >>
The gate insulating layer can be formed by stacking an insulating layer 130 and an insulating layer 131. The insulating layer 131 includes, for example, aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, and oxide. An insulating film containing one or more types of tantalum can be used. The insulating layer 131 may be a stack of the above materials. Note that the insulating layer 131 may contain lanthanum (La), nitrogen, zirconium (Zr), or the like as an impurity. By using the insulating layer 131, entry of hydrogen, water, or the like into the oxide semiconductor layer 140 from the outside can be prevented.

なお、絶縁層130と、絶縁層131は、異なる材料で構成された膜であることが好ましい。異なる材料とすることで、エッチング時の選択比が異なる。例えば、絶縁層170および絶縁層130が酸化窒化シリコン膜、絶縁層131および絶縁層180が窒化シリコン膜で構成されている場合、絶縁層170および絶縁層130をエッチングは同系材料であるため、同様のエッチング条件で処理できるが、絶縁層131が露出した時点でエッチングの進行速度が変わるため、絶縁層131の途中でエッチングを止めることができる。次に絶縁層180を成膜することで、絶縁層131と、絶縁層180でトランジスタ50を囲むことができ、水素、水などの侵入を防ぐことが可能となる。これにより、トランジスタ特性の信頼性を向上させることができ、表示装置を狭額縁とした場合にも周辺回路の動作を安定させることができる。 Note that the insulating layer 130 and the insulating layer 131 are preferably films formed of different materials. By using different materials, the selectivity at the time of etching differs. For example, when the insulating layer 170 and the insulating layer 130 are formed using a silicon oxynitride film and the insulating layer 131 and the insulating layer 180 are formed using a silicon nitride film, the insulating layer 170 and the insulating layer 130 are etched using the same material. However, since the progress of the etching changes when the insulating layer 131 is exposed, the etching can be stopped in the middle of the insulating layer 131. Next, when the insulating layer 180 is formed, the transistor 50 can be surrounded by the insulating layer 131 and the insulating layer 180, and entry of hydrogen, water, or the like can be prevented. Accordingly, the reliability of transistor characteristics can be improved, and the operation of the peripheral circuit can be stabilized even when the display device has a narrow frame.

《酸化物半導体層140》
酸化物半導体層140は、少なくともIn若しくはZnを含む金属酸化物で形成される。酸化物半導体層140の上面の面積は、導電層120の上面の面積と同一、あるいは小さいことが好ましい。
<< Oxide Semiconductor Layer 140 >>
The oxide semiconductor layer 140 is formed using a metal oxide containing at least In or Zn. The area of the upper surface of the oxide semiconductor layer 140 is preferably the same as or smaller than the area of the upper surface of the conductive layer 120.

《酸化物半導体》
上記酸化物半導体層140として用いる酸化物半導体として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−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、In−Ga系酸化物を用いることができる。
<Oxide semiconductor>
Examples of the oxide semiconductor used for the oxide semiconductor layer 140 include an In—Ga—Zn-based oxide, an In—Al—Zn-based oxide, an In—Sn—Zn-based oxide, and an In—Hf—Zn-based oxide. In-La-Zn-based oxide, In-Ce-Zn-based oxide, In-Pr-Zn-based oxide, In-Nd-Zn-based oxide, In-Sm-Zn-based oxide, In-Eu- Zn-based oxide, In-Gd-Zn-based oxide, In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based 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- n-Hf-Zn-based oxide, In-Hf-Al-Zn-based oxide can be used an In-Ga-based oxide.

なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。 Note that here, an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as its main components, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.

なお、酸化物半導体層140がIn−M−Zn酸化物で形成されるとき、InおよびMの和を100atomic%としたときのInとMにおける原子数比率は、好ましくはInが25atomic%より高く、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より高く、Mが66atomic%未満とする。 Note that when the oxide semiconductor layer 140 is formed using In-M-Zn oxide, the atomic ratio in In and M when the sum of In and M is 100 atomic% is preferably higher than 25 atomic% in In. , M is less than 75 atomic%, more preferably, In is higher than 34 atomic% and M is less than 66 atomic%.

酸化物半導体層140は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ50のオフ電流を低減することができる。 The oxide semiconductor layer 140 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more. In this manner, the off-state current of the transistor 50 can be reduced by using an oxide semiconductor with a wide energy gap.

酸化物半導体層140の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とすることが望ましい。 The thickness of the oxide semiconductor layer 140 is 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 50 nm.

酸化物半導体層140がIn−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Y、Zr、La、Ce、Ti、Ge、またはNd)を用いて形成される場合、In−M−Zn酸化物を形成するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Mは自然数でも良いし、自然数でなくてもよい。たとえば、ターゲットの金属元素の原子数比は、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=1:1:1.5、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1であることが望ましい。なお、形成される酸化物半導体層140の金属元素の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。なお、In−Ga−Zn酸化物を含むターゲット、好ましくはIn−Ga−Zn酸化物を含む多結晶ターゲットを用いることで、後述するCAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜、および微結晶酸化物半導体膜を形成することが可能である。 In the case where the oxide semiconductor layer 140 is formed using In-M-Zn oxide (M is Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, Ti, Ge, or Nd), In-M-Zn oxide As for the atomic number ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming, M may be a natural number or may not be a natural number. For example, the atomic ratio of the metal element of the target is In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 1: 1: 1. It is desirable that In: M: Zn = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, and In: M: Zn = 4: 2: 4.1. Note that the atomic ratio of the metal elements of the oxide semiconductor layer 140 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal elements included in the sputtering target as an error. Note that by using a target including an In—Ga—Zn oxide, preferably a polycrystalline target including an In—Ga—Zn oxide, a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor) film, which will be described later, and a microcrystal An oxide semiconductor film can be formed.

《積層酸化物半導体》
なお、酸化物半導体層140は、金属元素の原子数比の異なる酸化物半導体膜が複数積層されていてもよい。例えば、トランジスタ51において、図2(A)に示すように、絶縁層130上に酸化物半導体層141、142が順に積層されてもよい。または、トランジスタ52において、図2(B)に示すように、絶縁層130上に酸化物半導体層143、141、142が順に積層されてもよい。酸化物半導体層141は、酸化物半導体層140と同様の材料を有することができる。また、酸化物半導体層142、酸化物半導体層143は、酸化物半導体層141と金属元素の原子数比が同じ組成としてもよいし、異なる組成としてもよい。例えば、酸化物半導体層142、および酸化物半導体層143がIn−M−Zn酸化物(Mは、Al、Ti、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、Mg、またはNd)の場合、酸化物半導体層142、酸化物半導体層143を成膜するために用いるターゲットにおいて、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=1:1:1.5、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1等の酸化物半導体層140と同じ組成とするほか、In:M:Zn=1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:3:8、1:4:4、1:4:5、1:4:6、1:4:7、1:4:8、1:5:5、1:5:6、1:5:7、1:5:8、1:6:8、1:6:4、1:9:6等がある。
<< Laminated oxide semiconductor >>
Note that the oxide semiconductor layer 140 may include a stack of a plurality of oxide semiconductor films having different atomic ratios of metal elements. For example, in the transistor 51, as illustrated in FIG. 2A, oxide semiconductor layers 141 and 142 may be sequentially stacked over the insulating layer 130. Alternatively, in the transistor 52, as illustrated in FIG. 2B, oxide semiconductor layers 143, 141, and 142 may be stacked in this order over the insulating layer 130. The oxide semiconductor layer 141 can include a material similar to that of the oxide semiconductor layer 140. In addition, the oxide semiconductor layer 142 and the oxide semiconductor layer 143 may have the same composition or different composition in the atomic ratio of the metal element to that of the oxide semiconductor layer 141. For example, when the oxide semiconductor layer 142 and the oxide semiconductor layer 143 are In-M-Zn oxides (M is Al, Ti, Ga, Y, Zr, Sn, La, Ce, Mg, or Nd), In the target used for forming the oxide semiconductor layer 142 and the oxide semiconductor layer 143, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, and In: M : Zn = 1: 1: 1.5, In: M: Zn = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 4.1, etc. In addition to the same composition as the oxide semiconductor layer 140, In: M: Zn = 1: 3: 2, 1: 3: 4, 1: 3: 6, 1: 3: 8, 1: 4: 4, 1: 4: 5, 1: 4: 6, 1: 4: 7, 1: 4: 8, 1: 5: 5, 1: 5: 6, 1: 5: 7, 1: 5: 8, 1: 6: 8, 1: 6: 4, 1: : There is 6 and the like.

<水素濃度について>
また、酸化物半導体層に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。当該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。酸化物半導体層140に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。当該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。
<About hydrogen concentration>
In addition, hydrogen contained in the oxide semiconductor layer reacts with oxygen bonded to a metal atom to be water, and forms oxygen vacancies in a lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons serving as carriers may be generated. In some cases, a part of hydrogen is bonded to oxygen bonded to a metal atom, so that an electron serving as a carrier is generated. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor containing hydrogen is likely to be normally on. Hydrogen contained in the oxide semiconductor layer 140 reacts with oxygen bonded to a metal atom to become water, and forms oxygen vacancies in a lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons serving as carriers may be generated. In some cases, a part of hydrogen is bonded to oxygen bonded to a metal atom, so that an electron serving as a carrier is generated. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor containing hydrogen is likely to be normally on.

このため、酸化物半導体層140、およびその界面において、酸素欠損と共に、水素ができる限り低減されていることが好ましい。例えば、酸化物半導体層140、およびその界面において二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度は、1×1016atoms/cm以上2×1020atoms/cm以下、好ましくは1×1016atoms/cm以上5×1019atoms/cm以下、より好ましくは1×1016atoms/cm以上1×1019atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以上5×1018atoms/cm以下とすることが望ましい。この結果、トランジスタ50は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)を有することができる。 Therefore, it is preferable that hydrogen be reduced as much as possible along with oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 140 and its interface. For example, the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS) at the oxide semiconductor layer 140 and its interface is 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 2 × 10 20 atoms / cm 3. Or less, preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × It is desirable to set it to 10 16 atoms / cm 3 or more and 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less. As a result, the transistor 50 can have electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive.

<炭素、シリコン濃度について>
また、酸化物半導体層140、およびその界面において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体層140において酸素欠損が増加し、n型領域が形成されてしまう。このため、酸化物半導体層140、およびその界面におけるシリコン、および炭素濃度は、低減することが望ましい。例えば、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面においてSIMSにより得られるシリコンや炭素の濃度は、1×1016atoms/cm以上1×1019atoms/cm以下、好ましくは1×1016atoms/cm以上5×1018atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以上2×1018atoms/cm以下とすることが望ましい。この結果、トランジスタ50は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)を有する。
<About carbon and silicon concentration>
In addition, when silicon or carbon which is one of Group 14 elements is included in the oxide semiconductor layer 140 and its interface, oxygen vacancies increase in the oxide semiconductor layer 140, and an n-type region is formed. . Therefore, it is desirable to reduce the concentrations of silicon and carbon in the oxide semiconductor layer 140 and its interface. For example, the concentration of silicon or carbon obtained by SIMS in the oxide semiconductor layer 140 and each interface is 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms. / Cm 3 or more and 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less. As a result, the transistor 50 has electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive.

<アルカリ金属の濃度について>
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。たとえば、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下とすることが望ましい。この結果、トランジスタ50は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)を有する。
<Concentration of alkali metal>
Further, when alkali metal and alkaline earth metal are combined with an oxide semiconductor, carriers may be generated, which may increase off-state current of the transistor. Therefore, it is preferable to reduce the concentration of alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor layer 140 and each interface. For example, the concentration of alkali metal or alkaline earth metal obtained by secondary ion mass spectrometry at the oxide semiconductor layer 140 and each interface is 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16. Desirably, atoms / cm 3 or less. As a result, the transistor 50 has electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive.

<窒素濃度について>
また、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、n型領域が形成されてしまう。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体層140、およびそれぞれの界面においてSIMSにより得られる窒素濃度は、1×1015atoms/cm以上5×1019atoms/cm以下、好ましくは1×1015atoms/cm以上5×1018atoms/cm以下、より好ましくは1×1015atoms/cm以上1×1018atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1015atoms/cm以上5×1017atoms/cm以下にすることが好ましい。この結果、トランジスタ50は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)を有する。
<About nitrogen concentration>
In addition, when nitrogen is contained in the oxide semiconductor layer 140 and each interface, electrons as carriers are generated, the carrier density is increased, and an n-type region is formed. As a result, a transistor including an oxide semiconductor containing nitrogen is likely to be normally on. Therefore, nitrogen is preferably reduced as much as possible in the oxide semiconductor layer 140 and each interface. For example, the nitrogen concentration obtained by SIMS in the oxide semiconductor layer 140 and each interface is 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more, 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less is preferable. As a result, the transistor 50 has electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive.

<キャリア密度について>
酸化物半導体層140の不純物を低減することで、酸化物半導体層140のキャリア密度を低減することができる。このため、酸化物半導体層140は、キャリア密度が1×1015個/cm以下、好ましくは1×1013個/cm以下、さらに好ましくは8×1011個/cm未満、より好ましくは1×1011個/cm未満、最も好ましくは1×1010個/cm未満であり、1×10−9個/cm以上とする。
<About carrier density>
By reducing impurities in the oxide semiconductor layer 140, the carrier density of the oxide semiconductor layer 140 can be reduced. Therefore, the oxide semiconductor layer 140 has a carrier density of 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, preferably 1 × 10 13 pieces / cm 3 or less, more preferably less than 8 × 10 11 pieces / cm 3 , more preferably. Is less than 1 × 10 11 pieces / cm 3 , most preferably less than 1 × 10 10 pieces / cm 3 , and 1 × 10 −9 pieces / cm 3 or more.

酸化物半導体層140として、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体を用いることで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができる。ここでは、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)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性また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用いて形成された酸化物半導体層140にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がプラスとなる電気特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)になりやすい。また、高純度真性また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。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体を用いて酸化物半導体層140が形成されたトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができ、さらに特性変動を抑えることができる。 By using an oxide semiconductor with a low impurity concentration and a low density of defect states as the oxide semiconductor layer 140, a transistor having more excellent electric characteristics can be manufactured. Here, low impurity concentration and low defect level density (low oxygen deficiency) are referred to as 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 a channel region is formed in the oxide semiconductor layer 140 formed using the oxide semiconductor tends to have electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive. In addition, a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor has a low density of defect states, and thus may have a low density of trap states. In addition, a transistor in which the oxide semiconductor layer 140 is formed using a high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductor has extremely low off-state current, and a voltage between the source electrode and the drain electrode (drain voltage) In the range of 1V to 10V, it is possible to obtain the characteristic that the off-state current is not more than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, not more than 1 × 10 −13 A, and further the characteristic fluctuation can be suppressed.

なお、酸化物半導体を酸化物半導体層140に用いたトランジスタ50は、例えば、ソースとドレインとの間の電圧を0.1V、5V、または、10V程度とした場合に、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流を数yA/μm乃至数zA/μmにまで低減することが可能となる。 Note that the transistor 50 in which an oxide semiconductor is used for the oxide semiconductor layer 140 is specified by the channel width of the transistor when the voltage between the source and the drain is, for example, about 0.1 V, 5 V, or 10 V. The reduced off current can be reduced to several yA / μm to several zA / μm.

表示素子(例えば、液晶素子80)に接続されるトランジスタ50に、オフ状態においてリークする電流が極めて小さいトランジスタを用いると、画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。例えば、画像信号の書き込みを11.6μHz(1日に1回)以上0.1Hz(1秒間に0.1回)未満の頻度、好ましくは0.28mHz(1時間に1回)以上1Hz(1秒間に1回)未満の頻度としても画像を保持することができる。これにより、画像信号の書き込みの頻度を低減することができる。その結果、表示パネル20の消費電力を削減することができる。もちろん、画像信号の書き込みを1Hz以上、好ましくは30Hz(1秒間に30回)以上、より好ましくは60Hz(1秒間に60回)以上960Hz(1秒間に960回)未満の頻度とすることもできる。 When the transistor 50 connected to the display element (e.g., the liquid crystal element 80) uses a transistor with extremely small leakage current in the off state, the time during which an image signal can be held can be extended. For example, image signal writing is performed at a frequency of 11.6 μHz (once per day) or more and less than 0.1 Hz (0.1 per second), preferably 0.28 mHz (once per hour) or more and 1 Hz (1 Images can be retained even with a frequency less than once per second). As a result, the frequency of writing image signals can be reduced. As a result, the power consumption of the display panel 20 can be reduced. Of course, the image signal can be written at a frequency of 1 Hz or more, preferably 30 Hz (30 times per second) or more, more preferably 60 Hz (60 times per second) or more and less than 960 Hz (960 times per second). .

上記理由により、酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることで、信頼性が高く、消費電力を抑えた表示パネルを作製することができる。 For the above reasons, by using a transistor including an oxide semiconductor, a display panel with high reliability and low power consumption can be manufactured.

酸化物半導体を用いたトランジスタでは、酸化物半導体層140をスパッタリング法、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、PLD(Pulse Laser Deposition)法などで成膜することができる。スパッタリング法を用いて成膜した場合には大面積の表示装置としても用いることができる。 In a transistor including an oxide semiconductor, the oxide semiconductor layer 140 can be formed by a sputtering method, a MOCVD (Metal Organic Chemical Deposition) method, a PLD (Pulse Laser Deposition) method, or the like. When a film is formed by sputtering, it can be used as a display device having a large area.

なお、酸化物半導体層140に、シリコンまたはシリコンゲルマニウムで形成される半導体層を用いてもよい。シリコンまたはシリコンゲルマニウムで形成される半導体層は、適宜非晶質構造、多結晶構造、単結晶構造とすることができる。 Note that a semiconductor layer formed of silicon or silicon germanium may be used for the oxide semiconductor layer 140. A semiconductor layer formed of silicon or silicon germanium can have an amorphous structure, a polycrystalline structure, or a single crystal structure as appropriate.

《導電層150、導電層160》
導電層150、導電層160は、それぞれソース電極、あるいはドレイン電極、あるいは容量素子の電極としての機能を有する。導電層150、導電層160は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、あるいは窒化膜を用いて形成される。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層150、導電層160は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた、一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
<< Conductive layer 150, Conductive layer 160 >>
The conductive layer 150 and the conductive layer 160 each function as a source electrode, a drain electrode, or an electrode of a capacitor. The conductive layer 150 and the conductive layer 160 are a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, nickel, iron, cobalt, and tungsten, or an alloy containing the above metal element as a component, or a nitride film. It is formed using. Further, it may be formed using a metal element selected from one or more of manganese and zirconium. The conductive layer 150 and the conductive layer 160 may have a single-layer structure or a stacked structure including two or more layers. For example, a single layer structure of an aluminum film containing silicon, a single layer structure of a copper film containing manganese, a two layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film, a two layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, and nitriding A two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a titanium film, a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tantalum nitride film or a tungsten nitride film, a two-layer structure in which a copper film is stacked on a copper film containing manganese, and a titanium film A three-layer structure in which an aluminum film is laminated on the titanium film and a titanium film is further formed thereon, a copper film is laminated on the copper film containing manganese, and a copper film containing manganese is further formed thereon. There are three-layer structures. Alternatively, an alloy film or nitride film selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used.

《絶縁層170》
絶縁層170は、トランジスタのチャネル領域を保護する機能を有する。絶縁層170は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜を用いて形成される。絶縁層170は、単層構造または積層構造とすることができる。
<< Insulating layer 170 >>
The insulating layer 170 has a function of protecting the channel region of the transistor. The insulating layer 170 is formed using silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride, or the like, silicon nitride, nitride It is formed using a nitride insulating film such as aluminum. The insulating layer 170 can have a single-layer structure or a stacked structure.

また、絶縁層170は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成されることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy)分析において、膜の表面温度が100℃以上700℃以下、または100℃以上500℃以下の範囲における酸素原子の脱離量が1.0×1018atoms/cm以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm以上である酸化物絶縁膜である。加熱処理により絶縁層170に含まれる酸素を酸化物半導体層140に移動させることが可能であり、酸化物半導体層140の酸素欠損を低減することが可能である。 The insulating layer 170 is preferably formed using an oxide insulating film containing more oxygen than that in the stoichiometric composition. Part of oxygen is released by heating from the oxide insulating film containing oxygen in excess of that in the stoichiometric composition. An oxide insulating film containing oxygen in excess of the stoichiometric composition has a surface temperature of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower in TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) analysis. The oxide insulating film has a desorption amount of oxygen atoms in the range of 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more. By the heat treatment, oxygen contained in the insulating layer 170 can be moved to the oxide semiconductor layer 140, and oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 140 can be reduced.

《絶縁層180》
絶縁層180として、外部からの酸素、水素、水等に対するバリア性を有する絶縁膜を設けることで、酸化物半導体層140からの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層140への水素、水等の侵入を防ぐことができる。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、酸化ガリウム、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一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層180は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁層180に、ランタン(La)、窒素、ジルコニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。例えば、絶縁層180にプラズマALD法を用いて窒化シリコン膜を形成した場合、凹凸に対する被覆性が良好であるために、バリア性をさらに高めることができる。したがって、信頼性の高いトランジスタを形成することが可能となる。
<< Insulating layer 180 >>
By providing an insulating film having a barrier property against oxygen, hydrogen, water, or the like from the outside as the insulating layer 180, diffusion of oxygen from the oxide semiconductor layer 140 to the outside, and from the outside to the oxide semiconductor layer 140 Intrusion of hydrogen, water, etc. can be prevented. For example, insulation including one or more of aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide A membrane can be used. The insulating layer 180 may be a stacked layer of the above materials. Note that the insulating layer 180 may contain lanthanum (La), nitrogen, zirconium (Zr), or the like as impurities. For example, when a silicon nitride film is formed on the insulating layer 180 by a plasma ALD method, the barrier property can be further improved because the covering property with respect to unevenness is good. Accordingly, a highly reliable transistor can be formed.

または、絶縁層180中に含まれる、水素濃度は1×1019atoms/cm以上1×1022atoms/cm未満、好ましくは1×1019atoms/cm以上1×1021atoms/cm未満であることが望ましい。絶縁層180が水素を多く有する場合、絶縁層180から表示パネル側に水素が侵入し、周辺回路の特性が劣化してしまう恐れがある。したがって、保護膜中の水素濃度として、上記濃度を有することで、高純度の絶縁層180を有することができ、表示パネル側への水素の侵入を抑え、周辺回路の動作安定性、信頼性を向上させることができる。 Alternatively, the hydrogen concentration contained in the insulating layer 180 is 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more and less than 1 × 10 22 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 21 atoms / cm 3. Desirably less than 3 . In the case where the insulating layer 180 contains a large amount of hydrogen, hydrogen may enter the display panel from the insulating layer 180, which may deteriorate the characteristics of the peripheral circuit. Therefore, by having the above concentration as the hydrogen concentration in the protective film, the high-purity insulating layer 180 can be provided, hydrogen can be prevented from entering the display panel, and the operation stability and reliability of the peripheral circuit can be improved. Can be improved.

《導電層190》
導電層190は、可視光に対して透光性のある導電膜を用いて形成される。可視光に対して透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。また、可視光に対して透光性のある導電膜としては、代表的には、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。
<< Conductive layer 190 >>
The conductive layer 190 is formed using a conductive film that transmits visible light. As the conductive film that transmits light with visible light, a material containing one kind selected from indium (In), zinc (Zn), and tin (Sn) may be used, for example. As a conductive film having a light-transmitting property with respect to visible light, typically, indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, or indium oxide containing titanium oxide is used. Further, a conductive oxide such as an indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, or indium tin oxide containing silicon oxide can be used.

<デュアルゲート構造>
また、トランジスタ50は、変形例であるトランジスタ53を用いることもできる。図3を用いて説明する。図3に示すトランジスタ53は、デュアルゲート構造であることを特徴とする。
<Dual gate structure>
As the transistor 50, a transistor 53 which is a modified example can be used. This will be described with reference to FIG. A transistor 53 illustrated in FIG. 3 has a dual-gate structure.

図3(A)、図3(B)、図3(C)に、トランジスタ53の上面図及び断面図を示す。図3(A)はトランジスタ53の上面図であり、図3(B)は、図3(A)の一点鎖線X−X’間の断面図であり、図3(C)は、図3(A)の一点鎖線Y−Y’間の断面図である。なお、図3(A)では、明瞭化のため、基板100、絶縁層110、絶縁層130、絶縁層170、絶縁層180などを省略している。 3A, 3B, and 3C are a top view and a cross-sectional view of the transistor 53. FIG. 3A is a top view of the transistor 53, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line XX ′ in FIG. 3A, and FIG. It is sectional drawing between dashed-dotted lines YY 'of A). Note that in FIG. 3A, the substrate 100, the insulating layer 110, the insulating layer 130, the insulating layer 170, the insulating layer 180, and the like are omitted for clarity.

図3(A)乃至図3(C)に示すトランジスタ53は、絶縁層110上のゲート電極としての機能を有する導電層120上に設けられるゲート絶縁膜としての機能を有する絶縁層131と、絶縁層130を介して、導電層120と重なる酸化物半導体層140と、酸化物半導体層140に接する導電層150および導電層160と、酸化物半導体層140、導電層150および導電層160上の絶縁層170と、絶縁層170上の絶縁層180と、絶縁層180上に設けられるバックゲート電極としての機能を有する導電層190とを有する。図3(C)に示すように、導電層120は、絶縁層131、絶縁層130、絶縁層170、および絶縁層180の開口部191において、導電層190と電気的に接続する構成とすることもできる。なお、開口部191を設けず、導電層120と導電層520が電気的に接続されない構成とすることもできる。 3A to 3C includes an insulating layer 131 which functions as a gate insulating film provided over the conductive layer 120 which functions as a gate electrode over the insulating layer 110, and an insulating layer 131. The oxide semiconductor layer 140 which overlaps with the conductive layer 120 with the layer 130 interposed therebetween, the conductive layers 150 and 160 in contact with the oxide semiconductor layer 140, and the insulation over the oxide semiconductor layer 140, the conductive layer 150, and the conductive layer 160 The layer 170, the insulating layer 180 over the insulating layer 170, and the conductive layer 190 having a function as a back gate electrode provided over the insulating layer 180 are included. As shown in FIG. 3C, the conductive layer 120 is electrically connected to the conductive layer 190 in the opening 191 of the insulating layer 131, the insulating layer 130, the insulating layer 170, and the insulating layer 180. You can also. Note that the opening 191 is not provided and the conductive layer 120 and the conductive layer 520 are not electrically connected to each other.

<容量素子60の構成例>
容量素子60は、酸化物導電層400と、絶縁層180と、導電層190と、を有する。酸化物導電層400は、容量素子60の一方の電極としての機能を有する。導電層190は、容量素子60の他方の電極としての機能を有する。酸化物導電層400と、導電層190との間には、絶縁層180が設けられる。
<Configuration Example of Capacitance Element 60>
The capacitor 60 includes an oxide conductive layer 400, an insulating layer 180, and a conductive layer 190. The oxide conductive layer 400 functions as one electrode of the capacitor 60. The conductive layer 190 functions as the other electrode of the capacitor 60. An insulating layer 180 is provided between the oxide conductive layer 400 and the conductive layer 190.

