JP2019096909A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として
、例えばトランジスタ(薄膜トランジスタなど)が挙げられる。また、液晶表示装置など
の表示装置も半導体装置に含まれる。
れる半導体材料はシリコンが主流であった。しかし、近年、半導体装置に適用される半導
体として、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体として、Zn−O系金属酸化物
またはIn−Ga−Zn−O系金属酸化物を適用した半導体装置が、特許文献1及び特許
文献2に開示されている。
形状に加工すると、該酸化物半導体層の側面が活性な状態で反応室内の真空(減圧雰囲気
または還元性雰囲気)に曝される。そのため、酸化物半導体層の側面から反応室へと酸素
が引き抜かれ、欠陥(酸素欠損)を生じることになる。このような欠陥(酸素欠損)は、
ドナーとして欠陥(酸素欠損)の存在する領域を低抵抗化させ、ソースとドレインの間に
リーク電流を生じさせる原因となる。
チングされた酸化物半導体膜(酸化物半導体層)の側面が塩素ラジカルまたはフッ素ラジ
カルなどを含むプラズマに曝されると、エッチングされた酸化物半導体膜(酸化物半導体
層)の側面に露出する金属原子と、塩素ラジカルまたはフッ素ラジカルなどが結合するが
、このとき、金属原子と塩素原子またはフッ素原子が結合して脱離するため、酸化物半導
体層中に当該金属原子と結合していた酸素原子が活性となるためである。このように活性
となった酸素原子は容易に反応し、脱離しやすい。そのため、酸化物半導体層の側面には
欠陥(酸素欠損)を生じやすい。
可能な半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
レインの間のリーク電流が抑制された半導体装置を提供することを課題とする。
体膜を加工して酸化物半導体層を形成し、その直後に該酸化物半導体層の側壁を絶縁性酸
化物で覆い、第2の加熱処理を施すことで、酸化物半導体層の側面が真空に曝されること
を防ぎ、酸化物半導体層中の欠陥(酸素欠損)を少なくする半導体装置の作製方法である
。
tom Contact)構造とする。
またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、
「層」とは、「膜」が加工されたもの、または被形成面の全面に形成された状態で加工を
要しないものをいう。ただし、「膜」と「層」を特に区別することなく用いることがある
ものとする。
置を作製することができる。
少なくし、ソースとドレインの間のリーク電流を小さくすることができる。
は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及
び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発
明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、上面
図において、絶縁膜及び絶縁層は図示しないことがある。
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置の作製方法について説明する。具
体的には、トランジスタの作製方法について説明する。
1の導電膜102を形成し、第1の導電膜102上に第1のエッチングマスク104を形
成し、第1のエッチングマスク104を用いて第1の導電膜102を加工することで第1
の導電層106を形成し、第1のエッチングマスク104を除去し、第1の導電層106
上に第1の酸化物半導体膜108を形成し、基板100に対して少なくとも第1の加熱処
理を行って第2の酸化物半導体膜109とし、第2の酸化物半導体膜109上に第2のエ
ッチングマスク110を形成し、第2のエッチングマスク110を用いて第2の酸化物半
導体膜109を加工することで、第1の酸化物半導体層112を形成し、第2のエッチン
グマスク110を除去し、少なくとも第1の酸化物半導体層112を覆って第1の絶縁層
114を形成し、第1の絶縁層114上に第2の導電膜116を形成し、第2の導電膜1
16上に第3のエッチングマスク118を形成し、第3のエッチングマスク118を用い
て第2の導電膜116を加工することで第2の導電層120を形成し、第3のエッチング
マスク118を除去し、第2の導電層120をマスクとして第1の酸化物半導体層112
にイオンインプランテーションを行ってソース領域及びドレイン領域を有する第2の酸化
物半導体層124を形成し、好ましくは第1の絶縁層114上及び第2の導電層120を
覆って第2の絶縁層122を形成し、基板100に対して少なくとも第2の加熱処理を行
うことを特徴とする。
理よりも前に二の加熱処理を行い、前記第1の加熱処理と前記第2の加熱処理の間に一の
加熱処理を行う。そのため、以下の好ましい形態では、前記第1の加熱処理は「第3の加
熱処理」と表記され、前記第2の加熱処理は「第5の加熱処理」と表記されている。
膜102上に第1のエッチングマスク104を形成する(図1(A))。
ク基板またはプラスチック基板などを適宜用いることができる。または、基板100とし
て、可撓性を有するガラス基板または可撓性を有するプラスチック基板を用いることがで
きる。プラスチック基板の材料としては、屈折率異方性の小さい材料を用いることが好ま
しい。例えば、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリイミド、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)、PVF(ポリビニルフルオライド)、ポリエステル、ポリカーボネート
(PC)、アクリル樹脂または半硬化した有機樹脂中に繊維体を含むプリプレグなどを用
いることができる。
離する絶縁性酸化物により形成する。酸素の一部が加熱処理により脱離する絶縁性酸化物
としては、化学量論比よりも多くの酸素を含むものを用いることが好ましい。これは、加
熱処理により、下地絶縁層101に接する酸化物半導体膜(または層)に酸素を拡散させ
ることができるためである。
SiOxにおいてx>2である場合が挙げられる。ただし、これに限定されず、下地絶縁
層101は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、
酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどで形成し
てもよい。
のをいう。
のをいう。
、例えば、窒化シリコン層上に酸化シリコン層が設けられた積層構造であってもよい。
処理により脱離しやすい。酸素の一部が加熱処理により脱離しやすいときのTDS分析に
よる酸素の脱離量(酸素原子に換算した値)は、1.0×1018atoms/cm3以
上、好ましくは1.0×1020atoms/cm3以上、より好ましくは3.0×10
20atoms/cm3以上であるとよい。
量は、TDSスペクトルの積分値に比例する。このため、絶縁性酸化物におけるTDSス
ペクトルの積分値と、標準試料の基準値から、気体の脱離量を計算することができる。標
準試料の基準値は、ある特定の原子を含む試料(標準試料)におけるスペクトルの積分値
に対する原子密度の割合である。
び絶縁性酸化物のTDSスペクトルから、絶縁性酸化物の酸素分子(O2)の脱離量(N
O2)は、以下の式(1)で求めることができる。
は、標準試料の水素分子(H2)のTDSスペクトルの積分値である。すなわち、NH2
/SH2を標準試料の基準値とする。SO2は、絶縁性酸化物の酸素分子(O2)のTD
Sスペクトルの積分値である。αは、TDSスペクトル強度に影響する係数である。数式
1の詳細に関しては、特開平06−275697号公報を参照されたい。
会社製の昇温脱離分析装置EMD−WA1000S/Wを用い、標準試料として1×10
16atoms/cm3の水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定した場合の値を示
している。
原子の比率は、酸素分子のイオン化率から算出することができる。なお、前記係数αは酸
素分子のイオン化率を含んでいるため、酸素分子の放出量を評価することで、酸素原子の
放出量についても算出することができる。
の脱離量は、酸素分子(O2)の脱離量の2倍である。
VD法を用いる場合には、下地絶縁層101を形成した後に加熱処理を行って下地絶縁層
101に含まれる水素などを脱離させて除去することが好ましい。なお、下地絶縁層10
1が酸素の一部が加熱処理により脱離する絶縁性酸化物により形成される場合には、スパ
ッタリング法による形成が行いやすいため好ましい。下地絶縁層101として、酸化シリ
コン膜を形成する場合には、ターゲットとして石英(好ましくは合成石英)ターゲット、
スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いてもよいし、ターゲットとしてシリコンタ
ーゲット、スパッタリングガスとして酸素を含むガスを用いてもよい。なお、酸素を含む
ガスとしては、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスでもよいし、酸素ガスのみを用いても
よい。
物により形成される場合、下地絶縁層101の厚さは、50nm以上、好ましくは200
nm以上500nm以下とするとよい。特に、前記範囲内で厚くすると、加熱処理により
下地絶縁層101に接する酸化物半導体膜(または層)に多くの酸素を拡散させることが
でき、下地絶縁層101と酸化物半導体膜(または層)の界面における欠陥(酸素欠損)
を低減することができるため、好ましい。
こで、導電性材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン
、タングステン、マンガン、マグネシウム、ベリリウム若しくはジルコニウムなどの金属
、または前記金属の一種または複数種を成分として含む合金を挙げることができる。例え
ば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層膜、アルミニウム膜上にチタン膜が設けられた
二層の積層膜、窒化チタン膜上にチタン膜が設けられた二層の積層膜、窒化チタン膜上に
タングステン膜が設けられた二層の積層膜、窒化タンタル膜上にタングステン膜が設けら
れた二層の積層膜、または、アルミニウム膜をチタン膜で挟持した三層の積層膜などが挙
げられる。
される配線を低抵抗にすることができるため、好ましい。ここで、第1の導電膜102が
積層構造である場合には、第1の導電膜102のうち少なくとも一層が銅により形成され
ていればよい。
ウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウ
ム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物または酸化ケイ
素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料により形成してもよい
。
