JP2019054028A - Semiconductor device, and display device - Google Patents
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Abstract
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
領域108iは、チャネル形成領域として機能する。
The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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(NOx、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NO2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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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10cm2/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30cm2/Vsを超えることが可能となる。
When the
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
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
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
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1×106μm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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
領域108iは、チャネル形成領域として機能する。
The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
〔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
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
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
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
〔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
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
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
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
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
〔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
As the insulating
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
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
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/cm3以下、好ましくは5×1016spins/cm3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
〔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
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
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
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
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
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
〔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
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
〔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
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
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
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
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
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
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
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H2O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
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
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
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
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
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/cm3以下、または1×1019atoms/cm3以下、5×1018atoms/cm3以下、または1×1018atoms/cm3以下、または5×1017atoms/cm3以下、または1×1016atoms/cm3以下とすることができる。
The
〔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
Next, an insulating
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
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
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
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
〔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
Subsequently, a
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
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
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
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
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
〔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
Subsequently, a
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
〔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
Subsequently, the
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
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
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
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
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
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
Subsequently, an insulating
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
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
〔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
Subsequently, a
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
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
〔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
Next, a
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
〔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
Subsequently, the
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
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
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
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
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
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
Subsequently, anisotropic dry etching is performed without forming a resist mask over the insulating
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
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
〔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
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
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
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
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
〔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
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
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
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
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
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
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
〔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
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
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
〔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
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
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
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
〔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
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
〔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
Subsequently, after a mask is formed by lithography at a desired position of the insulating
〔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
Subsequently, a conductive film is formed over the insulating
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
〔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
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
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
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
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
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
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
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
〔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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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xiとし、出力xi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yjは、yj=f(Σwji・xi)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
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
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
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
724 Printed
Claims (9)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017175351A JP2019054028A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Semiconductor device, and display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017175351A JP2019054028A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Semiconductor device, and display device |
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JP2019054028A true JP2019054028A (en) | 2019-04-04 |
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ID=66015251
Family Applications (1)
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JP2017175351A Withdrawn JP2019054028A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Semiconductor device, and display device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113764517A (en) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 夏普株式会社 | Active matrix substrate and method for manufacturing the same |
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 |
-
2017
- 2017-09-13 JP JP2017175351A patent/JP2019054028A/en not_active Withdrawn
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