《酸化物導電層400》
また、トランジスタ50として、酸化物半導体を用いたトランジスタとすることで、酸化物導電層400を絶縁層130上に酸化物半導体層140と同じ材料で形成することができる。この場合、酸化物導電層400は、酸化物半導体層140と同時に形成された膜を加工して形成される。このため、酸化物導電層400は、酸化物半導体層140と同様の元素を有する。また、酸化物半導体層140と同様の結晶構造、または異なる結晶構造を有する。また、酸化物半導体層140と同時に形成された膜に、不純物または酸素欠損を有せしめることで、導電性を付与することが可能となり、酸化物導電層400となる。酸化物導電層400に含まれる不純物の代表例としては、希ガス、水素、ホウ素、窒素、フッ素、アルミニウム、およびリンの一以上がある。希ガスの代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンがある。なお、酸化物導電層400は、導電性を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、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、酸化物導電層400は、必ずしも導電性が付与されなくてもよい。つまり、酸化物導電層400は、酸化物半導体層140と同様な特性を有していてもよい。
<< Oxide Conductive Layer 400 >>
In addition, when the transistor 50 is a transistor including an oxide semiconductor, the oxide conductive layer 400 can be formed over the insulating layer 130 with the same material as the oxide semiconductor layer 140. In this case, the oxide conductive layer 400 is formed by processing a film formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140. Therefore, the oxide conductive layer 400 includes an element similar to that of the oxide semiconductor layer 140. In addition, the oxide semiconductor layer 140 has a similar crystal structure or a different crystal structure. Further, by providing the film formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140 with impurities or oxygen vacancies, conductivity can be imparted and the oxide conductive layer 400 is obtained. Typical examples of the impurity contained in the oxide conductive layer 400 include one or more of a rare gas, hydrogen, boron, nitrogen, fluorine, aluminum, and phosphorus. Representative examples of noble gases include helium, neon, argon, krypton, and xenon. Note that although the oxide conductive layer 400 has an example of conductivity, one embodiment of the present invention is not limited thereto. In some cases or depending on circumstances, the oxide conductive layer 400 may not necessarily have conductivity. That is, the oxide conductive layer 400 may have characteristics similar to those of the oxide semiconductor layer 140.

上記より、酸化物半導体層140及び酸化物導電層400は、共に絶縁層130上に形成されるが、不純物濃度が異なる。具体的には、酸化物半導体層140と比較して、酸化物導電層400の不純物濃度が高い。例えば、酸化物半導体層140において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃度は、5×1019atoms/cm以下、好ましくは5×1018atoms/cm以下、好ましくは1×1018atoms/cm以下、好ましくは5×1017atoms/cm以下、好ましくは1×1016atoms/cm以下である。一方、酸化物導電層400において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃度は、8×1019atoms/cm以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、好ましくは5×1020atoms/cm以上である。また、酸化物半導体層140と比較して、酸化物導電層400に含まれる水素濃度は2倍、または10倍以上である。 As described above, the oxide semiconductor layer 140 and the oxide conductive layer 400 are both formed over the insulating layer 130 but have different impurity concentrations. Specifically, the oxide conductive layer 400 has a higher impurity concentration than the oxide semiconductor layer 140. For example, in the oxide semiconductor layer 140, the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry is 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 18. atoms / cm 3 or less, preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less. On the other hand, in the oxide conductive layer 400, the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry is 8 × 10 19 atoms / cm 3 or more, preferably 1 × 10 20 atoms / cm 3 or more, preferably 5 × 10 20. atoms / cm 3 or more. In addition, as compared with the oxide semiconductor layer 140, the concentration of hydrogen contained in the oxide conductive layer 400 is twice or 10 times or more.

また、酸化物半導体層140と同時に形成された酸化物半導体膜をプラズマに曝すことにより、酸化物半導体膜にダメージを与え、酸素欠損を形成することができる。例えば、酸化物半導体膜上に、プラズマCVD法またはスパッタリング法で膜を成膜すると、酸化物半導体膜がプラズマに曝され、酸素欠損が生成される。または、絶縁層170に開口部を形成するためのエッチング処理において、酸化物半導体膜がプラズマに曝されることで、酸素欠損が生成される。または、酸化物半導体膜が、酸素及び水素の混合ガス、水素、希ガス、アンモニア等のプラズマに曝されることで、酸素欠損が生成される。また、酸化物半導体膜に不純物を添加することで、酸素欠損を形成しつつ、不純物を酸化物半導体膜に添加することができる。不純物の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等がある。プラズマ処理法の場合、添加する不純物を含むガス雰囲気にてプラズマを発生させて、プラズマ処理を行うことによって、加速させた不純物イオンを酸化物半導体膜に衝突させ、酸化物半導体膜に酸素欠損を形成することができる。 Further, when the oxide semiconductor film formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140 is exposed to plasma, the oxide semiconductor film can be damaged and oxygen vacancies can be formed. For example, when a film is formed over the oxide semiconductor film by a plasma CVD method or a sputtering method, the oxide semiconductor film is exposed to plasma, and oxygen vacancies are generated. Alternatively, in the etching treatment for forming the opening in the insulating layer 170, the oxide semiconductor film is exposed to plasma, so that oxygen vacancies are generated. Alternatively, when the oxide semiconductor film is exposed to plasma of a mixed gas of oxygen and hydrogen, hydrogen, a rare gas, ammonia, or the like, oxygen vacancies are generated. Further, by adding an impurity to the oxide semiconductor film, the impurity can be added to the oxide semiconductor film while oxygen vacancies are formed. As a method for adding impurities, there are an ion doping method, an ion implantation method, a plasma treatment method, and the like. In the case of a plasma treatment method, plasma is generated in a gas atmosphere containing an impurity to be added, and plasma treatment is performed so that accelerated impurity ions collide with the oxide semiconductor film and oxygen vacancies are formed in the oxide semiconductor film. Can be formed.

不純物元素の添加により酸素欠損が形成された酸化物半導体膜に不純物、一例として水素が含まれると、酸素欠損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、酸化物半導体膜は、導電性が高くなり、導電体化する。導電体化された酸化物半導体膜を酸化物導電体膜ということができる。即ち、酸化物半導体層140は、酸化物半導体で形成され、酸化物導電層400は酸化物導電体膜で形成されるといえる。また、酸化物導電層400は、導電性の高い酸化物半導体膜で形成されるともいえる。また、酸化物導電層400は、導電性の高い金属酸化物膜で形成されるともいえる。 When an impurity, for example, hydrogen, is contained in an oxide semiconductor film in which oxygen vacancies are formed by addition of an impurity element, hydrogen enters the oxygen vacancy site and a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the oxide semiconductor film has high conductivity and becomes a conductor. A conductive oxide semiconductor film can be referred to as an oxide conductive film. That is, it can be said that the oxide semiconductor layer 140 is formed using an oxide semiconductor, and the oxide conductive layer 400 is formed using an oxide conductor film. It can also be said that the oxide conductive layer 400 is formed using a highly conductive oxide semiconductor film. It can also be said that the oxide conductive layer 400 is formed using a highly conductive metal oxide film.

なお、絶縁層180は、水素を含むことが好ましい。酸化物導電層400は、絶縁層180に接しているため、絶縁層180が水素を含むことで、絶縁層180の水素を、酸化物半導体層140と同時に形成された酸化物半導体膜に拡散させることができる。この結果、酸化物半導体層140と同時に形成された酸化物半導体膜に不純物を添加することができ、酸化物導電層400の導電性を高めることができる。例えば、絶縁層180には、プラズマALD法を用いることで、水素を含有しつつ、水素の放出量が低減することで、導電性の高い金属酸化物の形成領域を制御し、安定したトランジスタ特性を得ることができる。 Note that the insulating layer 180 preferably contains hydrogen. Since the oxide conductive layer 400 is in contact with the insulating layer 180, the insulating layer 180 contains hydrogen, so that the hydrogen in the insulating layer 180 is diffused into the oxide semiconductor film formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140. be able to. As a result, impurities can be added to the oxide semiconductor film formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140, so that the conductivity of the oxide conductive layer 400 can be increased. For example, for the insulating layer 180, by using a plasma ALD method, the amount of released hydrogen is reduced while containing hydrogen, so that a region where a highly conductive metal oxide is formed is controlled and stable transistor characteristics are obtained. Can be obtained.

上記方法により、酸化物導電層400は、酸化物半導体層140と同時に形成し、形成後に導電性を付与する構成とする。該構成とすることで、製造コストの削減を図ることができる。 With the above method, the oxide conductive layer 400 is formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140, and conductivity is imparted after formation. With this configuration, manufacturing cost can be reduced.

なお、一般に、酸化物半導体膜は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体膜は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体膜である。したがって、該ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体膜と同程度の透光性を有する。 Note that generally, an oxide semiconductor film has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, the oxide conductor film is an oxide semiconductor film having a donor level in the vicinity of the conduction band. Therefore, the influence of absorption due to the donor level is small, and the light transmittance is comparable to that of an oxide semiconductor film with respect to visible light.

なお、上記より、導電層190及び酸化物導電層400は、透光性を有する。そのため、容量素子60は全体として透光性を有する容量素子とすることができ、表示装置に用いた場合に開口率を高めることができる。 Note that from the above, the conductive layer 190 and the oxide conductive layer 400 have a light-transmitting property. Therefore, the capacitive element 60 can be a translucent capacitive element as a whole, and can increase the aperture ratio when used in a display device.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態2)
<製造方法に関する説明>
以下では、本発明の一態様に適用できるトランジスタ、容量素子に関する製造方法半導体層、絶縁層、導電層などの成膜に適用可能な成膜装置について説明する。
(Embodiment 2)
<Description of manufacturing method>
Hereinafter, a transistor applicable to one embodiment of the present invention, a manufacturing method related to a capacitor, a deposition apparatus applicable to deposition of a semiconductor layer, an insulating layer, a conductive layer, and the like will be described.

<CVD成膜とALD成膜>
従来のCVD法を利用した成膜装置は、成膜の際、反応のための原料ガス(プリカーサ)の1種または複数種がチャンバーに同時に供給される。ALD法を利用した成膜装置は、反応のためのプリカーサが順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行う。例えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上のプリカーサを順番にチャンバーに供給し、複数種のプリカーサが混ざらないように第1のプリカーサの後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第2のプリカーサを導入する。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1のプリカーサを排出した後、第2のプリカーサを導入することができる。
<CVD deposition and ALD deposition>
In a film forming apparatus using a conventional CVD method, at the time of film formation, one or more kinds of reaction source gases (precursors) are simultaneously supplied to a chamber. In a film formation apparatus using the ALD method, a precursor for reaction is sequentially introduced into a chamber, and film formation is performed by repeating the order of gas introduction. For example, each switching valve (also called a high-speed valve) is switched to supply two or more types of precursors to the chamber in order, and an inert gas (argon, or other) is provided after the first precursor so that a plurality of types of precursors are not mixed. Nitrogen etc.) are introduced, and the second precursor is introduced. Further, the second precursor can be introduced after the first precursor is discharged by evacuation instead of introducing the inert gas.

図4(A)、図4(B)、図4(C)、図4(D)にALD法の成膜過程を示す。第1のプリカーサ601が基板の表面に吸着して(図4(A)参照)、第1の単一層が成膜される(図4(B)参照)。この際、プリカーサ中に含有する金属原子等が基板表面に存在する水酸基と結合することができる。金属原子にはメチル基やエチル基などのアルキル基が結合していてもよい。第1のプリカーサ601を排気した後に導入される第2のプリカーサ602と反応して(図4(C)参照)、第2の単一層が第1の単一層上に積層されて薄膜が形成される(図4(D)参照)。例えば、第2のプリカーサとして酸化剤が含まれていた場合には第1のプリカーサ中に存在する金属原子または金属原子と結合したアルキル基と、酸化剤との間で化学反応がおこり、酸化膜を形成することができる。 FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 4C, and FIG. 4D show the film formation process of the ALD method. The first precursor 601 is adsorbed on the surface of the substrate (see FIG. 4A), and a first single layer is formed (see FIG. 4B). At this time, a metal atom or the like contained in the precursor can be bonded to a hydroxyl group present on the substrate surface. An alkyl group such as a methyl group or an ethyl group may be bonded to the metal atom. Reacting with the second precursor 602 introduced after exhausting the first precursor 601 (see FIG. 4C), the second single layer is laminated on the first single layer to form a thin film. (See FIG. 4D). For example, when an oxidizing agent is included as the second precursor, a chemical reaction occurs between a metal atom present in the first precursor or an alkyl group bonded to the metal atom and the oxidizing agent, and the oxide film Can be formed.

また、ALD法は表面化学反応に基づいた成膜方法であり、プリカーサが被成膜表面に吸着し、自己停止機構が作用することで、一層形成される。例えば、トリメチルアルミニウムのようなプリカーサと当該被成膜表面に存在する水酸基(OH基)が反応する。この時、熱による表面反応のみが起こるため、プリカーサが当該被成膜表面と接触し、熱エネルギーを介して当該被成膜表面にプリカーサ中の金属原子等が吸着することができる。また、プリカーサは、高い蒸気圧を有し、成膜前の段階では熱的安定であり自己分解しない、基板へ化学吸着が速いなどの特徴を有する。また、プリカーサはガスとして導入されるため、交互に導入されるプリカーサが十分に拡散する時間を有することができれば、高アスペクト比の凹凸を有する領域であっても、被覆性よく成膜することができる。 In addition, the ALD method is a film formation method based on a surface chemical reaction, and is further formed by the precursor adsorbing to the film formation surface and the self-stopping mechanism acting. For example, a precursor such as trimethylaluminum reacts with a hydroxyl group (OH group) present on the deposition surface. At this time, since only a surface reaction due to heat occurs, the precursor comes into contact with the film formation surface, and metal atoms or the like in the precursor can be adsorbed on the film formation surface through thermal energy. In addition, the precursor has a high vapor pressure, is thermally stable at the stage before film formation, does not self-decompose, and has a feature of fast chemical adsorption to the substrate. In addition, since the precursor is introduced as a gas, it is possible to form a film with good coverage even in a region having a high aspect ratio unevenness as long as the alternately introduced precursor has sufficient time for diffusion. it can.

また、ALD法においては、プリカーサ導入をバルブや排気ポンプを用いて制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能である。また、排気能力を高めることで成膜速度を高めることができ、さらに膜中の不純物濃度を低減することができる。 Further, in the ALD method, a thin film having excellent step coverage can be formed by repeating the introduction of the precursor several times until the desired thickness is obtained while controlling the introduction using a valve or an exhaust pump. Since the thickness of the thin film can be adjusted by the number of repetitions, precise film thickness adjustment is possible. Further, by increasing the exhaust capacity, the film formation rate can be increased, and the impurity concentration in the film can be further reduced.

ALD法には、熱を用いたALD法(熱ALD法)、プラズマを用いたALD法(プラズマALD法)がある。熱ALD法では、熱エネルギーを用いてプリカーサの反応を行うものであり、プラズマALD法はプリカーサの反応をラジカルの状態で行うものである。 The ALD method includes an ALD method using heat (thermal ALD method) and an ALD method using plasma (plasma ALD method). In the thermal ALD method, a precursor reaction is performed using thermal energy, and in the plasma ALD method, the precursor reaction is performed in a radical state.

ALD法は、極めて薄い膜が精度よく成膜できる。凹凸を有する面に対しても、表面被覆率が高く、膜密度が高いという特徴を有する。 The ALD method can form a very thin film with high accuracy. The surface having unevenness is also characterized by high surface coverage and high film density.

また、熱ALD法は、プラズマダメージがないために、膜に対する欠陥発生を抑制することができる。 Further, the thermal ALD method can suppress the generation of defects in the film because there is no plasma damage.

<プラズマALD法>
また、プラズマALD法は反応性に優れた成膜方法であり、熱ALD法に比べてさらに低温での成膜が可能となる。プラズマALD法は、例えば、100度以下でも成膜速度を低下させずに成膜することができる。また、プラズマALD法では、Nなどの不活性材料をプラズマによりラジカル化することで反応性を高めるので、酸化物のみならず窒化物、さらには金属を成膜することができる。
<Plasma ALD method>
In addition, the plasma ALD method is a film forming method with excellent reactivity, and can be formed at a lower temperature than the thermal ALD method. In the plasma ALD method, for example, a film can be formed at a temperature of 100 degrees or less without reducing the film formation speed. In the plasma ALD method, reactivity is increased by radicalizing an inert material such as N 2 with plasma, so that not only oxides but also nitrides and metals can be formed.

また、プラズマALDでは、酸化剤の酸化力を高めることができる。これにより膜形成を行う場合に膜中に残留するプリカーサ、あるいはプリカーサから脱離した有機成分を低減することができ、また膜中の炭素、塩素、水素などを低減することができ、不純物濃度の低い膜を有することができる。 In plasma ALD, the oxidizing power of the oxidizing agent can be increased. As a result, when the film is formed, the precursor remaining in the film or the organic components desorbed from the precursor can be reduced, and carbon, chlorine, hydrogen, etc. in the film can be reduced, and the impurity concentration can be reduced. Can have a low membrane.

また、表示素子に発光素子(有機EL素子など)を用いた場合、プロセス温度が高いと、発光素子の劣化を速めてしまう恐れがある。ここで、プラズマALD法を用いることで、プロセス温度を下げることができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。 Further, in the case where a light emitting element (such as an organic EL element) is used as the display element, there is a possibility that the deterioration of the light emitting element is accelerated when the process temperature is high. Here, since the process temperature can be lowered by using the plasma ALD method, deterioration of the light-emitting element can be suppressed.

また、プラズマALD法は、プラズマにより反応を促進する手法であり、その手法として、被成膜基板を直接プラズマに曝すダイレクトプラズマALD法と、プラズマ源を成膜室外に設置し、当該領域で発生したラジカル種を基板へ輸送するリモートプラズマALD法がある。例えば、リモートプラズマALD法では、ICP(Inductively Coupled Plasma)などが用いられ、被成膜基板から離れた状態でプラズマを発生させることにより、被成膜基板、あるいは被成膜基板上にすでに成膜されている膜に対してのプラズマダメージを抑えることができる。 In addition, the plasma ALD method is a method of promoting a reaction by plasma. As a method, a direct plasma ALD method in which a film formation substrate is directly exposed to plasma and a plasma source are installed outside a film formation chamber and generated in the region. There is a remote plasma ALD method in which the radical species transported to the substrate. For example, in the remote plasma ALD method, ICP (Inductively Coupled Plasma) or the like is used, and a film is generated on a deposition target substrate or a deposition target substrate by generating a plasma away from the deposition target substrate. Plasma damage to the applied film can be suppressed.

また、プラズマALD法を用いることで、膜をさらに緻密にすることができ、水分の侵入などに対するバリア性を高めることができる。 In addition, by using the plasma ALD method, the film can be made more dense and barrier properties against moisture intrusion and the like can be improved.

また、プラズマALD法を用いることで、反応性が高まり熱ALD装置に比べて成膜速度を向上させることができる。 In addition, by using the plasma ALD method, the reactivity is increased and the deposition rate can be improved as compared with the thermal ALD apparatus.

上記により、プラズマALD法により、表面被覆性が高く、かつバリア性の高い膜を形成することができ、外部からの水分の浸入を抑えることができる。したがって、パネルの端部において周辺回路のドライバ動作の信頼性が向上(トランジスタ特性の信頼性向上)するため、狭額縁とした場合においても安定した動作が可能となる。 As described above, the plasma ALD method can form a film with high surface coverage and high barrier properties, and can prevent moisture from entering from the outside. Therefore, since the reliability of the driver operation of the peripheral circuit is improved at the edge of the panel (the reliability of the transistor characteristics is improved), stable operation is possible even when the frame is narrow.

<ALD装置に関する説明>
図5(A)にALD法を利用する成膜装置の一例を示す。ALD法を利用する成膜装置は、成膜室(チャンバー1701)と、原料供給部1711a、1711bと、流量制御器である高速バルブ1712a、1712bと、原料導入口1713a、1713bと、原料排出口1714と、排気装置1715を有する。チャンバー1701内に設置される原料導入口1713a、1713bは供給管やバルブを介して原料供給部711a、711bとそれぞれ接続されており、原料排出口1714は、排出管やバルブや圧力調整器を介して排気装置1715と接続されている。
<Description of ALD device>
FIG. 5A shows an example of a film formation apparatus using the ALD method. A film formation apparatus using the ALD method includes a film formation chamber (chamber 1701), raw material supply units 1711a and 1711b, high-speed valves 1712a and 1712b as flow controllers, raw material introduction ports 1713a and 1713b, and a raw material discharge port. 1714 and an exhaust device 1715. The raw material introduction ports 1713a and 1713b installed in the chamber 1701 are connected to the raw material supply units 711a and 711b through supply pipes and valves, respectively. The raw material discharge port 1714 is connected through the discharge pipes and valves and pressure regulators. The exhaust device 1715 is connected.

チャンバー内部にはヒーターを備えた基板ホルダ1716があり、その基板ホルダ上に被成膜させる基板1700を配置する。 There is a substrate holder 1716 provided with a heater inside the chamber, and a substrate 1700 to be deposited is placed on the substrate holder.

原料供給部1711a、1711bでは、気化器や加熱手段などによって固体の原料や液体の原料から原料ガスを形成する。或いは、原料供給部1711a、1711bは、気体の原料ガスを供給する構成としてもよい。 In the raw material supply units 1711a and 1711b, a raw material gas is formed from a solid raw material or a liquid raw material by a vaporizer or a heating means. Alternatively, the raw material supply units 1711a and 1711b may be configured to supply a gaseous raw material gas.

また、原料供給部1711a、1711bを2つ設けている例を示しているが特に限定されず、3つ以上設けてもよい。また、高速バルブ1712c、1712dは時間で精密に制御することができ、原料ガスと不活性ガスのいずれか一方を供給する構成となっている。高速バルブ1712c、1712dは原料ガスの流量制御器であり、且つ、不活性ガスの流量制御器とも言える。 Moreover, although the example which has provided the raw material supply parts 1711a and 1711b is shown, it is not specifically limited, You may provide three or more. Further, the high-speed valves 1712c and 1712d can be precisely controlled with time, and are configured to supply either the source gas or the inert gas. The high-speed valves 1712c and 1712d are flow rate controllers for raw material gas, and can also be said to be flow rate controllers for inert gas.

図5(A)に示す成膜装置では、基板1700を基板ホルダ1716上に搬入し、チャンバー1701を密閉状態とした後、基板ホルダ1716のヒーター加熱により基板700を所望の温度(例えば、100℃以上または150℃以上)とし、原料ガスの供給と、排気装置1715による排気と、不活性ガスの供給と、排気装置1715による排気とを繰りかえすことで薄膜を基板表面に形成する。 5A, the substrate 1700 is carried onto the substrate holder 1716, the chamber 1701 is hermetically sealed, and then the substrate 700 is heated to a desired temperature (for example, 100 ° C. by heating the substrate holder 1716). The thin film is formed on the substrate surface by repeating the supply of the source gas, the exhaust by the exhaust device 1715, the supply of the inert gas, and the exhaust by the exhaust device 1715.

図5(A)に示す成膜装置では、原料供給部1711a、1711bに用意する原料(揮発性有機金属化合物など)を適宜選択することにより、ハフニウム、アルミニウム、タンタル、ジルコニウム等から選択された一種以上の元素を含む酸化物(複合酸化物も含む)を含んで構成される絶縁層を成膜することができる。具体的には、酸化ハフニウムを含んで構成される絶縁層、酸化アルミニウムを含んで構成される絶縁層、ハフニウムシリケートを含んで構成される絶縁層、又はアルミニウムシリケートを含んで構成される絶縁層を成膜することができる。また、原料供給部1711a、1711bに用意する原料(揮発性有機金属化合物など)を適宜選択することにより、タングステン層、チタン層などの金属層や、窒化チタン層などの窒化物層などの薄膜を成膜することもできる。 In the film formation apparatus shown in FIG. 5A, a material selected from hafnium, aluminum, tantalum, zirconium, or the like by appropriately selecting a raw material (such as a volatile organometallic compound) prepared in the raw material supply portions 1711a and 1711b. An insulating layer including an oxide containing the above elements (including a composite oxide) can be formed. Specifically, an insulating layer including hafnium oxide, an insulating layer including aluminum oxide, an insulating layer including hafnium silicate, or an insulating layer including aluminum silicate A film can be formed. In addition, by appropriately selecting raw materials (such as volatile organometallic compounds) prepared in the raw material supply units 1711a and 1711b, thin films such as metal layers such as tungsten layers and titanium layers and nitride layers such as titanium nitride layers can be formed. A film can also be formed.

例えば、ALD法を利用する成膜装置により酸化ハフニウム層を形成する場合には、溶媒とハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシド溶液、代表的にはテトラキスジメチルアミドハフニウム(TDMAH))を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン(O)の2種類のガスを用いる。この場合、原料供給部711aから供給する第1の原料ガスがTDMAHであり、原料供給部711bから供給する第2の原料ガスがオゾンとなる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化学式はHf[N(CHである。また、他の材料としては、テトラキス(エチルメチルアミド)ハフニウムなどがある。なお、窒素は電荷捕獲準位を消失させる機能を有する。したがって、原料ガスが窒素を含むことで、電荷捕獲準位密度の低い酸化ハフニウムを成膜することができる。 For example, in the case where a hafnium oxide layer is formed by a film forming apparatus using the ALD method, a liquid containing a solvent and a hafnium precursor compound (hafnium alkoxide solution, typically tetrakisdimethylamide hafnium (TDMAH)) is vaporized. Two kinds of gases, that is, a raw material gas and ozone (O 3 ) as an oxidizing agent are used. In this case, the first source gas supplied from the source supply unit 711a is TDMAH, and the second source gas supplied from the source supply unit 711b is ozone. Note that the chemical formula of tetrakisdimethylamide hafnium is Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 . Other materials include tetrakis (ethylmethylamide) hafnium. Note that nitrogen has a function of eliminating a charge trap level. Therefore, when the source gas contains nitrogen, hafnium oxide having a low charge trapping level density can be formed.

ALD法を利用する成膜装置により酸化アルミニウム層を形成する場合には、溶媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(TMAなど)を気化させたプリカーサと、酸化剤としてHOの2種類のプリカーサを用いる。この場合、原料供給部711aから供給する第1の原料ガスがTMAであり、原料供給部1711bから供給する第2の原料ガスがHOとなる。なお、トリメチルアルミニウムの化学式はAl(CHである。また、他の材料液としては、トリス(ジメチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)などがある。 In the case of forming an aluminum oxide layer by a film forming apparatus using the ALD method, a precursor that vaporizes a liquid (TMA or the like) containing a solvent and an aluminum precursor compound and two precursors of H 2 O as an oxidizing agent are used. Is used. In this case, the first source gas supplied from the source supply unit 711a is TMA, and the second source gas supplied from the source supply unit 1711b is H 2 O. Note that the chemical formula of trimethylaluminum is Al (CH 3 ) 3 . Other material liquids include tris (dimethylamido) aluminum, triisobutylaluminum, aluminum tris (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate) and the like.

<マルチチャンバALD成膜装置>
また、図5(A)に示す成膜装置を少なくとも一つ有するマルチチャンバのALD成膜装置の一例を図5(B)に示す。
<Multi-chamber ALD deposition system>
FIG. 5B illustrates an example of a multi-chamber ALD film formation apparatus including at least one film formation apparatus illustrated in FIG.

図5(B)に示す製造装置は、積層膜を大気に触れることなく連続成膜することができ、不純物の混入防止やスループット向上を図っている。 The manufacturing apparatus illustrated in FIG. 5B can continuously form a stacked film without exposure to the air, and prevents impurities from entering and improves throughput.

図5(B)に示す製造装置は、ロード室1702、搬送室1720、前処理室1703、成膜室であるチャンバー1701、アンロード室1706を少なくとも有する。なお、製造装置のチャンバー(ロード室、処理室、搬送室、成膜室、アンロード室などを含む)は、水分の付着などを防ぐため、露点が管理された不活性ガス(窒素ガス等)を充填させておくことが好ましく、望ましくは減圧を維持させる。 The manufacturing apparatus illustrated in FIG. 5B includes at least a load chamber 1702, a transfer chamber 1720, a pretreatment chamber 1703, a chamber 1701 which is a film formation chamber, and an unload chamber 1706. Note that chambers (including load chambers, processing chambers, transfer chambers, film formation chambers, unload chambers, etc.) of manufacturing equipment are inert gases (nitrogen gas, etc.) with controlled dew points in order to prevent moisture from adhering. Is preferably filled, and desirably the reduced pressure is maintained.

