JP2020202005A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2020202005A
JP2020202005A JP2020128830A JP2020128830A JP2020202005A JP 2020202005 A JP2020202005 A JP 2020202005A JP 2020128830 A JP2020128830 A JP 2020128830A JP 2020128830 A JP2020128830 A JP 2020128830A JP 2020202005 A JP2020202005 A JP 2020202005A
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JP
Japan
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transistor
layer
wiring
potential
memory cell
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JP2020128830A
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Japanese (ja)
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良信 浅見
Yoshinobu Asami
良信 浅見
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a novel semiconductor device with high reliability.SOLUTION: A semiconductor device includes a first transistor, a second transistor, a first capacitor element, and a second capacitor element. One of a source and a drain of the first transistor, one electrode of the first capacitor element, and a gate of the second transistor are electrically connected to each other. One of a source and a drain of the second transistor, one electrode of the second capacitor element, and a gate of the first transistor are electrically connected to each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、及び表示システムに関する。 One aspect of the present invention relates to a semiconductor device and a display system.

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
、表示システム、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。
One aspect of the present invention is not limited to the above technical fields. The technical fields of one aspect of the present invention disclosed in the present specification and the like include semiconductor devices, display devices, light emitting devices, power storage devices, storage devices, display systems, electronic devices, lighting devices, input devices, input / output devices, and the like. As an example, a method of driving the above or a method of manufacturing them can be mentioned.

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得る
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。
In the present specification and the like, the semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing the semiconductor characteristics. Transistors, semiconductor circuits, arithmetic units, storage devices, and the like are aspects of semiconductor devices. Further, an imaging device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin-film solar cell, an organic thin-film solar cell, etc.), and an electronic device may have a semiconductor device.

近年、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、デジタルカメラなどさまざまな電子
機器に、セントラルプロセシングユニット(Central Processing U
nit(CPU))や記憶装置、センサなどの電子部品が用いられている。
In recent years, central processing units (Central Processing U) have been applied to various electronic devices such as personal computers, smartphones, and digital cameras.
Electronic components such as nits (CPUs), storage devices, and sensors are used.

特許文献1には、酸化物半導体を用いたトランジスタと、単結晶シリコンを用いたトラ
ンジスタによって構成された記憶装置が記載されている。また、酸化物半導体を用いたト
ランジスタは、オフ電流が極めて小さいことが記載されている。
Patent Document 1 describes a storage device composed of a transistor using an oxide semiconductor and a transistor using single crystal silicon. Further, it is described that the off-current of the transistor using the oxide semiconductor is extremely small.

特開2012−256400号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-256400

本発明の一態様は、新規な半導体装置の提供を課題とする。又は、本発明の一態様は、
良好な信頼性を有する半導体装置の提供を課題とする。又は、本発明の一態様は、消費電
力が小さい半導体装置の提供を課題とする。
One aspect of the present invention is to provide a novel semiconductor device. Alternatively, one aspect of the present invention is
An object is to provide a semiconductor device having good reliability. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a semiconductor device having low power consumption.

なお、本発明の一態様は、必ずしも上記の課題の全てを解決する必要はなく、少なくと
も一の課題を解決できるものであればよい。また、上記の課題の記載は、他の課題の存在
を妨げるものではない。これら以外の課題は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載
から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、
これら以外の課題を抽出することが可能である。
It should be noted that one aspect of the present invention does not necessarily have to solve all of the above problems, as long as it can solve at least one problem. Moreover, the description of the above-mentioned problem does not prevent the existence of other problem. Issues other than these are self-evident from the description of the description, claims, drawings, etc., and from the description of the specification, claims, drawings, etc.
It is possible to extract issues other than these.

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、及び第1の容量素子と
第2の容量素子を有し、第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第1の容量
素子の一方の電極と、第2のトランジスタのゲートとは、電気的に接続され、第2のトラ
ンジスタのソース又はドレインの一方と、第2の容量素子の一方の電極と、第1のトラン
ジスタのゲートとは、電気的に接続されている半導体装置である。
One aspect of the present invention includes a first transistor and a second transistor, a first capacitive element and a second capacitive element, and one of the source or drain of the first transistor and the first capacitive element. One electrode and the gate of the second transistor are electrically connected, and one of the source or drain of the second transistor, one electrode of the second capacitive element, and the gate of the first transistor. Is an electrically connected semiconductor device.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1のトランジスタのソース又はドレイン
の一方と、第1の容量素子の一方の電極と、第2のトランジスタのゲートとは、第1のノ
ードにて電気的に接続され、第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と、第2の
容量素子の一方の電極と、第1のトランジスタのゲートとは、第2のノードにて電気的に
接続され、第1のノードに第1の電位が保持され、第2のノードに第2の電位が保持され
てもよい。
Further, in the semiconductor device according to one aspect of the present invention, one of the source or drain of the first transistor, one electrode of the first capacitive element, and the gate of the second transistor are connected to the first node. The source or drain of the second transistor, one electrode of the second capacitive element, and the gate of the first transistor are electrically connected at the second node. , The first potential may be held in the first node and the second potential may be held in the second node.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1の電位の保持を行うときには、第2の
電位の保持をせず、第2の電位の保持を行うときには、第1の電位の保持をしなくてもよ
い。
Further, the semiconductor device according to one aspect of the present invention does not hold the second potential when holding the first potential, and holds the first potential when holding the second potential. You don't have to.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1の電位の保持時には、第1のトランジ
スタのソース又はドレインの一方、及び第2のトランジスタのゲートに電位が印加され、
第2の電位の保持時には、第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び第1の
トランジスタのゲートに電位が印加されてもよい。
Further, in the semiconductor device according to one aspect of the present invention, when the first potential is held, the potential is applied to one of the source and drain of the first transistor and the gate of the second transistor.
When holding the second potential, the potential may be applied to either the source or drain of the second transistor and the gate of the first transistor.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1のトランジスタのゲート絶縁体には、
第1の電位の保持時と第2の電位の保持時とで、それぞれ逆の極性の電位が印加され、第
2のトランジスタのゲート絶縁体には、第1の電位の保持時と第2の電位の保持時とで、
それぞれ逆の極性の電位が印加されてもよい。
Further, in the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the gate insulator of the first transistor may be used.
Potentials of opposite polarities are applied when the first potential is held and when the second potential is held, and the gate insulator of the second transistor is subjected to the first potential holding and the second potential. When the potential is held,
Potentials of opposite polarities may be applied.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1のトランジスタ及び第2のトランジス
タが、金属酸化物を用いていてもよい。
Further, in the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the first transistor and the second transistor may use a metal oxide.

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1の駆動回路と、第2の駆動回路と、第
1乃至第4の配線と、を有し、第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と、第1
の配線とは電気的に接続され、第2のトランジスタのソース又はドレインの他方と、第2
の配線とは電気的に接続され、第1の容量素子の他方の電極と、第3の配線とは電気的に
接続され、第2の容量素子の他方の電極と、第4の配線とは電気的に接続され、第1の駆
動回路は、第1の配線及び第2の配線の電位を制御する機能を有し、第2の駆動回路は、
第3の配線及び第4の配線の電位を制御する機能を有していてもよい。
Further, the semiconductor device according to one aspect of the present invention has a first drive circuit, a second drive circuit, and first to fourth wirings, and is the other of the source or drain of the first transistor. And the first
Is electrically connected to the wiring of the second transistor, the other of the source or drain of the second transistor, and the second
The wiring is electrically connected to the other electrode of the first capacitance element, and the third wiring is electrically connected to the other electrode of the second capacitance element, and the fourth wiring is Electrically connected, the first drive circuit has the function of controlling the potentials of the first wiring and the second wiring, and the second drive circuit is
It may have a function of controlling the potential of the third wiring and the fourth wiring.

また、本発明の一態様に係る表示システムは、上記半導体装置を用いたフレームメモリ
、画像処理部、及び駆動回路を有する制御回路と、表示部と、を有し、フレームメモリは
、画像データを記憶する機能を有し、画像処理部は、フレームメモリから入力された画像
データに画像処理を行い、映像信号を生成する機能を有し、駆動回路は、画像処理部から
入力された前記映像信号を、前記表示部に出力する機能を有する。
Further, the display system according to one aspect of the present invention includes a control circuit having a frame memory using the above semiconductor device, an image processing unit, and a drive circuit, and a display unit, and the frame memory stores image data. It has a function of storing, the image processing unit has a function of performing image processing on the image data input from the frame memory and generating a video signal, and the drive circuit has the above-mentioned video signal input from the image processing unit. Has a function of outputting to the display unit.

また、本発明の一態様に係る表示システムにおいて、表示部は、第1の表示ユニットと
、第2の表示ユニットと、を有し、第1の表示ユニットは、反射型の液晶素子を有し、第
2の表示ユニットは、発光素子を有していてもよい。
Further, in the display system according to one aspect of the present invention, the display unit includes a first display unit and a second display unit, and the first display unit has a reflective liquid crystal element. , The second display unit may have a light emitting element.

本発明の一態様により、新規な半導体装置を提供することができる。又は、本発明の一
態様により、良好な信頼性を有する半導体装置を提供することができる。又は、本発明の
一態様により、消費電力が小さい半導体装置を提供することができる。
According to one aspect of the present invention, a novel semiconductor device can be provided. Alternatively, one aspect of the present invention can provide a semiconductor device having good reliability. Alternatively, according to one aspect of the present invention, a semiconductor device having low power consumption can be provided.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。また、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。これら以外の効果は、明
細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
The description of these effects does not preclude the existence of other effects. Moreover, one aspect of the present invention does not necessarily have all of these effects. Effects other than these are self-evident from the description of the description, claims, drawings, etc.
It is possible to extract effects other than these from the description of claims, drawings, and the like.

本発明の一態様に係る半導体装置の構成例を示す図、及び本発明の一態様に係るメモリセルの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the semiconductor device which concerns on one aspect of this invention, and the figure which shows the structural example of the memory cell which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るメモリセルの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the memory cell which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るメモリセルのデータ書き込み動作及びデータ読み出し動作の一例を表すタイミングチャート。A timing chart showing an example of a data writing operation and a data reading operation of a memory cell according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るメモリセルの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the memory cell which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る記憶装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the storage device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るコンピュータの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the computer which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示システムの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the display system which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示装置の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of the display device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示装置の画素の構成例を説明する図。The figure explaining the configuration example of the pixel of the display device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示装置の画素の構成例を説明する図。The figure explaining the configuration example of the pixel of the display device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the display device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る表示装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the display device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタのエネルギーバンド構造を示す図。The figure which shows the energy band structure of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 半導体ウエハの上面図。Top view of the semiconductor wafer. 電子部品の作製工程を示すフローチャート図及び斜視図。A flowchart and a perspective view showing a manufacturing process of electronic components. 本発明の一態様に係る電子機器の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the electronic device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る電子機器の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the electronic device which concerns on one aspect of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の実施の形態における説明に限定されず、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 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily understand that the present invention is not limited to the description in the following embodiments, and that the embodiments and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Will be done.
Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the following embodiments.

また、本発明の一態様には、半導体装置、記憶装置、表示装置、撮像装置、RF(Ra
dio Frequency)タグなど、あらゆる装置がその範疇に含まれる。また、表
示装置には、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装
置、電子ペーパー、DMD(Digital Micromirror Device)
、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emi
ssion Display)などが、その範疇に含まれる。
Further, in one aspect of the present invention, a semiconductor device, a storage device, a display device, an image pickup device, an RF (Ra).
All devices are included in the category, such as the Dio Frequency) tag. The display device includes a liquid crystal display device, a light emitting device having a light emitting element typified by an organic light emitting element in each pixel, electronic paper, and a DMD (Digital Micromirror Device).
, PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emi)
ssion Display) etc. are included in the category.

また、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、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物を用
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。つまり、金属酸化物が
増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸
化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、
略してOSと呼ぶことができる。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。
Further, in the present 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 Semiconductor or simply OS) and the like. For example, when a metal oxide is used in the channel forming region of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. That is, when the metal oxide has at least one of an amplifying action, a rectifying action, and a switching action, the metal oxide is referred to as a metal oxide semiconductor, which is a metal oxide semiconductor.
It can be abbreviated as OS. Further, when the term "OS FET" is used, it can be rephrased as a transistor having a metal oxide or an oxide semiconductor.

また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal ox
ide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(me
tal oxynitride)と呼称してもよい。
Further, in the present specification and the like, the metal oxide having nitrogen is also a metal oxide (metal ox).
It may be generically called id). Further, a metal oxide having nitrogen is used as a metal oxynitride (me).
It may be called tal oxynitude).

また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crysta
l)、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 the present specification and the like, CAAC (c-axis aligned crysta)
l), and CAC (cloud-aligned composite) may be described. In addition, CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a composition of a material.

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。なお、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、導電性の機能は、キャリアとなる電
子(又は正孔)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子(又は正孔)を
流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させる
ことで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OS又はCAC
−metal oxideに付与することができる。CAC−OS又はCAC−meta
l oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高
めることができる。
Further, in the present specification and the like, CAC-OS or CAC-metal oxide is referred to as CAC-OS or CAC-metal oxide.
A part of the material has a conductive function, a part of the material has an insulating function, and the whole material has a function as a semiconductor. In addition, CAC-OS or CAC-metal oxide
Is used in the channel formation region of the transistor, the conductive function is the function of allowing electrons (or holes) to flow as carriers, and the insulating function is the function of allowing electrons (or holes) to flow as carriers. It is a function. By making the conductive function and the insulating function act in a complementary manner, the switching function (On / Off function) can be performed by CAC-OS or CAC.
-Can be given to metal oxide. CAC-OS or CAC-meta
In l oxide, by separating each function, both functions can be maximized.

また、本明細書等において、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、導
電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性
領域は、上述の絶縁性の機能を有する。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。
Further, in the present specification and the like, CAC-OS or CAC-metal oxide has a conductive region and an insulating region. The conductive region has the above-mentioned conductive function, and the insulating region has the above-mentioned insulating function. Further, in the material, the conductive region and the insulating region may be separated at the nanoparticle level. Further, the conductive region and the insulating region may be unevenly distributed in the material. 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。
Further, in CAC-OS or CAC-metal oxide, the conductive region and the insulating region are 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 0.5 nm or more and 3 nm, respectively.
It may be dispersed in the material in the following sizes.

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 oxid
e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CA
C−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。
Further, CAC-OS or CAC-metal oxide is composed of components having different band gaps. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide
e is composed of a component having a wide gap due to the insulating region and a component having a narrow gap due to the conductive region. In the case of this configuration, when the carrier is shed,
Carriers mainly flow in the components having a narrow gap. Further, the component having a narrow gap acts complementarily to the component having a wide gap, and the carrier flows to the component having a wide gap in conjunction with the component having a narrow gap. Therefore, the above CA
When C-OS or CAC-metal oxide is used in the channel formation region of the transistor, a high current driving force, that is, a large on-current and a 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 m
atrix composite)と呼称することもできる。
That is, CAC-OS or CAC-metal oxide is a matrix composite material or a metal matrix composite material (metal m).
It can also be called an atomic composite).

また、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場
合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとYとが電気的に接続されている場
合と、XとYとが機能的に接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものと
する。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定され
ず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又は文章に記載されているものとす
る。ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜
、層など)であるとする。
Further, in the present specification and the like, when it is explicitly stated that X and Y are connected, the case where X and Y are directly connected and the case where X and Y are electrically connected. It is assumed that the case where X and Y are functionally connected and the case where X and Y are functionally connected are disclosed in the present specification and the like. Therefore, the connection relationship is not limited to the predetermined connection relationship, for example, the connection relationship shown in the figure or text, and the connection relationship other than the connection relationship shown in the figure or text is also described in the figure or text. Here, X and Y are assumed to be objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.).

XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合で
あり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容
量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さず
に、XとYとが、接続されている場合である。
As an example of the case where X and Y are directly connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitive element, an inductor, a resistance element, a diode, a display) that enables an electrical connection between X and Y is used. Elements (eg, switches, transistors, capacitive elements, inductors) that allow an electrical connection between X and Y when the element, light emitting element, load, etc. are not connected between X and Y. , A resistance element, a diode, a display element, a light emitting element, a load, etc.), and X and Y are connected to each other.

XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されること
が可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、ス
イッチは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか
流さないかを制御する機能を有している。又は、スイッチは、電流を流す経路を選択して
切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、XとY
とが直接的に接続されている場合を含むものとする。
As an example of the case where X and Y are electrically connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitance element, an inductor, a resistance element, a diode, a display) that enables an electrical connection between X and Y is used. One or more elements, light emitting elements, loads, etc.) can be connected between X and Y. The switch has a function of controlling on / off. That is, the switch is in a conductive state (on state) or a non-conducting state (off state), and has a function of controlling whether or not a current flows. Alternatively, the switch has a function of selecting and switching the path through which the current flows. When X and Y are electrically connected, X and Y
It shall include the case where and is directly connected.

XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可
能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号
変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(
電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など
)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅又は電流量などを大きくできる
回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成
回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能であ
る。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号
がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとY
とが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとY
とが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
As an example of the case where X and Y are functionally connected, a circuit that enables functional connection between X and Y (for example, a logic circuit (inverter, NAND circuit, NOR circuit, etc.), signal conversion) Circuits (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (
Power supply circuit (boost circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes the potential level of the signal, voltage source, current source, switching circuit, amplifier circuit (circuit that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifier, differential amplifier) A circuit, a source follower circuit, a buffer circuit, etc.), a signal generation circuit, a storage circuit, a control circuit, etc.) can be connected one or more between X and Y. As an example, even if another circuit is sandwiched between X and Y, if the signal output from X is transmitted to Y, it is assumed that X and Y are functionally connected. To do. In addition, X and Y
When and are functionally connected, when X and Y are directly connected, and when X and Y are connected.
It shall include the case where and is electrically connected.

なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとY
とが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟ん
で接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYと
の間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接的に接続され
ている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場
合)とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、
と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されてい
る場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
When it is explicitly stated that X and Y are electrically connected, X and Y are used.
When is electrically connected (that is, when another element or another circuit is sandwiched between X and Y), and when X and Y are functionally connected. The case (that is, the case where X and Y are functionally connected with another circuit in between) and the case where X and Y are directly connected (that is, between X and Y). (When another element or another circuit is connected without sandwiching the device) is disclosed in the present specification and the like. That is, they are electrically connected,
When it is explicitly stated, the same contents as when it is explicitly stated that it is simply connected shall be disclosed in the present specification and the like.

また、異なる図面間で同じ符号が付されている構成要素は、特に説明がない限り、同じ
ものを表す。
In addition, components having the same reference numerals between different drawings represent the same components unless otherwise specified.

また、図面上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されてい
る場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もあ
る。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び
電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電
気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場
合も、その範疇に含める。
Further, even when the independent components are shown to be electrically connected to each other on the drawing, one component may have the functions of a plurality of components at the same time. is there. For example, when a part of the wiring also functions as an electrode, one conductive film has the functions of both the wiring function and the electrode function. Therefore, the electrical connection in the present specification also includes the case where one conductive film has the functions of a plurality of components in combination.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置及び記憶装置について説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the semiconductor device and the storage device according to one aspect of the present invention will be described.

<半導体装置の構成例>
図1(A)に、本発明の一態様に係る半導体装置に含まれるメモリセルアレイ10の構
成例を示す。メモリセルアレイ10は複数のメモリセルMCを有する。メモリセルMCは
、データを記憶する機能を有する回路である。図1(A)には、メモリセルアレイ10が
m列n行のメモリセルMCを有する構成例を示す。以下、x列y行(xは1以上m以下の
整数、yは1以上n以下の整数)のメモリセルMCを、MC[x,y]と表記する。当該
複数のメモリセルMCを、半導体装置のメモリセルアレイ10として用いることができる
<Semiconductor device configuration example>
FIG. 1A shows a configuration example of the memory cell array 10 included in the semiconductor device according to one aspect of the present invention. The memory cell array 10 has a plurality of memory cells MC. The memory cell MC is a circuit having a function of storing data. FIG. 1A shows a configuration example in which the memory cell array 10 has a memory cell MC in m columns and n rows. Hereinafter, the memory cell MC in the x column and y row (x is an integer of 1 or more and m or less, y is an integer of 1 or more and n or less) is referred to as MC [x, y]. The plurality of memory cell MCs can be used as the memory cell array 10 of the semiconductor device.

メモリセルMCは、複数の配線WL(配線WLa、配線WLb)と、複数の配線BL(
配線BLa、配線BLb)とに接続されている。配線WLは、データの書き込み、読み出
し、又は保持を行うための電位を、所定の行のメモリセルMCに供給する機能を有する。
配線BLは、データの書き込み、読み出し、又は保持を行うための電位を、所定の列のメ
モリセルMCに供給する機能を有する。また、配線BLは、メモリセルMCに書き込むデ
ータに対応する電位(以下、書き込み電位ともいう。)を伝える機能を有する。なお、M
C[x,y]と接続された配線WLa、配線WLb、配線BLa、配線BLbを、それぞ
れ配線WLa[y]、配線WLb[y]、配線BLa[x]、配線BLb[x]と表記す
る。
The memory cell MC includes a plurality of wiring WLs (wiring WLa, wiring WLb) and a plurality of wiring BLs (wiring WLa, wiring WLb).
It is connected to the wiring BLa and the wiring BLb). The wiring WL has a function of supplying a potential for writing, reading, or holding data to the memory cell MC in a predetermined row.
The wiring BL has a function of supplying a potential for writing, reading, or holding data to a memory cell MC in a predetermined row. Further, the wiring BL has a function of transmitting a potential (hereinafter, also referred to as a writing potential) corresponding to the data to be written to the memory cell MC. In addition, M
The wiring WLa, wiring WLb, wiring BLa, and wiring BLb connected to C [x, y] are referred to as wiring WLa [y], wiring WLb [y], wiring BLa [x], and wiring BLb [x], respectively. ..

図1(A)においては、配線WLが同じ行のメモリセルMCに共有され、配線BLが同
じ列のメモリセルMCに共有されている構成例を示している。しかし、これらの配線は、
メモリセルMCごとに個別に設けられていてもよい。
FIG. 1A shows a configuration example in which the wiring WL is shared by the memory cells MC in the same row and the wiring BL is shared by the memory cells MC in the same column. But these wires are
It may be provided individually for each memory cell MC.

メモリセルMCは、トランジスタや容量素子によって構成することができる。ここで、
メモリセルMCには、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ(以下、OS
トランジスタともいう。)を用いることが好ましい。金属酸化物は、シリコンなどの半導
体よりもバンドギャップが大きく、少数キャリア密度が低いため、チャネル形成領域に金
属酸化物を用いたトランジスタのオフ電流は極めて小さい。そのため、メモリセルMCに
OSトランジスタを用いる場合、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ(以
下、Siトランジスタともいう。)などを用いる場合と比較して、メモリセルMCに保持
された電位を長期間にわたって保持することができる。これにより、所定の周期で再度書
き込みを行う動作(リフレッシュ動作)が不要となるか、又は、リフレッシュ動作の頻度
を極めて少なくすることができる。また、メモリセルMCへの信号の供給が停止された期
間においても、長期間データを保持することができる。したがって、メモリセルアレイ1
0における消費電力を低減することができる。
The memory cell MC can be configured by a transistor or a capacitive element. here,
The memory cell MC is a transistor having a metal oxide in the channel formation region (hereinafter, OS).
Also called a transistor. ) Is preferably used. Since the metal oxide has a larger bandgap and a lower minority carrier density than a semiconductor such as silicon, the off-current of the transistor using the metal oxide in the channel formation region is extremely small. Therefore, when an OS transistor is used for the memory cell MC, the potential held in the memory cell MC is maintained for a long period of time as compared with the case where a transistor having silicon in the channel formation region (hereinafter, also referred to as a Si transistor) is used. Can be retained. As a result, the operation of rewriting at a predetermined cycle (refresh operation) becomes unnecessary, or the frequency of the refresh operation can be extremely reduced. Further, the data can be retained for a long period of time even during the period when the supply of the signal to the memory cell MC is stopped. Therefore, the memory cell array 1
The power consumption at 0 can be reduced.

図1(B)に、本発明の一態様に係るメモリセルMCの構成の一部を示す。本発明の一
態様において、メモリセルMCは回路MCa、回路MCbを有する。回路MCa、回路M
Cbはそれぞれ、データを記憶する機能を有する。回路MCaは、トランジスタTra、
容量素子Caを有する。回路MCbは、トランジスタTrb、容量素子Cbを有する。
FIG. 1B shows a part of the configuration of the memory cell MC according to one aspect of the present invention. In one aspect of the present invention, the memory cell MC has a circuit MCa and a circuit MCb. Circuit MCa, Circuit M
Each Cb has a function of storing data. The circuit MCa is a transistor Tra,
It has a capacitive element Ca. The circuit MCb includes a transistor Trb and a capacitive element Cb.

トランジスタTraのソース又はドレインの一方は容量素子Caの一方の電極と接続さ
れ、ソース又はドレインの他方は配線L1aと接続されている。容量素子Caの他方の電
極は配線L2aと接続されている。なお、配線L1a、配線L2aは、所定の信号が供給
される配線である。ここで、トランジスタTraのソース又はドレインの一方、容量素子
Caの一方の電極と接続されたノードを、ノードFNaと表記する。ノードFNaは、メ
モリセルMCの電位保持部としての機能を有する。なお、回路MCbも回路MCaと同様
の回路構成を有する。
One of the source or drain of the transistor Tra is connected to one electrode of the capacitive element Ca, and the other of the source or drain is connected to the wiring L1a. The other electrode of the capacitive element Ca is connected to the wiring L2a. The wiring L1a and the wiring L2a are wirings to which a predetermined signal is supplied. Here, a node connected to one of the sources and drains of the transistor Tra and one electrode of the capacitive element Ca is referred to as a node FNa. The node FNa has a function as a potential holding unit of the memory cell MC. The circuit MCb also has the same circuit configuration as the circuit MCa.

トランジスタTra、トランジスタTrbは、データの書き込み用スイッチとしての機
能を有する。また、配線L1a、配線L1bは、書き込み電位を伝える機能を有する。ト
ランジスタTraが導通状態になると、配線L1aの電位がトランジスタTraを介して
ノードFNaに供給される。これにより、回路MCaへのデータの書き込みが行われる。
その後、トランジスタTraがオフ状態となると、ノードFNaがフローティング状態と
なり、データが保持される。回路MCbにおいても、同様の動作によりデータの書き込み
及び保持が行われる。
The transistor Tra and the transistor Trb have a function as a switch for writing data. Further, the wiring L1a and the wiring L1b have a function of transmitting a writing potential. When the transistor Tra becomes conductive, the potential of the wiring L1a is supplied to the node FNa via the transistor Tra. As a result, data is written to the circuit MCa.
After that, when the transistor Tra is turned off, the node FNa is in a floating state and data is retained. In the circuit MCb, data is written and held by the same operation.

ここで、データの書き込み用スイッチとしての機能を有するトランジスタTra、トラ
ンジスタTrbには、OSトランジスタを用いることが好ましい。前述したように、OS
トランジスタのオフ電流は極めて小さいため、トランジスタTra、トランジスタTrb
がオフ状態の期間において、ノードFNa、ノードFNbの電位を極めて長期間にわたっ
て保持することができる。そのため、メモリセルMCにおける消費電力を低減することが
できる。
Here, it is preferable to use an OS transistor for the transistor Tra and the transistor Trb having a function as a data writing switch. As mentioned above, OS
Since the off current of the transistor is extremely small, the transistor Tra and the transistor Trb
The potentials of the node FNa and the node FNb can be maintained for an extremely long period of time in the off state. Therefore, the power consumption in the memory cell MC can be reduced.

なお、チャネル幅で規格化したOSトランジスタのオフ電流は、ソース又はドレイン電
圧が10V、室温(25℃程度)の状態で10×10−21A/μm(10ゼプトA/μ
m)以下とすることが可能である。トランジスタTra、トランジスタTrbに用いるO
Sトランジスタのオフ電流は、室温(25℃程度)にて1×10−18A以下、又は、1
×10−21A以下、又は1×10−24A以下が好ましい。又は、リーク電流は85℃
にて1×10−15A以下、又は1×10−18A以下、又は1×10−21A以下であ
ることが好ましい。
The off-current of the OS transistor standardized by the channel width is 10 × 10-21 A / μm (10 Zepto A / μ) when the source or drain voltage is 10 V and the room temperature (about 25 ° C.).
m) It can be as follows. O used for transistor Tra and transistor Trb
The off current of the S transistor is 1 × 10-18 A or less or 1 at room temperature (about 25 ° C).
It is preferably × 10-21 A or less, or 1 × 10-24 A or less. Alternatively, the leak current is 85 ° C.
It is preferably 1 × 10 -15 A or less, 1 × 10 -18 A or less, or 1 × 10 -21 A or less.