層して形成してもよい。
タのサイズなどに応じて決めればよい。第1の導電膜102の形成方法としては、例えば
、スパッタリング法またはCVD法などが挙げられる。第1の導電膜102の厚さは、例
えば100nm以上300nm以下とすればよい。
に限定されず、第1の導電膜102を加工する際にマスクとして機能するものであればよ
い。
1の導電層106を形成する(図1(B))。
るエッチングガスとしては、例えば塩素ガス、または三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合
ガスを用いればよい。ただし、これに限定されず、ウエットエッチングを用いてもよいし
、第1の導電膜102を加工することができる他の手段を用いてもよい。
半導体膜108を形成する(図1(C))。
第1のエッチングマスク104をアッシングのみで除去してもよい。
物であるIn−Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物、三元系金属酸化物であるIn−Ga
−Zn−O系金属酸化物、In−Sn−Zn−O系金属酸化物、In−Al−Zn−O系
金属酸化物、Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物、Al−Ga−Zn−O系金属酸化物若
しくはSn−Al−Zn−O系金属酸化物、または二元系金属酸化物であるIn−Zn−
O系金属酸化物、Sn−Zn−O系金属酸化物、Al−Zn−O系金属酸化物、Zn−M
g−O系金属酸化物、Sn−Mg−O系金属酸化物、In−Mg−O系金属酸化物若しく
はIn−Ga−O系金属酸化物などを用いて形成すればよい。または、In−O系金属酸
化物、Sn−O系金属酸化物、Zn−O系金属酸化物などを用いてもよい。なお、n元系
金属酸化物はn種類の金属酸化物で構成されるものとする。ここで、例えば、In−Ga
−Zn−O系金属酸化物は、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有
する酸化物という意味であり、その組成比は特に問わない。また、InとGaとZn以外
の元素を含んでいてもよい。
ことが好ましい。酸素(O)を過剰に含ませると、形成される第1の酸化物半導体膜10
8の欠陥(酸素欠損)によるキャリアの生成を抑制することができる。
形成する場合には、ターゲットの組成を原子数比で、In/Zn=1〜100、好ましく
はIn/Zn=1〜20、さらに好ましくはIn/Zn=1〜10とする。Znに対する
Inの原子数比を好ましい前記範囲とすることで、トランジスタの電界効果移動度を向上
させることができる。ここで、酸素(O)を過剰に含ませるためには、化合物の原子数比
In:Zn:O=X:Y:Zを、Z>1.5X+Yとすることが好ましい。
ギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、更に好ましくは3eV以上であると
よい。このように、バンドギャップの広い金属酸化物を用いると、トランジスタのオフ電
流を低減することができる。
、水素分子、水、水酸基、または水素化物として含まれる場合もある。第1の酸化物半導
体膜108に含まれる水素は、極力少ないことが好ましい。
くすることが好ましく、これらの濃度は、好ましくは1×1018atoms/cm3以
下、更に好ましくは2×1016atoms/cm3以下とする。アルカリ金属及びアル
カリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアが生成されることがあり、トランジ
スタのオフ電流を上昇させる原因となるからである。
性酸化物が設けられている場合には、当該絶縁性酸化物中に拡散してNa+となることが
多い。また、ナトリウムは、酸化物半導体膜中において、酸化物半導体を構成する金属と
酸素の結合を分断し、更にはこれらの結合中に入り込む場合もある。その結果、トランジ
スタのしきい値電圧をマイナス方向にシフトさせ、電界効果移動度を低下させる原因とな
り、トランジスタの特性を劣化させるのみならず、基板面内における個々のトランジスタ
の特性を不均一なものとする。
半導体膜中の水素濃度が十分に低い場合に、特に顕著である。従って、(完成した)トラ
ンジスタが有する酸化物半導体層中の水素濃度が1×1018atoms/cm3以下、
特に1×1017atoms/cm3以下である場合には、特に、アルカリ金属及びアル
カリ土類金属の濃度を少なくすることが好ましい。SIMS法によるNa濃度の測定値は
、5×1016atoms/cm3以下、好ましくは1×1016atoms/cm3以
下、更に好ましくは1×1015atoms/cm3以下とするとよい。同様に、SIM
S法によるLi濃度の測定値は、5×1015atoms/cm3以下、好ましくは1×
1015atoms/cm3以下とするとよい。同様に、SIMS法によるK濃度の測定
値は、5×1015atoms/cm3以下、好ましくは1×1015atoms/cm
3以下とするとよい。
ランジスタのサイズなどに応じて決めればよい。第1の酸化物半導体膜108の形成方法
としては、例えば、スパッタリング法、塗布法、印刷法またはパルスレーザー蒸着法など
が挙げられる。第1の酸化物半導体膜108の厚さは、3nm以上50nm以下とするこ
とが好ましい。
たスパッタリング法により第1の酸化物半導体膜108を形成する。ここで、スパッタリ
ングガスとしては、希ガス(例えばアルゴン)、酸素ガスまたは希ガスと酸素ガスの混合
ガスを用いればよい。
、水素、水、水酸基または水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが
好ましい。また、基板100を高温に保持した状態で第1の酸化物半導体膜108を形成
すると第1の酸化物半導体膜108に含まれる不純物濃度を低減することができる。ここ
で、基板100の温度は、100℃以上600℃以下、好ましくは200℃以上400℃
以下とすればよい。
ていてもよい。第1の酸化物半導体膜108が結晶構造を有する場合には、c軸方向に配
向した結晶性の(C Axis Aligned Crystalline:CAAC)
酸化物半導体膜とすることが好ましい。第1の酸化物半導体膜108をCAAC酸化物半
導体膜とすることで、トランジスタの信頼性を高めることができる。
から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、c軸においては、金属原子が層状に
配列し、または金属原子と酸素原子が層状に配列し、ab面(あるいは表面または界面)
においては、a軸またはb軸の向きが異なる(c軸を中心に回転した)結晶を含む酸化物
半導体膜のことである。
な方向から見て、三角形もしくは六角形、または正三角形もしくは正六角形の原子配列を
有し、かつc軸に垂直な方向から見て金属原子が層状に配列した相、または金属原子と酸
素原子が層状に配列した相を含む材料をいう。
のでもない。また、CAAC酸化物半導体膜は結晶化した部分(結晶部分)を含むが、1
つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明確に判別できない場合もある。
てもよい。また、CAAC酸化物半導体膜を構成する個々の結晶部分のc軸は一定の方向
(例えば、CAAC酸化物半導体膜が形成される基板面、CAAC酸化物半導体膜の表面
または界面などに垂直な方向)に揃っていてもよい。または、CAAC酸化物半導体膜を
構成する個々の結晶部分のab面の法線は一定の方向(例えば、基板面、膜の表面または
界面などに垂直な方向)であってもよい。
導体であってもよいし、絶縁体であってもよい。また、CAAC酸化物半導体膜は、その
組成などに応じて、可視光に対して透明であってもよいし、不透明であってもよい。
はパルスレーザー蒸着法によって形成する。なお、基板100を高温に保持しつつ酸化物
半導体膜の形成を行うことで、非晶質部分よりも結晶部分の占める割合を大きくすること
ができる。このとき、基板100の温度は、例えば、150℃以上450℃以下とすれば
よく、好ましくは200℃以上350℃以下とする。
)を行ってもよい。第1の加熱処理によって、非晶質部分よりも結晶部分の占める割合を
大きくすることができる。第1の加熱処理時の基板100の温度は、例えば、200℃以
上基板100の歪み点未満とすればよく、好ましくは250℃以上450℃以下とすれば
よく、第1の加熱処理の時間は3分以上とすればよい。第1の加熱処理の時間を長くする
と非晶質部分よりも結晶部分の占める割合を大きくすることができるが、生産性の低下を
招くことになる。そのため、第1の加熱処理の時間を24時間以下とすることが好ましい
。なお、第1の加熱処理は、酸化性雰囲気または不活性雰囲気で行えばよいが、これらに
限定されるものではない。また、第1の加熱処理は減圧下で行ってもよい。
としては、例えば、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素などを例示することができる。該酸化
性雰囲気には、酸化物半導体膜に含まれないことが好ましい成分(水及び水素など)が極
力除去されていることが好ましい。例えば、酸素、オゾン、亜酸化窒素の純度を、8N(
99.999999%)以上、好ましくは9N(99.9999999%)以上とする。
、前記酸化性雰囲気には、10ppm以上の酸化性ガスが含まれているものとする。
)が含まれ、酸化性ガスなどの反応性ガスが10ppm未満で含まれているものとする。
を用いて行えばよい。RTA装置を用いることで、短時間に限り、基板100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、短時間で非晶質部分よりも結晶部分の
占める割合の大きい酸化物半導体膜を形成することができ、生産性の低下を抑制できるた
め好ましい。
などからの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する機構を備えた装置を用いれ
ばよい。第1の加熱処理に用いる加熱処理装置として、例えば、電気炉や、GRTA(G
as Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rap
id Thermal Anneal)装置などのRTA(Rapid Thermal
Anneal)装置などを挙げることができる。なお、LRTA装置は、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリ
ウムランプまたは高圧水銀ランプなどのランプから発せられる光(電磁波)の輻射により
、被処理物を加熱する装置である。また、GRTA装置は、高温のガスを熱媒体として用
いて被処理物を加熱する装置である。ここで、高温のガスは、被処理物の加熱温度よりも
高くすることが好ましい。
ができる。
い。
m3以下であるIn−Ga−Zn−O系金属酸化物を用いると、c軸配向した六方晶の結
晶構造を含む金属酸化物膜が形成され、一または複数のGa及びZnを有する層が、二層
のIn−Oの結晶面(インジウムと酸素を含む結晶面)の間に配される。