また、チャンバー1704、1705は、チャンバー1701と同じALD法を利用する成膜装置としてもよいし、プラズマCVD法を利用する成膜装置としてもよいし、スパッタリング法を利用する成膜装置としてもよいし、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法を利用する成膜装置としてもよい。 The chambers 1704 and 1705 may be a film formation apparatus that uses the same ALD method as the chamber 1701, a film formation apparatus that uses a plasma CVD method, or a film formation apparatus that uses a sputtering method. Alternatively, a film formation apparatus using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method may be used.

例えば、チャンバー1704としてプラズマCVD法を利用する成膜装置とし、チャンバー1705としてMOCVD法を利用する成膜装置とし、積層膜を成膜する一例を以下に示す。 For example, an example of forming a stacked film using the film formation apparatus using the plasma CVD method as the chamber 1704 and the film formation apparatus using the MOCVD method as the chamber 1705 is described below.

図5(B)では搬送室1720の上面図が六角形の例を示しているが、積層膜の層数に応じて、それ以上の多角形としてより多くのチャンバーと連結させた製造装置としてもよい。また、図5(B)では基板の上面形状を矩形で示しているが、特に限定されない。また、図5(B)では枚葉式の例を示したが、複数枚の基板を一度に成膜するバッチ式の成膜装置としてもよい。 In FIG. 5B, the top view of the transfer chamber 1720 shows an example of a hexagonal shape. However, depending on the number of layers of the laminated film, the manufacturing apparatus may be connected to more chambers as more polygons. Good. In FIG. 5B, the top surface shape of the substrate is shown as a rectangle, but it is not particularly limited. Further, although a single wafer type example is shown in FIG. 5B, a batch type film forming apparatus which forms a plurality of substrates at a time may be used.

<プラズマALD装置に関する説明>
プラズマALD装置850の概要図を図6示す。プラズマALD装置850は、プラズマ源851、チャンバー853、第1プリカーサ供給部855、第2プリカーサ供給部857、第1プリカーサ導入用バルブ859、プリカーサ導入用バルブ861、ゲ−トバルブ863、ヒーター865、被成膜基板867、ポンプ869で構成されており、第1プリカーサ供給部855から第1プリカーサが第1プリカーサ導入用バルブ859、配管を介してチャンバー内に供給され、ヒーター865で加熱された被成膜基板867に吸着する。この時チャンバー内に残留するガスは、ゲ−トバルブ863、ポンプ869により、チャンバー外に排気される。
<Description of plasma ALD apparatus>
A schematic diagram of the plasma ALD apparatus 850 is shown in FIG. The plasma ALD apparatus 850 includes a plasma source 851, a chamber 853, a first precursor supply unit 855, a second precursor supply unit 857, a first precursor introduction valve 859, a precursor introduction valve 861, a gate valve 863, a heater 865, A film forming substrate 867 and a pump 869 are provided. The first precursor is supplied from the first precursor supply unit 855 into the chamber through the first precursor introduction valve 859 and the pipe, and is heated by the heater 865. Adsorbed to the film substrate 867. At this time, the gas remaining in the chamber is exhausted out of the chamber by the gate valve 863 and the pump 869.

続いて、第2プリカーサ供給部855から第2プリカーサがプリカーサ導入用バルブ859、配管を介してプラズマ源に導入される。プラズマ源851はICPなどが用いられる。プラズマ源において第2プリカーサからラジカル種が発生し、該ラジカル種がチャンバー内に導入され、被成膜基板867において反応が起こり、膜が形成される。この時チャンバー内に残留するガスは、ゲ−トバルブ863、ポンプ869により、チャンバー外に排気される。 Subsequently, the second precursor is introduced from the second precursor supply unit 855 into the plasma source via the precursor introduction valve 859 and the piping. As the plasma source 851, an ICP or the like is used. Radical species are generated from the second precursor in the plasma source, the radical species are introduced into the chamber, a reaction occurs in the deposition target substrate 867, and a film is formed. At this time, the gas remaining in the chamber is exhausted out of the chamber by the gate valve 863 and the pump 869.

第1のプリカーサ、第2のプリカーサを用いた上記プロセスを繰り返すことで被成膜基板867に所望の膜厚の膜を形成することができる。 By repeating the above process using the first precursor and the second precursor, a film with a desired film thickness can be formed on the deposition target substrate 867.

なお、プリカーサ供給部855、プリカーサ供給部857では、気化器や加熱手段などによって固体の原料や液体の原料から原料ガスを形成する。或いは、プリカーサ供給部855、プリカーサ供給部857は、気体の原料ガスを供給する構成としてもよい。 In the precursor supply unit 855 and the precursor supply unit 857, a raw material gas is formed from a solid raw material or a liquid raw material by a vaporizer, a heating means, or the like. Alternatively, the precursor supply unit 855 and the precursor supply unit 857 may be configured to supply a gaseous source gas.

プラズマALD法を利用する成膜装置により窒化シリコン層を形成する場合には、第1のプリカーサとしてテトラクロロシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、テトラエトキシシラン、トリス(tert−ブトキシ)シラノール、トリス(tert−ペントキシ)シラノール、などを用いることができる。また、第2のプリカーサとしてアンモニア、ヒドラジン、窒素などを用いることができる。第1のプリカーサはプリカーサ供給部855から供給し、第2のプリカーサはプリカーサ供給部857から供給する。 In the case where a silicon nitride layer is formed by a film formation apparatus using a plasma ALD method, tetrachlorosilane, dichlorosilane, hexachlorodisilane, tetraethoxysilane, tris (tert-butoxy) silanol, tris (tert-) are used as the first precursor. Pentoxy) silanol, etc. can be used. In addition, ammonia, hydrazine, nitrogen, or the like can be used as the second precursor. The first precursor is supplied from the precursor supply unit 855, and the second precursor is supplied from the precursor supply unit 857.

<大面積ALD成膜装置>
また、プラズマALD法を用いることで、大面積の基板に対しても成膜可能である。図7(A)、(B)にALD成膜装置の別構成の模式図を示す。プラズマ化したガス(プリカーサ)を導入口810からチャンバー内で820に導入して、プラズマ発生源830を介して上下方向から基板800に対してALD法による成膜を行うことができる。プラズマ発生源830は、チャンバー内に有してもよいし、チャンバー外に有してもよい。また、成膜方式としては、図7(A)のようにチャンバー内で固定して成膜することもできるし、図7(B)のようにインライン方式で基板を流しながら成膜することができる。プラズマALD法を用いることで、スループット高く、大面積に成膜することができる。
<Large area ALD deposition system>
In addition, by using the plasma ALD method, a film can be formed even on a large-area substrate. FIGS. 7A and 7B are schematic views of another configuration of the ALD film forming apparatus. A plasma gas (precursor) can be introduced into the chamber 820 through the introduction port 810, and film formation can be performed on the substrate 800 by the ALD method from above and below via the plasma generation source 830. The plasma generation source 830 may be provided inside the chamber or outside the chamber. As a film formation method, the film can be formed while being fixed in a chamber as shown in FIG. 7A, or the film can be formed while flowing a substrate in an inline method as shown in FIG. 7B. it can. By using the plasma ALD method, a film can be formed over a large area with high throughput.

なお、成膜される表示パネルの側面部を周辺部に均一に形成するために、当該表示パネルはサセプタなどに載せて成膜してもよいし、表示パネルを収納するカセットの治具と基板側面部の近傍において、点接触、線接触、あるいは面接触させてもよい。 In order to uniformly form the side surface of the display panel to be formed on the periphery, the display panel may be placed on a susceptor or the like, or a cassette jig and substrate for housing the display panel. Point contact, line contact, or surface contact may be performed in the vicinity of the side surface portion.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
<絶縁層110の形成>
図8(A)において、基板100上に絶縁層110を成膜する。絶縁層110は、プラズマCVD法、熱CVD法(MOCVD法、ALD法)、またはスパッタリング法等により、形成することができる。
Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.
<Formation of Insulating Layer 110>
In FIG. 8A, an insulating layer 110 is formed over the substrate 100. The insulating layer 110 can be formed by a plasma CVD method, a thermal CVD method (MOCVD method, ALD method), a sputtering method, or the like.

本実施の形態では、絶縁層110としてプラズマCVD法により厚さ200nmの酸化窒化シリコン膜を用いることができる。 In this embodiment, a 200-nm-thick silicon oxynitride film can be used as the insulating layer 110 by a plasma CVD method.

<導電層120の形成>
次に、絶縁層110上に導電膜120a(図示なし)を成膜する。導電膜120aは、スパッタリング法やCVD法などにより形成することができる。なお、スパッタリング法により成膜する場合、成膜時の電力(パワー)は、絶縁層110へのダメージ低減を抑えるために、100kW以下、好ましくは60kW以下、さらに好ましくは20kWとすることが望ましい。
<Formation of Conductive Layer 120>
Next, a conductive film 120 a (not illustrated) is formed over the insulating layer 110. The conductive film 120a can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Note that in the case where a film is formed by a sputtering method, the power during film formation is 100 kW or less, preferably 60 kW or less, more preferably 20 kW, in order to suppress reduction in damage to the insulating layer 110.

本実施の形態では、導電膜120aとしてスパッタリング法により成膜したタングステン膜200nmとすることができる。 In this embodiment, the conductive film 120a can be a tungsten film with a thickness of 200 nm formed by a sputtering method.

次に、導電膜120a上にリソグラフィ工程によりマスクを形成する。当該マスクを用いて、導電膜120aを選択的にエッチングし、当該レジストマスクは除去する。これにより導電層120を形成することができる(図8(B)参照)。
<絶縁層130、絶縁層131の形成>
次に、絶縁層131、絶縁層130を形成する(図8(C)参照)。絶縁層130、絶縁層131は、スパッタリング法、CVD法(プラズマCVD法、MOCVD法、ALD法など)、MBE法、などを用いて形成することができる。また、絶縁層130、絶縁層131は、絶縁層110と同様の方法を適宜用いて絶縁膜を形成することができる。
Next, a mask is formed over the conductive film 120a by a lithography process. The conductive film 120a is selectively etched using the mask, and the resist mask is removed. Thus, the conductive layer 120 can be formed (see FIG. 8B).
<Formation of Insulating Layer 130 and Insulating Layer 131>
Next, the insulating layer 131 and the insulating layer 130 are formed (see FIG. 8C). The insulating layer 130 and the insulating layer 131 can be formed by a sputtering method, a CVD method (plasma CVD method, MOCVD method, ALD method, or the like), an MBE method, or the like. For the insulating layer 130 and the insulating layer 131, an insulating film can be formed as appropriate by using a method similar to that of the insulating layer 110.

本実施の形態では、絶縁層130としてプラズマCVD法により酸化窒化シリコンを50nm形成することができる。また、絶縁層131としてプラズマCVD法により窒化シリコンを400nm形成することができる。 In this embodiment, 50 nm of silicon oxynitride can be formed as the insulating layer 130 by a plasma CVD method. Further, 400 nm of silicon nitride can be formed as the insulating layer 131 by a plasma CVD method.

<酸化物半導体層140の形成>
続いて、絶縁層130上に酸化物半導体層140となる酸化物半導体膜140aを形成する(図示なし)。酸化物半導体膜140aは、スパッタリング法、MOCVD法、PLD法などにより形成することができ、スパッタリング法を用いて形成することがより好ましい。スパッタリング法としては、RFスパッタリング法、DCスパッタリング法、ACスパッタリング法等を用いることができる。また、スパッタリング法において、平行平板方式や、対向ターゲット方式(対向電極方式)を用いることができる。対向ターゲット方式を用いたスパッタリング法の場合、基板がプラズマに曝されることが少ないために、成膜時のダメージを受けづらい。これにより結晶性の高い酸化物半導体膜140aを形成することができる。
<Formation of Oxide Semiconductor Layer 140>
Subsequently, an oxide semiconductor film 140a to be the oxide semiconductor layer 140 is formed over the insulating layer 130 (not illustrated). The oxide semiconductor film 140a can be formed by a sputtering method, an MOCVD method, a PLD method, or the like, and is more preferably formed by a sputtering method. As the sputtering method, an RF sputtering method, a DC sputtering method, an AC sputtering method, or the like can be used. In the sputtering method, a parallel plate method or a counter target method (counter electrode method) can be used. In the case of the sputtering method using the facing target method, the substrate is hardly exposed to plasma, so that damage during film formation is difficult. Accordingly, the oxide semiconductor film 140a with high crystallinity can be formed.

例えば、酸化物半導体膜140aをスパッタリング法により形成する場合、スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべく、クライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空化(5×10−7Pa乃至1×10−4Pa程度まで)できること、かつ、成膜される基板を100℃以上、好ましくは400℃以上に加熱できることが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に炭素成分や水分等を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。また、ターボ分子ポンプとクライオポンプを組み合わせた排気系を用いてもよい。 For example, in the case where the oxide semiconductor film 140a is formed by a sputtering method, each chamber in the sputtering apparatus is provided with an adsorption-type vacuum exhaust pump such as a cryopump so as to remove water that is an impurity for the oxide semiconductor as much as possible. It is preferable that a high vacuum (up to about 5 × 10 −7 Pa to 1 × 10 −4 Pa) can be obtained using the substrate, and the substrate to be formed can be heated to 100 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher. Alternatively, it is preferable to combine a turbo molecular pump and a cold trap so that a gas containing a carbon component or moisture does not flow backward from the exhaust system into the chamber. Further, an exhaust system combining a turbo molecular pump and a cryopump may be used.

高純度真性酸化物半導体を得るためには、チャンバー内を高真空排気するのみならずスパッタリングガスの高純度化も必要である。スパッタリング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ことで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。 In order to obtain a high-purity intrinsic oxide semiconductor, it is necessary not only to evacuate the chamber to a high vacuum but also to increase the purity of the sputtering gas. Oxygen gas or argon gas used as a sputtering gas has a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower. Can be prevented as much as possible.

スパッタリングガスは、希ガス(代表的にはアルゴン)、酸素、希ガスおよび酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、希ガスおよび酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい。 As a sputtering gas, a rare gas (typically argon), oxygen, a rare gas, and a mixed gas of oxygen are appropriately used. Note that in the case of a mixed gas of a rare gas and oxygen, it is preferable to increase the gas ratio of oxygen to the rare gas.

また、図2に示すように酸化物半導体層140を積層する場合、酸化物半導体膜141a(図示なし)は、酸化物半導体膜142a(図示なし)よりもインジウムの含有量を多く有してもよい。酸化物半導体では主として重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、Inの含有率を多くすることにより、より多くのs軌道が重なるため、InがGaよりも多い組成となる酸化物はInがGaと同等または少ない組成となる酸化物と比較して移動度が高くなる。そのため、酸化物半導体層141にインジウムの含有量が多い酸化物を用いることで、高い移動度のトランジスタを実現することができる。 In the case where the oxide semiconductor layer 140 is stacked as illustrated in FIG. 2, the oxide semiconductor film 141a (not illustrated) may have a larger indium content than the oxide semiconductor film 142a (not illustrated). Good. In oxide semiconductors, heavy metal s orbitals mainly contribute to carrier conduction, and by increasing the In content, more s orbitals overlap. Is higher in mobility than an oxide having a composition equivalent to or less than Ga. Therefore, by using an oxide containing a large amount of indium for the oxide semiconductor layer 141, a transistor with high mobility can be realized.

また、酸化物半導体膜141a、酸化物半導体膜142aにおいて、例えばスパッタリング法により成膜する場合、マルチチャンバ方式のスパッタリング装置を用いることで、酸化物半導体膜141aと酸化物半導体膜142aは大気に露出することなく連続成膜することができる。その場合、酸化物半導体膜141aと酸化物半導体膜142aの界面には余計な不純物などが入り込むことを抑えることができ、界面準位を低減することができる。この結果として、トランジスタの電気特性、とりわけ信頼性試験において特性を安定化させることができる。 In the case where the oxide semiconductor film 141a and the oxide semiconductor film 142a are formed by a sputtering method, for example, the oxide semiconductor film 141a and the oxide semiconductor film 142a are exposed to the air by using a multi-chamber sputtering apparatus. It is possible to form a film continuously without doing this. In that case, unnecessary impurities or the like can be prevented from entering the interface between the oxide semiconductor film 141a and the oxide semiconductor film 142a, and the interface state can be reduced. As a result, the electrical characteristics of the transistor, in particular, the characteristics can be stabilized in the reliability test.

なお、酸化物半導体膜を形成する際に、例えば、スパッタリング法を用いる場合、基板温度を150℃以上750℃以下、好ましくは150℃以上450℃以下、さらに好ましくは200℃以上420℃以下として、酸化物半導体膜を成膜することで、CAAC−OS膜を形成することができる。 Note that when the oxide semiconductor film is formed, for example, when a sputtering method is used, the substrate temperature is 150 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 420 ° C. or lower. By forming the oxide semiconductor film, a CAAC-OS film can be formed.

本実施の形態では、酸化物半導体膜140aとしてスパッタリング法により、ターゲットの組成がIn:Ga:Zn=1:1:1(原子数比)のIn−Ga−Zn酸化物膜を35nm形成する。 In this embodiment, as the oxide semiconductor film 140a, an In—Ga—Zn oxide film with a target composition of In: Ga: Zn = 1: 1: 1 (atomic ratio) is formed to a thickness of 35 nm by a sputtering method.

次に、酸化物半導体膜140a上にリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。当該マスクは、導電層120を形成したマスクと同一、あるいは小さい面積を有しており、当該マスクにより酸化物半導体膜140aを選択的にエッチングし、当該レジストマスクは除去する。これにより酸化物半導体層140を形成することができる(図8(D)参照)。なお、酸化物半導体層140形成と同時に後の工程で酸化物導電層400となる酸化物半導体層145(後述)についても同時に形成される。 Next, a resist mask is formed over the oxide semiconductor film 140a by a lithography process. The mask has the same or smaller area than the mask over which the conductive layer 120 is formed, and the oxide semiconductor film 140a is selectively etched with the mask, and the resist mask is removed. Thus, the oxide semiconductor layer 140 can be formed (see FIG. 8D). Note that an oxide semiconductor layer 145 (described later) which is to be the oxide conductive layer 400 in a later step is formed at the same time as the oxide semiconductor layer 140 is formed.

次に、加熱処理を行って、絶縁層110に含まれる水、水素等を脱離させてもよい。この結果、のちに形成される絶縁層110に含まれる水、水素等の濃度を低減することが可能であり、加熱処理によって、酸化物半導体層140への水、水素等の拡散量を低減することができる。なお、当該加熱処理は、酸化物半導体膜140a形成後に行ってもよい。 Next, heat treatment may be performed to desorb water, hydrogen, and the like contained in the insulating layer 110. As a result, the concentration of water, hydrogen, and the like contained in the insulating layer 110 to be formed later can be reduced, and the amount of diffusion of water, hydrogen, and the like into the oxide semiconductor layer 140 is reduced by heat treatment. be able to. Note that the heat treatment may be performed after the oxide semiconductor film 140a is formed.

加熱処理の温度は、代表的には、250℃以上基板歪み点未満、好ましくは300℃以上650℃以下、更に好ましくは350℃以上550℃以下とする。また、処理時間は上記設定温度にて3分から24時間、好ましくは30分から4時間とする。 The temperature of the heat treatment is typically 250 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 300 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. The treatment time is 3 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 4 hours, at the set temperature.

また、加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、または窒素を含む不活性ガス雰囲気で行うことができる。または、不活性ガス雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気または乾燥空気(露点が−80℃以下、好ましくは−100℃以下、好ましくは−120℃以下である空気)雰囲気で加熱してもよい。または減圧状態で行えばよい。なお、上記乾燥空気の他、不活性ガスおよび酸素に水素、水などが含まれないことが好ましく、代表的には露点が−80℃以下、好ましくは−100℃以下とする。 The heat treatment can be performed in an inert gas atmosphere containing nitrogen or a rare gas such as helium, neon, argon, xenon, or krypton. Alternatively, after heating in an inert gas atmosphere, heating may be performed in an oxygen atmosphere or dry air (air having a dew point of −80 ° C. or lower, preferably −100 ° C. or lower, preferably −120 ° C. or lower). Alternatively, it may be performed in a reduced pressure state. In addition to the dry air, it is preferable that hydrogen, water, and the like are not contained in the inert gas and oxygen. Typically, the dew point is −80 ° C. or lower, preferably −100 ° C. or lower.

なお、加熱処理において、電気炉の代わりに、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anneal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、不活性ガスが用いられる。 Note that in the heat treatment, an apparatus for heating an object to be processed by heat conduction or heat radiation from a heating element such as a resistance heating element may be used instead of an electric furnace. For example, a rapid thermal annealing (RTA) device such as a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) device or an LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) device can be used. The LRTA apparatus is an apparatus that heats an object to be processed by radiation of light (electromagnetic waves) emitted from a lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, or a high pressure mercury lamp. The GRTA apparatus is an apparatus that performs heat treatment using a high-temperature gas. As the high-temperature gas, a rare gas such as argon or an inert gas such as nitrogen is used.

酸化物半導体膜を加熱しながら成膜することで、さらには酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜において、水素濃度を2×1020atoms/cm以下、好ましくは5×1019atoms/cm以下、より好ましくは1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm未満、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下とすることができる。 By forming the oxide semiconductor film while heating, and further by performing heat treatment after the oxide semiconductor film is formed, the hydrogen concentration in the oxide semiconductor film is 2 × 10 20 atoms / cm 3 or less. , Preferably 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably less than 5 × 10 18 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably May be 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

<導電層150、導電層160の形成>
次に、絶縁層110、酸化物半導体層140上に導電層150、導電層160となる導電膜150aを形成する(図示なし)。導電膜150aは、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD)法(有機金属化学堆積(MOCVD)法、メタル化学気相堆積法、原子層堆積(ALD)法あるいはプラズマ化学気相堆積(プラズマCVD)法を含む。)、蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法等を用いて形成することができる。
<Formation of Conductive Layer 150 and Conductive Layer 160>
Next, the conductive layer 150 and the conductive layer 150a to be the conductive layer 160 are formed over the insulating layer 110 and the oxide semiconductor layer 140 (not illustrated). The conductive film 150a is formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD) (metal organic chemical deposition (MOCVD), metal chemical vapor deposition, atomic layer deposition (ALD), or plasma chemical vapor deposition (plasma CVD). For example, a vapor deposition method, a pulsed laser deposition (PLD) method, or the like.

本実施の形態では、厚さ50nmのタングステン膜、厚さ400nmのアルミニウム膜、厚さ200nmのチタン膜、の積層膜をスパッタリング法により導電膜150aとして形成することができる。 In this embodiment, a stacked film of a tungsten film with a thickness of 50 nm, an aluminum film with a thickness of 400 nm, and a titanium film with a thickness of 200 nm can be formed as the conductive film 150a by a sputtering method.

次に、リソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて、導電膜150aを選択的にエッチングし、導電層150、導電層160を形成する。当該レジストマスクは除去する。(図8(E)参照)。 Next, a resist mask is formed by a lithography process, and the conductive film 150a is selectively etched using the resist mask, so that the conductive layer 150 and the conductive layer 160 are formed. The resist mask is removed. (See FIG. 8E).

なお、導電層150、導電層160を形成した後、エッチング残渣を除去するため、洗浄処理を行ってもよい。この洗浄処理を行うことで、導電層150、導電層160の短絡を抑制することができる。当該洗浄処理は、TMAH(Tetramethylammonium Hydroxide)溶液などのアルカリ性の溶液、希釈したフッ酸、シュウ酸、リン酸などの酸性の溶液を用いて行うことができる。なお、当該洗浄処理により、酸化物半導体層123の一部がエッチングされ、凹部を有する。また、当該洗浄処理により、酸化物半導体層140のプラズマダメージにより損傷した領域を除去することができる。 Note that after the conductive layer 150 and the conductive layer 160 are formed, a cleaning process may be performed in order to remove an etching residue. By performing this cleaning treatment, a short circuit between the conductive layer 150 and the conductive layer 160 can be suppressed. The cleaning treatment can be performed using an alkaline solution such as a TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide) solution or an acidic solution such as diluted hydrofluoric acid, oxalic acid, or phosphoric acid. Note that part of the oxide semiconductor layer 123 is etched by the cleaning treatment, so that a recess is formed. Further, the region damaged by the plasma damage of the oxide semiconductor layer 140 can be removed by the cleaning treatment.

<絶縁層170の形成>
次に、酸化物半導体層140上に導電層150、導電層160上に、絶縁層170を形成する(図9(A)参照)。絶縁層170は、後の酸素の添加工程において、酸素が添加されやすい条件を用いて形成する。絶縁層は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等により形成することができる。なお、CVD法において、成膜温度を、350℃以下、好ましくは300℃以下、更に好ましくは250℃以下とすることで、酸素が添加されやすい酸化物絶縁膜を形成することができる。また、処理室内の圧力を40Pa以上、好ましくは100Pa以上、更に好ましくは200Pa以上とすることで酸素が添加されやすい酸化物絶縁膜を形成することができる。
<Formation of Insulating Layer 170>
Next, the conductive layer 150 and the insulating layer 170 are formed over the oxide semiconductor layer 140 and the conductive layer 160 (see FIG. 9A). The insulating layer 170 is formed using a condition in which oxygen is easily added in a later step of adding oxygen. The insulating layer can be formed by a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, or the like. Note that in the CVD method, an oxide insulating film to which oxygen is easily added can be formed by setting the deposition temperature to 350 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. In addition, when the pressure in the treatment chamber is set to 40 Pa or higher, preferably 100 Pa or higher, more preferably 200 Pa or higher, an oxide insulating film to which oxygen is easily added can be formed.

例えば、基板100を保持する温度を220℃とし、流量50sccmのシラン、流量2000sccmの一酸化二窒素を原料ガスとして、チャンバー内の圧力20Pa、平行平板電極に供給する高周波電力を13.56MHz、100W(電力密度としては5.3×10−2W/cm)とするプラズマCVD法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。続けて、基板100を保持する温度を220℃とし、流量160sccmのシラン及び流量4000sccmの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室内の圧力を200Paとし、平行平板電極に供給する高周波電力を13.56MHz、1500W(電力密度としては8×10−1W/cm)とするプラズマCVD法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。 For example, the temperature at which the substrate 100 is held is 220 ° C., silane with a flow rate of 50 sccm, and dinitrogen monoxide with a flow rate of 2000 sccm are used as the source gas, the pressure in the chamber is 20 Pa, and the high-frequency power supplied to the parallel plate electrodes is 13.56 MHz and 100 W. A silicon oxynitride film can be formed by a plasma CVD method with a power density of 5.3 × 10 −2 W / cm 2 . Subsequently, the temperature for holding the substrate 100 is 220 ° C., silane having a flow rate of 160 sccm and dinitrogen monoxide having a flow rate of 4000 sccm are used as source gases, the pressure in the processing chamber is 200 Pa, and high-frequency power supplied to the parallel plate electrodes is 13. The silicon oxynitride film can be formed by a plasma CVD method with a frequency of 56 MHz and 1500 W (power density is 8 × 10 −1 W / cm 2 ).

次に、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板歪み点未満、好ましくは200℃以上450℃以下、更に好ましくは300℃以上450℃以下とする。当該加熱処理により、絶縁層170に含まれる水、水素等を放出させることが可能である。 Next, heat treatment may be performed. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. Through the heat treatment, water, hydrogen, and the like contained in the insulating layer 170 can be released.