また、OSトランジスタのチャネル形成領域に含まれる金属酸化物は、インジウム(I
n)及び亜鉛(Zn)の少なくとも一方を含むことが好ましい。このような金属酸化物と
しては、In酸化物、Zn酸化物、In−Zn酸化物、In−M−Zn酸化物(元素Mは
、Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、又はHf)が代表的である。これら
金属酸化物は、電子供与体(ドナー)となる水素などの不純物を低減し、かつ酸素欠損も
低減することで、金属酸化物をi型半導体(真性半導体)にする、あるいはi型半導体に
限りなく近づけることができる。このような金属酸化物は、高純度化された金属酸化物と
呼ぶことができる。例えば、金属酸化物のキャリア密度は、8×1015cm−3未満、
好ましくは1×1011cm−3未満、より好ましくは1×1010cm−3未満であり
、かつ、1×10−9cm−3以上とすることができる。
The metal oxide contained in the channel forming region of the OS transistor is indium (I).
It preferably contains at least one of n) and zinc (Zn). Examples of such metal oxides include In oxide, Zn oxide, In—Zn oxide, and In—M—Zn oxide (elements M are Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, and Nd. , Or Hf) is typical. These metal oxides reduce impurities such as hydrogen, which serves as an electron donor, and also reduce oxygen deficiency, thereby turning the metal oxide into an i-type semiconductor (intrinsic semiconductor) or an i-type semiconductor. You can get as close as you can. Such a metal oxide can be called a highly purified metal oxide. For example, the carrier density of metal oxides is less than 8 × 10 15 cm -3 ,
It is preferably less than 1 × 10 11 cm -3 , more preferably less than 1 × 10 10 cm -3 , and more than 1 × 10 -9 cm -3 .

また、金属酸化物はバンドギャップが大きく、電子が励起されにくく、正孔の有効質量
が大きい。このため、OSトランジスタはSiトランジスタと比較して、電子雪崩降伏等
が生じにくい場合がある。電子雪崩降伏に起因するホットキャリア劣化等が抑制されるこ
とで、OSトランジスタは高いドレイン耐圧を有することとなり、高いドレイン電圧で駆
動することが可能となる。そのため、トランジスタTra、トランジスタTrbにOSト
ランジスタを用いることにより、ノードFNa、ノードFNbに保持される電位の範囲を
広げることができる。
Further, the metal oxide has a large band gap, electrons are not easily excited, and the effective mass of holes is large. Therefore, the OS transistor may be less likely to cause electron avalanche breakdown than the Si transistor. By suppressing hot carrier deterioration caused by electron avalanche breakdown, the OS transistor has a high drain withstand voltage and can be driven with a high drain voltage. Therefore, by using an OS transistor for the transistor Tra and the transistor Trb, the range of potentials held by the node FNa and the node FNb can be expanded.

なお、トランジスタTra、トランジスタTrbとして、OSトランジスタ以外のトラ
ンジスタを用いてもよい。例えば、金属酸化物以外の単結晶半導体を有する基板において
、該基板の一部にチャネルが形成されるトランジスタを用いてもよい。このような基板と
しては、例えば、単結晶シリコン基板や単結晶ゲルマニウム基板などが挙げられる。また
、トランジスタTra、トランジスタTrbとして、金属酸化物以外の半導体材料を含む
膜にチャネルが形成されるトランジスタを用いてもよい。このような膜としては、例えば
、非晶質シリコン膜、微結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜、単結晶シリコン膜、非晶質
ゲルマニウム膜、微結晶ゲルマニウム膜、多結晶ゲルマニウム膜、又は単結晶ゲルマニウ
ム膜などが挙げられる。
In addition, a transistor other than the OS transistor may be used as the transistor Tra and the transistor Trb. For example, in a substrate having a single crystal semiconductor other than a metal oxide, a transistor having a channel formed in a part of the substrate may be used. Examples of such a substrate include a single crystal silicon substrate and a single crystal germanium substrate. Further, as the transistor Tra and the transistor Trb, a transistor in which a channel is formed in a film containing a semiconductor material other than a metal oxide may be used. Examples of such a film include an amorphous silicon film, a microcrystalline silicon film, a polycrystalline silicon film, a single crystal silicon film, an amorphous germanium film, a microcrystalline germanium film, a polycrystalline germanium film, or a single crystal germanium. Examples include membranes.

メモリセルMCが有する容量素子として、メモリセルMCを構成するトランジスタや配
線が形成する寄生容量を用いてもよい。また、メモリセルMCが有する容量素子として、
メモリセルMCを構成するトランジスタのゲートと、ソース又はドレインと、の間で形成
される容量を利用してもよい。また、ノードFNa又は/及びノードFNbと接続される
容量素子は、2つ以上設けてもよい。
As the capacitance element of the memory cell MC, the parasitic capacitance formed by the transistors and wirings constituting the memory cell MC may be used. Further, as a capacitance element of the memory cell MC,
The capacitance formed between the gate of the transistor constituting the memory cell MC and the source or drain may be utilized. Further, two or more capacitive elements connected to the node FNa and / and the node FNb may be provided.

ここで、本発明の一態様においては、トランジスタTraのゲートがノードFNbと接
続され、トランジスタTrbのゲートがノードFNaと接続されている。そのため、トラ
ンジスタTra、トランジスタTrbの導通状態を、それぞれノードFNb、ノードFN
aの電位によって制御することができる。
Here, in one aspect of the present invention, the gate of the transistor Tra is connected to the node FNb, and the gate of the transistor Trb is connected to the node FNa. Therefore, the conduction state of the transistor Tra and the transistor Trb is changed to the node FNb and the node FN, respectively.
It can be controlled by the potential of a.

また、本発明の一態様において、ノードFNaは、容量素子Caを介して配線L2aと
接続されている。そのため、配線L2aの電位を変化させることにより、容量素子Caの
容量結合を利用して、ノードFNaの電位を制御することができる。同様に、配線L2b
の電位を変化させることにより、容量素子Cbの容量結合を利用して、ノードFNbの電
位を制御することができる。
Further, in one aspect of the present invention, the node FNa is connected to the wiring L2a via the capacitive element Ca. Therefore, by changing the potential of the wiring L2a, the potential of the node FNa can be controlled by utilizing the capacitive coupling of the capacitive element Ca. Similarly, wiring L2b
By changing the potential of the node FNb, the potential of the node FNb can be controlled by utilizing the capacitive coupling of the capacitive element Cb.

ここで、例えばメモリセルMCが回路MCaのみの構成である場合、メモリセルMCの
データ保持時には、ノードFNaのみに一定の電位が保持されることになる。これはメモ
リセルMCが、ノードFNaに一定の正(又は負)の電位(以下、データ“1”ともいう
。)又は0V(以下、データ“0”ともいう。)のいずれかを保持できる2値のメモリセ
ルである場合、データ“1”保持時には、トランジスタTraのソース又はドレインの一
方のみに正(又は負)の電位が印加され、データ“0”保持時には、トランジスタTra
のいずれの電極(ソース、ドレイン、ゲート)にも正(又は負)の電位が印加されないこ
とになる。すなわち、メモリセルMCが回路MCaのみの構成である場合には、データ“
1”保持時に、トランジスタTraのソース又はドレインの一方に正(又は負)の電位と
いう一種類のストレスのみが印加され続けることになる。このため、メモリセルMCが回
路MCaのみの構成である場合には、データ“1”保持起因の印加ストレスによって、ト
ランジスタTraの劣化が誘発・加速される場合がある。該劣化によってトランジスタT
raの電気特性(閾値電圧、オフ電流等)が変動すると、回路MCa(メモリセルMC)
におけるデータの読み書きや保持などに支障をきたす場合がある。
Here, for example, when the memory cell MC has only the circuit MCa, a constant potential is held only in the node FNa when the data of the memory cell MC is held. This means that the memory cell MC can hold either a constant positive (or negative) potential (hereinafter, also referred to as data “1”) or 0V (hereinafter, also referred to as data “0”) in the node FNa2. In the case of a value memory cell, a positive (or negative) potential is applied to only one of the source and drain of the transistor Tra when the data "1" is held, and the transistor Tra is held when the data "0" is held.
No positive (or negative) potential is applied to any of the electrodes (source, drain, gate). That is, when the memory cell MC has only the circuit MCa, the data "
At the time of holding 1 ”, only one kind of stress of positive (or negative) potential is continuously applied to one of the source and drain of the transistor Tra. Therefore, when the memory cell MC has only the circuit MCa. In some cases, the application stress caused by holding the data "1" induces and accelerates the deterioration of the transistor Tra. The deterioration causes the transistor T.
When the electrical characteristics of ra (threshold voltage, off current, etc.) fluctuate, the circuit MCa (memory cell MC)
It may interfere with the reading, writing and retention of data in.

しかしながら、本発明の一態様では、2つの回路(回路MCa及び回路MCb)に対し
て図1(B)に示すように電気的な接続を行い、これを1つのメモリセルMCとする構成
とすることによって、前述したトランジスタTraの劣化を抑制することができる。以下
で詳細を説明する。
However, in one aspect of the present invention, two circuits (circuit MCa and circuit MCb) are electrically connected as shown in FIG. 1B, and this is configured as one memory cell MC. Thereby, the deterioration of the transistor Tra described above can be suppressed. Details will be described below.

図1(B)に示すように、トランジスタTraのゲートとノードFNbとは接続されて
おり、トランジスタTraのソース又はドレインの一方とノードFNaとは接続されてい
る。また。トランジスタTrbのゲートとノードFNaとは接続されており、トランジス
タTrbのソース又はドレインの一方とノードFNbとは接続されている。ここで、ノー
ドFNaに一定の正の電位が保持され、かつノードFNbに0Vが保持される組み合わせ
をデータ“1”、ノードFNaに0Vが保持され、かつノードFNbに一定の正の電位が
保持される組み合わせをデータ“0”と定義し直す。例えば、メモリセルMCが該データ
“1”と該データ“0”のいずれかを保持できる2値のメモリセルである場合、データ“
1”保持時には、トランジスタTraのソース又はドレインの一方とトランジスタTrb
のゲートに正の電位が印加され、データ“0”保持時には、トランジスタTrbのソース
又はドレインの一方とトランジスタTraのゲートに正の電位が印加されることになる。
これを各トランジスタのソース又はドレインの一方の電位を基準(0V)として考えると
、データ“1”保持時には、トランジスタTraのゲート絶縁体(ノードFNa側)に負
の電位が印加されたのと等価な状態となり、データ“0”保持時には、トランジスタTr
bのゲート絶縁体(ノードFNb側)に負の電位が印加されたのと等価な状態になる。
As shown in FIG. 1 (B), the gate of the transistor Tra and the node FNb are connected, and one of the source or drain of the transistor Tra and the node FNa are connected. Also. The gate of the transistor Trb and the node FNa are connected, and one of the source or drain of the transistor Trb and the node FNb are connected. Here, the combination in which the node FNa holds a constant positive potential and the node FNb holds 0V is data "1", the node FNa holds 0V, and the node FNb holds a constant positive potential. The combination to be created is redefined as data "0". For example, when the memory cell MC is a binary memory cell capable of holding either the data “1” or the data “0”, the data “
When holding 1 ”, one of the source or drain of the transistor Tra and the transistor Trb
A positive potential is applied to the gate of the transistor Trb, and when the data “0” is held, a positive potential is applied to one of the source or drain of the transistor Trb and the gate of the transistor Tra.
Considering this with the potential of one of the source or drain of each transistor as a reference (0V), it is equivalent to a negative potential being applied to the gate insulator (node FNa side) of the transistor Tra when the data "1" is held. When the data "0" is held, the transistor Tr
A state equivalent to the application of a negative potential to the gate insulator (node FNb side) of b is obtained.

すなわち、図1(B)に示すメモリセルMCにおいて、データ“1”保持時には、トラ
ンジスタTraには負のゲートバイアスストレス(以下、−GBSともいう。)が印加さ
れることになる。また、正の電位が保持されたノードFNaはトランジスタTrbのゲー
トと接続されているため、トランジスタTrbには正のゲートバイアスストレス(以下、
+GBSともいう。)が印加されることになる。同様にして、データ“0”保持時には、
トランジスタTraには+GBSが、トランジスタTrbには−GBSがそれぞれ印加さ
れることになる(表1参照。)。
That is, in the memory cell MC shown in FIG. 1 (B), a negative gate bias stress (hereinafter, also referred to as −GBS) is applied to the transistor Tra when the data “1” is held. Further, since the node FNa in which the positive potential is held is connected to the gate of the transistor Trb, the transistor Trb has a positive gate bias stress (hereinafter referred to as “)”.
Also called + GBS. ) Will be applied. Similarly, when holding data "0",
+ GBS is applied to the transistor Tra, and -GBS is applied to the transistor Trb (see Table 1).

このように、本発明の一態様では、メモリセルMCのデータ“1”保持時とデータ“0
”保持時とで、トランジスタTra及びトランジスタTrbにそれぞれ逆の極性のストレ
ス(+GBS、−GBS)が印加される。これにより、メモリセルMCのデータ保持時に
、トランジスタTra及びトランジスタTrbに+GBS又は−GBSのどちらか一方の
極性のストレスのみが印加されることがなくなる。また、例えばデータ“1”保持時にト
ランジスタTra(トランジスタTrb)が−GBS(+GBS)起因で劣化したとして
も、データ“0”保持時にトランジスタTra(トランジスタTrb)が+GBS(−G
BS)起因の劣化をすることで、それぞれの劣化を相殺することができる。
As described above, in one aspect of the present invention, when the data “1” of the memory cell MC is held and the data “0”.
"At the time of holding, stress (+ GBS, -GBS) of opposite polarity is applied to the transistor Tra and the transistor Trb, respectively. As a result, when the data of the memory cell MC is held, the transistor Tra and the transistor Trb are subjected to + GBS or -GBS. Only the stress of one of the polarities is not applied. For example, even if the transistor Tra (transistor Trb) deteriorates due to -GBS (+ GBS) when the data "1" is held, the data "0" is held. Sometimes the transistor Tra (transistor Trb) is + GBS (-G)
By deteriorating due to BS), each deterioration can be offset.

上述のように、図1(B)の構成をメモリセルMCに適用することにより、トランジス
タTra、トランジスタTrbの劣化及び特性の変動を低減し、図1(A)のメモリセル
アレイ10の信頼性を向上させることができる。以下では、上記の構成を備えたメモリセ
ルMCの具体的な構成例、動作例について詳細を説明する。
As described above, by applying the configuration of FIG. 1 (B) to the memory cell MC, deterioration of the transistor Tra and transistor Trb and fluctuation of characteristics are reduced, and the reliability of the memory cell array 10 of FIG. 1 (A) is improved. Can be improved. Hereinafter, specific configuration examples and operation examples of the memory cell MC having the above configuration will be described in detail.

<メモリセルの構成例>
図2に、本発明の一態様に係るメモリセルMCの具体的な構成例を示す。なお、図2に
は代表例としてメモリセルMC[1,1]、メモリセルMC[2,1]、メモリセルMC
[1,2]、メモリセルMC[2,2]を示しているが、その他のメモリセルMCも同様
の構成とすることができる。
<Memory cell configuration example>
FIG. 2 shows a specific configuration example of the memory cell MC according to one aspect of the present invention. Note that, as typical examples in FIG. 2, memory cell MC [1,1], memory cell MC [2,1], and memory cell MC
Although [1, 2] and the memory cell MC [2, 2] are shown, other memory cell MCs can have the same configuration.

メモリセルMC[1,1]、メモリセルMC[2,1]、メモリセルMC[1,2]、
メモリセルMC[2,2]はそれぞれ、回路MCa及び回路MCbを有する。回路MCa
は、トランジスタTra及び容量素子Caを有する。回路MCbは、トランジスタTrb
及び容量素子Cbを有する。
Memory cell MC [1,1], memory cell MC [2,1], memory cell MC [1,2],
The memory cells MC [2, 2] have a circuit MCa and a circuit MCb, respectively. Circuit MCa
Has a transistor Tra and a capacitive element Ca. The circuit MCb is a transistor Trb.
And a capacitive element Cb.

トランジスタTraのゲートはノードFNbと接続され、ソース又はドレインの一方は
トランジスタTrbのゲート及び容量素子Caの一方の電極とノードFNaにて接続され
、ソース又はドレインの他方は配線BLaと接続されている。容量素子Caの他方の電極
は、配線WLaと接続されている。トランジスタTrbのゲートはノードFNaと接続さ
れ、ソース又はドレインの一方はトランジスタTraのゲート及び容量素子Cbの一方の
電極とノードFNbにて接続され、ソース又はドレインの他方は配線BLbと接続されて
いる。容量素子Cbの他方の電極は、配線WLbと接続されている。
The gate of the transistor Tra is connected to the node FNb, one of the source or drain is connected to one electrode of the gate of the transistor Trb and the capacitance element Ca by the node FNa, and the other of the source or drain is connected to the wiring BLa. .. The other electrode of the capacitive element Ca is connected to the wiring WLa. The gate of the transistor Trb is connected to the node FNa, one of the source or drain is connected to one electrode of the gate of the transistor Tra and the capacitance element Cb at the node FNb, and the other of the source or drain is connected to the wiring BLb. .. The other electrode of the capacitive element Cb is connected to the wiring WLb.

図2には、配線WLa、配線WLbが同一の行のメモリセルMC(ここでは、メモリセ
ルMC[1,1]とメモリセルMC[2,1]、又は、MC[1,2]とMC[2,2]
)によって共有され、配線BLa、配線BLbが同一の列のメモリセルMC(ここでは、
メモリセルMC[1,1]とメモリセルMC[1,2]、又は、メモリセルMC[2,1
]とメモリセルMC[2,2])によって共有されている構成例を示している。ただし、
これらの配線は、メモリセルMCごとに個別に設けられていてもよい。
In FIG. 2, memory cells MC in the same row of wiring WLa and wiring WLb (here, memory cells MC [1,1] and memory cells MC [2,1], or MC [1,2] and MC. [2,2]
), And the wiring BLa and the wiring BLb are the same row of memory cells MC (here, in this case).
Memory cell MC [1,1] and memory cell MC [1,2], or memory cell MC [2,1]
] And the memory cell MC [2,2]). However,
These wirings may be provided individually for each memory cell MC.

配線WLaは、メモリセルMCへのデータの書き込み、読み出し、又は保持を行うため
の電位を、所定の行のメモリセルMCのノードFNaに供給する機能を有する。配線WL
aは、容量素子Caを介してノードFNaと接続されているため、配線WLaの電位を制
御することにより、容量素子Caの容量結合を利用して、ノードFNaの電位を制御する
ことができる。また、ノードFNaはトランジスタTrbのゲートと接続されているため
、配線WLaの電位を制御することにより、トランジスタTrbの導通状態を制御するこ
とができる。同様に、配線WLbの電位を制御することにより、ノードFNbの電位を制
御することができ、トランジスタTraの導通状態を制御することができる。
The wiring WLa has a function of supplying a potential for writing, reading, or holding data to the memory cell MC to the node FNa of the memory cell MC in a predetermined row. Wiring WL
Since a is connected to the node FNa via the capacitive element Ca, the potential of the node FNa can be controlled by controlling the potential of the wiring WLa by utilizing the capacitive coupling of the capacitive element Ca. Further, since the node FNa is connected to the gate of the transistor Trb, the conduction state of the transistor Trb can be controlled by controlling the potential of the wiring WLa. Similarly, by controlling the potential of the wiring WLb, the potential of the node FNb can be controlled, and the conduction state of the transistor Tra can be controlled.

配線BLaは、メモリセルMCへのデータの書き込み、読み出し、又は保持を行うため
の電位を、所定の列のメモリセルMCのノードFNaに供給する機能を有する。配線BL
aはトランジスタTraのソース又はドレインの他方と接続されているため、上述した配
線WLbの電位制御によりトランジスタTraを導通状態にすることで、配線BLaから
の電位を、トランジスタTraを介してノードFNaに供給することができる。同様に、
配線BLbからの電位を、トランジスタTrbを介してノードFNbに供給することがで
きる。
The wiring BLa has a function of supplying a potential for writing, reading, or holding data to the memory cell MC to the node FNa of the memory cell MC in a predetermined row. Wiring BL
Since a is connected to the other of the source or drain of the transistor Tra, by making the transistor Tra conductive by the potential control of the wiring WLb described above, the potential from the wiring BLa is transmitted to the node FNa via the transistor Tra. Can be supplied. Similarly
The potential from the wiring BLb can be supplied to the node FNb via the transistor Trb.

このように、配線WL(配線WLa、配線WLb)からの電位供給と、配線BL(配線
BLa、配線BLb)からの電位供給と、を適切に組み合わせることによって、メモリセ
ルMCへのデータの書き込みを行うための電位を、ノードFNa及びノードFNbに供給
することができる。
In this way, by appropriately combining the potential supply from the wiring WL (wiring WLa, wiring WLb) and the potential supply from the wiring BL (wiring BLa, wiring BLb), data can be written to the memory cell MC. The potential to do so can be supplied to the nodes FNa and FNb.

上述のように、本発明の一態様に係るメモリセルMCは上記の回路構成を有することに
より、ノードFNa、ノードFNbにそれぞれ、正(又は負)の電位を供給(書き込み)
し、保持させることができる。例えば、メモリセルMCが前述したデータ“1”とデータ
“0”のいずれかを保持できる2値のメモリセルである場合、データ“1”書き込み時に
は、配線WLaは容量素子Caの容量結合を利用して、ノードFNaの電位を正(又は負
)に制御する機能を有し、配線WLbは容量素子Cbの容量結合を利用して、ノードFN
bの電位を0Vに制御する機能を有する。一方、データ“0”書き込み時には、配線WL
aは容量素子Caの容量結合を利用して、ノードFNaの電位を0Vに制御する機能を有
し、配線WLbは容量素子Cbの容量結合を利用して、ノードFNbの電位を正(又は負
)に制御する機能を有する。これにより、メモリセルMCのデータ“1”保持時とデータ
“0”保持時とで、トランジスタTraとトランジスタTrbにはそれぞれ逆の極性のス
トレス(+GBS、−GBS)が印加されることになるため、トランジスタTra及びト
ランジスタTrbの劣化を抑制することができる。以下では、ノードFNに正(又は負)
の電位が供給、保持されるときの、メモリセルMCの具体的な動作例について説明する。
As described above, since the memory cell MC according to one aspect of the present invention has the above circuit configuration, positive (or negative) potentials are supplied (written) to the node FNa and the node FNb, respectively.
And can be retained. For example, when the memory cell MC is a binary memory cell capable of holding either the data “1” or the data “0” described above, the wiring WLa uses the capacitive coupling of the capacitive element Ca when writing the data “1”. Then, it has a function of controlling the potential of the node FNa to be positive (or negative), and the wiring WLb utilizes the capacitive coupling of the capacitive element Cb to make the node FN.
It has a function of controlling the potential of b to 0V. On the other hand, when writing data "0", the wiring WL
a has a function of controlling the potential of the node FNa to 0V by utilizing the capacitive coupling of the capacitive element Ca, and the wiring WLb uses the capacitive coupling of the capacitive element Cb to make the potential of the node FNb positive (or negative). ) Has a function to control. As a result, stresses of opposite polarities (+ GBS, -GBS) are applied to the transistor Tra and the transistor Trb when the data "1" is held and when the data "0" is held in the memory cell MC. , Deterioration of the transistor Tra and the transistor Trb can be suppressed. In the following, the node FN is positive (or negative)
A specific operation example of the memory cell MC when the potential of the memory cell MC is supplied and held will be described.

<メモリセルの動作例>
図3に、本発明の一態様に係るメモリセルMCにデータを書き込む動作、及び、書き込
まれた(記憶された)データを読み出す動作の一例を表すタイミングチャートを示す。
<Example of memory cell operation>
FIG. 3 shows a timing chart showing an example of an operation of writing data to the memory cell MC according to one aspect of the present invention and an operation of reading the written (stored) data.

なお、以下では、図2におけるメモリセルMCのそれぞれに1ビット(2値)のデータ
を記憶する場合について説明する。ここでは具体例として、ノードFNaの電位が正、ノ
ードFNbの電位が0Vである状態がメモリセルMCにデータ“1”が記憶された状態に
対応し、ノードFNaの電位が0V、ノードFNbの電位が正である状態がメモリセルM
Cにデータ“0”が記憶された状態に対応する場合について説明する。
In the following, a case where 1 bit (binary value) data is stored in each of the memory cells MC in FIG. 2 will be described. Here, as a specific example, the state where the potential of the node FNa is positive and the potential of the node FNb is 0V corresponds to the state where the data “1” is stored in the memory cell MC, the potential of the node FNa is 0V, and the potential of the node FNb is 0V. Memory cell M when the potential is positive
A case corresponding to a state in which data “0” is stored in C will be described.

なお、ノードFNa、ノードFNbの電位は上記に限られない。すなわち、ノードFN
a、ノードFNbには、正、0の2値だけでなく、3値以上の電位を保持することもでき
る。この場合、メモリセルMCに記憶することが可能な情報量を増加させることができる
。また、ノードFNa、ノードFNbの電位とデータの対応も上記に限られず、任意に定
義することができる。
The potentials of the node FNa and the node FNb are not limited to the above. That is, node FN
The a and the node FNb can hold not only two values of positive and 0 but also potentials of three or more values. In this case, the amount of information that can be stored in the memory cell MC can be increased. Further, the correspondence between the potentials of the nodes FNa and the node FNb and the data is not limited to the above, and can be arbitrarily defined.

[データの書き込み動作]
まず、図3に示すタイミングチャートを用いて、図2に示すメモリセルMC[1,1]
へのデータの書き込み動作の一例を説明する。図3において、期間T1はデータ“1”の
書き込みを行う期間であり、期間T3はデータ“0”の書き込みを行う期間である。
[Data writing operation]
First, using the timing chart shown in FIG. 3, the memory cells MC [1,1] shown in FIG. 2
An example of the operation of writing data to is described. In FIG. 3, the period T1 is the period for writing the data “1”, and the period T3 is the period for writing the data “0”.

なお、期間T1の直前では、ノードFNa及びノードFNbに0Vの電位が保持されて
いるものとする。
Immediately before the period T1, it is assumed that the potential of 0 V is held in the node FNa and the node FNb.

まず、期間T1において、配線WLb[1]に正の電位(+V)を与える。すると、ト
ランジスタTraが導通状態となり、配線BLa[1]に与えられた正の電位(+V)が
トランジスタTraを介して徐々にノードFNaに供給される。このとき、配線WLa[
1]及び配線BLb[1]の電位を0Vにしておくことで、ノードFNbの電位は0Vま
で低下する。これにより、ノードFNaには+V、ノードFNbには0Vの電位がそれぞ
れ供給された状態になるため、メモリセルMC[1,1]にデータ“1”が書き込まれる
。なお、図3に示すタイミングチャートでは、配線WLb[1]に与える電位と配線BL
a[1]に与える電位がともに+Vとなっているが、それぞれ異なる大きさの電位であっ
てもよい。メモリセルMCへのデータ“1”書き込みが終了したら、期間T2に示すよう
に、配線WLb[1]及び配線BLa[1]の電位を0Vに戻す。
First, in the period T1, a positive potential (+ V) is given to the wiring WLb [1]. Then, the transistor Tra becomes conductive, and the positive potential (+ V) given to the wiring BLa [1] is gradually supplied to the node FNa via the transistor Tra. At this time, the wiring WLa [
By setting the potentials of 1] and the wiring BLb [1] to 0V, the potential of the node FNb drops to 0V. As a result, the potential of + V is supplied to the node FNa and the potential of 0V is supplied to the node FNb, so that the data “1” is written in the memory cell MC [1,1]. In the timing chart shown in FIG. 3, the potential given to the wiring WLb [1] and the wiring BL
The potentials given to a [1] are both + V, but they may have different potentials. When the writing of the data “1” to the memory cell MC is completed, the potentials of the wiring WLb [1] and the wiring BLa [1] are returned to 0V as shown in the period T2.

