JP2019054028A - Semiconductor device, and display device - Google Patents

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Yukinori Shima
行徳 島
健輔 吉住
Kensuke Yoshizumi
健輔 吉住
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Abstract

To provide a semiconductor device capable of high integration.SOLUTION: A transistor 100 and a transistor 100A can be formed on the same substrate 102 via the same process. The transistor 100 and a transistor 100A have the substantially same configuration, excepting presence or absence of a sidewall insulation layer, different channel length and channel width, and different thickness of the gate insulation layer. The insulation layer 316 is provided to cover the top face of an insulation layer 110a, the lateral face of a metal oxide layer 114, and the lateral face of a conductive layer 112. An insulation layer 316 has a function as a sidewall insulation layer. A metal oxide layer 117 is provided to cover the top face of an insulation layer 104, the top face and the lateral face of a semiconductor layer 108, the lateral faces of the insulation layer 110a and the insulation layer 316, and the top face of the conductive layer 112. An insulation layer 118 is provided to cover the metal oxide layer 117.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置、及びその作製方法に関する。   One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, and a manufacturing method thereof. One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device including an oxide semiconductor film and a manufacturing method thereof.

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、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又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. Technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input / output devices, and driving methods thereof , Or a method for producing them, can be mentioned 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、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、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 transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, a memory device, or the like is one embodiment of a semiconductor device. In addition, an imaging 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.

近年、半導体装置の開発が進められ、LSIやCPUやメモリが主に用いられている。CPUは、半導体ウエハから切り離された半導体集積回路(少なくともトランジスタおよびメモリ)を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。   In recent years, semiconductor devices have been developed, and LSIs, CPUs, and memories are mainly used. The CPU is an aggregate of semiconductor elements having a semiconductor integrated circuit (at least a transistor and a memory) separated from a semiconductor wafer and formed with electrodes serving as connection terminals.

LSIやCPUやメモリなどの半導体回路(ICチップ)は、回路基板、例えばプリント配線板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。また、高解像度を有する表示装置は、ドライバ回路などの周辺回路を組み込むことで、部品点数の削減が検討されている。   A semiconductor circuit (IC chip) such as an LSI, a CPU, or a memory is mounted on a circuit board, for example, a printed wiring board, and used as one of various electronic device components. In addition, a display device having high resolution has been studied to reduce the number of components by incorporating peripheral circuits such as driver circuits.

従って、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。当該トランジスタは集積回路(IC)や画像表示装置(単に表示装置とも表記する。)のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、特許文献1では、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化物半導体層の中で、チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度(単に移動度、またはμFEという場合がある)を高めた半導体装置が開示されている。   Therefore, a technique for forming a transistor using a semiconductor thin film formed over a substrate having an insulating surface has attracted attention. The transistor is widely applied to electronic devices such as an integrated circuit (IC) and an image display device (also simply referred to as a display device). A silicon-based semiconductor material is widely known as a semiconductor thin film applicable to a transistor, but an oxide semiconductor has attracted attention as another material. For example, in Patent Document 1, a plurality of oxide semiconductor layers are stacked, and among the plurality of oxide semiconductor layers, the oxide semiconductor layer serving as a channel contains indium and gallium, and the proportion of indium is the proportion of gallium. A semiconductor device is disclosed in which the field effect mobility (which may be simply referred to as mobility or μFE) is increased by increasing the field effect mobility.

特開2014−7399号公報JP 2014-7399 A

半導体装置は用いられる用途や要求される電気的特性により、異なる機能を有する複数のトランジスタが必要となる。したがって、要求される特性を有するようにトランジスタを作り分けることが望まれる。 A semiconductor device requires a plurality of transistors having different functions depending on the intended use and required electrical characteristics. Therefore, it is desirable to make transistors separately so as to have the required characteristics.

上記に鑑み、本発明の一態様は、高速動作が可能で駆動電圧の低いトランジスタ、及び電圧に対して高耐圧で信頼性の高い薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供することを課題の一とする。または、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。または、新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。または、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。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。 In view of the above, an object of one embodiment of the present invention is to provide a transistor that can operate at high speed and has a low driving voltage and a thin film transistor that has high withstand voltage and high reliability with respect to voltage. Another object is to provide a highly reliable semiconductor device. Another object is to provide a novel semiconductor device. Another object is to provide a highly reliable display device. Another object is to provide a novel display device.

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。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。また、上記以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から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. In one embodiment of the present invention, it is not necessary to solve all of these problems. Issues other than those described above can be extracted from the description, drawings, claims, and the like.

本発明の一態様は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の絶縁層と、第1の導電層と、サイドウォール絶縁層と、を有し、第1の絶縁層は、第1の半導体層と第1の導電層との間に位置し、第1の導電層の端部は、第1の絶縁層の端部より内側に位置し、サイドウォール絶縁層は、第1の絶縁層の上面、及び第1の導電層の側面に接し、第2のトランジスタは、第2の半導体層、第2の絶縁層と、第2の導電層と、を有し、第2の絶縁層は、第2の半導体層と第2の導電層との間に位置し、第2のゲート絶縁層は、第1のゲート絶縁層よりも膜厚が厚い半導体装置である。 One embodiment of the present invention includes a first transistor and a second transistor, and the first transistor includes a first semiconductor layer, a first insulating layer, a first conductive layer, A first insulating layer positioned between the first semiconductor layer and the first conductive layer, and an end portion of the first conductive layer is defined by the first insulating layer. The sidewall insulating layer is in contact with the upper surface of the first insulating layer and the side surface of the first conductive layer, and the second transistor includes the second semiconductor layer and the second insulating layer. And a second conductive layer, the second insulating layer is located between the second semiconductor layer and the second conductive layer, and the second gate insulating layer is The semiconductor device is thicker than the gate insulating layer.

前述の半導体装置において、サイドウォール絶縁層は、第2の絶縁層と同じ材料を有すると好ましく、第2の絶縁層と同じ絶縁膜を加工して形成されるとより好ましい。 In the above-described semiconductor device, the sidewall insulating layer preferably has the same material as the second insulating layer, and more preferably is formed by processing the same insulating film as the second insulating layer.

前述の半導体装置において、第2のトランジスタは、さらに第3の絶縁層を有し、第3の絶縁層は、第2の半導体層と、第2の絶縁層との間に位置し、第3の絶縁層と第2の絶縁層とは、上面形状が概略一致すると好ましい。 In the above semiconductor device, the second transistor further includes a third insulating layer, and the third insulating layer is located between the second semiconductor layer and the second insulating layer. It is preferable that the upper surface shape of the insulating layer and the second insulating layer substantially coincide with each other.

前述の半導体装置において、第3の絶縁層は、第1の絶縁層と同じ材料を有すると好ましく、第1の絶縁層と同じ絶縁膜を加工して形成されるとより好ましい。 In the above semiconductor device, the third insulating layer preferably has the same material as the first insulating layer, and more preferably is formed by processing the same insulating film as the first insulating layer.

前述の半導体装置において、第1の導電層のチャネル長方向の幅は、第2の導電層のチャネル長方向の幅よりも小さいと好ましい。 In the above-described semiconductor device, the width of the first conductive layer in the channel length direction is preferably smaller than the width of the second conductive layer in the channel length direction.

前述の半導体装置において、第1の半導体層及び第2の半導体層は、それぞれ金属酸化物を有すると好ましい。 In the above semiconductor device, each of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer preferably includes a metal oxide.

本発明の一態様は、前述の半導体装置と、該半導体装置と電気的に接続される液晶素子又は発光素子と、を有する表示装置である。 One embodiment of the present invention is a display device including the above-described semiconductor device and a liquid crystal element or a light-emitting element which is electrically connected to the semiconductor device.

本発明の一態様により、高速動作が可能で駆動電圧の低いトランジスタ、及び電圧に対して高耐圧で信頼性の高い薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供できる。または、信頼性の高い半導体装置を提供できる。または、新規な半導体装置を提供できる。または、信頼性の高い表示装置を提供できる。または、新規な表示装置を提供できる。   According to one embodiment of the present invention, a semiconductor device that can operate at high speed and has a low driving voltage and a thin film transistor that has high withstand voltage and high reliability with respect to voltage can be provided. Alternatively, a highly reliable semiconductor device can be provided. Alternatively, a novel semiconductor device can be provided. Alternatively, a highly reliable display device can be provided. Alternatively, a novel display device can be provided.

トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの作製方法を説明する図。10A to 10D illustrate a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法を説明する図。10A to 10D illustrate a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法を説明する図。10A to 10D illustrate a method for manufacturing a transistor. 表示装置の上面図。The top view of a display apparatus. 表示装置の断面図。Sectional drawing of a display apparatus. 表示装置の断面図。Sectional drawing of a display apparatus. 表示装置の断面図。Sectional drawing of a display apparatus. 表示装置の断面図。Sectional drawing of a display apparatus. 表示装置の断面図。Sectional drawing of a display apparatus. 表示装置のブロック図及び回路図。The block diagram and circuit diagram of a display apparatus. 表示装置のブロック図。The block diagram of a display apparatus. 電子機器の構成例。Configuration example of an electronic device. 電子機器の構成例。Configuration example of an electronic device. テレビジョン装置の構成例。2 shows a configuration example of a television device.

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the embodiments can be implemented in many different modes, and it is easily understood by those skilled in the art that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. . Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments.

また、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。   In each drawing described in this specification, the size, the layer thickness, or the region of each component is exaggerated for clarity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale.

また、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。   In addition, the ordinal numbers “first”, “second”, and “third” used in the present specification are given in order to avoid confusion between components, and are not limited numerically.

また、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 addition, in this specification, terms indicating arrangement such as “above” and “below” are used for convenience to describe the positional relationship between components with reference to the drawings. Moreover, the positional relationship between components changes suitably according to the direction which draws each structure. Therefore, the present invention is not limited to the words and phrases described in the specification, and can be appropriately rephrased depending on the situation.

また、本明細書等において、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)の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介してソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。   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 formation region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and between the source and drain via the channel formation region. A current can flow. Note that in this specification and the like, a channel formation region refers to a region through which a current mainly flows.

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。   In addition, the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.

本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductor又は単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。また、「OS FET」と記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。   In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, when a metal oxide is used for an active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. In the case of “OS FET”, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.

また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(Cloud−Aligned Composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、又は材料の構成の一例を表す。   Further, in this specification and the like, there are cases where they are described as CAAC (c-axis aligned crystal) and CAC (Cloud-aligned Composite). Note that CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a material structure.

また、本明細書等において、CAC−OS又はCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。   In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide has a conductive function in part of a material and an insulating function in part of the material, and the whole material is a semiconductor. It has the function of. In the material, the conductive region and the insulating region may be separated at the nanoparticle level. In addition, the conductive region and the insulating region may be unevenly distributed in the material, respectively. In addition, the conductive region may be observed with the periphery blurred and connected in a cloud shape.

また、CAC−OS又はCAC−metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。   In CAC-OS or CAC-metal oxide, the conductive region and the insulating region are each dispersed in a material with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 3 nm. There is.

また、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OS又はCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。   Moreover, CAC-OS or CAC-metal oxide is comprised by the component which has a different band gap. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide includes a component having a wide gap caused by an insulating region and a component having a narrow gap caused by a conductive region. In the case of the configuration, when the carrier flows, the carrier mainly flows in the component having the narrow gap. In addition, the component having a narrow gap acts in a complementary manner to the component having a wide gap, and the carrier flows through the component having the wide gap in conjunction with the component having the narrow gap. Therefore, when the CAC-OS or the CAC-metal oxide is used for a channel formation region of a transistor, high current driving force, that is, high on-state current and high field-effect mobility can be obtained in the on-state of the transistor.

すなわち、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、又は金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。   That is, CAC-OS or CAC-metal oxide can also be called a matrix composite material or a metal matrix composite material.

なお、CAAC構造とは、複数のナノ結晶(最大径が10nm未満である結晶領域)を有する薄膜などの結晶構造の一つであり、各ナノ結晶はc軸が特定の方向に配向し、かつa軸及びb軸は配向性を有さずに、ナノ結晶同士が粒界を形成することなく連続的に連結しているといった特徴を有する結晶構造である。特にCAAC構造を有する薄膜は、各ナノ結晶のc軸が、薄膜の厚さ方向、被形成面の法線方向、又は薄膜の表面の法線方向に配向しやすいといった特徴を有する。   The CAAC structure is one of crystal structures such as a thin film having a plurality of nanocrystals (a crystal region having a maximum diameter of less than 10 nm), and each nanocrystal has a c-axis oriented in a specific direction, and The a-axis and the b-axis are crystal structures having the characteristics that the nanocrystals are continuously connected without forming a grain boundary without having orientation. In particular, a thin film having a CAAC structure has a feature that the c-axis of each nanocrystal is easily oriented in the thickness direction of the thin film, the normal direction of the surface to be formed, or the normal direction of the surface of the thin film.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の構成例、及びその作製方法の例について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a structural example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention and an example of a manufacturing method thereof will be described.

本発明の一態様は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタとを有し、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタが同一基板上に設けられる半導体装置である。第1のトランジスタと第2のトランジスタはそれぞれ異なる構造を有する。第1のトランジスタは、ゲート絶縁層が薄く、且つ微細なトランジスタである。また、第1のトランジスタは、ゲート絶縁膜の上面、及びゲート電極の側面に接して、サイドウォールとして機能する絶縁層(以下、サイドウォール絶縁層ともいう)が設けられる。この様な構成をすることで、第1のトランジスタを高速、低電圧で動作するトランジスタとすることができる。また、第2のトランジスタは、第1のトランジスタよりゲート絶縁層が厚いトランジスタである。この様な構成をすることで、第2のトランジスタを耐圧が高いトランジスタとすることができる。 One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a first transistor and a second transistor, in which the first transistor and the second transistor are provided over the same substrate. The first transistor and the second transistor have different structures. The first transistor is a thin transistor with a thin gate insulating layer. The first transistor is provided with an insulating layer functioning as a sidewall (hereinafter also referred to as a sidewall insulating layer) in contact with the top surface of the gate insulating film and the side surface of the gate electrode. With such a structure, the first transistor can be a transistor that operates at high speed and low voltage. The second transistor is a transistor having a thicker gate insulating layer than the first transistor. With such a structure, the second transistor can be a transistor with high withstand voltage.

異なる構造のトランジスタを同一基板上に設けることで、半導体装置の集積度を高めることができる。または、異なる構造のトランジスタを同一基板上に設けることで、各々のトランジスタに異なる機能を与えることができる。例えば、異なる構造のトランジスタを有する半導体装置を表示装置に用いる場合、一方のトランジスタを駆動回路部に用い、他方のトランジスタを画素部のトランジスタに用いることができる。また、構造が異なるトランジスタをほぼ同じ工程で作製でき、構造が異なるトランジスタを有する半導体装置を生産性よく作製できる。 By providing transistors with different structures over the same substrate, the degree of integration of the semiconductor device can be increased. Alternatively, different functions can be given to each transistor by providing transistors with different structures over the same substrate. For example, in the case where a semiconductor device including transistors having different structures is used for a display device, one transistor can be used for a driver circuit portion and the other transistor can be used for a transistor in a pixel portion. In addition, transistors with different structures can be manufactured through substantially the same process, and a semiconductor device having transistors with different structures can be manufactured with high productivity.

半導体装置を表示装置に用いる場合、例えば、駆動回路に設けられるトランジスタの一つに、高速で動作する第1のトランジスタを適用し、画素に設けられるトランジスタの一つに、耐圧の高い第2のトランジスタを適用することができる。 In the case of using a semiconductor device for a display device, for example, a first transistor that operates at high speed is applied to one of transistors provided in a driver circuit, and a second transistor with high breakdown voltage is applied to one of transistors provided in a pixel. Transistors can be applied.

第1のトランジスタは、被形成面上に、チャネルが形成される半導体層と、半導体層上にゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上にゲート電極と、を有するトランジスタである。第1のトランジスタは、半導体層上にゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられた、いわゆるトップゲート型のトランジスタであることが好ましい。 The first transistor is a transistor including a semiconductor layer on which a channel is formed, a gate insulating layer on the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating layer. The first transistor is preferably a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over a semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween.

半導体層として、結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、金属酸化物、有機半導体、カーボンナノチューブなどを用いることができる。半導体層として、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を有すると好ましい。また、金属酸化物としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上であることが好ましい。エネルギーギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減できる。 As the semiconductor layer, crystalline silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, metal oxide, organic semiconductor, carbon nanotube, or the like can be used. The semiconductor layer preferably includes a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor). Moreover, as a metal oxide, it is preferable that an energy gap is 2 eV or more, Preferably it is 2.5 eV or more. By using a metal oxide having a large energy gap, off-state current of the transistor can be reduced.

第1のトランジスタにおいて、ゲート電極の端部は、ゲート絶縁層の端部より内側に位置する。 In the first transistor, the end portion of the gate electrode is located inside the end portion of the gate insulating layer.

半導体層は、ゲート電極と重なる部分にチャネルが形成されうる領域(以下、チャネル形成領域ともいう)を有する。また半導体層は、チャネル形成領域を挟む一対の低抵抗領域を有する。低抵抗領域は、ソースまたはドレインとして機能する。 The semiconductor layer has a region where a channel can be formed in a portion overlapping with the gate electrode (hereinafter also referred to as a channel formation region). Further, the semiconductor layer has a pair of low resistance regions sandwiching the channel formation region. The low resistance region functions as a source or a drain.

低抵抗領域は、チャネル形成領域よりもキャリア濃度の高い領域である。例えば低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも水素を多く含む領域、又はチャネル形成領域よりも酸素欠損を多く含む領域とすることができる。酸化物半導体中の酸素欠損と水素原子とが結合すると、キャリアの発生源となる。   The low resistance region is a region having a higher carrier concentration than the channel formation region. For example, the low resistance region can be a region containing more hydrogen than the channel formation region or a region containing more oxygen vacancies than the channel formation region. When an oxygen vacancy and a hydrogen atom in an oxide semiconductor are combined, a carrier generation source is obtained.

半導体層は、チャネル形成領域と低抵抗領域との間に第1の領域を有していることが好ましい。トランジスタ非動作時において、第1の領域は、チャネル形成領域とキャリア濃度が同程度であり、且つ低抵抗領域よりもキャリア濃度が低い領域である。例えば、第1の領域は、チャネル形成領域と水素及び酸素欠損の含有量が同程度であり、且つ低抵抗領域よりも水素または酸素欠損のいずれか一方、または両方の含有量が少ない領域とすることができる。   The semiconductor layer preferably has a first region between the channel formation region and the low resistance region. When the transistor is not in operation, the first region is a region having the same carrier concentration as the channel formation region and a carrier concentration lower than that of the low resistance region. For example, the first region is a region where the content of hydrogen and oxygen vacancies is approximately the same as that of the channel formation region, and the content of either one or both of hydrogen and oxygen vacancies is lower than that of the low resistance region. be able to.

第1の領域中のキャリア濃度は均一でなくてもよく、低抵抗領域側からチャネル形成領域側にかけて濃度が小さくなるような勾配を有している場合がある。例えば、第1の領域中の水素または酸素欠損の含有量のいずれか一以上が、低抵抗領域側からチャネル形成領域側にかけて濃度が小さくなるような勾配を有していてもよい。   The carrier concentration in the first region may not be uniform and may have a gradient such that the concentration decreases from the low resistance region side to the channel formation region side. For example, any one or more of the contents of hydrogen or oxygen vacancies in the first region may have a gradient such that the concentration decreases from the low resistance region side to the channel formation region side.

半導体層に低抵抗領域を形成するための処理(水素の供給処理や、酸素欠損の形成処理)を行う際に、半導体層の一部をサイドウォール絶縁層で覆うことで低抵抗化が抑制され、低抵抗領域よりもキャリア濃度の低い第1の領域を形成することができる。   When processing for forming a low resistance region in the semiconductor layer (hydrogen supply processing or oxygen deficiency formation processing) is performed, the resistance reduction is suppressed by covering part of the semiconductor layer with a sidewall insulating layer. The first region having a carrier concentration lower than that of the low resistance region can be formed.

このような構成とすることで、チャネル形成領域と低抵抗領域とが接しない構成とすることができる。これにより、作製工程中にかかる熱などにより、低抵抗領域からチャネル形成領域に水素が拡散することや、チャネル形成領域中の酸素が低抵抗領域に拡散することで酸素欠損が生じることを防ぐことができる。これにより、チャネル形成領域のキャリア濃度を極めて低くすることが可能で、良好且つ安定した電気特性を有するトランジスタを実現できる。   With such a structure, the channel formation region and the low-resistance region can be prevented from being in contact with each other. This prevents hydrogen from diffusing from the low resistance region to the channel formation region due to heat applied during the manufacturing process, or oxygen vacancies from being diffused from the oxygen in the channel formation region to the low resistance region. Can do. Accordingly, the carrier concentration in the channel formation region can be extremely reduced, and a transistor having good and stable electrical characteristics can be realized.

また、第1の領域が、チャネル形成領域の両端に設けられることで、低抵抗領域間に加わる電界、特にドレイン電極と接する低抵抗領域近傍における電界集中を緩和することができるため、しきい値電圧の変動などを抑制することができる。また、電界集中を緩和できるため、電界集中によってトランジスタが破壊されることを抑制することができる。換言すると、トランジスタは、耐圧が向上され、電気特性劣化を抑制されたトランジスタである。また、第1の領域を有することで、ドレイン電極に電圧を印加する電圧−温度ストレス試験における劣化や、電流ストレスにおける劣化を低減することができる。特に、チャネル長の短いトランジスタにおいては電界集中によってトランジスタの破壊や、電気特性劣化が発生する場合がある、本発明の一態様であるトランジスタは、第1の領域を有することで、耐圧が向上され、電気特性劣化を抑制されたトランジスタとすることができる。なお、第1の領域をオフセット領域と呼ぶことができる。 In addition, since the first region is provided at both ends of the channel formation region, the electric field applied between the low resistance regions, particularly the electric field concentration in the vicinity of the low resistance region in contact with the drain electrode can be reduced. Voltage fluctuations can be suppressed. In addition, since electric field concentration can be reduced, the transistor can be prevented from being destroyed by electric field concentration. In other words, the transistor is a transistor with improved breakdown voltage and suppressed deterioration of electrical characteristics. Further, by having the first region, it is possible to reduce deterioration in a voltage-temperature stress test in which a voltage is applied to the drain electrode and deterioration in current stress. In particular, in a transistor with a short channel length, the breakdown of the transistor or the deterioration of electric characteristics may occur due to electric field concentration. The transistor according to one embodiment of the present invention includes the first region, so that the withstand voltage is improved. Thus, a transistor in which deterioration of electrical characteristics is suppressed can be obtained. Note that the first region can be referred to as an offset region.

また、サイドウォール絶縁層及びゲート絶縁層は、フォトマスクを用いることなく、自己整合的に形成することが好ましい。例えば、サイドウォール絶縁層となるサイドウォール絶縁膜を形成し、当該サイドウォール絶縁膜に対して異方性のエッチングを施すことで、ゲート絶縁膜の上面、及びゲート電極の側面に沿ったサイドウォール絶縁層を形成する。続いて、サイドウォール絶縁層をマスクとしてゲート絶縁層となるゲート絶縁膜をエッチングすることにより、自己整合的にサイドウォール絶縁層及びゲート絶縁層を形成することができる。 The sidewall insulating layer and the gate insulating layer are preferably formed in a self-aligned manner without using a photomask. For example, by forming a sidewall insulating film to be a sidewall insulating layer and performing anisotropic etching on the sidewall insulating film, the sidewall along the upper surface of the gate insulating film and the side surface of the gate electrode An insulating layer is formed. Subsequently, the sidewall insulating layer and the gate insulating layer can be formed in a self-aligning manner by etching the gate insulating film to be the gate insulating layer using the sidewall insulating layer as a mask.

第2のトランジスタは、被形成面上に、チャネルが形成される半導体層と、半導体層上にゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上にゲート電極と、を有するトランジスタである。第1のトランジスタは、半導体層上にゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられた、いわゆるトップゲート型のトランジスタであることが好ましい。 The second transistor is a transistor including a semiconductor layer in which a channel is formed, a gate insulating layer over the semiconductor layer, and a gate electrode over the gate insulating layer over a formation surface. The first transistor is preferably a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over a semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween.

半導体層として、結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、金属酸化物、有機半導体、カーボンナノチューブなどを用いることができる。半導体層として、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を有すると好ましい。また、金属酸化物としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上であることが好ましい。エネルギーギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減できる。 As the semiconductor layer, crystalline silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, metal oxide, organic semiconductor, carbon nanotube, or the like can be used. The semiconductor layer preferably includes a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor). Moreover, as a metal oxide, it is preferable that an energy gap is 2 eV or more, Preferably it is 2.5 eV or more. By using a metal oxide having a large energy gap, off-state current of the transistor can be reduced.

また、第2のトランジスタのゲート絶縁膜の厚さは、第1のトランジスタのゲート絶縁膜より厚い構成とする。この様な構成をすることで、第2のトランジスタを耐圧が高いトランジスタとすることができる。 The gate insulating film of the second transistor is thicker than the gate insulating film of the first transistor. With such a structure, the second transistor can be a transistor with high withstand voltage.

また、本発明の一態様は、上記に加え、半導体層よりも下側に第2のゲート電極と、当該第2のゲート電極と半導体層との間に、第2のゲート絶縁層と、を有することが好ましい。このとき、半導体層上のゲート電極を第1のゲート電極、半導体層上のゲート絶縁層を第1のゲート絶縁層などと呼ぶこともできる。 In addition to the above, in one embodiment of the present invention, the second gate electrode is provided below the semiconductor layer, and the second gate insulating layer is provided between the second gate electrode and the semiconductor layer. It is preferable to have. At this time, the gate electrode over the semiconductor layer can also be referred to as a first gate electrode, and the gate insulating layer over the semiconductor layer can be referred to as a first gate insulating layer.

<半導体装置の構成例>
以下では、本発明の一態様の半導体装置に適用可能なトランジスタについて、図面を参照して説明する。ここでは、構造が異なる2種類のトランジスタについて説明する。なお、以下では、2つのトランジスタに共通する構成要素については同じ符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。
<Configuration example of semiconductor device>
A transistor that can be used in the semiconductor device of one embodiment of the present invention is described below with reference to drawings. Here, two types of transistors having different structures will be described. In the following description, components common to the two transistors are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〔構成例1〕
トランジスタ100の上面図を図1(A1)、断面図を図1(B1)及び図1(C1)に示す。図1(B1)は、図1(A1)に示す一点鎖線A1−A2における切断面の断面図に相当し、図1(C1)は、図1(A1)に示す一点鎖線B1−B2における切断面の断面図に相当する。
[Configuration example 1]
A top view of the transistor 100 is shown in FIG. 1A1, and cross-sectional views thereof are shown in FIGS. 1B1 and 1C1. 1B1 corresponds to a cross-sectional view of the cross section taken along the dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 1A1, and FIG. 1C1 is cut along the dashed-dotted line B1-B2 in FIG. 1A1. It corresponds to a sectional view of the surface.

トランジスタ100Aの上面図を図1(A2)、断面図を図1(B2)及び図1(C2)に示す。図1(B2)は、図1(A2)に示す一点鎖線A3−A4における切断面の断面図に相当し、図1(C2)は、図1(A2)に示す一点鎖線B3−B4における切断面の断面図に相当する。 A top view of the transistor 100A is shown in FIG. 1A2, and cross-sectional views thereof are shown in FIGS. 1B2 and 1C2. 1B2 corresponds to a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A3-A4 in FIG. 1A2, and FIG. 1C2 is cut along dashed-dotted line B3-B4 in FIG. 1A2. It corresponds to a sectional view of the surface.

なお、図1(A1)及び図1(A2)において、トランジスタ100及びトランジスタ100Aの構成要素の一部(ゲート絶縁層等)を省略して図示している。また、一点鎖線A1−A2方向及びA3−A4方向をチャネル長方向、一点鎖線B1−B2方向及びB3−B4方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。   Note that in FIGS. 1A1 and 1A2, some components (such as a gate insulating layer) of the transistor 100 and the transistor 100A are not illustrated. The alternate long and short dash lines A1-A2 direction and A3-A4 direction may be referred to as a channel length direction, and the alternate long and short dash lines B1-B2 direction and B3-B4 direction may be referred to as a channel width direction.

トランジスタ100とトランジスタ100Aとは、同一の基板102上に同じ工程を経て形成することができるトランジスタである。トランジスタ100とトランジスタ100Aとは、サイドウォール絶縁層の有無、チャネル長及びチャネル幅が異なる点、及びゲート絶縁層の厚さが異なる点以外は、概ね同様の構成を有する。   The transistor 100 and the transistor 100A are transistors that can be formed over the same substrate 102 through the same steps. The transistor 100 and the transistor 100A have substantially the same structure except that a sidewall insulating layer is present, a channel length and a channel width are different, and a gate insulating layer is different in thickness.

まず、トランジスタ100について説明する。   First, the transistor 100 is described.

トランジスタ100は、絶縁層104、半導体層108、絶縁層110a、金属酸化物層114、導電層112、絶縁層316、金属酸化物層117、絶縁層118等を有する。半導体層108は、絶縁層104上に設けられる。絶縁層110a、金属酸化物層114、及び導電層112は、この順に半導体層108上に積層されている。   The transistor 100 includes an insulating layer 104, a semiconductor layer 108, an insulating layer 110a, a metal oxide layer 114, a conductive layer 112, an insulating layer 316, a metal oxide layer 117, an insulating layer 118, and the like. The semiconductor layer 108 is provided over the insulating layer 104. The insulating layer 110a, the metal oxide layer 114, and the conductive layer 112 are stacked over the semiconductor layer 108 in this order.