例えば、窒素及び酸素を含む混合ガス雰囲気で、350℃、1時間の加熱処理を行うことができる。
<酸素の添加>
For example, heat treatment can be performed at 350 ° C. for 1 hour in a mixed gas atmosphere containing nitrogen and oxygen.
<Addition of oxygen>

次に、絶縁層170上に中間膜175を形成した後、中間膜175を介して絶縁層170に酸素177を添加する(図9(B)参照)。さらには、酸化物半導体層140に酸素177を添加することができる。なお、当該工程において、中間膜175にも酸素が添加される。 Next, after an intermediate film 175 is formed over the insulating layer 170, oxygen 177 is added to the insulating layer 170 through the intermediate film 175 (see FIG. 9B). Further, oxygen 177 can be added to the oxide semiconductor layer 140. Note that oxygen is also added to the intermediate film 175 in this step.

中間膜175は、インジウム、亜鉛、チタン、アルミニウム、タングステン、タンタル、またはモリブデンの中から選ばれる少なくとも1以上を有する。また、中間膜175は、上述した金属、上述した金属元素を成分とする合金、上述した金属元素を組み合わせた合金、上述した金属元素を有する金属酸化物、上述した金属元素を有する金属窒化物、または上述した金属元素を有する金属窒化酸化物等の導電性を有する材料を用いて形成してもよく、絶縁層170により多くの酸素を添加することができる。 The intermediate film 175 includes at least one selected from indium, zinc, titanium, aluminum, tungsten, tantalum, and molybdenum. Further, the intermediate film 175 includes the above-described metal, an alloy including the above-described metal element, an alloy combining the above-described metal elements, a metal oxide including the above-described metal element, a metal nitride including the above-described metal element, Alternatively, a conductive material such as a metal nitride oxide containing the above metal element may be used, and more oxygen can be added to the insulating layer 170.

なお、中間膜175はスパッタリング法により成膜することが好ましい。 Note that the intermediate film 175 is preferably formed by a sputtering method.

中間膜175は、例えば、窒化タンタル膜、チタン膜、インジウム錫酸化物(以下ITOともいう)膜、アルミニウム膜、酸化物半導体膜(例えば、IGZO膜(In:Ga:Zn=1:4:5(原子数比))等)を用いることができる。また、中間膜175としては、スパッタリング法を用いて形成することができる。また、中間膜175の厚さとしては、1nm以上20nm以下、または2nm以上10nm以下とすると好ましい。例えば、中間膜175として、厚さ5nmの酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物(Indium Tin SiO2 Doped Oxide:以下ITSO膜と呼ぶ)を用いることができる。 The intermediate film 175 is, for example, a tantalum nitride film, a titanium film, an indium tin oxide (hereinafter also referred to as ITO) film, an aluminum film, or an oxide semiconductor film (for example, an IGZO film (In: Ga: Zn = 1: 4: 5). (Atomic ratio))) and the like. Further, the intermediate film 175 can be formed by a sputtering method. The thickness of the intermediate film 175 is preferably 1 nm to 20 nm, or 2 nm to 10 nm. For example, as the intermediate film 175, indium tin oxide (Indium Tin SiO2 Doped Oxide: hereinafter referred to as an ITSO film) to which silicon oxide with a thickness of 5 nm is added can be used.

酸素177を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等がある。また、酸素177を添加する際に、基板100側にバイアスを印加することで効果的に、酸素177を絶縁層170に添加することができる。さらには、酸化物半導体層140に酸素177を添加することができる。上記バイアスとしては、例えば、電力密度を1W/cm以上5W/cm以下とすればよい。絶縁層170上に中間膜175を設けて酸素177を添加することで、酸素177の添加中において、中間膜175が、絶縁層170から酸素が脱離することを抑制する保護膜として機能する。このため、絶縁層170及び酸化物半導体膜17により多くの酸素を添加することができる。また、絶縁層170を形成した後であって、中間膜175を形成する前に行った加熱処理において、絶縁層170から酸素が放出されてしまう。このため、酸化物半導体膜17の酸素欠損を削減するのに十分な酸素が絶縁層170に含まれていないと、酸化物半導体膜17の酸素欠損が残存してしまう。そこで、中間膜175を介して、絶縁層170に酸素を添加することで、酸化物半導体層140の酸素欠損量を低減することができる。 As a method for adding oxygen 177, there are an ion doping method, an ion implantation method, a plasma treatment method, and the like. Further, when the oxygen 177 is added, the oxygen 177 can be effectively added to the insulating layer 170 by applying a bias to the substrate 100 side. Further, oxygen 177 can be added to the oxide semiconductor layer 140. As the bias, for example, the power density may be 1 W / cm 2 or more and 5 W / cm 2 or less. By providing the intermediate film 175 over the insulating layer 170 and adding oxygen 177, the intermediate film 175 functions as a protective film that suppresses release of oxygen from the insulating layer 170 during the addition of oxygen 177. Therefore, more oxygen can be added to the insulating layer 170 and the oxide semiconductor film 17. In addition, oxygen is released from the insulating layer 170 in heat treatment performed after the insulating layer 170 is formed and before the intermediate film 175 is formed. Therefore, oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 17 remain if the insulating layer 170 does not contain enough oxygen to reduce oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 17. Thus, by adding oxygen to the insulating layer 170 through the intermediate film 175, the amount of oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 140 can be reduced.

また、プラズマ処理で酸素の導入を行う場合、マイクロ波で酸素を励起し、高密度な酸素プラズマを発生させることで、絶縁層170への酸素導入量を増加させることができる。 In addition, when oxygen is introduced by plasma treatment, the amount of oxygen introduced into the insulating layer 170 can be increased by exciting oxygen with a microwave to generate high-density oxygen plasma.

次に、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板歪み点未満、好ましくは200℃以上450℃以下、更に好ましくは300℃以上450℃以下とする。 Next, heat treatment may be performed. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.

当該加熱処理において、絶縁層170に含まれる酸素が酸化物半導体層140に移動し、酸化物半導体層140の酸素欠損量を低減することができる。なお、中間膜175は、酸素のバリア膜として機能するため、当該加熱処理において、絶縁層170の酸素が外部に放出されにくい。このため、絶縁層170の酸素を効率よく酸化物半導体層140に移動させることができる。 In the heat treatment, oxygen contained in the insulating layer 170 moves to the oxide semiconductor layer 140, so that the amount of oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 140 can be reduced. Note that since the intermediate film 175 functions as an oxygen barrier film, oxygen in the insulating layer 170 is not easily released to the outside in the heat treatment. Therefore, oxygen in the insulating layer 170 can be efficiently transferred to the oxide semiconductor layer 140.

この後、中間膜175を除去してもよい。中間膜175の除去方法としては、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせる方法等がある。 Thereafter, the intermediate film 175 may be removed. As a method for removing the intermediate film 175, there are a dry etching method, a wet etching method, a method in which the dry etching method and the wet etching method are combined, and the like.

続いて、フォトリソグラフィを用いて絶縁層170上にレジストマスクを形成し、エッチングにより容量素子60となるよう領域および周辺部の絶縁層170を除去する(図9(C)参照)。 Subsequently, a resist mask is formed over the insulating layer 170 using photolithography, and the region and the peripheral insulating layer 170 are removed by etching to form the capacitor 60 (see FIG. 9C).

<絶縁層180の形成>
続いて、絶縁層180を形成する(図9(D)参照)。絶縁層180は、プラズマCVD法、スパッタリング法、蒸着法、ALD法などを用いて形成することができる。
<Formation of Insulating Layer 180>
Subsequently, an insulating layer 180 is formed (see FIG. 9D). The insulating layer 180 can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, an evaporation method, an ALD method, or the like.

例えば、プラズマALD法を用いて窒化シリコン膜を形成することが望ましい。プラズマALD法を用いることで凹凸に対して被覆性高く膜を形成することができる。また、窒化シリコン膜中の水素が酸化物半導体層140に拡散することで、酸化物半導体層の導電率が向上し、酸化物導電層400を形成することができる。さらに、プラズマALD法による成膜時に酸化物半導体層145に対してプラズマ照射がなされることで、酸化物半導体層145の導電率を低減することができる。したがって、プラズマALD法を用いて窒化シリコン膜を形成することにより、バリア性の高い絶縁層、並びに導電層を形成することができるため、信頼性の高いトランジスタを得ることができる。 For example, it is desirable to form a silicon nitride film using a plasma ALD method. By using the plasma ALD method, a film can be formed with high coverage with respect to unevenness. Further, hydrogen in the silicon nitride film diffuses into the oxide semiconductor layer 140, whereby the conductivity of the oxide semiconductor layer is improved and the oxide conductive layer 400 can be formed. Further, when the oxide semiconductor layer 145 is irradiated with plasma at the time of film formation by a plasma ALD method, the conductivity of the oxide semiconductor layer 145 can be reduced. Therefore, by forming a silicon nitride film using a plasma ALD method, an insulating layer and a conductive layer with high barrier properties can be formed, so that a highly reliable transistor can be obtained.

なお、プラズマALD法を用いて絶縁層180を形成する場合、基板100の表面側(トランジスタ50の形成面側)だけに成膜されてもよいし、側面部、裏面(トランジスタ50が形成されない面)側にも形成されてもよい。側面部(面取り部を含む)、裏面側への絶縁層180形成を抑える場合には、メタルマスクや、有機物、または無機物を用いたマスク用いることができる。 Note that in the case where the insulating layer 180 is formed using the plasma ALD method, the insulating layer 180 may be formed only on the front surface side (the formation surface side of the transistor 50) of the substrate 100, or the side surface and the back surface (the surface on which the transistor 50 is not formed). ) Side may also be formed. In order to suppress formation of the insulating layer 180 on the side surface (including the chamfered portion) and the back surface, a metal mask, a mask using an organic material, or an inorganic material can be used.

<導電層190の形成>
次に、絶縁層180上に導電膜190aを形成する(図示なし)。なお、必要に応じて導電膜190a成膜前に開口処理を行ってもよい。
<Formation of Conductive Layer 190>
Next, a conductive film 190a is formed over the insulating layer 180 (not shown). Note that opening treatment may be performed before the conductive film 190a is formed, if necessary.

導電膜190aは、スパッタリング法、MOCVD法、蒸着法などを用いて形成することができる。 The conductive film 190a can be formed by a sputtering method, an MOCVD method, an evaporation method, or the like.

例えば、導電膜190aとして、厚さ100nmのITSO膜を用いることができる。 For example, an ITSO film with a thickness of 100 nm can be used as the conductive film 190a.

導電膜190aを成膜後、リソグラフィ工程によりマスクを形成する。当該マスクを用いて、導電膜190aを選択的にエッチングし、導電層190を形成することができる(図9(E)参照)。 After the conductive film 190a is formed, a mask is formed by a lithography process. With the use of the mask, the conductive film 190a can be selectively etched to form the conductive layer 190 (see FIG. 9E).

次に、加熱処理を行ってもよい。当該加熱処理は、代表的には、150℃以上基板歪み点未満、好ましくは250℃以上500℃以下、更に好ましくは200℃以上350℃以下とすることができる。
例えば、酸素雰囲気下で、250℃1時間の加熱処理を行うことができる。
Next, heat treatment may be performed. The heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 250 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
For example, heat treatment can be performed at 250 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.

以上の工程により、酸化物半導体膜の局在準位密度が低減され、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができる。また、経時変化やストレス試験による電気特性の変動の少ない、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。 Through the above steps, the localized state density of the oxide semiconductor film is reduced, so that a transistor having excellent electrical characteristics can be manufactured. In addition, a highly reliable transistor with little change in electrical characteristics due to aging and stress tests can be manufactured.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1および2で説明した半導体装置、容量素子の変形例を示す。
(Embodiment 3)
In this embodiment, modification examples of the semiconductor device and the capacitor described in Embodiments 1 and 2 are described.

<トランジスタの変形例1>
図10(A)、図10(B)に半導体装置の変形例であるトランジスタ54、容量素子64の上面図、および一点鎖線X3−X4方向の断面図を示す。
<Modification Example 1 of Transistor>
10A and 10B are a top view of a transistor 54 and a capacitor 64 which are modifications of the semiconductor device, and a cross-sectional view in the direction of dashed-dotted line X3-X4.

《絶縁層195》
トランジスタ54、容量素子64は、導電層190上に絶縁層195を有する点で、トランジスタ50、容量素子60と異なる。また、導電層190が容量素子の電極としてだけでなく容量素子からトランジスタまで延伸しており、トランジスタのバックゲート電極としての機能を有している点も異なる点である。また、絶縁層195として、外部からの酸素、水素、水等に対するバリア性を有する絶縁膜を設けることで、酸化物半導体層140からの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層140への水素、水等の侵入を防ぐことができる。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、酸化ガリウム、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一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層195は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁層195に、ランタン(La)、窒素、ジルコニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。例えば、絶縁層195としてALD法を用いて酸化アルミニウム膜を形成することが好ましい。凹凸に対する被覆性が良好であるために、バリア性を高めることができる。これにより、トランジスタの電気特性、とりわけ信頼性を向上させることができる。
<< Insulating layer 195 >>
The transistor 54 and the capacitor 64 are different from the transistor 50 and the capacitor 60 in that an insulating layer 195 is provided over the conductive layer 190. Another difference is that the conductive layer 190 extends not only as an electrode of the capacitor element but also from the capacitor element to the transistor, and has a function as a back gate electrode of the transistor. In addition, by providing an insulating film having a barrier property against oxygen, hydrogen, water, or the like from the outside as the insulating layer 195, diffusion of oxygen from the oxide semiconductor layer 140 to the outside and the oxide semiconductor layer 140 from the outside can be performed. Intrusion of hydrogen, water, etc. into the water can be prevented. For example, insulation including one or more of aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide A membrane can be used. The insulating layer 195 may be a stack of the above materials. Note that the insulating layer 195 may contain lanthanum (La), nitrogen, zirconium (Zr), or the like as impurities. For example, an aluminum oxide film is preferably formed as the insulating layer 195 by an ALD method. Since the covering property with respect to the unevenness is good, the barrier property can be enhanced. Thereby, the electrical characteristics of the transistor, in particular, the reliability can be improved.

なお、絶縁層195を有する場合、絶縁層180はプラズマCVD法により成膜することで、水素濃度を高めることができ、安定した導電率を有する酸化物導電層400を形成しながらも、凹凸に対する被覆率を向上させることができる。 Note that in the case where the insulating layer 195 is provided, the insulating layer 180 can be formed by a plasma CVD method, whereby the hydrogen concentration can be increased, and the oxide conductive layer 400 having stable conductivity can be formed, and The coverage can be improved.

<トランジスタの変形例2>
図11(A)、図11(B)に半導体装置の変形例であるトランジスタ55、容量素子65の上面図、および一点鎖線X5−X6方向の断面図を示す。
<Modification Example 2 of Transistor>
11A and 11B are a top view of a transistor 55 and a capacitor 65 which are modifications of the semiconductor device, and a cross-sectional view in the direction of dashed-dotted line X5-X6.

トランジスタ55、容量素子65は、導電層190上に絶縁層195を有する点で、トランジスタ50、容量素子60と異なる。また、絶縁層180を絶縁層170の上面よりも全域で広い面積マスクを用いてエッチングにより加工後、導電層190を形成し、さらに絶縁層195を形成する点で、トランジスタ54、容量素子64と異なる。この構造とすることで、水素、水、酸素に対するバリア性をさらに高めることができ、トランジスタの電気特性、とりわけ信頼性をさらに向上させることができる。 The transistor 55 and the capacitor 65 are different from the transistor 50 and the capacitor 60 in that an insulating layer 195 is provided over the conductive layer 190. In addition, after the insulating layer 180 is processed by etching using an area mask wider than the upper surface of the insulating layer 170, the conductive layer 190 is formed, and the insulating layer 195 is further formed. Different. With this structure, the barrier property against hydrogen, water, and oxygen can be further improved, and the electrical characteristics, particularly reliability, of the transistor can be further improved.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like 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、実施の形態2、実施の形態3で説明したトランジスタ、容量素子を用いた表示装置の詳細について図を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, details of a display device including the transistor and the capacitor described in Embodiments 1, 2, and 3 are described with reference to drawings.

図12(A)、および図12(B)は表示装置10の上面図および断面図の一例である。なお、図12(A)では表示パネル20、表示領域21、周辺回路22、およびFPC42を有する代表的な構成を図示している。 12A and 12B are examples of a top view and a cross-sectional view of the display device 10. Note that FIG. 12A illustrates a typical structure including the display panel 20, the display region 21, the peripheral circuit 22, and the FPC.

図12(B)に図12(A)の破線A−A’間、B−B’間、C−C’間、およびD−D’間の断面図を示す。A−A’間は表示装置周辺部を示し、B−B’間は周辺回路部を示し、C−C’間は表示領域を示し、D−D’間はFPCとの接続部を示す。 FIG. 12B is a cross-sectional view taken along broken lines A-A ′, B-B ′, C-C ′, and D-D ′ in FIG. A-A 'indicates a peripheral portion of the display device, B-B' indicates a peripheral circuit portion, C-C 'indicates a display area, and D-D' indicates a connection portion with the FPC.

<透過型液晶パネルの構成例>
表示装置に搭載する表示パネルとして、図12(B)に示すように透過型の液晶パネルを用いることができる。図12(B)に示す表示装置は、表示素子として液晶素子80が適用されている。また、表示装置10は、偏光板103、偏光板303、バックライト104、及び保護基板302を有しており、それぞれ接着層373、接着層374、接着層375、接着層376で接着されている。
<Configuration example of transmissive liquid crystal panel>
As a display panel mounted on the display device, a transmissive liquid crystal panel can be used as shown in FIG. In the display device illustrated in FIG. 12B, a liquid crystal element 80 is used as a display element. Further, the display device 10 includes a polarizing plate 103, a polarizing plate 303, a backlight 104, and a protective substrate 302, which are bonded to each other with an adhesive layer 373, an adhesive layer 374, an adhesive layer 375, and an adhesive layer 376. .

その他の液晶パネルの例としては、反射型、半透過型、直視型、投射型などを用いることもできる。 As other examples of the liquid crystal panel, a reflective type, a transflective type, a direct view type, a projection type, or the like can be used.

<トランジスタ50、容量素子60>
トランジスタ50、容量素子60は、実施の形態1、実施の形態2で説明した材料、作製方法を用いることができる。なお、トランジスタ50、容量素子60上に平坦化膜、絶縁膜、導電層などを有することもできる。
<Transistor 50, Capacitance Element 60>
For the transistor 50 and the capacitor 60, the materials and manufacturing methods described in Embodiments 1 and 2 can be used. Note that a planarization film, an insulating film, a conductive layer, or the like can be provided over the transistor 50 and the capacitor 60.

<周辺部の構造>
なお、表示装置10において、トランジスタ50、容量素子60のような構成とすることで、表示装置を狭額縁とした場合にも周辺回路の動作を安定させることができる。
<Peripheral structure>
Note that with the display device 10 having a configuration such as the transistor 50 and the capacitor 60, the operation of the peripheral circuit can be stabilized even when the display device has a narrow frame.

<トランジスタ550、容量素子560の構成>
トランジスタ550は、周辺回路部を構成するトランジスタであり、トランジスタ50と同一の形成で構成することができるし、トランジスタ55において示したデュアルゲート構造とすることもできる。また、容量素子560についても容量素子60と同一の工程で形成してもよいし、導電層120、導電層150、あるいは、導電層190と、絶縁層130、絶縁層131、絶縁層170、絶縁層180を組み合わせて構成してもよい。
<Structure of Transistor 550 and Capacitance Element 560>
The transistor 550 is a transistor that forms a peripheral circuit portion. The transistor 550 can be formed in the same manner as the transistor 50 or can have the dual gate structure shown in the transistor 55. Further, the capacitor 560 may be formed in the same process as the capacitor 60, or the conductive layer 120, the conductive layer 150, or the conductive layer 190, the insulating layer 130, the insulating layer 131, the insulating layer 170, and the insulating layer. The layers 180 may be combined.

また、プラズマALD法を用いて絶縁層180を形成する場合、トランジスタ50、容量素子60などの素子上にのみ形成することもできるし、図13に示すように基板100の裏面側に形成することもできる。側面部、裏面側にも形成されてもよい。側面(面取り部を含む)、裏面、およびFPCとの接続部への絶縁層180の形成を抑える場合には、メタルマスクや、有機物、または無機物を用いたマスク用いることができる。 In the case where the insulating layer 180 is formed using the plasma ALD method, the insulating layer 180 can be formed only on elements such as the transistor 50 and the capacitor element 60, or can be formed on the back surface side of the substrate 100 as shown in FIG. You can also. It may be formed also on the side surface portion and the back surface side. In order to suppress the formation of the insulating layer 180 on the side surface (including the chamfered portion), the back surface, and the connection portion with the FPC, a metal mask, a mask using an organic material, or an inorganic material can be used.

また、表示装置は実施の形態3に示したトランジスタ、容量素子を有することができる。例えば、図14に示すようにトランジスタ54、容量素子64を有することもできるし、図15に示すようにトランジスタ55、容量素子65を有することもできる。なお、図14にあるトランジスタ554は、トランジスタ54と、容量素子564は容量素子64と同じ構成とすることができる。また、図15にあるトランジスタ555は、トランジスタ55と、容量素子565は容量素子65と同じ構成とすることができる。 In addition, the display device can include the transistor and the capacitor described in Embodiment 3. For example, a transistor 54 and a capacitor 64 can be provided as shown in FIG. 14, or a transistor 55 and a capacitor 65 can be provided as shown in FIG. Note that the transistor 554 in FIG. 14 can have the same structure as the transistor 54 and the capacitor 564 can have the same structure as the capacitor 64. The transistor 555 in FIG. 15 can have the same structure as the transistor 55 and the capacitor 565 can have the same structure as the capacitor 65.

また、上記に示したトランジスタ、および容量素子上に平坦化膜を有することができる。当該平坦化膜は、無機系材料、あるいは有機系材料を用いることができる。たとえば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いて形成される。
《基板300》
基板300は、基板100と同様の材料を有することができる。
Further, a planarization film can be provided over the above-described transistor and the capacitor. As the planarization film, an inorganic material or an organic material can be used. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride and other oxide insulating films, silicon nitride, aluminum nitride, etc. It is formed using a heat-resistant organic material such as a nitride insulating film, polyimide resin, acrylic resin, polyimide amide resin, benzocyclobutene resin, polyamide resin, or epoxy resin.
<< Substrate 300 >>
The substrate 300 can have a material similar to that of the substrate 100.

《導電層380》
導電層380は、可視光に対して透光性のある導電膜を用いて形成される。可視光に対して透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。また、可視光に対して透光性のある導電膜としては、代表的には、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。
<< Conductive layer 380 >>
The conductive layer 380 is formed using a conductive film that transmits visible light. As the conductive film that transmits light with visible light, a material containing one kind selected from indium (In), zinc (Zn), and tin (Sn) may be used, for example. As a conductive film having a light-transmitting property with respect to visible light, typically, indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, or indium oxide containing titanium oxide is used. Further, a conductive oxide such as an indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, or indium tin oxide containing silicon oxide can be used.

《絶縁層330》
絶縁層330は、平坦化する機能を有する。絶縁層330は、無機系材料、あるいは有機系材料を用いることができる。たとえば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いて形成される。
<< Insulating layer 330 >>
The insulating layer 330 has a planarization function. The insulating layer 330 can be formed using an inorganic material or an organic material. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride and other oxide insulating films, silicon nitride, aluminum nitride, etc. It is formed using a heat-resistant organic material such as a nitride insulating film, polyimide resin, acrylic resin, polyimide amide resin, benzocyclobutene resin, polyamide resin, or epoxy resin.

《着色層360》
着色層360は、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、又は黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。各着色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。また、白色の画素では、発光素子と重ねて透明又は白色等の樹脂を配置してもよい。
<< Colored layer 360 >>
The colored layer 360 is a colored layer that transmits light in a specific wavelength band. For example, a color filter that transmits light in a red, green, blue, or yellow wavelength band can be used. Each colored layer is formed at a desired position using a variety of materials by a printing method, an inkjet method, an etching method using a photolithography method, or the like. In a white pixel, a transparent or white resin may be disposed so as to overlap the light emitting element.

《遮光層18》
遮光性を有する材料を遮光層18に用いることができる。例えば、顔料を分散した樹脂、染料を含む樹脂の他、黒色クロム膜等の無機膜を遮光層18に用いることができる。カーボンブラック、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光層18に用いることができる。
<Light shielding layer 18>
A light-shielding material can be used for the light-shielding layer 18. For example, an inorganic film such as a black chrome film can be used for the light shielding layer 18 in addition to a resin in which a pigment is dispersed and a resin containing a dye. Carbon black, an inorganic oxide, a composite oxide containing a solid solution of a plurality of inorganic oxides, or the like can be used for the light shielding layer 18.

《スペーサ240》
絶縁性の材料をスペーサ240に用いることができる。例えば、無機材料、有機材料または無機材料と有機材料が積層された材料などを用いることができる。具体的には、酸化シリコンまたは窒化シリコン等を含む膜、アクリルまたはポリイミド等もしくは感光性樹脂等を適用できる。
<< Spacer 240 >>
An insulating material can be used for the spacer 240. For example, an inorganic material, an organic material, or a material in which an inorganic material and an organic material are stacked can be used. Specifically, a film containing silicon oxide, silicon nitride, or the like, acrylic, polyimide, or a photosensitive resin can be used.

《接着層370》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接着層370に用いることができる。
<< Adhesive layer 370 >>
An inorganic material, an organic material, a composite material of an inorganic material and an organic material, or the like can be used for the adhesive layer 370.

例えば、光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を接着層370に用いることができる。なお、それぞれの接着剤は、単独で用いることもできるし、または、組み合わせて用いることもできる。 For example, an organic material such as a photocurable adhesive, a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, and / or an anaerobic adhesive can be used for the adhesive layer 370. In addition, each adhesive agent can also be used independently or can also be used in combination.

光硬化型接着剤は、例えば、紫外線、電子線、可視光、赤外線等により硬化する接着剤をいう。 The photo-curable adhesive refers to an adhesive that is cured by, for example, ultraviolet rays, electron beams, visible light, infrared rays, or the like.

具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂、シリカ等、を含む接着剤を接着層370に用いることができる。 Specifically, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin, silica, etc. An adhesive containing the adhesive layer 370 can be used.

特に、光硬化型接着剤を用いた場合、材料の硬化速度が速く、作業時間を短縮することが可能である。また、光を照射することで硬化が開始されるため、成膜工程による影響を抑えることができる。また、低温での硬化が可能であり、作業環境の制御が容易である。上記により、光硬化型接着剤を用いることで、工程が短縮され、安価に処理することできる。 In particular, when a photo-curing adhesive is used, the curing speed of the material is fast, and the working time can be shortened. Moreover, since hardening is started by irradiating light, the influence by a film-forming process can be suppressed. Further, it can be cured at a low temperature, and the working environment can be easily controlled. As described above, by using a photo-curing adhesive, the process can be shortened and processed at low cost.

《FPC42》
FPC42は、異方性導電膜510を介して導電層190と電気的に接続される。画像信号等は、FPC42からトランジスタ550および容量素子560等を有する駆動回路に供給することができる。
<< FPC42 >>
The FPC 42 is electrically connected to the conductive layer 190 through the anisotropic conductive film 510. An image signal or the like can be supplied from the FPC 42 to a driver circuit including the transistor 550, the capacitor 560, and the like.

《液晶素子80》
液晶素子80は、TN(Twisted Nematic)モードで駆動させることができる。液晶層390は、導電層190と、導電層380からの電界を受けることで、液晶層390が有する液晶分子の配向を制御することができ、液晶素子80としての機能を有する。
<Liquid crystal element 80>
The liquid crystal element 80 can be driven in a TN (Twisted Nematic) mode. The liquid crystal layer 390 can control the alignment of liquid crystal molecules included in the liquid crystal layer 390 by receiving an electric field from the conductive layer 190 and the conductive layer 380, and functions as the liquid crystal element 80.