次に、期間T3において、配線WLa[1]に正の電位(+V)を与える。すると、ト
ランジスタTrbが導通状態となり、配線BLb[1]に与えられた正の電位(+V)が
トランジスタTrbを介してノードFNbに供給される。ノードFNbに+Vの電位が供
給されることで、トランジスタTraも導通状態となる。このとき、配線BLa[1]の
電位が0Vであるため、上述したデータ“1”書き込みでノードFNaに供給されていた
正の電位(+V)が0Vに低下する。なお、図3では、前述したデータ“1”書き込み(
期間T1)に比べて、データ“0”書き込み(期間T3)でのノードFNa及びノードF
Nbの電位の変動が急峻に示されている。これは、図3では、データ“0”書き込み前の
段階で、すでにノードFNaに正の電位(+V)が供給されているため、配線WLaから
の電位供給後にトランジスタTrbが導通状態になるタイミングが早まるためである。そ
の分、トランジスタTrbを介したノードFNbへの電位供給速度が早まり、それに伴っ
て、トランジスタTraが導通状態になるタイミング及びノードFNaへ電位(0V)供
給されるタイミングも早まる。以上の例のようにして、ノードFNaには0Vの電位、ノ
ードFNbには+Vの電位がそれぞれ供給された状態になるため、メモリセルMC[1,
1]にデータ“0”が書き込まれる。なお、図3に示すタイミングチャートでは、配線W
La[1]に与える電位と配線BLb[1]に与える電位がともに+Vとなっているが、
それぞれ異なる大きさの電位であってもよい。メモリセルMC[1,1]へのデータ“0
”書き込みが終了したら、期間T4に示すように、配線WLa[1]及び配線BLb[1
]の電位を0Vに戻す。
Next, in the period T3, a positive potential (+ V) is given to the wiring WLa [1]. Then, the transistor Trb becomes conductive, and the positive potential (+ V) given to the wiring BLb [1] is supplied to the node FNb via the transistor Trb. By supplying the potential of + V to the node FNb, the transistor Tra also becomes conductive. At this time, since the potential of the wiring BLa [1] is 0V, the positive potential (+ V) supplied to the node FNa by writing the data “1” described above drops to 0V. In addition, in FIG. 3, the above-mentioned data "1" is written (
Node FNa and node F in writing data "0" (period T3) compared to period T1)
The fluctuation of the potential of Nb is shown sharply. This is because, in FIG. 3, since the positive potential (+ V) has already been supplied to the node FNa before writing the data “0”, the timing at which the transistor Trb becomes conductive after the potential is supplied from the wiring WLa is This is to speed up. The potential supply speed to the node FNb via the transistor Trb is increased by that amount, and the timing at which the transistor Tra becomes conductive and the timing at which the potential (0V) is supplied to the node FNa are also increased accordingly. As in the above example, since the node FNa is supplied with the potential of 0 V and the node FNb is supplied with the potential of + V, the memory cell MC [1,
Data "0" is written in 1]. In the timing chart shown in FIG. 3, the wiring W
The potential given to La [1] and the potential given to the wiring BLb [1] are both + V.
The potentials may have different magnitudes. Data "0" to memory cell MC [1,1]
"When the writing is completed, as shown in the period T4, the wiring WLa [1] and the wiring BLb [1]
] Potential is returned to 0V.

以上のように、配線WL[1](配線WLa[1]、配線WLb[1])及び配線BL
[1](配線BLa[1]、配線BLb[1])の電位を制御することにより、ノードF
Na及びノードFNbの電位を制御し、メモリセルMC[1,1]にデータ“1”又はデ
ータ“0”の書き込みを行うことができる。
As described above, the wiring WL [1] (wiring WLa [1], wiring WLb [1]) and wiring BL
By controlling the potential of [1] (wiring BLa [1], wiring BLb [1]), the node F
Data "1" or data "0" can be written to the memory cell MC [1,1] by controlling the potentials of Na and the node FNb.

なお、データの書き換え動作は、配線WL(配線WLa、配線WLb)を共通する同じ
行のメモリセルMCに対して一括で行う。図3では、配線WLa[1]、配線WLb[1
]を選択して、メモリセルMC[1,1]に書き込みを行う例を示した。このとき、同様
に、配線WLa[1]、配線WLb[1]を共有する同一行のメモリセルMC[2,1]
にも書き込みを行うことが好ましい。正電位を書き込む際の配線WLa[1]、配線WL
b[1]を共有するデータ“1”又はデータ“0”を共通する同一行のメモリセルMCは
、各メモリセルMCごとに書き込みを行ってもよい。又は、書き込みの際、配線WLa[
1]、配線WLb[1]を同時に正の電位(+V)に上げて、配線WLa[1]、配線W
Lb[1]を共通する同一行のメモリセルMCに対して、それぞれにデータ“1”又はデ
ータ“0”に対応する電圧を各配線BLに与えて、同時にデータ“1”又はデータ“0”
の書き込みを行ってもよい。
The data rewriting operation is collectively performed for the memory cells MC in the same row that share the wiring WL (wiring WLa, wiring WLb). In FIG. 3, the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1]
] Is selected to write to the memory cell MC [1,1]. At this time, similarly, the memory cells MC [2,1] in the same row sharing the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1].
It is preferable to write to. Wiring WLa [1] when writing a positive potential, wiring WL
The memory cell MC in the same row that shares the data "1" or the data "0" that shares b [1] may be written for each memory cell MC. Or, when writing, the wiring WLa [
1], wiring WLb [1] is raised to a positive potential (+ V) at the same time, wiring WLa [1], wiring W
A voltage corresponding to data "1" or data "0" is applied to each wiring BL for each memory cell MC in the same row that shares Lb [1], and data "1" or data "0" is simultaneously applied to each wiring BL.
May be written.

また、ある選択した行のメモリセルMCにおいてデータの書き込みを行う際、その他の
非選択の行のメモリセルMCには、トランジスタTra、トランジスタTrbがオフ状態
を維持できるような電位を供給しておくことが好ましい。例えば、図2におけるメモリセ
ルMC[1,1]を選択してデータを書き込む場合、メモリセルMC[1,2]、MC[
2,2]と接続された配線WLa[2]、配線WLb[2]にはある負の電位(−V)を
印加することが好ましい(図3参照。)。これにより、非選択状態のメモリセルMCにお
いて意図しないデータの変動が生じることを防止することができる。なお、非選択の配線
WLa[2]、配線WLb[2]印加する電圧を−Vとしたが、非選択の配線WLa[2
]、配線WLb[2]に印加する電圧は、非選択のメモリセルMC[1,2]、メモリセ
ルMC[2,2]のトランジスタTra、トランジスタTrbがノードFNa及びノード
FNbのデータ保持状態に依らずに容量Ca、容量Cbを介した容量結合によりオフ状態
とできる電位であればよく、書き込みの際に用いる正の電位(+V)と異なる絶対値の負
の電位でもよい。非選択のメモリセルMC[1,2]あるいはメモリセルMC[2,2]
のトランジスタTra、トランジスタTrbがオフ状態であれば、配線BLa、配線BL
bを共通する列の非選択メモリセルMC[1,2]あるいはメモリセルMC[2,2]の
ノードFNa、ノードFNbの電位と、配線BLa、配線BLbに入る書き込みの電位を
分離でき、誤書き換えを防止することができる。
Further, when writing data in the memory cell MC of a selected row, a potential is supplied to the memory cell MC of the other non-selected rows so that the transistor Tra and the transistor Trb can be maintained in the off state. Is preferable. For example, when the memory cells MC [1,1] in FIG. 2 are selected and data is written, the memory cells MC [1,2], MC [
It is preferable to apply a certain negative potential (−V) to the wiring WLa [2] and the wiring WLb [2] connected to the wiring WLa [2] (see FIG. 3). This makes it possible to prevent unintended data fluctuations from occurring in the memory cell MC in the non-selected state. The voltage applied to the non-selected wiring WLa [2] and the wiring WLb [2] was set to −V, but the non-selected wiring WLa [2] was set.
], The voltage applied to the wiring WLb [2] is such that the non-selected memory cells MC [1, 2], the transistor Tra of the memory cell MC [2, 2], and the transistor Trb are in the data holding state of the node FNa and the node FNb. Any potential may be used as long as it can be turned off by capacitive coupling via capacitance Ca and capacitance Cb, and may be an absolute negative potential different from the positive potential (+ V) used at the time of writing. Non-selected memory cell MC [1, 2] or memory cell MC [2, 2]
If the transistor Tra and transistor Trb are off, the wiring BLa and wiring BL
The potentials of the nodes FNa and FNb of the non-selected memory cells MC [1, 2] or the memory cells MC [2, 2] in the same column of b can be separated from the potentials of the writing entering the wiring BLa and the wiring BLb, which is erroneous. Rewriting can be prevented.

[データの読み出し動作]
次に、図3に示すタイミングチャートを用いて、図2に示すメモリセルMC[1,1]
からのデータの読み出し動作の一例を説明する。図3において、期間T5乃至期間T7は
、メモリセルMCに記憶されたデータ“0”の読み出しを行う期間である。すなわち、期
間T5の直前では、ノードFNaに0の電位、ノードFNbに正の電位(+V)が保持さ
れている。
[Data read operation]
Next, using the timing chart shown in FIG. 3, the memory cells MC [1,1] shown in FIG. 2 are used.
An example of the operation of reading data from is described. In FIG. 3, the period T5 to the period T7 is a period for reading the data “0” stored in the memory cell MC. That is, immediately before the period T5, the node FNa holds a potential of 0 and the node FNb holds a positive potential (+ V).

まず、期間T5において、各メモリセルMCと接続する配線WL(配線WLa、配線W
Lb)に負の電位(−V)を与える。これは、後述するプリチャージを行う際、配線BL
(配線BLa、配線BLb)に印加するプリチャージ電位から選択メモリセルMC及び非
選択メモリMCへの誤書き込みが発生することを防止するためである。ここで、前述の負
の電位は−Vに限らず、メモリセルMC内のトランジスタTra、トランジスタTrbが
、ノードFNa及びノードFNbのデータ保持状態に依らずに、オフ状態にできる任意の
電位であればよい。なお、ノードFNa及びノードFNbには、書き込み動作によってデ
ータ“1”又はデータ“0”の状態により電位を書き込んでいるが、実際には、その電位
に応じた電荷を与えているともいえる。また、ノードFNa及びノードFNbは、書き込
み動作時の電位に応じた電荷を保持しながら、配線WL(配線WLa、配線WLb)等の
電位から容量Ca、容量Cbを介した容量結合により任意に電位を変化させることができ
る。したがって、トランジスタTra、トランジスタTrbは、配線WL(配線WLa、
配線WLb)に負の電位(−V)を与えてオフ状態にすることができる。
First, in the period T5, the wiring WL (wiring WLa, wiring W) connected to each memory cell MC
A negative potential (-V) is given to Lb). This is the wiring BL when precharging, which will be described later.
This is to prevent erroneous writing to the selected memory cell MC and the non-selected memory MC from the precharge potential applied to (wiring BLa, wiring BLb). Here, the above-mentioned negative potential is not limited to −V, and any potential that allows the transistor Tra and transistor Trb in the memory cell MC to be turned off regardless of the data holding state of the node FNa and the node FNb. Just do it. Although the potential is written to the node FNa and the node FNb according to the state of the data "1" or the data "0" by the writing operation, it can be said that the electric charge corresponding to the potential is actually given. Further, the node FNa and the node FNb hold an electric charge corresponding to the potential during the writing operation, and the potential of the wiring WL (wiring WLa, wiring WLb) or the like is arbitrarily combined by the capacitance coupling via the capacitance Ca and the capacitance Cb. Can be changed. Therefore, the transistor Tra and the transistor Trb are the wiring WL (wiring WLa,
A negative potential (-V) can be applied to the wiring WLb) to turn it off.

次に、期間T6において、選択メモリセルMC[1,1]と接続する配線BLa[1]
及び配線BLb[1]に正のプリチャージ電位(+V)を与える。該プリチャージ電位
は、選択メモリセルMC[1,1]に記憶されているのがデータ“1”とデータ“0”の
どちらであるかを識別するための基準となる電位である。例えば、後述する各配線への電
位供給によって、選択メモリセルMC[1,1]と接続する配線BLa[1]及び配線B
Lb[1]に与えた電位(ともに+V)を、これよりも大きい電位あるいは小さい電位
に変動させることができる。この電位変動分(配線BLa[1]と配線BLb[1]のう
ち、どちらが+Vよりも大きい電位に変動し、どちらが+Vよりも小さい電位に変動
したか。)をモニターすることによって、選択メモリセルMC[1,1]に記憶されてい
るのがデータ“1”とデータ“0”のどちらであるかを識別することができる。なお、図
3に示すように、+Vは+Vよりも小さい電位であるとする。
Next, in the period T6, the wiring BLa [1] connected to the selected memory cells MC [1,1]
And the wiring BLb [1] is given a positive precharge potential (+ VP ). The precharge potential is a potential that serves as a reference for identifying whether data “1” or data “0” is stored in the selected memory cell MC [1,1]. For example, wiring BLa [1] and wiring B connected to the selected memory cells MC [1,1] by supplying an electric potential to each wiring described later.
The potential given to Lb [1] (both + VP ) can be changed to a higher potential or a lower potential. This potential fluctuation by (in the wiring BLa [1] to the wiring BLb [1], which varies in greater potential than + V P, Which is varied to smaller potential than + V P.) Monitoring, selection It is possible to identify whether the data “1” or the data “0” is stored in the memory cell MC [1,1]. Incidentally, as shown in FIG. 3, + V P is assumed to be less potential than + V.

次に、期間T7において、選択メモリセルMC[1,1]と接続する配線WLa[1]
及び配線WLb[1]に正の電位(+V)を与える。すると、選択メモリセルMC[1,
1]における容量素子Caの容量結合及び容量素子Cbの容量結合によって、選択メモリ
セルMC[1,1]のトランジスタTra及びトランジスタTrbのゲートにかかる電位
が上昇し、該トランジスタはともに導通状態となる。これにより、選択メモリセルMC[
1,1]におけるノードFNaと、選択メモリセルMC[1,1]と接続する配線BLa
[1]との間、及び選択メモリセルMC[1,1]におけるノードFNbと、選択メモリ
セルMC[1,1]と接続する配線BLb[1]との間で、容量Ca及び容量Cbの容量
と配線BLa[1]及び配線BLb[1]の配線容量に蓄えられた電荷の再配分が行われ
る。図3に示すタイミングチャートでは、読み出し動作(期間T5乃至期間T7)を行う
前の時点T4で、選択メモリセルMC[1,1]にはデータ“0”が記憶された状態とな
っている。すなわち、選択メモリセルMC[1,1]のノードFNaには0Vの電位、ノ
ードFNbには+Vの電位がそれぞれ供給された状態となっている。そのため、該配線B
La[1]の電位は、+Vからそれよりも小さい電位(+V)に低下し、該配線BL
b[1]の電位は、+Vからそれよりも大きい電位(+V)に上昇する。この電位変
動分をモニターすることによって、選択メモリセルMC[1,1]に記憶されているのが
データ“0”であることを識別することができる。なお、図3のタイミングチャートには
示していないが、該配線BLa[1]の電位が+Vに上昇し、該配線BLb[1]の電
位が+Vに低下した場合は、選択メモリセルMC[1,1]に記憶されているのがデー
タ“1”であると識別する。
Next, in the period T7, the wiring WLa [1] connected to the selected memory cell MC [1,1]
And a positive potential (+ V) is given to the wiring WLb [1]. Then, the selected memory cell MC [1,
Due to the capacitive coupling of the capacitive element Ca and the capacitive coupling of the capacitive element Cb in 1], the potential applied to the gate of the transistor Tra and the transistor Trb of the selected memory cell MC [1,1] rises, and both of the transistors become conductive. .. As a result, the selected memory cell MC [
Wiring BLa connecting the node FNa in [1,1] and the selected memory cell MC [1,1]
Of the capacitance Ca and the capacitance Cb between [1] and between the node FNb in the selected memory cell MC [1,1] and the wiring BLb [1] connected to the selected memory cell MC [1,1]. The capacity and the electric charge stored in the wiring capacity of the wiring BLa [1] and the wiring BLb [1] are redistributed. In the timing chart shown in FIG. 3, the data “0” is stored in the selected memory cells MC [1,1] at the time point T4 before the read operation (period T5 to period T7) is performed. That is, the node FNa of the selected memory cells MC [1,1] is supplied with a potential of 0 V, and the node FNb is supplied with a potential of + V. Therefore, the wiring B
Potential of la [1] is reduced to a small potential (+ V L) than the + V P, wiring BL
The potential of b [1] rises from + VP to a higher potential (+ V H ). By monitoring this potential fluctuation amount, it is possible to identify that the data “0” is stored in the selected memory cell MC [1,1]. Although not shown in the timing chart of FIG. 3, when the potential of the wiring BLa [1] rises to + V H and the potential of the wiring BLb [1] falls to + VL , the selected memory cell MC It is identified that the data "1" is stored in [1,1].

なお、読み出しを行う期間T5の前の期間T4では、選択メモリセルMC[1,1]に
データ“0”が記憶された状態となっており、データ“0”の場合、ノードFNbに正の
電位(+V)が保持されていることでトランジスタTraが導通状態で、ノードFNaと
配線BLa[1]が導通した状態となっている。このため、ノードFNaは、データ“0
”の記憶状態の0Vの電位を必ずしも保持していない状態である。しかし、期間T5でト
ランジスタTraをオフ状態とするために配線WLb[1]に負の電位(−V)を与える
直前の期間T4で、配線BLa[1]に0Vを与えることでノードFNaの電位を0Vに
固定することができる。図3の例以外で、データ“1”の場合も、同様に、ノードFNb
の電位を読み出し直前に0Vに固定することができる。
In the period T4 before the read period T5, the data "0" is stored in the selected memory cell MC [1,1], and in the case of the data "0", the node FNb is positive. Since the potential (+ V) is held, the transistor Tra is in a conductive state, and the node FNa and the wiring BLa [1] are in a conductive state. Therefore, the node FNa has the data "0".
However, the period immediately before giving a negative potential (-V) to the wiring WLb [1] in order to turn off the transistor Tra in the period T5 is a state in which the potential of 0V in the storage state of "is not necessarily held. By applying 0V to the wiring BLa [1] at T4, the potential of the node FNa can be fixed to 0V. In the case of the data “1” other than the example of FIG. 3, similarly, the node FNb
The potential of can be fixed at 0 V immediately before reading.

また、期間T7において、配線WLa[1]及び配線WLb[1]に正の電位(+V)
を与えると、選択メモリセルMC[1,1]に接続された配線BLa[1]及び配線BL
b[1]のプリチャージした基準電位+Vが、容量Ca及び容量Cbの容量や配線BL
a、配線BLb、配線WLa及び配線WLbの寄生容量等の容量結合により、やや高く電
位が変動することがある。この場合は、データ“1”とデータ“0”を識別する基準電位
+Vにその変動電位分を加えた電位を基準とすればよい。
Further, in the period T7, a positive potential (+ V) is applied to the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1].
Is given, the wiring BLa [1] and the wiring BL connected to the selected memory cells MC [1,1] are given.
reference potential + V P precharging of b [1] is, the capacitance Ca and the capacitance Cb of the capacitance and wiring BL
The potential may fluctuate slightly higher due to capacitance coupling such as a, wiring BLb, wiring WLa, and parasitic capacitance of wiring WLb. In this case, data "1" and data "0" to the variable potential amount to the reference potential + V P identifies the potential may be a reference to the addition.

又は、期間T7において、配線WLa[1]及び配線WLb[1]に正の電位(+V)
でなく、配線BLa[1]及び配線BLb[1]より供給される正のプリチャージ電位(
+V)よりもやや小さい電位(+V)によってトランジスタTra及びトランジスタ
Trbを導通状態にできるなら、0Vを与えてもよい。図3の期間T7では、選択メモリ
セルMC[1,1]にデータ“0”が記憶された状態を読み出そうとしている。この場合
、選択メモリセルMC[1,1]のノードFNaには0Vの電位、ノードFNbには+V
の電位がそれぞれ供給された状態であり、配線WLa[1]及び配線WLb[1]が0V
でも選択メモリセルMC[1,1]のトランジスタTraは導通状態である。選択メモリ
セルMC[1,1]のもう一方のトランジスタTrbは、配線BLa[1]に正のプリチ
ャージ電位(+V)が供給されることで、導通状態であるトランジスタTraを介して
ノードFNaに電荷の再配分によって電位(+V)が供給される。この電位(+V
によってトランジスタTrbを導通状態にすることができる場合は、配線WLa[1]及
び配線WLb[1]は0Vでもよい。トランジスタTrbが導通状態になれば、トランジ
スタTrbを介して、ノードFNbと配線BLb[1]間で電荷の再配分が起き、配線B
Lb[1]の電位が+Vからそれよりも大きい電位(+V)に上昇する。この電位変
動分をモニターすることによって、選択メモリセルMC[1,1]に記憶されているのが
データ“0”であることを識別することができる。同様な方法で、データ“1”も識別す
ることができる。
Alternatively, in the period T7, a positive potential (+ V) is applied to the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1].
Instead, the positive precharge potential supplied by the wiring BLa [1] and the wiring BLb [1] (
+ If V P) slightly smaller potential than the (+ V L) may transistor Tra and the transistor Trb in the conductive state, it may be given 0V. In the period T7 of FIG. 3, the state in which the data “0” is stored in the selected memory cells MC [1,1] is being read. In this case, the potential of 0V is in the node FNa of the selected memory cell MC [1,1], and + V is in the node FNb.
The potentials of the above are supplied, and the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1] are 0V.
However, the transistor Tra of the selected memory cell MC [1,1] is in a conductive state. The other transistor Trb of the selected memory cell MC [1, 1], the wiring BLa [1] in that the positive precharge potential (+ V P) is supplied, the node FNa via the transistor Tra is conductive A potential (+ VL ) is supplied to the memory by redistributing the charge. This potential (+ VL )
If the transistor Trb can be made conductive by the above, the wiring WLa [1] and the wiring WLb [1] may be 0V. When the transistor Trb becomes conductive, charge is redistributed between the node FNb and the wiring BLb [1] via the transistor Trb, and the wiring B
The potential of Lb [1] rises from + VP to a higher potential (+ V H ). By monitoring this potential fluctuation amount, it is possible to identify that the data “0” is stored in the selected memory cell MC [1,1]. Data "1" can also be identified in a similar manner.

上述のデータの読み出し動作によって、選択メモリセルMC[1,1]における読み出
し前の記憶状態(ノードFNaに0V、ノードFNbに+V)は失われる(破壊読み出し
)。そのため、例えばメモリセルMC外にセンスアンプなどを設け、期間T8に示すよう
な、選択メモリセルMC[1,1]に、読み出し前の記憶状態データ“0”に該当する配
線BLa[1]に0V、配線BLb[1]に+Vを与えるリフレッシュ動作を行う。これ
により、前述の破壊読み出しで失われた選択メモリセルMCの記憶状態データ“0”に相
当するノードFNaに0V、ノードFNbに+Vをリフレッシュ動作により書き込み、そ
の後、各配線WL(配線WLa、配線WLb)、各配線BL(配線BLa、配線BLb)
を0Vに戻して、破壊読み出し前の記憶状態を復元させることができる(期間T9)。
By the above-mentioned data reading operation, the storage state (0V for node FNa, + V for node FNb) before reading in the selected memory cell MC [1,1] is lost (destructive reading). Therefore, for example, a sense amplifier or the like is provided outside the memory cell MC, and the selected memory cell MC [1,1] as shown in the period T8 is connected to the wiring BLa [1] corresponding to the storage state data “0” before reading. A refresh operation is performed in which + V is applied to 0V and the wiring BLb [1]. As a result, 0V is written to the node FNa corresponding to the storage state data “0” of the selected memory cell MC lost in the above-mentioned destruction read, and + V is written to the node FNb by the refresh operation, and then each wiring WL (wiring WLa, wiring) is written. WLb), each wiring BL (wiring BLa, wiring BLb)
Can be returned to 0V to restore the storage state before the destruction read (period T9).

なお、前述したデータの書き込み動作同様、データの読み出し動作は、配線WL(配線
WLa、配線WLb)を共通する同じ行のメモリセルMCに対して一括で行う。ある行の
メモリセルMCにおいてデータの読み出しを行う際、その他の行のメモリセルMCには、
トランジスタTra、トランジスタTrbがオフ状態を維持できるような電位を供給して
おくことが好ましい。例えば、図2におけるメモリセルMC[1,1]を選択してデータ
を読み出す場合、メモリセルMC[1,2]、MC[2,2]と接続された配線WLa[
2]、配線WLb[2]には、負の電位(−V)を印加することが好ましい(図3参照。
)。これにより、非選択状態のメモリセルMCから配線BLa、配線BLbに意図しない
電位が出力されることを防止することができる。
Similar to the data writing operation described above, the data reading operation is collectively performed on the memory cells MC in the same row that share the wiring WL (wiring WLa, wiring WLb). When reading data in the memory cell MC in one row, the memory cell MC in the other row
It is preferable to supply a potential that allows the transistor Tra and the transistor Trb to be maintained in the off state. For example, when the memory cells MC [1,1] in FIG. 2 are selected and data is read, the wiring WLa [2] connected to the memory cells MC [1,2] and MC [2,2] is used.
2], it is preferable to apply a negative potential (−V) to the wiring WLb [2] (see FIG. 3).
). As a result, it is possible to prevent an unintended potential from being output from the memory cell MC in the non-selected state to the wiring BLa and the wiring BLb.

[データの保持動作]
メモリセルMCは、ノードFNの電位が正(又は負)、0のいずれであっても、その電
位を保持することができる。
[Data retention operation]
The memory cell MC can hold the potential of the node FN regardless of whether the potential is positive (or negative) or 0.

メモリセルMC[1,1]にデータ“1”が記憶されている場合、ノードFNaには正
の電位(+V)、ノードFNbには0Vの電位が供給されている。そのため、トランジス
タTraは非導通状態となり、ノードFNaの電位(+V)を保持することができる。ノ
ードFNaの電位(+V)により、トランジスタTrbは導通状態となるが、メモリセル
MC[1,1]と接続する配線WL[1](配線WLa[1]、配線WLb[1])及び
配線BL[1](配線BLa[1]、配線BLb[1])に0Vの電位を与えておけば、
該配線BLb[1](電位0V)とノードFNb(電位0V)との間の電位差が0Vにな
るため、ノードFNbに供給された電位0Vは維持される。したがって、メモリセルMC
[1,1]にデータ“1”を保持することができる(図3の期間T2参照。)。
When the data "1" is stored in the memory cell MC [1,1], a positive potential (+ V) is supplied to the node FNa and a potential of 0 V is supplied to the node FNb. Therefore, the transistor Tra is in a non-conducting state, and the potential (+ V) of the node FNa can be maintained. The transistor Trb becomes conductive due to the potential (+ V) of the node FNa, but the wiring WL [1] (wiring WLa [1], wiring WLb [1]) and wiring BL connected to the memory cell MC [1,1] If a potential of 0 V is applied to [1] (wiring BLa [1], wiring BLb [1]),
Since the potential difference between the wiring BLb [1] (potential 0V) and the node FNb (potential 0V) becomes 0V, the potential 0V supplied to the node FNb is maintained. Therefore, memory cell MC
Data "1" can be retained in [1,1] (see period T2 in FIG. 3).

メモリセルMC[1,1]にデータ“0”が記憶されている場合、ノードFNaには0
Vの電位、ノードFNbには正の電位(+V)が供給されている。そのため、トランジス
タTrbは非導通状態となり、ノードFNbの電位(+V)を保持することができる。ノ
ードFNbの電位(+V)により、トランジスタTraは導通状態となるが、メモリセル
MCと接続する配線WL[1](配線WLa[1]、配線WLb[1])及び配線BL[
1](配線BLa[1]、配線BLb[1])に0Vの電位を与えておけば、該配線BL
a[1](電位0V)とノードFNa(電位0V)との間の電位差が0Vになるため、ノ
ードFNaに供給された電位0Vは維持される。したがって、メモリセルMC[1,1]
にデータ“0”を保持することができる(図3の期間T4参照。)。
When data "0" is stored in the memory cell MC [1,1], it is 0 in the node FNa.
A positive potential (+ V) is supplied to the potential of V and the node FNb. Therefore, the transistor Trb is in a non-conducting state, and the potential (+ V) of the node FNb can be maintained. The transistor Tra becomes conductive due to the potential (+ V) of the node FNb, but the wiring WL [1] (wiring WLa [1], wiring WLb [1]) and wiring BL [1] connected to the memory cell MC
1] (wiring BLa [1], wiring BLb [1]) is provided with a potential of 0V, and the wiring BL
Since the potential difference between a [1] (potential 0V) and the node FNa (potential 0V) becomes 0V, the potential 0V supplied to the node FNa is maintained. Therefore, the memory cell MC [1,1]
Data “0” can be retained in (see period T4 in FIG. 3).

また、例えば、メモリセルMC[1,1]にデータ“0”が記憶されている場合、図3
の期間T5のような、すべての配線WL(配線WLa、配線WLb)にある負の電位(−
V)を印加してトランジスタTra及びトランジスタTrbをオフ状態としても、データ
を保持することができる。トランジスタTra及びトランジスタTrbを非導通状態とす
ることで、例えばデータ“0”におけるノードFNaが0Vの電位、ノードFNbが正の
電位(+V)に相当する電荷をノードFNa及びノードFNbに保持することができる。
Further, for example, when the data "0" is stored in the memory cell MC [1,1], FIG.
Negative potential (-) at all wiring WLs (wiring WLa, wiring WLb), such as period T5
Data can be retained even when V) is applied to turn off the transistor Tra and the transistor Trb. By making the transistor Tra and the transistor Trb non-conducting, for example, the node FNa and the node FNb hold the electric charge corresponding to the potential of 0V for the node FNa and the positive potential (+ V) for the node FNb in the data “0”. Can be done.