酸化物半導体膜は、一層目の酸化物半導体膜と同様の方法で形成することができる。
)に保持しつつ行ってもよい。基板100を高温(第1の加熱処理と同程度の温度)に保
持しつつ二層目の酸化物半導体膜を形成することで、一層目の酸化物半導体膜を種結晶と
して結晶成長させて二層目の酸化物半導体膜を形成することができる。このとき、一層目
の酸化物半導体膜と二層目の酸化物半導体膜が同一の元素から構成されている場合には、
当該結晶成長はホモ成長であり、一層目の酸化物半導体膜と二層目の酸化物半導体膜のい
ずれかに異なる元素が含まれている場合には、当該結晶成長はヘテロ成長である。
2の加熱処理は、一層目の酸化物半導体膜を形成後に行った第1の加熱処理と同様に行え
ばよい。第2の加熱処理により、残存した非晶質部分も結晶成長させることが可能であり
、非晶質部分よりも結晶部分の占める割合を大きくすることができる。該結晶成長は、ホ
モ成長であってもよいし、ヘテロ成長であってもよい。
合の秩序性が高い。すなわち、酸化物半導体膜が非晶質構造の場合には、隣接する金属に
よって金属原子に配位している酸素原子の数が異なるが、CAAC酸化物半導体膜では金
属原子に配位している酸素原子の数はほぼ一定となる。そのため、微視的なレベルにおい
ても欠陥(酸素欠損)がほぼ見られず、水素原子(水素イオンを含む)やアルカリ金属原
子などによる電荷の移動や電気伝導性の不安定さを抑制することができる。
光照射またはバイアス−熱ストレス(BT)の付加を行った後に生じる、トランジスタの
しきい値電圧の変化を抑制することができ、安定した電気的特性を有するトランジスタを
作製することができる。
する。
を脱離させ、絶縁性酸化膜である下地絶縁層101を供給源として第1の酸化物半導体膜
108に酸素を供給する。第3の加熱処理の温度は、150℃以上基板100の歪み点(
基板100がガラス基板以外の基板である場合には、基板100を変質させる温度)未満
とし、好ましくは250℃以上450℃以下とし、更に好ましくは300℃以上450℃
以下とする。また、第1の酸化物半導体膜108をCAAC酸化物半導体膜とする場合に
は、基板100の温度は第1の酸化物半導体膜108の形成時よりも高い温度とすること
が好ましい。
化膜である下地絶縁層101と第1の酸化物半導体膜108の界面近傍に拡散する。
、絶縁性酸化膜である下地絶縁層101を供給源として第1の酸化物半導体膜108(膜
中及び界面近傍の少なくともいずれか一方)に酸素を供給することができる。そのため、
第1の酸化物半導体膜108(膜中及び界面近傍の少なくともいずれか一方)の欠陥(酸
素欠損)を少なくすることができる。
を脱離させて欠陥(酸素欠損)を生成しやすい酸化物半導体層の側面を露出させず、酸化
物半導体層に含まれる欠陥(酸素欠損)を低減することができる。
導体層)の側面が塩素ラジカルまたはフッ素ラジカルなどを含むプラズマに曝されると、
エッチングされた酸化物半導体膜(酸化物半導体層)の側面に露出する金属原子と塩素ラ
ジカルまたはフッ素ラジカルなどが結合する。このとき、金属原子と塩素原子またはフッ
素原子が結合して脱離するため、酸化物半導体層中に当該金属原子と結合していた酸素原
子が活性となる。このように活性となった酸素原子は容易に反応し、脱離しやすい。その
ため、酸化物半導体層の側面には欠陥(酸素欠損)を生じやすい。
デルを用いて計算を行い検証した結果について説明する。なお、CAAC酸化物半導体は
、一側面に複数の結晶面を有することから計算が複雑になる。そのため、ここではc軸に
配向したウルツ鉱構造であるZnO単結晶を用いて計算を行った。結晶のモデルとしては
、図20に示すように、c軸に平行な面と垂直な面でそれぞれ切断し、(001)表面、
(100)表面、及び(110)表面を用いた。
(110)表面及び(001)表面から酸素が抜ける場合の計算を行い、その抜けやすさ
を各表面で比較した。
元周期構造で行うため、(001)表面が2つ存在する真空領域の厚さが1nmのスラブ
モデルを用いた。同様にして、側面は(001)面と垂直な面と想定されるため、側面の
一例として(100)面と(110)面が表面に出たスラブモデルを用いた。この2つの
面を計算することで、(001)に垂直な面における酸素の抜けやすさの傾向を見ること
ができる。この場合も真空領域の厚さは1nmである。原子数は(100)表面モデル、
(110)表面モデル、(001)表面モデルでそれぞれ、64、108、108原子と
した。また、前記3構造の表面から酸素を抜いた構造を用いた。
して平面波基底擬ポテンシャル法を用い、汎関数はGGAPBEを用いた。始めにウルツ
構造の4原子のユニットセルにおいて、格子定数を含めた構造最適化を行った。次に、最
適化された構造をもとにして、表面構造を決定した。その後、作製した表面構造の酸素が
欠損有りの構造と欠損無しの構造において、格子定数を固定した構造最適化を行った。エ
ネルギーは構造最適化後のものを使用している。
は300eVを用いた。k点として、ユニットセルの計算では9×9×6、(100)表
面モデルの計算では3×2×1、(110)表面モデルの計算では1×2×2、(001
)表面モデルの計算では2×2×1のグリッドを用いた。
足した値から、酸素欠損無しの構造のエネルギーを引いたエネルギー差(ここでは、束縛
エネルギーと表記する。)を計算した。束縛エネルギーの小さい表面で酸素が抜けやすい
といえる。
縛エネルギーが小さく、酸素が抜けやすいといえる。即ち、表面に垂直な方向にc軸を有
し、該c軸に配向したZnO膜は表面よりも側面の方が、酸素が抜けやすいことが分かる
。CAAC酸化物半導体であるZnOについても、様々な結晶面が混ざり合っているが、
ZnO単結晶と同種の結晶面を側面に有している。そのため、ZnO単結晶における酸素
の抜けやすさと同様の傾向があるといえる。
処理を施す前の第1の酸化物半導体膜108とは大きく異なるものとなるため、第3の加
熱処理を施した後のものを第2の酸化物半導体膜109と表記する。
2(A))。
に限定されず、第2の酸化物半導体膜109を加工する際にマスクとして機能するもので
あればよい。
ことで、第1の酸化物半導体層112を形成する(図2(B))。
るエッチングガスとしては、例えば塩素ガス、または三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合
ガスを用いればよい。ただし、これに限定されず、ウエットエッチングを用いてもよいし
、第2の酸化物半導体膜109を加工することができる他の手段を用いてもよい。
2を覆って第1の絶縁層114を形成する(図2(C))。
第2のエッチングマスク110をアッシングのみで除去してもよい。
含み、該酸素の一部が加熱により脱離する絶縁性酸化物により形成することが好ましい。
すなわち、下地絶縁層101の材料として例示列挙したものを用いることが好ましい。第
1の絶縁層114の第1の酸化物半導体層112と接する部分を酸化シリコンにより形成
すると、第1の酸化物半導体層112に酸素を拡散させることができ、トランジスタの低
抵抗化を防止することができる。
加されたハフニウムシリケート(HfSixOyNz)、窒素が添加されたハフニウムア
ルミネート(HfAlxOyNz)、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのhigh
−k材料を用いると、ゲートリーク電流を低減することができる。ここで、ゲートリーク
電流とは、ゲート電極とソース電極またはドレイン電極の間に流れるリーク電流をいう。
更には、前記high−k材料により形成される層と、酸化シリコン、酸化窒化シリコン
、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム及び酸化
ガリウムにより形成される層を積層してもよい。ただし、第1の絶縁層114を積層構造
とする場合であっても、第1の酸化物半導体層112に接する部分は、絶縁性酸化物であ
ることが好ましい。
114の厚さは、1nm以上300nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下とする
とよい。第1の絶縁層114の厚さを5nm以上とすると、ゲートリーク電流を特に小さ
くすることができる。
性ガスのプラズマに曝して第1の酸化物半導体層112の表面の欠陥(酸素欠損)を少な
くすることが好ましい。
ある第2の絶縁層122を供給源として、第2の酸化物半導体層124に酸素が供給され
てもよい。第4の加熱処理の温度は、150℃以上450℃以下とし、好ましくは250
℃以上325℃以下とする。第4の加熱処理は、前記温度まで徐々に温度を上昇させて行
ってもよいし、前記温度まで段階的に温度を上昇させてもよい。第4の加熱処理は、酸化
性雰囲気または不活性雰囲気で行えばよいが、これらに限定されるものではない。また、
第4の加熱処理は減圧下で行ってもよい。
ればよい。
される配線を低抵抗にすることができるため、好ましい。ここで、第2の導電膜116が
積層構造である場合には、第2の導電膜116のうち少なくとも一層が銅により形成され
ていればよい。
)。
に限定されず、第2の導電膜116を加工する際にマスクとして機能するものであればよ
い。
2の導電層120を形成する(図3(C))。
るエッチングガスとしては、例えば塩素ガス、または三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合
ガスを用いればよい。ただし、これに限定されず、ウエットエッチングを用いてもよいし
、第2の導電膜116を加工することができる他の手段を用いてもよい。
酸化物によりバッファ層が設けられていることが好ましい。第1の絶縁層114と第2の
導電層120の間に、In−Ga−Zn−O系金属酸化物によりバッファ層が設けられて
いることで、しきい値電圧をプラス側にシフトさせることが可能である。
第1の酸化物半導体層112にドーパントを添加してソース領域及びドレイン領域を有す
る第2の酸化物半導体層124を形成する(図4(A))。第2の酸化物半導体層124
は、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域124Aと、チャネル形成領域となる
領域124Bと、ソース領域及びドレイン領域の他方である領域124Cと、を有する。
第3のエッチングマスク118をアッシングのみで除去してもよい。
ピング法により行えばよい。または、ドーパントを含むガス雰囲気中でプラズマ処理を行
うことでドーパントの添加を行ってもよい。また、添加するドーパントとしては、水素、
希ガス、窒素、リンまたはヒ素などを用いればよい。
成する(図4(B))。
様の方法により形成すればよく、絶縁性酸化膜であることが好ましい。
。なお、第2の絶縁層122は設けられていなくてもよい。
する。第3の酸化物半導体層126は、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域1
26Aと、チャネル形成領域となる領域126Bと、ソース領域及びドレイン領域の他方
である領域126Cと、を有する(図4(C))。