絶縁層316は、絶縁層110aの上面、金属酸化物層114の側面、及び導電層112の側面を覆って設けられている。絶縁層316は、サイドウォール絶縁層としての機能を有する。金属酸化物層117は、絶縁層104の上面、半導体層108の上面及び側面、絶縁層110a及び絶縁層316の側面、並びに導電層112の上面を覆って設けられている。絶縁層118は、金属酸化物層117を覆って設けられている。 The insulating layer 316 is provided so as to cover the upper surface of the insulating layer 110 a, the side surface of the metal oxide layer 114, and the side surface of the conductive layer 112. The insulating layer 316 functions as a sidewall insulating layer. The metal oxide layer 117 is provided to cover the top surface of the insulating layer 104, the top and side surfaces of the semiconductor layer 108, the side surfaces of the insulating layer 110 a and the insulating layer 316, and the top surface of the conductive layer 112. The insulating layer 118 is provided so as to cover the metal oxide layer 117.

導電層112の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層110aの一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ100は、半導体層108上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。   Part of the conductive layer 112 functions as a gate electrode. Part of the insulating layer 110a functions as a gate insulating layer. The transistor 100 is a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over the semiconductor layer 108.

また、導電層112及び金属酸化物層114は、上面形状が互いに概略一致している。導電層112及び金属酸化物層114の端部は、絶縁層110aの端部より内側に位置する。   The conductive layer 112 and the metal oxide layer 114 have substantially the same top shape. The end portions of the conductive layer 112 and the metal oxide layer 114 are located inside the end portions of the insulating layer 110a.

なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置することや、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。   Note that in this specification and the like, “the top surface shape is approximately the same” means that at least a part of the contour overlaps between the stacked layers. For example, the case where the upper layer and the lower layer are processed by the same mask pattern or a part thereof by the same mask pattern is included. However, strictly speaking, the contours do not overlap, and the upper layer may be located inside the lower layer, or the upper layer may be located outside the lower layer.

トランジスタ100のチャネル長方向の断面の拡大図を、図2(A)に示す。トランジスタ100において、半導体層108は、導電層112と重畳する領域108iと、領域108iを挟む一対の領域108xと、領域108i及び領域108xを挟む一対の領域108nとを有する。 An enlarged view of a cross section in the channel length direction of the transistor 100 is illustrated in FIG. In the transistor 100, the semiconductor layer 108 includes a region 108i overlapping with the conductive layer 112, a pair of regions 108x sandwiching the region 108i, and a pair of regions 108n sandwiching the region 108i and the region 108x.

領域108iは、チャネル形成領域として機能する。 The region 108i functions as a channel formation region.

半導体層108において、領域108iよりも外側に位置し、導電層112と重畳せず、且つ絶縁層316と重畳する一対の領域を、それぞれ領域108xとする。領域108xは、半導体層108において、絶縁層316と重畳する領域とも言える。また、図2(A)に示すように、当該領域108xの上面は絶縁層110aと接して設けられていることが好ましい。 In the semiconductor layer 108, a pair of regions that are located outside the region 108i, do not overlap with the conductive layer 112, and overlap with the insulating layer 316 are referred to as regions 108x. It can be said that the region 108 x overlaps with the insulating layer 316 in the semiconductor layer 108. In addition, as illustrated in FIG. 2A, the upper surface of the region 108x is preferably provided in contact with the insulating layer 110a.

領域108xは、半導体層108の一部であり、トランジスタ非動作時において領域108iとキャリア濃度が同程度の領域である。また、領域108xは、領域108nよりもキャリア濃度が低い領域である。   The region 108x is a part of the semiconductor layer 108, and is a region having the same carrier concentration as that of the region 108i when the transistor is not operating. The region 108x is a region having a lower carrier concentration than the region 108n.

半導体層108において、領域108i及び一対の領域108xよりも外側に位置する一対の領域を、それぞれ領域108nとする。図2(A)に示すように、当該領域108nの上面は金属酸化物層117と接して設けられていることが好ましい。 In the semiconductor layer 108, a pair of regions located outside the region 108i and the pair of regions 108x is referred to as a region 108n. As shown in FIG. 2A, the upper surface of the region 108n is preferably provided in contact with the metal oxide layer 117.

領域108nは、半導体層108の一部であり、領域108i及び領域108xよりも低抵抗な領域である。また領域108nは、領域108i及び領域108xよりもキャリア濃度が高い領域、n型である領域、または水素濃度の高い領域である。   The region 108n is a part of the semiconductor layer 108 and has a lower resistance than the regions 108i and 108x. The region 108n is a region having a higher carrier concentration than the regions 108i and 108x, an n-type region, or a region having a high hydrogen concentration.

領域108xは、領域108iと領域108nの間に位置し、第1の領域とも呼ぶことのできる領域である。   The region 108x is located between the region 108i and the region 108n and can also be referred to as a first region.

なお、領域108x中のキャリア濃度は均一でなくてもよく、領域108n側から領域108i側にかけて濃度が小さくなるような勾配を有している場合がある。例えば、領域108x中の水素濃度または酸素欠損の濃度のいずれか一方、または両方が、領域108n側から領域108i側にかけて濃度が小さくなるような勾配を有していてもよい。   Note that the carrier concentration in the region 108x may not be uniform, and may have a gradient such that the concentration decreases from the region 108n side to the region 108i side. For example, either or both of the hydrogen concentration and the oxygen deficiency concentration in the region 108x may have a gradient such that the concentration decreases from the region 108n side to the region 108i side.

また、絶縁層316は、絶縁層110aの上面、並びに金属酸化物層114及び導電層112の側面に接して設けられている。   The insulating layer 316 is provided in contact with the upper surface of the insulating layer 110 a and the side surfaces of the metal oxide layer 114 and the conductive layer 112.

このような構成とすることで、後述するように、絶縁層316を自己整合的に形成することが可能となるため、絶縁層316を形成するためのフォトマスクを必要とせず、作製コストを低減できる。また、自己整合的に絶縁層316を形成することにより、絶縁層316と導電層112の相対的な位置ずれが生じることがないため、半導体層108中の第1の領域として機能する一対の領域108xの幅を概略一致させることができる。   With such a structure, as described later, the insulating layer 316 can be formed in a self-aligned manner, so that a photomask for forming the insulating layer 316 is not necessary and manufacturing cost is reduced. it can. In addition, since the insulating layer 316 is formed in a self-aligning manner so that relative displacement between the insulating layer 316 and the conductive layer 112 does not occur, a pair of regions functioning as the first region in the semiconductor layer 108 The width of 108x can be roughly matched.

領域108xのチャネル長方向の幅は、10nm以上10μm以下、好ましくは30nm以上5μm以下、より好ましくは50nm以上1μm以下とすることが好ましい。領域108xのチャネル長方向の幅が長いと実効チャネル長が長くなり、トランジスタの駆動速度が遅くなる場合がある。前述の幅とすることで、駆動速度の速いトランジスタとすることができる。 The width of the region 108x in the channel length direction is 10 nm to 10 μm, preferably 30 nm to 5 μm, and more preferably 50 nm to 1 μm. If the width of the region 108x in the channel length direction is long, the effective channel length becomes long and the driving speed of the transistor may be slow. With the above width, a transistor with high driving speed can be obtained.

絶縁層316は、例えば絶縁層110aや絶縁層118と同様の材料を用いることができる。例えば、絶縁層316として、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。   The insulating layer 316 can be formed using a material similar to that of the insulating layer 110a or the insulating layer 118, for example. For example, as the insulating layer 316, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film can be used.

また、後述するように、絶縁層316はトランジスタ100Aの絶縁層210と同一の絶縁膜を加工して形成されていることが好ましい。これにより、工程を増やすことなく絶縁層316を形成することができる。   As described later, the insulating layer 316 is preferably formed by processing the same insulating film as the insulating layer 210 of the transistor 100A. Thus, the insulating layer 316 can be formed without increasing the number of steps.

絶縁層316を有することで、導電層112と導電層120aまたは導電層120bとの物理的な距離を離すことができる。これにより、導電層112と導電層120aとの間、及び導電層112と導電層120bとの間の寄生容量を低減できる場合がある。   With the insulating layer 316, the physical distance between the conductive layer 112 and the conductive layer 120a or 120b can be increased. Accordingly, parasitic capacitance between the conductive layer 112 and the conductive layer 120a and between the conductive layer 112 and the conductive layer 120b can be reduced in some cases.

ここで、図2(A)に示すように、トランジスタ100におけるチャネル長L1を、導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図1(C1)に示すようにトランジスタ100におけるチャネル幅W1を、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。   Here, as illustrated in FIG. 2A, the channel length L1 in the transistor 100 is the width of the conductive layer 112 in the channel length direction. Further, as illustrated in FIG. 1C1, the channel width W1 in the transistor 100 is a width in a channel width direction in a portion of the semiconductor layer 108 which overlaps with the conductive layer 112.

また、図1(A1)及び図1(B1)に示すように、トランジスタ100は、絶縁層118上に導電層120a及び導電層120bを有していてもよい。導電層120a及び導電層120bはソース電極またはドレイン電極として機能する。導電層120a及び導電層120bは、それぞれ金属酸化物層117、及び絶縁層118に設けられた開口部141aまたは開口部141bを介して、領域108nに電気的に接続される。   Further, as illustrated in FIGS. 1A1 and 1B1, the transistor 100 may include a conductive layer 120a and a conductive layer 120b over the insulating layer 118. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b function as a source electrode or a drain electrode. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b are electrically connected to the region 108n through the opening 141a or the opening 141b provided in the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118, respectively.

ゲート絶縁層として機能する絶縁層110aは、加熱により酸素を放出する機能を有することが好ましい。これにより、絶縁層110aの形成後の加熱処理により、領域108i及び領域108x中に酸素を供給することができる。よって、領域108i及び領域108x中に形成されうる酸素欠損を補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   The insulating layer 110a functioning as a gate insulating layer preferably has a function of releasing oxygen by heating. Accordingly, oxygen can be supplied into the region 108i and the region 108x by heat treatment after formation of the insulating layer 110a. Accordingly, oxygen vacancies that can be formed in the regions 108i and 108x can be filled; thus, a highly reliable semiconductor device can be provided.

絶縁層110aと導電層112の間に位置する金属酸化物層114は、絶縁層110aから放出される酸素が導電層112側に拡散することを防ぐバリア膜として機能する。金属酸化物層114は、例えば少なくとも絶縁層110aよりも酸素を透過しにくい材料を用いることができる。   The metal oxide layer 114 located between the insulating layer 110a and the conductive layer 112 functions as a barrier film that prevents oxygen released from the insulating layer 110a from diffusing to the conductive layer 112 side. For the metal oxide layer 114, for example, a material that is less likely to transmit oxygen than the insulating layer 110a can be used.

本構成では、導電層112と絶縁層110aとの間に、バリア性の高い金属酸化物層114が設けられているため、導電層112にアルミニウムや銅などの酸素を吸引しやすい金属を用いた場合であっても、絶縁層110aから導電層112へ酸素が拡散することを防ぐことができる。また、導電層112が水素を含む場合であっても、導電層112から絶縁層110aを介して半導体層108へ水素が供給されることが抑制される。その結果、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iのキャリア濃度を低減することができる。   In this structure, since the metal oxide layer 114 having a high barrier property is provided between the conductive layer 112 and the insulating layer 110a, a metal that easily absorbs oxygen such as aluminum or copper is used for the conductive layer 112. Even in this case, oxygen can be prevented from diffusing from the insulating layer 110a to the conductive layer 112. Further, even when the conductive layer 112 contains hydrogen, supply of hydrogen from the conductive layer 112 to the semiconductor layer 108 through the insulating layer 110a is suppressed. As a result, the carrier concentration in the region 108 i that is the channel formation region of the semiconductor layer 108 can be reduced.

金属酸化物層114としては、絶縁性材料または導電性材料を用いることができる。金属酸化物層114が絶縁性を有する場合には、ゲート絶縁層の一部として機能する。一方、金属酸化物層114が導電性を有する場合には、ゲート電極の一部として機能する。   As the metal oxide layer 114, an insulating material or a conductive material can be used. In the case where the metal oxide layer 114 has an insulating property, it functions as part of the gate insulating layer. On the other hand, when the metal oxide layer 114 has conductivity, it functions as a part of the gate electrode.

特に、金属酸化物層114として、酸化シリコンよりも誘電率の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜等を用いることが好ましい。   In particular, as the metal oxide layer 114, an insulating material having a dielectric constant higher than that of silicon oxide is preferably used. In particular, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a hafnium aluminate film, or the like is preferably used.

また、半導体層108とゲート電極として機能する導電層112との間に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜など、窒素を主成分として含まない金属酸化物膜を用いる構成とすることができる。そのため、金属酸化物層114が、膜中に準位を形成しうる窒素酸化物(NO、xは0よりも大きく2以下、好ましくは1以上2以下、代表的にはNOまたはNO)の含有量が極めて少ない構成とすることができる。これにより、電気特性及び信頼性に優れたトランジスタを実現できる。 Alternatively, a metal oxide film containing no nitrogen as a main component, such as an aluminum oxide film or a hafnium oxide film, can be used between the semiconductor layer 108 and the conductive layer 112 functioning as a gate electrode. Therefore, the metal oxide layer 114 can form a level in the film of nitrogen oxide (NO x , x is larger than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less, typically NO 2 or NO). It can be set as the structure with very little content. Thereby, a transistor having excellent electrical characteristics and reliability can be realized.

酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、及びハフニウムアルミネート膜等は、厚さが薄い(例えば厚さ5nm程度)場合でも十分に高いバリア性を有するため、薄く形成することが可能で、生産性を向上させることができる。例えば金属酸化物層114の厚さを、1nm以上50nm以下、好ましくは3nm以上30nmとすることができる。さらに、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜及びハフニウムアルミネート膜は、酸化シリコン膜等よりも誘電率が高い特徴を有する。このように金属酸化物層114として、誘電率が高い絶縁膜を薄く形成できるため、酸化シリコン膜等を用いた場合に比べて、半導体層108にかかるゲート電界の強度を高めることができる。その結果、駆動電圧を低くすることができ、消費電力を低減することができる。   Aluminum oxide films, hafnium oxide films, hafnium aluminate films, etc. have sufficiently high barrier properties even when they are thin (for example, about 5 nm thick), so they can be formed thin and improve productivity. Can be made. For example, the thickness of the metal oxide layer 114 can be 1 nm to 50 nm, preferably 3 nm to 30 nm. Furthermore, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, and a hafnium aluminate film have a feature that the dielectric constant is higher than that of a silicon oxide film or the like. As described above, since an insulating film having a high dielectric constant can be formed thin as the metal oxide layer 114, the strength of the gate electric field applied to the semiconductor layer 108 can be increased as compared with the case where a silicon oxide film or the like is used. As a result, the drive voltage can be lowered and the power consumption can be reduced.

また、金属酸化物層114は、スパッタリング装置を用いて形成すると好ましい。例えば、スパッタリング装置を用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合、酸素ガスを含む雰囲気で形成することで、半導体層108中に好適に酸素を添加することができる。また、スパッタリング装置を用いて、酸化アルミニウム膜を形成する場合、膜密度を高めることができるため好適である。   The metal oxide layer 114 is preferably formed using a sputtering apparatus. For example, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, oxygen can be preferably added to the semiconductor layer 108 by being formed in an atmosphere containing oxygen gas. In addition, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, the film density can be increased, which is preferable.

また、金属酸化物層114として導電性材料を用いる場合には、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電性材料を用いることができる。または、半導体層108に用いることのできる金属酸化物を適用してもよい。特に、半導体層108と同じ元素を含む材料を用いることが好ましい。このとき、例えば半導体層108と同じ金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成すると、成膜装置を共有できるため好ましい。   In the case where a conductive material is used for the metal oxide layer 114, an oxide conductive material such as indium oxide or indium tin oxide can be used. Alternatively, a metal oxide that can be used for the semiconductor layer 108 may be used. In particular, a material containing the same element as the semiconductor layer 108 is preferably used. At this time, for example, it is preferable to form by a sputtering method using the same metal oxide target as the semiconductor layer 108 because a film formation apparatus can be shared.

また、金属酸化物層114は、水や水素が拡散しにくいことが好ましい。これにより、導電層112が水や水素を拡散しやすい材料を用いた場合であっても、絶縁層110aや半導体層108に水や水素が拡散することを防ぐことができる。特に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜は、水や水素に対するバリア性が高いため好ましい。   In addition, it is preferable that the metal oxide layer 114 hardly diffuses water or hydrogen. Accordingly, even when the conductive layer 112 uses a material that easily diffuses water or hydrogen, it is possible to prevent water and hydrogen from diffusing into the insulating layer 110a and the semiconductor layer 108. In particular, an aluminum oxide film or a hafnium oxide film is preferable because of its high barrier property against water and hydrogen.

また、金属酸化物層117は、酸素を透過しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、工程中にかかる熱などにより、半導体層108、絶縁層110a等から酸素が脱離し、絶縁層118側に拡散することを防ぐことができる。そのため、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア濃度が増大することを防ぐことができ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   The metal oxide layer 117 is preferably formed using a material that does not easily transmit oxygen. Accordingly, oxygen can be prevented from being released from the semiconductor layer 108, the insulating layer 110a, and the like due to heat applied during the process and diffused to the insulating layer 118 side. Therefore, an increase in carrier concentration in the region 108i functioning as a channel formation region can be prevented, and a highly reliable transistor can be realized.

金属酸化物層117としては、金属酸化物層114と同様の膜を用いることができる。金属酸化物層117と、金属酸化物層114を設けることにより、半導体層108のチャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア濃度をより効果的に低減することができる。   As the metal oxide layer 117, a film similar to the metal oxide layer 114 can be used. By providing the metal oxide layer 117 and the metal oxide layer 114, the carrier concentration of the region 108i functioning as a channel formation region of the semiconductor layer 108 can be more effectively reduced.

ここで、半導体層108中に形成されうる酸素欠損について説明を行う。   Here, oxygen vacancies that can be formed in the semiconductor layer 108 will be described.

半導体層108に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、半導体層108中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となりうる。半導体層108中にキャリア供給源が生成されると、トランジスタ100の電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、半導体層108においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。   Oxygen deficiency formed in the semiconductor layer 108 is a problem because it affects transistor characteristics. For example, when an oxygen vacancy is formed in the semiconductor layer 108, hydrogen is bonded to the oxygen vacancy and can serve as a carrier supply source. When a carrier supply source is generated in the semiconductor layer 108, a change in electrical characteristics of the transistor 100, typically, a threshold voltage shift occurs. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 has fewer oxygen vacancies.

そこで、本発明の一態様においては、半導体層108近傍の絶縁膜、具体的には、半導体層108の上方に形成される絶縁層110aが、加熱により放出しうる酸素を含有する構成である。絶縁層110aから半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108中の酸素欠損を低減することが可能となる。   Therefore, in one embodiment of the present invention, the insulating film in the vicinity of the semiconductor layer 108, specifically, the insulating layer 110a formed over the semiconductor layer 108 has a structure containing oxygen that can be released by heating. By transferring oxygen from the insulating layer 110a to the semiconductor layer 108, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced.

なお、半導体層108の下方に位置する絶縁層104が、加熱により放出しうる酸素を含有していてもよい。このとき、絶縁層104からも半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108の酸素欠損をより低減することが可能となる。   Note that the insulating layer 104 located below the semiconductor layer 108 may contain oxygen that can be released by heating. At this time, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be further reduced by transferring oxygen also from the insulating layer 104 to the semiconductor layer 108.

ここで、半導体層108がIn、Ga、Znを含む金属酸化物の場合、Inと酸素の結合力は、Gaと酸素の結合力よりも弱いため、Inの原子数比が大きい場合には、金属酸化物膜中に酸素欠損が形成されやすい。また、Gaに代えて、上記Mで示す金属元素を用いた場合でも同様の傾向がある。金属酸化物膜中に酸素欠損が多く存在すると、トランジスタの電気特性の低下や、信頼性の低下が生じる。   Here, in the case where the semiconductor layer 108 is a metal oxide containing In, Ga, and Zn, the bonding force between In and oxygen is weaker than the bonding force between Ga and oxygen, so that when the atomic ratio of In is large, Oxygen vacancies are easily formed in the metal oxide film. Further, even when the metal element represented by M is used instead of Ga, there is a similar tendency. When many oxygen vacancies exist in the metal oxide film, the electrical characteristics and reliability of the transistor are deteriorated.

しかしながら本発明の一態様では、金属酸化物を含む半導体層108中に極めて多くの酸素を供給できるため、Inの原子数比の大きな金属酸化物材料を用いることが可能となる。これにより、極めて高い電界効果移動度と、安定した電気特性と、高い信頼性とを兼ね備えたトランジスタを実現することができる。   However, in one embodiment of the present invention, a very large amount of oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 containing a metal oxide; thus, a metal oxide material having a large atomic ratio of In can be used. Thus, a transistor having extremely high field effect mobility, stable electrical characteristics, and high reliability can be realized.

例えば、Inの原子数比が、Mの原子数比に対して1.5倍以上、又は2倍以上、又は3倍以上、又は3.5倍以上、又は4倍以上である金属酸化物を、好適に用いることができる。   For example, a metal oxide in which the atomic ratio of In is 1.5 times or more, or 2 times or more, or 3 times or more, or 3.5 times or more, or 4 times or more of the atomic ratio of M Can be preferably used.

特に、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=5:1:6又はその近傍とすることが好ましい。ここで近傍とは、Inが5の場合、Mが0.5以上1.5以下であり、且つZnが5以上7以下を含む。   In particular, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 5: 1: 6 or the vicinity thereof. Here, in the vicinity, when In is 5, M is 0.5 or more and 1.5 or less, and Zn is 5 or more and 7 or less.

なお、半導体層108は、上記の組成に限定されない。例えば、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=4:2:3又はその近傍とすると好ましい。   Note that the semiconductor layer 108 is not limited to the above composition. For example, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 4: 2: 3 or the vicinity thereof.

また、半導体層108の組成として、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を概略等しくしてもよい。すなわち、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=1:1:1又はその近傍の材料を含んでいてもよい。また、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=1:1:0.5又はその近傍の材料を含んでいてもよい。   Further, as the composition of the semiconductor layer 108, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn in the semiconductor layer 108 may be approximately equal. That is, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn may include In: M: Zn = 1: 1: 1 or a material in the vicinity thereof. Further, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn may include a material in the vicinity of In: M: Zn = 1: 1: 0.5.

半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有することで、トランジスタ100の電界効果移動度を高くすることができる。具体的には、トランジスタ100の電界効果移動度が10cm/Vsを超える、さらに好ましくはトランジスタ100の電界効果移動度が30cm/Vsを超えることが可能となる。 When the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility of the transistor 100 can be increased. Specifically, the field-effect mobility of the transistor 100 can exceed 10 cm 2 / Vs, and more preferably, the field-effect mobility of the transistor 100 can exceed 30 cm 2 / Vs.

例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)表示装置を提供することができる。また、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ(特に、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ)に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。   For example, a display device with a narrow frame width (also referred to as a narrow frame) can be provided by using the above transistor with high field-effect mobility for a gate driver that generates a gate signal. In addition, the transistor with high field-effect mobility described above is used for a source driver that supplies signals from a signal line included in a display device (particularly, a demultiplexer connected to an output terminal of a shift register included in the source driver). Thus, a display device with a small number of wirings connected to the display device can be provided.

なお、半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有していても、半導体層108の結晶性が高い場合、電界効果移動度が低くなる場合がある。   Note that even when the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility may be low when the semiconductor layer 108 has high crystallinity.

半導体層108の結晶性としては、例えば、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて分析することで解析できる。   The crystallinity of the semiconductor layer 108 can be analyzed by, for example, analyzing using X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction), or analyzing using a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). .

ここで、半導体層108に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、半導体層108においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。   Here, impurities such as hydrogen or moisture mixed in the semiconductor layer 108 are problematic because they affect the transistor characteristics. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 have fewer impurities such as hydrogen or moisture.

半導体層108としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、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好ましい。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金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア濃度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、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金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。 As the semiconductor layer 108, a metal oxide film with a low impurity concentration and a low density of defect states is preferably used because a transistor having excellent electrical 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. A highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has a small number of carrier generation sources, and thus can have a low carrier concentration. Therefore, a transistor in which a channel formation region is formed in the metal oxide film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. In addition, since a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has a low defect level density, the trap level density may also be low. In addition, a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has an extremely small off-state current, a channel width of 1 × 10 6 μm, and a channel length of 10 μm. When the voltage between the electrodes (drain voltage) is in the range of 1V to 10V, the off-state current can be less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 −13 A or less.

また、半導体層108が、2層以上の積層構造を有していてもよい。   Further, the semiconductor layer 108 may have a stacked structure of two or more layers.

例えば、組成の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   For example, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different compositions are stacked can be used.

例えば、In−Ga−Zn酸化物を用いた場合に、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:2、またはそれらの近傍であるスパッタリングターゲットで形成する膜のうち、2以上を積層して用いることが好ましい。   For example, when an In—Ga—Zn oxide is used, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn is In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 4: 2: 3. In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 2, or a film formed with a sputtering target in the vicinity thereof Of these, it is preferable to use two or more layers.

また、結晶性の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   Alternatively, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different crystallinity are stacked can be used.

例えば、結晶性の異なる2つの金属酸化物膜を積層した半導体層108とする場合、同じ酸化物ターゲットを用い、成膜条件を異ならせることで、大気に触れることなく連続して形成されることが好ましい。   For example, in the case where the semiconductor layer 108 is formed by stacking two metal oxide films with different crystallinity, the same oxide target is used and the film formation conditions are different, so that the semiconductor layer 108 is continuously formed without being exposed to the atmosphere. Is preferred.

例えば、先に形成する第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、後に形成する第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比よりも小さくする。または、第1の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を流さない条件とする。これにより、第2の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を効果的に供給することができる。また、第1の金属酸化物膜は第2の金属酸化物膜よりも結晶性が低く、電気伝導性の高い膜とすることができる。一方、上部に設けられる第2の金属酸化物膜を第1の金属酸化物膜よりも結晶性の高い膜とすることで、半導体層108の加工時や、絶縁層110aの成膜時のダメージを抑制することができる。例えば、第1の金属酸化物膜にCAC−OS膜を用い、第2の金属酸化物膜にCAAC−OS膜を用いることができる。   For example, the oxygen flow rate ratio at the time of forming the first metal oxide film formed first is made smaller than the oxygen flow rate ratio at the time of forming the second metal oxide film formed later. Alternatively, oxygen is not allowed to flow when the first metal oxide film is formed. Thereby, oxygen can be effectively supplied when forming the second metal oxide film. In addition, the first metal oxide film can be a film having lower crystallinity and higher electrical conductivity than the second metal oxide film. On the other hand, the second metal oxide film provided on the upper part is a film having higher crystallinity than the first metal oxide film, so that damage during the processing of the semiconductor layer 108 or the film formation of the insulating layer 110a. Can be suppressed. For example, a CAC-OS film can be used for the first metal oxide film, and a CAAC-OS film can be used for the second metal oxide film.

より具体的には、第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、0%以上50%未満、好ましくは0%以上30%以下、より好ましくは0%以上20%以下、代表的には10%とする。また第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、50%以上100%以下、好ましくは60%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下、代表的には100%とする。また、第1の金属酸化物膜と第2の金属酸化物膜とで、成膜時の圧力、温度、電力等の条件を異ならせてもよいが、酸素流量比以外の条件を同じとすることで、成膜工程にかかる時間を短縮することができるため好ましい。   More specifically, the oxygen flow rate ratio during the formation of the first metal oxide film is 0% or more and less than 50%, preferably 0% or more and 30% or less, more preferably 0% or more and 20% or less. Specifically, it is 10%. The oxygen flow rate ratio during the formation of the second metal oxide film is 50% to 100%, preferably 60% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% or more. 100% or less, typically 100%. In addition, the first metal oxide film and the second metal oxide film may have different conditions such as pressure, temperature, and power at the time of film formation, but the conditions other than the oxygen flow rate ratio are the same. This is preferable because the time required for the film forming process can be shortened.

半導体層108をこのような積層構造とすることで、電気特性に優れ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。   When the semiconductor layer 108 has such a stacked structure, a transistor with excellent electrical characteristics and high reliability can be realized.

続いて、トランジスタ100Aについて説明する。以下では、主にトランジスタ100と相違する点について説明する。トランジスタ100と共通する部分については、前述の説明を援用できるため、詳細な説明は省略する。   Next, the transistor 100A will be described. Hereinafter, differences from the transistor 100 will be mainly described. Since the above description can be used for a portion common to the transistor 100, a detailed description thereof is omitted.

トランジスタ100Aは、絶縁層104、半導体層108、絶縁層110b、絶縁層210、金属酸化物層314、導電層312、金属酸化物層117、絶縁層118等を有する。半導体層108は、絶縁層104上に設けられる。絶縁層110b、絶縁層210、金属酸化物層314、及び導電層312は、この順に半導体層108上に積層されている。金属酸化物層117は、絶縁層104の上面、半導体層108の上面及び側面、絶縁層110b、絶縁層210及び金属酸化物層314の側面、並びに導電層312の側面及び上面を覆って設けられている。絶縁層118は、金属酸化物層117を覆って設けられている。   The transistor 100A includes the insulating layer 104, the semiconductor layer 108, the insulating layer 110b, the insulating layer 210, the metal oxide layer 314, the conductive layer 312, the metal oxide layer 117, the insulating layer 118, and the like. The semiconductor layer 108 is provided over the insulating layer 104. The insulating layer 110b, the insulating layer 210, the metal oxide layer 314, and the conductive layer 312 are stacked over the semiconductor layer 108 in this order. The metal oxide layer 117 is provided to cover the upper surface of the insulating layer 104, the upper surface and side surfaces of the semiconductor layer 108, the side surfaces of the insulating layer 110b, the insulating layer 210, and the metal oxide layer 314, and the side surfaces and upper surface of the conductive layer 312. ing. The insulating layer 118 is provided so as to cover the metal oxide layer 117.