以下では、上述したメモリセルMC[1,1]のデータ“1”保持時とデータ“0”保
持時に、トランジスタTra、トランジスタTrbに印加されるストレスについて述べる
。メモリセルMC[1,1]のデータ“1”保持時には、トランジスタTraのソース又
はドレインの一方(ノードFNa側)に正の電位(+V)が印加され、ソース又はドレイ
ンの他方(配線BLa[1]と接続する側)及びゲートには0Vの電位が印加される。そ
して、トランジスタTrbのゲートに正の電位(+V)が印加され、ソース及びドレイン
には0Vの電位が印加される。一方、メモリセルMC[1,1]のデータ“0”保持時に
は、トランジスタTraのゲートに正の電位(+V)が印加され、ソース及びドレインに
は0Vの電位が印加される。そして、トランジスタTrbのソース又はドレインの一方(
ノードFNb側)に正の電位(+V)が印加され、ソース又はドレインの他方(配線BL
b[1]と接続する側)及びゲートには0Vの電位が印加される。これは、各トランジス
タのソース又はドレインの一方(ノードFNa側、ノードFNb側)の電位を基準(0V
)として考えた場合、メモリセルMCのデータ“1”保持時には、トランジスタTraの
ゲート絶縁体(ノードFNa側)に負のゲートバイアスストレス(−GBS)が印加され
、トランジスタTrbのゲート絶縁体に正のゲートバイアスストレス(+GBS)が印加
されるのと等価な状態になる。同様に、メモリセルMCのデータ“0”保持時には、トラ
ンジスタTrbのゲート絶縁体(ノードFNb側)に負のゲートバイアスストレス(−G
BS)が印加され、トランジスタTraのゲート絶縁体に正のゲートバイアスストレス(
+GBS)が印加されるのと等価な状態になる(表1参照。)。
Hereinafter, the stress applied to the transistor Tra and the transistor Trb when the data “1” is held and the data “0” is held in the memory cell MC [1,1] described above will be described. When the data "1" of the memory cell MC [1,1] is held, a positive potential (+ V) is applied to one of the source or drain of the transistor Tra (node FNa side), and the other of the source or drain (wiring BLa [1]. ] And the gate are connected with a potential of 0V. Then, a positive potential (+ V) is applied to the gate of the transistor Trb, and a potential of 0 V is applied to the source and drain. On the other hand, when the data “0” of the memory cell MC [1,1] is held, a positive potential (+ V) is applied to the gate of the transistor Tra, and a potential of 0V is applied to the source and drain. Then, one of the source and drain of the transistor Trb (
A positive potential (+ V) is applied to the node FNb side), and the other side of the source or drain (wiring BL)
A potential of 0 V is applied to b (the side connected to [1]) and the gate. This is based on the potential of one of the source or drain of each transistor (node FNa side, node FNb side) (0V).
), Negative gate bias stress (-GBS) is applied to the gate insulator (node FNa side) of the transistor Tra when the data "1" of the memory cell MC is held, and the gate insulator of the transistor Trb is positive. The state is equivalent to the gate bias stress (+ GBS) applied. Similarly, when the data “0” of the memory cell MC is held, the gate insulator (node FNb side) of the transistor Trb has a negative gate bias stress (−G).
BS) is applied and positive gate bias stress (BS) is applied to the gate insulator of the transistor Tra.
+ GBS) is applied (see Table 1).

このように、本発明の一態様では、メモリセルMCのデータ“1”保持時とデータ“0
”保持時とで、トランジスタTra及びトランジスタTrbにそれぞれ逆の極性のストレ
ス(+GBS、−GBS)が印加される。これにより、メモリセルMCのデータ保持時に
、トランジスタTra及びトランジスタTrbに+GBS又は−GBSのどちらか一方の
極性のストレスのみが印加されることがなくなる。そのため、メモリセルMCのデータ保
持動作起因によるトランジスタTra及びトランジスタTrbの劣化を抑制することがで
きる。
As described above, in one aspect of the present invention, when the data “1” of the memory cell MC is held and the data “0”.
"At the time of holding, stress (+ GBS, -GBS) of opposite polarity is applied to the transistor Tra and the transistor Trb, respectively. Therefore, when the data of the memory cell MC is held, the transistor Tra and the transistor Trb are subjected to + GBS or -GBS. Since only the stress of one of the polarities is not applied, it is possible to suppress the deterioration of the transistor Tra and the transistor Trb due to the data holding operation of the memory cell MC.

また、データ“1”保持時(データ“0”保持時)には、トランジスタTrb(トラン
ジスタTra)のゲートに正の電位(+V)が印加されるため、例えばマイナスの電荷を
持つイオンや粒子がトランジスタTrb(トランジスタTra)のゲート絶縁体中に注入
され、トランジスタTrb(トランジスタTra)の閾値電圧が変化する劣化を引き起こ
す場合がある。しかしながら、本発明の一態様では、メモリセルMCに記憶されるデータ
がデータ“1”(データ“0”)からデータ“0”(データ“1”)に切り替わる際、ト
ランジスタTrb(トランジスタTra)のゲートに負の電位(−V)が印加されること
になるため、マイナスの電荷を持つイオンや粒子がトランジスタTrb(トランジスタT
ra)のゲート絶縁体中から放出され、上述した劣化の修復を行うことができる。
Further, when the data "1" is held (when the data "0" is held), a positive potential (+ V) is applied to the gate of the transistor Trb (transistor Tra), so that ions and particles having a negative charge, for example, are generated. It may be injected into the gate insulator of the transistor Trb (transistor Tra) and cause deterioration in which the threshold voltage of the transistor Trb (transistor Tra) changes. However, in one aspect of the present invention, when the data stored in the memory cell MC is switched from the data “1” (data “0”) to the data “0” (data “1”), the transistor Trb (transistor Tra) is used. Since a negative potential (-V) is applied to the gate, negatively charged ions and particles are transferred to the transistor Trb (transistor T).
It is released from the gate insulator of ra), and the above-mentioned deterioration can be repaired.

データ“1”、データ“0”がメモリセルMCに記憶される確率が概ね等しいと考える
と、表1より、トランジスタTra、トランジスタTrbには正と負のストレス(+GB
Sと−GBS)が均等に印加されることになる。そのため、トランジスタTra、トラン
ジスタTrbの劣化をより効果的に抑制することができる。なお、メモリセルMCに記憶
された特定のデータの保持期間が長くなると予想される場合は、データを記憶するメモリ
セルMCを意図的に変える動作などを行い、トランジスタTra、トランジスタTrbに
印加される電圧ストレスを制御してもよい。このようにして、本発明の一態様では、良好
な信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
Considering that the probabilities that data "1" and data "0" are stored in the memory cell MC are almost equal, from Table 1, positive and negative stress (+ GB) is applied to the transistor Tra and the transistor Trb.
S and −GBS) will be applied evenly. Therefore, deterioration of the transistor Tra and the transistor Trb can be suppressed more effectively. If the retention period of specific data stored in the memory cell MC is expected to be long, the memory cell MC that stores the data is intentionally changed and applied to the transistor Tra and the transistor Trb. Voltage stress may be controlled. In this way, in one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having good reliability.

なお、長期間のメモリセルMCのデータ保持を実現するためには、メモリセルMCを構
成するトランジスタTra、トランジスタTrbのオフ電流(Vg−Id特性のVg=0
VにおけるIdと換言してもよい。)をできるだけ小さくする必要がある。本発明の一態
様に係るトランジスタTra及びトランジスタTrbでは、チャネル形成領域に金属酸化
物を用いることによって、Siなどを用いる場合と比べて大幅にトランジスタのオフ電流
を小さくすることができる。そのため、本発明の一態様に係る半導体装置では、極めて長
期間のデータ保持が可能となる。また、長期間のデータ保持が可能となることで、メモリ
セルMCのリフレッシュ動作が不要となるか、リフレッシュ動作の頻度を極めて少なくす
ることができる。そのため、本発明の一態様では、極めて消費電力の小さい半導体装置を
提供することができる。
In order to realize the data retention of the memory cell MC for a long period of time, the off-currents of the transistors Tra and the transistors Trb constituting the memory cell MC (Vg = 0 of Vg-Id characteristic).
It may be paraphrased as Id in V. ) Should be as small as possible. In the transistor Tra and the transistor Trb according to one aspect of the present invention, by using a metal oxide in the channel forming region, the off-current of the transistor can be significantly reduced as compared with the case where Si or the like is used. Therefore, the semiconductor device according to one aspect of the present invention can retain data for an extremely long period of time. Further, since the data can be retained for a long period of time, the refresh operation of the memory cell MC becomes unnecessary, or the frequency of the refresh operation can be extremely reduced. Therefore, in one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having extremely low power consumption.

以上のように、本発明の一態様に係るメモリセルアレイ10では、良好な信頼性と小さ
い消費電力の双方を実現することができる。
As described above, the memory cell array 10 according to one aspect of the present invention can realize both good reliability and low power consumption.

<メモリセルの変形例>
本発明の一態様に係るメモリセルMCの回路構成は、図2に示すものに限られない。図
4に、本発明の一態様に係るメモリセルMCの他の構成例を示す。
<Modification example of memory cell>
The circuit configuration of the memory cell MC according to one aspect of the present invention is not limited to that shown in FIG. FIG. 4 shows another configuration example of the memory cell MC according to one aspect of the present invention.

図4(A)に示すメモリセルMCは、トランジスタTra及びトランジスタTrbが一
対のゲートを有する点で、図2と異なる。なお、トランジスタが一対のゲートを有する場
合、一方のゲートを第1のゲート、トップゲート、又は単にゲートと呼ぶことがあり、他
方のゲートを第2のゲート、又はボトムゲートと呼ぶことがある。以下では、図4(A)
に示すメモリセルMCを構成するトランジスタが有する一対のゲートのうち、図2のトラ
ンジスタが有するほうのゲートを単にゲートと呼び、有さないほうのゲートをボトムゲー
トと呼ぶ。
The memory cell MC shown in FIG. 4A is different from FIG. 2 in that the transistor Tra and the transistor Trb have a pair of gates. When the transistor has a pair of gates, one gate may be referred to as a first gate, a top gate, or simply a gate, and the other gate may be referred to as a second gate or a bottom gate. In the following, FIG. 4 (A)
Of the pair of gates of the transistors constituting the memory cell MC shown in FIG. 2, the gate of the transistor of FIG. 2 is simply called a gate, and the gate without it is called a bottom gate.

図4(A)に示すメモリセルMCでは、トランジスタTraのボトムゲートは該トラン
ジスタのゲートと接続され、トランジスタTrbのボトムゲートは該トランジスタのゲー
トと接続されている。この場合、各トランジスタのゲートの電位とボトムゲートの電位が
等しくなるため、図4(A)に示すトランジスタでは、チャネル形成領域にゲートとボト
ムゲートの双方から同じ電位が印加されることになる。そのため、図2に示すトランジス
タよりも図4(A)に示すトランジスタのほうがチャネル形成領域におけるゲート及びボ
トムゲートによる電界制御性が向上する。これにより、図2に示すトランジスタよりも図
4(A)に示すトランジスタのほうがソース及びドレイン間の電界よりもゲート及びボト
ムゲートの電界制御を高めやすくなり、トランジスタのスイッチング特性を向上させるこ
とができる。
In the memory cell MC shown in FIG. 4A, the bottom gate of the transistor Tra is connected to the gate of the transistor, and the bottom gate of the transistor Trb is connected to the gate of the transistor. In this case, since the potential of the gate of each transistor and the potential of the bottom gate are equal, in the transistor shown in FIG. 4A, the same potential is applied to the channel forming region from both the gate and the bottom gate. Therefore, the transistor shown in FIG. 4A has better electric field controllability by the gate and the bottom gate in the channel formation region than the transistor shown in FIG. As a result, the transistor shown in FIG. 4A is easier to improve the electric field control of the gate and the bottom gate than the electric field between the source and the drain than the transistor shown in FIG. 2, and the switching characteristics of the transistor can be improved. ..

例えば、図4(A)に示すメモリセルMCがデータ“1”書き込み(データ“0”書き
込み)を行う場合、トランジスタTra(トランジスタTrb)のゲートとボトムゲート
の双方に正の電位(+V)が印加される。上述したように、図2に示すメモリセルMCよ
りも、トランジスタTra(トランジスタTrb)のチャネル形成領域におけるゲート及
びボトムゲートによる電界制御性が高いため、図2に示すメモリセルMCよりも確実にト
ランジスタTra(トランジスタTrb)を導通状態にすることができる。すなわち、ノ
ードFNa(ノードFNb)に電位(+V)を供給することを、図2に示すメモリセルM
Cよりも確実に行うことができる。
For example, when the memory cell MC shown in FIG. 4A writes data “1” (writes data “0”), a positive potential (+ V) is applied to both the gate and the bottom gate of the transistor Tra (transistor Trb). It is applied. As described above, since the electric field controllability by the gate and the bottom gate in the channel formation region of the transistor Tra (transistor Trb) is higher than that of the memory cell MC shown in FIG. 2, the transistor is more reliable than the memory cell MC shown in FIG. The Tra (transistor Trb) can be made conductive. That is, the memory cell M shown in FIG. 2 indicates that the potential (+ V) is supplied to the node FNa (node FNb).
It can be done more reliably than C.

また、例えば、図4(A)に示すメモリセルMCがデータ“1”保持(データ“0”保
持)を行う場合、トランジスタTra(トランジスタTrb)のゲートとボトムゲートの
双方に0Vの電位が印加される。上述したように、図2に示すメモリセルMCよりも、ト
ランジスタTra(トランジスタTrb)のチャネル形成領域におけるゲート及びボトム
ゲートによる電界制御性が高いため、図2に示すメモリセルMCよりも確実にトランジス
タTra(トランジスタTrb)を非導通状態にすることができる。すなわち、ノードF
Na(ノードFNb)に供給された電位(+V)がトランジスタTra(トランジスタT
rb)を介してリークするのを、図2に示すメモリセルMCよりも確実に防止することが
できる。これにより、図4(A)に示すメモリセルMCは、図2に示すメモリセルMCよ
りも長期間のデータ保持を実現することができる。
Further, for example, when the memory cell MC shown in FIG. 4A holds data “1” (holds data “0”), a potential of 0 V is applied to both the gate and the bottom gate of the transistor Tra (transistor Trb). Will be done. As described above, since the electric field controllability by the gate and the bottom gate in the channel formation region of the transistor Tra (transistor Trb) is higher than that of the memory cell MC shown in FIG. 2, the transistor is more reliable than the memory cell MC shown in FIG. The Tra (transistor Trb) can be put into a non-conducting state. That is, node F
The potential (+ V) supplied to Na (node FNb) is the transistor Tra (transistor T).
Leakage via rb) can be more reliably prevented than in the memory cell MC shown in FIG. As a result, the memory cell MC shown in FIG. 4A can realize data retention for a longer period of time than the memory cell MC shown in FIG.

図4(B)に示すメモリセルMCでは、トランジスタTra、トランジスタTrbの各
ボトムゲートが配線BGLと接続されている。配線BGLは、該ボトムゲートに所定の電
位を供給する機能を有する配線である。配線BGLの電位を制御することにより、トラン
ジスタTra、トランジスタTrbの閾値電圧の制御を、ゲートによる制御とは別に、ボ
トムゲートによって個別に行うことができる。すなわち、ボトムゲートの電位により、ト
ランジスタTra、トランジスタTrbのゲートに対する閾値電圧を変化させ、制御する
ことができる。
In the memory cell MC shown in FIG. 4B, the bottom gates of the transistor Tra and the transistor Trb are connected to the wiring BGL. The wiring BGL is a wiring having a function of supplying a predetermined potential to the bottom gate. By controlling the potential of the wiring BGL, the threshold voltage of the transistor Tra and the transistor Trb can be individually controlled by the bottom gate separately from the control by the gate. That is, the threshold voltage with respect to the gate of the transistor Tra and the transistor Trb can be changed and controlled by the potential of the bottom gate.

なお、トランジスタTraと接続された配線BGLと、トランジスタTrbと接続され
た配線BGLとを、それぞれ個別に設けることもできる。また、配線BGLは、メモリセ
ルアレイ10が有する全てのメモリセルMCで共有されていてもよいし、一部のメモリセ
ルMCで共有されていてもよい。それに加えて、配線BGLに供給される電位は、固定電
位(単一の電位)であってもよいし、変動する電位(複数の電位)であってもよい。配線
BGLに変動する電位を供給する場合、例えば、トランジスタTra、トランジスタTr
bをオン状態にする期間とオフ状態にする期間とで、それぞれ配線BGLの電位を変える
ことにより、トランジスタTra、トランジスタTrbの閾値電圧を変化させてもよい。
The wiring BGL connected to the transistor Tra and the wiring BGL connected to the transistor Trb can be provided individually. Further, the wiring BGL may be shared by all the memory cell MCs of the memory cell array 10, or may be shared by some memory cell MCs. In addition, the potential supplied to the wiring BGL may be a fixed potential (single potential) or a fluctuating potential (plural potentials). When supplying a fluctuating potential to the wiring BGL, for example, transistor Tra, transistor Tr
The threshold voltages of the transistor Tra and the transistor Trb may be changed by changing the potential of the wiring BGL depending on the period in which b is turned on and the period in which b is turned off.

以上、説明してきたように、本発明の一態様では、2つのトランジスタ(トランジスタ
Tra、トランジスタTrb)と2つの容量素子(容量素子Ca、容量素子Cb)から構
成されたメモリセルMCを有する半導体装置を提供することができる。そして、例えば、
メモリセルMCを、データ“1”とデータ“0”のいずれかを保持できる2値のメモリセ
ルとした場合、メモリセルMCと接続される各配線に適切なタイミングで所定の電位を与
えることで、メモリセルの保持動作起因によるトランジスタTra及びトランジスタTr
bの劣化を抑制することができる。これにより、本発明の一態様では、良好な信頼性を有
する半導体装置を提供することができる。
As described above, in one aspect of the present invention, a semiconductor device having a memory cell MC composed of two transistors (transistor Tra, transistor Trb) and two capacitive elements (capacitive element Ca, capacitive element Cb). Can be provided. And, for example
When the memory cell MC is a binary memory cell capable of holding either data "1" or data "0", a predetermined potential is given to each wiring connected to the memory cell MC at an appropriate timing. , Transistor Tra and transistor Tr due to memory cell holding operation
Deterioration of b can be suppressed. Thereby, in one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having good reliability.

また、本発明の一態様では、メモリセルMCに金属酸化物を用いたトランジスタ(OS
トランジスタ)を用いることにより、Siなどを用いる場合に比べて、トランジスタのオ
フ電流を大幅に小さくすることができる。これにより、本発明の一態様では、消費電力が
小さい半導体装置を提供することができる。
Further, in one aspect of the present invention, a transistor (OS) using a metal oxide for the memory cell MC.
By using a transistor), the off-current of the transistor can be significantly reduced as compared with the case of using Si or the like. Thereby, in one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having low power consumption.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したメモリセルアレイ10を用いた記憶装
置の構成例について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a configuration example of a storage device using the memory cell array 10 described in the above embodiment will be described.

図5に、記憶装置100の構成例を示す。記憶装置100は、セルアレイ110、駆動
回路部120を有する。
FIG. 5 shows a configuration example of the storage device 100. The storage device 100 includes a cell array 110 and a drive circuit unit 120.

セルアレイ110は複数のメモリセルMCを有し、データを記憶する機能を有する。セ
ルアレイ110として、上記実施の形態で説明したメモリセルアレイ10を用いることが
できる。
The cell array 110 has a plurality of memory cells MC and has a function of storing data. As the cell array 110, the memory cell array 10 described in the above embodiment can be used.

駆動回路部120は、駆動回路130、駆動回路140、制御回路160、出力回路1
70を有する。駆動回路130は、配線WL(配線WLa、配線WLb)の電位を制御す
る機能を有する。駆動回路140は、配線BL(配線BLa、配線BLb)の電位を制御
する機能を有する。
The drive circuit unit 120 includes a drive circuit 130, a drive circuit 140, a control circuit 160, and an output circuit 1.
Has 70. The drive circuit 130 has a function of controlling the potential of the wiring WL (wiring WLa, wiring WLb). The drive circuit 140 has a function of controlling the potential of the wiring BL (wiring BLa, wiring BLb).

駆動回路130は、デコーダ131、行ドライバ132、センスアンプ133を有する
The drive circuit 130 includes a decoder 131, a row driver 132, and a sense amplifier 133.

デコーダ131は、外部から入力されたアドレス信号ADDRをデコードして、行ドラ
イバ132又はセンスアンプ133に制御信号を供給する機能を有する。
The decoder 131 has a function of decoding the address signal ADDR input from the outside and supplying a control signal to the row driver 132 or the sense amplifier 133.

行ドライバ132は、所定の行のメモリセルMCと接続された配線WLa、配線WLb
を選択する機能と、配線WLa、配線WLbにデータの書き込み又は読み出しを行うため
の電位を供給する機能を有する。配線WLa、配線WLbの選択は、デコーダ131から
入力される制御信号に基づいて行われる。また、データの書き込みを行う際に、配線WL
a、配線WLbに供給される電位は、外部から入力されるデータWDATAを用いて生成
される。データWDATAは、セルアレイ110に書き込むデータに対応する。
The row driver 132 uses the wiring WLa and the wiring WLb connected to the memory cell MC in the predetermined row.
It has a function of selecting a wiring WLa and a function of supplying a potential for writing or reading data to the wiring WLa and the wiring WLb. The selection of the wiring WLa and the wiring WLb is performed based on the control signal input from the decoder 131. Also, when writing data, the wiring WL
a, The potential supplied to the wiring WLb is generated by using the data WDATA input from the outside. The data WDATA corresponds to the data to be written to the cell array 110.

センスアンプ133は、行ドライバ132で生成された電位を増幅して、配線WLa、
配線WLbに供給する機能を有する。なお、行ドライバ132で生成された電位を増幅す
る必要がない場合は、センスアンプ133を省略することができる。
The sense amplifier 133 amplifies the potential generated by the row driver 132, and the wiring WLa,
It has a function of supplying wiring WLb. If it is not necessary to amplify the potential generated by the row driver 132, the sense amplifier 133 can be omitted.

駆動回路140は、デコーダ141、列ドライバ142、センスアンプ143、プリチ
ャージ回路144を有する。
The drive circuit 140 includes a decoder 141, a row driver 142, a sense amplifier 143, and a precharge circuit 144.

デコーダ141は、外部から入力されたアドレス信号ADDRをデコードして、列ドラ
イバ142又はセンスアンプ143に制御信号を供給する機能を有する。
The decoder 141 has a function of decoding the address signal ADDR input from the outside and supplying a control signal to the column driver 142 or the sense amplifier 143.

列ドライバ142は、所定の列のメモリセルMCと接続された配線BLa、配線BLb
を選択する機能と、配線BLa、配線BLbにデータの書き込み又は読み出しを行うため
の電位を供給する機能を有する。配線BLa、配線BLbの選択は、デコーダ141から
入力される制御信号に基づいて行われる。また、データの書き込みを行う際に、配線BL
a、配線BLbに供給される電位は、外部から入力されるデータWDATAを用いて生成
される。
The column driver 142 has wiring BLa and wiring BLb connected to the memory cells MC in a predetermined row.
It has a function of selecting the above and a function of supplying a potential for writing or reading data to the wiring BLa and the wiring BLb. The selection of the wiring BLa and the wiring BLb is performed based on the control signal input from the decoder 141. Also, when writing data, the wiring BL
a, The potential supplied to the wiring BLb is generated by using the data WDATA input from the outside.

センスアンプ143は、列ドライバ142で生成された電位を増幅して、配線BLa、
配線BLbに供給する機能を有する。また、センスアンプ143は、セルアレイ110に
記憶されたデータに対応する電位を増幅して、出力回路170に出力する機能を有する。
なお、列ドライバ142で生成された電位、及びセルアレイ110から出力された電位を
増幅する必要がない場合は、センスアンプ143を省略することができる。
The sense amplifier 143 amplifies the potential generated by the column driver 142, and the wiring BLa,
It has a function of supplying wiring BLb. Further, the sense amplifier 143 has a function of amplifying the potential corresponding to the data stored in the cell array 110 and outputting it to the output circuit 170.
If it is not necessary to amplify the potential generated by the column driver 142 and the potential output from the cell array 110, the sense amplifier 143 can be omitted.

プリチャージ回路144は、配線BLa、配線BLbを所定の電位にプリチャージする
機能と、配線BLa、配線BLbをフローティング状態にする機能を有する。
The precharge circuit 144 has a function of precharging the wiring BLa and the wiring BLb to a predetermined potential and a function of making the wiring BLa and the wiring BLb floating.

制御回路160は、駆動回路部120の動作全般を制御する機能を有するロジック回路
であり、駆動回路130、駆動回路140の動作を制御するための信号を生成する機能を
有する。具体的には、制御回路160は、外部から入力された信号を用いて論理演算を行
うことにより、制御信号を生成し、当該制御信号を駆動回路130、駆動回路140に供
給する機能を有する。制御回路160に入力される信号としては、例えば、チップイネー
ブル信号、書き込みイネーブル信号、読み出しイネーブル信号などが挙げられる。
The control circuit 160 is a logic circuit having a function of controlling the overall operation of the drive circuit unit 120, and has a function of generating a signal for controlling the operation of the drive circuit 130 and the drive circuit 140. Specifically, the control circuit 160 has a function of generating a control signal by performing a logical operation using a signal input from the outside and supplying the control signal to the drive circuit 130 and the drive circuit 140. Examples of the signal input to the control circuit 160 include a chip enable signal, a write enable signal, a read enable signal, and the like.

出力回路170は、セルアレイ110から読み出されたデータの、外部への出力を制御
する機能を有する。データの読み出し動作が行われると、セルアレイ110から読み出し
電位が駆動回路140に供給される。読み出し電位は、センスアンプ143で増幅された
後、出力回路170を介して、データRDATAとして外部に出力される。
The output circuit 170 has a function of controlling the output of the data read from the cell array 110 to the outside. When the data read operation is performed, the read potential is supplied from the cell array 110 to the drive circuit 140. The read potential is amplified by the sense amplifier 143 and then output to the outside as data RDATA via the output circuit 170.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明した半導体装置又は記憶装置の応用例につ
いて説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, application examples of the semiconductor device or the storage device described in the above-described embodiment will be described.

<コンピュータ>
メモリセルアレイ10又は記憶装置100は、コンピュータの記憶装置に用いることが
できる。図6に、コンピュータ300の構成例を示す。コンピュータ300は、入力装置
310、出力装置320、中央演算処理装置330、及び主記憶装置340を有する。
<Computer>
The memory cell array 10 or the storage device 100 can be used as a storage device of a computer. FIG. 6 shows a configuration example of the computer 300. The computer 300 has an input device 310, an output device 320, a central processing unit 330, and a main storage device 340.

中央演算処理装置330は、制御回路331、演算回路332、記憶装置333及び記
憶装置334を有する。
The central processing unit 330 includes a control circuit 331, a calculation circuit 332, a storage device 333, and a storage device 334.

入力装置310は、コンピュータ300の外部からのデータを受信する機能を有する。
出力装置320は、コンピュータ300の外部にデータを出力する機能を有する。
The input device 310 has a function of receiving data from the outside of the computer 300.
The output device 320 has a function of outputting data to the outside of the computer 300.

制御回路331は、入力装置310、出力装置320、主記憶装置340、演算回路3
32、記憶装置333及び記憶装置334に制御信号を出力する機能を有する。演算回路
332は、入力されたデータを用いて演算を行う機能を有する。記憶装置333は、演算
回路332における演算に用いられるデータを保持することができ、レジスタとしての機
能を有する。記憶装置334は、主記憶装置340内のデータの一部を記憶することがで
き、キャッシュメモリとしての機能を有する。
The control circuit 331 includes an input device 310, an output device 320, a main storage device 340, and an arithmetic circuit 3.
32, It has a function of outputting a control signal to the storage device 333 and the storage device 334. The calculation circuit 332 has a function of performing a calculation using the input data. The storage device 333 can hold the data used for the calculation in the calculation circuit 332, and has a function as a register. The storage device 334 can store a part of the data in the main storage device 340 and has a function as a cache memory.