給源として、第2の酸化物半導体層124に酸素が供給されてもよい。第5の加熱処理の
温度は、150℃以上450℃以下とし、好ましくは250℃以上325℃以下とする。
第5の加熱処理は、前記温度まで徐々に温度を上昇させて行ってもよいし、前記温度まで
段階的に温度を上昇させてもよい。
1018atoms/cm3未満、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、更
に好ましくは5×1017atoms/cm3以下、更に好ましくは1×1016ato
ms/cm3以下であるとよい。
126A及び領域126Cでは、1×1019atoms/cm3以上1×1022at
oms/cm3以下であるとよく、領域126Bでは、5×1018atoms/cm3
未満であるとよい。
スタの作製方法によれば、酸化物半導体層(特に、側壁)の低抵抗化を防止し、トランジ
スタに設けられる酸化物半導体層の欠陥(酸素欠損)を少なくすることができる。
)は、図5(B)のX1−Y1における断面図を示し、図5(C)は、図5(B)のX2
−Y2における断面図を示す。
びドレイン電極が設けられ、該ソース電極と該ドレイン電極の間には第3の酸化物半導体
層126が設けられ、第3の酸化物半導体層126を覆って第1の絶縁層114によりゲ
ート絶縁層が設けられ、第1の絶縁層114上のチャネル形成領域となる領域126Bと
重畳する部分に第2の導電層120によりゲート電極が設けられ、第1の絶縁層114及
び第2の導電層120上には第2の絶縁層122が設けられている。すなわち、図5に示
すトランジスタはTGBC構造である。図5に示すトランジスタはオフ電流がきわめて小
さいトランジスタとすることができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したトランジスタの応用例について説明する。
路図の一例を示す。図6(A)に示すメモリセルは、酸化物半導体以外の材料(例えば、
シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウムまたは有機化合物
など)をチャネル形成領域に用いたトランジスタ200と酸化物半導体をチャネル形成領
域に用いたトランジスタ202を有する。
明した本発明の一態様である半導体装置の作製方法を適用して作製したものである。
ス及びドレインの一方は、電気的に接続されている。また、第1の配線SL(1st L
ine:ソース線)と、トランジスタ200のソースは、電気的に接続されている。第2
の配線BL(2nd Line:ビット線)と、トランジスタ200のドレインは、電気
的に接続されている。そして、第3の配線S1(3rd Line:第1信号線)と、ト
ランジスタ202のソース及びドレインの他方は、電気的に接続されている。第4の配線
S2(4th Line:第2信号線とも呼ぶ。)と、トランジスタ202のゲートは、
電気的に接続されている。
ランジスタ200は十分な高速動作が可能なため、トランジスタ200を用いることによ
り、記憶内容の読み出しなどを高速に行うことが可能である。また、酸化物半導体をチャ
ネル形成領域に用いたトランジスタ202は、オフ電流が小さい。このため、トランジス
タ202をオフ状態とすることで、トランジスタ200のゲートの電位を極めて長時間に
わたって保持することが可能である。
のように、情報の書き込み、保持及び読み出しが可能である。
、トランジスタ202がオン状態となる電位として、トランジスタ202をオン状態とす
る。これにより、第3の配線S1の電位が、トランジスタ200のゲートに与えられる(
書き込み)。その後、第4の配線S2の電位を、トランジスタ202がオフ状態となる電
位としてトランジスタ202をオフ状態とすることにより、トランジスタ200のゲート
の電位が保持される(保持)。
時間にわたって保持される。例えば、トランジスタ200のゲートの電位がトランジスタ
200をオン状態とする電位であれば、トランジスタ200のオン状態が長時間にわたっ
て保持されることになる。また、トランジスタ200のゲートの電位がトランジスタ20
0をオフ状態とする電位であれば、トランジスタ200のオフ状態が長時間にわたって保
持される。
態が保持された状態において、第1の配線SLに所定の電位(定電位)が与えられると、
トランジスタ200のオン状態またはオフ状態に応じて、第2の配線BLの電位は異なる
値をとる。例えば、トランジスタ200がオン状態の場合には、第2の配線BLの電位が
第1の配線SLの電位に近いものとなる。また、トランジスタ200がオフ状態の場合に
は、第2の配線BLの電位は変化しない。
を比較することで、情報を読み出すことができる。
と同様に行われる。つまり、第4の配線S2の電位を、トランジスタ202がオン状態と
なる電位として、トランジスタ202をオン状態とする。これにより、第3の配線S1の
電位(新たな情報に係る電位)が、トランジスタ200のゲートに与えられる。その後、
第4の配線S2の電位をトランジスタ202がオフ状態となる電位として、トランジスタ
202をオフ状態とすることにより、新たな情報が保持される。
報を書き換えることが可能である。このためフラッシュメモリなどにおいて必要とされる
消去動作が不要であり、消去動作に起因する動作速度の低下を抑制することができる。つ
まり、メモリセルを有する半導体装置の高速動作が実現される。
L(ビット線)と、第3の配線S1(第1信号線)と、第4の配線S2(第2信号線)と
、第5の配線WL(ワード線)と、トランジスタ212(第1のトランジスタ)と、トラ
ンジスタ214(第2のトランジスタ)と、トランジスタ216(第3のトランジスタ)
と、から構成されている。トランジスタ212及びトランジスタ216は、酸化物半導体
以外の材料をチャネル形成領域に用いており、トランジスタ214は酸化物半導体をチャ
ネル形成領域に用いている。
一方は、電気的に接続されている。また、第1の配線SLと、トランジスタ212のソー
スは電気的に接続されている。トランジスタ212のドレインと、トランジスタ216の
ソースは、電気的に接続されている。そして、第2の配線BLと、トランジスタ216の
ドレインは、電気的に接続されている。第3の配線S1と、トランジスタ214のソース
及びドレインの他方は、電気的に接続されている。第4の配線S2と、トランジスタ21
4のゲートは、電気的に接続されている。第5の配線WLと、トランジスタ216のゲー
トは、電気的に接続されている。
、電圧などの数値は適宜変更してもよい。
WLを0Vとし、第2の配線BLを0Vとし、第4の配線S2を2Vとする。データ”1
”を書き込む場合には第3の配線S1を2Vとし、データ”0”を書き込む場合には第3
の配線S1を0Vとする。このとき、トランジスタ216はオフ状態、トランジスタ21
4はオン状態となる。なお、書き込み終了時には、第3の配線S1の電位を変化させる前
に、第4の配線S2を0Vとして、トランジスタ214をオフ状態にする。
れたノード(以下、ノード218)の電位が約2Vとなり、データ”0”書き込み後には
ノード218の電位が約0Vとなる。ノード218には、第3の配線S1の電位に応じた
電荷が蓄積されるが、トランジスタ214のオフ電流は小さいため、トランジスタ212
のゲートの電位は長時間にわたって保持される。
WLを2Vとし、第4の配線S2を0Vとし、第3の配線S1を0Vとし、第2の配線B
Lに電気的に接続された読み出し回路を動作状態とする。このとき、トランジスタ216
はオン状態、トランジスタ214はオフ状態となる。
であるから、第2の配線BLと第1の配線SL間の抵抗は高い。一方で、データ”1”(
ノード218が約2Vの状態)であればトランジスタ212がオン状態であるから、第2
の配線BLと第1の配線SL間の抵抗は低い。読み出し回路は、メモリセルの抵抗状態の
違いから、データ”0”,”1”を読み出すことができる。なお、書き込み時の第2の配
線BLは0Vとしたが、フローティング状態や0V以上の電位であってもよい。読み出し
時の第3の配線S1は0Vとしたが、フローティング状態や0V以上の電位に充電されて
いてもよい。
電圧は、データ”0”の場合にトランジスタ212がオフ状態となり、データ”1”の場
合にトランジスタ212がオン状態となるように、また、書き込み時にトランジスタ21
4がオン状態、書き込み時以外にはオフ状態となるように、また、読み出し時にトランジ
スタ216がオン状態となるように設定すればよい。
が、メモリセルの構成はこれに限定されず、前記メモリセルを複数組み合わせてもよい。
例えば、前記メモリセルを複数組み合わせて、NAND型メモリセル及びNOR型メモリ
セルを構成することができる。
回路図を示す。
S1が電気的に接続された駆動回路222と、読み出し回路224と、第4の配線S2及
び第5の配線WLが電気的に接続された駆動回路226と、を有する。メモリセルアレイ
220は、m本の第5の配線WL及びm本の第4の配線S2と、n本の第2の配線BL及
びn本の第3の配線S1と、マトリクス状に配置された縦m個(行)×横n個(列)(m
、nは自然数)のメモリセル210と、を有する。なお、これらの他にリフレッシュ回路
などが設けられていてもよい。
、メモリセル210(i,j)(iは1以上m以下の整数、jは1以上n以下の整数)は
、第2の配線BL(j)、第3の配線S1(j)、第5の配線WL(i)、第4の配線S
2(i)及び第1の配線SL(j)にそれぞれ電気的に接続されている。第1の配線SL
(j)には電位Vsが与えられている。また、第2の配線BL(1)〜BL(n)及び第
3の配線S1(1)〜S1(n)は、駆動回路222及び読み出し回路224にそれぞれ
電気的に接続されている。第5の配線WL(1)〜WL(m)及び第4の配線S2(1)
〜S2(m)は、駆動回路226にそれぞれ電気的に接続されている。
み出しを行う。
第1の配線SL(1)〜SL(n)の電位Vsを0Vとし、第5の配線WL(i)を0V
とし、第2の配線BL(1)〜BL(n)を0Vとし、第4の配線S2(i)を2Vとす
る。このときトランジスタ214は、オン状態となる。第3の配線S1(1)〜S1(n
)は、データ”1”を書き込む列は2Vとし、データ”0”を書き込む列は0Vとする。
なお、書き込み終了にあたっては、第3の配線S1(1)〜S1(n)の電位を変化させ
る前に、第4の配線S2(i)を0Vとして、トランジスタ214をオフ状態にする。ま
た、第5の配線WL(i)以外の第5の配線WLも0Vとし、第4の配線S2(i)以外
の第4の配線S2は0Vとする。
に接続されたノード218の電位は約2Vとなり、データ”0”の書き込みを行ったメモ
リセルのノード218の電位は約0Vとなる。また、非選択メモリセルのノード218の
電位は変わらない。
第1の配線SL(1)〜SL(n)の電位Vsを0Vとし、第5の配線WL(i)を2V
とし、第4の配線S2(i)を0Vとし、第3の配線S1(1)〜S1(n)を0Vとし
、第2の配線BL(1)〜BL(n)に接続された読み出し回路224を動作状態とする
。読み出し回路224では、例えば、メモリセルの抵抗状態の違いから、データ”0”,
”1”を読み出すことができる。なお、第5の配線WL(i)以外の第5の配線WLも0