なお、図12において図示しないが、導電層190、導電層380の液晶層390と接する側に、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。 Note that although not illustrated in FIG. 12, an alignment film may be provided on each of the conductive layer 190 and the conductive layer 380 on the side in contact with the liquid crystal layer 390.

以上の構成とすることで、信頼性の高い表示装置を有することができる。
《液晶素子81》
液晶素子の駆動方法として、図16に示すように横電界駆動を用いた液晶素子81を用いることができる。液晶素子81は、FFS(Fringe Field Swithching)モードで駆動させることができる。液晶層390は、導電層190からの電界を受けることで、液晶層390が有する液晶分子の配向を制御することができ、液晶素子81としての機能を有する。
With the above structure, a highly reliable display device can be provided.
<< Liquid crystal element 81 >>
As a driving method of the liquid crystal element, a liquid crystal element 81 using lateral electric field driving can be used as shown in FIG. The liquid crystal element 81 can be driven in an FFS (Fringe Field Switching) mode. The liquid crystal layer 390 can control the alignment of liquid crystal molecules included in the liquid crystal layer 390 by receiving an electric field from the conductive layer 190 and has a function as the liquid crystal element 81.

その他の液晶素子を用いた表示装置の駆動方法としては、例えば、STNモード、VAモード、ASM(Axially Symmetric Aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、MVAモード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、IPS(In plane Switching)モード、又はTBA(Transverse Bend Alignment)モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード、PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用いることができる。 Examples of other driving methods of a display device using a liquid crystal element include an STN mode, a VA mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned Micro-cell) mode, an OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, and an FLC (Ferroelectric) mode. AFLC (Anti Ferroelectric Liquid Crystal) mode, MVA mode, PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, IPS (In Plane Switching) mode, TBA (Transverse Bend Alignment) mode, etc. may be used. In addition to the above-described driving methods, there are ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode, PNLC (Polymer Network Liquid Host mode), and other driving methods for the display device. However, the present invention is not limited to this, and various liquid crystal elements and driving methods thereof can be used.

また、ネマティック相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子80を構成してもよい。この場合、コレステリック相と、または、ブルー相(Blue Phase)となる。ブルー相を示す液晶は、応答速度が1msec以下と短く、また、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、かつ、視野角依存性が小さい。 Further, the liquid crystal element 80 may be formed of a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a nematic phase and a chiral agent. In this case, it becomes a cholesteric phase or a blue phase (Blue Phase). A liquid crystal exhibiting a blue phase has a response speed as short as 1 msec or less and is optically isotropic. Therefore, alignment treatment is unnecessary and viewing angle dependency is small.

また、本発明の実施の形態において、表示素子として液晶素子を例示ししているが、発光素子についても用いることができる。発光素子としては、有機EL素子などを用いることができる。有機EL素子を用いることで、高精細かつ立体感のディスプレイを作製することができる。 In the embodiment of the present invention, a liquid crystal element is illustrated as a display element, but a light-emitting element can also be used. An organic EL element or the like can be used as the light emitting element. By using the organic EL element, a high-definition and stereoscopic display can be manufactured.

<表示装置のタッチセンサとの組み合わせ>
表示装置10は、タッチセンサと組み合わせてタッチパネルを形成することができる。図17、図18、図19にタッチパネルの断面図を示す。タッチセンサの電極は、基板300の視認側(表面側)に形成したオンセル型よいし、図17のように内側(表示素子側)に形成したインセル型としてもよい。図18、図19に示すようにタッチセンサ用の電極(配線)として、導電層410、導電層430、絶縁層420、絶縁層440を用いた構成とすることができる。また、タッチセンサ用の配線は、表示パネルで用いている導電層380を用いることができ、組み合わせてオンセル型のタッチパネルを形成することができる。
<Combination with touch sensor of display device>
The display device 10 can form a touch panel in combination with a touch sensor. 17, 18, and 19 are cross-sectional views of the touch panel. The electrode of the touch sensor may be an on-cell type formed on the viewing side (front side) of the substrate 300, or an in-cell type formed on the inner side (display element side) as shown in FIG. As shown in FIGS. 18 and 19, a conductive layer 410, a conductive layer 430, an insulating layer 420, and an insulating layer 440 can be used as electrodes (wirings) for a touch sensor. For the wiring for the touch sensor, the conductive layer 380 used in the display panel can be used, and an on-cell touch panel can be formed in combination.

《導電層410、430》
導電層410は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成される。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。
<< Conductive layers 410, 430 >>
The conductive layer 410 is a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, nickel, iron, cobalt, and tungsten, or an alloy containing the above metal element as a component, or a combination of the above metal elements. It is formed using an alloy or the like. Further, it may be formed using a metal element selected from one or more of manganese and zirconium. The conductive layer may have a single-layer structure or a stacked structure including two or more layers. For example, a single layer structure of an aluminum film containing silicon, a single layer structure of a copper film containing manganese, a two layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film, a two layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, and nitriding A two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a titanium film, a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tantalum nitride film or a tungsten nitride film, a two-layer structure in which a copper film is stacked on a copper film containing manganese, and a titanium film A three-layer structure in which an aluminum film is laminated on the titanium film and a titanium film is further formed thereon, a copper film is laminated on the copper film containing manganese, and a copper film containing manganese is further formed thereon. There are three-layer structures.

また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた、一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。または、導電層410などの導電膜、つまり、タッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等を有する透明導電膜(例えば、ITOなど)が挙げられる。また、タッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低い方が好ましい。一例として、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲン化金属(ハロゲン化銀など)などを用いてもよい。さらに、非常に細くした(例えば、直径が数ナノメール)複数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いてもよい。または、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Agナノワイヤ、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ、Agメッシュ、Cuメッシュ、Alメッシュなどを用いてもよい。 Alternatively, an alloy film or nitride film selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used. Alternatively, as a conductive film such as the conductive layer 410, that is, a material that can be used for a wiring or an electrode included in the touch panel, a transparent conductive film (eg, ITO) containing indium oxide, tin oxide, zinc oxide, or the like can be given. It is done. In addition, as a material that can be used for the wiring and electrodes constituting the touch panel, for example, a lower resistance value is preferable. As an example, silver, copper, aluminum, carbon nanotube, graphene, metal halide (such as silver halide), or the like may be used. Furthermore, a metal nanowire configured using a plurality of conductors that are very thin (for example, a diameter of several nanometers) may be used. Or you may use the metal mesh which made the conductor a mesh shape. As an example, Ag nanowire, Cu nanowire, Al nanowire, Ag mesh, Cu mesh, Al mesh, or the like may be used.

例えば、タッチパネルを構成する配線や電極にAgナノワイヤを用いる場合、可視光において透過率を89%以上、シート抵抗値を40Ω/□以上100Ω/□以下とすることができる。また、上述したタッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料の一例である、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボンナノチューブ、グラフェンなどは、可視光において透過率が高いため、表示素子に用いる電極(例えば、画素電極または共通電極など)として用いてもよい。また、導電層430においても、同様の膜を用いることができる。 For example, when Ag nanowires are used for the wiring and electrodes constituting the touch panel, the transmittance in visible light can be 89% or more, and the sheet resistance value can be 40Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. In addition, metal nanowires, metal meshes, carbon nanotubes, graphene, and the like, which are examples of materials that can be used for the wiring and electrodes included in the touch panel described above, have high transmittance in visible light; For example, it may be used as a pixel electrode or a common electrode. A similar film can be used for the conductive layer 430.

《絶縁層420、440》
絶縁層420は、無機系材料、あるいは有機系材料を用いることができる。たとえば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いて形成される。また、絶縁層440は、420と同様の膜を用いることができる。
<< Insulating layers 420, 440 >>
The insulating layer 420 can be formed using an inorganic material or an organic material. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride and other oxide insulating films, silicon nitride, aluminum nitride, etc. It is formed using a heat-resistant organic material such as a nitride insulating film, polyimide resin, acrylic resin, polyimide amide resin, benzocyclobutene resin, polyamide resin, or epoxy resin. For the insulating layer 440, a film similar to 420 can be used.

<有機ELパネル>
また、表示素子として発光素子70を用いた表示装置10を作製することができる。
<Organic EL panel>
In addition, the display device 10 using the light-emitting element 70 as a display element can be manufactured.

図37、図38、図39に発光素子を用いた表示装置の断面図を示す。トランジスタなどの液晶パネルと共通で用いられる部分は、同様に形成することができる。 37, 38, and 39 are cross-sectional views of a display device using a light-emitting element. A portion used in common with a liquid crystal panel such as a transistor can be formed in a similar manner.

《発光素子70》
発光素子70としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。例えば、下部電極、上部電極ならびに下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層(以下、EL層250とも記す)を備える有機EL素子を発光素子70に用いることができる。
<< Light-emitting element 70 >>
As the light-emitting element 70, an element capable of self-emission can be used, and an element whose luminance is controlled by current or voltage is included in its category. For example, a light emitting diode (LED), an organic EL element, an inorganic EL element, or the like can be used. For example, an organic EL element including a lower electrode, an upper electrode, and a layer containing a light-emitting organic compound (hereinafter also referred to as an EL layer 250) between the lower electrode and the upper electrode can be used for the light-emitting element 70.

発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光に対して透光性を有する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いる。 The light emitting element may be any of a top emission type, a bottom emission type, and a dual emission type. A conductive film having a property of transmitting visible light is used for the electrode from which light is extracted. In addition, a conductive film that reflects visible light is used for the electrode from which light is not extracted.

導電層220からなる下部電極、及び、導電層260からなる上部電極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層250に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層250において再結合し、EL層250に含まれる発光物質が発光する。 When a voltage higher than the threshold voltage of the light-emitting element is applied between the lower electrode made of the conductive layer 220 and the upper electrode made of the conductive layer 260, holes are injected into the EL layer 250 from the anode side and electrons from the cathode side. Is injected. The injected electrons and holes are recombined in the EL layer 250, and the light-emitting substance contained in the EL layer 250 emits light.

EL層250は少なくとも発光層を有する。EL層250は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。 The EL layer 250 includes at least a light emitting layer. The EL layer 250 is a layer other than the light-emitting layer, such as a substance having a high hole-injecting property, a substance having a high hole-transporting property, a hole blocking material, a substance having a high electron-transporting property, a substance having a high electron-injecting property, or a bipolar property A layer containing a substance (a substance having a high electron transporting property and a high hole transporting property) or the like may be further included.

EL層250は低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層250を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。 The EL layer 250 can use either a low molecular compound or a high molecular compound, and may contain an inorganic compound. The layers constituting the EL layer 250 can be formed by a method such as a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an ink jet method, or a coating method.

発光素子は、2以上の発光物質を含んでいてもよい。これにより、例えば、白色発光の発光素子を実現することができる。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、又はO(橙)等の発光を示す発光物質や、R、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質を用いることができる。例えば、青の発光を示す発光物質と、黄の発光を示す発光物質を用いてもよい。このとき、黄の発光を示す発光物質の発光スペクトルは、緑及び赤のスペクトル成分を含むことが好ましい。また、発光素子70の発光スペクトルは、可視領域の波長(例えば350nm以上750nm以下、又は400nm以上800nm以下など)の範囲内に2以上のピークを有することが好ましい。 The light emitting element may contain two or more light emitting substances. Thereby, for example, a white light emitting element can be realized. For example, white light emission can be obtained by selecting the light emitting material so that the light emission of each of the two or more light emitting materials has a complementary color relationship. For example, a light-emitting substance that emits light such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), or O (orange), or spectral components of two or more colors of R, G, and B A light-emitting substance that emits light containing can be used. For example, a light-emitting substance that emits blue light and a light-emitting substance that emits yellow light may be used. At this time, the emission spectrum of the luminescent material that emits yellow light preferably includes green and red spectral components. The emission spectrum of the light-emitting element 70 preferably has two or more peaks in the visible wavelength range (for example, 350 nm to 750 nm or less, or 400 nm to 800 nm or less).

EL層250は、複数の発光層を有していてもよい。EL層250において、複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と、燐光発光層との間に、分離層を設けてもよい。 The EL layer 250 may include a plurality of light emitting layers. In the EL layer 250, the plurality of light-emitting layers may be stacked in contact with each other or may be stacked via a separation layer. For example, a separation layer may be provided between the fluorescent light emitting layer and the phosphorescent light emitting layer.

分離層は、例えば、燐光発光層中で生成する燐光材料等の励起状態から蛍光発光層中の蛍光材料等へのデクスター機構によるエネルギー移動(特に三重項エネルギー移動)を防ぐために設けることができる。分離層は数nm程度の厚さがあればよい。具体的には、0.1nm以上20nm以下、あるいは1nm以上10nm以下、あるいは1nm以上5nm以下である。分離層は、単一の材料(好ましくはバイポーラ性の物質)、又は複数の材料(好ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料)を含む。 The separation layer can be provided, for example, to prevent energy transfer (particularly triplet energy transfer) by a Dexter mechanism from an excited state of the phosphorescent material generated in the phosphorescent light emitting layer to the fluorescent material in the fluorescent light emitting layer. The separation layer may have a thickness of about several nm. Specifically, the thickness is 0.1 nm to 20 nm, or 1 nm to 10 nm, or 1 nm to 5 nm. The separation layer includes a single material (preferably a bipolar substance) or a plurality of materials (preferably a hole transport material and an electron transport material).

分離層は、該分離層と接する発光層に含まれる材料を用いて形成してもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が、ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料(ゲスト材料)からなる場合、分離層を、該ホスト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光材料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、分離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような構成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。これにより、製造コストを削減することができる。 The separation layer may be formed using a material included in the light emitting layer in contact with the separation layer. This facilitates the production of the light emitting element and reduces the driving voltage. For example, when the phosphorescent light-emitting layer is formed of a host material, an assist material, and a phosphorescent material (guest material), the separation layer may be formed using the host material and the assist material. In other words, the separation layer has a region not containing a phosphorescent material, and the phosphorescent light-emitting layer has a region containing a phosphorescent material. Thereby, the separation layer and the phosphorescent light emitting layer can be deposited with or without the phosphorescent material. Further, with such a structure, the separation layer and the phosphorescent light emitting layer can be formed in the same chamber. Thereby, manufacturing cost can be reduced.

<マイクロキャビティ調整する層230>
図37の発光素子70は、微小共振器構造を発光素子に組み合わせた例である。例えば、発光素子70の下部電極および上部電極を用いて微小共振器構造を構成し、発光素子から特定の光を効率よく取り出してもよい。
<Microcavity adjusting layer 230>
A light emitting element 70 in FIG. 37 is an example in which a microresonator structure is combined with a light emitting element. For example, the microresonator structure may be configured using the lower electrode and the upper electrode of the light emitting element 70, and specific light may be efficiently extracted from the light emitting element.

具体的には、可視光を反射する反射膜を下部電極に用い、可視光の一部を透過し一部を反射する半透過・半反射膜を上部電極に用いる。そして、所定の波長を有する光が効率よく取り出されるように、下部電極に対して上部電極を配設する。 Specifically, a reflective film that reflects visible light is used for the lower electrode, and a semi-transmissive / semi-reflective film that transmits part of visible light and reflects part of it is used for the upper electrode. And an upper electrode is arrange | positioned with respect to a lower electrode so that the light which has a predetermined wavelength can be taken out efficiently.

例えば、下部電極は、発光素子の下部電極または陽極としての機能を有する。または、下部電極は、発光層からの所望の光を共振させ、その波長を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有する。なお、光学距離を調整する層230は、下部電極に限られず、発光素子を構成する少なくとも一つの層により光学距離を調整すればよい。光学距離を調整する層230としては、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。 For example, the lower electrode functions as a lower electrode or an anode of the light emitting element. Alternatively, the lower electrode has a function of adjusting the optical distance so that desired light from the light emitting layer can resonate and the wavelength thereof can be increased. Note that the layer 230 for adjusting the optical distance is not limited to the lower electrode, and the optical distance may be adjusted by at least one layer constituting the light emitting element. The layer 230 for adjusting the optical distance is formed using, for example, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, zinc oxide (ZnO), zinc oxide to which gallium is added, or the like. be able to.

微小共振器構造を組み合わせる場合、発光素子の上部電極には、半透過・半反射電極を用いることができる。半透過・半反射電極は、反射性を有する導電性材料と透光性を有する導電性材料により形成される。該導電性材料としては、可視光の反射率が20%以上80%以下、好ましくは40%以上70%以下であり、かつその抵抗率が1×10−2Ω・cm以下の導電性材料が挙げられる。半透過・半反射電極としては、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを1種又は複数種用いて形成することができる。とくに、仕事関数が小さい(3.8eV以下)材料を用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素(リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等)、これら元素を含む合金(例えば、Ag−Mg、Al−Li)、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。 When the microresonator structure is combined, a semi-transmissive / semi-reflective electrode can be used as the upper electrode of the light emitting element. The semi-transmissive / semi-reflective electrode is formed of a conductive material having reflectivity and a conductive material having translucency. Examples of the conductive material include a conductive material having a visible light reflectance of 20% to 80%, preferably 40% to 70%, and a resistivity of 1 × 10 −2 Ω · cm or less. Can be mentioned. The semi-transmissive / semi-reflective electrode can be formed using one or more kinds of conductive metals, alloys, conductive compounds, and the like. In particular, it is preferable to use a material having a small work function (3.8 eV or less). For example, elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table (alkali metals such as lithium and cesium, alkaline earth metals such as calcium and strontium, magnesium, etc.), and alloys containing these elements (eg, Ag-Mg) Al-Li), rare earth metals such as europium and ytterbium, alloys containing these rare earth metals, aluminum, silver, and the like can be used.

なお、電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形成することができる。 Note that the electrodes may be formed using an evaporation method or a sputtering method, respectively. In addition, it can be formed using a discharge method such as an inkjet method, a printing method such as a screen printing method, or a plating method.

なお、有機ELの構造として、微小共振器構造以外の方式を用いることもできる。たとえば、発光素子の発光色を異ならせる塗り分け方式、白色の光を射出する材料を用いた発光させる白色EL方式を用いることができる。 Note that a method other than the microresonator structure can be used as the structure of the organic EL. For example, a separate coating method in which the light emitting colors of the light emitting elements are different and a white EL method in which light is emitted using a material that emits white light can be used.

《隔壁245》
絶縁性の材料を隔壁245に用いることができる。例えば、無機材料、有機材料または無機材料と有機材料が積層された材料などを用いることができる。具体的には、酸化シリコンまたは窒化シリコン等を含む膜、アクリルまたはポリイミド等もしくは感光性樹脂等を適用できる。
<Partition 245>
An insulating material can be used for the partition wall 245. For example, an inorganic material, an organic material, or a material in which an inorganic material and an organic material are stacked can be used. Specifically, a film containing silicon oxide, silicon nitride, or the like, acrylic, polyimide, or a photosensitive resin can be used.

《導電層200》
導電層200は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成される。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層200は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた、一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
<< Conductive layer 200 >>
The conductive layer 200 is a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, nickel, iron, cobalt, and tungsten, or an alloy containing the above metal element as a component, or a combination of the above metal elements. It is formed using an alloy or the like. Further, it may be formed using a metal element selected from one or more of manganese and zirconium. The conductive layer 200 may have a single-layer structure or a stacked structure including two or more layers. For example, a single layer structure of an aluminum film containing silicon, a single layer structure of a copper film containing manganese, a two layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film, a two layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, and nitriding A two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a titanium film, a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tantalum nitride film or a tungsten nitride film, a two-layer structure in which a copper film is stacked on a copper film containing manganese, and a titanium film A three-layer structure in which an aluminum film is laminated on the titanium film and a titanium film is further formed thereon, a copper film is laminated on the copper film containing manganese, and a copper film containing manganese is further formed thereon. There are three-layer structures. Alternatively, an alloy film or nitride film selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used.

《絶縁層210》
絶縁層210は、平坦化する機能を有する。絶縁層210は、無機系材料、あるいは有機系材料を用いることができる。たとえば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いて形成される。
<< Insulating layer 210 >>
The insulating layer 210 has a function of planarization. The insulating layer 210 can be formed using an inorganic material or an organic material. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride and other oxide insulating films, silicon nitride, aluminum nitride, etc. It is formed using a heat-resistant organic material such as a nitride insulating film, polyimide resin, acrylic resin, polyimide amide resin, benzocyclobutene resin, polyamide resin, or epoxy resin.

《導電層220》
可視光を反射する導電層220としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金(Al−Ni−La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金(Ag−Pd−Cu、APCとも記す)、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とITOの積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いることができる。
<< Conductive layer 220 >>
As the conductive layer 220 that reflects visible light, for example, a metal material such as aluminum, gold, platinum, silver, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, or palladium, or an alloy including these metal materials is used. Can be used. In addition, lanthanum, neodymium, germanium, or the like may be added to the metal material or alloy. Also, alloys containing aluminum (aluminum alloys) such as aluminum and titanium alloys, aluminum and nickel alloys, aluminum and neodymium alloys, aluminum, nickel, and lanthanum alloys (Al-Ni-La), silver and copper Or an alloy containing silver such as an alloy of silver, palladium and copper (also referred to as Ag-Pd-Cu or APC), an alloy of silver and magnesium, or the like. An alloy containing silver and copper is preferable because of its high heat resistance. Furthermore, the oxidation of the aluminum alloy film can be suppressed by stacking the metal film or the metal oxide film in contact with the aluminum alloy film. Examples of the material for the metal film and metal oxide film include titanium and titanium oxide. Alternatively, the conductive film that transmits visible light and a film made of a metal material may be stacked. For example, a laminated film of silver and ITO, a laminated film of an alloy of silver and magnesium and ITO, or the like can be used.

《導電層260》
可視光を透過する導電層260としては、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
<< Conductive layer 260 >>
The conductive layer 260 that transmits visible light is formed using, for example, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, zinc oxide (ZnO), zinc oxide to which gallium is added, or the like. can do. In addition, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, an alloy including these metal materials, or a nitride of these metal materials (for example, Titanium nitride) can also be used by forming it thin enough to have translucency. In addition, a stacked film of the above materials can be used as a conductive layer. For example, it is preferable to use a laminated film of silver and magnesium alloy and ITO because the conductivity can be increased. Further, graphene or the like may be used.

<塗り分け有機ELパネル>
また、有機EL素子は、図38に示すように塗り分け方式を用いて作製することも可能である。導電層220上にEL層250が塗り分け方式で形成されている点が図30とは異なる。
<Different organic EL panel>
Further, the organic EL element can also be manufactured using a separate coating method as shown in FIG. 30 is different from FIG. 30 in that an EL layer 250 is formed on the conductive layer 220 by a separate coating method.

<フレキシブル表示装置>
また、表示装置は、図39に示すように可撓性を有する基板101、301上に作製することも可能である。
可撓性を有する基板と表示装置は、接着層370を用いて貼りつけることができる。これにより、タッチパネルは、可撓性を有し、折り曲げたり、曲面形状のタッチパネルを実現することができる。さらに、基板の厚みを薄くすることもできるため、タッチパネルの軽量化を図ることができる。
<Flexible display device>
In addition, the display device can be manufactured over flexible substrates 101 and 301 as illustrated in FIG.
The flexible substrate and the display device can be attached using the adhesive layer 370. Thereby, the touch panel has flexibility and can be bent or a curved touch panel can be realized. Furthermore, since the thickness of the substrate can be reduced, the weight of the touch panel can be reduced.

<フレキシブル表示装置作製方法例>
ここで、可撓性を有する表示装置を作製する方法について説明する。
<Example of flexible display manufacturing method>
Here, a method for manufacturing a flexible display device is described.

ここでは便宜上、画素や回路を含む構成、カラーフィルタ等の光学部材を含む構成またはタッチセンサを含む構成を素子層と呼ぶこととする。素子層は例えば表示素子を含み、表示素子の他に表示素子と電気的に接続する配線、画素や回路に用いるトランジスタなどの素子を備えていてもよい。 Here, for convenience, a configuration including pixels and circuits, a configuration including an optical member such as a color filter, or a configuration including a touch sensor is referred to as an element layer. The element layer includes, for example, a display element, and may include an element such as a wiring electrically connected to the display element, a transistor used for a pixel or a circuit, in addition to the display element.

また、ここでは、素子層が形成される絶縁表面を備える支持体(例えば基板101または基板301)のことを、基材と呼ぶこととする。 Here, a support (for example, the substrate 101 or the substrate 301) including an insulating surface on which an element layer is formed is referred to as a base material.

可撓性を有する絶縁表面を備える基材上に素子層を形成する方法としては、当該基材上に直接素子層を形成する方法と、支持基材上に素子層を形成した後、素子層と支持基材とを剥離して素子層を基材に転置する方法と、がある。 As a method of forming an element layer on a base material having a flexible insulating surface, a method of forming an element layer directly on the base material, and an element layer after forming an element layer on a support base material And a method of peeling the support substrate and transferring the element layer to the substrate.

基材を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には、基材上に直接素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基材を支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、及び装置間における搬送が容易になるため好ましい。 When the material which comprises a base material has heat resistance with respect to the heat concerning the formation process of an element layer, when an element layer is directly formed on a base material, since a process is simplified, it is preferable. At this time, it is preferable to form the element layer in a state in which the base material is fixed to the support base material, because it is easy to transport the device inside and between the devices.

また、素子層を支持基材上に形成した後に、基材に転置する方法を用いる場合、まず支持基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基材と素子層を剥離し、基材に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面、剥離層と絶縁層の界面、または剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。 In the case of using a method in which an element layer is formed on a supporting substrate and then transferred to the substrate, a peeling layer and an insulating layer are first stacked on the supporting substrate, and an element layer is formed on the insulating layer. Then, a support base material and an element layer are peeled and it transfers to a base material. At this time, a material that causes peeling in the interface between the support base and the release layer, the interface between the release layer and the insulating layer, or the release layer may be selected.

例えば、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上に窒化シリコンや酸窒化シリコンを複数積層した層を用いることが好ましい。高融点金属材料を用いると、素子層の形成工程の自由度が高まるため好ましい。 For example, a layer including a refractory metal material such as tungsten and a layer including an oxide of the metal material are stacked as the separation layer, and a layer in which a plurality of silicon nitrides or silicon oxynitrides are stacked over the separation layer is used. preferable. It is preferable to use a refractory metal material because the degree of freedom in forming the element layer is increased.

剥離は、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または剥離界面の一部に液体を滴下して剥離界面全体に浸透させることなどにより剥離を行ってもよい。または、熱膨張の違いを利用して剥離界面に熱を加えることにより剥離を行ってもよい。 Peeling may be performed by applying a mechanical force, etching the peeling layer, or dropping a liquid on a part of the peeling interface to permeate the entire peeling interface. Alternatively, peeling may be performed by applying heat to the peeling interface using a difference in thermal expansion.

また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。例えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用いて、有機樹脂の一部をレーザ光等を用いて局所的に加熱することにより剥離の起点を形成し、ガラスと絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。または、支持基材と有機樹脂からなる絶縁層の間に金属層を設け、当該金属層に電流を流すことにより当該金属層を加熱することにより、当該金属層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。このとき、有機樹脂からなる絶縁層は基材として用いることができる。 In the case where peeling is possible at the interface between the support base and the insulating layer, the peeling layer may not be provided. For example, glass is used as a supporting substrate, an organic resin such as polyimide is used as an insulating layer, a part of the organic resin is locally heated using a laser beam or the like, and a starting point of peeling is formed. Peeling may be performed at the interface of the insulating layer. Alternatively, a metal layer is provided between the support base and the insulating layer made of an organic resin, and the metal layer is heated by passing an electric current through the metal layer, whereby peeling is performed at the interface between the metal layer and the insulating layer. May be. At this time, an insulating layer made of an organic resin can be used as a base material.