なお、図6において、記憶装置334は中央演算処理装置330の内部に設けられてい
るが、中央演算処理装置330の外に設けられていてもよいし、中央演算処理装置330
の内部と外部の両方に設けられていてもよい。また、記憶装置334は、中央演算処理装
置330の内部と外部の両方に、それぞれ複数設けられていてもよい。記憶装置334が
中央演算処理装置330の内部と外部の両方に設けられている場合、内部に設けられた記
憶装置334は一次キャッシュとして用いることができ、外部に設けられた記憶装置33
4は二次キャッシュとして用いることができる。
Although the storage device 334 is provided inside the central processing unit 330 in FIG. 6, it may be provided outside the central processing unit 330, or the storage device 330 may be provided outside the central processing unit 330.
It may be provided both inside and outside the. Further, a plurality of storage devices 334 may be provided both inside and outside the central processing unit 330. When the storage device 334 is provided both inside and outside the central processing unit 330, the storage device 334 provided inside can be used as a primary cache, and the storage device 33 provided outside can be used.
4 can be used as a secondary cache.

記憶装置333、記憶装置334は、主記憶装置340よりも高速な動作が可能である
。また、主記憶装置340の容量は記憶装置334の容量よりも大きく、記憶装置334
の容量は記憶装置333の容量よりも大きい構成とすることができる。
The storage device 333 and the storage device 334 can operate at a higher speed than the main storage device 340. Further, the capacity of the main storage device 340 is larger than the capacity of the storage device 334, and the storage device 334
The capacity of is larger than the capacity of the storage device 333.

キャッシュメモリとしての機能を有する記憶装置334を設けることにより、中央演算
処理装置330の処理速度を向上させることができる。
By providing the storage device 334 having a function as a cache memory, the processing speed of the central processing unit 330 can be improved.

上記実施の形態におけるメモリセルアレイ10又は記憶装置100は、記憶装置334
、又は主記憶装置340に用いることが好ましい。これにより、信頼性の高いコンピュー
タを実現することができる。
The memory cell array 10 or the storage device 100 in the above embodiment is the storage device 334.
, Or is preferably used for the main storage device 340. As a result, a highly reliable computer can be realized.

<表示システム>
メモリセルアレイ10又は記憶装置100は、コンピュータ以外の装置、例えば、表示
装置の駆動に用いる回路に内蔵された記憶装置などにも用いることができる。図7に、表
示部410と、表示部410を駆動する機能を有する制御回路420と、を有する表示シ
ステム400の構成例を示す。
<Display system>
The memory cell array 10 or the storage device 100 can also be used for a device other than a computer, for example, a storage device built in a circuit used to drive a display device. FIG. 7 shows a configuration example of a display system 400 having a display unit 410 and a control circuit 420 having a function of driving the display unit 410.

制御回路420は、インターフェース421、フレームメモリ422、デコーダ423
、センサコントローラ424、コントローラ425、クロック生成回路426、画像処理
部430、記憶装置441、タイミングコントローラ442、レジスタ443、駆動回路
450、タッチセンサコントローラ461を有する。
The control circuit 420 includes an interface 421, a frame memory 422, and a decoder 423.
, Sensor controller 424, controller 425, clock generation circuit 426, image processing unit 430, storage device 441, timing controller 442, register 443, drive circuit 450, and touch sensor controller 461.

制御回路420は、所定の映像を表示するための信号(以下、映像信号ともいう。)を
生成し、表示部410に出力する機能を有する。表示部410は、制御回路420から入
力された映像信号を用いて、表示ユニット411に映像を表示する機能を有する。また、
表示部410は、タッチの有無、タッチ位置などの情報を得る機能を有するタッチセンサ
ユニット412を有していてもよい。表示部410がタッチセンサユニット412を有し
ない場合、タッチセンサコントローラ461は省略することができる。
The control circuit 420 has a function of generating a signal for displaying a predetermined video (hereinafter, also referred to as a video signal) and outputting the signal to the display unit 410. The display unit 410 has a function of displaying an image on the display unit 411 using the image signal input from the control circuit 420. Also,
The display unit 410 may have a touch sensor unit 412 having a function of obtaining information such as the presence / absence of touch and the touch position. When the display unit 410 does not have the touch sensor unit 412, the touch sensor controller 461 can be omitted.

表示ユニット411には、液晶素子を用いて表示を行う表示ユニットや、発光素子を用
いて表示を行う表示ユニットなどを用いることができる。なお、表示部410に設けられ
る表示ユニット411は、1つであっても2つ以上であってもよい。図7には一例として
、表示部410が、反射型の液晶素子を用いて表示を行う表示ユニット411aと、発光
素子を用いて表示を行う表示ユニット411bを有する構成を示している。
As the display unit 411, a display unit that displays using a liquid crystal element, a display unit that displays using a light emitting element, and the like can be used. The number of display units 411 provided in the display unit 410 may be one or two or more. As an example, FIG. 7 shows a configuration in which the display unit 410 includes a display unit 411a that displays using a reflective liquid crystal element and a display unit 411b that displays using a light emitting element.

また、表示ユニット411には、反射型の液晶素子以外の反射型の表示素子を用いるこ
ともできる。例えば、表示ユニット411には、シャッター方式のMEMS(Micro
Electro Mechanical System)素子、光干渉方式のMEMS
素子、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式等を適用し
た表示素子などを用いることができる。
Further, a reflective display element other than the reflective liquid crystal element can be used for the display unit 411. For example, the display unit 411 has a shutter type MEMS (Micro).
Electro Mechanical System) element, optical interference type MEMS
A display element to which an element, a microcapsule method, an electrophoresis method, an electrowetting method or the like is applied can be used.

また、発光素子としては、例えばOLED(Organic Light Emitt
ing Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLE
D(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レ
ーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。
Further, as a light emitting element, for example, an OLED (Organic Light Emitt)
ing Diode), LED (Light Emitting Diode), QLE
A self-luminous light emitting element such as D (Quantum-dot Light Emitting Diode) or a semiconductor laser can be used.

駆動回路450は、ソースドライバ451を有する。ソースドライバ451は、表示ユ
ニット411に映像信号を供給する機能を有する回路である。図7においては、表示部4
10が表示ユニット411a、表示ユニット411bを有するため、駆動回路450はソ
ースドライバ451a、ソースドライバ451bを有する。ソースドライバ451aは、
表示ユニット411aに映像信号を供給する機能を有し、ソースドライバ451bは、表
示ユニット411bに映像信号を供給する機能を有する。なお、ソースドライバ451は
、表示部410に設けられていてもよい。
The drive circuit 450 has a source driver 451. The source driver 451 is a circuit having a function of supplying a video signal to the display unit 411. In FIG. 7, the display unit 4
Since 10 has a display unit 411a and a display unit 411b, the drive circuit 450 has a source driver 451a and a source driver 451b. The source driver 451a
The source driver 451b has a function of supplying a video signal to the display unit 411a, and the source driver 451b has a function of supplying a video signal to the display unit 411b. The source driver 451 may be provided on the display unit 410.

制御回路420とホスト470との通信は、インターフェース421を介して行われる
。ホスト470から制御回路420には、表示部410に表示する画像に対応するデータ
(以下、画像データともいう。)、各種制御信号などが送られる。また、制御回路420
からホスト470には、タッチセンサコントローラ461が取得したタッチの有無、タッ
チ位置などの情報が送られる。なお、制御回路420が有するそれぞれの回路は、ホスト
470の規格、表示部410の仕様等によって、適宜取捨される。
Communication between the control circuit 420 and the host 470 is performed via the interface 421. Data corresponding to the image displayed on the display unit 410 (hereinafter, also referred to as image data), various control signals, and the like are sent from the host 470 to the control circuit 420. Also, the control circuit 420
Information such as the presence / absence of touch and the touch position acquired by the touch sensor controller 461 is sent to the host 470. Each circuit of the control circuit 420 is appropriately discarded according to the specifications of the host 470, the specifications of the display unit 410, and the like.

フレームメモリ422は、制御回路420に入力された画像データを記憶する機能を有
する記憶回路である。ホスト470から制御回路420に圧縮された画像データが送られ
る場合、フレームメモリ422は、圧縮された画像データを格納することができる。デコ
ーダ423は、圧縮された画像データを伸長するための回路である。画像データを伸長す
る必要がない場合、デコーダ423は処理を行わない。なお、デコーダ423は、フレー
ムメモリ422とインターフェース421との間に配置することもできる。
The frame memory 422 is a storage circuit having a function of storing image data input to the control circuit 420. When the compressed image data is sent from the host 470 to the control circuit 420, the frame memory 422 can store the compressed image data. The decoder 423 is a circuit for decompressing the compressed image data. If it is not necessary to decompress the image data, the decoder 423 does not perform any processing. The decoder 423 can also be arranged between the frame memory 422 and the interface 421.

画像処理部430は、フレームメモリ422又はデコーダ423から入力された画像デ
ータに対して、各種の画像処理を行い、映像信号を生成する機能を有する。例えば、画像
処理部430は、ガンマ補正回路431、調光回路432、調色回路433を有する。
The image processing unit 430 has a function of performing various image processing on the image data input from the frame memory 422 or the decoder 423 to generate a video signal. For example, the image processing unit 430 has a gamma correction circuit 431, a dimming circuit 432, and a toning circuit 433.

また、ソースドライバ451bが、表示ユニット411bが有する発光素子に流れる電
流を検出する機能を有する回路(電流検出回路)を有する場合、画像処理部430にはE
L補正回路434を設けてもよい。EL補正回路434は、電流検出回路から送信される
信号に基づいて、発光素子の輝度を調節する機能を有する。
Further, when the source driver 451b has a circuit (current detection circuit) having a function of detecting the current flowing through the light emitting element of the display unit 411b, the image processing unit 430 has an E.
The L correction circuit 434 may be provided. The EL correction circuit 434 has a function of adjusting the brightness of the light emitting element based on the signal transmitted from the current detection circuit.

画像処理部430で生成された映像信号は、記憶装置441を経て、駆動回路450に
出力される。記憶装置441は、画像データを一時的に格納する機能を有する。ソースド
ライバ451a、ソースドライバ451bはそれぞれ、記憶装置441から入力された映
像信号に対して各種の処理を行い、表示ユニット411a、表示ユニット411bに出力
する機能を有する。
The video signal generated by the image processing unit 430 is output to the drive circuit 450 via the storage device 441. The storage device 441 has a function of temporarily storing image data. The source driver 451a and the source driver 451b each have a function of performing various processes on the video signal input from the storage device 441 and outputting the video signal to the display unit 411a and the display unit 411b.

タイミングコントローラ442は、駆動回路450、タッチセンサコントローラ461
、表示ユニット411が有するゲートドライバで用いられるタイミング信号などを生成す
る機能を有する。
The timing controller 442 includes a drive circuit 450 and a touch sensor controller 461.
, Has a function of generating a timing signal or the like used in the gate driver of the display unit 411.

タッチセンサコントローラ461は、タッチセンサユニット412の動作を制御する機
能を有する。タッチセンサユニット412で検出されたタッチ情報を含む信号は、タッチ
センサコントローラ461で処理された後、インターフェース421を介してホスト47
0に送信される。ホスト470は、タッチ情報を反映した画像データを生成し、制御回路
420に送信する。なお、制御回路420が画像データにタッチ情報を反映させる機能を
有していてもよい。また、タッチセンサコントローラ461は、タッチセンサユニット4
12に設けられていてもよい。
The touch sensor controller 461 has a function of controlling the operation of the touch sensor unit 412. The signal including the touch information detected by the touch sensor unit 412 is processed by the touch sensor controller 461 and then processed by the host 47 via the interface 421.
It is sent to 0. The host 470 generates image data reflecting the touch information and transmits it to the control circuit 420. The control circuit 420 may have a function of reflecting touch information in the image data. Further, the touch sensor controller 461 is a touch sensor unit 4.
It may be provided in 12.

クロック生成回路426は、制御回路420で使用されるクロック信号を生成する機能
を有する。コントローラ425は、インターフェース421を介してホスト470から送
られる各種制御信号を処理し、制御回路420内の各種回路を制御する機能を有する。ま
た、コントローラ425は、制御回路420内の各種回路への電源供給を制御する機能を
有する。例えばコントローラ425は、停止状態の回路への電源供給を一時的に遮断する
ことができる。
The clock generation circuit 426 has a function of generating a clock signal used in the control circuit 420. The controller 425 has a function of processing various control signals sent from the host 470 via the interface 421 and controlling various circuits in the control circuit 420. Further, the controller 425 has a function of controlling power supply to various circuits in the control circuit 420. For example, the controller 425 can temporarily cut off the power supply to the stopped circuit.

レジスタ443は、制御回路420の動作に用いられるデータを格納する機能を有する
。レジスタ443が格納するデータとしては、画像処理部430が補正処理を行うために
使用するパラメータ、タイミングコントローラ442が各種タイミング信号の波形生成に
用いるパラメータなどが挙げられる。レジスタ443は、複数のレジスタで構成されるス
キャンチェーンレジスタによって構成することができる。
The register 443 has a function of storing data used for the operation of the control circuit 420. Examples of the data stored in the register 443 include parameters used by the image processing unit 430 to perform correction processing, parameters used by the timing controller 442 to generate waveforms of various timing signals, and the like. The register 443 can be configured by a scan chain register composed of a plurality of registers.

また、制御回路420には、光センサ480と接続されたセンサコントローラ424を
設けることができる。光センサ480は、外光481を検知して、検知信号を生成する機
能を有する。センサコントローラ424は、該検知信号に基づいて制御信号を生成する機
能を有する。センサコントローラ424で生成された制御信号は、例えば、コントローラ
425に出力される。
Further, the control circuit 420 may be provided with a sensor controller 424 connected to the optical sensor 480. The optical sensor 480 has a function of detecting external light 481 and generating a detection signal. The sensor controller 424 has a function of generating a control signal based on the detection signal. The control signal generated by the sensor controller 424 is output to, for example, the controller 425.

表示ユニット411aと表示ユニット411bが同じ映像を表示する場合、画像処理部
430は、表示ユニット411aの映像信号と表示ユニット411bの映像信号とを分け
て生成する機能を有する。この場合、光センサ480及びセンサコントローラ424を用
いて測定した外光481の明るさに応じて、表示ユニット411aが有する反射型の液晶
素子の反射強度と、表示ユニット411bが有する発光素子の発光強度とを調整すること
ができる。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行
する回路を調光回路と呼ぶ。
When the display unit 411a and the display unit 411b display the same image, the image processing unit 430 has a function of separately generating the image signal of the display unit 411a and the image signal of the display unit 411b. In this case, the reflection intensity of the reflective liquid crystal element of the display unit 411a and the emission intensity of the light emitting element of the display unit 411b are determined according to the brightness of the external light 481 measured by the optical sensor 480 and the sensor controller 424. And can be adjusted. Here, the adjustment is referred to as dimming or dimming processing. Further, the circuit that executes the process is called a dimming circuit.

例えば、晴れの日の日中に外で表示部410に映像を表示する場合は、発光素子を光ら
せずに反射型の液晶素子のみで表示を行い、夜間や暗所で表示部410に映像を表示する
場合は、発光素子を光らせて表示を行うことができる。
For example, when displaying an image on the display unit 410 outside during the daytime on a sunny day, the display is performed only by the reflective liquid crystal element without illuminating the light emitting element, and the image is displayed on the display unit 410 at night or in a dark place. When displaying, the light emitting element can be illuminated to perform the display.

また、画像処理部430は、外光の明るさに応じて、表示ユニット411aのみで表示
を行うための映像信号、表示ユニット411bのみで表示を行うための映像信号、表示ユ
ニット411aと表示ユニット411bを組み合わせて表示を行うための映像信号のいず
れかを選択して生成することができる。これにより、外光の明るい環境においても、外光
の暗い環境においても、良好な表示を行うことができる。さらに、外光の明るい環境にお
いては、発光素子を光らせない、又は発光素子の輝度を低くすることで、消費電力を低減
することができる。
Further, the image processing unit 430 has a video signal for displaying only with the display unit 411a, a video signal for displaying only with the display unit 411b, a display unit 411a and a display unit 411b according to the brightness of the external light. Can be selected and generated from any of the video signals for display in combination with. As a result, good display can be performed in both an environment with bright outside light and an environment with dark outside light. Further, in an environment where the outside light is bright, the power consumption can be reduced by not illuminating the light emitting element or by lowering the brightness of the light emitting element.

また、反射型の液晶素子の表示に、発光素子の表示を組み合わせることで、色調を補正
することができる。このような色調補正のためには、光センサ480及びセンサコントロ
ーラ424に、外光481の色調を測定する機能を追加すればよい。例えば、夕暮れ時の
赤みがかった環境において表示部410に映像を表示する場合、反射型の液晶素子による
表示のみではB(青)成分が足りないため、発光素子を発光させることで、色調を補正す
ることができる。ここでは、当該補正を調色、あるいは調色処理と呼ぶ。また、当該処理
を実行する回路を調色回路と呼ぶ。
Further, the color tone can be corrected by combining the display of the light emitting element with the display of the reflective liquid crystal element. For such color tone correction, a function for measuring the color tone of the external light 481 may be added to the optical sensor 480 and the sensor controller 424. For example, when displaying an image on the display unit 410 in a reddish environment at dusk, the B (blue) component is not sufficient only by the display by the reflective liquid crystal element, so the color tone is corrected by causing the light emitting element to emit light. be able to. Here, the correction is referred to as toning or toning processing. Further, the circuit that executes the process is called a toning circuit.

画像処理部430は、表示部410の仕様によって、RGB−RGBW変換回路など、
他の処理回路を有していてもよい。RGB−RGBW変換回路とは、RGB(赤、緑、青
)画像データを、RGBW(赤、緑、青、白)画像信号に変換する機能をもつ回路である
。すなわち、表示部410がRGBW4色の画素を有する場合、画像データ内のW(白)
成分を、W(白)画素を用いて表示することで、消費電力を低減することができる。なお
、RGB−RGBW変換回路はこれに限らず、例えば、RGB−RGBY(赤、緑、青、
黄)変換回路などでもよい。
Depending on the specifications of the display unit 410, the image processing unit 430 may include an RGB-RGBW conversion circuit or the like.
It may have another processing circuit. The RGB-RGBW conversion circuit is a circuit having a function of converting RGB (red, green, blue) image data into RGBW (red, green, blue, white) image signals. That is, when the display unit 410 has RGBW 4-color pixels, W (white) in the image data.
Power consumption can be reduced by displaying the components using W (white) pixels. The RGB-RGBW conversion circuit is not limited to this, and for example, RGB-RGBY (red, green, blue,
Yellow) A conversion circuit or the like may be used.

また、表示ユニット411aと表示ユニット411bには、互いに異なる映像を表示さ
せることもできる。反射型の液晶素子は、発光素子と比較して動作速度が遅く、映像を表
示させるまでに時間を要する場合がある。そのため、例えば反射型の液晶素子に背景とな
る静止画を表示させ、発光素子に動画を表示させることで、前記問題を解決することがで
きる。また、このとき、反射型の液晶素子に表示させる映像の書き換え頻度を減らし、映
像の書き換えが行われない期間において、ソースドライバ451aや、表示ユニット41
1aが有するゲートドライバの動作を停止させることができる。これにより、なめらかな
動画表示と低消費電力とを両立させることができる。この場合、フレームメモリ422に
は、反射型の液晶素子に供給する映像信号を記憶する領域と、発光素子に供給する映像信
号を記憶する領域とが設けられる。
Further, the display unit 411a and the display unit 411b can display different images. The reflective liquid crystal element has a slower operating speed than the light emitting element, and it may take time to display an image. Therefore, for example, the above problem can be solved by displaying a still image as a background on a reflective liquid crystal element and displaying a moving image on a light emitting element. Further, at this time, the frequency of rewriting the image displayed on the reflective liquid crystal element is reduced, and the source driver 451a and the display unit 41 are used during the period when the image is not rewritten.
The operation of the gate driver included in 1a can be stopped. As a result, both smooth moving image display and low power consumption can be achieved at the same time. In this case, the frame memory 422 is provided with an area for storing the video signal supplied to the reflective liquid crystal element and an area for storing the video signal supplied to the light emitting element.

図7におけるフレームメモリ422又は記憶装置441には、上記実施の形態で説明し
たメモリセルアレイ10、又は記憶装置100を用いることができる。これにより、信頼
性が高い制御回路、又は表示システムを実現することができる。
As the frame memory 422 or the storage device 441 in FIG. 7, the memory cell array 10 or the storage device 100 described in the above embodiment can be used. Thereby, a highly reliable control circuit or display system can be realized.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態3で説明した表示システムに用いることができる表示装
置の構成例について説明する。以下に説明する表示装置は、図7における表示部410に
用いることができる。ここでは特に、反射型の液晶素子と発光素子を用いて表示を行うこ
とが可能な表示装置について説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, a configuration example of a display device that can be used in the display system described in the third embodiment will be described. The display device described below can be used for the display unit 410 in FIG. Here, in particular, a display device capable of performing display using a reflective liquid crystal element and a light emitting element will be described.

図8(A)は、表示装置500の構成の一例を示すブロック図である。表示装置500
は、画素部501にマトリクス状に配列した複数の画素ユニット502を有する。また、
表示装置500は、駆動回路503a、駆動回路503bと、駆動回路504a、駆動回
路504bを有する。また、表示装置500は、方向Rに配列した複数の画素ユニット5
02、及び駆動回路503aと接続された複数の配線GLaと、方向Rに配列した複数の
画素ユニット502、及び駆動回路503bと接続された複数の配線GLbを有する。ま
た、表示装置500は、方向Cに配列した複数の画素ユニット502、及び駆動回路50
4aと接続された複数の配線SLaと、方向Cに配列した複数の画素ユニット502、及
び駆動回路504bと接続された複数の配線SLbを有する。
FIG. 8A is a block diagram showing an example of the configuration of the display device 500. Display device 500
Has a plurality of pixel units 502 arranged in a matrix in the pixel unit 501. Also,
The display device 500 includes a drive circuit 503a and a drive circuit 503b, and a drive circuit 504a and a drive circuit 504b. Further, the display device 500 includes a plurality of pixel units 5 arranged in the direction R.
02, a plurality of wiring GLa connected to the drive circuit 503a, a plurality of pixel units 502 arranged in the direction R, and a plurality of wiring GLb connected to the drive circuit 503b. Further, the display device 500 includes a plurality of pixel units 502 arranged in the direction C and a drive circuit 50.
It has a plurality of wiring SLas connected to 4a, a plurality of pixel units 502 arranged in the direction C, and a plurality of wiring SLbs connected to the drive circuit 504b.

駆動回路504a、駆動回路504bはそれぞれ、図7におけるソースドライバ451
a、ソースドライバ451bに対応する。すなわち、表示装置500は、図7におけるソ
ースドライバ451a、ソースドライバ451bが表示部410に設けられた構成に対応
する。ただし、駆動回路504a、駆動回路504bは図7における制御回路420に設
けられていてもよい。
The drive circuit 504a and the drive circuit 504b are the source drivers 451 in FIG. 7, respectively.
a, corresponds to the source driver 451b. That is, the display device 500 corresponds to the configuration in which the source driver 451a and the source driver 451b in FIG. 7 are provided in the display unit 410. However, the drive circuit 504a and the drive circuit 504b may be provided in the control circuit 420 in FIG. 7.

画素ユニット502は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。画素ユニット502
において、該液晶素子と該発光素子とは、互いに重なる部分を有する。
The pixel unit 502 includes a reflective liquid crystal element and a light emitting element. Pixel unit 502
In the above, the liquid crystal element and the light emitting element have portions that overlap each other.

図8(B1)は、画素ユニット502が有する導電層530bの構成例を示す。導電層
530bは、画素ユニット502における液晶素子の反射電極として機能する。また導電
層530bには、開口540が設けられている。
FIG. 8B1 shows a configuration example of the conductive layer 530b included in the pixel unit 502. The conductive layer 530b functions as a reflective electrode of the liquid crystal element in the pixel unit 502. Further, the conductive layer 530b is provided with an opening 540.

図8(B1)には、導電層530bと重なる領域に位置する発光素子520を破線で示
している。発光素子520は、導電層530bが有する開口540と重ねて配置されてい
る。これにより、発光素子520が発する光は、開口540を介して表示面側に射出され
る。
In FIG. 8 (B1), the light emitting element 520 located in the region overlapping the conductive layer 530b is shown by a broken line. The light emitting element 520 is arranged so as to overlap the opening 540 of the conductive layer 530b. As a result, the light emitted by the light emitting element 520 is emitted toward the display surface side through the opening 540.

図8(B1)では、方向Rに隣接する画素ユニット502が異なる色に対応する画素で
ある。このとき、図8(B1)に示すように、方向Rに隣接する2つの画素において、開
口540が一列に配列されないように、導電層530bの異なる位置に設けられているこ
とが好ましい。これにより、2つの発光素子520を離すことが可能で、発光素子520
が発する光が隣接する画素ユニット502が有する着色層に入射してしまう現象(クロス
トークともいう。)を抑制することができる。また、隣接する2つの発光素子520を離
して配置することができるため、発光素子520のEL層をシャドウマスク等により作り
分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
In FIG. 8 (B1), the pixel units 502 adjacent to the direction R are pixels corresponding to different colors. At this time, as shown in FIG. 8B, it is preferable that the two pixels adjacent to the direction R are provided at different positions of the conductive layer 530b so that the openings 540 are not arranged in a row. As a result, the two light emitting elements 520 can be separated from each other, and the light emitting element 520 can be separated.
It is possible to suppress a phenomenon (also referred to as crosstalk) in which the light emitted by the light is incident on the colored layer of the adjacent pixel unit 502. Further, since the two adjacent light emitting elements 520 can be arranged apart from each other, a high-definition display device can be realized even when the EL layer of the light emitting element 520 is formed separately by a shadow mask or the like.

また、図8(B2)に示すような配列としてもよい。 Further, the arrangement may be as shown in FIG. 8 (B2).

非開口部の総面積に対する開口540の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用
いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口540の総面積の比
の値が小さすぎると、発光素子520を用いた表示が暗くなってしまう。
If the value of the ratio of the total area of the opening 540 to the total area of the non-opening is too large, the display using the liquid crystal element becomes dark. Further, if the value of the ratio of the total area of the opening 540 to the total area of the non-opening is too small, the display using the light emitting element 520 becomes dark.

また、反射電極として機能する導電層530bに設ける開口540の面積が小さすぎる
と、発光素子520が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
Further, if the area of the opening 540 provided in the conductive layer 530b functioning as the reflective electrode is too small, the efficiency of the light that can be extracted from the light emitted by the light emitting element 520 is lowered.

開口540の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形又は十字等の形状とするこ
とができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開
口540を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口540を同じ色を表
示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
The shape of the opening 540 can be, for example, a polygon, a quadrangle, an ellipse, a circle, a cross, or the like. Further, it may have an elongated streak shape, a slit shape, or a checkered pattern shape. Further, the opening 540 may be arranged close to the adjacent pixel. Preferably, the aperture 540 is placed closer to other pixels displaying the same color. As a result, crosstalk can be suppressed.

<回路の構成例>
図9は、画素ユニット502の構成例を示す回路図である。図9では、隣接する2つの
画素ユニット502を示している。画素ユニット502はそれぞれ、画素505aと画素
505bを有する。
<Circuit configuration example>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel unit 502. FIG. 9 shows two adjacent pixel units 502. The pixel unit 502 has pixels 505a and pixels 505b, respectively.

画素505aは、スイッチSW1、容量素子C10、液晶素子510を有し、画素50
5bは、スイッチSW2、トランジスタM、容量素子C20、及び発光素子520を有す
る。また、画素505aは、配線SLa、配線GLa、配線CSCOMと接続されており
、画素505bは、配線GLb、配線SLb、配線ANOと接続されている。なお、図9
では、液晶素子510と接続された配線VCOM1、及び発光素子520と接続された配
線VCOM2を示している。また、図9では、スイッチSW1及びスイッチSW2に、ト
ランジスタを用いた場合の例を示している。
The pixel 505a includes a switch SW1, a capacitance element C10, and a liquid crystal element 510, and the pixel 50
Reference numeral 5b includes a switch SW2, a transistor M, a capacitance element C20, and a light emitting element 520. Further, the pixel 505a is connected to the wiring SLa, the wiring GLa, and the wiring CSCOM, and the pixel 505b is connected to the wiring GLb, the wiring SLb, and the wiring ANO. Note that FIG. 9
Shows the wiring VCOM1 connected to the liquid crystal element 510 and the wiring VCOM2 connected to the light emitting element 520. Further, FIG. 9 shows an example in which a transistor is used for the switch SW1 and the switch SW2.

スイッチSW1のゲートは配線GLaと接続され、ソース又はドレインの一方は配線S
Laと接続され、ソース又はドレインの他方は容量素子C10の一方の電極、及び液晶素
子510の一方の電極と接続されている。容量素子C10の他方の電極は、配線CSCO
Mと接続されている。液晶素子510の他方の電極は、配線VCOM1と接続されている
The gate of the switch SW1 is connected to the wiring GLa, and one of the source and drain is the wiring S.
It is connected to La, and the other of the source or drain is connected to one electrode of the capacitive element C10 and one electrode of the liquid crystal element 510. The other electrode of the capacitive element C10 is the wiring CSCO.
It is connected to M. The other electrode of the liquid crystal element 510 is connected to the wiring VCOM1.