Vとし、第4の配線S2(i)以外の第4の配線S2は0Vとする。なお、書き込み時の
第2の配線BLは0Vとしたが、フローティング状態や0V以上の電位であってもよい。
読み出し時の第3の配線S1は0Vとしたが、フローティング状態や0V以上の電位であ
ってもよい。
算出される値である。
体をチャネル領域に用いたトランジスタ)のソースまたはドレインと接続されたノードの
電位を極めて長時間にわたって保持することが可能であるため、小さい消費電力にて、情
報の書き込み、保持、読み出しが可能なメモリセルを作製することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したトランジスタの応用例であって実施の形態
2とは異なるものについて説明する。
。図8(A)に示すメモリセル300は、第1の配線SLと、第2の配線BLと、第3の
配線S1と、第4の配線S2と、第5の配線WLと、トランジスタ302(第1のトラン
ジスタ)と、トランジスタ304(第2のトランジスタ)と、容量素子306と、を有す
る。トランジスタ302は、酸化物半導体以外の材料をチャネル形成領域に用いており、
トランジスタ304はチャネル形成領域に酸化物半導体を用いている。
明した本発明の一態様である半導体装置の作製方法を適用して作製したものである。
一方と、容量素子306の一方の電極は、電気的に接続されている。また、第1の配線S
Lと、トランジスタ302のソースは、電気的に接続されている。第2の配線BLと、ト
ランジスタ302のドレインは、電気的に接続されている。第3の配線S1と、トランジ
スタ304のソース及びドレインの他方は、電気的に接続されている。第4の配線S2と
、トランジスタ304のゲートは、電気的に接続されている。第5の配線WLと、容量素
子306の他方の電極は、電気的に接続されている。
、電圧などの数値は適宜変更してもよい。
Lを0Vとし、第2の配線BLを0Vとし、第4の配線S2を2Vとする。データ”1”
を書き込む場合には第3の配線S1を2Vとし、データ”0”を書き込む場合には第3の
配線S1を0Vとする。このとき、トランジスタ304はオン状態となる。なお、書き込
み終了時には、第3の配線S1の電位を変化させる前に、第4の配線S2を0Vとして、
トランジスタ304をオフ状態にする。
されたノード308の電位が約2Vとなり、データ”0”の書き込み後にはノード308
の電位が約0Vとなる。
WLを2Vとし、第4の配線S2を0Vとし、第3の配線S1を0Vとし、第2の配線B
Lに電気的に接続された読み出し回路を動作状態とする。このとき、トランジスタ304
は、オフ状態となる。
ジスタ302の状態を決めるノード308の電位は、第5の配線WL−ノード308間の
容量C1と、トランジスタ302のゲート−ソースとドレイン間の容量C2に依存する。
してもよい。データ”1”とデータ”0”は便宜上の定義であって、逆であってもよい。
なり、第5の配線WLの電位が0Vの場合にはトランジスタ302がオフ状態である範囲
で、データ”0”、”1”の電位をそれぞれ選べばよい。読み出し時の第5の配線WLの
電位は、データ”0”の場合にはトランジスタ302がオフ状態となり、データ”1”の
場合にはトランジスタ302がオン状態となるようにすればよい。また、トランジスタ3
02のしきい値電圧は、トランジスタ302の状態を変えない範囲で適宜設定すればよい
。
メモリセルを用いるNOR型の半導体装置(半導体記憶装置)の一例について説明する。
の自然数)にマトリクス状に配列された複数のメモリセル310と、i本のワード線WL
(ワード線WL_1〜WL_i)と、i本の容量線CL(容量線CL_1〜CL_i)と
、j本のビット線BL(ビット線BL_1〜BL_j)と、ソース線SLと、を有する。
ここで、i及びjは便宜上3以上の自然数としているが、本実施の形態に示すメモリセル
アレイの行数及び列数は、それぞれ3以上に限定されない。1行または1列のメモリセル
アレイとしてもよいし、2行または2列のメモリセルアレイとしてもよい。
Nは1以上j以下の自然数、Mは1以上i以下の自然数))は、トランジスタ312(M
,N)と、容量素子316(M,N)と、トランジスタ314(M,N)と、を有する。
該第2の容量電極の間に設けられた誘電体層により構成されていればよい。容量素子は、
第1の容量電極と第2の容量電極の間の電位差に応じて電荷が蓄積される。
ン及びゲートを有する。なお、本実施の形態の半導体装置(半導体記憶装置)において、
必ずしもトランジスタ312をnチャネル型トランジスタにしなくてもよい。
気的に接続され、トランジスタ312(M,N)のゲートは、ワード線WL_Mに電気的
に接続されている。トランジスタ312(M,N)のソース及びドレインの一方がビット
線BL_Nに電気的に接続された構成にすることにより、メモリセルごとに選択的にデー
タを読み出すことができる。
スタとしての機能を有する。
ランジスタを用いることができる。
形態の半導体装置(半導体記憶装置)において、必ずしもトランジスタ314をpチャネ
ル型トランジスタにしなくてもよい。
に接続され、トランジスタ314(M,N)のソース及びドレインの他方は、ビット線B
L_Nに電気的に接続され、トランジスタ314(M,N)のゲートは、トランジスタ3
12(M,N)のソース及びドレインの他方に電気的に接続されている。
ジスタとしての機能を有する。トランジスタ314(M,N)としては、例えば単結晶シ
リコンをチャネル形成領域に用いるトランジスタを用いることができる。
容量素子316(M,N)の第2の容量電極は、トランジスタ312(M,N)のソース
及びドレインの他方に電気的に接続されている。なお、容量素子316(M,N)は、保
持容量としての機能を有する。
より制御すればよい。
より制御すればよい。
り制御すればよい。
電気的に接続された容量素子を有する回路により構成されている。
算出される値である。
体をチャネル領域に用いたトランジスタ)のソースまたはドレインと接続されたノードの
電位を極めて長時間にわたって保持することが可能であるため、小さい消費電力にて、情
報の書き込み、保持、読み出しが可能なメモリセルを作製することができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したトランジスタの応用例であって実施の形態
2及び実施の形態3とは異なるものについて説明する。
emory)に相当する構成の半導体装置の一例を示す。図9(A)に示すメモリセルア
レイ400には、複数のメモリセル402がマトリクス状に配列されている。また、メモ
リセルアレイ400は、m本の第1の配線BL及びn本の第2の配線WLを有する。なお
、本実施の形態においては、第1の配線をBL(ビット線)と表記し、第2の配線をWL
(ワード線)と表記する。
404のゲートは、第2の配線WLに電気的に接続されている。また、トランジスタ40
4のソース及びドレインの一方は、第1の配線BLに電気的に接続されており、トランジ
スタ404のソース及びドレインの他方は、容量素子406の電極の一方に電気的に接続
されている。また、容量素子406の電極の他方は容量線CLに電気的に接続され、一定
の電位が与えられている。
明した本発明の一態様である半導体装置の作製方法を適用して作製したものである。
したトランジスタは、オフ電流が小さいという特徴を有する。このため、いわゆるDRA
Mとして認識されている図9(A)に示す半導体装置に当該トランジスタを適用する場合
には、実質的な不揮発性メモリを得ることが可能である。
mory)に相当する構成の半導体装置の一例を示す。図9(B)に示すメモリセルアレ
イ410は、複数のメモリセル412がマトリクス状に配列されている。また、メモリセ
ルアレイ410は、第1の配線BL、第2の配線BLB及び第3の配線WLをそれぞれ複
数本有する。そして、所定の位置が電源電位VDD及び接地電位GNDに接続されている
。
トランジスタ418、第4のトランジスタ420、第5のトランジスタ422及び第6の
トランジスタ424を有する。第1のトランジスタ414及び第2のトランジスタ416
は、選択トランジスタとして機能する。また、第3のトランジスタ418と第4のトラン
ジスタ420のうち、一方はnチャネル型トランジスタ(ここでは、第4のトランジスタ
420)であり、他方はpチャネル型トランジスタ(ここでは、第3のトランジスタ41
8)とする。つまり、第3のトランジスタ418と第4のトランジスタ420によってC
MOS回路が構成されている。同様に、第5のトランジスタ422と第6のトランジスタ
424によってCMOS回路が構成されている。
び第6のトランジスタ424は、nチャネル型トランジスタであり、実施の形態1のトラ
ンジスタを適用すればよい。第3のトランジスタ418と第5のトランジスタ422は、
pチャネル型トランジスタであり、酸化物半導体以外の材料をチャネル形成領域に用いれ
ばよい。なお、これに限定されず、第1のトランジスタ乃至第6のトランジスタはpチャ
ネル型とした実施の形態1のトランジスタであってもよいし、nチャネル型とした酸化物
半導体以外の材料をチャネル形成領域に用いたトランジスタであってもよい。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したトランジスタの応用例であって実施の形態
2乃至実施の形態4とは異なるものについて説明する。本実施の形態では、実施の形態1
で説明したトランジスタを少なくとも一部に適用したCPU(Central Proc
essing Unit)について説明する。
CPUは、基板500上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic u
nit)502、ALUコントローラ504、インストラクションデコーダ506、イン
タラプトコントローラ508、タイミングコントローラ510、レジスタ512、レジス
タコントローラ514、バスインターフェース(Bus I/F)516、書き換え可能
なROM518及びROMインターフェース(ROM I/F)520を有する。基板5
00としては、半導体基板、SOI基板またはガラス基板などを用いることができる。R
OM518及びROMインターフェース520は、別チップに設けられていてもよい。も
ちろん、図10(A)に示すCPUは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際
のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。
デコーダ506に入力され、デコードされた後に、ALUコントローラ504、インタラ
プトコントローラ508、レジスタコントローラ514及びタイミングコントローラ51
0に入力される。
514及びタイミングコントローラ510は、デコードされた命令に基づき、各種制御を
行う。具体的にALUコントローラ504は、ALU502の動作を制御するための信号
を生成する。また、インタラプトコントローラ508は、CPUのプログラム実行中に、