可撓性を有する基材としては、例えば、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)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10−6/K以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、繊維体に樹脂を含浸した基板(プリプレグとも記す)や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。 Examples of flexible base materials include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, polyimide resins, polymethyl methacrylate resins, polycarbonate (PC) resins, and polyether sulfones. (PES) resin, polyamide resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyvinyl chloride resin and the like. In particular, a material having a low thermal expansion coefficient is preferably used. For example, a polyamideimide resin, a polyimide resin, PET, or the like having a thermal expansion coefficient of 30 × 10 −6 / K or less can be suitably used. In addition, a substrate in which a fibrous body is impregnated with a resin (also referred to as a prepreg) or a substrate in which an inorganic filler is mixed with an organic resin to reduce the thermal expansion coefficient can be used.

上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を可撓性を有する基板として用いても良い。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。 When a fibrous body is included in the material, a high-strength fiber of an organic compound or an inorganic compound is used for the fibrous body. The high-strength fiber specifically refers to a fiber having a high tensile modulus or Young's modulus, and representative examples include polyvinyl alcohol fiber, polyester fiber, polyamide fiber, polyethylene fiber, aramid fiber, Examples include polyparaphenylene benzobisoxazole fibers, glass fibers, and carbon fibers. Examples of the glass fiber include glass fibers using E glass, S glass, D glass, Q glass, and the like. These may be used in the form of a woven fabric or a non-woven fabric, and a structure obtained by impregnating the fiber body with a resin and curing the resin may be used as a flexible substrate. When a structure made of a fibrous body and a resin is used as the flexible substrate, it is preferable because reliability against breakage due to bending or local pressing is improved.

または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基材に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが貼り合わされた複合材料を用いてもよい。 Alternatively, glass, metal, or the like thin enough to have flexibility can be used for the base material. Alternatively, a composite material in which glass and a resin material are bonded together may be used.

例えば、図39に示す構成の場合、第1の支持基材上に第1の剥離層、絶縁層112を順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成する。またこれとは別に、第2の支持基材上に第2の剥離層、絶縁層312を順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成する。続いて、第1の支持基材と第2の支持基材を接着層370により貼り合せる。その後、第2の剥離層と絶縁層312との界面で剥離することで第2の支持基材及び第2の剥離層を除去し、絶縁層312と基板301とを接着層372により貼り合せる。また、第1の剥離層と絶縁層112との界面で剥離することで第1の支持基材及び第1の剥離層を除去し、絶縁層112と基板101とを接着層371により貼り合せる。なお、剥離及び貼り合せはどちら側を先に行ってもよい。 For example, in the case of the configuration shown in FIG. 39, after the first release layer and the insulating layer 112 are formed in this order on the first support base material, the upper layer structure is formed. Separately from this, a second release layer and an insulating layer 312 are formed in this order on the second support substrate, and then an upper structure is formed. Subsequently, the first support substrate and the second support substrate are bonded together by the adhesive layer 370. After that, the second supporting substrate and the second peeling layer are removed by peeling at the interface between the second peeling layer and the insulating layer 312, and the insulating layer 312 and the substrate 301 are bonded to each other with the adhesive layer 372. In addition, the first supporting base material and the first peeling layer are removed by peeling at the interface between the first peeling layer and the insulating layer 112, and the insulating layer 112 and the substrate 101 are bonded to each other with the adhesive layer 371. Note that either side may be peeled and bonded first.

以上が、可撓性を有する表示装置を作製する方法についての説明である。 The above is the description of the method for manufacturing the flexible display device.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1、実施の形態3で説明したトランジスタ構造の変形例を示す。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a modification example of the transistor structure described in Embodiments 1 and 3 is described.

《チャネル保護型とトップゲート構造》
図12(B)において図示するトランジスタ50等は、ボトムゲート構造のトランジスタを図示しているが、これに限らない。トランジスタ50の変形例として、図20(A)にトランジスタ57、図20(B)にトランジスタ58、図20(C)にトランジスタ59を示す。図12(B)ではトランジスタ50はチャネルエッチ型を図示しているが、図20(A)、図20(B)の断面図に示すように絶縁層165を設けたチャネル保護型のトランジスタ58でも良いし、図20(C)の断面図に示すようにトップゲート構造のトランジスタ59にすることもできる。
<Channel protection type and top gate structure>
Although the transistor 50 and the like illustrated in FIG. 12B are bottom-gate transistors, the invention is not limited thereto. As modified examples of the transistor 50, a transistor 57 is illustrated in FIG. 20A, a transistor 58 is illustrated in FIG. 20B, and a transistor 59 is illustrated in FIG. In FIG. 12B, the transistor 50 is shown as a channel etch type, but as shown in the cross-sectional views of FIGS. 20A and 20B, the channel protection type transistor 58 provided with an insulating layer 165 is also used. Alternatively, a top-gate transistor 59 can be formed as shown in the cross-sectional view of FIG.

なお、周辺回路(ゲートドライバなど)が有するトランジスタ52は、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。また、画素部が有する複数のトランジスタ50は、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。 Note that all the transistors 52 included in the peripheral circuit (such as a gate driver) may have the same structure or two or more kinds of structures. In addition, the plurality of transistors 50 included in the pixel portion may all have the same structure, or two or more kinds of structures.

または、本実施の形態で説明したトランジスタは、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた場合の例を示したが、本発明の一態様は、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、本発明の一態様は、酸化物半導体とは異なる半導体材料を用いたトランジスタを用いてもよい。 Alternatively, the transistor described in this embodiment is an example in which a transistor including an oxide semiconductor is used; however, one embodiment of the present invention is not limited thereto. In some cases or depending on circumstances, one embodiment of the present invention may use a transistor including a semiconductor material different from an oxide semiconductor.

例えば、酸化物半導体層140に14族の元素、化合物半導体または酸化物半導体などを用いるトランジスタを適用できる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体、または、有機半導体、などを用いるトランジスタを適用できる。 For example, a transistor including a Group 14 element, a compound semiconductor, an oxide semiconductor, or the like can be used for the oxide semiconductor layer 140. Specifically, a transistor including a semiconductor containing silicon, a semiconductor containing gallium arsenide, an organic semiconductor, or the like can be used.

例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどをトランジスタの半導体層に適用できる。 For example, single crystal silicon, polysilicon, amorphous silicon, or the like can be applied to the semiconductor layer of the transistor.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態6)
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図21を用いて説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an example of a structure of the display panel of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

<構成例>
図21(A)は、本発明の一態様の表示装置の上面図であり、図21(B)は、本発明の一態様の表示装置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21(C)は、本発明の一態様の表示装置の画素に有機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. 21A is a top view of a display device of one embodiment of the present invention, and FIG. 21B can be used when a liquid crystal element is applied to a pixel of the display device of one embodiment of the present invention. It is a circuit diagram for demonstrating a pixel circuit. FIG. 21C 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 device 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上面図の一例を図21(A)に示す。表示装置の基板700上には、画素部701、走査線駆動回路702、走査線駆動回路703、信号線駆動回路704を有する。画素部701には、複数の信号線が信号線駆動回路704から延伸して配置され、複数の走査線が走査線駆動回路702、および走査線駆動回路703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700はFPC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 top view of the active matrix display device is shown in FIG. A pixel portion 701, a scan line driver circuit 702, a scan line driver circuit 703, and a signal line driver circuit 704 are provided over a substrate 700 of the display device. In the pixel portion 701, a plurality of signal lines are extended from the signal line driver circuit 704 and a plurality of scanning lines are extended from the scanning line driver circuit 702 and the scanning line driver circuit 703. Note that pixels each having a display element are provided in a matrix in the intersection region between the scan line and the signal line. In addition, the substrate 700 of the display device is connected to a timing control circuit (also referred to as a controller or a control IC) through a connection portion such as an FPC.

また、図21(A)では、走査線駆動回路702、走査線駆動回路703、信号線駆動回路704は、画素部701と同じ基板700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700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700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、または歩留まりの向上を図ることができる。 In FIG. 21A, the scan line driver circuit 702, the scan line driver circuit 703, and the signal line driver circuit 704 are formed over the same substrate 700 as the pixel portion 701. For this reason, the number of components such as a drive circuit provided outside is reduced, so that cost can be reduced. Further, when a drive circuit is provided outside the substrate 700, it is necessary to extend the wiring, and the number of connections between the wirings increases. In the case where a driver circuit is provided over the same substrate 700, the number of connections between the wirings can be reduced, so that reliability or yield can be improved.

<液晶表示装置>
また、画素の回路構成の一例を図21(B)に示す。ここでは、一例としてVA型液晶表示装置の画素に適用することができる画素回路を示す。
<Liquid crystal display device>
An example of a circuit configuration of the pixel is shown in FIG. Here, a pixel circuit that can be applied to a pixel of a VA liquid crystal display device is shown as an example.

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装置を提供することができる。 The gate wiring 712 of the transistor 716 and the gate wiring 713 of the transistor 717 are separated so that different gate signals can be given. On the other hand, the data line 714 is used in common by the transistor 716 and the transistor 717. The transistors described in the above embodiments can be used as appropriate as the transistors 716 and 717. Thereby, a highly reliable liquid crystal display device can be provided.

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 transistor 716 and the second pixel electrode layer electrically connected to the transistor 717 are described. The shapes of the first pixel electrode layer and the second pixel electrode layer are separated by a slit. The first pixel electrode layer has a V-shaped shape, and the second pixel electrode layer is formed so as to surround the outside of the first pixel electrode layer.

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 transistor 716 is connected to the gate wiring 712, and a gate electrode of the transistor 717 is connected to the gate wiring 713. Different gate signals are given to the gate wiring 712 and the gate wiring 713 so that the operation timings of the transistors 716 and 717 are different, whereby the alignment of the liquid crystal can be controlled.

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 capacitor wiring 710, a gate insulating film functioning as a dielectric, and a capacitor electrode electrically connected to the first pixel electrode layer or the second pixel electrode layer.

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 liquid crystal element 718 and a second liquid crystal element 719 in one pixel. The first liquid crystal element 718 includes a first pixel electrode layer, a counter electrode layer, and a liquid crystal layer therebetween, and the second liquid crystal element 719 includes a second pixel electrode layer, a counter electrode layer, and a liquid crystal layer therebetween. Consists of.

なお、図21(B)に示す画素回路は、これに限定されない。例えば、図21(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、または論理回路などを追加してもよい。 Note that the pixel circuit illustrated in FIG. 21B 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表示装置>
画素の回路構成の他の一例を図21(C)に示す。ここでは、有機EL素子を用いた表示装置の画素構造を示す。
<Organic EL display device>
Another example of the circuit configuration of the pixel is shown in FIG. Here, a pixel structure of a display device 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21(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. 21C 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およ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および容量素子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(ソース電極層およ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(ソース電極層およ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 pixel 720 includes a switching transistor 721, a driving transistor 722, a light-emitting element 724, and a capacitor 723. In the switching transistor 721, the gate electrode layer is connected to the scanning line 726, the first electrode (one of the source electrode layer and the drain electrode layer) is connected to the signal line 725, and the second electrode (the source electrode layer and the drain electrode layer) Is connected to the gate electrode layer of the driving transistor 722. In the driving transistor 722, the gate electrode layer is connected to the power supply line 727 via the capacitor 723, the first electrode is connected to the power supply line 727, and the second electrode is connected to the first electrode (pixel electrode) of the light emitting element 724. It is connected. The second electrode of the light emitting element 724 corresponds to the common electrode 728. The common electrode 728 is electrically connected to a common potential line formed over the same substrate.

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には他の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表示装置を提供することができる。 Transistors described in other embodiments can be used as appropriate as the switching transistor 721 and the driving transistor 722. Thereby, an organic EL display device with high reliability can be provided.

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に供給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 element 724 is set to a low power supply potential. Note that the low power supply potential is lower than the high power supply potential supplied to the power supply line 727. For example, GND, 0V, or the like can be set as the low power supply potential. A high power supply potential and a low power supply potential are set so as to be equal to or higher than the threshold voltage in the forward direction of the light emitting element 724, and by applying the potential difference to the light emitting element 724, a current is passed through the light emitting element 724 to emit light. Note that the forward voltage of the light-emitting element 724 refers to a voltage for obtaining desired luminance, and includes at least a forward threshold voltage.

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 capacitor 723 can be omitted by substituting the gate capacitance of the driving transistor 722. With respect to the gate capacitance of the driving transistor 722, a capacitance may be formed between the channel formation region and the gate electrode layer.

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 transistor 722 will be described. In the case of the voltage input voltage driving method, a video signal that causes the driving transistor 722 to be sufficiently turned on or off is input to the driving transistor 722. Note that a voltage higher than the voltage of the power supply line 727 is applied to the gate electrode layer of the driving transistor 722 in order to operate the driving transistor 722 in a linear region. In addition, a voltage equal to or higher than a value obtained by adding the threshold voltage Vth of the driving transistor 722 to the power supply line voltage is applied to the signal line 725.

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 transistor 722 to the forward voltage of the light emitting element 724 is applied to the gate electrode layer of the driving transistor 722. Note that a video signal is input so that the driving transistor 722 operates in a saturation region, and a current is supplied to the light-emitting element 724. Further, in order to operate the driving transistor 722 in the saturation region, the potential of the power supply line 727 is set higher than the gate potential of the driving transistor 722. By making the video signal analog, current corresponding to the video signal can be passed through the light-emitting element 724 to perform analog gradation driving.

なお、画素回路の構成は、図21(C)に示す画素構成に限定されない。例えば、図21(C)に示す画素回路にスイッチ、抵抗素子、容量素子、センサ、トランジスタまた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21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. 21, 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.

例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、および発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、または様々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、発光素子、又は発光装置は、例えば、EL素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイ(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していても良い。 For example, in this specification and the like, a display element, a display device that is a device including a display element, a light-emitting element, and a light-emitting device that is a device including a light-emitting element have various forms or have various elements. Can do. The display element, the display device, the light emitting element, or the light emitting device includes, for example, an EL element (an EL element including an organic substance and an inorganic substance, an organic EL element, an inorganic EL element), an LED (white LED, red LED, green LED, blue LED, etc. ), Transistor (transistor that emits light in response to current), electron-emitting device, liquid crystal device, electronic ink, electrophoretic device, grating light valve (GLV), plasma display (PDP), MEMS (micro electro mechanical system) , Display devices using digital micromirror devices (DMD), DMS (digital micro shutter), IMOD (interference modulation) devices, shutter-type MEMS display devices, optical interference-type MEMS display devices, electrowetting Tinging element, pressure Ceramic display, has at least one such display device using a carbon nanotube. In addition to these, a display medium in which contrast, luminance, reflectance, transmittance, or the like is changed by an electric or magnetic action may be included.

EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)またはSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、または電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。 An example of a display device using an EL element is an EL display. As an example of a display device using an electron-emitting device, there is a field emission display (FED), a SED type flat display (SED: Surface-Conduction Electron-Emitter Display), or the like. As an example of a display device using a liquid crystal element, there is a liquid crystal display (a transmissive liquid crystal display, a transflective liquid crystal display, a reflective liquid crystal display, a direct view liquid crystal display, a projection liquid crystal display) and the like. An example of a display device using electronic ink, electronic powder fluid (registered trademark), or an electrophoretic element is electronic paper. Note that in the case of realizing a transflective liquid crystal display or a reflective liquid crystal display, part or all of the pixel electrode may have a function as a reflective electrode. For example, part or all of the pixel electrode may have aluminum, silver, or the like. Further, in that case, a memory circuit such as an SRAM can be provided under the reflective electrode. Thereby, power consumption can be further reduced.

なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDが有するGaN半導体層は、スパッタリング法で成膜することも可能である。 In addition, when using LED, you may arrange | position graphene or graphite under the electrode and nitride semiconductor of LED. Graphene or graphite may be a multilayer film in which a plurality of layers are stacked. Thus, by providing graphene or graphite, a nitride semiconductor, for example, an n-type GaN semiconductor layer having a crystal can be easily formed thereon. Furthermore, a p-type GaN semiconductor layer having a crystal or the like can be provided thereon to form an LED. Note that an AlN layer may be provided between graphene or graphite and an n-type GaN semiconductor layer having a crystal. Note that the GaN semiconductor layer of the LED may be formed by MOCVD. However, by providing graphene, the GaN semiconductor layer included in the LED can be formed by a sputtering method.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルの構成例について図22を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example of a structure of the touch panel of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

<トランジスタとタッチセンサの配線の位置関係>
図22に画素、トランジスタ、タッチセンサの配線の位置関係を示した上面図を示す。タッチセンサ用の電極である導電層410は、例えば信号線91、走査線92に重なるようにして配置することができるし、重ならずに並行して配置することができる。また、タッチセンサの配線である導電層410とトランジスタ50、容量素子61に重ならない例を示しているが、重ねて配置することもできる。また、導電層410は、画素24に重ならずに配置してあるが、重ねて配置することもできる。また、タッチセンサの電極として役割を有することができる導電層430、導電層380についても同様の配置とすることができる。
<Positional relationship between transistor and touch sensor wiring>
FIG. 22 is a top view showing the positional relationship between the wiring of the pixel, transistor, and touch sensor. The conductive layer 410 that is an electrode for the touch sensor can be disposed so as to overlap the signal line 91 and the scanning line 92, for example, or can be disposed in parallel without overlapping. Further, although an example in which the conductive layer 410 which is the wiring of the touch sensor is not overlapped with the transistor 50 and the capacitor element 61 is shown, they can be stacked. Further, although the conductive layer 410 is disposed without overlapping the pixel 24, the conductive layer 410 may be disposed so as to overlap. Further, the conductive layer 430 and the conductive layer 380 that can serve as electrodes of the touch sensor can have the same arrangement.

<センサ電極等の構成例>
以下では、タッチセンサとしての機能を有する入力装置90のより具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
<Configuration example of sensor electrode>
Hereinafter, a more specific configuration example of the input device 90 having a function as a touch sensor will be described with reference to the drawings.

図23(A)に、入力装置90の上面概略図を示す。入力装置90は、基板930上に複数の電極931、複数の電極932、複数の配線941、複数の配線942を有する。また基板930には、複数の配線941及び複数の配線942の各々と電気的に接続するFPC950が設けられている。また、図23(A)では、FPC950にIC951が設けられている例を示している。 FIG. 23A shows a schematic top view of the input device 90. The input device 90 includes a plurality of electrodes 931, a plurality of electrodes 932, a plurality of wirings 941, and a plurality of wirings 942 on a substrate 930. The substrate 930 is provided with an FPC 950 that is electrically connected to each of the plurality of wirings 941 and the plurality of wirings 942. FIG. 23A illustrates an example in which an IC 951 is provided in the FPC 950.

図23(B)に、図23(A)中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。電極931は、複数の菱形の電極パターンが、紙面横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱形の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。また電極932も同様に、複数の菱形の電極パターンが、紙面縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パターンはそれぞれ電気的に接続されている。また、電極931と、電極932とはこれらの一部が重畳し、互いに交差している。この交差部分では電極931と電極932とが電気的に短絡(ショート)しないように、絶縁体が挟持されている。 FIG. 23B is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. The electrode 931 has a shape in which a plurality of rhombus electrode patterns are arranged in the horizontal direction on the paper surface. The rhomboid electrode patterns arranged in a row are electrically connected to each other. Similarly, the electrode 932 has a shape in which a plurality of rhombus electrode patterns are arranged in the vertical direction on the paper surface, and the rhombus electrode patterns arranged in a row are electrically connected to each other. In addition, the electrode 931 and the electrode 932 partially overlap each other and intersect each other. At this intersection, an insulator is sandwiched so that the electrode 931 and the electrode 932 are not electrically short-circuited.

また、図23(C)に示すように、電極932が菱形の形状を有する複数の電極933と、ブリッジ電極934によって構成されていてもよい。島状の電極933は、紙面縦方向に並べて配置され、ブリッジ電極934により隣接する2つの電極933が電気的に接続されている。このような構成とすることで、電極933と、電極931を同一の導電膜を加工することで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制することができ、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる。なお、ここでは電極932がブリッジ電極934を有する構成としたが、電極931がこのような構成であってもよい。 In addition, as illustrated in FIG. 23C, the electrode 932 may include a plurality of electrodes 933 having a rhombus shape and a bridge electrode 934. The island-shaped electrodes 933 are arranged side by side in the vertical direction on the paper surface, and two adjacent electrodes 933 are electrically connected by a bridge electrode 934. With such a structure, the electrode 933 and the electrode 931 can be formed at the same time by processing the same conductive film. Therefore, variations in the film thickness can be suppressed, and variations in resistance value and light transmittance of each electrode can be suppressed depending on the location. Note that although the electrode 932 includes the bridge electrode 934 here, the electrode 931 may have such a configuration.

また、図23(D)に示すように、図23(B)で示した電極931及び932の菱形の電極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。このとき、電極931及び電極932の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合には、後述するように電極931及び電極932に金属や合金などの遮光性の材料を用いてもよい。また、図23(D)に示す電極931または電極932が、上記ブリッジ電極934を有する構成としてもよい。 Further, as shown in FIG. 23D, the inside of the rhomboid electrode pattern of the electrodes 931 and 932 shown in FIG. 23B may be hollowed out so that only the outline portion remains. At this time, in the case where the width of the electrode 931 and the electrode 932 is narrow enough to be invisible to the user, a light-shielding material such as a metal or an alloy may be used for the electrode 931 and the electrode 932 as described later. Alternatively, the electrode 931 or the electrode 932 illustrated in FIG. 23D may include the bridge electrode 934.

1つの電極931は、1つの配線941と電気的に接続している。また1つの電極932は、1つの配線942と電気的に接続している。ここで、電極931と電極932のいずれか一方が、上記行配線に相当し、いずれか他方が上記列配線に相当する。 One electrode 931 is electrically connected to one wiring 941. One electrode 932 is electrically connected to one wiring 942. Here, one of the electrode 931 and the electrode 932 corresponds to the row wiring, and the other corresponds to the column wiring.

一例として、図24(A)、(B)、(C)、(D)に、電極931または電極932の一部を拡大した概略図を示している。電極は様々な形状を有することができる。 As an example, FIGS. 24A, 24B, 24C, and 24D are schematic views in which a part of the electrode 931 or the electrode 932 is enlarged. The electrode can have various shapes.

図25(A)、(B)、(C)には、電極931及び電極932に代えて、細線状の上面形状を有する電極936及び電極937を用いた場合の例を示している。図25(A)において、それぞれ直線状の電極36及び電極937が、格子状に配列している例を示している。図25(B)、(C)では電極936、937がジグザグ状に配置されている。 FIGS. 25A, 25B, and 25C illustrate an example in which an electrode 936 and an electrode 937 having a thin upper surface shape are used instead of the electrode 931 and the electrode 932. FIG. FIG. 25A shows an example in which linear electrodes 36 and electrodes 937 are arranged in a lattice pattern. In FIGS. 25B and 25C, the electrodes 936 and 937 are arranged in a zigzag shape.

図25(B)中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を図26(A)(B)(C)に、図25(C)中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を図26(D)(E)(F)にそれぞれ示す。また各図には電極936、電極937、およびこれらが交差する交差部938を示している。図26(B)、(E)に示すように、図26(A)、(D)における電極936及び電極937の直線部分が、角部を有するように蛇行する形状であってもよいし、図26(C)、(F)に示すように、曲線が連続するように蛇行する形状であってもよい。 26 (A), (B), and (C) are enlarged views of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 25 (B), and FIG. 26 (B) is an enlarged view of a region surrounded by the one-dot chain line in FIG. D) (E) and (F) respectively. Each figure shows an electrode 936, an electrode 937, and an intersection 938 where these intersect. As shown in FIGS. 26B and 26E, the linear portions of the electrodes 936 and 937 in FIGS. 26A and 26D may be meandering so as to have corners, As shown in FIGS. 26 (C) and 26 (F), the shape may meander so that the curve is continuous.

<インセル型のタッチパネルの構成例>
以下では、複数の画素を有する表示部にタッチセンサを組み込んだタッチパネルの構成例について説明する。ここでは、画素に設けられる表示素子として、液晶素子を適用した例を示す。
<Configuration example of in-cell type touch panel>
Hereinafter, a configuration example of a touch panel in which a touch sensor is incorporated in a display unit having a plurality of pixels will be described. Here, an example in which a liquid crystal element is used as a display element provided in a pixel is shown.

図27(A)は、本構成例で例示するタッチパネルの表示部に設けられる画素回路の一部における等価回路図である。 FIG. 27A is an equivalent circuit diagram in part of a pixel circuit provided in the display portion of the touch panel exemplified in this configuration example.

一つの画素は少なくともトランジスタ3503と液晶素子3504を有する。またトランジスタ3503のゲートに配線3501が、ソースまたはドレインの一方には配線3502が、それぞれ電気的に接続されている。 One pixel includes at least a transistor 3503 and a liquid crystal element 3504. A wiring 3501 is electrically connected to the gate of the transistor 3503 and a wiring 3502 is electrically connected to one of the source and the drain.

画素回路は、X方向に延在する複数の配線(例えば、配線3510_1、配線3510_2)と、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線3511)を有し、これらは互いに交差して設けられ、その間に容量が形成される。 The pixel circuit includes a plurality of wirings extending in the X direction (for example, a wiring 3510_1 and a wiring 3510_2) and a plurality of wirings extending in the Y direction (for example, the wiring 3511), which are provided so as to cross each other. And a capacitance is formed between them.

また、画素回路に設けられる画素のうち、一部の隣接する複数の画素は、それぞれに設けられる液晶素子の一方の電極が電気的に接続され、一つのブロックを形成する。当該ブロックは、島状のブロック(例えば、ブロック3515_1、ブロック3515_2)と、Y方向に延在するライン状のブロック(例えば、ブロック3516)の、2種類に分類される。なお、図27(A)では、画素回路の一部のみを示しているが、実際にはこれら2種類のブロックがX方向及びY方向に繰り返し配置される。 In addition, among some pixels provided in the pixel circuit, one electrode of a liquid crystal element provided in each of a plurality of adjacent pixels is electrically connected to form one block. The blocks are classified into two types: island-shaped blocks (for example, block 3515_1 and block 3515_2) and line-shaped blocks (for example, block 3516) extending in the Y direction. In FIG. 27A, only a part of the pixel circuit is shown, but actually these two types of blocks are repeatedly arranged in the X direction and the Y direction.

X方向に延在する配線3510_1(または3510_2)は、島状のブロック3515_1(またはブロック3515_2)と電気的に接続される。なお、図示しないが、X方向に延在する配線3510_1は、ライン状のブロックを介してX方向に沿って不連続に配置される複数の島状のブロック3515_1を電気的に接続する。また、Y方向に延在する配線3511は、ライン状のブロック3516と電気的に接続される。 The wiring 3510_1 (or 3510_2) extending in the X direction is electrically connected to the island-shaped block 3515_1 (or block 3515_2). Note that although not illustrated, the wiring 3510_1 extending in the X direction electrically connects a plurality of island-shaped blocks 3515_1 arranged discontinuously along the X direction via line-shaped blocks. The wiring 3511 extending in the Y direction is electrically connected to the line-shaped block 3516.

図27(B)は、X方向に延在する複数の配線3510と、Y方向に延在する複数の配線3511の接続構成を示した等価回路図である。X方向に延在する配線3510の各々には、入力電圧または共通電位を入力することができる。また、Y方向に延在する配線3511の各々には接地電位を入力する、または配線3511と検出回路と電気的に接続することができる。 FIG. 27B is an equivalent circuit diagram illustrating a connection configuration of a plurality of wirings 3510 extending in the X direction and a plurality of wirings 3511 extending in the Y direction. An input voltage or a common potential can be input to each of the wirings 3510 extending in the X direction. In addition, a ground potential can be input to each of the wirings 3511 extending in the Y direction, or the wiring 3511 and the detection circuit can be electrically connected.

以下、図28(A)、図28(B)を用いて、上述したタッチパネルの動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the touch panel described above will be described with reference to FIGS.