導電層312の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層110b及び絶縁層210の一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ100Aは、半導体層108上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。   Part of the conductive layer 312 functions as a gate electrode. Part of the insulating layer 110b and the insulating layer 210 functions as a gate insulating layer. The transistor 100A is a so-called top-gate transistor in which a gate electrode is provided over the semiconductor layer 108.

また、導電層112、金属酸化物層114、絶縁層210及び絶縁層110bは、上面形状が互いに概略一致している。   In addition, the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, the insulating layer 210, and the insulating layer 110b have substantially the same top shape.

トランジスタ100Aのチャネル長方向の断面の拡大図を、図2(B)に示す。トランジスタ100において、半導体層108は、導電層112と重畳する領域108iと、領域108iを挟む一対の領域108nとを有する。 An enlarged view of a cross section of the transistor 100A in the channel length direction is illustrated in FIG. In the transistor 100, the semiconductor layer 108 includes a region 108i that overlaps with the conductive layer 112 and a pair of regions 108n that sandwich the region 108i.

トランジスタ100Aは、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110b及び絶縁層210を有する。絶縁層110b及び絶縁層210の厚さの合計は、少なくともトランジスタ100が有する絶縁層110aよりも厚い。絶縁層210は、絶縁層316と同じ材料を用いることができる。なお、絶縁層110bと絶縁層210との界面は、断面観察では明瞭に観察できない場合がある。その場合であっても、SIMS分析等の組成分析において、導電膜112fや金属酸化物膜114fのエッチングガスの成分(例えばフッ素、塩素、ホウ素等)が界面近傍に検出される場合がある。   The transistor 100A includes an insulating layer 110b and an insulating layer 210 which function as a gate insulating layer. The total thickness of the insulating layer 110 b and the insulating layer 210 is thicker than at least the insulating layer 110 a included in the transistor 100. The insulating layer 210 can be formed using the same material as the insulating layer 316. Note that the interface between the insulating layer 110b and the insulating layer 210 may not be clearly observed by cross-sectional observation. Even in that case, in the composition analysis such as SIMS analysis, the etching gas components (for example, fluorine, chlorine, boron, etc.) of the conductive film 112f and the metal oxide film 114f may be detected in the vicinity of the interface.

絶縁層110bの厚さは、例えば5nm以上50nm以下、好ましくは10nm以上40nm以下、より好ましくは10nm以上30nm以下とすることができる。ここで、半導体層108に適用可能な金属酸化物膜は、その表面の平坦性を高めることができるため、絶縁層110bを5nm程度にまで薄くした場合であっても信頼性の高いトランジスタを実現できる。   The thickness of the insulating layer 110b can be, for example, 5 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 40 nm, more preferably 10 nm to 30 nm. Here, since the metal oxide film applicable to the semiconductor layer 108 can increase the flatness of the surface, a highly reliable transistor can be realized even when the insulating layer 110b is thinned to about 5 nm. it can.

絶縁層210の厚さは、少なくとも絶縁層110aの厚さより厚ければよいが、例えば30nm以上300nm以下、好ましくは50nm以上250nm以下、より好ましくは100nm以上200nm以下の厚さとすることができる。なお、絶縁層210の厚さはこれに限られず、トランジスタ100Aに要求される耐圧特性に応じて、300nmよりも厚くしてもよい。   The thickness of the insulating layer 210 may be at least greater than the thickness of the insulating layer 110a, and may be, for example, 30 nm to 300 nm, preferably 50 nm to 250 nm, more preferably 100 nm to 200 nm. Note that the thickness of the insulating layer 210 is not limited to this, and may be larger than 300 nm depending on a withstand voltage characteristic required for the transistor 100A.

図2(B)にはトランジスタ100Aのチャネル長L2を、図1(C2)には、トランジスタ100Aのチャネル幅W2を示している。   FIG. 2B shows the channel length L2 of the transistor 100A, and FIG. 1C2 shows the channel width W2 of the transistor 100A.

トランジスタ100のチャネル長L1は、トランジスタ100Aのチャネル長L2よりも短い。また、トランジスタ100Aのチャネル幅W2は、トランジスタ100のチャネル幅W1と同程度としてもよいし、またはこれよりも大きくしてもよい。   The channel length L1 of the transistor 100 is shorter than the channel length L2 of the transistor 100A. In addition, the channel width W2 of the transistor 100A may be approximately the same as or larger than the channel width W1 of the transistor 100.

トランジスタ100のチャネル長L1は、1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。一方、トランジスタ100Aのチャネル長L2は、1μm以上、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.4μm以上であって、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であることが好ましい。なお、トランジスタ100のチャネル長L1及びトランジスタ100Aのチャネル長L2の大きさはこれに限らず、要求されるトランジスタ特性に応じて、最適な大きさにすることができる。   The channel length L1 of the transistor 100 is less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, more preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.6 μm. It is below and it is preferable that it is 0.1 micrometer or more. On the other hand, the channel length L2 of the transistor 100A is 1 μm or more, preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.4 μm or more, and is 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. Note that the channel length L1 of the transistor 100 and the channel length L2 of the transistor 100A are not limited to this, and can be set to optimum sizes according to required transistor characteristics.

ここで、一般的なポリシリコンを用いたトランジスタでは、ソース領域及びドレイン領域を低抵抗化させるために不純物をドープする。このとき、ドープされた不純物の一部は、チャネル形成領域に拡散する。そのため、チャネル長Lを極端に短くする(例えば3μm以下)と、トランジスタ特性を得ることが困難である場合がある。一方、本発明の一態様の金属酸化物を適用したトランジスタ100は、チャネル長Lを0.7μm以下にまで小さくしたとしても、良好なトランジスタ特性を得ることができる。   Here, in a transistor using general polysilicon, an impurity is doped in order to reduce the resistance of the source region and the drain region. At this time, part of the doped impurities diffuses into the channel formation region. Therefore, when the channel length L is extremely shortened (for example, 3 μm or less), it may be difficult to obtain transistor characteristics. On the other hand, the transistor 100 to which the metal oxide of one embodiment of the present invention is applied can obtain favorable transistor characteristics even when the channel length L is reduced to 0.7 μm or less.

また、一般的なポリシリコン膜は、結晶化に伴い、その表面の起伏が極めて大きいため、ゲート絶縁層の厚さをその起伏よりも薄くすると、十分なゲート耐圧が得られないといった問題がある。そのため、一般的なポリシリコン膜を用いたトランジスタは、ゲート絶縁層を薄くすることが困難であり、その厚さは薄くても100nm程度にする必要がある。一方、本発明の一態様のトランジスタ100の半導体層108に用いる金属酸化物膜は、その表面が極めて平坦であるため、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110aの厚さを十分に薄く(例えば20nm以下)することが可能である。   In addition, since the general polysilicon film has extremely large surface undulations due to crystallization, there is a problem that a sufficient gate breakdown voltage cannot be obtained if the gate insulating layer is made thinner than the undulations. . Therefore, in a transistor using a general polysilicon film, it is difficult to make the gate insulating layer thin, and the thickness needs to be about 100 nm even if it is thin. On the other hand, since the surface of the metal oxide film used for the semiconductor layer 108 of the transistor 100 of one embodiment of the present invention is extremely flat, the thickness of the insulating layer 110a functioning as a gate insulating layer is sufficiently thin (eg, 20 nm). The following):

以上が構成例1についての説明である。   The above is the description of the configuration example 1.

〔構成例2〕
上記構成例1と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、構成例1と重複する部分は説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、構成例1と同様の機能を有する部分についてはハッチングパターンを同じくし、符号を付さない場合もある。
[Configuration example 2]
A structural example of a transistor having a part of the structure different from that of the above structural example 1 will be described. In addition, below, description may be abbreviate | omitted about the part which overlaps with the structural example 1. FIG. Further, in the drawings shown below, portions having the same functions as those of the configuration example 1 have the same hatching pattern and may not be denoted by reference numerals.

トランジスタ100Bの上面図を図3(A1)、断面図を図3(B1)及び図3(C1)に示す。図3(B1)は、図3(A1)に示す一点鎖線A1−A2における切断面の断面図に相当し、図3(C1)は、図3(A1)に示す一点鎖線B1−B2における切断面の断面図に相当する。 A top view of the transistor 100B is shown in FIG. 3A1, and cross-sectional views thereof are shown in FIGS. 3B1 and 3C1. 3B1 corresponds to a cross-sectional view of the cross section taken along the dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 3A1, and FIG. 3C1 is cut along the dashed-dotted line B1-B2 shown in FIG. 3A1. It corresponds to a sectional view of the surface.

トランジスタ100Cの上面図を図3(A2)、断面図を図3(B2)及び図3(C2)に示す。図3(B2)は、図3(A2)に示す一点鎖線A3−A4における切断面の断面図に相当し、図3(C2)は、図3(A2)に示す一点鎖線B3−B4における切断面の断面図に相当する。 A top view of the transistor 100C is shown in FIG. 3A2, and cross-sectional views thereof are shown in FIGS. 3B2 and 3C2. 3B2 corresponds to a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A3-A4 in FIG. 3A2, and FIG. 3C2 is cut along dashed-dotted line B3-B4 in FIG. 3A2. It corresponds to a sectional view of the surface.

トランジスタ100Bとトランジスタ100Cとは、上記トランジスタ100とトランジスタ100Aの関係と同様に、サイドウォール絶縁層の有無、チャネル長とチャネル幅が異なる点、及びゲート絶縁層として機能する絶縁層の厚さが異なる点で主に相違している。   Similar to the relationship between the transistor 100 and the transistor 100A, the transistor 100B and the transistor 100C are different in the presence or absence of the sidewall insulating layer, the channel length and the channel width, and the thickness of the insulating layer functioning as the gate insulating layer. It is mainly different in point.

トランジスタ100B及びトランジスタ100Cは、基板102と絶縁層104との間に導電層106を有する点で、構成例1と主に相違している。導電層106は、絶縁層104を介して半導体層108と重畳する部分を有する。   The transistor 100B and the transistor 100C are mainly different from the structure example 1 in that the conductive layer 106 is provided between the substrate 102 and the insulating layer 104. The conductive layer 106 has a portion overlapping with the semiconductor layer 108 with the insulating layer 104 interposed therebetween.

トランジスタ100B及びトランジスタ100Cにおいて、導電層106は、第1のゲート電極(ボトムゲート電極ともいう)としての機能を有し、導電層112は、第2のゲート電極(トップゲート電極ともいう)としての機能を有する。また、絶縁層104の一部は第1のゲート絶縁層として機能し、絶縁層110aまたは絶縁層210の一部は、第2のゲート絶縁層として機能する。   In the transistor 100B and the transistor 100C, the conductive layer 106 functions as a first gate electrode (also referred to as a bottom gate electrode), and the conductive layer 112 serves as a second gate electrode (also referred to as a top gate electrode). It has a function. A part of the insulating layer 104 functions as a first gate insulating layer, and a part of the insulating layer 110a or the insulating layer 210 functions as a second gate insulating layer.

トランジスタ100Bのチャネル長方向の断面の拡大図を、図4(A)に示す。トランジスタ100Bにおいて、半導体層108は、導電層112と重畳する領域108iと、領域108iを挟む一対の領域108xと、領域108i及び領域108xを挟む一対の領域108nとを有する。 An enlarged view of a cross section of the transistor 100B in the channel length direction is illustrated in FIG. In the transistor 100B, the semiconductor layer 108 includes a region 108i overlapping with the conductive layer 112, a pair of regions 108x sandwiching the region 108i, and a pair of regions 108n sandwiching the region 108i and the region 108x.

領域108iは、チャネル形成領域として機能する。 The region 108i functions as a channel formation region.

半導体層108において、領域108iよりも外側に位置し、導電層112と重畳せず、且つ絶縁層316と重畳する一対の領域を、それぞれ領域108xとする。領域108xは、半導体層108において、絶縁層316と重畳する領域とも言える。また、図4(A)に示すように、当該領域108xの上面は絶縁層110aと接して設けられていることが好ましい。 In the semiconductor layer 108, a pair of regions that are located outside the region 108i, do not overlap with the conductive layer 112, and overlap with the insulating layer 316 are referred to as regions 108x. It can be said that the region 108 x overlaps with the insulating layer 316 in the semiconductor layer 108. As shown in FIG. 4A, the upper surface of the region 108x is preferably provided in contact with the insulating layer 110a.

領域108xは、半導体層108の一部であり、トランジスタ非動作時において領域108iとキャリア濃度が同程度の領域である。また、領域108xは、領域108nよりもキャリア濃度が低い領域である。   The region 108x is a part of the semiconductor layer 108, and is a region having the same carrier concentration as that of the region 108i when the transistor is not operating. The region 108x is a region having a lower carrier concentration than the region 108n.

半導体層108において、領域108i及び一対の領域108xよりも外側に位置する一対の領域を、それぞれ領域108nとする。図4(A)に示すように、当該領域108nの上面は金属酸化物層117と接して設けられていることが好ましい。 In the semiconductor layer 108, a pair of regions located outside the region 108i and the pair of regions 108x is referred to as a region 108n. As shown in FIG. 4A, the upper surface of the region 108n is preferably provided in contact with the metal oxide layer 117.

領域108nは、半導体層108の一部であり、領域108i及び領域108xよりも低抵抗な領域である。また領域108nは、領域108i及び領域108xよりもキャリア濃度が高い領域、n型である領域、または水素濃度の高い領域である。   The region 108n is a part of the semiconductor layer 108 and has a lower resistance than the regions 108i and 108x. The region 108n is a region having a higher carrier concentration than the regions 108i and 108x, an n-type region, or a region having a high hydrogen concentration.

半導体層108の、導電層112及び導電層106の少なくとも一方と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。なお、以下では説明を容易にするため、半導体層108の導電層112と重畳する部分(領域108iに相当する部分)をチャネル形成領域と呼ぶ場合があるが、実際には導電層112と重畳せずに、導電層106と重畳する部分(領域108x及び領域108nに相当する部分)にもチャネルが形成しうる。   A portion of the semiconductor layer 108 that overlaps with at least one of the conductive layer 112 and the conductive layer 106 functions as a channel formation region. Note that a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 (a portion corresponding to the region 108 i) is sometimes referred to as a channel formation region in the following description for ease of explanation. In addition, a channel can be formed in a portion overlapping with the conductive layer 106 (a portion corresponding to the region 108x and the region 108n).

ここで、図3(A1)及び図3(B1)に示すように、トランジスタ100Bにおけるチャネル長L1を、半導体層108よりも上側に位置する導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図3(A1)及び図3(C1)に示すようにトランジスタ100Bにおけるチャネル幅W1を、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。また、トランジスタ100Cのチャネル長L2、チャネル幅W2についても同様である。   Here, as illustrated in FIGS. 3A1 and 3B1, the channel length L1 of the transistor 100B is the width of the conductive layer 112 positioned above the semiconductor layer 108 in the channel length direction. Further, as illustrated in FIGS. 3A1 and 3C1, the channel width W1 in the transistor 100B is a width in a channel width direction in a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108. The same applies to the channel length L2 and the channel width W2 of the transistor 100C.

また、図3(C1)及び図3(C2)に示すように、導電層106は絶縁層104及び絶縁層110aまたは絶縁層210に設けられた開口部142を介して、導電層112と電気的に接続されていてもよい。これにより、導電層106と導電層112には、同じ電位を与えることができる。   In addition, as illustrated in FIGS. 3C1 and 3C2, the conductive layer 106 is electrically connected to the conductive layer 112 through an opening 142 provided in the insulating layer 104 and the insulating layer 110a or the insulating layer 210. It may be connected to. Accordingly, the same potential can be applied to the conductive layer 106 and the conductive layer 112.

導電層106は、導電層112、導電層120a、または導電層120bと同様の材料を用いることができる。特に導電層106として、銅を含む材料により形成することで抵抗を低くすることができるため好適である。   The conductive layer 106 can be formed using a material similar to that of the conductive layer 112, the conductive layer 120a, or the conductive layer 120b. In particular, the conductive layer 106 is preferably formed using a material containing copper because resistance can be reduced.

また、図3(A1)及び図3(C1)並びに図3(A2)及び図3(C2)に示すように、チャネル幅方向において、導電層112及び導電層106が、半導体層108の端部よりも外側に突出していることが好ましい。このとき、図3(C1)及び図3(C2)に示すように、半導体層108のチャネル幅方向の全体が、絶縁層110aまたは絶縁層210と絶縁層104を介して、導電層112と導電層106に覆われた構成となる。   In addition, as illustrated in FIGS. 3A1 and 3C1, 3A2, and 3C2, the conductive layer 112 and the conductive layer 106 are end portions of the semiconductor layer 108 in the channel width direction. It is preferable to protrude outward. At this time, as illustrated in FIGS. 3C1 and 3C2, the entire semiconductor layer 108 in the channel width direction is electrically connected to the conductive layer 112 through the insulating layer 110a or the insulating layer 210 and the insulating layer 104. The structure is covered with the layer 106.

このような構成とすることで、半導体層108を一対のゲート電極によって生じる電界で、電気的に取り囲むことができる。このとき特に、導電層106と導電層112に同じ電位を与えることが好ましい。これにより、半導体層108にチャネルを誘起させるための電界を効果的に印加できるため、トランジスタ100B及びトランジスタ100Cのオン電流を増大させることができる。そのため、トランジスタ100Bを微細化することが可能となる。   With such a structure, the semiconductor layer 108 can be electrically surrounded by an electric field generated by the pair of gate electrodes. At this time, it is particularly preferable to apply the same potential to the conductive layer 106 and the conductive layer 112. Accordingly, an electric field for inducing a channel can be effectively applied to the semiconductor layer 108, so that the on-state current of the transistor 100B and the transistor 100C can be increased. Therefore, the transistor 100B can be miniaturized.

なお、導電層112と導電層106とを接続しない構成としてもよい。このとき、一対のゲート電極の一方に定電位を与え、他方にトランジスタ100Bまたはトランジスタ100Cを駆動するための信号を与えてもよい。このとき、一方の電極に与える電位により、トランジスタ100Bまたはトランジスタ100Cを他方の電極で駆動する際のしきい値電圧を制御することもできる。   Note that the conductive layer 112 and the conductive layer 106 may not be connected to each other. At this time, a constant potential may be applied to one of the pair of gate electrodes, and a signal for driving the transistor 100B or the transistor 100C may be applied to the other. At this time, the threshold voltage when the transistor 100B or the transistor 100C is driven by the other electrode can be controlled by the potential applied to the one electrode.

以上が構成例2についての説明である。   The above is the description of the configuration example 2.

構成例1及び構成例2で例示した各トランジスタは、半導体層108よりも上側に位置するゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極との間に、金属酸化物層117及び絶縁層118が設けられるため、ボトムゲート構造のトランジスタと比較して、これらの間の寄生容量が低減されたトランジスタである。特に絶縁層118は、厚さを厚くしてもトランジスタの電気特性への影響はほとんどないため、寄生容量をさらに低減することが可能である。そのため、構成例1や構成例2で例示した各トランジスタは、高周波数で駆動することが容易となるため、表示装置の表示部や、駆動回路部に好適に用いることができる。   In each transistor illustrated in Structural Example 1 and Structural Example 2, the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118 are provided between the gate electrode located above the semiconductor layer 108 and the source and drain electrodes. Compared with a bottom-gate transistor, the parasitic capacitance between them is reduced. In particular, the insulating layer 118 has little influence on the electrical characteristics of the transistor even when the thickness is increased, and thus parasitic capacitance can be further reduced. Therefore, each of the transistors exemplified in Configuration Example 1 and Configuration Example 2 can be easily driven at a high frequency, and thus can be suitably used for a display portion of a display device or a drive circuit portion.

<半導体装置の構成要素>
次に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
<Constituent elements of semiconductor device>
Next, components included in the semiconductor device of the present embodiment will be described in detail.

〔基板〕
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板102として用いてもよい。
〔substrate〕
There is no particular limitation on the material of the substrate 102, but it is necessary that the substrate 102 have at least heat resistance to withstand heat treatment performed later. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 102. In addition, a single crystal semiconductor substrate made of silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be applied, and a semiconductor element is provided over these substrates. A substrate may be used as the substrate 102.

また、基板102として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ100等を形成してもよい。または、基板102とトランジスタ100等の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板102より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ100等は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。   Alternatively, a flexible substrate may be used as the substrate 102, and the transistor 100 or the like may be formed directly over the flexible substrate. Alternatively, a separation layer may be provided between the substrate 102 and the transistor 100 or the like. The separation layer can be used for separation from the substrate 102 and transfer to another substrate after the semiconductor device is partially or entirely completed thereon. At that time, the transistor 100 or the like can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.

〔絶縁層104〕
絶縁層104としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁層104としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、半導体層108との界面特性を向上させるため、絶縁層104において少なくとも半導体層108と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁層104として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁層104に含まれる酸素を、半導体層108に移動させることが可能である。
[Insulating layer 104]
The insulating layer 104 can be formed using a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a printing method, a coating method, or the like as appropriate. As the insulating layer 104, for example, an oxide insulating film or a nitride insulating film can be formed as a single layer or a stacked layer. Note that in order to improve interface characteristics with the semiconductor layer 108, at least a region in contact with the semiconductor layer 108 in the insulating layer 104 is preferably formed using an oxide insulating film. Further, by using an oxide insulating film from which oxygen is released by heating as the insulating layer 104, oxygen contained in the insulating layer 104 can be transferred to the semiconductor layer 108 by heat treatment.

絶縁層104の厚さは、50nm以上、または100nm以上3000nm以下、または200nm以上1000nm以下とすることができる。絶縁層104を厚くすることで、絶縁層104の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁層104と半導体層108との界面における界面準位、並びに半導体層108に含まれる酸素欠損を低減することが可能である。   The thickness of the insulating layer 104 can be greater than or equal to 50 nm, or greater than or equal to 100 nm and less than or equal to 3000 nm, or greater than or equal to 200 nm and less than or equal to 1000 nm. By increasing the thickness of the insulating layer 104, the amount of oxygen released from the insulating layer 104 can be increased, and interface states at the interface between the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108 and oxygen vacancies included in the semiconductor layer 108 can be reduced. Is possible.

絶縁層104として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn酸化物などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁層104として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このように、絶縁層104を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化シリコン膜を用いることで、半導体層108中に効率よく酸素を導入することができる。   As the insulating layer 104, for example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, or Ga—Zn oxide can be used, and the insulating layer 104 can be provided as a single layer or a stacked layer. In this embodiment, a stacked structure of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film is used as the insulating layer 104. In this manner, oxygen can be efficiently introduced into the semiconductor layer 108 by using the insulating layer 104 as a stacked structure and using a silicon nitride film on the lower layer side and a silicon oxynitride film on the upper layer side.

また、絶縁層104の半導体層108に接する側に窒化シリコン膜などの酸化物膜以外の膜を用いることもできる。このとき、絶縁層104の半導体層108と接する表面に対して酸素プラズマ処理などの前処理を行い、絶縁層104の表面、または表面近傍を酸化することが好ましい。   Alternatively, a film other than an oxide film such as a silicon nitride film can be used on the side in contact with the semiconductor layer 108 of the insulating layer 104. At this time, it is preferable to perform pretreatment such as oxygen plasma treatment on the surface of the insulating layer 104 in contact with the semiconductor layer 108 to oxidize the surface of the insulating layer 104 or the vicinity thereof.

〔導電膜〕
ゲート電極として機能する導電層112、導電層312及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bとしては、クロム、銅、アルミニウム、金、銀、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、マンガン、ニッケル、鉄、コバルト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それぞれ形成することができる。
[Conductive film]
As the conductive layer 112 functioning as a gate electrode, the conductive layer 312 and the conductive layer 106, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode, chromium, copper, aluminum, gold, silver, zinc, molybdenum , Tantalum, titanium, tungsten, manganese, nickel, iron, cobalt, an alloy containing the above metal elements, or an alloy that combines the above metal elements. it can.

また、ゲート電極として機能する導電層112、導電層312及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bには、インジウムと錫とを有する酸化物(In−Sn酸化物)、インジウムとタングステンとを有する酸化物(In−W酸化物)、インジウムとタングステンと亜鉛とを有する酸化物(In−W−Zn酸化物)、インジウムとチタンとを有する酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムとチタンと錫とを有する酸化物(In−Ti−Sn酸化物)、インジウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムと錫とシリコンとを有する酸化物(In−Sn−Si酸化物)、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Ga−Zn酸化物)等の酸化物導電体または金属酸化物膜を適用することもできる。   The conductive layer 112 functioning as a gate electrode, the conductive layer 312 and the conductive layer 106, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode include an oxide containing indium and tin (In- Sn oxide), oxide containing indium and tungsten (In-W oxide), oxide containing indium, tungsten and zinc (In-W-Zn oxide), oxide containing indium and titanium ( In-Ti oxide), oxide containing indium, titanium and tin (In-Ti-Sn oxide), oxide containing indium and zinc (In-Zn oxide), indium, tin and silicon. Oxides (In-Sn-Si oxide), oxides including indium, gallium, and zinc (In-Ga-Zn oxide) It is also possible to apply a conductor or a metal oxide film.

ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をOC(OxideConductor)と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、金属酸化物は、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、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して金属酸化物と同程度の透光性を有する。   Here, the oxide conductor will be described. In this specification and the like, the oxide conductor may be referred to as OC (Oxide Conductor). As an oxide conductor, for example, when an oxygen vacancy is formed in a metal oxide and hydrogen is added to the oxygen vacancy, a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the metal oxide becomes highly conductive and becomes a conductor. The conductive metal oxide can be referred to as an oxide conductor. In general, a metal oxide has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, an oxide conductor is a metal oxide having a donor level near the conduction band. Therefore, the oxide conductor is less affected by the absorption due to the donor level and has a light-transmitting property similar to that of the metal oxide with respect to visible light.

また、導電層112、導電層312及び導電層106として、上記酸化物導電体(金属酸化物)を含む導電膜と、金属または合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属または合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくすることができる。このとき、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層と接する側には酸化物導電体を含む導電膜を適用することが好ましい。   Alternatively, the conductive layer 112, the conductive layer 312, and the conductive layer 106 may have a stacked structure of a conductive film including the oxide conductor (metal oxide) and a conductive film including a metal or an alloy. By using a conductive film containing a metal or an alloy, wiring resistance can be reduced. At this time, a conductive film including an oxide conductor is preferably applied to a side in contact with the insulating layer functioning as a gate insulating film.

また、導電層112、導電層312、導電層106、導電層120a、導電層120bには、Cu−X合金膜(Xは、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)を適用してもよい。Cu−X合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。   The conductive layer 112, the conductive layer 312, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b include a Cu-X alloy film (X is Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta, or Ti). May be applied. By using a Cu-X alloy film, it can be processed by a wet etching process, and thus manufacturing costs can be suppressed.

また、導電層112、導電層312、導電層106、導電層120a、導電層120bには、上述の金属元素の中でも、特にチタン、タングステン、タンタル、及びモリブデンの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。特に、導電層112、導電層312、導電層106、導電層120a、導電層120bとしては、窒化タンタル膜を用いると好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないため、半導体層108と接する導電膜、または半導体層108の近傍の導電膜として、好適に用いることができる。   In addition, the conductive layer 112, the conductive layer 312, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b may be any one selected from titanium, tungsten, tantalum, and molybdenum among the above metal elements, or It is preferable to have a plurality. In particular, a tantalum nitride film is preferably used as the conductive layer 112, the conductive layer 312, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b. The tantalum nitride film has conductivity and high barrier properties against copper or hydrogen. Further, since the tantalum nitride film emits less hydrogen from itself, it can be preferably used as a conductive film in contact with the semiconductor layer 108 or a conductive film in the vicinity of the semiconductor layer 108.

〔絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b、絶縁層210〕
トランジスタ100等のサイドウォール絶縁層として機能する絶縁層316、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層110a、絶縁層110b及び絶縁層210としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を用いることができる。なお、絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b又は絶縁層210を、2層の積層構造または3層以上の積層構造としてもよい。
[Insulating layer 316, insulating layer 110a, insulating layer 110b, insulating layer 210]
As the insulating layer 316 functioning as a sidewall insulating layer, such as the transistor 100, the insulating layer 110 a functioning as a gate insulating film, the insulating layer 110 b, and the insulating layer 210, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is used. ) Method, sputtering method, etc., silicon oxide film, silicon oxynitride film, silicon nitride oxide film, silicon nitride film, aluminum oxide film, hafnium oxide film, yttrium oxide film, zirconium oxide film, gallium oxide film, tantalum oxide film, An insulating layer including one or more of a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, and a neodymium oxide film can be used. Note that the insulating layer 316, the insulating layer 110a, the insulating layer 110b, or the insulating layer 210 may have a two-layer structure or a three-layer structure.