外部の入出力装置または周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判
断して処理する。レジスタコントローラ514は、レジスタ512のアドレスを生成し、
CPUの状態に応じてレジスタ512の読み出し及び書き込みを行なう。
インストラクションデコーダ506、インタラプトコントローラ508及びレジスタコン
トローラ514の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えば、タイミングコン
トローラ510は、基準クロック信号CLK1を基にして、内部クロック信号CLK2を
生成する内部クロック生成部を有し、クロック信号CLK2を前記各種回路に供給する。
ジスタ512のメモリセルとしては、実施の形態2乃至実施の形態4にて説明したメモリ
セルのいずれかを用いることができる。
らの指示に従い、レジスタ512における保持動作の選択を行う。すなわち、レジスタ5
12が有する記憶素子において、位相反転素子によるデータの保持を行うか、容量素子に
よるデータの保持を行うかを選択する。位相反転素子によるデータの保持が選択されてい
る場合には、レジスタ512内の記憶素子に電源電圧の供給が行われる。容量素子におけ
るデータの保持が選択されている場合には、容量素子へのデータの書き換えが行われ、レ
ジスタ512内の記憶素子への電源電圧の供給を停止することができる。
位VDDまたは電源電位VSSの与えられているノード間に、スイッチング素子を配する
ことにより行うことができる。
ング素子に、実施の形態1のトランジスタを適用した記憶回路の構成の一例を示す。
する記憶素子群554と、を有する。具体的に、各記憶素子552には、実施の形態2乃
至実施の形態4の記憶素子を用いることができる。記憶素子群554が有する各記憶素子
552には、スイッチング素子550を介して、ハイレベルの電源電位VDDが供給され
ている。さらに、記憶素子群554が有する各記憶素子552には、信号INの電位と、
ローレベルの電源電位VSSの電位が与えられている。
いており、該トランジスタは、そのゲート電極に与えられる信号SigAによりスイッチ
ングが制御される。
成を示しているが、トランジスタを複数有していてもよい。スイッチング素子550がス
イッチング素子として機能するトランジスタを複数有している場合には、前記複数のトラ
ンジスタは並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよいし、直列に接続
された部分と並列に接続された部分が組み合わせられていてもよい。
各記憶素子552への、ハイレベルの電源電位VDDの供給が制御されているが、スイッ
チング素子550により、ローレベルの電源電位VSSの供給が制御されていてもよい。
550を介して、ローレベルの電源電位VSSが供給されている記憶装置の一例を示す。
スイッチング素子550により、記憶素子群554が有する各記憶素子552へのローレ
ベルの電源電位VSSの供給を制御することができる。
に、スイッチング素子を配することで、一時的にCPUの動作を停止し、電源電圧の供給
を停止した場合においてもデータを保持することが可能であり、消費電力の低減を行うこ
とができる。
Processor)、カスタムLSI、FPGA(Field Programmab
le Gate Array)などのLSIにも応用可能である。
本実施の形態では、実施の形態1のトランジスタを適用した表示装置について説明する
。
置を示す。図11(B)は、図11(A)のM−Nにおける断面図に相当する。図11(
A)において、第1の基板601上に設けられた画素部602と、走査線駆動回路604
とを囲むようにして、シール材605が設けられている。また画素部602と、走査線駆
動回路604の上に第2の基板606が設けられている。よって画素部602と、走査線
駆動回路604とは、第1の基板601とシール材605と第2の基板606とによって
、液晶素子などの表示素子と共に封止されている。図11(A)においては、第1の基板
601上のシール材605によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された
基板上に単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路603が実装
されている。図11(A)においては、別途設けられた信号線駆動回路603と、走査線
駆動回路604または画素部602に与えられる各種信号及び電位は、FPC(Flex
ible printed circuit)であるFPC618から供給されている。
かつ信号線駆動回路603を別途設けて第1の基板601に実装している例を示している
が、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途設けて実装してもよいし、信号線駆
動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途設けて実装してもよい。
p On Glass)法、ワイヤボンディング法、或いはTAB(Tape Auto
mated Bonding)法などを用いてもよい。図11(A)は、COG法により
信号線駆動回路603を実装する例である。
ラを含むICなどを実装した状態にあるモジュールとを含む。
光源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPCもしくはTABテープも
しくはTCPが取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板
が設けられたモジュールまたは表示素子にCOG方式によりIC(集積回路)が直接実装
されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
しており、実施の形態1のトランジスタを適用することができる。
子(発光表示素子ともいう。)、を用いることができる。発光素子は、電流または電圧に
よって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機EL(Elect
ro Luminescence)、有機ELなどを含む。また、電子インクなど、電気
的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
しており、接続端子電極615及び端子電極616はFPC618が有する端子と異方性
導電膜619を介して、電気的に接続されている。なお、端子電極616の下部には酸化
物半導体膜617が残置している。
は、トランジスタ610、トランジスタ611のソース電極及びドレイン電極と同じ導電
膜から形成されている。
ランジスタを複数有しており、図11(B)では、画素部602に含まれるトランジスタ
610と、走査線駆動回路604に含まれるトランジスタ611とを例示している。
トランジスタを適用することができる。
ネルを構成する。表示素子は特に限定されず、様々な表示素子を用いることができる。
において、表示素子である液晶素子613は、第1の電極630、第2の電極631、及
び液晶層608を含む。なお、液晶層608を挟持するように配向層として機能する絶縁
膜632及び絶縁膜633が設けられている。第2の電極631は第2の基板606側に
設けられ、第1の電極630と第2の電極631とは液晶層608を介して積層する構成
となっている。
であり、液晶層608の厚さ(セルギャップ)を調整するために設けられている。なお球
状のスペーサを用いていてもよい。
液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶などを用いる。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、等方相などを示す。
11Ω・cm以上であり、さらに好ましくは1×1012Ω・cm以上である。なお、本
明細書における固有抵抗率の値は、20℃で測定した値とする。
ーク電流などを考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。高純度の
酸化物半導体膜を有するトランジスタを用いることにより、各画素における液晶容量に対
して1/3以下または1/5以下の容量の大きさを有する保持容量を設ければ充分である
。
きる。よって、画像信号など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できるた
め、消費電力を抑制する効果を奏する。
度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に上記トラン
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。また、上記トランジスタ
は、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することができるため、液晶
表示装置の部品点数を削減することができる。
る。液晶の駆動方法には、基板に対して直交に電圧を印加する縦電界方式、基板に対して
平行に電圧を印加する横電界方式がある。
る断面模式図を示す。
を有する層700が挟持されている。また、第1の基板701側に第1の偏光板703が
形成され、第2の基板702側に第2の偏光板704が形成されている。第1の偏光板7
03の吸収軸と、第2の偏光板704の吸収軸は、クロスニコルの状態で配置されている
。
第1の基板701、及び第2の基板702上には、それぞれ第1の電極708、第2の電
極709が設けられている。そして、少なくともバックライトと反対側、つまり視認側の
電極である第1の電極708は、透光性を有するように形成する。
の電極708及び第2の電極709に電圧が印加(縦電界方式と表記する。)されると、
図12(A1)に示すように、液晶分子705は縦に並んだ状態となる。すると、バック
ライトからの光は第1の偏光板703の外側に到達することができず、黒色表示となる。
電圧が印加されていないときは、液晶分子705は横に並び、平面内で捩れている状態と
なる。その結果、バックライトからの光は第1の偏光板703の外側に到達することがで
き、白色表示となる。また、第1の電極708及び第2の電極709に印加する電圧を調
節することにより、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示が行
われる。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
模式図を示す。VAモードは、無電界の時に液晶分子705が基板に垂直となるように配
向されているモードである。
は、それぞれ第1の電極708、第2の電極709が設けられている。そして、バックラ
イトと反対側、つまり視認側の電極である第1の電極708は、透光性を有するように形
成する。そして第1の基板701側には、第1の偏光板703が形成され、第2の基板7
02側に第2の偏光板704が形成されている。また、第1の偏光板703の吸収軸と、
第2の偏光板704の吸収軸は、クロスニコルの状態で配置されている。