スイッチSW2のゲートは配線GLbと接続され、ソース又はドレインの一方は配線S
Lbと接続され、ソース又はドレインの他方は容量素子C20の一方の電極、トランジス
タMのゲートと接続されている。容量素子C20の他方の電極はトランジスタMのソース
又はドレインの一方、配線ANOと接続されている。トランジスタMのソース又はドレイ
ンの他方は発光素子520の一方の電極と接続されている。発光素子520の他方の電極
は配線VCOM2と接続されている。
The gate of the switch SW2 is connected to the wiring GLb, and one of the source and the drain is the wiring S.
It is connected to Lb, and the other of the source or drain is connected to one electrode of the capacitive element C20, the gate of the transistor M. The other electrode of the capacitive element C20 is connected to one of the source or drain of the transistor M, the wiring ANO. The other of the source or drain of the transistor M is connected to one electrode of the light emitting element 520. The other electrode of the light emitting element 520 is connected to the wiring VCOM2.

図9では、トランジスタMが一対のゲートを有し、これらが接続されている例を示して
いる。これにより、トランジスタMが流すことのできる電流を増大させることができる。
FIG. 9 shows an example in which the transistor M has a pair of gates and these are connected to each other. As a result, the current that can be passed through the transistor M can be increased.

配線VCOM1及び配線CSCOMには、それぞれ所定の電位を供給することができる
。また、配線VCOM2及び配線ANOにはそれぞれ、発光素子520を発光させること
が可能となる電位差を生じさせるための電位を供給することができる。
A predetermined potential can be supplied to each of the wiring VCOM 1 and the wiring CSCOM. Further, the wiring VCOM2 and the wiring ANO can each be supplied with a potential for generating a potential difference that enables the light emitting element 520 to emit light.

図9に示す画素ユニット502は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線GL
a及び配線SLaに供給される信号によって画素505aを駆動することにより、液晶素
子510による光学変調を利用して映像を表示することができる。また、透過モードで表
示を行う場合には、配線GLb及び配線SLbに供給される信号によって画素505bを
駆動することにより、発光素子520を発光させて映像を表示することができる。また両
方のモードで駆動する場合には、配線GLa、配線GLb、配線SLa及び配線SLbの
それぞれに供給される信号により、画素505a及び画素505bを駆動することができ
る。
The pixel unit 502 shown in FIG. 9 is wired GL when, for example, displaying a reflection mode.
By driving the pixel 505a with the signals supplied to the a and the wiring SLa, it is possible to display an image by utilizing the optical modulation by the liquid crystal element 510. Further, when the display is performed in the transmission mode, the light emitting element 520 can be made to emit light and the image can be displayed by driving the pixel 505b by the signals supplied to the wiring GLb and the wiring SLb. When driving in both modes, the pixels 505a and the pixel 505b can be driven by the signals supplied to the wiring GLa, the wiring GLb, the wiring SLa, and the wiring SLb, respectively.

なお、図9では一つの画素ユニット502に、一つの液晶素子510と一つの発光素子
520とを有する例を示したが、これに限られない。例えば、図10(A)に示すように
、画素505bが複数の副画素506b(副画素506br、副画素506bg、副画素
506bb、副画素506bw)を有していてもよい。副画素506br、副画素506
bg、副画素506bb、副画素506bwはそれぞれ、発光素子520r、発光素子5
20g、発光素子520b、発光素子520wを有する。図10(A)に示す画素ユニッ
ト502は、図9とは異なり、1つの画素ユニットでフルカラーの表示が可能な画素であ
る。
Note that FIG. 9 shows an example in which one pixel unit 502 has one liquid crystal element 510 and one light emitting element 520, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10A, the pixel 505b may have a plurality of sub-pixels 506b (sub-pixels 506br, sub-pixels 506bb, sub-pixels 506bb, sub-pixels 506bw). Sub-pixel 506br, sub-pixel 506
The pg, the sub-pixel 506 bb, and the sub-pixel 506 bw are the light emitting element 520r and the light emitting element 5, respectively.
It has 20 g, a light emitting element 520b, and a light emitting element 520w. Unlike FIG. 9, the pixel unit 502 shown in FIG. 10A is a pixel capable of displaying full color with one pixel unit.

図10(A)では、画素505bに配線GLba、配線GLbb、配線SLba、配線
SLbb、配線ANOが接続されている。
In FIG. 10A, wiring GLba, wiring GLbb, wiring SLba, wiring SLbb, and wiring ANO are connected to the pixel 505b.

図10(A)に示す例では、例えば4つの発光素子520として、それぞれ赤色(R)
、緑色(G)、青色(B)、及び白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。ま
た液晶素子510として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これに
より、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。
また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる
In the example shown in FIG. 10 (A), for example, four light emitting elements 520 are red (R).
, Green (G), blue (B), and white (W) can be used. Further, as the liquid crystal element 510, a reflective liquid crystal element exhibiting white color can be used. As a result, when displaying the reflection mode, it is possible to display white with high reflectance.
Further, when the display is performed in the transmission mode, the display with high color rendering property can be performed with low power.

また、図10(B)には、画素ユニット502の構成例を示している。画素ユニット5
02は、導電層530が有する開口部と重なる発光素子520wと、導電層530の周囲
に配置された発光素子520r、発光素子520g、及び発光素子520bとを有する。
発光素子520r、発光素子520g、及び発光素子520bは、発光面積がほぼ同等で
あることが好ましい。
Further, FIG. 10B shows a configuration example of the pixel unit 502. Pixel unit 5
02 has a light emitting element 520w that overlaps with the opening of the conductive layer 530, a light emitting element 520r arranged around the conductive layer 530, a light emitting element 520g, and a light emitting element 520b.
It is preferable that the light emitting element 520r, the light emitting element 520 g, and the light emitting element 520b have substantially the same light emitting area.

<表示装置の構成例>
図11は、本発明の一態様の表示装置500の斜視概略図である。表示装置500は、
基板551と基板561とが貼り合わされた構成を有する。図11では、基板561を破
線で示している。
<Display device configuration example>
FIG. 11 is a schematic perspective view of the display device 500 according to one aspect of the present invention. The display device 500
It has a structure in which a substrate 551 and a substrate 561 are bonded together. In FIG. 11, the substrate 561 is shown by a broken line.

表示装置500は、表示領域562、回路564、配線565等を有する。基板551
には、例えば回路564、配線565、及び画素電極として機能する導電層530b等が
設けられる。また、図11では基板551上にIC573とFPC572が実装されてい
る例を示している。そのため、図11に示す構成は、表示装置500とFPC572及び
IC573を有する表示モジュールと言うこともできる。
The display device 500 has a display area 562, a circuit 564, wiring 565, and the like. Board 551
Is provided with, for example, a circuit 564, wiring 565, and a conductive layer 530b that functions as a pixel electrode. Further, FIG. 11 shows an example in which the IC 573 and the FPC 57 2 are mounted on the substrate 551. Therefore, the configuration shown in FIG. 11 can be said to be a display module having a display device 500, FPC572, and IC573.

回路564は、例えば駆動回路504として機能する回路を用いることができる。 As the circuit 564, for example, a circuit that functions as a drive circuit 504 can be used.

配線565は、表示領域562や回路564に信号や電力を供給する機能を有する。当
該信号や電力は、FPC572を介して外部、又はIC573から配線565に入力され
る。
The wiring 565 has a function of supplying signals and electric power to the display area 562 and the circuit 564. The signal and electric power are input to the wiring 565 from the outside or from the IC 573 via the FPC 572.

また、図11では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板551
にIC573が設けられている例を示している。IC573は、例えば駆動回路503、
又は駆動回路504などとしての機能を有するICを適用できる。なお表示装置500が
駆動回路503及び駆動回路504として機能する回路を備える場合や、駆動回路503
や駆動回路504として機能する回路を外部に設け、FPC572を介して表示装置50
0を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC573を設けない構成としてもよ
い。また、IC573を、COF(Chip On Film)方式等により、FPC5
72に実装してもよい。
Further, in FIG. 11, the substrate 551 is used by a COG (Chip On Glass) method or the like.
An example in which the IC 573 is provided is shown. The IC573 is, for example, a drive circuit 503,
Alternatively, an IC having a function as a drive circuit 504 or the like can be applied. When the display device 500 includes a circuit that functions as a drive circuit 503 and a drive circuit 504, or when the drive circuit 503
A circuit that functions as a drive circuit 504 is provided externally, and a display device 50 is provided via the FPC 57
In the case of inputting a signal for driving 0, the IC 573 may not be provided. Further, the IC573 is used in the FPC5 by the COF (Chip On Film) method or the like.
It may be mounted on 72.

図11には、表示領域562の一部の拡大図を示している。表示領域562には、複数
の表示素子が有する導電層530bがマトリクス状に配置されている。導電層530bは
、可視光を反射する機能を有し、後述する液晶素子510の反射電極として機能する。
FIG. 11 shows an enlarged view of a part of the display area 562. In the display area 562, the conductive layers 530b of the plurality of display elements are arranged in a matrix. The conductive layer 530b has a function of reflecting visible light, and functions as a reflecting electrode of the liquid crystal element 510 described later.

また、図11に示すように、導電層530bは開口を有する。さらに導電層530bよ
りも基板551側に、発光素子520を有する。発光素子520からの光は、導電層53
0bの開口を介して基板561側に射出される。
Further, as shown in FIG. 11, the conductive layer 530b has an opening. Further, the light emitting element 520 is provided on the substrate 551 side of the conductive layer 530b. The light from the light emitting element 520 is the conductive layer 53.
It is ejected to the substrate 561 side through the opening of 0b.

図12に、図11で例示した表示装置の、FPC572を含む領域の一部、回路564
を含む領域の一部、及び表示領域562を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面
の一例を示す。
12 shows a part of the display device illustrated in FIG. 11 including the FPC 572, circuit 564.
An example of a cross section when a part of the area including the display area 562 and a part of the area including the display area 562 are cut is shown.

表示装置500は、基板551と基板561の間に、絶縁層720を有する。また基板
551と絶縁層720の間に、発光素子520、トランジスタ701、トランジスタ70
5、トランジスタ706、着色層634等を有する。また絶縁層720と基板561の間
に、液晶素子510、着色層631等を有する。また基板561と絶縁層720は接着層
641を介して接着され、基板551と絶縁層720は接着層642を介して接着されて
いる。
The display device 500 has an insulating layer 720 between the substrate 551 and the substrate 561. Further, between the substrate 551 and the insulating layer 720, a light emitting element 520, a transistor 701, and a transistor 70
5. It has a transistor 706, a colored layer 634, and the like. Further, a liquid crystal element 510, a colored layer 631 and the like are provided between the insulating layer 720 and the substrate 561. Further, the substrate 561 and the insulating layer 720 are bonded via the adhesive layer 641, and the substrate 551 and the insulating layer 720 are bonded via the adhesive layer 642.

トランジスタ706は、液晶素子510と接続され、トランジスタ705は、発光素子
520と接続されている。トランジスタ705とトランジスタ706は、いずれも絶縁層
720の基板551側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製す
ることができる。
The transistor 706 is connected to the liquid crystal element 510, and the transistor 705 is connected to the light emitting element 520. Since both the transistor 705 and the transistor 706 are formed on the surface of the insulating layer 720 on the substrate 551 side, they can be manufactured by using the same process.

基板561には、着色層631、遮光層632、絶縁層621、及び液晶素子510の
共通電極として機能する導電層613、配向膜633b、絶縁層617等が設けられてい
る。絶縁層617は、液晶素子510のセルギャップを保持するためのスペーサとして機
能する。
The substrate 561 is provided with a colored layer 631, a light-shielding layer 632, an insulating layer 621, a conductive layer 613 that functions as a common electrode for the liquid crystal element 510, an alignment film 633b, an insulating layer 617, and the like. The insulating layer 617 functions as a spacer for holding the cell gap of the liquid crystal element 510.

絶縁層720の基板551側には、絶縁層711、絶縁層712、絶縁層713、絶縁
層714、絶縁層715、絶縁層716等の絶縁層が設けられている。絶縁層711は、
その一部が各トランジスタのゲート絶縁体として機能する。絶縁層712、絶縁層713
、及び絶縁層714は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層714を覆
って絶縁層716が設けられている。絶縁層714及び絶縁層716は、平坦化層として
の機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層712、絶
縁層713、絶縁層714の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4
層以上であってもよいし、単層、又は2層であってもよい。また平坦化層として機能する
絶縁層714は、不要であれば設けなくてもよい。
Insulating layers such as an insulating layer 711, an insulating layer 712, an insulating layer 713, an insulating layer 714, an insulating layer 715, and an insulating layer 716 are provided on the substrate 551 side of the insulating layer 720. The insulating layer 711 is
A part of it functions as a gate insulator for each transistor. Insulation layer 712, insulation layer 713
, And the insulating layer 714 is provided so as to cover each transistor. Further, an insulating layer 716 is provided so as to cover the insulating layer 714. The insulating layer 714 and the insulating layer 716 have a function as a flattening layer. Here, the case where three layers of the insulating layer 712, the insulating layer 713, and the insulating layer 714 are provided as the insulating layer covering the transistor and the like is shown, but the present invention is not limited to this.
It may have more than one layer, a single layer, or two layers. Further, the insulating layer 714 that functions as a flattening layer may not be provided if it is unnecessary.

また、トランジスタ701、トランジスタ705、及びトランジスタ706は、一部が
ゲートとして機能する導電層721、一部がソース又はドレインとして機能する導電層7
22、半導体層731を有する。ここでは、同一の膜を加工して得られる複数の層に、同
じハッチングパターンを付している。
Further, in the transistor 701, the transistor 705, and the transistor 706, a conductive layer 721 partially functions as a gate and a conductive layer 7 partially functions as a source or drain.
22. It has a semiconductor layer 731. Here, the same hatching pattern is attached to a plurality of layers obtained by processing the same film.

液晶素子510は反射型の液晶素子である。液晶素子510は、導電層530a、液晶
612、導電層613が積層された構造を有する。また導電層530aの基板551側に
接して、可視光を反射する導電層530bが設けられている。導電層530bは開口54
0を有する。また導電層530a及び導電層613は可視光を透過する材料を含む。また
液晶612と導電層530aの間に配向膜633aが設けられ、液晶612と導電層61
3の間に配向膜633bが設けられている。また、基板561の外側の面には、偏光板6
30を有する。
The liquid crystal element 510 is a reflective liquid crystal element. The liquid crystal element 510 has a structure in which the conductive layer 530a, the liquid crystal 612, and the conductive layer 613 are laminated. Further, a conductive layer 530b that reflects visible light is provided in contact with the substrate 551 side of the conductive layer 530a. The conductive layer 530b has an opening 54
Has 0. Further, the conductive layer 530a and the conductive layer 613 include a material that transmits visible light. Further, an alignment film 633a is provided between the liquid crystal 612 and the conductive layer 530a, and the liquid crystal 612 and the conductive layer 61 are provided.
An alignment film 633b is provided between the three. Further, on the outer surface of the substrate 561, a polarizing plate 6 is formed.
Has 30.

液晶素子510において、導電層530bは可視光を反射する機能を有し、導電層61
3は可視光を透過する機能を有する。基板561側から入射した光は、偏光板630によ
り偏光され、導電層613、液晶612を透過し、導電層530bで反射する。そして液
晶612及び導電層613を再度透過して、偏光板630に達する。このとき、導電層5
30bと導電層613の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制
御することができる。すなわち、偏光板630を介して射出される光の強度を制御するこ
とができる。また光は着色層631によって特定の波長領域以外の光が吸収されることに
より、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
In the liquid crystal element 510, the conductive layer 530b has a function of reflecting visible light, and the conductive layer 61
Reference numeral 3 has a function of transmitting visible light. The light incident from the substrate 561 side is polarized by the polarizing plate 630, passes through the conductive layer 613 and the liquid crystal 612, and is reflected by the conductive layer 530b. Then, it passes through the liquid crystal 612 and the conductive layer 613 again and reaches the polarizing plate 630. At this time, the conductive layer 5
The orientation of the liquid crystal can be controlled by the voltage applied between the 30b and the conductive layer 613, and the optical modulation of light can be controlled. That is, the intensity of the light emitted through the polarizing plate 630 can be controlled. Further, the light is absorbed by the colored layer 631 in a wavelength region other than the specific wavelength region, so that the extracted light becomes, for example, red light.

発光素子520は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子520は、絶縁
層720側から導電層691、EL層692、及び導電層693bの順に積層された構造
を有する。また導電層693bを覆って導電層693aが設けられている。導電層693
bは可視光を反射する材料を含み、導電層691及び導電層693aは可視光を透過する
材料を含む。発光素子520が発する光は、着色層634、絶縁層720、開口540、
導電層613等を介して、基板561側に射出される。
The light emitting element 520 is a bottom emission type light emitting element. The light emitting element 520 has a structure in which the conductive layer 691, the EL layer 692, and the conductive layer 693b are laminated in this order from the insulating layer 720 side. Further, the conductive layer 693a is provided so as to cover the conductive layer 693b. Conductive layer 693
b contains a material that reflects visible light, and the conductive layer 691 and the conductive layer 693a include a material that transmits visible light. The light emitted by the light emitting element 520 includes a colored layer 634, an insulating layer 720, and an opening 540.
It is ejected to the substrate 561 side via the conductive layer 613 and the like.

ここで、図12に示すように、開口540には可視光を透過する導電層530aが設け
られていることが好ましい。これにより、開口540と重なる領域においても、それ以外
の領域と同様に液晶612が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生
じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
Here, as shown in FIG. 12, it is preferable that the opening 540 is provided with a conductive layer 530a that transmits visible light. As a result, even in the region overlapping the opening 540, the liquid crystal 612 is oriented in the same manner as in the other regions, so that it is possible to prevent the liquid crystal from being misaligned at the boundary between these regions and causing unintended light leakage. ..

ここで、基板561の外側の面に配置する偏光板630として直線偏光板を用いてもよ
いが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波
長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制すること
ができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子510に用いる液晶素子のセルギャッ
プ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすれば
よい。
Here, a linear polarizing plate may be used as the polarizing plate 630 arranged on the outer surface of the substrate 561, but a circular polarizing plate may also be used. As the circular polarizing plate, for example, a linear polarizing plate and a 1/4 wavelength retardation plate laminated can be used. Thereby, the reflection of external light can be suppressed. Further, the desired contrast may be realized by adjusting the cell gap, orientation, driving voltage, etc. of the liquid crystal element used for the liquid crystal element 510 according to the type of the polarizing plate.

また、導電層691の端部を覆う絶縁層716上には、絶縁層717が設けられている
。絶縁層717は、絶縁層720と基板551が必要以上に接近することを抑制するスペ
ーサとしての機能を有する。また、EL層692や導電層693aを遮蔽マスク(メタル
マスク)を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制す
るためのマスクギャッパとしての機能を有していてもよい。なお、絶縁層717は不要で
あれば設けなくてもよい。
Further, an insulating layer 717 is provided on the insulating layer 716 that covers the end portion of the conductive layer 691. The insulating layer 717 has a function as a spacer that prevents the insulating layer 720 and the substrate 551 from coming closer to each other than necessary. Further, when the EL layer 692 or the conductive layer 693a is formed by using a shielding mask (metal mask), it has a function as a mask gapper for suppressing the shielding mask from coming into contact with the surface to be formed. May be good. The insulating layer 717 may not be provided if it is unnecessary.

トランジスタ705のソース又はドレインの一方は、導電層724を介して発光素子5
20の導電層691と接続されている。
One of the source and drain of the transistor 705 is a light emitting element 5 via a conductive layer 724.
It is connected to 20 conductive layers 691.

トランジスタ706のソース又はドレインの一方は、接続部707を介して導電層53
0bと接続されている。導電層530bと導電層530aは互いに接して設けられ、これ
らは接続されている。ここで、接続部707は、絶縁層720に設けられた開口を介して
、絶縁層720の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
One of the source and drain of the transistor 706 is a conductive layer 53 via the connection portion 707.
It is connected to 0b. The conductive layer 530b and the conductive layer 530a are provided in contact with each other, and they are connected to each other. Here, the connecting portion 707 is a portion that connects the conductive layers provided on both sides of the insulating layer 720 via the openings provided in the insulating layer 720.

基板551の基板561と重ならない領域には、接続部704が設けられている。接続
部704は、接続層742を介してFPC572と接続されている。接続部704は接続
部707と同様の構成を有している。接続部704の上面は、導電層530aと同一の導
電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部704とFPC57
2とを接続層742を介して接続することができる。
A connecting portion 704 is provided in a region of the substrate 551 that does not overlap with the substrate 561. The connection portion 704 is connected to the FPC 572 via the connection layer 742. The connection unit 704 has the same configuration as the connection unit 707. On the upper surface of the connecting portion 704, the conductive layer obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 530a is exposed. As a result, the connection part 704 and FPC57
2 can be connected via the connection layer 742.

接着層641が設けられる一部の領域には、接続部752が設けられている。接続部7
52において、導電層530aと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層61
3の一部が、接続体743により接続されている。したがって、基板561側に形成され
た導電層613に、基板551側に接続されたFPC572から入力される信号又は電位
を、接続部752を介して供給することができる。
A connecting portion 752 is provided in a part of the region where the adhesive layer 641 is provided. Connection part 7
In 52, the conductive layer obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 530a, and the conductive layer 61.
A part of 3 is connected by the connecting body 743. Therefore, the signal or potential input from the FPC 57 2 connected to the substrate 551 side can be supplied to the conductive layer 613 formed on the substrate 561 side via the connecting portion 752.

接続体743としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子とし
ては、有機樹脂又はシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることがで
きる。金属材料としてニッケルや金を用いると、接触抵抗を低減できるため好ましい。ま
た、ニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子
を用いることが好ましい。また、接続体743として、弾性変形、又は塑性変形する材料
を用いることが好ましい。このとき、導電性の粒子である接続体743は、図12に示す
ように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体743と、これ
と電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良
などの不具合の発生を抑制することができる。
As the connecting body 743, for example, conductive particles can be used. As the conductive particles, those obtained by coating the surface of particles such as organic resin or silica with a metal material can be used. It is preferable to use nickel or gold as the metal material because the contact resistance can be reduced. Further, it is preferable to use particles in which two or more kinds of metal materials are coated in layers, such as nickel being further coated with gold. Further, it is preferable to use a material that is elastically deformed or plastically deformed as the connecting body 743. At this time, the connecting body 743, which is a conductive particle, may have a shape that is crushed in the vertical direction as shown in FIG. By doing so, the contact area between the connecting body 743 and the conductive layer electrically connected to the connecting body 743 can be increased, the contact resistance can be reduced, and the occurrence of defects such as poor connection can be suppressed.

接続体743は、接着層641に覆われるように配置することが好ましい。例えば、接
着層641となるペースト等を塗布した後に、接続体743を散布すればよい。
The connecting body 743 is preferably arranged so as to be covered with the adhesive layer 641. For example, the connector 743 may be sprayed after applying a paste or the like to be the adhesive layer 641.

図12では、回路564として、トランジスタ701が設けられている例を示している
FIG. 12 shows an example in which the transistor 701 is provided as the circuit 564.

図12では、トランジスタ701及びトランジスタ705の例として、チャネルが形成
される半導体層731を一対のゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは
導電層721により、他方のゲートは絶縁層712を介して半導体層731と重なる導電
層723により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧
を確実に制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号
を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは、他の
トランジスタと比較してオン電流を増大させることが可能であり、電界効果移動度を高め
ることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、
回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用す
ることで、表示装置を大型化、又は高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配
線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
In FIG. 12, as an example of the transistor 701 and the transistor 705, a configuration in which the semiconductor layer 731 on which a channel is formed is sandwiched by a pair of gates is applied. One gate is composed of a conductive layer 721, and the other gate is composed of a conductive layer 723 that overlaps with the semiconductor layer 731 via an insulating layer 712. With such a configuration, the threshold voltage of the transistor can be reliably controlled. At this time, the transistor may be driven by connecting two gates and supplying the same signal to them. Such a transistor can increase the on-current as compared with other transistors, and can increase the field effect mobility. As a result, a circuit capable of high-speed driving can be manufactured. Moreover,
It is possible to reduce the occupied area of the circuit unit. By applying a transistor with a large on-current, it is possible to reduce the signal delay in each wiring even if the number of wirings increases when the display device is enlarged or has high definition, and display unevenness is suppressed. can do.

なお、回路564が有するトランジスタと、表示領域562が有するトランジスタは、
同じ構造であってもよい。また、回路564が有する複数のトランジスタは、全て同じ構
造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表
示領域562が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構
造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
The transistor included in the circuit 564 and the transistor included in the display area 562 are
It may have the same structure. Further, the plurality of transistors included in the circuit 564 may all have the same structure, or transistors having different structures may be used in combination. Further, the plurality of transistors included in the display area 562 may all have the same structure, or transistors having different structures may be used in combination.

各トランジスタを覆う絶縁層712、絶縁層713のうち少なくとも一方は、水や水素
などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層712又は
絶縁層713はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、
トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能とな
り、信頼性の高い表示装置を実現できる。
For at least one of the insulating layer 712 and the insulating layer 713 covering each transistor, it is preferable to use a material in which impurities such as water and hydrogen are difficult to diffuse. That is, the insulating layer 712 or the insulating layer 713 can function as a barrier film. With such a configuration,
It is possible to effectively suppress the diffusion of impurities from the outside to the transistor, and it is possible to realize a highly reliable display device.

基板561側において、着色層631、遮光層632を覆って絶縁層621が設けられ
ている。絶縁層621は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層621によ
り、導電層613の表面を略平坦にできるため、液晶612の配向状態を均一にできる。
On the substrate 561 side, an insulating layer 621 is provided so as to cover the colored layer 631 and the light-shielding layer 632. The insulating layer 621 may have a function as a flattening layer. Since the surface of the conductive layer 613 can be made substantially flat by the insulating layer 621, the orientation state of the liquid crystal 612 can be made uniform.

表示装置500を作製する方法の一例について説明する。例えば、剥離層を有する支持
基板上に、導電層530a、導電層530b、絶縁層720を順に形成し、その後、トラ
ンジスタ705、トランジスタ706、発光素子520等を形成した後、接着層642を
用いて基板551と支持基板を貼り合せる。その後、剥離層と絶縁層720、及び剥離層
と導電層530aのそれぞれの界面で剥離することにより、支持基板及び剥離層を除去す
る。またこれとは別に、着色層631、遮光層632、導電層613等をあらかじめ形成
した基板561を準備する。そして基板551又は基板561に液晶612を滴下し、接
着層641により基板551と基板561を貼り合せることで、表示装置500を作製す
ることができる。
An example of a method for manufacturing the display device 500 will be described. For example, the conductive layer 530a, the conductive layer 530b, and the insulating layer 720 are formed in this order on the support substrate having the release layer, and then the transistor 705, the transistor 706, the light emitting element 520, and the like are formed, and then the adhesive layer 642 is used. The substrate 551 and the support substrate are bonded together. Then, the support substrate and the peeling layer are removed by peeling at the respective interfaces of the peeling layer and the insulating layer 720, and the peeling layer and the conductive layer 530a. Separately from this, a substrate 561 on which a colored layer 631, a light-shielding layer 632, a conductive layer 613, and the like are previously formed is prepared. Then, the liquid crystal 612 is dropped onto the substrate 551 or the substrate 561, and the substrate 551 and the substrate 561 are bonded to each other by the adhesive layer 641, so that the display device 500 can be manufactured.

剥離層としては、絶縁層720及び導電層530aとの界面で剥離が生じる材料を適宜
選択することができる。特に、剥離層として、タングステンなどの高融点金属材料を含む
層と当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層720として、窒
化シリコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好
ましい。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高
めることが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示装置を実現できる。
As the release layer, a material that causes release at the interface between the insulating layer 720 and the conductive layer 530a can be appropriately selected. In particular, as the release layer, a layer containing a refractory metal material such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal material are laminated and used, and as an insulating layer 720 on the release layer, silicon nitride, silicon oxide nitride, or oxidation oxide is used. It is preferable to use a layer in which a plurality of layers such as silicon are laminated. When a refractory metal material is used for the release layer, it is possible to raise the formation temperature of the layer to be formed later, reduce the concentration of impurities, and realize a highly reliable display device.