また、トランジスタ100等のチャネル形成領域として機能する半導体層108と接する絶縁層110aは、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(過剰酸素領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層110aは、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層110aに過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層110aを形成する、又は成膜後の絶縁層110aを酸素雰囲気下で熱処理すればよい。   The insulating layer 110a in contact with the semiconductor layer 108 functioning as a channel formation region of the transistor 100 or the like is preferably an oxide insulating film, and includes a region containing excess oxygen than the stoichiometric composition (excess oxygen region). ) Is more preferable. In other words, the insulating layer 110a is an insulating film capable of releasing oxygen. Note that in order to provide the excess oxygen region in the insulating layer 110a, for example, the insulating layer 110a may be formed in an oxygen atmosphere, or the insulating layer 110a after film formation may be heat-treated in an oxygen atmosphere.

また、絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b及び絶縁層210として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b及び絶縁層210の厚さを大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。   Further, when hafnium oxide is used for the insulating layer 316, the insulating layer 110a, the insulating layer 110b, and the insulating layer 210, the following effects can be obtained. Hafnium oxide has a higher dielectric constant than silicon oxide or silicon oxynitride. Accordingly, the thickness of the insulating layer 316, the insulating layer 110a, the insulating layer 110b, and the insulating layer 210 can be increased as compared with the case where silicon oxide is used, so that a leakage current due to a tunnel current can be reduced. That is, a transistor with a small off-state current can be realized. Further, hafnium oxide having a crystal structure has a higher dielectric constant than hafnium oxide having an amorphous structure. Therefore, in order to obtain a transistor with low off-state current, it is preferable to use hafnium oxide having a crystal structure. Examples of the crystal structure include a monoclinic system and a cubic system. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto.

また、絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b及び絶縁層210は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、電子スピン共鳴法(ESR:ElectronSpinResonance)で観察されるシグナルが少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、g値が2.001に観察されるE’センターが挙げられる。なお、E’センターは、シリコンのダングリングボンドに起因する。絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b及び絶縁層210としては、E’センター起因のスピン密度が、3×1017spins/cm以下、好ましくは5×1016spins/cm以下である酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。 The insulating layer 316, the insulating layer 110a, the insulating layer 110b, and the insulating layer 210 preferably have few defects. Typically, it is preferable that the number of signals observed by electron spin resonance (ESR) be small. . For example, the signal described above includes the E ′ center where the g value is observed at 2.001. The E ′ center is caused by silicon dangling bonds. As the insulating layer 316, the insulating layer 110a, the insulating layer 110b, and the insulating layer 210, the spin density due to the E ′ center is 3 × 10 17 spins / cm 3 or less, preferably 5 × 10 16 spins / cm 3 or less. A silicon oxide film or a silicon oxynitride film may be used.

〔半導体層108〕
半導体層108がIn−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜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、In>Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。
[Semiconductor layer 108]
In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide preferably satisfies In> M. As the atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 4.1, In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8, In: M: Zn = 6: 1: 6, In: M: Zn = 5: 2: 5, and the like.

また、半導体層108が、In−M−Zn酸化物の場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する半導体層108を形成しやすくなる。なお、成膜される半導体層108の原子数比は、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。例えば、半導体層108に用いるスパッタリングターゲットの組成がIn:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]の場合、成膜される半導体層108の組成は、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]の近傍となる場合がある。   In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, a target including a polycrystalline In-M-Zn oxide is preferably used as the sputtering target. By using a target including a polycrystalline In—M—Zn oxide, the semiconductor layer 108 having crystallinity can be easily formed. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer 108 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element included in the sputtering target. For example, when the composition of the sputtering target used for the semiconductor layer 108 is In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio], the composition of the semiconductor layer 108 to be formed is In: Ga: Zn = It may be in the vicinity of 4: 2: 3 [atomic ratio].

また、半導体層108は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。   The semiconductor layer 108 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using a metal oxide having a wide energy gap.

また、半導体層108は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。   The semiconductor layer 108 preferably has a non-single crystal structure. The non-single-crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor), a polycrystalline structure, a microcrystalline structure, or an amorphous structure. In the non-single-crystal structure, the amorphous structure has the highest density of defect states, and the CAAC-OS has the lowest density of defect states.

以上が半導体装置の構成要素についての説明である。   The above is the description of the components of the semiconductor device.

<作製方法例>
以下では、構造の異なる2つのトランジスタを同一基板上に形成する方法の例について説明する。ここでは、上記構成例1で例示したトランジスタ100とトランジスタ100Aを例に挙げて説明する。
<Example of production method>
Hereinafter, an example of a method for forming two transistors having different structures on the same substrate will be described. Here, the transistor 100 and the transistor 100A exemplified in the above configuration example 1 are described as examples.

半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulse Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法や、熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。 A thin film (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) constituting a semiconductor device is formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or pulse laser deposition (PLD). Further, it can be formed by using an atomic layer deposition (ALD) method or the like. Examples of the CVD method include a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method and a thermal CVD method. As one of thermal CVD methods, there is a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.

また、半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷)等の方法、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等のツール(設備)を用いることができる。   In addition, thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) constituting semiconductor devices are spin coating, dipping, spray coating, ink jet, dispensing, screen printing, offset printing), doctor knives, slit coating, rolls, etc. Tools (equipment) such as a coat, a curtain coat, and a knife coat can be used.

また、半導体装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。   Further, when a thin film included in the semiconductor device is processed, the thin film can be processed using a photolithography method or the like. In addition, the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sand blast method, a lift-off method, or the like. Further, the island-shaped thin film may be directly formed by a film forming method using a shielding mask such as a metal mask.

フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。   As a photolithography method, there are typically the following two methods. One is a method in which a resist mask is formed on a thin film to be processed, the thin film is processed by etching or the like, and the resist mask is removed. The other is a method in which a thin film having photosensitivity is formed and then exposed and developed to process the thin film into a desired shape.

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やKrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)やX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。   In photolithography, light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or light obtained by mixing these. In addition, ultraviolet light, KrF laser light, ArF laser light, or the like can be used. Further, exposure may be performed by an immersion exposure technique. Further, extreme ultraviolet light (EUV: Extreme Ultra-violet) or X-rays may be used as light used for exposure. Further, an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible. Note that a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。   For etching the thin film, a dry etching method, a wet etching method, a sand blasting method, or the like can be used.

図5及び図7に示す各図は、トランジスタ100及びトランジスタ100Aの作製方法を説明するための、チャネル長方向の断面図である。各図において、中央の破線より左側がトランジスタ100の形成される領域、右側がトランジスタ100Aの形成される領域である。   5 and 7 are cross-sectional views in the channel length direction for describing a method for manufacturing the transistor 100 and the transistor 100A. In each figure, the left side from the broken line at the center is a region where the transistor 100 is formed, and the right side is a region where the transistor 100A is formed.

〔絶縁層104の形成〕
まず、基板102上に絶縁層104を形成する。絶縁層104は、プラズマCVD法、ALD法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
[Formation of Insulating Layer 104]
First, the insulating layer 104 is formed over the substrate 102. The insulating layer 104 can be formed by a plasma CVD method, an ALD method, a sputtering method, or the like.

なお、上記構成例2に示した導電層106を設ける場合には、絶縁層104の形成前に、導電層106を形成することができる。導電層106は、基板102上に導電膜を形成し、これをエッチングにより加工することにより形成できる。   Note that in the case where the conductive layer 106 described in Structural Example 2 is provided, the conductive layer 106 can be formed before the insulating layer 104 is formed. The conductive layer 106 can be formed by forming a conductive film over the substrate 102 and processing it by etching.

〔半導体層108の形成〕
続いて、絶縁層104上に金属酸化物膜108fを成膜する(図5(A))。
[Formation of Semiconductor Layer 108]
Subsequently, a metal oxide film 108f is formed over the insulating layer 104 (FIG. 5A).

金属酸化物膜108fは、金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。   The metal oxide film 108f is preferably formed by a sputtering method using a metal oxide target.

また、金属酸化物膜108fを成膜する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど)を混合させてもよい。なお、金属酸化物膜を成膜する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合(以下、酸素流量比ともいう)としては、0%以上100%以下、好ましくは5%以上20%以下とすることが好ましい。酸素流量比を低くし、結晶性が比較的低い金属酸化物膜108fとすることで、オン電流が高められたトランジスタとすることができる。   In forming the metal oxide film 108f, an inert gas (eg, helium gas, argon gas, xenon gas, or the like) may be mixed in addition to the oxygen gas. Note that the ratio of oxygen gas to the entire deposition gas when forming the metal oxide film (hereinafter also referred to as oxygen flow ratio) is 0% to 100%, preferably 5% to 20%. It is preferable to do. A transistor with an increased on-state current can be obtained by reducing the oxygen flow rate ratio and forming the metal oxide film 108f with relatively low crystallinity.

また、金属酸化物膜108fの成膜条件としては、基板温度を室温以上250℃以下、好ましくは基板温度を130℃以上220℃未満とすればよい。金属酸化物膜108fの成膜時の基板温度を、例えば、室温以上220℃未満とすると、生産性が高くなり好ましい。また、基板温度を高い状態で、金属酸化物膜を成膜することで、結晶性の高い金属酸化物膜を成膜しやすくなる。また、基板温度を室温とする、または意図的に加熱しない状態で、金属酸化物膜108fを成膜することで、結晶性の低い金属酸化物膜108fを成膜しやすくなる。   The metal oxide film 108f may be formed at a substrate temperature of room temperature to 250 ° C., preferably a substrate temperature of 130 ° C. to less than 220 ° C. It is preferable that the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f be, for example, room temperature or higher and lower than 220 ° C. because productivity is increased. In addition, by forming the metal oxide film with the substrate temperature being high, it is easy to form a metal oxide film with high crystallinity. In addition, when the metal oxide film 108f is formed with the substrate temperature set to room temperature or without intentional heating, the metal oxide film 108f with low crystallinity can be easily formed.

また、金属酸化物膜108fの厚さとしては、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60nm以下とすればよい。   The thickness of the metal oxide film 108f may be 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 60 nm.

なお、基板102として、大型のガラス基板(例えば、第6世代乃至第12世代)を用いる場合、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を220℃以上300℃以下とした場合、基板102が変形する(歪むまたは反る)場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合においては、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を室温以上220℃未満とすることで、ガラス基板の変形を抑制することができる。   Note that when a large glass substrate (for example, the sixth generation to the twelfth generation) is used as the substrate 102, the substrate temperature when the metal oxide film 108f is formed is 220 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. 102 may be deformed (distorted or warped). Therefore, in the case where a large glass substrate is used, deformation of the glass substrate can be suppressed by setting the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f to a room temperature or higher and lower than 220 ° C.

また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、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、より好ましくは−120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで金属酸化物膜108f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 addition, it is necessary to increase the purity of the sputtering gas. For example, oxygen gas or argon gas used as a sputtering gas is a gas having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower, more preferably −120 ° C. or lower. By using it, moisture and the like can be prevented from being taken into the metal oxide film 108f as much as possible.

また、スパッタリング法で金属酸化物膜108fを成膜する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、金属酸化物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(5×10−7Paから1×10−4Pa程度まで)に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のHOに相当するガス分子(m/z=18に相当するガス分子)の分圧を1×10−4Pa以下、好ましく5×10−5Pa以下とすることが好ましい。 In the case where the metal oxide film 108f is formed by a sputtering method, the chamber in the sputtering apparatus is provided with an adsorption-type vacuum exhaust pump such as a cryopump so as to remove water or the like that is an impurity for the metal oxide as much as possible. It is preferable to use and exhaust to a high vacuum (from about 5 × 10 −7 Pa to about 1 × 10 −4 Pa). In particular, the partial pressure of gas molecules corresponding to H 2 O in the chamber (gas molecules corresponding to m / z = 18) in the standby state of the sputtering apparatus is 1 × 10 −4 Pa or less, preferably 5 × 10 −5. It is preferable to set it to Pa or less.

また、金属酸化物膜108fを成膜する前に、絶縁層104の表面に吸着した水や水素を脱離させるための加熱処理を行うことが好ましい。例えば、減圧雰囲気下にて70℃以上400℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。またこのとき、絶縁層104の表面を大気に暴露することなく、連続して金属酸化物膜108fを成膜することが好ましい。例えば、成膜装置として、基板を加熱する加熱室と、金属酸化物膜108fを成膜する成膜室とが、ゲートバルブ等を介して接続された構成とすることが好ましい。   Further, before the metal oxide film 108f is formed, heat treatment for desorbing water or hydrogen adsorbed on the surface of the insulating layer 104 is preferably performed. For example, heat treatment can be performed at a temperature of 70 ° C to 400 ° C in a reduced pressure atmosphere. At this time, it is preferable to continuously form the metal oxide film 108f without exposing the surface of the insulating layer 104 to the atmosphere. For example, the film formation apparatus preferably has a structure in which a heating chamber for heating the substrate and a film formation chamber for forming the metal oxide film 108f are connected to each other through a gate valve or the like.

続いて、金属酸化物膜108fを加工し、島状の半導体層108を形成する(図5(B))。   Subsequently, the metal oxide film 108f is processed to form an island-shaped semiconductor layer 108 (FIG. 5B).

金属酸化物膜108fの加工には、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いればよい。   Either or both of a wet etching method and a dry etching method may be used for processing the metal oxide film 108f.

また、金属酸化物膜108fの成膜後、または半導体層108に加工した後、加熱処理を行い、金属酸化物膜108fまたは半導体層108の脱水素化または脱水化をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板の歪み点未満、または250℃以上450℃以下、または300℃以上450℃以下である。   Alternatively, after the metal oxide film 108f is formed or processed into the semiconductor layer 108, heat treatment may be performed to dehydrogenate or dehydrate the metal oxide film 108f or the semiconductor layer 108. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the strain point of the substrate, 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, or 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.

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、酸素雰囲気で加熱してもよい。なお、上記不活性ガス雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれないことが好ましい。処理時間は3分以上24時間以下とすればよい。   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. In addition, it is preferable that hydrogen, water, etc. are not contained in the said inert gas atmosphere and oxygen atmosphere. The treatment time may be 3 minutes or more and 24 hours or less.

該加熱処理は、電気炉、RTA(Rapid Thermal Annealing)装置等を用いることができる。RTA装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。   For the heat treatment, an electric furnace, an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus, or the like can be used. By using the RTA apparatus, heat treatment can be performed at a temperature equal to or higher than the strain point of the substrate for a short time. Therefore, the heat treatment time can be shortened.

金属酸化物膜108fを加熱しながら成膜する、または金属酸化物膜108fを形成した後、加熱処理を行うことで、SIMSにより得られる金属酸化物膜108f中の水素濃度を5×1019atoms/cm以下、または1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm以下、または1×1018atoms/cm以下、または5×1017atoms/cm以下、または1×1016atoms/cm以下とすることができる。 The metal oxide film 108f is formed while being heated, or after the metal oxide film 108f is formed, heat treatment is performed, whereby the hydrogen concentration in the metal oxide film 108f obtained by SIMS is set to 5 × 10 19 atoms. / Cm 3 or less, or 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

〔絶縁膜110fの形成〕
続いて、半導体層108、及び絶縁層104上に、絶縁層110a及び絶縁層210となる絶縁膜110fを成膜する(図5(C))。
[Formation of Insulating Film 110f]
Next, an insulating film 110f to be the insulating layer 110a and the insulating layer 210 is formed over the semiconductor layer 108 and the insulating layer 104 (FIG. 5C).

絶縁膜110fとしては、例えば酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの酸化物膜を、プラズマ化学気相堆積装置(PECVD装置、または単にプラズマCVD装置という)を用いて形成することが好ましい。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。   As the insulating film 110f, an oxide film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is preferably formed using a plasma chemical vapor deposition apparatus (a PECVD apparatus or simply a plasma CVD apparatus). In this case, it is preferable to use a deposition gas and an oxidation gas containing silicon as the source gas. Typical examples of the deposition gas containing silicon include silane, disilane, trisilane, and fluorinated silane. Examples of the oxidizing gas include oxygen, ozone, dinitrogen monoxide, and nitrogen dioxide.

また、絶縁膜110fとして、堆積性気体の流量に対する酸化性気体の流量を20倍より大きく100倍未満、または40倍以上80倍以下とし、処理室内の圧力を100Pa未満、または50Pa以下とするPECVD装置を用いることで、欠陥量の少ない酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, PECVD is performed such that the flow rate of the oxidizing gas with respect to the flow rate of the deposition gas is greater than 20 times and less than 100 times, or 40 times or more and 80 times or less, and the pressure in the processing chamber is less than 100 Pa or 50 Pa or less. By using the apparatus, a silicon oxynitride film with a small amount of defects can be formed.

また、絶縁膜110fとして、PECVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を280℃以上400℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を20Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上250Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶縁膜110fとして、緻密である酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, a substrate placed in a evacuated processing chamber of the PECVD apparatus is held at 280 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and a raw material gas is introduced into the processing chamber so that the pressure in the processing chamber is 20 Pa or higher and 250 Pa. Hereinafter, a dense silicon oxide film or silicon oxynitride film can be formed as the insulating film 110f under the condition where the pressure is higher than or equal to 100 Pa and lower than or equal to 250 Pa and high-frequency power is supplied to the electrode provided in the processing chamber.

また、絶縁膜110fを、マイクロ波を用いたPECVD法を用いて形成してもよい。マイクロ波とは300MHzから300GHzの周波数域を指す。マイクロ波は、電子温度が低く、電子エネルギーが小さい。また、供給された電力において、電子の加速に用いられる割合が少なく、より多くの分子の解離及び電離に用いられることが可能であり、密度の高いプラズマ(高密度プラズマ)を励起することができる。このため、被成膜面及び堆積物へのプラズマダメージが少なく、欠陥の少ない絶縁膜110fを形成することができる。   Alternatively, the insulating film 110f may be formed using a PECVD method using microwaves. Microwave refers to the frequency range from 300 MHz to 300 GHz. Microwaves have a low electron temperature and a low electron energy. In addition, in the supplied power, the ratio used for accelerating electrons is small, it can be used for dissociation and ionization of more molecules, and high density plasma (high density plasma) can be excited. . Therefore, the insulating film 110f with less plasma damage and less defects on the deposition surface and the deposit can be formed.

〔金属酸化物膜114fの形成〕
続いて、絶縁膜110f上に、金属酸化物層114となる金属酸化物膜114fを成膜する。
[Formation of Metal Oxide Film 114f]
Subsequently, a metal oxide film 114f to be the metal oxide layer 114 is formed over the insulating film 110f.

金属酸化物膜114fは、例えば酸素を含む雰囲気下で成膜することが好ましい。特に、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、金属酸化物膜114fの成膜時に絶縁膜110fに酸素を供給することができる。   The metal oxide film 114f is preferably formed, for example, in an atmosphere containing oxygen. In particular, it is preferably formed by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen. Accordingly, oxygen can be supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed.

例えば金属酸化物膜114fの成膜条件として、成膜ガスに酸素を用い、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、金属酸化物膜を形成することが好ましい。金属ターゲットとして、例えばアルミニウムを用いた場合には、酸化アルミニウム膜を成膜することができる。   For example, as a film formation condition of the metal oxide film 114f, it is preferable to form the metal oxide film by a reactive sputtering method using oxygen as a film formation gas and using a metal target. When aluminum is used as the metal target, for example, an aluminum oxide film can be formed.

金属酸化物膜114fの成膜時に、成膜装置の成膜室内に導入する成膜ガスの全流量に対する酸素流量の割合(酸素流量比)、または成膜室内の酸素分圧が高いほど、絶縁膜110f中に供給される酸素を増やすことができる。酸素流量比または酸素分圧は、例えば50%以上100%以下、好ましくは65%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下とする。特に、酸素流量比100%とし、酸素分圧を100%にできるだけ近づけることが好ましい。   When the metal oxide film 114f is formed, the higher the ratio (oxygen flow ratio) of the oxygen flow rate to the total flow rate of the film formation gas introduced into the film formation chamber of the film formation apparatus or the higher the oxygen partial pressure in the film formation chamber, the higher The oxygen supplied into the film 110f can be increased. The oxygen flow rate ratio or the oxygen partial pressure is, for example, 50% to 100%, preferably 65% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% to 100%. In particular, it is preferable that the oxygen flow rate ratio is 100% and the oxygen partial pressure is as close as possible to 100%.

このように、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により金属酸化物膜114fを形成することにより、金属酸化物膜114fの成膜時に、絶縁膜110fへ酸素を供給するとともに、絶縁膜110fから酸素が脱離することを防ぐことができる。その結果、絶縁膜110fに極めて多くの酸素を閉じ込めることができる。そして、後の加熱処理によって、半導体層108に多くの酸素を供給することができる。その結果、半導体層108中の酸素欠損を低減でき、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   In this manner, by forming the metal oxide film 114f by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen, oxygen is supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed, and oxygen is supplied from the insulating film 110f. Desorption can be prevented. As a result, a very large amount of oxygen can be confined in the insulating film 110f. A large amount of oxygen can be supplied to the semiconductor layer 108 by heat treatment performed later. As a result, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced and a highly reliable transistor can be realized.

また、構成例2で例示した構成とする場合、金属酸化物膜114fの成膜後に、金属酸化物膜114f、絶縁膜110f、及び絶縁層104の一部をエッチングすることで、導電層106に達する開口を形成する。これにより、後に形成する導電層112と導電層106とを、当該開口を介して電気的に接続することができる。   In the case of the structure exemplified in Structure Example 2, the metal oxide film 114f, the insulating film 110f, and part of the insulating layer 104 are etched after the metal oxide film 114f is formed, whereby the conductive layer 106 is formed. Form an opening to reach. Accordingly, the conductive layer 112 and the conductive layer 106 to be formed later can be electrically connected through the opening.

〔導電膜112fの形成〕
続いて、金属酸化物膜114f上に、導電層112となる導電膜112fを成膜する(図5(D))。
[Formation of Conductive Film 112f]
Subsequently, a conductive film 112f to be the conductive layer 112 is formed over the metal oxide film 114f (FIG. 5D).

導電膜112fは、金属または合金のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により成膜することが好ましい。   The conductive film 112f is preferably formed by a sputtering method using a metal or alloy sputtering target.

〔金属酸化物層114、導電層112の形成〕
続いて、導電膜112f及び金属酸化物膜114fをエッチングして導電層112及び金属酸化物層114を形成し、絶縁膜110fの一部を露出させる(図5(E))。
[Formation of Metal Oxide Layer 114 and Conductive Layer 112]
Subsequently, the conductive film 112f and the metal oxide film 114f are etched to form the conductive layer 112 and the metal oxide layer 114, and part of the insulating film 110f is exposed (FIG. 5E).

ここで、導電膜112f及び金属酸化物膜114fは、それぞれ同じレジストマスクを用いて加工することが好ましい。または、エッチング後の導電層112をハードマスクとして用いて、金属酸化物膜114fをエッチングしてもよい。   Here, the conductive film 112f and the metal oxide film 114f are preferably processed using the same resist mask. Alternatively, the metal oxide film 114f may be etched using the etched conductive layer 112 as a hard mask.

図5(E)に示すように、導電膜112f及び金属酸化物膜114fのエッチング後において、トランジスタ100が形成される領域では、上面形状が概略一致した島状の導電層112及び金属酸化物層114が形成される。   As shown in FIG. 5E, after etching the conductive film 112f and the metal oxide film 114f, in the region where the transistor 100 is formed, the island-shaped conductive layer 112 and the metal oxide layer whose top shapes are approximately the same. 114 is formed.

なお、導電膜112f及び金属酸化物膜114fのエッチング時に、金属酸化物層114に覆われない絶縁膜110fの一部もエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Note that when the conductive film 112f and the metal oxide film 114f are etched, part of the insulating film 110f that is not covered with the metal oxide layer 114 is also etched to be thin.

ここで、導電膜112f上のレジストマスクを形成する際に、露光時間を調整することでレジストマスクのパターン幅を、露光機や現像機などの装置における最小加工寸法よりも縮小することができる。例えば、最小加工寸法よりも細いパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも短くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成することができる。または、最少加工寸法以上のパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも長くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成してもよい。   Here, when the resist mask is formed on the conductive film 112f, the pattern width of the resist mask can be reduced more than the minimum processing dimension in an apparatus such as an exposure machine or a developing machine by adjusting the exposure time. For example, a resist pattern finer than the minimum processing dimension can be formed by using a photomask having a pattern width thinner than the minimum processing dimension and shortening the exposure time as compared with the conventional case. Alternatively, a resist pattern finer than the minimum processing dimension may be formed by using a photomask having a pattern width equal to or larger than the minimum processing dimension, for example, by making the exposure time longer than the conventional one.

または、導電膜112f上に形成するレジストマスクに対して、スリミング処理を施すことでレジストマスクの幅を縮小させ、加工後の導電層112のチャネル長方向の幅を縮小してもよい。または、ハードマスクを用いて導電膜112f等をエッチングする場合には、ハードマスクを加工する際に用いるレジストマスクに対してスリミング処理を施すことができる。スリミング処理としては、例えばレジストマスクを形成した後に、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理若しくは加熱処理、又はオゾン雰囲気下に曝した状態で紫外光を照射する処理などにより、レジストマスクのパターン幅を縮小することができる。   Alternatively, the resist mask formed over the conductive film 112f may be subjected to slimming treatment to reduce the width of the resist mask, and the processed conductive layer 112 may be reduced in width in the channel length direction. Alternatively, in the case where the conductive film 112f or the like is etched using a hard mask, a slimming process can be performed on the resist mask used when the hard mask is processed. As the slimming treatment, for example, after forming a resist mask, the pattern width of the resist mask is increased by plasma treatment or heat treatment in an atmosphere containing oxygen, or treatment of irradiating ultraviolet light in a state exposed to an ozone atmosphere. Can be reduced.

上述の方法により、最小加工寸法よりも小さい幅のレジストパターンを形成することが可能となる。例えばパターン幅の最少加工寸法が2.0μm程度または1.5μm程度である装置を用いた場合でも、パターン幅を1.5μm未満、好ましくは1.0μm未満、さらに好ましくは0.5μm未満にまで縮小することが可能となる。   By the above-described method, a resist pattern having a width smaller than the minimum processing dimension can be formed. For example, even when an apparatus having a minimum pattern width processing size of about 2.0 μm or about 1.5 μm is used, the pattern width is less than 1.5 μm, preferably less than 1.0 μm, more preferably less than 0.5 μm. It becomes possible to reduce.

〔絶縁膜210fの形成〕
続いて、絶縁膜110f、金属酸化物層114及び導電層112上に、絶縁層316及び絶縁層210となる絶縁膜210fを成膜する(図6(A))。
[Formation of Insulating Film 210f]
Subsequently, an insulating film 210f to be the insulating layer 316 and the insulating layer 210 is formed over the insulating film 110f, the metal oxide layer 114, and the conductive layer 112 (FIG. 6A).

なお、絶縁膜210fの成膜前に、絶縁膜110fの表面を洗浄する処理を行ってもよい。例えば希釈したフッ酸またはリン酸などを用いることができる。このとき、絶縁膜110fが消失しないように濃度や処理時間を設定することが好ましい。洗浄処理を行うことで、絶縁膜110fが薄膜化する場合がある。   Note that the surface of the insulating film 110f may be cleaned before the insulating film 210f is formed. For example, diluted hydrofluoric acid or phosphoric acid can be used. At this time, it is preferable to set the concentration and the processing time so that the insulating film 110f is not lost. By performing the cleaning treatment, the insulating film 110f may be thinned.

絶縁膜210fとしては、絶縁膜110fの記載を参照できるため、詳細な説明は省略する。絶縁膜210fは絶縁膜110fと同じ材料で形成してもよく、又は異なる材料で形成してもよい。   Since the description of the insulating film 110f can be referred to for the insulating film 210f, detailed description thereof is omitted. The insulating film 210f may be formed using the same material as the insulating film 110f, or may be formed using a different material.

〔金属酸化物膜314fの形成〕
続いて、絶縁膜210f上に、金属酸化物層314となる金属酸化物膜314fを成膜する。
[Formation of Metal Oxide Film 314f]
Subsequently, a metal oxide film 314f to be the metal oxide layer 314 is formed over the insulating film 210f.

金属酸化物膜314fとしては、金属酸化物膜114fの記載を参照できるため、詳細な説明は省略する。金属酸化物膜314fは金属酸化物膜114fと同じ材料で形成してもよく、又は異なる材料で形成してもよい。   Since the description of the metal oxide film 114f can be referred to for the metal oxide film 314f, detailed description thereof is omitted. The metal oxide film 314f may be formed using the same material as the metal oxide film 114f, or may be formed using a different material.

また、構成例2で例示した構成とする場合、金属酸化物膜314fの成膜後に、金属酸化物膜314f、及び絶縁膜210fの一部をエッチングすることで、導電層106に達する開口を形成する。これにより、後に形成する導電層312と導電層106とを、当該開口を介して電気的に接続することができる。   In the case of the structure exemplified in Structure Example 2, an opening reaching the conductive layer 106 is formed by etching part of the metal oxide film 314f and the insulating film 210f after the metal oxide film 314f is formed. To do. Accordingly, the conductive layer 312 and the conductive layer 106 to be formed later can be electrically connected through the opening.

〔導電膜312fの形成〕
続いて、金属酸化物膜314f上に、導電層312となる導電膜312fを成膜する(図6(B))。
[Formation of Conductive Film 312f]
Next, a conductive film 312f to be the conductive layer 312 is formed over the metal oxide film 314f (FIG. 6B).

導電膜312fとしては、導電膜112fの記載を参照できるため、詳細な説明は省略する。導電膜312fは導電膜112fと同じ材料で形成してもよく、又は異なる材料で形成してもよい。   Since the description of the conductive film 112f can be referred to for the conductive film 312f, detailed description is omitted. The conductive film 312f may be formed using the same material as the conductive film 112f or a different material.