9に電圧が印加される(縦電界方式)と、図12(B1)に示すように液晶分子705は
横に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に
到達することができ、白色表示となる。
電圧が印加されていないときは、液晶分子705は縦に並んだ状態となる。その結果、第
2の偏光板704により偏光されたバックライトからの光は、液晶分子705の複屈折の
影響を受けることなくセル内を通過する。すると、偏光されたバックライトからの光は、
第1の偏光板703の外側に到達することができず、黒色表示となる。また、第1の電極
708及び第2の電極709に印加する電圧を調節することにより、階調を表現すること
ができる。このようにして、所定の映像表示が行われる。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
面模式図を示す。MVAモードは一画素を複数に分割し、それぞれの部分の配向方向を異
ならせて、視野角依存性を互いに補償する方法である。図12(C1)に示すように、M
VAモードでは、第1の電極708及び第2の電極709上に配向制御用に断面が三角の
突起物758及び突起物759が設けられている。なお、他の構成はVAモードと同等で
ある。
(C1)に示すように液晶分子705は突起物758及び759の面に対して液晶分子7
05の長軸が概ね垂直となるように配向する。すると、バックライトからの光は、第1の
偏光板703の外側に到達することができ、白色表示となる。
電圧が印加されていないときは、液晶分子705は縦に並んだ状態となる。その結果、バ
ックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に到達することができず、黒色表示と
なる。また、第1の電極708及び第2の電極709に印加する電圧を調節することによ
り、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示が行われる。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
2の電極は、くの字型のように屈曲したパターンに形成されており、第2の電極709a
、第2の電極709b、第2の電極709cとなっている。図15(B)で示す様に、第
2の電極709a、709b、709c上に配向膜である絶縁層762が形成されている
。第1の電極708上には突起物758が第2の電極709bと重畳するように形成され
ている。第1の電極708及び突起物758上に配向膜である絶縁層763が形成されて
いる。
面模式図を示す。OCBモードは、液晶層内での液晶分子705が視野角依存性を補償す
るように配列している(ベンド配向)。
極708、第2の電極709が設けられている。そして、バックライトと反対側、つまり
視認側の電極である第1の電極708は、透光性を有するように形成する。そして第1の
基板701側には、第1の偏光板703が形成され、第2の基板702側に第2の偏光板
704が形成されている。また、第1の偏光板703の吸収軸と、第2の偏光板704の
吸収軸は、クロスニコルの状態で配置されている。
9に電圧が印加される(縦電界方式)と、黒色表示が行われる。このとき液晶分子705
は、図13(A1)に示すように縦に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光
は、第1の偏光板703の外側に到達することができず、黒色表示となる。
電圧が印加されていないときは、液晶分子705はベンド配向の状態となる。その結果、
バックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に到達することができ、白色表示と
なる。また、第1の電極708及び第2の電極709に印加する電圧を調節することによ
り、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示が行われる。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
を補償できる。さらに、一対の積層された偏光子を含む層によりコントラスト比を高める
ことができる。
素構成を説明する断面模式図を示す。
極708、第2の電極709が設けられている。そして、少なくともバックライトと反対
側、つまり視認側の電極である第1の電極708は、透光性を有するように形成する。そ
して第1の基板701側には、第1の偏光板703が形成され、第2の基板702側に第
2の偏光板704が形成されている。また、第1の偏光板703の吸収軸と、第2の偏光
板704の吸収軸は、クロスニコルの状態で配置されている。
9に電圧が印加(縦電界方式)されると、液晶分子705はラビング方向からずれた方向
で横に並んでいる状態となる。その結果、バックライトからの光は、第1の偏光板703
の外側に到達することができ、白色表示となる。
電圧が印加されていないときは、液晶分子705はラビング方向に沿って横に並んだ状態
となる。すると、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に到達することが
できず、黒色表示となる。また、第1の電極708及び第2の電極709に印加する電圧
を調節することにより、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示
が行われる。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
い。
面模式図を示す。IPSモードは、液晶分子705を基板に対して常に平面内で回転させ
るモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
する。そのため、第2の基板702上に一対の電極750、電極751が設けられている
。一対の電極750、電極751は、それぞれ透光性を有するとよい。そして第1の基板
701側には、第1の偏光板703が形成され、第2の基板702側に第2の偏光板70
4が形成されている。また、第1の偏光板703の吸収軸と、第2の偏光板704の吸収
軸は、クロスニコルの状態で配置されている。
が印加されると、図14(A1)に示すように液晶分子705はラビング方向からずれた
電気力線に沿って配向する。すると、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外
側に到達することができ、白色表示となる。
加されていないとき、液晶分子705は、ラビング方向に沿って横に並んだ状態となる。
その結果、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に到達することができず
、黒色表示となる。また、一対の電極750、電極751の間に印加する電圧を調節する
ことにより、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示が行われる
。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
16(A)乃至(C)の上面図に示すように、一対の電極750及び751が互い違いと
なるように形成されており、図16(A)では電極750a及び電極751aはうねりを
有する波状形状であり、図16(B)では電極750b及び電極751bは櫛歯状であり
一部重なっている形状であり、図16(C)では電極750c及び電極751cは櫛歯状
であり電極同士がかみ合うような形状である。
面模式図を示す。FFSモードはIPSモードと同じ横電界方式であるが、図14(B1
)及び(B2)に示すように、電極750上に絶縁膜を介して電極751が形成される構
造である。
701側には、第1の偏光板703が形成され、第2の基板702側に第2の偏光板70
4が形成されている。また、第1の偏光板703の吸収軸と、第2の偏光板704の吸収
軸は、クロスニコルの状態で配置されている。
が印加されると、図14(B1)に示すように液晶分子705はラビング方向からずれた
電気力線に沿って配向する。すると、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外
側に到達することができ、白色表示となる。
加されていないとき、液晶分子705は、ラビング方向に沿って横に並んだ状態となる。
その結果、バックライトからの光は、第1の偏光板703の外側に到達することができず
、黒色表示となる。また、一対の電極750、電極751の間に印加する電圧を調節する
ことにより、階調を表現することができる。このようにして、所定の映像表示が行われる
。
カラーフィルタは、第1の基板701側、または第2の基板702側のどちらに設けるこ
ともできる。
17(A)乃至(C)の上面図に示すように、電極750上に様々なパターンに形成され
た電極751が形成されており、図17(A)では電極750a上の電極751aは屈曲
したくの字形状であり、図17(B)では電極750b上の電極751bは櫛歯状で電極
同士がかみ合うような形状であり、図17(C)では電極750c上の電極751cは櫛
歯状の形状である。
。または、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。
を適用することが可能である。
い。保護回路に適用可能な回路の一例を図18(A)に示す。保護回路897はn型のト
ランジスタ870a及び870bによって構成されており、それぞれダイオードと同様の
特性を示すように、ゲート端子がドレイン端子に電気的に接続されている。なお、トラン
ジスタ870a及び870bとして、実施の形態1で示したトランジスタを用いるとよい
。
5に電気的に接続され、第2端子(ソース)は第2の配線860に電気的に接続されてい
る。また、トランジスタ870bの第1端子(ゲート)と第3端子(ドレイン)は第2の
配線860に電気的に接続され、第2端子(ソース)は第1の配線845に電気的に接続
されている。すなわち、図18(A)で示す保護回路は、二つのトランジスタのそれぞれ
が整流方向を逆向きにして、第1の配線845と第2の配線860が電気的に接続されて
いる。言い換えると、整流方向が第1の配線845から第2の配線860に向かうトラン
ジスタと、整流方向が第2の配線860から第1の配線845に向かうトランジスタを、
第1の配線845と第2の配線860の間に有する。
またはマイナスに帯電した場合、その電荷を打ち消す方向に電流が流れる。例えば、第2
の配線860がプラスに帯電した場合は、そのプラスの電荷を第1の配線845に逃がす
方向に電流が流れる。この動作により、帯電した第2の配線860に電気的に接続してい
る回路や素子の静電破壊または誤動作を防止することができる。また、帯電した第2の配
線860と他の配線が絶縁層を介して交差する構成において、該絶縁層が絶縁破壊される
現象を防止することができる。
第2の配線860に向かう複数のトランジスタと、整流方向が第2の配線860から第1
の配線845に向かう複数のトランジスタを有する構成であってもよい。また、奇数個の