ここでは1フレーム期間を、書き込み期間と検知期間とに分ける。書き込み期間は画素への画像データの書き込みを行う期間であり、配線3510(ゲート線ともいう)が順次選択される。一方、検知期間は、タッチセンサによるセンシングを行う期間であり、X方向に延在する配線3510が順次選択され、入力電圧が入力される。 Here, one frame period is divided into a writing period and a detection period. The writing period is a period in which image data is written to the pixels, and wirings 3510 (also referred to as gate lines) are sequentially selected. On the other hand, the detection period is a period during which sensing by the touch sensor is performed, and the wiring 3510 extending in the X direction is sequentially selected and an input voltage is input.

図28(A)は、書き込み期間における等価回路図である。書き込み期間では、X方向に延在する配線3510と、Y方向に延在する配線3510の両方に、共通電位が入力される。 FIG. 28A is an equivalent circuit diagram in the writing period. In the writing period, a common potential is input to both the wiring 3510 extending in the X direction and the wiring 3510 extending in the Y direction.

図28(B)は、検知期間のある時点における等価回路図である。検知期間では、Y方向に延在する配線3511の各々は、検出回路と電気的に接続する。また、X方向に延在する配線3510のうち、選択されたものには入力電圧が入力され、それ以外のものには共通電位が入力される。 FIG. 28B is an equivalent circuit diagram at a certain point in the detection period. In the detection period, each of the wirings 3511 extending in the Y direction is electrically connected to the detection circuit. In addition, among the wirings 3510 extending in the X direction, an input voltage is input to selected ones, and a common potential is input to the other wirings.

なお、ここで例示した駆動方法は、インセル方式だけでなく上記で例示したタッチパネルにも適用することができ、上記駆動方法例で示した方法と組み合わせて用いることができる。 Note that the driving method exemplified here can be applied not only to the in-cell method but also to the touch panel exemplified above, and can be used in combination with the method shown in the above driving method example.

このように、画像の書き込み期間とタッチセンサによるセンシングを行う期間とを、独立して設けることが好ましい。これにより、画素の書き込み時のノイズに起因するタッチセンサの感度の低下を抑制することができる。 As described above, it is preferable to provide the image writing period and the period for sensing by the touch sensor independently. Thereby, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the touch sensor due to noise at the time of pixel writing.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態8)
本実施の形態では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, the structure of the oxide semiconductor film is described.

<成膜方法>
以下では、CAAC−OSの成膜方法の一例について説明する。
<Film formation method>
An example of a CAAC-OS film formation method is described below.

図29(A)は、成膜室内の模式図である。CAAC−OSは、スパッタリング法により成膜することができる。 FIG. 29A is a schematic view of a deposition chamber. The CAAC-OS can be formed by a sputtering method.

図29(A)に示すように、基板5220とターゲット5230とは向かい合うように配置している。基板5220とターゲット5230との間にはプラズマ5240がある。また、基板5220の下部には加熱機構5260が設けられている。図示しないが、ターゲット5230は、バッキングプレートに接着されている。バッキングプレートを介してターゲット5230と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置される。マグネットの磁場を利用して成膜速度を高めるスパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。 As shown in FIG. 29A, the substrate 5220 and the target 5230 are arranged to face each other. There is plasma 5240 between the substrate 5220 and the target 5230. A heating mechanism 5260 is provided below the substrate 5220. Although not shown, the target 5230 is bonded to the backing plate. A plurality of magnets are arranged at positions facing the target 5230 via the backing plate. A sputtering method that uses a magnetic field to increase the deposition rate is called a magnetron sputtering method.

基板5220とターゲット5230との距離d(ターゲット−基板間距離(T−S間距離)ともいう。)は0.01m以上1m以下、好ましくは0.02m以上0.5m以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス(例えば、酸素、アルゴン、または酸素を5体積%以上の割合で含む混合ガス)で満たされ、0.01Pa以上100Pa以下、好ましくは0.1Pa以上10Pa以下に制御される。ここで、ターゲット5230に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマ5240が確認される。なお、ターゲット5230の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン5201が生じる。イオン5201は、例えば、酸素の陽イオン(O)やアルゴンの陽イオン(Ar)などである。 A distance d (also referred to as a target-substrate distance (T-S distance)) between the substrate 5220 and the target 5230 is 0.01 m or more and 1 m or less, preferably 0.02 m or more and 0.5 m or less. The film formation chamber is mostly filled with a film forming gas (for example, oxygen, argon, or a mixed gas containing oxygen at a ratio of 5% by volume or more), and is 0.01 Pa to 100 Pa, preferably 0.1 Pa to 10 Pa. Controlled. Here, by applying a voltage of a certain level or higher to the target 5230, discharge starts and plasma 5240 is confirmed. Note that a high-density plasma region is formed in the vicinity of the target 5230 by a magnetic field. In the high-density plasma region, ions 5201 are generated by ionizing the deposition gas. The ion 5201 is, for example, an oxygen cation (O + ) or an argon cation (Ar + ).

ターゲット5230は、複数の結晶粒を有する多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる。一例として、図30に、ターゲット5230に含まれるInMZnO(元素Mは、例えばアルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズ)の結晶構造を示す。なお、図30は、b軸に平行な方向から観察した場合のInMZnOの結晶構造である。InMZnOの結晶では、酸素原子が負の電荷を有することにより、近接する二つのM−Zn−O層の間に斥力が生じている。そのため、InMZnOの結晶は、近接する二つのM−Zn−O層の間に劈開面を有する。 The target 5230 has a polycrystalline structure having a plurality of crystal grains, and any one of the crystal grains includes a cleavage plane. As an example, FIG. 30 illustrates a crystal structure of InMZnO 4 (the element M is, for example, aluminum, gallium, yttrium, or tin) included in the target 5230. Note that FIG. 30 shows a crystal structure of InMZnO 4 when observed from a direction parallel to the b-axis. In the InMZnO 4 crystal, a repulsive force is generated between two adjacent M—Zn—O layers because the oxygen atom has a negative charge. Therefore, the InMZnO 4 crystal has a cleavage plane between two adjacent M—Zn—O layers.

高密度プラズマ領域で生じたイオン5201は、電界によってターゲット5230側に加速され、やがてターゲット5230と衝突する。このとき、劈開面から平板状またはペレット状のスパッタリング粒子であるペレット5200が剥離する(図29(A)参照。)。ペレット5200は、図30に示す二つの劈開面に挟まれた部分である。よって、ペレット5200のみ抜き出すと、その断面は図29(B)のようになり、上面は図29(C)のようになることがわかる。なお、ペレット5200は、イオン5201の衝突の衝撃によって、構造に歪みが生じる場合がある。なお、ペレット5200の剥離に伴い、ターゲット5230から粒子5203も弾き出される。粒子5203は、原子1個または原子数個の集合体を有する。そのため、粒子5203を原子状粒子(atomic particles)と呼ぶこともできる。 The ions 5201 generated in the high-density plasma region are accelerated toward the target 5230 by the electric field and eventually collide with the target 5230. At this time, pellets 5200 which are flat or pellet-like sputtered particles are peeled from the cleavage plane (see FIG. 29A). The pellet 5200 is a portion sandwiched between two cleavage planes shown in FIG. Therefore, when only the pellet 5200 is extracted, the cross section becomes as shown in FIG. 29B and the upper surface becomes as shown in FIG. 29C. Note that the structure of the pellet 5200 may be distorted by the impact of the collision of the ions 5201. Note that the particles 5203 are also ejected from the target 5230 as the pellet 5200 is peeled off. A particle 5203 has an aggregate of one atom or several atoms. Therefore, the particles 5203 can also be referred to as atomic particles.

ペレット5200は、三角形、例えば正三角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子である。または、ペレット5200は、六角形、例えば正六角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子である。ただし、ペレット5200の形状は、三角形、六角形に限定されない、例えば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形(例えば、正三角形)が2個合わさった四角形(例えば、ひし形)となる場合もある。 The pellet 5200 is a flat or pellet-like sputtered particle having a triangular plane, for example, a regular triangular plane. Alternatively, the pellet 5200 is a flat or pellet-like sputtered particle having a hexagonal plane, for example, a regular hexagonal plane. However, the shape of the pellet 5200 is not limited to a triangle or a hexagon. For example, there are cases where a plurality of triangles are combined. For example, there may be a quadrangle (for example, a rhombus) in which two triangles (for example, regular triangles) are combined.

ペレット5200は、成膜ガスの種類などに応じて厚さが決定する。例えば、ペレット5200は、厚さを0.4nm以上1nm以下、好ましくは0.6nm以上0.8nm以下とする。また、例えば、ペレット5200は、幅を1nm以上とする。例えば、In−M−Zn酸化物を有するターゲット5230にイオン5201を衝突させる。そうすると、M−Zn−O層、In−O層およびM−Zn−O層の3層を有するペレット5200が剥離する。なお、ペレット5200の剥離に伴い、ターゲット5230から粒子5203も弾き出される。粒子5203は、原子1個または原子数個の集合体を有する。そのため、粒子5203を原子状粒子(atomic particles)と呼ぶこともできる。 The thickness of the pellet 5200 is determined according to the type of deposition gas. For example, the pellet 5200 has a thickness of 0.4 nm to 1 nm, preferably 0.6 nm to 0.8 nm. For example, the pellet 5200 has a width of 1 nm or more. For example, the ion 5201 is caused to collide with the target 5230 including an In-M-Zn oxide. Then, the pellet 5200 having three layers of an M—Zn—O layer, an In—O layer, and an M—Zn—O layer is peeled off. Note that the particles 5203 are also ejected from the target 5230 as the pellet 5200 is peeled off. A particle 5203 has an aggregate of one atom or several atoms. Therefore, the particles 5203 can also be referred to as atomic particles.

ペレット5200は、プラズマ5240を通過する際に、表面が負または正に帯電する場合がある。例えば、ペレット5200がプラズマ5240中にあるO2−から負の電荷を受け取る場合がある。その結果、ペレット5200の表面の酸素原子が負に帯電する場合がある。また、ペレット5200は、プラズマ5240を通過する際に、プラズマ5240中のインジウム、元素M、亜鉛または酸素などと結合することで成長する場合がある。 When the pellet 5200 passes through the plasma 5240, the surface may be negatively or positively charged. For example, the pellet 5200 may receive a negative charge from O 2− in the plasma 5240. As a result, oxygen atoms on the surface of the pellet 5200 may be negatively charged. In addition, the pellet 5200 may grow by being combined with indium, the element M, zinc, oxygen, or the like in the plasma 5240 when passing through the plasma 5240.

プラズマ5240を通過したペレット5200および粒子5203は、基板5220の表面に達する。なお、粒子5203の一部は、質量が小さいため真空ポンプなどによって外部に排出される場合がある。 The pellets 5200 and the particles 5203 that have passed through the plasma 5240 reach the surface of the substrate 5220. Note that part of the particles 5203 has a small mass and may be discharged to the outside by a vacuum pump or the like.

次に、基板5220の表面におけるペレット5200および粒子5203の堆積について図31を用いて説明する。 Next, deposition of pellets 5200 and particles 5203 on the surface of the substrate 5220 will be described with reference to FIG.

まず、一つ目のペレット5200が基板5220に堆積する。ペレット5200は平板状であるため、平面側を基板5220の表面に向けて堆積する(図31(A)参照。)。このとき、ペレット5200の基板5220側の表面の電荷が、基板5220を介して抜ける。 First, the first pellet 5200 is deposited on the substrate 5220. Since the pellet 5200 has a flat plate shape, the pellet 5200 is deposited with the planar side facing the surface of the substrate 5220 (see FIG. 31A). At this time, the charge on the surface of the pellet 5200 on the substrate 5220 side is released through the substrate 5220.

次に、二つ目のペレット5200が、基板5220に達する。このとき、一つ目のペレット5200の表面、および二つ目のペレット5200の表面が電荷を帯びているため、互いに反発し合う力が生じる(図31(B)参照。)。 Next, the second pellet 5200 reaches the substrate 5220. At this time, since the surface of the first pellet 5200 and the surface of the second pellet 5200 are charged, forces that repel each other are generated (see FIG. 31B).

その結果、二つ目のペレット5200は、一つ目のペレット5200上を避け、基板5220の表面の少し離れた場所に堆積する(図31(C)参照。)。これを繰り返すことで、基板5220の表面には、無数のペレット5200が一層分の厚みだけ堆積する。また、ペレット5200と別のペレット5200との間には、ペレット5200の堆積していない領域が生じる。 As a result, the second pellet 5200 is deposited on the surface of the substrate 5220 slightly away from the first pellet 5200 (see FIG. 31C). By repeating this, innumerable pellets 5200 are deposited on the surface of the substrate 5220 by a thickness corresponding to one layer. In addition, a region where the pellet 5200 is not deposited is generated between the pellet 5200 and another pellet 5200.

次に、粒子5203が基板5220の表面に達する(図31(D)参照。)。 Next, the particle 5203 reaches the surface of the substrate 5220 (see FIG. 31D).

粒子5203は、ペレット5200の表面などの活性な領域には堆積することができない。そのため、ペレット5200の堆積していない領域を埋めるように堆積する。そして、ペレット5200間で粒子5203が横方向に成長(ラテラル成長ともいう。)することで、ペレット5200間を連結させる。このように、ペレット5200の堆積していない領域を埋めるまで粒子5203が堆積する。このメカニズムは、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法の堆積メカニズムに類似する。 The particles 5203 cannot be deposited on an active region such as the surface of the pellet 5200. Therefore, the pellet 5200 is deposited so as to fill an undeposited region. Then, the particles 5203 grow in the horizontal direction between the pellets 5200 (also referred to as lateral growth), whereby the pellets 5200 are connected. In this manner, the particles 5203 are deposited until a region where the pellet 5200 is not deposited is filled. This mechanism is similar to the deposition mechanism of the atomic layer deposition (ALD) method.

なお、ペレット5200間で粒子5203がラテラル成長するメカニズムは複数の可能性がある。例えば、図31(E)に示すように、一層目のM−Zn−O層の側面から連結するメカニズムがある。この場合、一層目のM−Zn−O層が形成された後で、In−O層、二層目のM−Zn−O層の順に、一層ずつ連結していく(第1のメカニズム)。 Note that there are a plurality of possibilities for the lateral growth of the particles 5203 between the pellets 5200. For example, as shown in FIG. 31E, there is a mechanism of coupling from the side surface of the first M-Zn-O layer. In this case, after the first M-Zn-O layer is formed, the In-O layer and the second M-Zn-O layer are connected one by one in order (first mechanism).

または、例えば、図32(A)に示すように、まず一層目のM−Zn−O層の一側面につき粒子5203の一つが結合する。次に、図32(B)に示すようにIn−O層の一側面につき一つの粒子5203が結合する。次に、図32(C)に示すように二層目のM−Zn−O層の一側面につき一つの粒子5203が結合することで連結する場合もある(第2のメカニズム)。なお、図32(A)、図32(B)および図32(C)が同時に起こることで連結する場合もある(第3のメカニズム)。 Alternatively, for example, as illustrated in FIG. 32A, first, one of the particles 5203 is bonded to one side surface of the first M—Zn—O layer. Next, as illustrated in FIG. 32B, one particle 5203 is bonded to one side surface of the In—O layer. Next, as illustrated in FIG. 32C, one particle 5203 may be bonded and bonded to one side surface of the second M-Zn-O layer (second mechanism). 32A, 32B, and 32C may be connected at the same time (third mechanism).

以上に示したように、ペレット5200間における粒子5203のラテラル成長のメカニズムとしては、上記3種類が考えられる。ただし、そのほかのメカニズムによってペレット5200間で粒子5203がラテラル成長する可能性もある。 As described above, the above three types are considered as the mechanism of the lateral growth of the particles 5203 between the pellets 5200. However, there is a possibility that the particles 5203 grow laterally between the pellets 5200 by other mechanisms.

したがって、複数のペレット5200がそれぞれ異なる方向を向いている場合でも、複数のペレット5200間を粒子5203がラテラル成長しながら埋めることにより、結晶粒界の形成が抑制される。また、複数のペレット5200間を、粒子5203が滑らかに結びつけるため、単結晶とも多結晶とも異なる結晶構造が形成される。言い換えると、微小な結晶領域(ペレット5200)間に歪みを有する結晶構造が形成される。このように、結晶領域間を埋める領域は、歪んだ結晶領域であるため、該領域を指して非晶質構造と呼ぶのは適切ではないと考えられる。 Therefore, even when the plurality of pellets 5200 are oriented in different directions, the formation of crystal grain boundaries is suppressed by filling the spaces between the plurality of pellets 5200 while laterally growing the particles 5203. In addition, since the particles 5203 smoothly connect between the plurality of pellets 5200, different crystal structures are formed from single crystals and polycrystals. In other words, a crystal structure having strain is formed between minute crystal regions (pellets 5200). As described above, since the region between the crystal regions is a distorted crystal region, it is considered inappropriate to refer to the region as an amorphous structure.

粒子5203が、ペレット5200間を埋め終わると、ペレット5200と同程度の厚さを有する第1の層が形成される。第1の層の上には新たな一つ目のペレット5200が堆積する。そして、第2の層が形成される。さらに、これが繰り返されることで、積層体を有する薄膜構造が形成される(図29(D)参照。)。 When the particles 5203 finish filling the space between the pellets 5200, a first layer having the same thickness as the pellet 5200 is formed. A new first pellet 5200 is deposited on the first layer. A second layer is then formed. Further, by repeating this, a thin film structure having a stacked body is formed (see FIG. 29D).

なお、ペレット5200の堆積の仕方は、基板5220の表面温度などによっても変化する。例えば、基板5220の表面温度が高いと、ペレット5200が基板5220の表面でマイグレーションを起こす。その結果、ペレット5200と別のペレット5200とが、粒子5203を介さずに連結する割合が増加するため、配向性の高いCAAC−OSとなる。CAAC−OSを成膜する際の基板5220の表面温度は、100℃以上500℃未満、好ましくは140℃以上450℃未満、さらに好ましくは170℃以上400℃未満である。したがって、基板5220として第8世代以上の大面積基板を用いた場合でも、反りなどはほとんど生じないことがわかる。 Note that the manner in which the pellets 5200 are deposited also varies depending on the surface temperature of the substrate 5220 and the like. For example, when the surface temperature of the substrate 5220 is high, the pellet 5200 undergoes migration on the surface of the substrate 5220. As a result, the proportion of the pellet 5200 and another pellet 5200 that are connected without the particle 5203 interposed therebetween increases, so that a CAAC-OS with high orientation is obtained. The surface temperature of the substrate 5220 in forming the CAAC-OS is 100 ° C. or higher and lower than 500 ° C., preferably 140 ° C. or higher and lower than 450 ° C., more preferably 170 ° C. or higher and lower than 400 ° C. Accordingly, it can be seen that even when a large-area substrate of the eighth generation or higher is used as the substrate 5220, warping or the like hardly occurs.

一方、基板5220の表面温度が低いと、ペレット5200が基板5220の表面でマイグレーションを起こしにくくなる。その結果、ペレット5200同士が積み重なることで配向性の低いnc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)などとなる(図33参照。)。nc−OSでは、ペレット5200が負に帯電していることにより、ペレット5200は一定間隔を開けて堆積する可能性がある。したがって、配向性は低いものの、僅かに規則性を有することにより、非晶質酸化物半導体と比べて緻密な構造となる。 On the other hand, when the surface temperature of the substrate 5220 is low, the pellet 5200 is less likely to cause migration on the surface of the substrate 5220. As a result, the pellets 5200 are stacked to form an nc-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor) having low orientation (see FIG. 33). In the nc-OS, since the pellet 5200 is negatively charged, the pellet 5200 may be deposited at regular intervals. Therefore, although the orientation is low, a slight regularity results in a dense structure as compared with an amorphous oxide semiconductor.

また、CAAC−OSにおいて、ペレット同士の隙間が極めて小さくなることで、一つの大きなペレットが形成される場合がある。一つの大きなペレットの内部は単結晶構造を有する。例えば、ペレットの大きさが、上面から見て10nm以上200nm以下、15nm以上100nm以下、または20nm以上50nm以下となる場合がある。 In CAAC-OS, one large pellet may be formed when the gap between pellets is extremely small. The inside of one large pellet has a single crystal structure. For example, the size of the pellet may be 10 nm to 200 nm, 15 nm to 100 nm, or 20 nm to 50 nm when viewed from above.

以上のようなモデルにより、ペレット5200が基板5220の表面に堆積していくと考えられる。被形成面が結晶構造を有さない場合においても、CAAC−OSの成膜が可能であることから、エピタキシャル成長とは異なる成長機構であることがわかる。また、CAAC−OSおよびnc−OSは、大面積のガラス基板などであっても均一な成膜が可能である。例えば、基板5220の表面(被形成面)の構造が非晶質構造(例えば非晶質酸化シリコン)であっても、CAAC−OSを成膜することは可能である。 It is considered that the pellet 5200 is deposited on the surface of the substrate 5220 by the above model. Even when the formation surface does not have a crystal structure, a CAAC-OS film can be formed, which indicates that the growth mechanism is different from that of epitaxial growth. The CAAC-OS and the nc-OS can form a film evenly even when the glass substrate has a large area. For example, the CAAC-OS can be formed even when the surface of the substrate 5220 (formation surface) has an amorphous structure (eg, amorphous silicon oxide).

また、被形成面である基板5220の表面に凹凸がある場合でも、その形状に沿ってペレット5200が配列することがわかる。 Further, it can be seen that even when the surface of the substrate 5220 which is the formation surface is uneven, the pellets 5200 are arranged along the shape.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態9) (Embodiment 9)

<モジュール>
以下では、本発明の一態様の半導体装置を適用した表示モジュールについて、図34を用いて説明を行う。
<Module>
A display module to which the semiconductor device of one embodiment of the present invention is applied is described below with reference to FIGS.

図34に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチセンサ8004、FPC8005に接続された表示装置8006、バックライトユニット8007、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリー8011を有する。なお、バックライトユニット8007、バッテリー8011、タッチセンサ8004などを有さない場合もある。 A display module 8000 shown in FIG. 34 includes a touch sensor 8004 connected to the FPC 8003, a display device 8006 connected to the FPC 8005, a backlight unit 8007, a frame 8009, and a printed circuit board 8010 between the upper cover 8001 and the lower cover 8002. And a battery 8011. Note that the backlight unit 8007, the battery 8011, the touch sensor 8004, and the like may not be provided.

本発明の一態様の半導体装置は、例えば、表示装置8006に用いることができる。 The semiconductor device of one embodiment of the present invention can be used for the display device 8006, for example.

上部カバー8001および下部カバー8002は、タッチセンサ8004および表示装置8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。 The shapes and dimensions of the upper cover 8001 and the lower cover 8002 can be changed as appropriate in accordance with the sizes of the touch sensor 8004 and the display device 8006.

タッチセンサ8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示装置8006に重畳して用いることができる。また、表示装置8006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示装置8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、表示装置8006の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、容量式のタッチパネルとすることも可能である。 The touch sensor 8004 can be formed using a resistive touch panel or a capacitive touch panel superimposed on the display device 8006. In addition, the counter substrate (sealing substrate) of the display device 8006 can have a touch panel function. Alternatively, an optical sensor can be provided in each pixel of the display device 8006 to provide an optical touch panel. Alternatively, a touch sensor electrode may be provided in each pixel of the display device 8006 to form a capacitive touch panel.

バックライトユニット8007は、光源8008を有する。光源8008をバックライトユニット8007の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。 The backlight unit 8007 has a light source 8008. The light source 8008 may be provided at the end of the backlight unit 8007 and a light diffusing plate may be used.

フレーム8009は、表示装置8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有してもよい。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。 The frame 8009 may have a function as an electromagnetic shield for blocking electromagnetic waves generated by the operation of the printed circuit board 8010 in addition to the protective function of the display device 8006. The frame 8009 may have a function as a heat sink.

プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であってもよいし、別途設けたバッテリー8011による電源であってもよい。商用電源を用いる場合には、バッテリー8011を有さなくてもよい。 The printed circuit board 8010 includes a power supply circuit, a signal processing circuit for outputting a video signal and a clock signal. The power source for supplying power to the power supply circuit may be an external commercial power source or a power source using a battery 8011 provided separately. When a commercial power source is used, the battery 8011 is not necessarily provided.

また、表示モジュール8000には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。 Further, the display module 8000 may be additionally provided with a member such as a polarizing plate, a retardation plate, and a prism sheet.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態10) (Embodiment 10)

<電子機器>
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置を適用することのできる電子機器の一例について、図35、図36を用いて説明する。
<Electronic equipment>
In this embodiment, examples of electronic devices to which the display device which is one embodiment of the present invention can be applied will be described with reference to FIGS.

表示装置を適用した電子機器として、例えば、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)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図35、図36に示す。 As an electronic device to which the display device is applied, for example, a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (a mobile phone, a mobile phone) Also referred to as a telephone device), portable game machines, portable information terminals, sound reproduction devices, large game machines such as pachinko machines, and the like. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図35(A)は携帯型ゲーム機であり、筐体7101、筐体7102、表示部7103、表示部7104、マイク7105、スピーカー7106、操作キー7107、スタイラス7108等を有する。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部7103または表示部7104に用いることができる。表示部7103または表示部7104に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにくい携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図35(A)に示した携帯型ゲーム機は、2つの表示部7103と表示部7104とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。 FIG. 35A illustrates a portable game machine including a housing 7101, a housing 7102, a display portion 7103, a display portion 7104, a microphone 7105, speakers 7106, operation keys 7107, a stylus 7108, and the like. The display device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7103 or the display portion 7104. With the use of the light-emitting device according to one embodiment of the present invention for the display portion 7103 or the display portion 7104, a portable game machine that has an excellent usability and is unlikely to deteriorate in quality can be provided. Note that although the portable game machine illustrated in FIG. 35A includes two display portions 7103 and 7104, the number of display portions included in the portable game device is not limited thereto.

図35(B)は、スマートウオッチであり、筐体7302、表示部7304、操作ボタン7311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有する。本発明の一態様に係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルを表示部7304に用いることができる。 FIG. 35B illustrates a smart watch, which includes a housing 7302, a display portion 7304, operation buttons 7311 and 7312, a connection terminal 7313, a band 7321, a clasp 7322, and the like. A display device, an information input device, or a touch panel according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7304.

図35(C)は、携帯情報端末であり、筐体7501に組み込まれた表示部7502の他、操作ボタン7503、外部接続ポート7504、スピーカー7505、マイク7506、表示部7502などを備えている。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部7502に用いることができる。なお、表示部7502は、非常に高精細とすることができるため、中小型でありながら8kの表示を行うことができ、非常に鮮明な画像を得ることができる。 FIG. 35C illustrates a portable information terminal which includes an operation button 7503, an external connection port 7504, a speaker 7505, a microphone 7506, a display portion 7502, and the like in addition to a display portion 7502 incorporated in a housing 7501. The display device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7502. Note that since the display portion 7502 can have extremely high definition, the display portion 7502 can display 8k while being small and medium-sized, and a very clear image can be obtained.

図35(D)はビデオカメラであり、第1筐体7701、第2筐体7702、表示部7703、操作キー7704、レンズ7705、接続部7706等を有する。操作キー7704およびレンズ7705は第1筐体7701に設けられており、表示部7703は第2筐体7702に設けられている。そして、第1筐体7701と第2筐体7702とは、接続部7706により接続されており、第1筐体7701と第2筐体7702の間の角度は、接続部7706により変更が可能である。表示部7703における映像を、接続部7706における第1筐体7701と第2筐体7702との間の角度に従って切り替える構成としても良い。レンズ7705の焦点となる位置には本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部7703に用いることができる。 FIG. 35D illustrates a video camera, which includes a first housing 7701, a second housing 7702, a display portion 7703, operation keys 7704, a lens 7705, a connection portion 7706, and the like. The operation key 7704 and the lens 7705 are provided in the first housing 7701, and the display portion 7703 is provided in the second housing 7702. The first housing 7701 and the second housing 7702 are connected by a connection portion 7706, and the angle between the first housing 7701 and the second housing 7702 can be changed by the connection portion 7706. is there. The video on the display portion 7703 may be switched in accordance with the angle between the first housing 7701 and the second housing 7702 in the connection portion 7706. The imaging device of one embodiment of the present invention can be provided at a position where the lens 7705 is focused. The display device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7703.