〔金属酸化物層314、導電層312の形成〕
続いて、導電膜312f及び金属酸化物膜314fをエッチングして導電層312及び金属酸化物層314を形成し、絶縁膜210fの一部を露出させる(図6(C))。
[Formation of Metal Oxide Layer 314 and Conductive Layer 312]
Subsequently, the conductive film 312f and the metal oxide film 314f are etched to form the conductive layer 312 and the metal oxide layer 314, and part of the insulating film 210f is exposed (FIG. 6C).

ここで、導電膜312f及び金属酸化物膜314fは、それぞれ同じレジストマスクを用いて加工することが好ましい。または、エッチング後の導電層312をハードマスクとして用いて、金属酸化物膜314fをエッチングしてもよい。   Here, the conductive film 312f and the metal oxide film 314f are preferably processed using the same resist mask. Alternatively, the metal oxide film 314f may be etched using the conductive layer 312 after etching as a hard mask.

図6(C)に示すように、導電膜312f及び金属酸化物膜314fのエッチング後において、トランジスタ100Aが形成される領域では、上面形状が概略一致した島状の導電層312及び金属酸化物層314が形成される。   As shown in FIG. 6C, after etching the conductive film 312f and the metal oxide film 314f, in the region where the transistor 100A is formed, the island-shaped conductive layer 312 and the metal oxide layer whose top shapes are approximately the same. 314 is formed.

なお、導電膜312f及び金属酸化物膜314fのエッチング時に、金属酸化物層314に覆われない絶縁膜210fの一部もエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Note that when the conductive film 312f and the metal oxide film 314f are etched, part of the insulating film 210f that is not covered with the metal oxide layer 314 is also etched to be thin.

ここで、導電膜312f上のレジストマスクを形成する際に、露光時間を調整することでレジストマスクのパターン幅を、露光機や現像機などの装置における最小加工寸法よりも縮小することができる。例えば、最小加工寸法よりも細いパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも短くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成することができる。または、最少加工寸法以上のパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも長くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成してもよい。   Here, when the resist mask is formed on the conductive film 312f, the pattern width of the resist mask can be reduced more than the minimum processing dimension in an apparatus such as an exposure machine or a developing machine by adjusting the exposure time. For example, a resist pattern finer than the minimum processing dimension can be formed by using a photomask having a pattern width thinner than the minimum processing dimension and shortening the exposure time as compared with the conventional case. Alternatively, a resist pattern finer than the minimum processing dimension may be formed by using a photomask having a pattern width equal to or larger than the minimum processing dimension, for example, by making the exposure time longer than the conventional one.

または、導電膜312f上に形成するレジストマスクに対して、スリミング処理を施すことでレジストマスクの幅を縮小させ、加工後の導電層312のチャネル長方向の幅を縮小してもよい。または、ハードマスクを用いて導電膜312f等をエッチングする場合には、ハードマスクを加工する際に用いるレジストマスクに対してスリミング処理を施すことができる。スリミング処理としては、例えばレジストマスクを形成した後に、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理若しくは加熱処理、又はオゾン雰囲気下に曝した状態で紫外光を照射する処理などにより、レジストマスクのパターン幅を縮小することができる。   Alternatively, the resist mask formed over the conductive film 312f may be subjected to slimming treatment to reduce the width of the resist mask, and the processed conductive layer 312 may have a reduced width in the channel length direction. Alternatively, in the case where the conductive film 312f or the like is etched using a hard mask, a slimming process can be performed on the resist mask used when the hard mask is processed. As the slimming treatment, for example, after forming a resist mask, the pattern width of the resist mask is increased by plasma treatment or heat treatment in an atmosphere containing oxygen, or treatment of irradiating ultraviolet light in a state exposed to an ozone atmosphere. Can be reduced.

上述の方法により、最小加工寸法よりも小さい幅のレジストパターンを形成することが可能となる。例えばパターン幅の最少加工寸法が2.0μm程度または1.5μm程度である装置を用いた場合でも、パターン幅を1.5μm未満、好ましくは1.0μm未満、さらに好ましくは0.5μm未満にまで縮小することが可能となる。   By the above-described method, a resist pattern having a width smaller than the minimum processing dimension can be formed. For example, even when an apparatus having a minimum pattern width processing size of about 2.0 μm or about 1.5 μm is used, the pattern width is less than 1.5 μm, preferably less than 1.0 μm, more preferably less than 0.5 μm. It becomes possible to reduce.

〔絶縁層316、絶縁層110a、絶縁層110b、絶縁層210の形成〕
続いて、絶縁膜210f上にレジストマスクを形成しない状態で、異方性のドライエッチングを行うことで、絶縁層316及び絶縁層210を形成する。これにより、トランジスタ100が形成される領域では、絶縁膜110fの上面、導電層112及び金属酸化物層114の側面に接して設けられる絶縁層316が形成される。絶縁層316は、導電層112及び金属酸化物層114の側面に沿って半導体層108に近づくに従い、絶縁層316の幅が厚くなることが好ましい。トランジスタ100Aが形成される領域では、導電層312がハードマスクとして機能し、導電層312と重なる部分が残ることで、絶縁層210を自己整合的に形成することができる。
[Formation of Insulating Layer 316, Insulating Layer 110a, Insulating Layer 110b, and Insulating Layer 210]
Subsequently, anisotropic dry etching is performed without forming a resist mask over the insulating film 210f, whereby the insulating layer 316 and the insulating layer 210 are formed. Thus, in the region where the transistor 100 is formed, the insulating layer 316 provided in contact with the upper surface of the insulating film 110f, the side surfaces of the conductive layer 112, and the metal oxide layer 114 is formed. The insulating layer 316 preferably has a thicker width as it approaches the semiconductor layer 108 along the side surfaces of the conductive layer 112 and the metal oxide layer 114. In the region where the transistor 100A is formed, the conductive layer 312 functions as a hard mask and a portion overlapping with the conductive layer 312 remains, so that the insulating layer 210 can be formed in a self-aligned manner.

このように絶縁層316を形成することで、絶縁層110aの上面と接する部分の幅(面積)を、概略等しくすることができる。すなわち、トランジスタ100のL長方向において、一対の絶縁層316の形状を左右対称な形状とすることができる。また、絶縁層316と絶縁層110aとが接する部分の幅は、上記絶縁膜110fの厚さによって制御することができる。 By forming the insulating layer 316 in this way, the width (area) of the portion in contact with the upper surface of the insulating layer 110a can be made substantially equal. That is, in the L length direction of the transistor 100, the pair of insulating layers 316 can have a symmetrical shape. In addition, the width of the portion where the insulating layer 316 and the insulating layer 110a are in contact can be controlled by the thickness of the insulating film 110f.

続いて、レジストマスクを形成しない状態で、絶縁膜110fをエッチングする(図6(D))。エッチング方法として、異方性のドライエッチング法を用いることが好ましい。このとき、トランジスタ100が形成される領域では、導電層112及び絶縁層316がハードマスクとして機能し、導電層112及び絶縁層316と重なる部分が残ることで、絶縁層110aを自己整合的に形成することができる。トランジスタ100Aが形成される領域では、導電層312がハードマスクとして機能し、導電層312と重なる部分が残ることで、絶縁層110bを自己整合的に形成することができる。なお、絶縁層110a及び絶縁層110bと接しない領域の半導体層108は、絶縁膜110fのエッチング時に半導体層108の一部もエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Subsequently, the insulating film 110f is etched without forming a resist mask (FIG. 6D). As an etching method, an anisotropic dry etching method is preferably used. At this time, in the region where the transistor 100 is formed, the conductive layer 112 and the insulating layer 316 function as a hard mask, and a portion overlapping with the conductive layer 112 and the insulating layer 316 remains, so that the insulating layer 110a is formed in a self-aligned manner. can do. In the region where the transistor 100A is formed, the conductive layer 312 functions as a hard mask and a portion overlapping with the conductive layer 312 remains, so that the insulating layer 110b can be formed in a self-aligned manner. Note that the semiconductor layer 108 in a region which is not in contact with the insulating layer 110a and the insulating layer 110b may be thinned by etching part of the semiconductor layer 108 when the insulating film 110f is etched.

〔第1の層116の形成〕
続いて、第1の層116を形成する(図6(E))。
[Formation of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is formed (FIG. 6E).

ここでは、第1の層116として、絶縁性を有する膜または導電性を有する膜を成膜することができる。   Here, as the first layer 116, an insulating film or a conductive film can be formed.

第1の層116として、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を成膜する。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。また特に、これら金属元素を少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。絶縁性を有する膜として、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。   As the first layer 116, a film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium is formed. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included. In particular, a nitride containing at least one of these metal elements or an oxide containing at least one of these metal elements can be preferably used. As the insulating film, a nitride film such as an aluminum titanium nitride film, a titanium nitride film, or an aluminum nitride film, an oxide film such as an aluminum titanium oxide film, or the like can be preferably used.

また例えば、第1の層116として、上記の他にアルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む金属膜または合金膜を成膜することができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。   For example, as the first layer 116, a metal film or an alloy film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium can be formed in addition to the above. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included.

ここで、第1の層116は、成膜ガスに窒素ガスまたは酸素ガスを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、スパッタリングターゲットに同じものを用いた場合であっても、成膜ガスの流量を制御することにより、膜質の制御が容易となる。   Here, the first layer 116 is preferably formed by a sputtering method using nitrogen gas or oxygen gas as a deposition gas. Thereby, even when the same sputtering target is used, the film quality can be easily controlled by controlling the flow rate of the film forming gas.

〔加熱処理〕
続いて、加熱処理を行う。図6(E)に示すように、加熱処理により半導体層108の第1の層116と接する領域が低抵抗化し、半導体層108中に低抵抗な領域108nが形成される。
[Heat treatment]
Subsequently, heat treatment is performed. As shown in FIG. 6E, the resistance of the region in contact with the first layer 116 of the semiconductor layer 108 is reduced by heat treatment, so that a low-resistance region 108 n is formed in the semiconductor layer 108.

加熱処理は、窒素または希ガスなどの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。加熱処理の温度は高いほど好ましいが、基板102、導電層106、導電層112等の耐熱性を考慮した温度とすることができる。例えば、120℃以上500℃以下、好ましくは150℃以上450℃以下、より好ましくは200℃以上400℃以下、さらに好ましくは250℃以上400℃以下の温度とすることができる。例えば加熱処理の温度を350℃程度とすることで、大型のガラス基板を用いた生産設備で歩留り良く半導体装置を生産することができる。   The heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas. The higher the temperature of the heat treatment, the better, but the temperature can be set in consideration of the heat resistance of the substrate 102, the conductive layer 106, the conductive layer 112, and the like. For example, the temperature can be 120 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and even more preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. For example, by setting the temperature of the heat treatment to about 350 ° C., a semiconductor device can be manufactured with high yield using a production facility using a large glass substrate.

加熱処理により、半導体層108中の酸素が第1の層116に引き抜かれることにより酸素欠損が生成される。当該酸素欠損と、半導体層108中に含まれる水素とが結合することによりキャリア濃度が高まり、第1の層116と接する部分が低抵抗化される。   By the heat treatment, oxygen in the semiconductor layer 108 is extracted to the first layer 116, whereby oxygen vacancies are generated. The oxygen vacancies and hydrogen contained in the semiconductor layer 108 are combined to increase the carrier concentration, so that the portion in contact with the first layer 116 is reduced in resistance.

または、加熱処理により、第1の層116に含まれる金属元素が半導体層108中に拡散することにより、半導体層108の一部が合金化し、低抵抗化される場合もある。   Alternatively, in some cases, the metal element contained in the first layer 116 is diffused into the semiconductor layer 108 by heat treatment, so that part of the semiconductor layer 108 is alloyed and the resistance is reduced.

または、第1の層116に含まれる窒素、又は加熱処理の雰囲気に含まれる窒素などが、加熱処理により半導体層108中に拡散することで、これらが低抵抗化する場合もある。   Alternatively, nitrogen included in the first layer 116, nitrogen included in the atmosphere of the heat treatment, or the like may diffuse into the semiconductor layer 108 due to the heat treatment, and thus the resistance may be reduced.

このような複合的な作用により低抵抗化された半導体層108の領域108nは、極めて安定な低抵抗な領域となる。このように形成された領域108nは、例えば後の工程で酸素が供給される処理が行われたとしても、高抵抗化しにくいといった特徴を有する。   The region 108n of the semiconductor layer 108 whose resistance is reduced by such a composite action is an extremely stable low resistance region. The region 108n formed in this manner has a characteristic that resistance is not easily increased even if, for example, a process of supplying oxygen is performed in a later process.

特に、加熱により水素を放出する膜を半導体層108の一部に接して設け、当該水素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる場合と比較し、水素よりも拡散しにくい金属元素または窒素などの元素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる方法を用いることが好ましい。これにより、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア濃度の上昇を抑制することができる。その結果、トランジスタのチャネル長が極めて短い場合であっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能となる。例えばチャネル長が100nm以下の微細なトランジスタであっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能である。   In particular, a film that releases hydrogen by heating is provided in contact with part of the semiconductor layer 108, and the resistance is reduced by supplying the hydrogen to part of the semiconductor layer 108, so that it is less diffusible than hydrogen. It is preferable to use a method of reducing resistance by supplying a metal element or an element such as nitrogen to part of the semiconductor layer 108. Accordingly, an increase in carrier concentration in the region 108i functioning as a channel formation region can be suppressed. As a result, good switching characteristics can be obtained even when the channel length of the transistor is extremely short. For example, good switching characteristics can be obtained even with a fine transistor with a channel length of 100 nm or less.

〔第1の層116の除去〕
続いて、第1の層116をエッチングにより除去する。
[Removal of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is removed by etching.

第1の層116のエッチングの際に、導電層112、金属酸化物層114、絶縁層110aまたは絶縁層210、半導体層108等の一部がエッチングされてしまう場合がある。特に第1の層116に金属膜または合金膜を用いた場合、導電層112と異なる材料を用い、これらのエッチング速度の選択比が高いエッチング方法を選択することが好ましい。   When the first layer 116 is etched, part of the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, the insulating layer 110a or the insulating layer 210, the semiconductor layer 108, or the like may be etched. In particular, when a metal film or an alloy film is used for the first layer 116, it is preferable to select an etching method using a material different from that of the conductive layer 112 and having a high selectivity of the etching rate.

なお、第1の層116として絶縁性の材料を用いる場合や、上記加熱処理により絶縁化する材料を用いた場合には、第1の層116をエッチングせずに残しておいてもよい。   Note that in the case where an insulating material is used for the first layer 116 or a material which is insulated by the heat treatment is used, the first layer 116 may be left without being etched.

〔金属酸化物層117の形成〕
続いて、第1の層116上に金属酸化物層117を形成する。金属酸化物層117は、上記金属酸化物膜114fと同様の方法により形成することができる。
[Formation of Metal Oxide Layer 117]
Subsequently, a metal oxide layer 117 is formed over the first layer 116. The metal oxide layer 117 can be formed by a method similar to that of the metal oxide film 114f.

金属酸化物層117の形成時に、半導体層108の領域108nに酸素が添加される場合があるが、領域108nは高抵抗化しにくく、低抵抗な状態が保たれる。   When the metal oxide layer 117 is formed, oxygen may be added to the region 108n of the semiconductor layer 108. However, the region 108n is difficult to increase in resistance and maintains a low resistance state.

また、金属酸化物層117の成膜時に、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110aまたは絶縁層210の側面から、第1の層116を介して酸素を供給することができる。また、半導体層108を介して絶縁層104に酸素を供給できる場合もある。   Further, when the metal oxide layer 117 is formed, oxygen can be supplied from the side surface of the insulating layer 110 a or the insulating layer 210 functioning as a gate insulating layer through the first layer 116. In some cases, oxygen can be supplied to the insulating layer 104 through the semiconductor layer 108.

金属酸化物層117の形成後に加熱処理を行ってもよい。バリア層として機能する金属酸化物層117で半導体層108を覆った状態で加熱処理を行うことで、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iに、絶縁層110aまたは絶縁層210や絶縁層104から好適に酸素を供給し、キャリア濃度を低減することができる。   Heat treatment may be performed after the metal oxide layer 117 is formed. By performing heat treatment while the semiconductor layer 108 is covered with the metal oxide layer 117 functioning as a barrier layer, the insulating layer 110a or the insulating layer 210 or the insulating layer 104 is formed in the region 108i which is a channel formation region of the semiconductor layer 108. Thus, oxygen can be preferably supplied to reduce the carrier concentration.

〔絶縁層118の形成〕
続いて、金属酸化物層117を覆って絶縁層118を形成する(図7(A))。
[Formation of Insulating Layer 118]
Subsequently, an insulating layer 118 is formed so as to cover the metal oxide layer 117 (FIG. 7A).

絶縁層118は、プラズマCVD法またはスパッタリング法等により成膜することができる。   The insulating layer 118 can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.

〔開口部141a、141bの形成〕
続いて、絶縁層118の所望の位置に、リソグラフィによりマスクを形成した後、絶縁層118、及び金属酸化物層117の一部をエッチングすることで、領域108nに達する開口部141a及び開口部141bを形成する(図7(B))。
[Formation of Openings 141a and 141b]
Subsequently, after a mask is formed by lithography at a desired position of the insulating layer 118, the insulating layer 118 and a part of the metal oxide layer 117 are etched, whereby the opening 141a and the opening 141b reaching the region 108n are obtained. Is formed (FIG. 7B).

〔導電層120a、120bの形成〕
続いて、開口部141a及び開口部141bを覆うように、絶縁層118上に導電膜を成膜し、当該導電膜を所望の形状に加工することで、導電層120a、導電層120bを形成する(図7(C))。
[Formation of Conductive Layers 120a and 120b]
Subsequently, a conductive film is formed over the insulating layer 118 so as to cover the opening 141a and the opening 141b, and the conductive film is processed into a desired shape, so that the conductive layer 120a and the conductive layer 120b are formed. (FIG. 7C).

以上の工程により、サイドウォール絶縁層を有し、ゲート絶縁層が薄く、且つ微細なトランジスタ100と、ゲート絶縁層が厚く耐圧性能の高いトランジスタ100Aとを、同一基板上に、同時に作製することができる。   Through the above steps, the transistor 100 having a sidewall insulating layer, a thin gate insulating layer, and a fine transistor 100 and a transistor 100A having a thick gate insulating layer and high withstand voltage performance can be formed over the same substrate at the same time. it can.

以上が作製方法例についての説明である。   The above is the description of the manufacturing method example.

本実施の形態で例示した構成例、作製方法例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、作製方法例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure example, the manufacturing method example, and the drawings corresponding to the structure example described in this embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the structure example, the manufacturing method example, the drawing, or the like.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態2)
本実施の形態においては、先の実施の形態で例示したトランジスタを有する表示装置の一例について説明を行う。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a display device including the transistor described in the above embodiment will be described.

<構成例>
図8(A)は、表示装置の一例を示す上面図である。図8(A)に示す表示装置700は、第1の基板701上に設けられた画素部702と、第1の基板701に設けられたソースドライバ回路部704及びゲートドライバ回路部706と、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706を囲むように配置されるシール材712と、第1の基板701に対向するように設けられる第2の基板705と、を有する。なお、第1の基板701と第2の基板705は、シール材712によって貼り合わされている。すなわち、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706は、第1の基板701とシール材712と第2の基板705によって封止されている。なお、図8(A)には図示しないが、第1の基板701と第2の基板705の間には表示素子が設けられる。
<Configuration example>
FIG. 8A is a top view illustrating an example of a display device. A display device 700 illustrated in FIG. 8A includes a pixel portion 702 provided over a first substrate 701, a source driver circuit portion 704 and a gate driver circuit portion 706 provided over the first substrate 701, and a pixel. A sealant 712 disposed so as to surround the portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706, and a second substrate 705 provided so as to face the first substrate 701. Note that the first substrate 701 and the second substrate 705 are attached to each other with a sealant 712. That is, the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 are sealed with the first substrate 701, the sealant 712, and the second substrate 705. Note that although not illustrated in FIG. 8A, a display element is provided between the first substrate 701 and the second substrate 705.

また、表示装置700は、第1の基板701上のシール材712によって囲まれている領域とは異なる領域に、FPC端子部708(FPC:Flexible printed circuit)が設けられる。FPC端子部708は、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706のそれぞれに電気的に接続される。また、FPC端子部708には、FPC716が接続され、FPC716によって画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706に各種信号等が供給される。また、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706、及びFPC端子部708には、信号線710が各々接続されている。FPC716により供給される各種信号等は、信号線710を介して、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706、及びFPC端子部708に与えられる。   In the display device 700, an FPC terminal portion 708 (FPC: Flexible printed circuit) is provided in a region different from the region surrounded by the sealant 712 over the first substrate 701. The FPC terminal portion 708 is electrically connected to each of the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706. In addition, an FPC 716 is connected to the FPC terminal portion 708, and various signals are supplied to the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 by the FPC 716. A signal line 710 is connected to each of the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, the gate driver circuit portion 706, and the FPC terminal portion 708. Various signals and the like supplied by the FPC 716 are supplied to the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, the gate driver circuit portion 706, and the FPC terminal portion 708 through the signal line 710.

また、表示装置700にゲートドライバ回路部706を複数設けてもよい。また、表示装置700としては、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706を画素部702と同じ第1の基板701に形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ回路部706のみを第1の基板701に形成してもよい、又はソースドライバ回路部704のみを第1の基板701に形成してもよい。この場合、ソースドライバ回路又はゲートドライバ回路等が形成された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を含むICを、第1の基板701又はFPC716に設ける構成としてもよい。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG(Chip On Glass)法、ワイヤボンディング法などを用いることができる。   In addition, a plurality of gate driver circuit portions 706 may be provided in the display device 700. In addition, as the display device 700, an example in which the source driver circuit portion 704 and the gate driver circuit portion 706 are formed over the same first substrate 701 as the pixel portion 702 is shown; however, the display device 700 is not limited to this structure. For example, only the gate driver circuit portion 706 may be formed on the first substrate 701, or only the source driver circuit portion 704 may be formed on the first substrate 701. In this case, an IC including a substrate over which a source driver circuit, a gate driver circuit, or the like is formed (eg, a driver circuit substrate formed with a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film) is provided over the first substrate 701 or the FPC 716. It is good also as a structure. Note that a connection method of a separately formed driver circuit substrate is not particularly limited, and a COG (Chip On Glass) method, a wire bonding method, or the like can be used.

また、表示装置700が有する画素部702、ソースドライバ回路部704及びゲートドライバ回路部706は、複数のトランジスタを有しており、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタを適用することができる。   The pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 included in the display device 700 each include a plurality of transistors, and a transistor that is a semiconductor device of one embodiment of the present invention can be used. .

また、表示装置700は、様々な素子を有することができる。該素子の一例としては、例えば、エレクトロルミネッセンス(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など)、発光トランジスタ素子(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、電子インク素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)ディスプレイ、圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。   In addition, the display device 700 can include various elements. Examples of the element include, for example, an electroluminescence (EL) element (an EL element including an organic substance and an inorganic substance, an organic EL element, an inorganic EL element, an LED, and the like), a light-emitting transistor element (a transistor that emits light in response to current), an electron Examples include an emission element, a liquid crystal element, an electronic ink element, an electrophoretic element, an electrowetting element, a plasma display panel (PDP), a MEMS (micro electro mechanical system) display, and a piezoelectric ceramic display.

また、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)又は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、液晶ディスプレイなどがある。電子インク素子又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。   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. An example of a display device using a liquid crystal element is a liquid crystal display. An example of a display device using an electronic ink element or an electrophoretic element is electronic paper.

なお、表示装置700における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、RGB(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの画素とBの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。又は、ペンタイル配列のように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる2色を選択して構成してもよい。又はRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用することもできる。   Note that as a display method in the display device 700, a progressive method, an interlace method, or the like can be used. Further, the color elements controlled by the pixels when performing color display are not limited to three colors of RGB (R represents red, G represents green, and B represents blue). For example, it may be composed of four pixels: an R pixel, a G pixel, a B pixel, and a W (white) pixel. Alternatively, as in a pen tile arrangement, one color element may be configured for two colors of RGB, and two different colors may be selected and configured depending on the color element. Alternatively, one or more colors such as yellow, cyan, and magenta may be added to RGB. The size of the display area may be different for each dot of the color element. Note that the disclosed invention is not limited to a display device for color display, and can be applied to a display device for monochrome display.

また、バックライト又はフロントライト(有機EL素子、無機EL素子、LED、蛍光灯など)に白色発光(W)を用いて表示装置をカラー表示させるために、着色層(カラーフィルタともいう。)を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)、イエロー(Y)などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない領域における白色光を直接表示に利用してもよい。一部に着色層を有さない領域を配置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を2割から3割程度低減できる場合がある。ただし、有機EL素子や無機EL素子などの自発光素子を用いてフルカラー表示する場合、R、G、B、Y、Wを、それぞれの発光色を有する素子から発光させてもよい。自発光素子を用いることで、着色層を用いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。   In addition, a colored layer (also referred to as a color filter) is used in order to cause the display device to perform color display using white light emission (W) in a backlight or a front light (such as an organic EL element, an inorganic EL element, an LED, or a fluorescent lamp). It may be used. For example, red (R), green (G), blue (B), yellow (Y), and the like can be used in appropriate combination for the colored layer. By using the colored layer, the color reproducibility can be increased as compared with the case where the colored layer is not used. At this time, white light in a region having no colored layer may be directly used for display by arranging a region having a colored layer and a region having no colored layer. By disposing a region that does not have a colored layer in part, a decrease in luminance due to the colored layer can be reduced during bright display, and power consumption can be reduced by about 20% to 30%. However, when a full color display is performed using a self-luminous element such as an organic EL element or an inorganic EL element, R, G, B, Y, and W may be emitted from elements having respective emission colors. By using a self-luminous element, power consumption may be further reduced as compared with the case where a colored layer is used.

また、カラー化方式としては、上述の白色発光からの発光の一部をカラーフィルタに通すことで赤色、緑色、青色に変換する方式(カラーフィルタ方式)の他、赤色、緑色、青色の発光をそれぞれ用いる方式(3色方式)、又は青色発光からの発光の一部を赤色や緑色に変換する方式(色変換方式、量子ドット方式)を適用してもよい。   In addition, as a colorization method, in addition to a method (color filter method) in which part of the light emission from the white light emission described above is passed through a color filter to convert it into red, green, and blue light emission of red, green, and blue A method of using each (three-color method) or a method of converting a part of light emission from blue light emission to red or green (color conversion method, quantum dot method) may be applied.

図8(B)に示す表示装置700Aは、大型の画面を有する電子機器に好適に用いることのできる表示装置である。例えばテレビジョン装置、モニタ装置、デジタルサイネージなどに好適に用いることができる。   A display device 700A illustrated in FIG. 8B is a display device that can be preferably used for an electronic device having a large screen. For example, it can be suitably used for a television device, a monitor device, a digital signage, and the like.

表示装置700Aは、複数のソースドライバIC721と、一対のゲートドライバ回路722を有する。   The display device 700A includes a plurality of source driver ICs 721 and a pair of gate driver circuits 722.

複数のソースドライバIC721は、それぞれFPC723に取り付けられている。また、複数のFPC723は、一方の端子が基板701に、他方の端子がプリント基板724にそれぞれ接続されている。FPC723を折り曲げることで、プリント基板724を画素部702の裏側に配置して、電気機器に実装することができ、電子機器の省スペース化を図ることができる。   The plurality of source driver ICs 721 are each attached to the FPC 723. The plurality of FPCs 723 have one terminal connected to the substrate 701 and the other terminal connected to the printed circuit board 724. By bending the FPC 723, the printed circuit board 724 can be disposed on the back side of the pixel portion 702 and mounted on an electric device, so that space saving of the electronic device can be achieved.

一方、ゲートドライバ回路722は、基板701上に形成されている。これにより、狭額縁の電子機器を実現できる。   On the other hand, the gate driver circuit 722 is formed on the substrate 701. Thereby, an electronic device with a narrow frame can be realized.

このような構成とすることで、大型で且つ高解像度な表示装置を実現できる。例えば画面サイズが対角30インチ以上、40インチ以上、50インチ以上、又は60インチ以上の表示装置に適用することができる。また、解像度がフルハイビジョン、4K2K、又は8K4Kなどといった極めて高解像度の表示装置を実現することができる。   With such a configuration, a large-sized and high-resolution display device can be realized. For example, the present invention can be applied to a display device whose screen size is 30 inches or more, 40 inches or more, 50 inches or more, or 60 inches or more. In addition, a display device with extremely high resolution such as full high vision, 4K2K, or 8K4K can be realized.

<断面構成例>
以下では、表示素子として液晶素子及びEL素子を用いる構成について、図9乃至図11を用いて説明する。なお、図9は、図8(A)に示す一点鎖線Q−Rにおける断面図であり、表示素子としてEL素子を用いた構成である。また、図10及び図11は、図8(A)に示す一点鎖線Q−Rにおける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。
<Cross-section configuration example>
Hereinafter, a structure in which a liquid crystal element and an EL element are used as display elements will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 9 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line QR shown in FIG. 8A and has a structure in which an EL element is used as a display element. FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views taken along one-dot chain line QR shown in FIG. 8A, each using a liquid crystal element as a display element.

まず、図9乃至図11に示す共通部分について最初に説明し、次に異なる部分について以下説明する。   First, common parts shown in FIGS. 9 to 11 will be described first, and then different parts will be described below.

〔表示装置の共通部分に関する説明〕
図9乃至図11に示す表示装置700は、引き回し配線部711と、画素部702と、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及びトランジスタ752を有する。また、ソースドライバ回路部704は、トランジスタ754を有する。
[Description of common parts of display device]
A display device 700 illustrated in FIGS. 9 to 11 includes a lead wiring portion 711, a pixel portion 702, a source driver circuit portion 704, and an FPC terminal portion 708. Further, the lead wiring portion 711 includes a signal line 710. In addition, the pixel portion 702 includes a transistor 750 and a transistor 752. In addition, the source driver circuit portion 704 includes a transistor 754.