トランジスタを使って保護回路を構成することもできる。
、第1の配線845を表示装置の共通配線とし、第2の配線860を複数の信号線の一と
し、その間に当該保護回路を適用することができる。保護回路が設けられた信号線に電気
的に接続された画素トランジスタは、配線の帯電による静電破壊やしきい値電圧のシフト
などの不具合から保護される。該保護回路は表示回路の他の部位にも適用できるのはもち
ろんのこと、他の用途、例えば実施の形態2の読み出し回路などにも用いることができる
。
例を図18(B)に示す。
845と電気的に接続されている。トランジスタ870aのソース電極は第2の配線86
0と電気的に接続され、ドレイン電極は第1の電極815aを介して第1の配線845と
電気的に接続されている。また、トランジスタ870aはソース電極とドレイン電極の間
にゲート電極811aと重畳する半導体層813を備える。
ール825bを介して第2の配線860と電気的に接続されている。トランジスタ870
bのドレイン電極は第2の配線860と電気的に接続され、ソース電極は第1の電極81
5aとコンタクトホール825aを介して第1の配線845と電気的に接続されている。
また、トランジスタ870bはソース電極とドレイン電極の間にゲート電極811bと重
畳する半導体層814を有する。
に適用することができる。
表示素子として発光素子が設けられたEL表示装置であってもよい。
スタで制御するような画素構成とすればよい。例えば、一画素に駆動用トランジスタと電
流制御用トランジスタが設けられた構成とすればよい。このとき、駆動用トランジスタと
電流制御用トランジスタの双方に実施の形態1のトランジスタを適用してもよいし、一方
にのみ実施の形態1のトランジスタを適用してもよい。なお、駆動用トランジスタと電流
制御用トランジスタの一方にのみ実施の形態1のトランジスタを適用する場合には、他方
には、酸化物半導体以外の材料をチャネル形成領域に用いたトランジスタを適用してもよ
い。
次に、本発明の一態様である電子機器について説明する。本発明の一態様である電子機
器は、実施の形態1のトランジスタを少なくとも一部に有する。本発明の一態様である電
子機器として、例えば、コンピュータ、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)
、携帯情報端末(携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、デジタルカメラ、デジタ
ルビデオカメラ、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機
ともいう)などが挙げられる。例えば、このような電子機器の表示部を構成する画素トラ
ンジスタに実施の形態6で説明した表示装置を適用すればよい。
、表示部903、キーボード904などによって構成されている。筐体901と筐体90
2内には、実施の形態1のトランジスタが設けられている。図19(A)に示すノート型
のパーソナルコンピュータに実施の形態1のトランジスタを搭載することで、表示部の表
示むらを低減し、信頼性を向上させることができる。
外部インターフェース915と、操作ボタン914などが設けられている。更には、携帯
情報端末を操作するスタイラス912などを備えている。本体911内には、実施の形態
1のトランジスタが設けられている。図19(B)に示すPDAに上記の実施の形態1の
トランジスタを搭載することで、表示部の表示むらを低減し、信頼性を向上させることが
できる。
23の2つの筐体で構成されている。筐体921及び筐体923には、それぞれ表示部9
25及び表示部927が設けられている。筐体921と筐体923は、軸部937により
物理的に接続されており、軸部937を軸として開閉動作を行うことができる。そして、
筐体921は、電源931、操作キー933、スピーカー935などを備えている。筐体
921、筐体923の少なくとも一には、実施の形態1のトランジスタが設けられている
。図19(C)に示す電子書籍に実施の形態1のトランジスタを搭載することで、表示部
の表示むらを低減し、信頼性を向上させることができる。
ている。さらに、筐体940と筐体941は、スライドし、図19(D)のように展開し
ている状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
そして、筐体941は、表示パネル942、スピーカー943、マイクロフォン944、
ポインティングデバイス946、カメラ用レンズ947、外部接続端子948などを備え
ている。そして、筐体940は、携帯電話機の充電を行う太陽電池セル949、外部メモ
リスロット950などを備えている。なお、アンテナは、筐体941に内蔵されている。
筐体940と筐体941の少なくとも一には、実施の形態1のトランジスタが設けられて
いる。図19(D)に示す携帯電話機に実施の形態1のトランジスタを搭載することで、
表示部の表示むらを低減し、信頼性を向上させることができる。
操作スイッチ964、表示部965、バッテリー966などによって構成されている。本
体961内には、実施の形態1のトランジスタが設けられている。図19(E)に示すデ
ジタルカメラに実施の形態1のトランジスタを搭載することで、表示部の表示むらを低減
し、信頼性を向上させることができる。
ド975などで構成されている。テレビジョン装置970の操作は、筐体971が備える
スイッチや、リモコン操作機980により行うことができる。筐体971及びリモコン操
作機980には、実施の形態1のトランジスタが搭載されている。図19(F)に示すテ
レビジョン装置に実施の形態1のトランジスタを搭載することで、表示部の表示むらを低
減し、信頼性を向上させることができる。
101 下地絶縁層
102 第1の導電膜
104 第1のエッチングマスク
106 第1の導電層
108 第1の酸化物半導体膜
109 第2の酸化物半導体膜
110 第2のエッチングマスク
112 第1の酸化物半導体層
114 第1の絶縁層
116 第2の導電膜
118 第3のエッチングマスク
120 第2の導電層
122 第2の絶縁層
124 第2の酸化物半導体層
124A 領域
124B 領域
124C 領域
126 第3の酸化物半導体層
126A 領域
126B 領域
126C 領域
200 トランジスタ
202 トランジスタ
210 メモリセル
212 トランジスタ
214 トランジスタ
216 トランジスタ
218 ノード
220 メモリセルアレイ
222 駆動回路
224 読み出し回路
226 駆動回路
300 メモリセル
302 トランジスタ
304 トランジスタ
306 容量素子
308 ノード
310 メモリセル
312 トランジスタ
314 トランジスタ
316 容量素子
400 メモリセルアレイ
402 メモリセル
404 トランジスタ
406 容量素子
410 メモリセルアレイ
412 メモリセル
414 トランジスタ
416 トランジスタ
418 トランジスタ
420 トランジスタ
422 トランジスタ
424 トランジスタ
500 基板
502 ALU
504 ALUコントローラ
506 インストラクションデコーダ
508 インタラプトコントローラ
510 タイミングコントローラ
512 レジスタ
514 レジスタコントローラ
516 バスインターフェース
518 ROM
520 ROMインターフェース
550 スイッチング素子
552 記憶素子
554 記憶素子群
601 第1の基板
602 画素部
603 信号線駆動回路
604 走査線駆動回路
605 シール材
606 第2の基板
608 液晶層
610 トランジスタ
611 トランジスタ
613 液晶素子
615 接続端子電極
616 端子電極
617 酸化物半導体膜
618 FPC
619 異方性導電膜
630 第1の電極
631 第2の電極
632 絶縁膜
633 絶縁膜
635 スペーサ
700 表示素子を有する層
701 第1の基板
702 第2の基板
703 第1の偏光板
704 第2の偏光板
705 液晶分子
708 第1の電極
709 第2の電極
709a 第2の電極
709b 第2の電極
709c 第2の電極
750 電極
750a 電極
750b 電極
750c 電極
751 電極
751a 電極
751b 電極
751c 電極
758 突起物
759 突起物
762 絶縁層
763 絶縁層
811a ゲート電極
811b ゲート電極
813 半導体層
814 半導体層
815a 第1の電極
825a コンタクトホール
825b コンタクトホール
845 第1の配線
860 第2の配線
870a トランジスタ
870b トランジスタ
897 保護回路
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 キーボード
911 本体
912 スタイラス
913 表示部
914 操作ボタン
915 外部インターフェース
920 電子書籍
921 筐体
923 筐体
925 表示部
927 表示部
931 電源
933 操作キー
935 スピーカー
937 軸部
940 筐体
941 筐体
942 表示パネル
943 スピーカー
944 マイクロフォン
946 ポインティングデバイス
947 カメラ用レンズ
948 外部接続端子
949 太陽電池セル
950 外部メモリスロット
961 本体
963 接眼部
964 操作スイッチ
965 表示部
966 バッテリー
967 表示部
970 テレビジョン装置
971 筐体
973 表示部
975 スタンド
980 リモコン操作機
Claims (2)
- 酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と電気的に接続された、第1の導電層及び第2の導電層と、
前記酸化物半導体層上に設けられ、第1の絶縁層を介して前記酸化物半導体層と重なる領域を有する第3の導電層と、
前記第3の導電層上の第2の絶縁層と、を有し、
前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層の各々は、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、又は酸化ガリウムを含むことを特徴とする半導体装置。 - 基板上に下地絶縁層を形成し、
前記下地絶縁層上に第1の導電層を形成し、
前記下地絶縁層及び前記第1の導電層上に第1の酸化物半導体膜を形成し、
前記基板に対して第1の加熱処理を行うことで前記第1の酸化物半導体膜を第2の酸化物半導体膜とし、
前記第2の酸化物半導体膜を加工することで酸化物半導体層を形成し、
少なくとも前記酸化物半導体層を覆ってゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第2の導電層を形成し、
前記基板に対して第2の加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
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