導電層530aとしては、金属酸化物や金属窒化物などを用いることが好ましい。金属
酸化物を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並び
に酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料
を、導電層530aに用いればよい。
As the conductive layer 530a, it is preferable to use a metal oxide, a metal nitride, or the like. When a metal oxide is used, a material in which at least one of the concentrations of hydrogen, boron, phosphorus, nitrogen, and other impurities and the amount of oxygen deficiency is higher than that of the semiconductor layer used for the transistor is used in the conductive layer 530a. It may be used for.

以下では、上記に示す各構成要素について説明する。 In the following, each component shown above will be described.

[基板]
表示装置が有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子から
の光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セ
ラミック、サファイア、有機樹脂などの材料を用いることができる。
[substrate]
A material having a flat surface can be used for the substrate of the display device. A material that transmits the light is used for the substrate on the side that extracts the light from the display element. For example, materials such as glass, quartz, ceramics, sapphire, and organic resins can be used.

厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化、薄型化を図ることができる。さら
に、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現で
きる。
By using a thin substrate, it is possible to reduce the weight and thickness of the display device. Further, by using a substrate having a thickness sufficient to have flexibility, a display device having flexibility can be realized.

また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙
げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全
体に熱を容易に伝導できるため、表示装置の局所的な温度上昇を抑制することができ、好
ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、10μm以上200μm以
下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
Further, since the substrate on the side that does not emit light does not have to have translucency, a metal substrate or the like can be used in addition to the substrates listed above. Since the metal substrate has high thermal conductivity and can easily conduct heat to the entire substrate, it is possible to suppress a local temperature rise of the display device, which is preferable. In order to obtain flexibility and bendability, the thickness of the metal substrate is preferably 10 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 50 μm or less.

金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニ
ッケル等の金属、又はアルミニウム合金、若しくはステンレス等の合金などを好適に用い
ることができる。
The material constituting the metal substrate is not particularly limited, and for example, a metal such as aluminum, copper, or nickel, an aluminum alloy, an alloy such as stainless steel, or the like can be preferably used.

また、金属基板の表面を酸化する、又は表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理
が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電
着法、蒸着法、又はスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲
気で放置する又は加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成し
てもよい。
Further, a substrate that has been subjected to an insulating treatment by oxidizing the surface of the metal substrate or forming an insulating film on the surface may be used. For example, an insulating film may be formed by using a coating method such as a spin coating method or a dip method, an electrodeposition method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, or the insulating film may be left in an oxygen atmosphere or heated, or may be anodized. An oxide film may be formed on the surface of the substrate by such means.

可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度
の厚さのガラスや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート
(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメ
チルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PE
S)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げら
れる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30
×10−6/K以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用
いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機
樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた
基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示装置も軽量にすることができる。
Examples of the material having flexibility and transparency to visible light include glass having a thickness sufficient to have flexibility, polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), and polyacrylonitrile resin. , Polyimide resin, Polymethyl methacrylate resin, Polycarbonate (PC) resin, Polyester sulfone (PE)
S) Resin, polyamide resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyvinyl chloride resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin and the like can be mentioned. In particular, it is preferable to use a material having a low coefficient of thermal expansion, for example, a coefficient of thermal expansion of 30.
Polyamide-imide resin, polyimide resin, PET and the like having a value of × 10-6 / K or less can be preferably used. Further, a substrate in which glass fibers are impregnated with an organic resin or a substrate in which an inorganic filler is mixed with an organic resin to reduce the coefficient of thermal expansion can also be used. Since a substrate using such a material is light in weight, a display device using the substrate can also be made lightweight.

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

又は、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。又は
、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
Alternatively, glass, metal, or the like thin enough to have flexibility can be used for the substrate. Alternatively, a composite material in which glass and a resin material are bonded by an adhesive layer may be used.

可撓性を有する基板に、表示装置の表面を傷などから保護するハードコート層(例えば
、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど。)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、ア
ラミド樹脂など。)等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低
下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよ
い。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、
窒化アルミニウム等の無機絶縁性材料を用いることができる。
On a flexible substrate, a hard coat layer (for example, silicon nitride, aluminum oxide, etc.) that protects the surface of the display device from scratches, and a layer of a material that can disperse pressure (for example, aramid resin, etc.). Etc. may be laminated. Further, in order to suppress a decrease in the life of the display element due to moisture or the like, an insulating film having low water permeability may be laminated on the flexible substrate. For example, silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide,
Inorganic insulating materials such as aluminum nitride can be used.

基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とする
と、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示装置とすることができる。
The substrate can also be used by stacking a plurality of layers. In particular, when the structure has a glass layer, the barrier property against water and oxygen can be improved, and a highly reliable display device can be obtained.

[トランジスタ]
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、ゲート絶縁体として機能する絶
縁層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する
導電層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示し
ている。
[Transistor]
The transistor has a conductive layer that functions as a gate electrode, an insulating layer that functions as a gate insulator, a semiconductor layer, a conductive layer that functions as a source electrode, and a conductive layer that functions as a drain electrode. The above shows the case where a transistor having a bottom gate structure is applied.

なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例
えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい
し、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型
のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルが形成される半導体層の上下
にゲート電極が設けられていてもよい。
The structure of the transistor included in the display device of one aspect of the present invention is not particularly limited. For example, it may be a planar type transistor, a stagger type transistor, or an inverted stagger type transistor. Further, either a top gate type or bottom gate type transistor structure may be used. Alternatively, gate electrodes may be provided above and below the semiconductor layer on which the channel is formed.

[半導体層]
トランジスタの半導体層に用いる材料の結晶性については特に限定されず、非晶質半導
体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結
晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、ト
ランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
[Semiconductor layer]
The crystallinity of the material used for the semiconductor layer of the transistor is not particularly limited, and is an amorphous semiconductor, a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor having a partially crystalline region). Any of the above may be used. It is preferable to use a semiconductor having crystallinity because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.

また、トランジスタの半導体層には、例えば、第14族の元素(シリコン、ゲルマニウ
ム等)、又は金属酸化物などの材料を用いることができる。代表的には、シリコンを含む
半導体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む金属酸化物などを適用できる。
Further, for the semiconductor layer of the transistor, for example, a material such as a Group 14 element (silicon, germanium, etc.) or a metal oxide can be used. Typically, a semiconductor containing silicon, a semiconductor containing gallium arsenide, a metal oxide containing indium, or the like can be applied.

特に、シリコンよりもバンドギャップの大きな金属酸化物を適用することが好ましい。
シリコンよりもバンドギャップが大きく、かつキャリア密度の小さい半導体材料を用いる
と、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
In particular, it is preferable to apply a metal oxide having a bandgap larger than that of silicon.
It is preferable to use a semiconductor material having a larger bandgap and a smaller carrier density than silicon because the current in the off state of the transistor can be reduced.

シリコンよりもバンドギャップの大きな金属酸化物を用いたトランジスタは、その低い
オフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間にわたっ
て保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示
領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結
果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
A transistor using a metal oxide having a bandgap larger than that of silicon can retain the electric charge accumulated in the capacitance connected in series with the transistor for a long period of time due to its low off-current. By applying such a transistor to a pixel, it is possible to stop the drive circuit while maintaining the gradation of the image displayed in each display area. As a result, it is possible to realize a display device with extremely reduced power consumption.

半導体層は、例えば、少なくともインジウム、亜鉛及びM(アルミニウム、チタン、ガ
リウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオ
ジム又はハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物で表記される膜を含むこと
が好ましい。また、該半導体層を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため
、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
The semiconductor layer is represented by, for example, an In-M-Zn-based oxide containing at least indium, zinc and M (metals such as aluminum, titanium, gallium, germanium, ittrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium or hafnium). It is preferable to include a film to be used. Further, in order to reduce variations in the electrical characteristics of the transistor using the semiconductor layer, it is preferable to include a stabilizer together with them.

スタビライザーとしては、上記Mで記載の金属を含め、例えば、ガリウム、スズ、ハフ
ニウム、アルミニウム、又はジルコニウム等がある。また、他のスタビライザーとしては
、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユ
ウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツ
リウム、イッテルビウム、ルテチウム等がある。
Examples of the stabilizer include gallium, tin, hafnium, aluminum, zirconium and the like, including the metal described in M above. Other stabilizers include lanthanoids such as lanthanide, cerium, placeodimium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.

半導体層を構成する金属酸化物として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−A
l−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La
−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−
Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Z
n系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn
系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系
酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−G
a−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物
、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることがで
きる。
Examples of the metal oxide constituting the semiconductor layer include In-Ga-Zn-based oxide and In-A.
l-Zn-based oxide, In-Sn-Zn-based oxide, In-Hf-Zn-based oxide, In-La
-Zn-based oxide, In-Ce-Zn-based oxide, In-Pr-Zn-based oxide, In-Nd-
Zn-based oxide, In-Sm-Zn-based oxide, In-Eu-Zn-based oxide, In-Gd-Z
n-based oxide, In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-Ho-Zn
Oxides, In-Er-Zn oxides, In-Tm-Zn oxides, In-Yb-Zn oxides, In-Lu-Zn oxides, In-Sn-Ga-Zn oxides , In-Hf-G
a-Zn-based oxide, In-Al-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-Zn-based oxide, In-Sn-Hf-Zn-based oxide, In-Hf-Al-Zn-based oxide Can be used.

なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有す
る酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZ
n以外の金属元素が入っていてもよい。
Here, the In-Ga-Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as main components, and the ratio of In, Ga, and Zn does not matter. Also, In, Ga and Z
A metal element other than n may be contained.

また、半導体層と導電層は、上記酸化物のうち同一の金属元素を有していてもよい。同
一の金属元素を有する半導体層と導電層とすることで、製造コストを低減させることがで
きる。例えば、半導体層と導電層の成膜時に、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを
用いることで、製造コストを低減させることができる。また、半導体層と導電層を加工す
る際のエッチングガス又はエッチング液を共通して用いることができる。ただし、半導体
層と導電層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、トラ
ンジスタ及び容量素子の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる
場合がある。
Further, the semiconductor layer and the conductive layer may have the same metal element among the above oxides. By forming the semiconductor layer and the conductive layer having the same metal element, the manufacturing cost can be reduced. For example, by using a metal oxide target having the same metal composition when forming the semiconductor layer and the conductive layer, the manufacturing cost can be reduced. Further, an etching gas or an etching solution for processing the semiconductor layer and the conductive layer can be commonly used. However, the semiconductor layer and the conductive layer may have different compositions even if they have the same metal element. For example, during the manufacturing process of a transistor and a capacitive element, the metal element in the film may be desorbed to have a different metal composition.

半導体層を構成する金属酸化物は、バンドギャップが2eV以上、好ましくは2.5e
V以上、より好ましくは3eV以上であることが好ましい。このように、バンドギャップ
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することができる。
The metal oxide constituting the semiconductor layer has a band gap of 2 eV or more, preferably 2.5 e.
It is preferably V or more, more preferably 3 eV or more. As described above, by using a metal oxide having a large bandgap, the off-current of the transistor can be reduced.

半導体層を構成する金属酸化物が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、
Zn≧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原子数比とし
て、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=
3:1:2、4:2:4.1等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれ
ぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる原子数比のプラスマイナス
40%の変動を含む。
When the metal oxide constituting the semiconductor layer is In-M-Zn oxide, the atomic number ratio of the metal element of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide is In ≥ M.
It is preferable that Zn ≧ M is satisfied. As the atomic number ratio of such a sputtering target, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn =
3: 1: 2, 4: 2: 4.1 and the like are preferable. The atomic number ratio of the semiconductor layer to be formed includes an error of plus or minus 40% of the atomic number ratio included in the sputtering target.

半導体層には、キャリア密度の低い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、半導
体層は、キャリア密度が1×1017/cm以下、好ましくは1×1015/cm
下、さらに好ましくは1×1013/cm以下、より好ましくは1×1011/cm
以下、さらに好ましくは1×1010/cm未満であり、1×10−9/cm以上の
キャリア密度の金属酸化物を用いることができる。このような半導体層は、不純物濃度が
低く、欠陥準位密度が低いため、安定なトランジスタの電気特性を提供する。
It is preferable to use a metal oxide having a low carrier density for the semiconductor layer. For example, the semiconductor layer has a carrier density of 1 × 10 17 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 13 / cm 3 or less, and more preferably 1 × 10 11 / cm. 3
Hereinafter, more preferably, a metal oxide having a carrier density of less than 1 × 10 10 / cm 3 and a carrier density of 1 × 10 -9 / cm 3 or more can be used. Such a semiconductor layer has a low impurity concentration and a low defect level density, and thus provides stable electrical characteristics of the transistor.

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの電気特性(電界効果移動度、閾値
電圧等)に応じて、適切な組成の半導体層を用いればよい。また、必要とするトランジス
タの電気特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素
と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
Not limited to these, a semiconductor layer having an appropriate composition may be used according to the required electrical characteristics of the transistor (field effect mobility, threshold voltage, etc.). Further, in order to obtain the required electrical characteristics of the transistor, it is preferable that the carrier density, impurity concentration, defect density, atomic number ratio of metal element and oxygen, interatomic distance, density, etc. of the semiconductor layer are appropriate. ..

半導体層を構成する金属酸化物において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が
含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、n型化してしまう場合がある。このた
め、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度
)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm
以下とすることが好ましい。
If silicon or carbon, which is one of the Group 14 elements, is contained in the metal oxide constituting the semiconductor layer, oxygen deficiency may increase in the semiconductor layer, resulting in n-type formation. Therefore, the concentration of silicon or carbon in the semiconductor layer (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) is 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 17 atoms / cm.
It is preferably 3 or less.

また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生成
する場合があり、該金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアル
カリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好まし
くは2×1016atoms/cm以下にすることが好ましい。
Further, alkali metals and alkaline earth metals may generate carriers when combined with metal oxides, and the off-current of a transistor using the metal oxides in the semiconductor layer may increase. Therefore, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal obtained by the secondary ion mass spectrometry in the semiconductor layer should be 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less. Is preferable.

また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が
生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化
物を半導体層に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、半導
体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、5×1018atoms
/cm以下にすることが好ましい。
Further, when nitrogen is contained in the metal oxide constituting the semiconductor layer, electrons as carriers are generated, the carrier density is increased, and the n-type is easily formed. As a result, a transistor using a metal oxide containing nitrogen in the semiconductor layer tends to have a normally-on characteristic. Therefore, the nitrogen concentration obtained by the secondary ion mass spectrometry in the semiconductor layer is 5 × 10 18 atoms.
/ Cm 3 is preferably not more than.

また、半導体層は、例えば、非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、多結晶
構造、微結晶構造、又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
陥準位密度が高い。
Further, the semiconductor layer may have a non-single crystal structure, for example. Non-single crystal structures include, for example, polycrystalline structures, microcrystal structures, or amorphous structures. Among the non-single crystal structures, the amorphous structure has the highest defect level density.

非晶質構造の金属酸化物は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。
又は、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
Amorphous metal oxides, for example, have a disordered atomic arrangement and do not have a crystalline component.
Alternatively, the oxide film having an amorphous structure has, for example, a completely amorphous structure and has no crystal portion.

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、単結晶
構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、上述し
た領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、又は積層構造を有する場合があ
る。
The semiconductor layer may be a mixed film having two or more of an amorphous structure region, a microcrystal structure region, a polycrystalline structure region, and a single crystal structure region. The mixed film may have, for example, a single-layer structure or a laminated structure including any two or more of the above-mentioned regions.

又は、トランジスタのチャネルが形成される半導体層に、シリコンを用いることが好ま
しい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に、結晶性を有するシ
リコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリ
コンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低
温で形成でき、かつアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備
える。このような多結晶半導体を画素に適用することで、画素の開口率を向上させること
ができる。また、極めて高精細な表示部とする場合であっても、駆動回路を画素と同一基
板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を削減することができる。
Alternatively, it is preferable to use silicon for the semiconductor layer on which the channel of the transistor is formed. Amorphous silicon may be used as the silicon, but it is particularly preferable to use crystalline silicon. For example, it is preferable to use microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like. In particular, polycrystalline silicon can be formed at a lower temperature than single crystal silicon, and has higher field effect mobility and higher reliability than amorphous silicon. By applying such a polycrystalline semiconductor to a pixel, the aperture ratio of the pixel can be improved. Further, even in the case of an extremely high-definition display unit, the drive circuit can be formed on the same substrate as the pixels, and the number of components constituting the electronic device can be reduced.

本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できると
いう点で好ましい。また、半導体層にアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリ
コンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線、電極、基板などに耐熱性
の低い材料を用いることが可能となり、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、
極めて大面積のガラス基板などを用いることができる。一方、トップゲート構造のトラン
ジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすく、電気特性のばらつきなどを低減する
ことができるという点で好ましい。特に、半導体層に多結晶シリコンや単結晶シリコンな
どを用いる場合に、トップゲート構造のトランジスタは適している。
The transistor having a bottom gate structure illustrated in the present embodiment is preferable in that the manufacturing process can be reduced. In addition, by using amorphous silicon for the semiconductor layer, it can be formed at a lower temperature than polycrystalline silicon, so it is possible to use materials with low heat resistance for wiring, electrodes, substrates, etc. below the semiconductor layer. You can expand your choice. For example
An extremely large area glass substrate or the like can be used. On the other hand, a transistor having a top gate structure is preferable in that it easily forms an impurity region in a self-aligned manner and can reduce variations in electrical characteristics. In particular, when polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like is used for the semiconductor layer, a transistor having a top gate structure is suitable.

[導電層]
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び
電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、
ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングス
テンなどの金属、又はこれを主成分とする合金などが挙げられる。また、これらの材料を
含む膜を単層で、又は積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアル
ミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン
膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に
銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅
膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又
は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブ
デン膜又は窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さら
にその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化
インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を
用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
[Conductive layer]
Materials that can be used for conductive layers such as transistor gates, sources and drains, as well as various wirings and electrodes that make up display devices include aluminum, titanium, and chromium.
Examples thereof include metals such as nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, tantalum, and tungsten, or alloys containing the same as a main component. In addition, a film containing these materials can be used as a single layer or as a laminated structure. For example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a two-layer structure in which an aluminum film is laminated on a titanium film, a two-layer structure in which an aluminum film is laminated on a tungsten film, and a copper film on a copper-magnesium-aluminum alloy film. Two-layer structure for laminating, two-layer structure for laminating copper film on titanium film, two-layer structure for laminating copper film on tungsten film, titanium film or titanium nitride film, and aluminum film or copper film on top of it A three-layer structure, a molybdenum film or a molybdenum nitride film, on which a titanium film or a titanium nitride film is formed, and an aluminum film or a copper film are laminated on the molybdenum film or a molybdenum film. There is a three-layer structure that forms a molybdenum nitride film. Oxides such as indium oxide, tin oxide, and zinc oxide may be used. Further, it is preferable to use copper containing manganese because the controllability of the shape by etching is improved.

また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、イ
ンジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物又はグ
ラフェンを用いることができる。又は、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タング
ステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又はチタンなどの金属材
料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。又は、該金属材料の窒化物(例
えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(又はそれらの窒化
物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜
を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ
酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、
表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層(画素電
極や共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
Further, as the conductive material having translucency, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, and zinc oxide to which gallium is added, or graphene can be used. Alternatively, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, or an alloy material containing the metal material can be used. Alternatively, a nitride of the metal material (for example, titanium nitride) or the like may be used. When a metal material or an alloy material (or a nitride thereof) is used, it may be made thin enough to have translucency. Further, the laminated film of the above material can be used as the conductive layer. For example, it is preferable to use a laminated film of an alloy of silver and magnesium and an indium tin oxide because the conductivity can be enhanced. They are,
It can also be used as a conductive layer such as various wirings and electrodes constituting a display device, and a conductive layer (a conductive layer that functions as a pixel electrode or a common electrode) of a display element.

[絶縁層]
各絶縁層に用いることのできる絶縁性材料としては、例えば、アクリル、エポキシなど
の樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、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、酸化アルミニウムなどの無機絶縁性材料を用
いることもできる。
[Insulation layer]
Examples of the insulating material that can be used for each insulating layer include resins having a siloxane bond such as acrylic and epoxy, and resins having a siloxane bond such as silicone, as well as silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, and aluminum oxide. Inorganic insulating materials such as, etc. can also be used.

また発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。こ
れにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑
制できる。
Further, the light emitting element is preferably provided between a pair of insulating films having low water permeability. As a result, it is possible to suppress the intrusion of impurities such as water into the light emitting element, and it is possible to suppress a decrease in the reliability of the device.

透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を
含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
Examples of the insulating film having low water permeability include a film containing nitrogen and silicon such as a silicon nitride film and a silicon oxide film, and a film containing nitrogen and aluminum such as an aluminum nitride film. Also,
A silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film or the like may be used.

例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/(m・day)
]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×1
−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・d
ay)]以下とする。
For example, water vapor permeability of less water permeable insulating film, 1 × 10 -5 [g / (m 2 · day)
] Or less, preferably 1 × 10-6 [g / (m 2 · day)] or less, more preferably 1 × 1
0 -7 [g / (m 2 · day)] or less, more preferably 1 × 10 -8 [g / ( m 2 · d
ay)] The following.

[液晶素子]
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)
モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(
Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(
Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Adv
anced Super View)モードなどを用いることができる。
[Liquid crystal element]
As the liquid crystal element, for example, vertical orientation (VA: Vertical Alignment)
A liquid crystal element to which the mode is applied can be used. The vertical orientation mode is MVA (
Multi-Domain Vertical Element) mode, PVA (
Patterned Vertical Alignment mode, ASV (Adv)
Anced Super View) mode and the like can be used.

また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例え
ばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In
−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Sw
itching)モード、ASM(Axially Symmetric aligne
d Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensat
ed Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric L
iquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる
Further, as the liquid crystal element, a liquid crystal element to which various modes are applied can be used. For example, in addition to VA mode, TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In)
-Plane-Switching mode, FFS (Fringe Field Sw)
switching) mode, ASM (Axially Symmetrical indicator)
d Micro-cell mode, OCB (Optically Compensat)
ed Birefringence mode, FLC (Ferroelectric L)
quid Crystal) mode, AFLC (Antiferroelectric)
A liquid crystal element to which the Liquid Crystal) mode or the like is applied can be used.

なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子
である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電
界又は斜め方向の電界を含む。)によって制御される。なお、液晶素子には、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(PDLC:Polymer
Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶
等の液晶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。
The liquid crystal element is an element that controls the transmission or non-transmission of light by the optical modulation action of the liquid crystal. The optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). The liquid crystal element includes a thermotropic liquid crystal, a low molecular weight liquid crystal, a polymer liquid crystal, and a polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer).
Liquid crystals such as Dispersed Liquid Crystal), ferroelectric liquid crystals, and antiferroelectric liquid crystals can be used. Depending on the conditions, these liquid crystal materials have a cholesteric phase,
It shows a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like.

また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、又はネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、
適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
Further, as the liquid crystal material, either a positive type liquid crystal or a negative type liquid crystal may be used.
The optimum liquid crystal material may be used according to the applicable mode and design.

また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、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。ブルー相は液晶相
の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転
移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範
囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる
。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方
性を有する。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が
不要であり、視野角依存性が小さい。また、配向膜を設けなくてもよいので、ラビング処
理が不要となり、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。
Further, in order to control the orientation of the liquid crystal, an alignment film can be provided. When the transverse electric field method is adopted, a liquid crystal showing a blue phase without using an alignment film may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases, and is a phase that appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase when the temperature of the cholesteric liquid crystal is raised. Since the blue phase is expressed only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with a chiral agent of several weight% or more is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response rate and has optical isotropic properties. Further, the liquid crystal composition containing the liquid crystal exhibiting the blue phase and the chiral agent does not require an orientation treatment and has a small viewing angle dependence. Further, since it is not necessary to provide an alignment film, the rubbing treatment becomes unnecessary, and the electrostatic breakdown caused by the rubbing treatment can be prevented.
It is possible to reduce defects and damage of the liquid crystal display device during the manufacturing process.

また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、又は半透過型の液晶素
子などを用いることができる。本発明の一態様では、特に、反射型の液晶素子を用いるこ
とが好ましい。
Further, as the liquid crystal element, a transmissive liquid crystal element, a reflective liquid crystal element, a semi-transmissive liquid crystal element, or the like can be used. In one aspect of the present invention, it is particularly preferable to use a reflective liquid crystal element.

透過型又は半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、2つの偏光板
を設ける。また、偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、
直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい
。LED(Light Emitting Diode)を備える直下型のバックライト
を用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため
好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジ
ュールの厚さを低減できるため好ましい。
When a transmissive type or semi-transmissive type liquid crystal element is used, two polarizing plates are provided so as to sandwich the pair of substrates. In addition, a backlight is provided outside the polarizing plate. As a backlight,
It may be a direct type backlight or an edge light type backlight. It is preferable to use a direct-type backlight provided with an LED (Light Emitting Diode) because local dimming can be facilitated and contrast can be increased. Further, it is preferable to use an edge light type backlight because the thickness of the module including the backlight can be reduced.

反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。また、これとは別に
、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
When a reflective liquid crystal element is used, a polarizing plate is provided on the display surface side. In addition to this, it is preferable to arrange the light diffusing plate on the display surface side because the visibility can be improved.

また、反射型、又は半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロント
ライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用
いることが好ましい。LED(Light Emitting Diode)を備えるフ
ロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
Further, when a reflective or semi-transmissive liquid crystal element is used, a front light may be provided outside the polarizing plate. As the front light, it is preferable to use an edge light type front light. It is preferable to use a front light provided with an LED (Light Emitting Diode) because power consumption can be reduced.

[発光素子]
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝
度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、LED、有機EL素子、無機EL
素子等を用いることができる。
[Light emitting element]
As the light emitting element, an element capable of self-luminous light can be used, and an element whose brightness is controlled by a current or a voltage is included in the category. For example, LED, organic EL element, inorganic EL
Elements and the like can be used.

発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型
などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を
取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。本発明の
一態様では、特にボトムエミッション型の発光素子を用いることが好ましい。
The light emitting element includes a top emission type, a bottom emission type, and a dual emission type. A conductive film that transmits visible light is used for the electrode on the side that extracts light. Further, it is preferable to use a conductive film that reflects visible light for the electrode on the side that does not take out light. In one aspect of the present invention, it is particularly preferable to use a bottom emission type light emitting device.

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

EL層には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合
物を含んでいてもよい。EL層を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む。
)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
Either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used for the EL layer, and an inorganic compound may be contained. The layers constituting the EL layer include a thin-film deposition method (including a vacuum vapor deposition method).
), Transfer method, printing method, inkjet method, coating method and the like.

陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層に陽極側か
ら正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層におい
て再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。
When a voltage higher than the threshold voltage of the light emitting element is applied between the cathode and the anode, holes are injected into the EL layer from the anode side and electrons are injected from the cathode side. The injected electrons and holes are recombined in the EL layer, and the luminescent substance contained in the EL layer emits light.

発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、EL層に2種類以上の発光
物質を含む構成とすることが好ましい。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関
係となるように、発光物質を選択することにより、白色発光を得ることができる。例えば
、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質
、又はR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、
2以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の
波長(例えば、350nm以上750nm以下)の範囲内に2以上のピークを有する発光
素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペ
クトルは、緑色及び赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好まし
い。
When a white light emitting element is applied as the light emitting element, it is preferable that the EL layer contains two or more kinds of light emitting substances. For example, white light emission can be obtained by selecting a light emitting substance so that the light emission of each of two or more light emitting substances has a complementary color relationship. For example, a luminescent substance that emits light such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), O (orange), or spectral components of two or more colors of R, G, and B, respectively. Among luminescent substances showing luminescence including
It is preferable to contain 2 or more. Further, it is preferable to apply a light emitting element having two or more peaks in the spectrum of light emitted from the light emitting element within the wavelength range of the visible light region (for example, 350 nm or more and 750 nm or less). Further, the emission spectrum of the material having a peak in the yellow wavelength region is preferably a material having a spectral component also in the green and red wavelength regions.

EL層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含
む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、EL層における複数の発光
層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して
積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層又は
燐光発光層と同一の材料(例えばホスト材料、アシスト材料)を含み、かついずれの発光
材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易にな
り、また、駆動電圧が低減される。
The EL layer preferably has a structure in which a light emitting layer containing a light emitting material that emits one color and a light emitting layer containing a light emitting material that emits another color are laminated. For example, the plurality of light emitting layers in the EL layer may be laminated in contact with each other, or may be laminated via a region that does not contain any of the light emitting materials. For example, a region is provided between the fluorescent light emitting layer and the phosphorescent light emitting layer, which contains the same material as the fluorescent light emitting layer or the phosphorescent light emitting layer (for example, a host material or an assist material) and does not contain any light emitting material. May be good. This facilitates the fabrication of the light emitting element and reduces the drive voltage.

また、発光素子は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、複数のEL層
が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
Further, the light emitting element may be a single element having one EL layer, or may be a tandem element in which a plurality of EL layers are laminated via a charge generation layer.