トランジスタ750、トランジスタ752及びトランジスタ754は、実施の形態1で例示したトランジスタを適用することができる。   The transistor illustrated in Embodiment 1 can be used as the transistor 750, the transistor 752, and the transistor 754.

本実施の形態で用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する。該トランジスタは、オフ電流を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。   The transistor used in this embodiment includes an oxide semiconductor film which is highly purified and suppresses formation of oxygen vacancies. The transistor can have low off-state current. Therefore, the holding time of an electric signal such as an image signal can be increased, and the writing interval can be set longer in the power-on state. Therefore, since the frequency of the refresh operation can be reduced, there is an effect of suppressing power consumption.

また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。   In addition, the transistor used in this embodiment can have a relatively high field-effect mobility, and thus can be driven at high speed. For example, by using such a transistor capable of high-speed driving for a display device, the switching transistor in the pixel portion and the driver transistor used in the driver circuit portion can be formed over the same substrate. That is, since it is not necessary to use a semiconductor device formed of a silicon wafer or the like as a separate drive circuit, the number of parts of the semiconductor device can be reduced. In the pixel portion, a high-quality image can be provided by using a transistor that can be driven at high speed.

また、図9乃至図11において、トランジスタ750、トランジスタ752及びトランジスタ754上に平坦化絶縁膜770が設けられている。   9 to 11, a planarization insulating film 770 is provided over the transistor 750, the transistor 752, and the transistor 754.

また、信号線710は、トランジスタ750、トランジスタ752及びトランジスタ754のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、信号線710aは、トランジスタ750、トランジスタ752及びトランジスタ754のゲート電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。信号線710として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。   The signal line 710 is formed through the same process as the conductive film functioning as the source electrode and the drain electrode of the transistor 750, the transistor 752, and the transistor 754. The signal line 710a is formed through the same process as the conductive film functioning as the gate electrodes of the transistor 750, the transistor 752, and the transistor 754. For example, when a material containing a copper element is used as the signal line 710, signal delay due to wiring resistance is small and display on a large screen is possible.

また、FPC端子部708は、接続電極760、異方性導電膜780、及びFPC716を有する。なお、接続電極760は、トランジスタ750、トランジスタ752及びトランジスタ754のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、接続電極760は、FPC716が有する端子と異方性導電膜780を介して、電気的に接続される。   The FPC terminal portion 708 includes a connection electrode 760, an anisotropic conductive film 780, and an FPC 716. Note that the connection electrode 760 is formed through the same process as the conductive film functioning as the source electrode and the drain electrode of the transistor 750, the transistor 752, and the transistor 754. The connection electrode 760 is electrically connected to a terminal included in the FPC 716 through an anisotropic conductive film 780.

また、第1の基板701及び第2の基板705としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、第1の基板701及び第2の基板705として、可撓性を有する基板を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。   In addition, as the first substrate 701 and the second substrate 705, for example, glass substrates can be used. Alternatively, a flexible substrate may be used as the first substrate 701 and the second substrate 705. Examples of the flexible substrate include a plastic substrate.

また、第1の基板701と第2の基板705の間には、構造体778が設けられる。構造体778は柱状のスペーサであり、第1の基板701と第2の基板705の間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられる。なお、構造体778として、球状のスペーサを用いていてもよい。   A structure body 778 is provided between the first substrate 701 and the second substrate 705. The structure body 778 is a columnar spacer and is provided to control the distance (cell gap) between the first substrate 701 and the second substrate 705. Note that a spherical spacer may be used as the structure body 778.

また、第2の基板705側には、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜738と、カラーフィルタとして機能する着色膜736と、遮光膜738及び着色膜736に接する絶縁膜734が設けられる。   On the second substrate 705 side, a light-blocking film 738 functioning as a black matrix, a colored film 736 functioning as a color filter, and an insulating film 734 in contact with the light-blocking film 738 and the colored film 736 are provided.

〔発光素子を用いる表示装置〕
図9に示す表示装置700は、発光素子782を有する。発光素子782は、導電膜772、EL層786、及び導電膜788を有する。図9に示す表示装置700は、画素毎に設けられる発光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示することができる。
[Display device using light emitting element]
A display device 700 illustrated in FIG. 9 includes a light-emitting element 782. The light-emitting element 782 includes a conductive film 772, an EL layer 786, and a conductive film 788. The display device 700 illustrated in FIG. 9 can display an image when the EL layer 786 included in the light-emitting element 782 provided for each pixel emits light.

EL層786は、有機化合物、又は量子ドットなどの無機化合物を有する。有機化合物に用いることのできる材料としては、蛍光性材料又は燐光性材料などが挙げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などが挙げられる。また、12族と16族、13族と15族、又は14族と16族の元素グループを含む材料を用いてもよい。又は、カドミウム(Cd)、セレン(Se)、亜鉛(Zn)、硫黄(S)、リン(P)、インジウム(In)、テルル(Te)、鉛(Pb)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、アルミニウム(Al)、等の元素を有する量子ドット材料を用いてもよい。   The EL layer 786 includes an organic compound or an inorganic compound such as a quantum dot. As a material that can be used for the organic compound, a fluorescent material, a phosphorescent material, or the like can be given. Examples of materials that can be used for the quantum dots include colloidal quantum dot materials, alloy type quantum dot materials, core / shell type quantum dot materials, and core type quantum dot materials. Alternatively, a material including an element group of Group 12 and Group 16, Group 13 and Group 15, or Group 14 and Group 16 may be used. Or cadmium (Cd), selenium (Se), zinc (Zn), sulfur (S), phosphorus (P), indium (In), tellurium (Te), lead (Pb), gallium (Ga), arsenic (As ), A quantum dot material having an element such as aluminum (Al) may be used.

表示装置700は、画素部702にトランジスタ752及びトランジスタ750を有する。トランジスタ752は発光素子782の選択状態を制御するトランジスタであり、高速動作が要求されるトランジスタである。トランジスタ752には、実施の形態1に示した第1のトランジスタの構成を適用できる。トランジスタ752にサイドウォール絶縁層を有し、ゲート絶縁層が薄く、且つ微細なトランジスタを用いることで、高速動作が可能となる。トランジスタ750は発光素子782に流れる電流を制御するトランジスタであり、耐圧性能が高いことが好ましい。トランジスタ750には、実施の形態1に示した第2のトランジスタの構成を適用できる。トランジスタ750にトランジスタ752よりゲート絶縁層が厚く、チャネル長が長いトランジスタを用いることで、耐圧性能が高いトランジスタとすることができる。 The display device 700 includes a transistor 752 and a transistor 750 in the pixel portion 702. The transistor 752 controls the selection state of the light-emitting element 782, and is a transistor that requires high-speed operation. The structure of the first transistor described in Embodiment 1 can be applied to the transistor 752. When the transistor 752 includes a sidewall insulating layer, a gate insulating layer is thin, and a minute transistor is used, high-speed operation can be performed. The transistor 750 is a transistor that controls current flowing in the light-emitting element 782, and preferably has high withstand voltage performance. The structure of the second transistor described in Embodiment 1 can be applied to the transistor 750. By using a transistor with a gate insulating layer thicker than the transistor 752 and a long channel length as the transistor 750, a transistor with high withstand voltage performance can be obtained.

表示装置700は、ソースドライバ回路部704にトランジスタ754を有する。トランジスタ754は、ソースドライバ回路部704を構成するトランジスタのうち、高速動作が要求されるトランジスタである。トランジスタ754には、実施の形態1に示した第1のトランジスタの構成を適用できる。トランジスタ754にサイドウォール絶縁層を有し、ゲート絶縁層が薄く、且つ微細なトランジスタを用いることで、高速動作が可能となる。 The display device 700 includes a transistor 754 in the source driver circuit portion 704. The transistor 754 is a transistor that is required to operate at high speed among the transistors included in the source driver circuit portion 704. The structure of the first transistor described in Embodiment 1 can be applied to the transistor 754. When the transistor 754 includes a sidewall insulating layer, the gate insulating layer is thin, and a minute transistor is used, high-speed operation can be performed.

なお、図9では、トランジスタ752及びトランジスタ754に第1のトランジスタを、トランジスタ750に第2のトランジスタを適用する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。 Note that FIG. 9 illustrates an example in which the first transistor is used as the transistor 752 and the transistor 754 and the second transistor is used as the transistor 750; however, one embodiment of the present invention is not limited thereto.

また、導電膜772は、トランジスタ750が有するソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜と電気的に接続される。導電膜772は、平坦化絶縁膜770上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。   The conductive film 772 is electrically connected to a conductive film functioning as a source electrode or a drain electrode of the transistor 750. The conductive film 772 is formed over the planarization insulating film 770 and functions as a pixel electrode, that is, one electrode of a display element.

図9に示す表示装置700には、平坦化絶縁膜770及び導電膜772上に絶縁膜730が設けられる。絶縁膜730は、導電膜772の一部を覆う。なお、発光素子782はトップエミッション構造である。従って、導電膜788は透光性を有し、EL層786が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造について、例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜772側に光を射出するボトムエミッション構造や、導電膜772及び導電膜788の双方に光を射出するデュアルエミッション構造にも適用することができる。   In the display device 700 illustrated in FIG. 9, an insulating film 730 is provided over the planarization insulating film 770 and the conductive film 772. The insulating film 730 covers part of the conductive film 772. Note that the light-emitting element 782 has a top emission structure. Accordingly, the conductive film 788 has a light-transmitting property and transmits light emitted from the EL layer 786. In the present embodiment, the top emission structure is illustrated, but is not limited thereto. For example, a bottom emission structure in which light is emitted to the conductive film 772 side or a dual emission structure in which light is emitted to both the conductive film 772 and the conductive film 788 can be used.

また、発光素子782と重なる位置に、着色膜736が設けられ、絶縁膜730と重なる位置、引き回し配線部711、及びソースドライバ回路部704に遮光膜738が設けられている。また、着色膜736及び遮光膜738は、絶縁膜734で覆われている。また、発光素子782と絶縁膜734の間は封止膜732で充填されている。なお、図11に示す表示装置700においては、着色膜736を設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、EL層786を画素毎に島状に形成する、すなわち塗り分けにより形成する場合においては、着色膜736を設けない構成としてもよい。   A colored film 736 is provided at a position overlapping with the light emitting element 782, and a light shielding film 738 is provided at a position overlapping with the insulating film 730, the lead wiring portion 711, and the source driver circuit portion 704. Further, the coloring film 736 and the light shielding film 738 are covered with an insulating film 734. A space between the light emitting element 782 and the insulating film 734 is filled with a sealing film 732. Note that in the display device 700 illustrated in FIG. 11, the structure in which the colored film 736 is provided is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, in the case where the EL layer 786 is formed in an island shape for each pixel, that is, formed by separate coating, the coloring film 736 may not be provided.

〔液晶素子を用いる表示装置の構成例〕
図10に示す表示装置700は、液晶素子775を有する。液晶素子775は、導電膜772、導電膜774、及び液晶層776を有する。導電膜774は、第2の基板705側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図10に示す表示装置700は、導電膜772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
[Configuration Example of Display Device Using Liquid Crystal Element]
A display device 700 illustrated in FIG. 10 includes a liquid crystal element 775. The liquid crystal element 775 includes a conductive film 772, a conductive film 774, and a liquid crystal layer 776. The conductive film 774 is provided on the second substrate 705 side and functions as a counter electrode. The display device 700 illustrated in FIG. 10 can display an image by controlling transmission and non-transmission of light by changing the alignment state of the liquid crystal layer 776 depending on voltages applied to the conductive films 772 and 774.

表示装置700は、画素部702にトランジスタ750を有する。トランジスタ750は液晶素子775を駆動するトランジスタであり、高速動作が要求されるトランジスタである。トランジスタ750には、実施の形態1に示した第1のトランジスタの構成を適用できる。 The display device 700 includes a transistor 750 in the pixel portion 702. The transistor 750 is a transistor that drives the liquid crystal element 775 and is a transistor that is required to operate at high speed. The structure of the first transistor described in Embodiment 1 can be applied to the transistor 750.

表示装置700は、ソースドライバ回路部704にトランジスタ754を有する。トランジスタ754は、ソースドライバ回路部704を構成するトランジスタのうち比較的高い電圧で駆動されるレベルシフタ回路やバッファ回路等に設けられ、耐圧性能が高いことが好ましい。トランジスタ754には、実施の形態1に示した第2のトランジスタの構成を適用できる。 The display device 700 includes a transistor 754 in the source driver circuit portion 704. The transistor 754 is preferably provided in a level shifter circuit, a buffer circuit, or the like that is driven at a relatively high voltage among the transistors included in the source driver circuit portion 704 and has high withstand voltage performance. The structure of the second transistor described in Embodiment 1 can be applied to the transistor 754.

なお、図9では、トランジスタ750に第1のトランジスタを、トランジスタ754に第2のトランジスタを適用する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。 Note that although FIG. 9 illustrates an example in which the first transistor is used as the transistor 750 and the second transistor is used as the transistor 754, one embodiment of the present invention is not limited thereto.

また、導電膜772は、トランジスタ750が有するソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜と電気的に接続される。導電膜772は、平坦化絶縁膜770上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。   The conductive film 772 is electrically connected to a conductive film functioning as a source electrode or a drain electrode of the transistor 750. The conductive film 772 is formed over the planarization insulating film 770 and functions as a pixel electrode, that is, one electrode of a display element.

導電膜772としては、可視光において透光性のある導電膜、又は可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム、亜鉛、錫の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、又は銀を含む材料を用いるとよい。   As the conductive film 772, a conductive film that transmits visible light or a conductive film that reflects visible light can be used. As the conductive film that transmits visible light, for example, a material containing one kind selected from indium, zinc, and tin may be used. As the conductive film that reflects visible light, for example, a material containing aluminum or silver is preferably used.

導電膜772に可視光において反射性のある導電膜を用いる場合、表示装置700は、反射型の液晶表示装置となる。また、導電膜772に可視光において透光性のある導電膜を用いる場合、表示装置700は、透過型の液晶表示装置となる。反射型の液晶表示装置の場合、視認側に偏光板を設ける。一方、透過型の液晶表示装置の場合、液晶素子を挟む一対の偏光板を設ける。   In the case where a conductive film that reflects visible light is used for the conductive film 772, the display device 700 is a reflective liquid crystal display device. In the case where a conductive film that transmits visible light is used for the conductive film 772, the display device 700 is a transmissive liquid crystal display device. In the case of a reflective liquid crystal display device, a polarizing plate is provided on the viewing side. On the other hand, in the case of a transmissive liquid crystal display device, a pair of polarizing plates sandwiching a liquid crystal element is provided.

また、導電膜772上の構成を変えることで、液晶素子の駆動方式を変えることができる。この場合の一例を図11に示す。また、図11に示す表示装置700は、液晶素子の駆動方式として横電界方式(例えば、FFSモード)を用いる構成の一例である。図10に示す構成の場合、導電膜772上に絶縁膜773が設けられ、絶縁膜773上に導電膜774が設けられる。この場合、導電膜774は、共通電極(コモン電極ともいう)としての機能を有し、絶縁膜773を介して、導電膜772と導電膜774との間に生じる電界によって、液晶層776の配向状態を制御することができる。   Further, by changing the structure over the conductive film 772, the driving method of the liquid crystal element can be changed. An example of this case is shown in FIG. A display device 700 illustrated in FIG. 11 is an example of a configuration using a horizontal electric field method (eg, an FFS mode) as a driving method of a liquid crystal element. In the case of the structure illustrated in FIG. 10, the insulating film 773 is provided over the conductive film 772, and the conductive film 774 is provided over the insulating film 773. In this case, the conductive film 774 functions as a common electrode (also referred to as a common electrode), and the alignment of the liquid crystal layer 776 is generated by an electric field generated between the conductive film 772 and the conductive film 774 through the insulating film 773. The state can be controlled.

また、図10及び図11において図示しないが、導電膜772又は導電膜774のいずれか一方又は双方に、液晶層776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。また、図10及び図11において図示しないが、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜設けてもよい。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。   Although not illustrated in FIGS. 10 and 11, an alignment film may be provided on one or both of the conductive film 772 and the conductive film 774 on the side in contact with the liquid crystal layer 776. Although not shown in FIGS. 10 and 11, an optical member (optical substrate) such as a polarizing member, a retardation member, or an antireflection member may be provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing substrate and a retardation substrate may be used. Further, a backlight, a sidelight, or the like may be used as the light source.

表示素子として液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、高分子ネットワーク型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。   When a liquid crystal element is used as the display element, a thermotropic liquid crystal, a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a polymer network liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like depending on conditions.

また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。また、ブルー相を示す液晶材料は、視野角依存性が小さい。   In the case of employing a horizontal electric field method, a liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. Since the rubbing process is also unnecessary, electrostatic breakdown caused by the rubbing process can be prevented, and defects or breakage of the liquid crystal display device during the manufacturing process can be reduced. A liquid crystal material exhibiting a blue phase has a small viewing angle dependency.

また、表示素子として液晶素子を用いる場合、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、ゲストホストモードなどを用いることができる。   When a liquid crystal element is used as a display element, a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned MicroB cell) mode, Compensated Birefringence (FLC) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (Anti-Ferroelectric Liquid Crystal) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, etc. can be used.

また、ノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASVモードなどを用いることができる。   Alternatively, a normally black liquid crystal display device such as a transmissive liquid crystal display device employing a vertical alignment (VA) mode may be used. There are several examples of the vertical alignment mode. For example, an MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, a PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, an ASV mode, and the like can be used.

〔表示装置に入出力装置を設ける構成例〕
また、図9乃至図11に示す表示装置700に入出力装置を設けてもよい。当該入出力装置としては、例えば、タッチパネル等が挙げられる。
[Configuration example in which an input / output device is provided in a display device]
Further, an input / output device may be provided in the display device 700 illustrated in FIGS. Examples of the input / output device include a touch panel.

図9に示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成を図12に、図11に示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成を図13に、それぞれ示す。   A configuration in which the touch panel 791 is provided in the display device 700 illustrated in FIG. 9 is illustrated in FIG. 12, and a configuration in which the touch panel 791 is provided in the display device 700 illustrated in FIG. 11 is illustrated in FIG.

図12は図10に示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成の断面図であり、図13は図11に示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成の断面図である。   12 is a cross-sectional view of a configuration in which the touch panel 791 is provided in the display device 700 illustrated in FIG. 10, and FIG.

まず、図12及び図13に示すタッチパネル791について、以下説明を行う。   First, the touch panel 791 shown in FIGS. 12 and 13 will be described below.

図12及び図13に示すタッチパネル791は、基板705と着色膜736との間に設けられる、所謂インセル型のタッチパネルである。タッチパネル791は、遮光膜738、及び着色膜736を形成する前に、基板705側に形成すればよい。   A touch panel 791 illustrated in FIGS. 12 and 13 is a so-called in-cell type touch panel provided between the substrate 705 and the coloring film 736. The touch panel 791 may be formed on the substrate 705 side before the light shielding film 738 and the coloring film 736 are formed.

なお、タッチパネル791は、遮光膜738と、絶縁膜792と、電極793と、電極794と、絶縁膜795と、電極796と、絶縁膜797と、を有する。例えば、指やスタイラスなどの被検知体が近づくことで生じうる、電極793と電極794との間の容量の変化を検知することができる。   Note that the touch panel 791 includes a light-blocking film 738, an insulating film 792, an electrode 793, an electrode 794, an insulating film 795, an electrode 796, and an insulating film 797. For example, it is possible to detect a change in capacitance between the electrode 793 and the electrode 794 that may occur when a detection target such as a finger or a stylus approaches.

また、図12及び図13に示すトランジスタ750の上方においては、電極793と、電極794との交差部を明示している。電極796は、絶縁膜795に設けられた開口部を介して、電極794を挟む2つの電極793と電気的に接続されている。なお、図12及び図13においては、電極796が設けられる領域を画素部702に設ける構成を例示したが、これに限定されず、例えば、ソースドライバ回路部704に形成してもよい。   In addition, above the transistor 750 illustrated in FIGS. 12 and 13, the intersection of the electrode 793 and the electrode 794 is clearly shown. The electrode 796 is electrically connected to two electrodes 793 sandwiching the electrode 794 through an opening provided in the insulating film 795. 12 and 13 exemplify the structure in which the region where the electrode 796 is provided is provided in the pixel portion 702, but the present invention is not limited to this. For example, the region may be formed in the source driver circuit portion 704.

電極793及び電極794は、遮光膜738と重なる領域に設けられる。また、図12に示すように、電極793は、発光素子782と重ならないように設けられると好ましい。また、図13に示すように、電極793は、液晶素子775と重ならないように設けられると好ましい。別言すると、電極793は、発光素子782及び液晶素子775と重なる領域に開口部を有する。すなわち、電極793はメッシュ形状を有する。このような構成とすることで、電極793は、発光素子782が射出する光を遮らない構成とすることができる。又は、電極793は、液晶素子775を透過する光を遮らない構成とすることができる。従って、タッチパネル791を配置することによる輝度の低下が極めて少ないため、視認性が高く、且つ消費電力が低減された表示装置を実現できる。なお、電極794も同様の構成とすればよい。   The electrodes 793 and 794 are provided in a region overlapping with the light-blocking film 738. In addition, as illustrated in FIG. 12, it is preferable that the electrode 793 be provided so as not to overlap with the light-emitting element 782. In addition, as illustrated in FIG. 13, the electrode 793 is preferably provided so as not to overlap with the liquid crystal element 775. In other words, the electrode 793 has an opening in a region overlapping with the light-emitting element 782 and the liquid crystal element 775. That is, the electrode 793 has a mesh shape. With such a structure, the electrode 793 can be configured not to block light emitted from the light-emitting element 782. Alternatively, the electrode 793 can have a structure that does not block light transmitted through the liquid crystal element 775. Therefore, since a reduction in luminance due to the arrangement of the touch panel 791 is extremely small, a display device with high visibility and low power consumption can be realized. Note that the electrode 794 may have a similar structure.

また、電極793及び電極794が発光素子782と重ならないため、電極793及び電極794には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。又は、電極793及び電極794が液晶素子775と重ならないため、電極793及び電極794には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。   In addition, since the electrode 793 and the electrode 794 do not overlap with the light-emitting element 782, a metal material with low visible light transmittance can be used for the electrode 793 and the electrode 794. Alternatively, since the electrode 793 and the electrode 794 do not overlap with the liquid crystal element 775, a metal material with low visible light transmittance can be used for the electrode 793 and the electrode 794.

そのため、可視光の透過率が高い酸化物材料を用いた電極と比較して、電極793及び電極794の抵抗を低くすることが可能となり、タッチパネルのセンサ感度を向上させることができる。   Therefore, the resistance of the electrode 793 and the electrode 794 can be reduced as compared with an electrode using an oxide material with high visible light transmittance, and the sensor sensitivity of the touch panel can be improved.

例えば、電極793、794、796には、導電性のナノワイヤを用いてもよい。当該ナノワイヤは、直径の平均値が1nm以上100nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは5nm以上25nm以下の大きさとすればよい。また、上記ナノワイヤとしては、Agナノワイヤ、Cuナノワイヤ、又はAlナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、あるいは、カーボンナノチューブなどを用いればよい。例えば、電極793、794、796のいずれか一つあるいは全部にAgナノワイヤを用いる場合、可視光における光透過率を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。   For example, conductive nanowires may be used for the electrodes 793, 794, and 796. The nanowire may have an average diameter of 1 nm to 100 nm, preferably 5 nm to 50 nm, more preferably 5 nm to 25 nm. Moreover, as said nanowire, metal nanowires, such as Ag nanowire, Cu nanowire, or Al nanowire, or a carbon nanotube etc. may be used. For example, when an Ag nanowire is used for any one or all of the electrodes 793, 794, and 796, the light transmittance in visible light can be 89% or more, and the sheet resistance value can be 40Ω / □ or more and 100Ω / □ or less. .

また、図12及び図13においては、インセル型のタッチパネルの構成について例示したが、これに限定されない。例えば、表示装置700上に形成する、所謂オンセル型のタッチパネルや、表示装置700に貼り合わせて用いる、所謂アウトセル型のタッチパネルとしてもよい。   12 and 13 exemplify the configuration of the in-cell type touch panel, the present invention is not limited to this. For example, a so-called on-cell touch panel formed over the display device 700 or a so-called out-cell touch panel used by being attached to the display device 700 may be used.

このように、本発明の一態様の表示装置は、様々な形態のタッチパネルと組み合わせて用いることができる。   As described above, the display device of one embodiment of the present invention can be used in combination with various forms of touch panels.

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure examples exemplified in this embodiment and the corresponding drawings can be implemented by combining at least part of the structure examples with other structure examples or the drawings as appropriate.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図14を用いて説明を行う。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図14(A)に示す表示装置は、画素を有する領域(以下、画素部502という)と、画素部502の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(以下、駆動回路部504という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路506という)と、端子部507と、を有する。なお、保護回路506は、設けない構成としてもよい。   A display device illustrated in FIG. 14A includes a circuit portion (hereinafter referred to as a driver circuit) including a region having pixels (hereinafter referred to as a pixel portion 502) and a circuit which is disposed outside the pixel portion 502 and drives the pixels. Part 504), a circuit having a protection function of an element (hereinafter referred to as a protection circuit 506), and a terminal part 507. Note that the protection circuit 506 may be omitted.

駆動回路部504の一部、又は全部は、画素部502と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことができる。駆動回路部504の一部、又は全部が、画素部502と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回路部504の一部、又は全部は、COGやTAB(Tape Automated Bonding)によって、実装することができる。   A part or all of the driver circuit portion 504 is preferably formed over the same substrate as the pixel portion 502. Thereby, the number of parts and the number of terminals can be reduced. When part or all of the driver circuit portion 504 is not formed over the same substrate as the pixel portion 502, part or all of the driver circuit portion 504 is formed by COG or TAB (Tape Automated Bonding). Can be implemented.

画素部502は、X行(Xは2以上の自然数)Y列(Yは2以上の自然数)に配置された複数の表示素子を駆動するための回路(以下、画素回路501という)を有し、駆動回路部504は、画素を選択する信号(走査信号)を出力する回路(以下、ゲートドライバ504aという)、画素の表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するための回路(以下、ソースドライバ504b)などの駆動回路を有する。   The pixel portion 502 includes a circuit (hereinafter referred to as a pixel circuit 501) for driving a plurality of display elements arranged in X rows (X is a natural number of 2 or more) and Y columns (Y is a natural number of 2 or more). The driver circuit portion 504 outputs a signal for selecting a pixel (scanning signal) (hereinafter referred to as a gate driver 504a) and a circuit for supplying a signal (data signal) for driving a display element of the pixel (a data signal). Hereinafter, it has a drive circuit such as a source driver 504b).

ゲートドライバ504aは、シフトレジスタ等を有する。ゲートドライバ504aは、端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例えば、ゲートドライバ504aは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ504aは、走査信号が与えられる配線(以下、ゲート線GL_1乃至GL_Xという)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲートドライバ504aを複数設け、複数のゲートドライバ504aにより、ゲート線GL_1乃至GL_Xを分割して制御してもよい。又は、ゲートドライバ504aは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ504aは、別の信号を供給することも可能である。   The gate driver 504a includes a shift register and the like. The gate driver 504a receives a signal for driving the shift register via the terminal portion 507, and outputs a signal. For example, the gate driver 504a receives a start pulse signal, a clock signal, and the like and outputs a pulse signal. The gate driver 504a has a function of controlling the potential of a wiring to which a scan signal is supplied (hereinafter referred to as gate lines GL_1 to GL_X). Note that a plurality of gate drivers 504a may be provided, and the gate lines GL_1 to GL_X may be divided and controlled by the plurality of gate drivers 504a. Alternatively, the gate driver 504a has a function of supplying an initialization signal. However, the present invention is not limited to this, and the gate driver 504a can supply another signal.

ソースドライバ504bは、シフトレジスタ等を有する。ソースドライバ504bは、端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号(画像信号)が入力される。ソースドライバ504bは、画像信号を元に画素回路501に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ504bは、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ504bは、データ信号が与えられる配線(以下、データ線DL_1乃至DL_Yという)の電位を制御する機能を有する。又は、ソースドライバ504bは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ソースドライバ504bは、別の信号を供給することも可能である。   The source driver 504b includes a shift register and the like. In addition to a signal for driving the shift register, the source driver 504b receives a signal (image signal) as a source of a data signal through the terminal portion 507. The source driver 504b has a function of generating a data signal to be written in the pixel circuit 501 based on the image signal. In addition, the source driver 504b has a function of controlling output of a data signal in accordance with a pulse signal obtained by inputting a start pulse, a clock signal, or the like. The source driver 504b has a function of controlling the potential of a wiring to which a data signal is supplied (hereinafter referred to as data lines DL_1 to DL_Y). Alternatively, the source driver 504b has a function of supplying an initialization signal. However, the present invention is not limited to this, and the source driver 504b can supply another signal.

ソースドライバ504bは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。ソースドライバ504bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを用いてソースドライバ504bを構成してもよい。   The source driver 504b is configured using, for example, a plurality of analog switches. The source driver 504b can output a signal obtained by time-dividing the image signal as a data signal by sequentially turning on the plurality of analog switches. Further, the source driver 504b may be configured using a shift register or the like.