図35(E)は、曲面ディスプレイであり、筐体7801に組み込まれた表示部7802の他、操作ボタン7803、スピーカー7804などを備えている。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部7802に用いることができる。 FIG. 35E illustrates a curved display, which includes a display portion 7802 incorporated in a housing 7801, operation buttons 7803, a speaker 7804, and the like. The display device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7802.

図35(F)は、デジタルサイネージであり、電柱7901に設置された表示部7902を備えている。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部7902に用いることができる。 FIG. 35F illustrates digital signage, which includes a display portion 7902 installed on a utility pole 7901. The display device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 7902.

図36(A)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体8121、表示部8122、キーボード8123、ポインティングデバイス8124等を有する。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部8122に適用することができる。なお、表示部8122は、非常に高精細とすることができるため、中小型でありながら8kの表示を行うことができ、非常に鮮明な画像を得ることができる。 FIG. 36A illustrates a laptop personal computer, which includes a housing 8121, a display portion 8122, a keyboard 8123, a pointing device 8124, and the like. The display device according to one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8122. Note that since the display portion 8122 can have very high definition, the display portion 8122 can display 8k while being small and medium-sized, and a very clear image can be obtained.

図36(B)に自動車9700の外観を示す。図36(C)に自動車9700の運転席を示す。自動車9700は、車体9701、車輪9702、ダッシュボード9703、ライト9704等を有する。本発明の一態様の表示装置、または入出力装置は、自動車9700の表示部などに用いることができる。例えば、図36(C)に示す表示部9710乃至表示部9715に本発明の一態様の表示装置、入出力装置、またはタッチパネルを設けることができる。 FIG. 36B illustrates the appearance of an automobile 9700. FIG. 36C illustrates a driver seat of the automobile 9700. The automobile 9700 includes a vehicle body 9701, wheels 9702, a dashboard 9703, lights 9704, and the like. The display device or the input / output device of one embodiment of the present invention can be used for a display portion of an automobile 9700 or the like. For example, the display device 9710 to the display portion 9715 illustrated in FIG. 36C can be provided with the display device, the input / output device, or the touch panel of one embodiment of the present invention.

表示部9710と表示部9711は、自動車のフロントガラスに設けられた表示装置、または入出力装置である。本発明の一態様の表示装置、または入出力装置は、表示装置、または入出力装置が有する電極を、透光性を有する導電性材料で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置、または入出力装置とすることができる。シースルー状態の表示装置、または入出力装置であれば、自動車9700の運転時にも視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様の表示装置、または入出力装置を自動車9700のフロントガラスに設置することができる。なお、表示装置、または入出力装置に、表示装置、または入出力装置を駆動するためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよい。 The display portion 9710 and the display portion 9711 are display devices or input / output devices provided on a windshield of an automobile. The display device or the input / output device of one embodiment of the present invention is a so-called see-through state in which an electrode of the display device or the input / output device is made of a light-transmitting conductive material so that the opposite side can be seen through. Display devices or input / output devices. If the display device or the input / output device is in a see-through state, the view is not hindered even when the automobile 9700 is driven. Thus, the display device or the input / output device of one embodiment of the present invention can be provided on the windshield of the automobile 9700. Note that in the case where a transistor for driving the display device or the input / output device is provided in the display device or the input / output device, an organic transistor using an organic semiconductor material, a transistor using an oxide semiconductor, or the like, A transistor having a light-transmitting property may be used.

表示部9712はピラー部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9712に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。表示部9713はダッシュボード部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9713に映し出すことによって、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。 A display portion 9712 is a display device provided in the pillar portion. For example, the field of view blocked by the pillar can be complemented by displaying an image from the imaging means provided on the vehicle body on the display portion 9712. A display portion 9713 is a display device provided in the dashboard portion. For example, by displaying an image from an imaging unit provided on the vehicle body on the display portion 9713, the view blocked by the dashboard can be complemented. That is, by projecting an image from the imaging means provided outside the automobile, the blind spot can be compensated and safety can be improved. Also, by displaying a video that complements the invisible part, it is possible to confirm the safety more naturally and without a sense of incongruity.

また、図36(D)は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示している。表示部9721は、ドア部に設けられた表示装置、または入出力装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9721に映し出すことによって、ドアで遮られた視界を補完することができる。また、表示部9722は、ハンドルに設けられた表示装置である。表示部9723は、ベンチシートの座面の中央部に設けられた表示装置である。なお、表示装置を座面や背もたれ部分などに設置して、当該表示装置を、当該表示装置の発熱を熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。 FIG. 36D shows the interior of an automobile in which bench seats are used for the driver seat and the passenger seat. The display portion 9721 is a display device or an input / output device provided in the door portion. For example, the field of view blocked by the door can be complemented by displaying an image from an imaging unit provided on the vehicle body on the display portion 9721. The display portion 9722 is a display device provided on the handle. The display unit 9723 is a display device provided at the center of the seat surface of the bench seat. Note that the display device can be installed on a seating surface or a backrest portion, and the display device can be used as a seat heater using heat generated by the display device as a heat source.

表示部9714、表示部9715、または表示部9722はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目やレイアウトなどは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部9710乃至表示部9713、表示部9721、表示部9723にも表示することができる。また、表示部9710乃至表示部9715、表示部9721乃至表示部9723は照明装置として用いることも可能である。また、表示部9710乃至表示部9715、表示部9721乃至表示部9723は加熱装置として用いることも可能である。 The display portion 9714, the display portion 9715, or the display portion 9722 can provide various other information such as navigation information, a speedometer and a tachometer, a travel distance, an oil supply amount, a gear state, and an air conditioner setting. In addition, display items, layouts, and the like displayed on the display unit can be changed as appropriate according to the user's preference. Note that the above information can also be displayed on the display portion 9710 to the display portion 9713, the display portion 9721, and the display portion 9723. The display portions 9710 to 9715 and the display portions 9721 to 9723 can also be used as lighting devices. The display portions 9710 to 9715 and the display portions 9721 to 9723 can also be used as heating devices.

本発明の一態様の表示装置が適用される表示部は平面であってもよい。この場合、本発明の一態様の表示装置は、曲面や可撓性を有さない構成であってもよい。 The display portion to which the display device of one embodiment of the present invention is applied may be a flat surface. In this case, the display device of one embodiment of the present invention may have a curved surface or a structure that does not have flexibility.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

10 表示装置
17 酸化物半導体膜
18 遮光層
20 表示パネル
21 表示領域
22 周辺回路
24 画素
36 電極
42 FPC
50 トランジスタ
51 トランジスタ
52 トランジスタ
53 トランジスタ
54 トランジスタ
55 トランジスタ
57 トランジスタ
58 トランジスタ
59 トランジスタ
60 容量素子
61 容量素子
64 容量素子
65 容量素子
70 発光素子
80 液晶素子
81 液晶素子
90 入力装置
91 信号線
92 走査線
100 基板
101 基板
103 偏光板
104 バックライト
110 絶縁層
112 絶縁層
120 導電層
120a 導電膜
123 酸化物半導体層
130 絶縁層
131 絶縁層
140 酸化物半導体層
140a 酸化物半導体膜
141 酸化物半導体層
141a 酸化物半導体膜
142 酸化物半導体層
142a 酸化物半導体膜
143 酸化物半導体層
145 酸化物半導体層
150 導電層
150a 導電膜
160 導電層
165 絶縁層
170 絶縁層
175 中間膜
177 酸素
180 絶縁層
190 導電層
190a 導電膜
191 開口部
195 絶縁層
200 導電層
210 絶縁層
220 導電層
230 層
240 スペーサ
245 隔壁
250 EL層
260 導電層
300 基板
301 基板
302 保護基板
303 偏光板
312 絶縁層
330 絶縁層
360 着色層
370 接着層
371 接着層
372 接着層
373 接着層
374 接着層
375 接着層
376 接着層
380 導電層
390 液晶層
400 酸化物導電層
410 導電層
420 絶縁層
430 導電層
440 絶縁層
510 異方性導電膜
520 導電層
550 トランジスタ
554 トランジスタ
555 トランジスタ
560 容量素子
564 容量素子
565 容量素子
601 プリカーサ
602 プリカーサ
700 基板
701 画素部
702 走査線駆動回路
703 走査線駆動回路
704 信号線駆動回路
710 容量配線
711a 原料供給部
711b 原料供給部
712 ゲート配線
713 ゲート配線
714 データ線
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
810 導入口
830 プラズマ発生源
850 プラズマALD装置
851 プラズマ源
853 チャンバー
855 プリカーサ供給部
857 プリカーサ供給部
859 プリカーサ導入用バルブ
861 プリカーサ導入用バルブ
863 ゲ−トバルブ
865 ヒーター
867 被成膜基板
869 ポンプ
930 基板
931 電極
932 電極
933 電極
934 ブリッジ電極
936 電極
937 電極
938 交差部
941 配線
942 配線
950 FPC
951 IC
1700 基板
1701 チャンバー
1702 ロード室
1703 前処理室
1704 チャンバー
1705 チャンバー
1706 アンロード室
1711a 原料供給部
1711b 原料供給部
1712a 高速バルブ
1712b 高速バルブ
1712c 高速バルブ
1712d 高速バルブ
1713a 原料導入口
1713b 原料導入口
1714 原料排出口
1715 排気装置
1716 基板ホルダ
1720 搬送室
3501 配線
3502 配線
3503 トランジスタ
3504 液晶素子
3510 配線
3510_1 配線
3510_2 配線
3511 配線
3515_1 ブロック
3515_2 ブロック
3516 ブロック
5200 ペレット
5201 イオン
5203 粒子
5220 基板
5230 ターゲット
5240 プラズマ
5260 加熱機構
7101 筐体
7102 筐体
7103 表示部
7104 表示部
7105 マイク
7106 スピーカー
7107 操作キー
7108 スタイラス
7302 筐体
7304 表示部
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 金
7501 筐体
7502 表示部
7503 操作ボタン
7504 外部接続ポート
7505 スピーカー
7506 マイク
7701 筐体
7702 筐体
7703 表示部
7704 操作キー
7705 レンズ
7706 接続部
7801 筐体
7802 表示部
7803 操作ボタン
7804 スピーカー
7901 電柱
7902 表示部
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチセンサ
8005 FPC
8006 表示装置
8007 バックライトユニット
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリー
8121 筐体
8122 表示部
8123 キーボード
8124 ポインティングデバイス
9700 自動車
9701 車体
9702 車輪
9703 ダッシュボード
9704 ライト
9710 表示部
9711 表示部
9712 表示部
9713 表示部
9714 表示部
9715 表示部
9721 表示部
9722 表示部
9723 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 17 Oxide semiconductor film 18 Light shielding layer 20 Display panel 21 Display area 22 Peripheral circuit 24 Pixel 36 Electrode 42 FPC
50 transistor 51 transistor 52 transistor 53 transistor 54 transistor 55 transistor 57 transistor 58 transistor 59 transistor 60 capacitor element 61 capacitor element 64 capacitor element 65 capacitor element 70 light emitting element 80 liquid crystal element 81 liquid crystal element 90 input device 91 signal line 92 scanning line 100 substrate DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 103 Polarizing plate 104 Backlight 110 Insulating layer 112 Insulating layer 120 Conductive layer 120a Conductive film 123 Oxide semiconductor layer 130 Insulating layer 131 Insulating layer 140 Oxide semiconductor layer 140a Oxide semiconductor film 141 Oxide semiconductor layer 141a Oxide semiconductor Film 142 oxide semiconductor layer 142a oxide semiconductor film 143 oxide semiconductor layer 145 oxide semiconductor layer 150 conductive layer 150a conductive film 160 conductive layer 165 insulating layer 170 insulating layer 175 Intermediate film 177 Oxygen 180 Insulating layer 190 Conductive layer 190a Conductive film 191 Opening 195 Insulating layer 200 Conductive layer 210 Insulating layer 220 Conductive layer 230 Layer 240 Spacer 245 Partition 250 EL layer 260 Conductive layer 300 Substrate 301 Substrate 302 Protective substrate 303 Polarizing plate 312 Insulating layer 330 Insulating layer 360 Colored layer 370 Adhesive layer 371 Adhesive layer 372 Adhesive layer 373 Adhesive layer 375 Adhesive layer 376 Adhesive layer 380 Conductive layer 390 Liquid crystal layer 400 Oxide conductive layer 410 Conductive layer 420 Insulating layer 430 Conductive layer 440 Insulating layer 510 Anisotropic conductive film 520 Conductive layer 550 Transistor 554 Transistor 555 Transistor 560 Capacitor element 564 Capacitor element 565 Capacitor element 601 Precursor 602 Precursor 700 Substrate 701 Pixel portion 702 Scan line driver circuit 703 Inspection line driving circuit 704 Signal line driving circuit 710 Capacitor wiring 711a Raw material supply part 711b Raw material supply part 712 Gate wiring 713 Gate wiring 714 Data line 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 810 Inlet 830 Plasma generation source 850 Plasma ALD apparatus 851 Plasma source 853 Chamber 855 Precursor supply section 857 Precursor supply section 859 Precursor introduction valve 861 Precursor Introduction valve 863 Gate valve 865 Heater 867 Deposition substrate 869 Pump 930 Substrate 931 Electrode 932 Electrode 933 Electrode 934 Bridge electrode 936 Electrode 937 Electrode 938 Intersection 941 Wiring 942 Wiring 950 FPC
951 IC
1700 Substrate 1701 Chamber 1702 Load chamber 1703 Pretreatment chamber 1704 Chamber 1705 Chamber 1706 Unload chamber 1711a Raw material supply portion 1711b Raw material supply portion 1712a High speed valve 1712b High speed valve 1712c High speed valve 1712d High speed valve 1713a Raw material introduction port 1713b Raw material introduction port 1714 Raw material discharge Exit 1715 Exhaust device 1716 Substrate holder 1720 Transport chamber 3501 Wiring 3502 Wiring 3503 Transistor 3504 Liquid crystal element 3510 Wiring 3510_1 Wiring 3510_2 Wiring 3511 Wiring 3515_1 Block 3515_2 Block 3516 Block 5200 Pellet 5201 Ion 5203 Particle 5220 Substrate 5230 Target 5240 Plasma housing 260 Heating mechanism 7101 Body 7102 Body 7103 Display portion 7104 Display portion 7105 Microphone 7106 Speaker 7107 Operation key 7108 Stylus 7302 Case 7304 Display portion 7311 Operation button 7312 Operation button 7313 Connection terminal 7321 Band 7322 Gold 7501 Case 7502 Display portion 7503 Operation button 7504 External connection port 7505 Speaker 7506 Microphone 7701 Housing 7702 Housing 7703 Display unit 7704 Operation key 7705 Lens 7706 Connection unit 7801 Housing 7802 Display unit 7803 Operation button 7804 Speaker 7901 Telephone pole 7902 Display unit 8000 Display module 8001 Upper cover 8002 Lower cover 8003 FPC
8004 Touch sensor 8005 FPC
8006 Display device 8007 Backlight unit 8008 Light source 8009 Frame 8010 Printed circuit board 8011 Battery 8121 Case 8122 Display unit 8123 Keyboard 8124 Pointing device 9700 Car 9701 Car body 9702 Wheel 9703 Dashboard 9704 Light 9710 Display unit 9711 Display unit 9712 Display unit 9713 Display unit 9714 Display unit 9715 Display unit 9721 Display unit 9722 Display unit 9723 Display unit

Claims (13)

トランジスタと、容量素子と、を有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、
第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に設けられた第1の導電層と、
前記第1の絶縁層および前記第1の導電層上に設けられた第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層上に設けられた第3の絶縁層と、
前記第3の絶縁層上に設けられた酸化物半導体層と、
前記第3の絶縁層および前記酸化物半導体層上に設けられた第2の導電層および第3の導電層と、
前記第3の絶縁層、前記第2の導電層、前記酸化物半導体層および前記第3の導電層上に設けられた第4の絶縁層と、
前記第2の絶縁層および前記第4の絶縁層上に設けられた第5の絶縁層と、を有し、
前記容量素子は、
酸化物導電層と、
前記第5の絶縁層と、
前記第5の絶縁層上に設けられた第4の導電層と、を有し、
前記酸化物導電層は、前記酸化物半導体層と同一の金属元素を含み、
前記酸化物導電層は、前記酸化物半導体層に比べて水素濃度が高く、
前記第5の絶縁層は、前記第3の絶縁層、および前記第4の絶縁層の端部を覆うように設けられており、
前記第2の絶縁層と、前記第5の絶縁層が接し、
前記第5の絶縁層は、被覆性が高いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a transistor and a capacitor,
The transistor is
A first insulating layer;
A first conductive layer provided on the first insulating layer;
A second insulating layer provided on the first insulating layer and the first conductive layer;
A third insulating layer provided on the second insulating layer;
An oxide semiconductor layer provided on the third insulating layer;
A second conductive layer and a third conductive layer provided on the third insulating layer and the oxide semiconductor layer;
A fourth insulating layer provided on the third insulating layer, the second conductive layer, the oxide semiconductor layer, and the third conductive layer;
A second insulating layer and a fifth insulating layer provided on the fourth insulating layer,
The capacitive element is
An oxide conductive layer;
The fifth insulating layer;
A fourth conductive layer provided on the fifth insulating layer,
The oxide conductive layer includes the same metal element as the oxide semiconductor layer,
The oxide conductive layer has a higher hydrogen concentration than the oxide semiconductor layer,
The fifth insulating layer is provided so as to cover end portions of the third insulating layer and the fourth insulating layer,
The second insulating layer and the fifth insulating layer are in contact with each other;
The semiconductor device according to claim 5, wherein the fifth insulating layer has high coverage.
トランジスタと、容量素子と、を有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に設けられた第1の導電層と、
前記第1の絶縁層、前記第1の導電層上に設けられた第2の絶縁層、および第3の絶縁層と、
前記第3の絶縁層上に設けられた酸化物半導体層と、
前記第3の絶縁層、前記酸化物半導体層上に設けられた第2の導電層、および第3の導電層と、
前記第3の絶縁層、前記第2の導電層、前記酸化物半導体層、および前記第3の導電層上に設けられた第4の絶縁層と、
前記第4の絶縁層上に設けられた第5の絶縁層と、
前記第2の絶縁層、前記第5の絶縁層上に設けられた第6の絶縁層と、を有し、
前記容量素子は、酸化物導電層と、
前記第4の絶縁層と、
前記第4の絶縁層上に設けられた第4の導電層と、を有し、
前記酸化物導電層は、前記酸化物半導体層と同一の金属元素を含み、
前記酸化物導電層は、前記酸化物半導体層に比べて水素濃度が高く、
前記第5の絶縁層は、前記第3の絶縁層、および前記第4の絶縁層の端部を覆うように設けられており、
前記第6の絶縁層は、前記第5の絶縁層の端部を覆うように設けられており、
前記第2の絶縁層と、前記第5の絶縁層および前記第6の絶縁層とが接し、
前記第6の絶縁層は、被覆性が高いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a transistor and a capacitor,
The transistor includes a first insulating layer;
A first conductive layer provided on the first insulating layer;
The first insulating layer, the second insulating layer provided on the first conductive layer, and the third insulating layer;
An oxide semiconductor layer provided on the third insulating layer;
The third insulating layer, a second conductive layer provided on the oxide semiconductor layer, and a third conductive layer;
A fourth insulating layer provided on the third insulating layer, the second conductive layer, the oxide semiconductor layer, and the third conductive layer;
A fifth insulating layer provided on the fourth insulating layer;
A second insulating layer, a sixth insulating layer provided on the fifth insulating layer, and
The capacitive element includes an oxide conductive layer,
The fourth insulating layer;
A fourth conductive layer provided on the fourth insulating layer,
The oxide conductive layer includes the same metal element as the oxide semiconductor layer,
The oxide conductive layer has a higher hydrogen concentration than the oxide semiconductor layer,
The fifth insulating layer is provided so as to cover end portions of the third insulating layer and the fourth insulating layer,
The sixth insulating layer is provided so as to cover an end of the fifth insulating layer,
The second insulating layer is in contact with the fifth insulating layer and the sixth insulating layer;
The semiconductor device according to claim 6, wherein the sixth insulating layer has high coverage.
請求項1または2において、前記第5の絶縁層は、水、水素、酸素に対してバリア性を有していることを特徴とする半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth insulating layer has a barrier property against water, hydrogen, and oxygen. 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記第5の絶縁層は、窒化シリコン膜であることを特徴とする半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fifth insulating layer is a silicon nitride film. 5. 請求項2乃至4のいずれか一項において、前記第6の絶縁層は、酸化アルミニウム膜であることを特徴とする半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the sixth insulating layer is an aluminum oxide film. 第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
第1のレジストマスクを用いて前記第1の導電膜を選択的にエッチングすることにより、第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に第2の絶縁層および第3の絶縁層を当該順序で形成し、
前記第3の絶縁層上に酸化物半導体膜を形成し、
第2のレジストマスクを用いて前記酸化物半導体膜を選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層を形成し、
前記第3の絶縁層、前記第1の前記酸化物半導体層および前記第2の酸化物半導体層上に第2の導電膜を形成し、
第3のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記第1の酸化物半導体層に接する第2の導電層および第3の導電層を形成し、
前記第3の絶縁層、前記第1の酸化物半導体層、前記第2の酸化物半導体層、第2の導電層および第3の導電層上に第4の絶縁膜を形成し、
前記第4の絶縁膜上に中間膜を形成し、
前中間膜を介して前記第1の酸化物半導体層および前記第2の酸化物半導体層に酸素を添加し、
前記中間膜をエッチングにより除去し、
第4のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記第2の酸化物半導体層が露出する開口部を有する第4の絶縁層を形成し、
前記第2の絶縁層、前記第4の絶縁層および前記第2の酸化物半導体層上に第5の絶縁層を形成し、
前記第5の絶縁層から前記第2の酸化物半導体層に不純物を拡散させて酸化物導電層を形成し、
前記第5の絶縁層上に第3の導電膜を形成し、
第5のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記酸化物導電層と重なる領域に第4の導電層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating layer;
Forming a first conductive film on the first insulating layer;
A first conductive layer is formed by selectively etching the first conductive film using a first resist mask;
Forming a second insulating layer and a third insulating layer in this order on the first conductive layer;
Forming an oxide semiconductor film on the third insulating layer;
Forming the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer by selectively etching the oxide semiconductor film using a second resist mask;
Forming a second conductive film on the third insulating layer, the first oxide semiconductor layer, and the second oxide semiconductor layer;
Forming a second conductive layer and a third conductive layer in contact with the first oxide semiconductor layer by selectively etching using a third resist mask;
Forming a fourth insulating film on the third insulating layer, the first oxide semiconductor layer, the second oxide semiconductor layer, the second conductive layer, and the third conductive layer;
Forming an intermediate film on the fourth insulating film;
Oxygen is added to the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer through the intermediate film,
Removing the intermediate film by etching;
By selectively etching using a fourth resist mask, a fourth insulating layer having an opening from which the second oxide semiconductor layer is exposed is formed.
Forming a fifth insulating layer on the second insulating layer, the fourth insulating layer, and the second oxide semiconductor layer;
An impurity conductive layer is formed by diffusing impurities from the fifth insulating layer to the second oxide semiconductor layer;
Forming a third conductive film on the fifth insulating layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a fourth conductive layer is formed in a region overlapping with the oxide conductive layer by selective etching using a fifth resist mask.
第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
第1のレジストマスクを用いて前記第1の導電膜を選択的にエッチングすることにより、第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に第2の絶縁層および第3の絶縁層を当該順序で形成し、
前記第3の絶縁層上に酸化物半導体膜を形成し、
第2のレジストマスクを用いて前記酸化物半導体膜を選択的にエッチングすることにより、第1の酸化物半導体層および第2の酸化物半導体層を形成し、
前記第3の絶縁層、前記第1の前記酸化物半導体層および前記第2の酸化物半導体層上に第2の導電膜を形成し、
第3のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記第1の酸化物半導体層に接する第2の導電層および第3の導電層を形成し、
前記第3の絶縁層、前記第1の酸化物半導体層、前記第2の酸化物半導体層、第2の導電層および第3の導電層上に第4の絶縁膜を形成し、
前記第4の絶縁膜上に中間膜を形成し、
前記中間膜を介して前記第1の酸化物半導体層および前記第2の酸化物半導体層に酸素を添加し、
前記中間膜をエッチングにより除去し、
第4のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記第2の酸化物半導体層が露出する開口部を有する第4の絶縁層を形成し、
前記第2の絶縁層、前記第4の絶縁層および前記第2の酸化物半導体層上に第5の絶縁層を形成し、
前記第5の絶縁層から前記第2の酸化物半導体層に不純物を拡散させて酸化物導電層を形成し、
前記第5の絶縁層上に第3の導電膜を形成し、
第5のレジストマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、前記第1の酸化物半導体層および前記酸化物導電層と重なる領域に第4の導電層を形成し、
前記第5の絶縁層および前記第4の導電層上に第6の絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating layer;
Forming a first conductive film on the first insulating layer;
A first conductive layer is formed by selectively etching the first conductive film using a first resist mask;
Forming a second insulating layer and a third insulating layer in this order on the first conductive layer;
Forming an oxide semiconductor film on the third insulating layer;
Forming the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer by selectively etching the oxide semiconductor film using a second resist mask;
Forming a second conductive film on the third insulating layer, the first oxide semiconductor layer, and the second oxide semiconductor layer;
Forming a second conductive layer and a third conductive layer in contact with the first oxide semiconductor layer by selectively etching using a third resist mask;
Forming a fourth insulating film on the third insulating layer, the first oxide semiconductor layer, the second oxide semiconductor layer, the second conductive layer, and the third conductive layer;
Forming an intermediate film on the fourth insulating film;
Oxygen is added to the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer through the intermediate film,
Removing the intermediate film by etching;
By selectively etching using a fourth resist mask, a fourth insulating layer having an opening from which the second oxide semiconductor layer is exposed is formed.
Forming a fifth insulating layer on the second insulating layer, the fourth insulating layer, and the second oxide semiconductor layer;
An impurity conductive layer is formed by diffusing impurities from the fifth insulating layer to the second oxide semiconductor layer;
Forming a third conductive film on the fifth insulating layer;
By selectively etching using a fifth resist mask, a fourth conductive layer is formed in a region overlapping with the first oxide semiconductor layer and the oxide conductive layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a sixth insulating layer on the fifth insulating layer and the fourth conductive layer.
請求項6または7において、前記第5の絶縁膜をALD法により形成することを特徴とした半導体装置の作製方法。 8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the fifth insulating film is formed by an ALD method. 請求項6乃至8のいずれかの一項において、前記第5の絶縁膜をプラズマALD法に形成することを特徴とした半導体装置の作製方法。 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the fifth insulating film is formed by a plasma ALD method. 請求項6乃至9のいずれか一項において、前記第5の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成することを特徴とした半導体装置の作製方法。 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein a silicon nitride film is formed as the fifth insulating film. 請求項7乃至10のいずれか一項において、前記第6の絶縁膜として酸化アルミニウム膜を形成することを特徴とした半導体装置の作製方法。 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein an aluminum oxide film is formed as the sixth insulating film. 請求項7乃至11のいずれか一項において、前記第5の絶縁膜をプラズマCVD法で形成し、前記第6の絶縁層をプラズマALD法で形成することを特徴とした半導体装置の製造方法。 12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the fifth insulating film is formed by a plasma CVD method, and the sixth insulating layer is formed by a plasma ALD method. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置と、マイクと、スピーカーと、筐体と、を有することを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising: the semiconductor device according to claim 1; a microphone; a speaker; and a housing.
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