複数の画素回路501のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線GLの一つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路501のそれぞれは、ゲートドライバ504aによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、m行n列目の画素回路501は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲートドライバ504aからパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(nはY以下の自然数)を介してソースドライバ504bからデータ信号が入力される。   Each of the plurality of pixel circuits 501 receives a pulse signal through one of the plurality of scanning lines GL to which the scanning signal is applied, and receives the data signal through one of the plurality of data lines DL to which the data signal is applied. Entered. In each of the plurality of pixel circuits 501, writing and holding of data signals are controlled by the gate driver 504a. For example, the pixel circuit 501 in the m-th row and the n-th column receives a pulse signal from the gate driver 504a through the scanning line GL_m (m is a natural number equal to or less than X), and the data line DL_n (n Is a natural number less than or equal to Y), a data signal is input from the source driver 504b.

図14(A)に示す保護回路506は、例えば、ゲートドライバ504aと画素回路501の間の配線である走査線GLに接続される。又は、保護回路506は、ソースドライバ504bと画素回路501の間の配線であるデータ線DLに接続される。又は、保護回路506は、ゲートドライバ504aと端子部507との間の配線に接続することができる。又は、保護回路506は、ソースドライバ504bと端子部507との間の配線に接続することができる。なお、端子部507は、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。   The protection circuit 506 illustrated in FIG. 14A is connected to, for example, a scanning line GL that is a wiring between the gate driver 504a and the pixel circuit 501. Alternatively, the protection circuit 506 is connected to the data line DL that is a wiring between the source driver 504 b and the pixel circuit 501. Alternatively, the protection circuit 506 can be connected to a wiring between the gate driver 504 a and the terminal portion 507. Alternatively, the protection circuit 506 can be connected to a wiring between the source driver 504 b and the terminal portion 507. Note that the terminal portion 507 is a portion where a terminal for inputting a power supply, a control signal, and an image signal from an external circuit to the display device is provided.

保護回路506は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。   The protection circuit 506 is a circuit that brings a wiring into a conductive state when a potential outside a certain range is applied to the wiring to which the protection circuit 506 is connected.

図14(A)に示すように、画素部502と駆動回路部504にそれぞれ保護回路506を設けることにより、ESD(Electro Static Discharge:静電気放電)などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。ただし、保護回路506の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ504aに保護回路506を接続した構成、又はソースドライバ504bに保護回路506を接続した構成とすることもできる。あるいは、端子部507に保護回路506を接続した構成とすることもできる。   As shown in FIG. 14A, by providing a protection circuit 506 in each of the pixel portion 502 and the driver circuit portion 504, resistance of the display device to an overcurrent generated by ESD (Electro Static Discharge) is increased. be able to. However, the configuration of the protection circuit 506 is not limited thereto, and for example, a configuration in which the protection circuit 506 is connected to the gate driver 504a or a configuration in which the protection circuit 506 is connected to the source driver 504b may be employed. Alternatively, the protection circuit 506 may be connected to the terminal portion 507.

また、図14(A)においては、ゲートドライバ504aとソースドライバ504bによって駆動回路部504を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ504aのみを形成し、別途用意されたソースドライバ回路が形成された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を実装する構成としてもよい。   FIG. 14A illustrates an example in which the driver circuit portion 504 is formed using the gate driver 504a and the source driver 504b; however, the present invention is not limited to this structure. For example, only the gate driver 504a may be formed, and a substrate on which a separately prepared source driver circuit is formed (for example, a driver circuit substrate formed using a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film) may be mounted.

ここで、図15に、図14(A)とは異なる構成を示す。図15では、ソース線方向に配列する複数の画素を挟むように、一対のソース線(例えばソース線DLa1とソース線DLb1)が配置されている。また、隣接する2本のゲート線(例えばゲート線GL_1とゲート線GL_2)が電気的に接続されている。   Here, FIG. 15 shows a different structure from FIG. In FIG. 15, a pair of source lines (for example, source line DLa1 and source line DLb1) are arranged so as to sandwich a plurality of pixels arranged in the source line direction. Two adjacent gate lines (for example, the gate line GL_1 and the gate line GL_2) are electrically connected.

また、ゲート線GL_1に接続される画素は、片方のソース線(ソース線DLa1、ソース線DLa2等)に接続され、ゲート線GL_2に接続される画素は、他方のソース線(ソース線DLb1、ソース線DLb2等)に接続される。   The pixel connected to the gate line GL_1 is connected to one source line (source line DLa1, source line DLa2, etc.), and the pixel connected to the gate line GL_2 is connected to the other source line (source line DLb1, source line DLa1). Line DLb2 etc.).

このような構成とすることで、2本のゲート線を同時に選択することができる。これにより、一水平期間の長さを、図14(A)に示す構成と比較して2倍にすることができる。そのため、表示装置の高解像度化、及び大画面化が容易となる。   With such a configuration, two gate lines can be selected simultaneously. Thereby, the length of one horizontal period can be doubled compared with the structure shown to FIG. Therefore, it is easy to increase the resolution and enlarge the screen of the display device.

また、図14(A)及び図15に示す複数の画素回路501は、例えば、図14(B)に示す構成とすることができる。   In addition, the plurality of pixel circuits 501 illustrated in FIGS. 14A and 15 can have the structure illustrated in FIG. 14B, for example.

図14(B)に示す画素回路501は、液晶素子570と、トランジスタ550と、容量素子560と、を有する。トランジスタ550に先の実施の形態に示すトランジスタを適用することができる。   A pixel circuit 501 illustrated in FIG. 14B includes a liquid crystal element 570, a transistor 550, and a capacitor 560. The transistor described in the above embodiment can be applied to the transistor 550.

液晶素子570の一対の電極の一方の電位は、画素回路501の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子570は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路501のそれぞれが有する液晶素子570の一対の電極の一方に共通の電位(コモン電位)を与えてもよい。また、各行の画素回路501の液晶素子570の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。   One potential of the pair of electrodes of the liquid crystal element 570 is appropriately set according to the specification of the pixel circuit 501. The alignment state of the liquid crystal element 570 is set by written data. Note that a common potential (common potential) may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 570 included in each of the plurality of pixel circuits 501. Further, a different potential may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 570 of the pixel circuit 501 in each row.

例えば、液晶素子570を備える表示装置の駆動方法としては、TNモード、VAモード、IPSモード、FFSモード、ゲストホストモードなど様々なものを用いることができる。   For example, as a driving method of a display device including the liquid crystal element 570, various methods such as a TN mode, a VA mode, an IPS mode, an FFS mode, and a guest host mode can be used.

m行n列目の画素回路501において、トランジスタ550のソース電極又はドレイン電極の一方は、データ線DL_nに電気的に接続され、他方は液晶素子570の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ550のゲート電極は、走査線GL_mに電気的に接続される。トランジスタ550は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。   In the pixel circuit 501 in the m-th row and the n-th column, one of the source electrode and the drain electrode of the transistor 550 is electrically connected to the data line DL_n, and the other is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the liquid crystal element 570. The In addition, the gate electrode of the transistor 550 is electrically connected to the scan line GL_m. The transistor 550 has a function of controlling data writing of the data signal.

容量素子560の一対の電極の一方は、電位が供給される配線(以下、電位供給線VL)に電気的に接続され、他方は、液晶素子570の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、電位供給線VLの電位の値は、画素回路501の仕様に応じて適宜設定される。容量素子560は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。   One of the pair of electrodes of the capacitor 560 is electrically connected to a wiring to which a potential is supplied (hereinafter, potential supply line VL), and the other is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the liquid crystal element 570. The Note that the value of the potential of the potential supply line VL is appropriately set according to the specifications of the pixel circuit 501. The capacitor 560 functions as a storage capacitor for storing written data.

例えば、図14(B)の画素回路501を有する表示装置では、例えば、図14(A)に示すゲートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ550をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。   For example, in a display device including the pixel circuit 501 in FIG. 14B, for example, the pixel circuits 501 in each row are sequentially selected by the gate driver 504a illustrated in FIG. Write data.

データが書き込まれた画素回路501は、トランジスタ550がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。   The pixel circuit 501 in which data is written is brought into a holding state when the transistor 550 is turned off. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

また、図14(A)に示す複数の画素回路501は、例えば、図14(C)に示す構成とすることができる。   In addition, the plurality of pixel circuits 501 illustrated in FIG. 14A can have a structure illustrated in FIG. 14C, for example.

また、図14(C)に示す画素回路501は、トランジスタ552、554と、容量素子562と、発光素子572と、を有する。トランジスタ552及びトランジスタ554のいずれか一方又は双方に先の実施の形態に示すトランジスタを適用することができる。   In addition, the pixel circuit 501 illustrated in FIG. 14C includes transistors 552 and 554, a capacitor 562, and a light-emitting element 572. The transistor described in any of the above embodiments can be applied to one or both of the transistor 552 and the transistor 554.

トランジスタ552のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ線DL_nに電気的に接続され、ゲート電極は、走査線GL_mに電気的に接続される。   One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 552 is electrically connected to the data line DL_n, and a gate electrode is electrically connected to the scan line GL_m.

トランジスタ552は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。   The transistor 552 has a function of controlling data writing of the data signal.

容量素子562の一対の電極の一方は、電位供給線VL_aに電気的に接続され、他方は、トランジスタ552のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。   One of the pair of electrodes of the capacitor 562 is electrically connected to the potential supply line VL_a, and the other is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 552.

容量素子562は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。   The capacitor 562 functions as a storage capacitor that stores written data.

トランジスタ554のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線VL_aに電気的に接続される。さらに、トランジスタ554のゲート電極は、トランジスタ552のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。   One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 554 is electrically connected to the potential supply line VL_a. Further, the gate electrode of the transistor 554 is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 552.

発光素子572のアノード及びカソードの一方は、電位供給線VL_bに電気的に接続され、他方は、トランジスタ554のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。   One of an anode and a cathode of the light-emitting element 572 is electrically connected to the potential supply line VL_b, and the other is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 554.

発光素子572としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子ともいう)などを用いることができる。ただし、発光素子572としては、これに限定されず、無機材料を含む無機EL素子を用いてもよい。   As the light-emitting element 572, for example, an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) or the like can be used. However, the light-emitting element 572 is not limited thereto, and an inorganic EL element containing an inorganic material may be used.

なお、電位供給線VL_a及び電位供給線VL_bの一方には、高電源電位VDDが与えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。   Note that one of the potential supply line VL_a and the potential supply line VL_b is supplied with the high power supply potential VDD, and the other is supplied with the low power supply potential VSS.

図14(C)の画素回路501を有する表示装置では、例えば、図14(A)に示すゲートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ552をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。   In the display device including the pixel circuit 501 in FIG. 14C, for example, the pixel circuits 501 in each row are sequentially selected by the gate driver 504a illustrated in FIG. Write.

データが書き込まれた画素回路501は、トランジスタ552がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ554のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子572は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。   The pixel circuit 501 in which data is written is brought into a holding state when the transistor 552 is turned off. Further, the amount of current flowing between the source electrode and the drain electrode of the transistor 554 is controlled in accordance with the potential of the written data signal, and the light-emitting element 572 emits light with luminance corresponding to the amount of flowing current. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure examples exemplified in this embodiment and the corresponding drawings can be implemented by combining at least part of the structure examples with other structure examples or the drawings as appropriate.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を備える電子機器について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an electronic device including a display device manufactured using one embodiment of the present invention will be described.

図16(A)は、ファインダー8100を取り付けた状態のカメラ8000の外観を示す図である。   FIG. 16A is a diagram illustrating an appearance of the camera 8000 with the viewfinder 8100 attached.

カメラ8000は、筐体8001、表示部8002、操作ボタン8003、シャッターボタン8004等を有する。またカメラ8000には、着脱可能なレンズ8006が取り付けられている。   A camera 8000 includes a housing 8001, a display portion 8002, operation buttons 8003, a shutter button 8004, and the like. The camera 8000 is attached with a detachable lens 8006.

ここではカメラ8000として、レンズ8006を筐体8001から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ8006と筐体が一体となっていてもよい。   Here, the camera 8000 is configured such that the lens 8006 can be removed from the housing 8001 and replaced, but the lens 8006 and the housing may be integrated.

カメラ8000は、シャッターボタン8004を押すことにより、撮像することができる。また、表示部8002はタッチパネルとしての機能を有し、表示部8002をタッチすることにより撮像することも可能である。   The camera 8000 can take an image by pressing a shutter button 8004. In addition, the display portion 8002 has a function as a touch panel and can capture an image by touching the display portion 8002.

カメラ8000の筐体8001は、電極を有するマウントを有し、ファインダー8100のほか、ストロボ装置等を接続することができる。   A housing 8001 of the camera 8000 includes a mount having an electrode, and a strobe device or the like can be connected in addition to the finder 8100.

ファインダー8100は、筐体8101、表示部8102、ボタン8103等を有する。   The viewfinder 8100 includes a housing 8101, a display portion 8102, a button 8103, and the like.

筐体8101は、カメラ8000のマウントと係合するマウントを有しており、ファインダー8100をカメラ8000に取り付けることができる。また当該マウントには電極を有し、当該電極を介してカメラ8000から受信した映像等を表示部8102に表示させることができる。   The housing 8101 has a mount that engages with the mount of the camera 8000, and the finder 8100 can be attached to the camera 8000. In addition, the mount includes an electrode, and an image received from the camera 8000 via the electrode can be displayed on the display portion 8102.

ボタン8103は、電源ボタンとしての機能を有する。ボタン8103により、表示部8102の表示のオン・オフを切り替えることができる。   The button 8103 has a function as a power button. A button 8103 can be used to switch display on the display portion 8102 on and off.

カメラ8000の表示部8002、及びファインダー8100の表示部8102に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8002 of the camera 8000 and the display portion 8102 of the viewfinder 8100.

なお、図16(A)では、カメラ8000とファインダー8100とを別の電子機器とし、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ8000の筐体8001に、表示装置を備えるファインダーが内蔵されていてもよい。   Note that in FIG. 16A, the camera 8000 and the viewfinder 8100 are separate electronic devices and can be attached to and detached from each other. However, a finder including a display device is incorporated in the housing 8001 of the camera 8000. Also good.

図16(B)は、ヘッドマウントディスプレイ8200の外観を示す図である。   FIG. 16B is a diagram showing the appearance of the head mounted display 8200.

ヘッドマウントディスプレイ8200は、装着部8201、レンズ8202、本体8203、表示部8204、ケーブル8205等を有している。また装着部8201には、バッテリー8206が内蔵されている。   The head mounted display 8200 includes a mounting portion 8201, a lens 8202, a main body 8203, a display portion 8204, a cable 8205, and the like. In addition, a battery 8206 is built in the mounting portion 8201.

ケーブル8205は、バッテリー8206から本体8203に電力を供給する。本体8203は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部8204に表示させることができる。また、本体8203に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を入力手段として用いることができる。   A cable 8205 supplies power from the battery 8206 to the main body 8203. The main body 8203 includes a wireless receiver and the like, and can display video information such as received image data on the display portion 8204. In addition, it is possible to use the user's viewpoint as an input unit by capturing the movement of the user's eyeball or eyelid with a camera provided in the main body 8203 and calculating the coordinates of the user's viewpoint based on the information. it can.

また、装着部8201には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体8203は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知することにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部8201には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部8204に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭部の動きなどを検出し、表示部8204に表示する映像をその動きに合わせて変化させてもよい。   In addition, the mounting portion 8201 may be provided with a plurality of electrodes at a position where the user touches the user. The main body 8203 may have a function of recognizing the user's viewpoint by detecting a current flowing through the electrode in accordance with the movement of the user's eyeball. Moreover, you may have a function which monitors a user's pulse by detecting the electric current which flows into the said electrode. The mounting portion 8201 may have various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, and an acceleration sensor, and may have a function of displaying the user's biological information on the display portion 8204. Further, the movement of the user's head or the like may be detected, and the video displayed on the display unit 8204 may be changed in accordance with the movement.

表示部8204に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8204.

図16(C)(D)(E)は、ヘッドマウントディスプレイ8300の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ8300は、筐体8301と、表示部8302と、バンド状の固定具8304と、一対のレンズ8305と、を有する。   16C, 16D, and 16E are views showing the appearance of the head mounted display 8300. FIG. The head mounted display 8300 includes a housing 8301, a display portion 8302, a band-shaped fixture 8304, and a pair of lenses 8305.

使用者は、レンズ8305を通して、表示部8302の表示を視認することができる。なお、表示部8302を湾曲して配置させると好適である。表示部8302を湾曲して配置することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては、表示部8302を1つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表示部8302を2つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に1つの表示部が配置されるような構成とすると、視差を用いた3次元表示等を行うことも可能となる。   The user can view the display on the display portion 8302 through the lens 8305. Note that the display portion 8302 is preferably arranged curved. By arranging the display portion 8302 to be curved, the user can feel a high sense of realism. Note that although a structure in which one display portion 8302 is provided is described in this embodiment mode, the present invention is not limited thereto, and for example, a structure in which two display portions 8302 are provided may be employed. In this case, if one display unit is arranged in one eye of the user, three-dimensional display using parallax or the like can be performed.

なお、表示部8302に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置は、極めて精細度が高いため、図16(E)のようにレンズ8305を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。   Note that the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8302. Since the display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention has extremely high definition, the pixel is not visually recognized by the user even when the display device is enlarged using the lens 8305 as illustrated in FIG. More realistic video can be displayed.

次に、図16(A)乃至図16(E)に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図17(A)乃至図17(G)に示す。   Next, examples of electronic devices that are different from the electronic devices illustrated in FIGS. 16A to 16E are illustrated in FIGS.

図17(A)乃至図17(G)に示す電子機器は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有する。   An electronic device illustrated in FIGS. 17A to 17G includes a housing 9000, a display portion 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 9006, a sensor 9007 (power) , Displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, voice, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration , Including a function of measuring odor or infrared light), a microphone 9008, and the like.

図17(A)乃至図17(G)に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して実行する機能、等を有することができる。なお、図17(A)乃至図17(G)に示す電子機器の機能はこれらに限定されない。また、電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画や動画を撮影し、記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能等を有していてもよい。   The electronic devices illustrated in FIGS. 17A to 17G have various functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for controlling processing by various software (programs), A wireless communication function, a function of reading and executing a program or data recorded in a recording medium, and the like can be provided. Note that the functions of the electronic devices illustrated in FIGS. 17A to 17G are not limited to these. The electronic device may have a plurality of display units. In addition, a camera or the like may be provided in the electronic device so that a still image or a moving image is captured and stored in a recording medium (externally or built in the camera).

図17(A)乃至図17(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。   Details of the electronic devices illustrated in FIGS. 17A to 17G are described below.

図17(A)は、テレビジョン装置9100を示す斜視図である。テレビジョン装置9100は、大画面、例えば、50インチ以上、又は100インチ以上の表示部9001を組み込むことが可能である。   FIG. 17A is a perspective view illustrating a television device 9100. FIG. The television device 9100 can incorporate a display portion 9001 having a large screen, for example, 50 inches or more, or 100 inches or more.

図17(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン9050(操作アイコン又は単にアイコンともいう)を表示部9001の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メールやSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信者名、日時、時刻、バッテリーの残量、アンテナ受信の強度などがある。又は、情報9051が表示されている位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示してもよい。   FIG. 17B is a perspective view showing the portable information terminal 9101. The portable information terminal 9101 has one or a plurality of functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, or the like. Specifically, it can be used as a smartphone. Note that the portable information terminal 9101 may include a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, and the like. Further, the portable information terminal 9101 can display characters and image information on the plurality of surfaces. For example, three operation buttons 9050 (also referred to as operation icons or simply icons) can be displayed on one surface of the display portion 9001. Further, information 9051 indicated by a broken-line rectangle can be displayed on another surface of the display portion 9001. As an example of the information 9051, a display for notifying an incoming call such as an e-mail, SNS (social networking service), a telephone call, a title such as an e-mail or SNS, a sender name such as an e-mail or SNS, a date and time, and a time , Battery level, antenna reception strength and so on. Alternatively, an operation button 9050 or the like may be displayed instead of the information 9051 at a position where the information 9051 is displayed.

図17(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。   FIG. 17C is a perspective view showing the portable information terminal 9102. The portable information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more surfaces of the display portion 9001. Here, an example is shown in which information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different planes. For example, the user of the portable information terminal 9102 can check the display (information 9053 here) in a state where the portable information terminal 9102 is stored in the chest pocket of clothes. Specifically, the telephone number or name of the caller of the incoming call is displayed at a position where it can be observed from above portable information terminal 9102. The user can check the display and determine whether to receive a call without taking out the portable information terminal 9102 from the pocket.

図17(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。   FIG. 17D is a perspective view showing a wristwatch-type portable information terminal 9200. The portable information terminal 9200 can execute various applications such as a mobile phone, electronic mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games. Further, the display portion 9001 is provided with a curved display surface, and can perform display along the curved display surface. In addition, the portable information terminal 9200 can execute short-range wireless communication with a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication. In addition, the portable information terminal 9200 includes a connection terminal 9006 and can directly exchange data with other information terminals via a connector. Charging can also be performed through the connection terminal 9006. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the connection terminal 9006.

図17(E)(F)(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図17(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図17(F)が携帯情報端末9201を展開した状態又は折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図17(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。   17E, 17F, and 17G are perspective views illustrating a foldable portable information terminal 9201. FIG. 17E is a perspective view of a state in which the portable information terminal 9201 is expanded, and FIG. 17F is a state in the middle of changing from one of the expanded state or the folded state of the portable information terminal 9201 to the other. FIG. 17G is a perspective view of the portable information terminal 9201 folded. The portable information terminal 9201 is excellent in portability in the folded state, and in the expanded state, the portable information terminal 9201 is excellent in display listability due to a seamless wide display area. A display portion 9001 included in the portable information terminal 9201 is supported by three housings 9000 connected by a hinge 9055. By bending between the two housings 9000 via the hinge 9055, the portable information terminal 9201 can be reversibly deformed from the expanded state to the folded state. For example, the portable information terminal 9201 can be bent with a curvature radius of 1 mm to 150 mm.

本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、表示部を有さない電子機器にも適用することができる。   The electronic device described in this embodiment includes a display portion for displaying some information. Note that the semiconductor device of one embodiment of the present invention can also be applied to an electronic device that does not include a display portion.

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure examples exemplified in this embodiment and the corresponding drawings can be implemented by combining at least part of the structure examples with other structure examples or the drawings as appropriate.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置を適用することのできるテレビジョン装置の例について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of a television device to which a display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention can be applied will be described with reference to drawings.

図18(A)に、テレビジョン装置600のブロック図を示す。   FIG. 18A shows a block diagram of the television device 600.

なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。   In the drawings attached to the present specification, the components are classified by function and the block diagram is shown as an independent block. However, it is difficult to completely separate actual components by function. A component may be involved in multiple functions.

テレビジョン装置600は、制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、映像信号受信部606、タイミングコントローラ607、ソースドライバ608、ゲートドライバ609、表示パネル620等を有する。   The television apparatus 600 includes a control unit 601, a storage unit 602, a communication control unit 603, an image processing circuit 604, a decoder circuit 605, a video signal receiving unit 606, a timing controller 607, a source driver 608, a gate driver 609, a display panel 620, and the like. Have

上記実施の形態で例示した表示装置は、図18(A)における表示パネル620に適用することができる。これにより、大型且つ高解像度であって、視認性に優れたテレビジョン装置600を実現できる。   The display device described as an example in the above embodiment can be applied to the display panel 620 in FIG. Accordingly, the television device 600 having a large size and high resolution and excellent visibility can be realized.

制御部601は、例えば中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能することができる。例えば制御部601は、システムバス630を介して記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605及び映像信号受信部606等のコンポーネントを制御する機能を有する。   The control unit 601 can function as, for example, a central processing unit (CPU). For example, the control unit 601 has a function of controlling components such as the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, and the video signal receiving unit 606 via the system bus 630.

制御部601と各コンポーネントとは、システムバス630を介して信号の伝達が行われる。また制御部601は、システムバス630を介して接続された各コンポーネントから入力される信号を処理する機能、各コンポーネントへ出力する信号を生成する機能等を有し、これによりシステムバス630に接続された各コンポーネントを統括的に制御することができる。   A signal is transmitted between the control unit 601 and each component via the system bus 630. In addition, the control unit 601 has a function of processing a signal input from each component connected via the system bus 630, a function of generating a signal output to each component, and the like, thereby being connected to the system bus 630. Each component can be controlled centrally.

記憶部602は、制御部601及び画像処理回路604がアクセス可能なレジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリ、二次メモリなどとして機能する。   The storage unit 602 functions as a register, a cache memory, a main memory, a secondary memory, or the like that can be accessed by the control unit 601 and the image processing circuit 604.

二次メモリとして用いることのできる記憶装置としては、例えば書き換え可能な不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置を用いることができる。例えば、フラッシュメモリ、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、PRAM(Phase change RAM)、ReRAM(Resistive RAM)、FeRAM(Ferroelectric RAM)などを用いることができる。   As a storage device that can be used as the secondary memory, for example, a storage device to which a rewritable nonvolatile storage element is applied can be used. For example, a flash memory, an MRAM (Magnetostatic Random Access Memory), a PRAM (Phase change RAM), a ReRAM (Resistive RAM), an FeRAM (Ferroelectric RAM), or the like can be used.

また、レジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリなどの一時メモリとして用いることのできる記憶装置としては、DRAM(Dynamic RAM)や、SRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子を用いてもよい。   In addition, as a storage device that can be used as a temporary memory such as a register, a cache memory, or a main memory, a volatile storage element such as a DRAM (Dynamic RAM) or an SRAM (Static Random Access Memory) may be used.

例えば、メインメモリに設けられるRAMとしては、例えばDRAMが用いられ、制御部601の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部602に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにRAMにロードされる。RAMにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、制御部601に直接アクセスされ、操作される。   For example, as a RAM provided in the main memory, for example, a DRAM is used, and a memory space is virtually allocated and used as a work space of the control unit 601. The operating system, application program, program module, program data, etc. stored in the storage unit 602 are loaded into the RAM for execution. These data, programs, and program modules loaded in the RAM are directly accessed and operated by the control unit 601.

一方、ROMには書き換えを必要としないBIOS(Basic Input/Output System)やファームウェア等を格納することができる。ROMとしては、マスクROMや、OTPROM(One Time Programmable Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等を用いることができる。EPROMとしては、紫外線照射により記憶データの消去を可能とするUV−EPROM(Ultra−Violet Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュメモリなどが挙げられる。   On the other hand, the ROM can store BIOS (Basic Input / Output System), firmware and the like that do not require rewriting. As the ROM, a mask ROM, an OTPROM (One Time Programmable Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or the like can be used. Examples of EPROM include UV-EPROM (Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory) and EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) capable of erasing stored data by ultraviolet irradiation.

また、記憶部602の他に、取り外し可能な記憶装置を接続可能な構成としてもよい。例えばストレージデバイスとして機能するハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)やソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)などの記録メディアドライブ、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク、DVDなどの記録媒体と接続する端子を有することが好ましい。これにより、映像を記録することができる。   In addition to the storage unit 602, a removable storage device may be connected. For example, it has a terminal for connecting to a recording medium drive such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD) that functions as a storage device, a recording medium such as a flash memory, a Blu-ray disc, or a DVD. Is preferred. Thereby, a video can be recorded.

通信制御部603は、コンピュータネットワークを介して行われる通信を制御する機能を有する。例えば、制御部601からの命令に応じてコンピュータネットワークに接続するための制御信号を制御し、当該信号をコンピュータネットワークに発信する。これによって、World Wide Web(WWW)の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、PAN(Personal Area Network)、LAN(Local Area Network)、CAN(Campus Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)、GAN(Global Area Network)等のコンピュータネットワークに接続し、通信を行うことができる。   The communication control unit 603 has a function of controlling communication performed via a computer network. For example, the control signal for connecting to the computer network is controlled in accordance with a command from the control unit 601, and the signal is transmitted to the computer network. As a result, the Internet, intranet, extranet, PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Camper Area Network, and MAN (MetroApolNetwork), which are the foundations of the World Wide Web (WWW). Communication can be performed by connecting to a computer network such as Wide Area Network (GA) or GAN (Global Area Network).

また、通信制御部603は、Wi−Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の通信規格を用いてコンピュータネットワーク又は他の電子機器と通信する機能を有していてもよい。   The communication control unit 603 has a function of communicating with a computer network or other electronic devices using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), or ZigBee (registered trademark). Also good.

通信制御部603は、無線により通信する機能を有していてもよい。例えばアンテナと高周波回路(RF回路)を設け、RF信号の送受信を行えばよい。高周波回路は、各国法制により定められた周波数帯域の電磁信号と電気信号とを相互に変換し、当該電磁信号を用いて無線で他の通信機器との間で通信を行うための回路である。実用的な周波数帯域として数10kHz〜数10GHzが一般に用いられている。アンテナと接続される高周波回路には、複数の周波数帯域に対応した高周波回路部を有し、高周波回路部は、増幅器(アンプ)、ミキサ、フィルタ、DSP、RFトランシーバ等を有する構成とすることができる。   The communication control unit 603 may have a function of communicating wirelessly. For example, an antenna and a high frequency circuit (RF circuit) may be provided to transmit and receive an RF signal. The high-frequency circuit is a circuit for mutually converting an electromagnetic signal and an electric signal in a frequency band determined by the legislation of each country and performing communication with other communication devices wirelessly using the electromagnetic signal. Several tens of kHz to several tens of GHz is generally used as a practical frequency band. The high-frequency circuit connected to the antenna includes a high-frequency circuit unit corresponding to a plurality of frequency bands, and the high-frequency circuit unit includes an amplifier (amplifier), a mixer, a filter, a DSP, an RF transceiver, and the like. it can.

映像信号受信部606は、例えばアンテナ、復調回路、及びA−D変換回路(アナログ−デジタル変換回路)等を有する。復調回路は、アンテナから入力した信号を復調する機能を有する。またA−D変換回路は、復調されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。映像信号受信部606で処理された信号は、デコーダ回路605に送られる。   The video signal receiving unit 606 includes, for example, an antenna, a demodulation circuit, an A / D conversion circuit (analog-digital conversion circuit), and the like. The demodulation circuit has a function of demodulating a signal input from the antenna. The A-D conversion circuit has a function of converting the demodulated analog signal into a digital signal. The signal processed by the video signal receiving unit 606 is sent to the decoder circuit 605.

デコーダ回路605は、映像信号受信部606から入力されるデジタル信号に含まれる映像データを、送信される放送規格の仕様に従ってデコードし、画像処理回路に送信する信号を生成する機能を有する。例えば8K放送における放送規格としては、H.265 | MPEG−H High Efficiency Video Coding(略称:HEVC)などがある。   The decoder circuit 605 has a function of decoding video data included in a digital signal input from the video signal receiving unit 606 in accordance with the specification of a broadcast standard to be transmitted, and generating a signal to be transmitted to the image processing circuit. For example, as a broadcasting standard in 8K broadcasting, H.264 265 | MPEG-H High Efficiency Video Coding (abbreviation: HEVC).

映像信号受信部606が有するアンテナにより受信できる放送電波としては、地上波、又は衛星から送信される電波などが挙げられる。またアンテナにより受信できる放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、又は音声のみの放送などがある。例えばUHF帯(約300MHz〜3GHz)又はVHF帯(30MHz〜300MHz)のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示パネル620に表示させることができる。例えば、4K2K、8K4K、16K8K、又はそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。   Examples of broadcast radio waves that can be received by the antenna included in the video signal receiving unit 606 include ground waves or radio waves transmitted from satellites. Broadcast radio waves that can be received by an antenna include analog broadcast and digital broadcast, and also includes video and audio, or audio-only broadcast. For example, broadcast radio waves transmitted in a specific frequency band in the UHF band (about 300 MHz to 3 GHz) or the VHF band (30 MHz to 300 MHz) can be received. In addition, for example, by using a plurality of data received in a plurality of frequency bands, the transfer rate can be increased and more information can be obtained. Accordingly, an image having a resolution exceeding full high-definition can be displayed on the display panel 620. For example, an image having a resolution of 4K2K, 8K4K, 16K8K, or higher can be displayed.

また、映像信号受信部606及びデコーダ回路605は、コンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、画像処理回路604に送信する信号を生成する構成としてもよい。このとき、受信する信号がデジタル信号の場合には、映像信号受信部606は復調回路及びA−D変換回路等を有していなくてもよい。   Further, the video signal receiving unit 606 and the decoder circuit 605 may be configured to generate a signal to be transmitted to the image processing circuit 604 using broadcast data transmitted by a data transmission technique via a computer network. At this time, when the signal to be received is a digital signal, the video signal receiving unit 606 may not include a demodulation circuit, an A-D conversion circuit, and the like.

画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、タイミングコントローラ607に出力する映像信号を生成する機能を有する。   The image processing circuit 604 has a function of generating a video signal to be output to the timing controller 607 based on the video signal input from the decoder circuit 605.

またタイミングコントローラ607は、画像処理回路604が処理を施した映像信号等に含まれる同期信号を基に、ゲートドライバ609及びソースドライバ608に出力する信号(クロック信号、スタートパルス信号などの信号)を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ607は、上記信号に加え、ソースドライバ608に出力するビデオ信号を生成する機能を有する。   The timing controller 607 also outputs a signal (a signal such as a clock signal or a start pulse signal) to be output to the gate driver 609 and the source driver 608 based on a synchronization signal included in the video signal or the like processed by the image processing circuit 604. It has a function to generate. The timing controller 607 has a function of generating a video signal to be output to the source driver 608 in addition to the above signals.

表示パネル620は、複数の画素621を有する。各画素621は、ゲートドライバ609及びソースドライバ608から供給される信号により駆動される。ここでは、画素数が7680×4320である、8K4K規格に応じた解像度を有する表示パネルの例を示している。なお、表示パネル620の解像度はこれに限られず、フルハイビジョン(画素数1920×1080)又は4K2K(画素数3840×2160)等の規格に応じた解像度であってもよい。   The display panel 620 includes a plurality of pixels 621. Each pixel 621 is driven by signals supplied from the gate driver 609 and the source driver 608. Here, an example of a display panel having a resolution according to the 8K4K standard having the number of pixels of 7680 × 4320 is shown. Note that the resolution of the display panel 620 is not limited to this, and may be a resolution according to a standard such as full high-definition (pixel count 1920 × 1080) or 4K2K (pixel count 3840 × 2160).

図18(A)に示す制御部601や画像処理回路604としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えば、制御部601は、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能するプロセッサを用いることができる。また、画像処理回路604として、例えばDSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等の他のプロセッサを用いることができる。また制御部601や画像処理回路604に、上記プロセッサをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。   As the control unit 601 and the image processing circuit 604 illustrated in FIG. 18A, for example, a structure including a processor can be employed. For example, the control unit 601 can use a processor that functions as a central processing unit (CPU). Further, as the image processing circuit 604, for example, other processors such as a DSP (Digital Signal Processor) and a GPU (Graphics Processing Unit) can be used. In addition, the control unit 601 and the image processing circuit 604 may have a configuration in which the processor is realized by a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an FPAA (Field Programmable Analog Array).

プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。   The processor performs various data processing and program control by interpreting and executing instructions from various programs. The program that can be executed by the processor may be stored in a memory area of the processor, or may be stored in a storage device provided separately.

また、制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、及び映像信号受信部606、及びタイミングコントローラ607のそれぞれが有する機能のうち、2つ以上の機能を1つのICチップに集約させ、システムLSIを構成してもよい。例えば、プロセッサ、デコーダ回路、チューナ回路、A−D変換回路、DRAM、及びSRAM等を有するシステムLSIとしてもよい。   In addition, two or more functions among the functions of the control unit 601, the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, the video signal receiving unit 606, and the timing controller 607 are provided. A system LSI may be configured by concentrating on one IC chip. For example, a system LSI including a processor, a decoder circuit, a tuner circuit, an A / D conversion circuit, a DRAM, and an SRAM may be used.

なお、制御部601や、他のコンポーネントが有するIC等に、チャネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジスタを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷(データ)を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。この特性を制御部601等のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部601を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を当該記憶素子に待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可能となる。これにより、テレビジョン装置600の低消費電力化を図ることができる。   Note that a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel formation region and an extremely low off-state current is realized can be used for the controller 601, an IC included in another component, or the like. Since the transistor has extremely low off-state current, the use of the transistor as a switch for holding charge (data) flowing into the capacitor functioning as a memory element can ensure a data holding period for a long time. it can. By using this characteristic for a register such as the control unit 601 or a cache memory, the control unit 601 is operated only when necessary, and in other cases, information on the immediately preceding process is saved in the storage element, so that it is normally. Off-computing becomes possible. Thereby, the power consumption of the television apparatus 600 can be reduced.

なお、図18(A)で例示するテレビジョン装置600の構成は一例であり、全ての構成要素を含む必要はない。テレビジョン装置600は、図18(A)に示す構成要素のうち必要な構成要素を有していればよい。また、テレビジョン装置600は、図18(A)に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。   Note that the structure of the television device 600 illustrated in FIG. 18A is an example, and it is not necessary to include all of the components. The television device 600 only needs to include necessary components from among the components illustrated in FIG. In addition, the television device 600 may include a component other than the components illustrated in FIG.

例えば、テレビジョン装置600は、図18(A)に示す構成のほか、外部インターフェース、音声出力部、タッチパネルユニット、センサユニット、カメラユニットなどを有していてもよい。例えば外部インターフェースとしては、例えばUSB(Universal Serial Bus)端子、LAN(Local Area Network)接続用端子、電源受給用端子、音声出力用端子、音声入力用端子、映像出力用端子、映像入力用端子などの外部接続端子、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機、筐体に設けられた物理ボタンなどがある。また、例えば音声入出力部としては、サウンドコントローラ、マイクロフォン、スピーカなどがある。   For example, the television device 600 may include an external interface, an audio output unit, a touch panel unit, a sensor unit, a camera unit, and the like in addition to the configuration illustrated in FIG. For example, as an external interface, for example, a USB (Universal Serial Bus) terminal, a LAN (Local Area Network) connection terminal, a power receiving terminal, an audio output terminal, an audio input terminal, an image output terminal, an image input terminal, etc. External connection terminals, transceivers for optical communication using infrared rays, visible light, ultraviolet rays, etc., physical buttons provided on the housing, and the like. For example, the sound input / output unit includes a sound controller, a microphone, a speaker, and the like.

以下では、画像処理回路604についてより詳細な説明を行う。   Hereinafter, the image processing circuit 604 will be described in more detail.

画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、画像処理を実行する機能を有することが好ましい。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing based on the video signal input from the decoder circuit 605.

画像処理としては、例えばノイズ除去処理、階調変換処理、色調補正処理、輝度補正処理などが挙げられる。色調補正処理や輝度調整処理としては、例えばガンマ補正などがある。   Examples of image processing include noise removal processing, gradation conversion processing, color tone correction processing, and luminance correction processing. Examples of color tone correction processing and luminance adjustment processing include gamma correction.

また、画像処理回路604は、解像度のアップコンバートに伴う画素間補間処理や、フレーム周波数のアップコンバートに伴うフレーム間補間などの処理などの処理を実行する機能を有していることが好ましい。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing processing such as inter-pixel interpolation processing associated with resolution up-conversion and inter-frame interpolation processing associated with frame frequency up-conversion.

例えば、ノイズ除去処理としては、文字などの輪郭の周辺に生じるモスキートノイズ、高速の動画で生じるブロックノイズ、ちらつきを生じるランダムノイズ、解像度のアップコンバートにより生じるドットノイズなどのさまざまなノイズを除去する。   For example, as noise removal processing, various noises such as mosquito noise generated around the outline of characters, block noise generated in high-speed moving images, flickering random noise, and dot noise generated by resolution up-conversion are removed.

階調変換処理は、画像の階調を表示パネル620の出力特性に対応した階調へ変換する処理である。例えば階調数を大きくする場合、小さい階調数で入力された画像に対して、各画素に対応する階調値を補間して割り当てることで、ヒストグラムを平滑化する処理を行うことができる。また、ダイナミックレンジを広げる、ハイダイナミックレンジ(HDR)処理も、階調変換処理に含まれる。   The gradation conversion process is a process for converting the gradation of an image into a gradation corresponding to the output characteristics of the display panel 620. For example, when the number of gradations is increased, a process for smoothing the histogram can be performed by interpolating and assigning gradation values corresponding to each pixel to an image input with a small number of gradations. Further, a high dynamic range (HDR) process for expanding the dynamic range is also included in the gradation conversion process.

また、画素間補間処理は、解像度をアップコンバートした際に、本来存在しないデータを補間する。例えば、目的の画素の周囲の画素を参照し、それらの中間色を表示するようにデータを補間する。   The inter-pixel interpolation process interpolates data that does not originally exist when the resolution is up-converted. For example, referring to pixels around the target pixel, the data is interpolated so as to display the intermediate colors.

また、色調補正処理は、画像の色調を補正する処理である。また輝度補正処理は、画像の明るさ(輝度コントラスト)を補正する処理である。例えば、テレビジョン装置600が設けられる空間に配置された照明の種類や輝度、又は色純度などを検知し、それに応じて表示パネル620に表示する画像の輝度や色調が最適となるように補正する。又は、表示する画像と、あらかじめ保存してある画像リスト内の様々な場面の画像と、を照合し、最も近い場面の画像に適した輝度や色調に表示する画像を補正する機能を有していてもよい。   The color tone correction process is a process for correcting the color tone of an image. The brightness correction process is a process for correcting the brightness (brightness contrast) of the image. For example, the type, brightness, or color purity of the illumination arranged in the space in which the television apparatus 600 is provided is detected, and the brightness and color tone of the image displayed on the display panel 620 are corrected accordingly. . Or, it has a function to compare the image to be displayed with the images of various scenes in the image list stored in advance, and to correct the image displayed with the brightness and color tone suitable for the image of the closest scene. May be.

フレーム間補間は、表示する映像のフレーム周波数を増大させる場合に、本来存在しないフレーム(補間フレーム)の画像を生成する。例えば、ある2枚の画像の差分から2枚の画像の間に挿入する補間フレームの画像を生成する。又は2枚の画像の間に複数枚の補間フレームの画像を生成することもできる。例えばデコーダ回路605から入力される映像信号のフレーム周波数が60Hzであったとき、複数枚の補間フレームを生成することで、タイミングコントローラ607に出力する映像信号のフレーム周波数を、2倍の120Hz、又は4倍の240Hz、又は8倍の480Hzなどに増大させることができる。   Interframe interpolation generates an image of a frame (interpolation frame) that does not originally exist when the frame frequency of a video to be displayed is increased. For example, an interpolation frame image to be inserted between two images is generated from the difference between two images. Alternatively, an image of a plurality of interpolation frames can be generated between two images. For example, when the frame frequency of the video signal input from the decoder circuit 605 is 60 Hz, the frame frequency of the video signal output to the timing controller 607 is doubled by 120 Hz by generating a plurality of interpolation frames, or It can be increased to 4 times 240 Hz or 8 times 480 Hz.

また、画像処理回路604は、ニューラルネットワークを利用して、画像処理を実行する機能を有していることが好ましい。図18(A)では、画像処理回路604がニューラルネットワーク610を有している例を示している。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing using a neural network. FIG. 18A illustrates an example in which the image processing circuit 604 includes a neural network 610.

例えば、ニューラルネットワーク610により、例えば映像に含まれる画像データから特徴抽出を行うことができる。また画像処理回路604は、抽出された特徴に応じて最適な補正方法を選択することや、又は補正に用いるパラメータを選択することができる。   For example, the neural network 610 can perform feature extraction from image data included in a video, for example. Further, the image processing circuit 604 can select an optimal correction method according to the extracted feature, or can select a parameter used for correction.

又は、ニューラルネットワーク610自体に画像処理を行う機能を持たせてもよい。すなわち、画像処理を施す前の画像データをニューラルネットワーク610に入力することで、画像処理が施された画像データを出力させる構成としてもよい。   Alternatively, the neural network 610 itself may have a function of performing image processing. That is, the image data that has been subjected to image processing may be output by inputting the image data before being subjected to image processing to the neural network 610.

また、ニューラルネットワーク610に用いる重み係数のデータは、データテーブルとして記憶部602に格納される。当該重み係数を含むデータテーブルは、例えば通信制御部603により、コンピュータネットワークを介して最新のものに更新することができる。又は、画像処理回路604が学習機能を有し、重み係数を含むデータテーブルを更新可能な構成としてもよい。   In addition, weight coefficient data used for the neural network 610 is stored in the storage unit 602 as a data table. The data table including the weighting coefficient can be updated to the latest one via the computer network by the communication control unit 603, for example. Alternatively, the image processing circuit 604 may have a learning function so that a data table including a weighting factor can be updated.

図18(B)に、画像処理回路604が有するニューラルネットワーク610の概略図を示す。   FIG. 18B shows a schematic diagram of a neural network 610 included in the image processing circuit 604.

なお、本明細書等においてニューラルネットワークとは、生物の神経回路網を模し、学習によってニューロンどうしの結合強度を決定し、問題解決能力を持たせるモデル全般を指す。ニューラルネットワークは入力層、中間層(隠れ層ともいう)、出力層を有する。ニューラルネットワークのうち、2層以上の中間層を有するものをディープラーニング(又はディープニューラルネットワーク(DNN))という。   In this specification and the like, a neural network refers to a general model that imitates a biological neural network, determines the connection strength between neurons by learning, and has problem solving ability. The neural network has an input layer, an intermediate layer (also referred to as a hidden layer), and an output layer. A neural network having two or more intermediate layers is called deep learning (or deep neural network (DNN)).

また、本明細書等において、ニューラルネットワークについて述べる際に、既にある情報からニューロンとニューロンの結合強度(重み係数とも言う)を決定することを「学習」と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、学習によって得られた結合強度を用いてニューラルネットワークを構成し、そこから新たな結論を導くことを「推論」と呼ぶ場合がある。   In this specification and the like, when describing a neural network, determining the connection strength (also referred to as a weighting factor) between neurons from existing information may be referred to as “learning”. Further, in this specification and the like, there is a case where “inference” refers to constructing a neural network using the connection strength obtained by learning and deriving a new conclusion therefrom.

ニューラルネットワーク610は、入力層611、1つ以上の中間層612、及び出力層613を有する。入力層611には入力データが入力される。出力層613からは出力データが出力される。   The neural network 610 includes an input layer 611, one or more intermediate layers 612, and an output layer 613. Input data is input to the input layer 611. Output data is output from the output layer 613.

入力層611、中間層612、及び出力層613には、それぞれニューロン615を有する。ここでニューロン615は、積和演算を実現しうる回路素子(積和演算素子)を指す。図18(B)では、2つの層が有する2つのニューロン615間におけるデータの入出力方向を矢印で示している。   The input layer 611, the intermediate layer 612, and the output layer 613 each have a neuron 615. Here, the neuron 615 indicates a circuit element (product-sum operation element) capable of realizing product-sum operation. In FIG. 18B, the input / output direction of data between two neurons 615 included in two layers is indicated by arrows.

それぞれの層における演算処理は、前層が有するニューロン615の出力と重み係数との積和演算により実行される。例えば、入力層の第i番目のニューロンの出力をxとし、出力xと次の中間層612の第j番目のニューロンとの結合強度(重み係数)をwjiとすると、当該中間層の第j番目のニューロンの出力yは、y=f(Σwji・x)となる。なお、i、jは1以上の整数とする。ここで、f(x)は活性化関数でシグモイド関数、閾値関数などを用いることができる。以下同様に、各層のニューロン615の出力は、前段層のニューロン615の出力と重み係数の積和演算結果に活性化関数を演算した値となる。また、層と層との結合は、全てのニューロン同士が結合する全結合としてもよいし、一部のニューロン同士が結合する部分結合としてもよい。図18(B)では全結合である場合を示している。 Arithmetic processing in each layer is executed by a product-sum operation between the output of the neuron 615 included in the previous layer and the weight coefficient. For example, if the output of the i-th neuron in the input layer is x i and the connection strength (weight coefficient) between the output x i and the j-th neuron in the next intermediate layer 612 is w ji , The output y j of the j-th neuron is y j = f (Σw ji · x i ). Note that i and j are integers of 1 or more. Here, f (x) is an activation function, and a sigmoid function, a threshold function, or the like can be used. Similarly, the output of the neuron 615 of each layer is a value obtained by calculating the activation function on the product-sum operation result of the output of the neuron 615 of the previous layer and the weight coefficient. The connection between layers may be a total connection in which all neurons are connected, or a partial connection in which some neurons are connected. FIG. 18B shows the case of full coupling.

図18(B)では、3つの中間層612を有する例を示している。なお、中間層612の数はこれに限られず、1つ以上の中間層を有していればよい。また、1つの中間層612が有するニューロンの数も、仕様に応じて適宜変更すればよい。例えば1つの中間層612が有するニューロン615の数は、入力層611又は出力層613が有するニューロン615の数よりも多くてもよいし、少なくてもよい。   FIG. 18B illustrates an example having three intermediate layers 612. Note that the number of the intermediate layers 612 is not limited to this, and it is only necessary to include one or more intermediate layers. In addition, the number of neurons included in one intermediate layer 612 may be changed as appropriate according to specifications. For example, the number of neurons 615 included in one intermediate layer 612 may be larger or smaller than the number of neurons 615 included in the input layer 611 or the output layer 613.

ニューロン615同士の結合強度の指標となる重み係数は、学習によって決定される。学習は、テレビジョン装置600が有するプロセッサにより実行してもよいが、専用サーバーやクラウドなどの演算処理能力の優れた計算機で実行することが好ましい。学習により決定された重み係数は、テーブルとして上記記憶部602に格納され、画像処理回路604により読み出されることにより使用される。また、当該テーブルは、必要に応じてコンピュータネットワークを介して更新することができる。   A weighting factor that is an index of the strength of connection between the neurons 615 is determined by learning. The learning may be executed by a processor included in the television apparatus 600, but is preferably executed by a computer having an excellent arithmetic processing capability such as a dedicated server or a cloud. The weighting coefficient determined by learning is stored in the storage unit 602 as a table and is used by being read out by the image processing circuit 604. The table can be updated via a computer network as necessary.

以上がニューラルネットワークについての説明である。   This completes the description of the neural network.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

DL_Y データ線
DL_1 データ線
DLa1 ソース線
DLa2 ソース線
DLb1 ソース線
DLb2 ソース線
GL_X ゲート線
GL_1 ゲート線
GL_2 ゲート線
100 トランジスタ
100A トランジスタ
100B トランジスタ
100C トランジスタ
102 基板
104 絶縁層
106 導電層
108 半導体層
108f 金属酸化物膜
108i 領域
108n 領域
108x 領域
110a 絶縁層
110b 絶縁層
110f 絶縁膜
112 導電層
112f 導電膜
114 金属酸化物層
114f 金属酸化物膜
116 層
117 金属酸化物層
118 絶縁層
120a 導電層
120b 導電層
141a 開口部
141b 開口部
142 開口部
210 絶縁層
210f 絶縁膜
312 導電層
312f 導電膜
314 金属酸化物層
314f 金属酸化物膜
316 絶縁層
501 画素回路
502 画素部
504 駆動回路部
504a ゲートドライバ
504b ソースドライバ
506 保護回路
507 端子部
550 トランジスタ
552 トランジスタ
554 トランジスタ
560 容量素子
562 容量素子
570 液晶素子
572 発光素子
600 テレビジョン装置
601 制御部
602 記憶部
603 通信制御部
604 画像処理回路
605 デコーダ回路
606 映像信号受信部
607 タイミングコントローラ
608 ソースドライバ
609 ゲートドライバ
610 ニューラルネットワーク
611 入力層
612 中間層
613 出力層
615 ニューロン
620 表示パネル
621 画素
630 システムバス
700 表示装置
700A 表示装置
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
710a 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
721 ソースドライバIC
722 ゲートドライバ回路
723 FPC
724 プリント基板
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
754 トランジスタ
760 接続電極
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
773 絶縁膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
786 EL層
788 導電膜
791 タッチパネル
792 絶縁膜
793 電極
794 電極
795 絶縁膜
796 電極
797 絶縁膜
8000 カメラ
8001 筐体
8002 表示部
8003 操作ボタン
8004 シャッターボタン
8006 レンズ
8100 ファインダー
8101 筐体
8102 表示部
8103 ボタン
8200 ヘッドマウントディスプレイ
8201 装着部
8202 レンズ
8203 本体
8204 表示部
8205 ケーブル
8206 バッテリー
8300 ヘッドマウントディスプレイ
8301 筐体
8302 表示部
8304 固定具
8305 レンズ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
DL_Y data line DL_1 data line DLa1 source line DLa2 source line DLb1 source line DLb2 source line GL_X gate line GL_1 gate line GL_2 gate line 100 transistor 100A transistor 100B transistor 100C transistor 102 substrate 104 insulating layer 106 conductive layer 108 semiconductor layer 108f metal oxide Film 108i region 108n region 108x region 110a insulating layer 110b insulating layer 110f insulating film 112 conductive layer 112f conductive film 114 metal oxide layer 114f metal oxide film 116 layer 117 metal oxide layer 118 insulating layer 120a conductive layer 120b conductive layer 141a opening Part 141b opening 142 opening 210 insulating layer 210f insulating film 312 conductive layer 312f conductive film 314 metal oxide layer 314f metal oxide film 316 insulation Layer 501 Pixel circuit 502 Pixel portion 504 Drive circuit portion 504a Gate driver 504b Source driver 506 Protection circuit 507 Terminal portion 550 Transistor 552 Transistor 554 Transistor 560 Capacitance element 562 Capacitance element 570 Liquid crystal element 572 Light emitting element 600 Television apparatus 601 Control portion 602 Storage Unit 603 communication control unit 604 image processing circuit 605 decoder circuit 606 video signal receiving unit 607 timing controller 608 source driver 609 gate driver 610 neural network 611 input layer 612 intermediate layer 613 output layer 615 neuron 620 display panel 621 pixel 630 system bus 700 display Device 700A Display device 701 Substrate 702 Pixel portion 704 Source driver circuit portion 705 Substrate 706 Gate dry Circuit portion 708 FPC terminal portion 710 signal line 710a a signal line 711 wiring portion 712 sealing material 716 FPC
721 Source Driver IC
722 Gate driver circuit 723 FPC
724 Printed circuit board 730 Insulating film 732 Sealing film 734 Insulating film 736 Colored film 738 Light shielding film 750 Transistor 752 Transistor 754 Transistor 760 Connection electrode 770 Flattened insulating film 772 Conductive film 773 Insulating film 774 Conductive film 775 Liquid crystal element 776 Liquid crystal layer 778 Structure Body 780 Anisotropic conductive film 782 Light emitting element 786 EL layer 788 Conductive film 791 Touch panel 792 Insulating film 793 Electrode 794 Electrode 795 Insulating film 796 Electrode 797 Insulating film 8000 Camera 8001 Housing 8002 Display unit 8003 Operation button 8004 Shutter button 8006 Lens 8100 Viewfinder 8101 Housing 8102 Display unit 8103 Button 8200 Head mounted display 8201 Mounting unit 8202 Lens 8203 Main body 8204 Display unit 8205 Cable 8206 Battery 8300 Head mounted display 8301 Case 8302 Display unit 8304 Fixture 8305 Lens 9000 Case 9001 Display unit 9003 Speaker 9005 Operation key 9006 Connection terminal 9007 Sensor 9008 Microphone 9050 Operation button 9051 Information 9052 Information 9053 Information 9054 Information 9055 Hinge 9100 Television John apparatus 9101 portable information terminal 9102 portable information terminal 9200 portable information terminal 9201 portable information terminal

Claims (9)

第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、
前記第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の絶縁層と、第1の導電層と、サイドウォール絶縁層と、を有し、
前記第1の絶縁層は、前記第1の半導体層と前記第1の導電層との間に位置し、
前記第1の導電層の端部は、前記第1の絶縁層の端部より内側に位置し、
前記サイドウォール絶縁層は、前記第1の絶縁層の上面、及び第1の導電層の側面に接し、
前記第2のトランジスタは、第2の半導体層、第2の絶縁層と、第2の導電層と、を有し、
前記第2の絶縁層は、前記第2の半導体層と前記第2の導電層との間に位置し、
前記第2のゲート絶縁層は、前記第1のゲート絶縁層よりも膜厚が厚い半導体装置。
A first transistor and a second transistor;
The first transistor includes a first semiconductor layer, a first insulating layer, a first conductive layer, and a sidewall insulating layer,
The first insulating layer is located between the first semiconductor layer and the first conductive layer;
The end portion of the first conductive layer is located inside the end portion of the first insulating layer,
The sidewall insulating layer is in contact with an upper surface of the first insulating layer and a side surface of the first conductive layer;
The second transistor includes a second semiconductor layer, a second insulating layer, and a second conductive layer,
The second insulating layer is located between the second semiconductor layer and the second conductive layer,
The second gate insulating layer is a semiconductor device having a thickness greater than that of the first gate insulating layer.
請求項1において、
前記サイドウォール絶縁層は、前記第2の絶縁層と同じ材料を有する半導体装置。
In claim 1,
The sidewall insulating layer is a semiconductor device having the same material as the second insulating layer.
請求項1又は請求項2において、
前記サイドウォール絶縁層は、前記第2の絶縁層と同じ絶縁膜を加工して形成される半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The sidewall insulating layer is a semiconductor device formed by processing the same insulating film as the second insulating layer.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第2のトランジスタは、さらに第3の絶縁層を有し、
前記第3の絶縁層は、前記第2の半導体層と、前記第2の絶縁層との間に位置し、
前記第3の絶縁層と前記第2の絶縁層とは、上面形状が概略一致する半導体装置。
In any one of Claim 1 thru | or 3,
The second transistor further includes a third insulating layer,
The third insulating layer is located between the second semiconductor layer and the second insulating layer;
The third insulating layer and the second insulating layer are semiconductor devices having substantially the same top surface shape.
請求項4において、
前記第3の絶縁層は、前記第1の絶縁層と同じ材料を有する半導体装置。
In claim 4,
The third insulating layer is a semiconductor device having the same material as the first insulating layer.
請求項4又は請求項5において、
前記第3の絶縁層は、前記第1の絶縁層と同じ絶縁膜を加工して形成される半導体装置。
In claim 4 or claim 5,
The third insulating layer is a semiconductor device formed by processing the same insulating film as the first insulating layer.
請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記第1の導電層のチャネル長方向の幅は、前記第2の導電層のチャネル長方向の幅よりも小さい半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The width of the first conductive layer in the channel length direction is a semiconductor device smaller than the width of the second conductive layer in the channel length direction.
請求項1又は請求項7のいずれか一において、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、それぞれ金属酸化物を有する半導体装置。
In any one of Claim 1 or Claim 7,
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are semiconductor devices each having a metal oxide.
請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の半導体装置と、
前記半導体装置と電気的に接続される液晶素子又は発光素子と、を有する表示装置。
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 8,
A display device comprising: a liquid crystal element or a light emitting element electrically connected to the semiconductor device.
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CN118016733A (en) * 2024-04-08 2024-05-10 天合光能股份有限公司 Solar cell and method for manufacturing solar cell

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