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

可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タング
ステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料、又はこ
れら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン
、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、又
はネオジムと、アルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)を用いてもよい。また銅、
パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱
性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜に接して金属膜
又は金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、
金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光
を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫
酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いるこ
とができる。
As the conductive film that reflects visible light, for example, a metal material such as aluminum, gold, platinum, silver, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, or palladium, or an alloy containing these metal materials should be used. Can be done. Further, lanthanum, neodymium, germanium or the like may be added to the above metal materials or alloys. Further, an alloy containing titanium, nickel, or neodymium and aluminum (aluminum alloy) may be used. Also copper,
Alloys containing palladium, magnesium and silver may be used. Alloys containing silver and copper are preferable because they have high heat resistance. Further, by laminating the metal film or the metal oxide film in contact with the aluminum film or the aluminum alloy film, oxidation can be suppressed. Such a metal film,
Examples of the material of the metal oxide film include titanium and titanium oxide. Further, the conductive film that transmits visible light and the film made of a metal material may be laminated. For example, a laminated film of silver and indium tin oxide, a laminated film of an alloy of silver and magnesium and indium tin oxide, and the like can be used.

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

なお、上述した、発光層、及び正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸
送性の高い物質、及び電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞ
れ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー
等)を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として
機能させることもできる。
The above-mentioned light emitting layer and the layer containing a substance having a high hole injecting property, a substance having a high hole transporting property, a substance having a high electron transporting property, a substance having a high electron injecting property, a bipolar substance, etc. Each of them may have an inorganic compound such as a quantum dot or a polymer compound (oligoform, dendrimer, polymer, etc.). For example, by using quantum dots in the light emitting layer, it can function as a light emitting material.

なお、量子ドット材料としては、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を用いることができる。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、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、
ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
The quantum dot materials include colloidal quantum dot materials, alloy-type quantum dot materials, and the like.
A core-shell type quantum dot material, a core type quantum dot material, or the like can be used. Further, a material containing an element group of groups 12 and 16, 13 and 15 or 14 and 16 may be used. Or cadmium, selenium, zinc, sulfur, phosphorus, indium, tellurium, lead,
Quantum dot materials containing elements such as gallium, arsenide, and aluminum may be used.

[接着層]
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着
剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤の材料と
しては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹
脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)
樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等
の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シ
ート等を用いてもよい。
[Adhesive layer]
As the adhesive layer, various curable adhesives such as a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable type, a reaction curable type adhesive, a thermosetting type adhesive, and an anaerobic type adhesive can be used. Materials for these adhesives include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, and PVB (polyvinyl butyral).
Examples thereof include resins and EVA (ethylene vinyl acetate) resins. In particular, a material having low moisture permeability such as an epoxy resin is preferable. Further, a two-component mixed type resin may be used. Moreover, you may use an adhesive sheet or the like.

また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸
化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用い
ることができる。又は、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸
着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入す
ることを抑制でき、表示装置の信頼性が向上するため好ましい。
Further, the resin may contain a desiccant. For example, a substance that adsorbs water by chemical adsorption can be used, such as an oxide of an alkaline earth metal (calcium oxide, barium oxide, etc.). Alternatively, a substance that adsorbs water by physical adsorption, such as zeolite or silica gel, may be used. When a desiccant is contained, impurities such as water can be suppressed from entering the element, and the reliability of the display device is improved, which is preferable.

また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出
し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジ
ルコニウム等を用いることができる。
Further, the light extraction efficiency can be improved by mixing the resin with a filler having a high refractive index or a light scattering member. For example, titanium oxide, barium oxide, zeolite, zirconium and the like can be used.

[接続層]
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Condu
ctive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic C
onductive Paste)などを用いることができる。
[Connection layer]
As the connecting layer, an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Condu)
ctive Film) and anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic C)
Onducive Paste) and the like can be used.

[着色層]
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は染料が含ま
れた樹脂材料などが挙げられる。
[Colored layer]
Examples of the material that can be used for the colored layer include a metal material, a resin material, a resin material containing a pigment or a dye, and the like.

[遮光層]
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、
金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層
は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。ま
た、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の
光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料
を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで
、装置を共通化できるほか、工程を簡略化できるため好ましい。
[Shading layer]
Materials that can be used as a light-shielding layer include carbon black, titanium black, and so on.
Examples thereof include metals, metal oxides, and composite oxides containing solid solutions of a plurality of metal oxides. The light-shielding layer may be a film containing a resin material or a thin film of an inorganic material such as metal. Further, as the light-shielding layer, a laminated film of a film containing a material of a colored layer can also be used. For example, a laminated structure of a film containing a material used for a colored layer that transmits light of a certain color and a film containing a material used for a colored layer that transmits light of another color can be used. By using the same material for the colored layer and the light-shielding layer, it is preferable because the device can be shared and the process can be simplified.

以上が、各構成要素についての説明である。 The above is a description of each component.

[作製方法例]
次に、可撓性を有する基板を用いた表示装置の作製方法の例について説明する。
[Example of manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a display device using a flexible substrate will be described.

ここでは、表示素子、回路、配線、電極、着色層や遮光層などの光学部材、及び絶縁層
等が含まれる層をまとめて素子層と呼ぶこととする。例えば、素子層は表示素子を含み、
表示素子の他に表示素子と電気的に接続する配線、画素や回路に用いるトランジスタなど
の素子を備えていてもよい。
Here, a layer including a display element, a circuit, a wiring, an electrode, an optical member such as a coloring layer or a light-shielding layer, and an insulating layer is collectively referred to as an element layer. For example, the element layer includes a display element and
In addition to the display element, an element such as a wiring electrically connected to the display element, a pixel, or a transistor used in a circuit may be provided.

また、ここでは、表示素子が完成した(作製工程が終了した)段階において、素子層を
支持し、可撓性を有する部材のことを、基板と呼ぶこととする。例えば、基板には、厚さ
が10nm以上300μm以下の、極めて薄いフィルム等も含まれる。
Further, here, a member that supports the element layer and has flexibility at the stage when the display element is completed (the manufacturing process is completed) is referred to as a substrate. For example, the substrate also includes an extremely thin film having a thickness of 10 nm or more and 300 μm or less.

可撓性を有し、絶縁表面を備える基板上に素子層を形成する方法としては、代表的には
、以下に挙げる2つの方法がある。一つは、基板上に直接、素子層を形成する方法である
。もう一つは、基板とは異なる支持基材上に素子層を形成した後、素子層と支持基材を剥
離し、素子層を基板に転置する方法である。なお、ここでは詳細に説明しないが、上記2
つの方法に加え、可撓性を有さない基板上に素子層を形成し、当該基板を研磨等により薄
くすることで、可撓性を持たせる方法もある。
As a method of forming an element layer on a substrate having flexibility and having an insulating surface, there are typically the following two methods. One is a method of forming an element layer directly on the substrate. The other is a method in which the element layer is formed on a support base material different from the substrate, the element layer and the support base material are peeled off, and the element layer is transposed to the substrate. Although not described in detail here, the above 2
In addition to the above methods, there is also a method of forming an element layer on a non-flexible substrate and thinning the substrate by polishing or the like to give flexibility.

基板を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には
、基板上に直接、素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基
板を支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、及び装置間における搬送が
容易になるため好ましい。
When the material constituting the substrate has heat resistance to the heat applied to the element layer forming process, it is preferable to form the element layer directly on the substrate because the process is simplified. At this time, it is preferable to form the element layer in a state where the substrate is fixed to the supporting base material because it is easy to carry the element layer in and between the devices.

また、素子層を支持基材上に形成した後に、基板に転置する方法を用いる場合、まず支
持基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基
材と素子層の間で剥離し、素子層を基板に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面
、剥離層と絶縁層の界面、又は剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。こ
の方法では、支持基材や剥離層に耐熱性の高い材料を用いることで、素子層を形成する際
にかかる温度の上限を高めることができ、より信頼性の高い素子を有する素子層を形成で
きるため、好ましい。
Further, when the method of transferring the element layer to the substrate after forming the element layer on the support base material is used, first, the release layer and the insulating layer are laminated on the support base material, and the element layer is formed on the insulating layer. Subsequently, it is peeled off between the support base material and the element layer, and the element layer is transposed to the substrate. At this time, a material that causes peeling at the interface between the support base material and the release layer, the interface between the release layer and the insulating layer, or the release layer may be selected. In this method, by using a material having high heat resistance for the supporting base material and the release layer, the upper limit of the temperature applied when forming the element layer can be raised, and the element layer having a more reliable element is formed. It is preferable because it can be done.

例えば、剥離層として、タングステンなどの高融点金属材料を含む層と、当該金属材料
の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層として、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを複数積層した層を用いることが好ましい
。なお、本明細書中において、酸化窒化物は、その組成として、窒素よりも酸素の含有量
が多い材料を指し、窒化酸化物は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料
を指す。
For example, as the release layer, a layer containing a refractory metal material such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal material are laminated and used, and as an insulating layer on the release layer, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide and silicon oxide are used. , It is preferable to use a layer in which a plurality of layers such as silicon nitride are laminated. In the present specification, the oxide nitride refers to a material having a higher oxygen content than oxygen as its composition, and the nitride oxide refers to a material having a higher nitrogen content than oxygen as its composition. Point to.

素子層と支持基材とを剥離する方法としては、機械的な力を加えることや、剥離層をエ
ッチングすること、又は剥離界面に液体を浸透させることなどが、一例として挙げられる
。又は、剥離界面を形成する2層の熱膨張の違いを利用し、加熱又は冷却することにより
剥離を行ってもよい。
Examples of the method of peeling the element layer and the supporting base material include applying a mechanical force, etching the peeling layer, and infiltrating a liquid into the peeling interface. Alternatively, the peeling may be performed by heating or cooling by utilizing the difference in thermal expansion of the two layers forming the peeling interface.

また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。 Further, if peeling is possible at the interface between the supporting base material and the insulating layer, the peeling layer may not be provided.

例えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用い
ることができる。このとき、レーザ光等を用いて有機樹脂の一部を局所的に加熱する、又
は鋭利な部材により物理的に有機樹脂の一部を切断、又は貫通すること等により剥離の起
点を形成し、ガラスと有機樹脂の界面で剥離を行ってもよい。
For example, glass can be used as the supporting base material, and an organic resin such as polyimide can be used as the insulating layer. At this time, a part of the organic resin is locally heated by using a laser beam or the like, or a part of the organic resin is physically cut or penetrated by a sharp member to form a starting point of peeling. Peeling may be performed at the interface between the glass and the organic resin.

又は、支持基材と有機樹脂からなる絶縁層の間に発熱層を設け、当該発熱層を加熱する
ことにより、当該発熱層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。発熱層としては、電流を
流すことにより発熱する材料、光を吸収することにより発熱する材料、磁場を印加するこ
とにより発熱する材料など、様々な材料を用いることができる。例えば、発熱層としては
、半導体、金属、絶縁体から選択して用いることができる。
Alternatively, a heat generating layer may be provided between the supporting base material and the insulating layer made of an organic resin, and the heat generating layer may be heated to perform peeling at the interface between the heat generating layer and the insulating layer. As the heat generating layer, various materials such as a material that generates heat by passing an electric current, a material that generates heat by absorbing light, and a material that generates heat by applying a magnetic field can be used. For example, the heat generating layer can be selected from semiconductors, metals, and insulators.

なお、上述した方法において、有機樹脂からなる絶縁層は、剥離後に基板として用いる
ことができる。
In the above method, the insulating layer made of an organic resin can be used as a substrate after peeling.

以上が、可撓性を有する基板を用いた表示装置の作製方法の例についての説明である。 The above is an example of a method for manufacturing a display device using a flexible substrate.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態において用いることができるOSトランジスタの構
成例について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a configuration example of an OS transistor that can be used in the above embodiment will be described.

<トランジスタの構成例>
図13(A)は、トランジスタの構成例を示す上面図である。図13(B)は、図13
(A)のX1−X2線断面図であり、図13(C)はY1−Y2線断面図である。ここで
は、X1−X2線の方向をチャネル長方向、Y1−Y2線方向をチャネル幅方向と呼称す
る場合がある。図13(B)は、トランジスタのチャネル長方向の断面構造を示す図であ
り、図13(C)は、トランジスタのチャネル幅方向の断面構造を示す図である。なお、
デバイス構造を明確にするため、図13(A)では、一部の構成要素が省略されている。
<Transistor configuration example>
FIG. 13A is a top view showing a configuration example of the transistor. FIG. 13 (B) is FIG.
(A) is a cross-sectional view taken along the line X1-X2, and FIG. 13 (C) is a cross-sectional view taken along the line Y1-Y2. Here, the direction of the X1-X2 line may be referred to as the channel length direction, and the direction of the Y1-Y2 line may be referred to as the channel width direction. FIG. 13B is a diagram showing a cross-sectional structure of the transistor in the channel length direction, and FIG. 13C is a diagram showing a cross-sectional structure of the transistor in the channel width direction. In addition, it should be noted
In order to clarify the device structure, some components are omitted in FIG. 13 (A).

本発明の一態様に係る半導体装置は、絶縁層812乃至絶縁層820、金属酸化物膜8
21乃至金属酸化物膜824、導電層850乃至導電層853を有する。トランジスタ8
01は絶縁表面に形成される。図13では、トランジスタ801が絶縁層811上に形成
される場合を例示している。トランジスタ801は絶縁層818及び絶縁層819で覆わ
れている。
The semiconductor device according to one aspect of the present invention includes an insulating layer 812 to an insulating layer 820, and a metal oxide film 8.
It has 21 to a metal oxide film 824 and a conductive layer 850 to a conductive layer 853. Transistor 8
01 is formed on the insulating surface. FIG. 13 illustrates a case where the transistor 801 is formed on the insulating layer 811. The transistor 801 is covered with an insulating layer 818 and an insulating layer 819.

なお、トランジスタ801を構成している絶縁層、金属酸化物膜、導電層等は、単層で
あっても、複数の膜が積層されたものであってもよい。これらの作製には、スパッタリン
グ法、電子線エピタキシー法(MBE法)、パルスレーザアブレーション法(PLD法)
、CVD法、原子層堆積法(ALD法)などの各種の成膜方法を用いることができる。な
お、CVD法には、プラズマCVD法、熱CVD法、有機金属CVD法などがある。
The insulating layer, metal oxide film, conductive layer, and the like constituting the transistor 801 may be a single layer or a laminated layer of a plurality of films. For these fabrications, sputtering method, electron beam epitaxy method (MBE method), pulse laser ablation method (PLD method)
, CVD method, atomic layer deposition method (ALD method) and various other film forming methods can be used. The CVD method includes a plasma CVD method, a thermal CVD method, an organometallic CVD method, and the like.

トランジスタ801において、導電層850(導電層850a、導電層850b)は、
ゲート電極として機能する領域を有する。導電層851、導電層852は、ソース電極又
はドレイン電極として機能する領域を有する。導電層853(導電層853a、導電層8
53b)は、ボトムゲート電極として機能する領域を有する。絶縁層817は、ゲート電
極側のゲート絶縁体として機能する領域を有し、絶縁層814乃至絶縁層816の積層で
構成される絶縁層は、ボトムゲート電極側のゲート絶縁体として機能する領域を有する。
絶縁層818は層間絶縁層としての機能を有する。絶縁層819はバリア層としての機能
を有する。
In the transistor 801 the conductive layer 850 (conductive layer 850a, conductive layer 850b) is
It has a region that functions as a gate electrode. The conductive layer 851 and the conductive layer 852 have a region that functions as a source electrode or a drain electrode. Conductive layer 853 (conductive layer 853a, conductive layer 8)
53b) has a region that functions as a bottom gate electrode. The insulating layer 817 has a region that functions as a gate insulator on the gate electrode side, and the insulating layer composed of a laminate of the insulating layer 814 to the insulating layer 816 has a region that functions as a gate insulator on the bottom gate electrode side. Have.
The insulating layer 818 has a function as an interlayer insulating layer. The insulating layer 819 has a function as a barrier layer.

金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜824をまとめて酸化物層830と呼ぶ。図13
(B)、図13(C)に示すように、酸化物層830は、金属酸化物膜821、金属酸化
物膜822、金属酸化物膜824が順に積層されている領域を有する。また、一対の金属
酸化物膜823は、それぞれ導電層851、導電層852上に位置する。トランジスタ8
01がオン状態のとき、チャネル領域は酸化物層830のうち、主に金属酸化物膜822
に形成される。
The metal oxide film 821 to the metal oxide film 824 are collectively referred to as an oxide layer 830. FIG. 13
As shown in (B) and FIG. 13 (C), the oxide layer 830 has a region in which the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, and the metal oxide film 824 are laminated in this order. Further, the pair of metal oxide films 823 are located on the conductive layer 851 and the conductive layer 852, respectively. Transistor 8
When 01 is on, the channel region is mainly the metal oxide film 822 of the oxide layer 830.
Is formed in.

金属酸化物膜824は、金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜823、導電層851、
導電層852を覆っている。絶縁層817は金属酸化物膜824と導電層850との間に
位置する。導電層851、導電層852はそれぞれ、金属酸化物膜823、金属酸化物膜
824、絶縁層817を介して、導電層850と重なる領域を有する。
The metal oxide film 824 includes a metal oxide film 821 to a metal oxide film 823, a conductive layer 851, and the like.
It covers the conductive layer 852. The insulating layer 817 is located between the metal oxide film 824 and the conductive layer 850. The conductive layer 851 and the conductive layer 852 each have a region overlapping with the conductive layer 850 via the metal oxide film 823, the metal oxide film 824, and the insulating layer 817.

導電層851及び導電層852は、金属酸化物膜821及び金属酸化物膜822を形成
するためのハードマスクから作製されている。そのため、導電層851及び導電層852
は、金属酸化物膜821及び金属酸化物膜822の側面に接する領域を有していない。例
えば、次のような工程を経て、金属酸化物膜821、金属酸化物膜822、導電層851
、導電層852を作製することができる。まず、積層された2層の金属酸化物膜上に導電
膜を形成する。この導電膜を所望の形状に加工(エッチング)して、ハードマスクを形成
する。該ハードマスクを用いて、2層の金属酸化物膜の形状を加工し、積層された金属酸
化物膜821及び金属酸化物膜822を形成する。次に、ハードマスクを所望の形状に加
工して、導電層851及び導電層852を形成する。
The conductive layer 851 and the conductive layer 852 are made of a hard mask for forming the metal oxide film 821 and the metal oxide film 822. Therefore, the conductive layer 851 and the conductive layer 852
Does not have a region in contact with the side surfaces of the metal oxide film 821 and the metal oxide film 822. For example, through the following steps, the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, and the conductive layer 851
, The conductive layer 852 can be manufactured. First, a conductive film is formed on the two laminated metal oxide films. This conductive film is processed (etched) into a desired shape to form a hard mask. The hard mask is used to process the shape of the two-layer metal oxide film to form the laminated metal oxide film 821 and the metal oxide film 822. Next, the hard mask is processed into a desired shape to form the conductive layer 851 and the conductive layer 852.

絶縁層811乃至絶縁層818に用いられる絶縁性材料には、窒化アルミニウム、酸化
アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化
シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲ
ルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化
ハフニウム、酸化タンタル、アルミニウムシリケートなどがある。絶縁層811乃至絶縁
層818はこれらの絶縁性材料でなる単層、又は積層によって構成される。絶縁層811
乃至絶縁層818を構成する層は、複数の絶縁性材料を含んでいてもよい。
The insulating materials used for the insulating layer 811 to the insulating layer 818 include aluminum nitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, aluminum nitride, magnesium oxide, silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon nitride nitride, and gallium oxide. There are germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, aluminum silicate and so on. The insulating layer 811 to the insulating layer 818 are composed of a single layer or a laminate made of these insulating materials. Insulation layer 811
The layer constituting the insulating layer 818 may contain a plurality of insulating materials.

酸化物層830の酸素欠損の増加を抑制するため、絶縁層816乃至絶縁層818は、
酸素を含む絶縁層であることが好ましい。絶縁層816乃至絶縁層818は、加熱により
酸素が放出される絶縁膜(以下、「過剰酸素を含む絶縁膜」ともいう。)で形成されるこ
とがより好ましい。過剰酸素を含む絶縁膜から酸化物層830に酸素を供給することで、
酸化物層830の酸素欠損を補償することができる。これにより、トランジスタ801の
電気特性及び信頼性を向上させることができる。
In order to suppress the increase in oxygen deficiency of the oxide layer 830, the insulating layer 816 to the insulating layer 818 are
It is preferably an insulating layer containing oxygen. It is more preferable that the insulating layer 816 to the insulating layer 818 are formed of an insulating film (hereinafter, also referred to as "insulating film containing excess oxygen") from which oxygen is released by heating. By supplying oxygen to the oxide layer 830 from the insulating film containing excess oxygen,
The oxygen deficiency of the oxide layer 830 can be compensated. As a result, the electrical characteristics and reliability of the transistor 801 can be improved.

過剰酸素を含む絶縁膜とは、TDS(Thermal Desorption Spe
ctroscopy:昇温脱離ガス分光法)において、膜の表面温度が100℃以上70
0℃以下、又は100℃以上500℃以下の範囲における酸素分子の放出量が1×10
molecules/cm以上である膜とする。酸素分子の放出量は、1×1015
molecules/cm以上であることがより好ましい。
The insulating film containing excess oxygen is TDS (Thermal Desorption Speed).
In ctroscopy: temperature-temperature desorption gas spectroscopy), the surface temperature of the film is 100 ° C. or higher and 70 ° C.
The amount of oxygen molecules released in the range of 0 ° C or lower, or 100 ° C or higher and 500 ° C or lower is 1 × 10 1.
The membrane is 4 molecules / cm 2 or more. The amount of oxygen molecules released is 1 × 10 15
More preferably, it is molecules / cm 2 or more.

過剰酸素を含む絶縁膜は、絶縁膜に酸素を添加する処理を行って形成することができる
。酸素を添加する処理は、酸素雰囲気下による熱処理や、イオン注入法、イオンドーピン
グ法、プラズマイマージョンイオン注入法、又はプラズマ処理などを用いて行うことがで
きる。酸素を添加するためのガスとしては、16又は18などの酸素ガス、亜酸
化窒素ガス又はオゾンガスなどを用いることができる。
The insulating film containing excess oxygen can be formed by performing a treatment of adding oxygen to the insulating film. The treatment for adding oxygen can be performed by using heat treatment in an oxygen atmosphere, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma imaging ion implantation method, a plasma treatment, or the like. As the gas for adding oxygen, oxygen gas such as 16 O 2 or 18 O 2 , nitrous oxide gas, ozone gas, or the like can be used.

酸化物層830の水素濃度の増加を防ぐために、絶縁層812乃至絶縁層819中の水
素濃度を低減することが好ましい。特に絶縁層813乃至絶縁層818中の水素濃度を低
減することが好ましい。具体的には、水素濃度は、2×1020atoms/cm以下
であり、好ましくは5×1019atoms/cm以下であり、1×1019atom
s/cm以下がより好ましく、5×1018atoms/cm以下がさらに好ましい
In order to prevent an increase in the hydrogen concentration in the oxide layer 830, it is preferable to reduce the hydrogen concentration in the insulating layer 812 to the insulating layer 819. In particular, it is preferable to reduce the hydrogen concentration in the insulating layer 813 to the insulating layer 818. Specifically, the hydrogen concentration is 2 × 10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, and 1 × 10 19 atoms.
More preferably s / cm 3 or less, and even more preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.

酸化物層830の窒素濃度の増加を防ぐために、絶縁層813乃至絶縁層818中の窒
素濃度を低減することが好ましい。具体的には、窒素濃度は、5×1019atoms/
cm未満であり、好ましくは5×1018atoms/cm以下であり、1×10
atoms/cm以下がより好ましく、5×1017atoms/cm以下がさら
に好ましい。
In order to prevent an increase in the nitrogen concentration of the oxide layer 830, it is preferable to reduce the nitrogen concentration in the insulating layer 813 to the insulating layer 818. Specifically, the nitrogen concentration is 5 × 10 19 atoms /
Less than cm 3 , preferably less than 5 × 10 18 atoms / cm 3 and 1 × 10 1
8 atoms / cm 3 or less is more preferable, and 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less is further preferable.

上掲の水素濃度、窒素濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary
Ion Mass Spectrometry)で測定された値である。
The hydrogen concentration and nitrogen concentration listed above are the secondary ion mass spectrometry (SIMS: Secondary).
It is a value measured by Ion Mass Spectrometer).

トランジスタ801において、酸素及び水素に対してバリア性をもつ絶縁層(以下、バ
リア層ともいう。)によって酸化物層830が包み込まれる構造であることが好ましい。
このような構造であることで、酸化物層830から酸素が放出されること、酸化物層83
0に水素が侵入することを抑えることができる。これにより、トランジスタ801の電気
特性及び信頼性を向上させることができる。
The transistor 801 preferably has a structure in which the oxide layer 830 is surrounded by an insulating layer having a barrier property against oxygen and hydrogen (hereinafter, also referred to as a barrier layer).
With such a structure, oxygen is released from the oxide layer 830, and the oxide layer 83
It is possible to suppress the invasion of hydrogen into 0. As a result, the electrical characteristics and reliability of the transistor 801 can be improved.

例えば、絶縁層819をバリア層として機能させ、かつ絶縁層811、絶縁層812、
絶縁層814の少なくとも1つをバリア層として機能させればよい。バリア層は、酸化ア
ルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウ
ム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化シリコンなどの
材料で形成することができる。
For example, the insulating layer 819 functions as a barrier layer, and the insulating layer 811 and the insulating layer 812,
At least one of the insulating layers 814 may function as a barrier layer. The barrier layer can be formed of a material such as aluminum oxide, aluminum nitride, gallium oxide, gallium oxide, yttrium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, hafnium oxide, and silicon nitride.

絶縁層811乃至絶縁層819の構成例を記す。この例では、絶縁層811、絶縁層8
12、絶縁層815、絶縁層819は、それぞれ、バリア層として機能する。絶縁層81
6乃至絶縁層818は過剰酸素を含む酸化物層である。絶縁層811は窒化シリコンであ
り、絶縁層812は酸化アルミニウムであり、絶縁層813は酸化窒化シリコンである。
ボトムゲート電極側のゲート絶縁体としての機能を有する絶縁層814乃至絶縁層816
は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコンの積層である。ゲート(トップゲー
ト)側のゲート絶縁体としての機能を有する絶縁層817は、酸化窒化シリコンである。
層間絶縁層としての機能を有する絶縁層818は、酸化シリコンである。絶縁層819は
酸化アルミニウムである。
A configuration example of the insulating layer 811 to the insulating layer 819 will be described. In this example, the insulating layer 811 and the insulating layer 8
12, the insulating layer 815, and the insulating layer 819 each function as a barrier layer. Insulation layer 81
6 to the insulating layer 818 is an oxide layer containing excess oxygen. The insulating layer 811 is silicon nitride, the insulating layer 812 is aluminum oxide, and the insulating layer 813 is silicon oxide.
Insulation layer 814 to insulation layer 816 having a function as a gate insulator on the bottom gate electrode side
Is a laminate of silicon oxide, aluminum oxide, and silicon oxide. The insulating layer 817 that functions as a gate insulator on the gate (top gate) side is silicon oxide.
The insulating layer 818 having a function as an interlayer insulating layer is silicon oxide. The insulating layer 819 is aluminum oxide.

導電層850乃至導電層853に用いられる導電性材料には、モリブデン、チタン、タ
ンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属、
又は上述した金属を成分とする金属窒化物(窒化タンタル、窒化チタン、窒化モリブデン
、窒化タングステン)等がある。例えば、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含む
インジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むイ
ンジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケ
イ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を用いることができる。
The conductive materials used for the conductive layer 850 to 853 include metals such as molybdenum, titanium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, chromium, neodymium, and scandium.
Alternatively, there are metal nitrides (tantallum nitride, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten nitride) containing the above-mentioned metal as a component. For example, indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, and silicon oxide are added. A conductive material such as indium tin oxide can be used.

導電層850乃至導電層853の構成例を記す。導電層850は窒化タンタル単層、又
はタングステン単層である。あるいは、導電層850は窒化タンタル及びタングステンか
らなる積層である。導電層851は、窒化タンタル単層、又は窒化タンタルとタングステ
ンとの積層である。導電層852の構成は導電層851と同じである。導電層853は窒
化タンタル及びタングステンからなる積層である。
A configuration example of the conductive layer 850 to the conductive layer 853 will be described. The conductive layer 850 is a tantalum nitride single layer or a tungsten single layer. Alternatively, the conductive layer 850 is a laminate made of tantalum nitride and tungsten. The conductive layer 851 is a single layer of tantalum nitride or a laminate of tantalum nitride and tungsten. The structure of the conductive layer 852 is the same as that of the conductive layer 851. The conductive layer 853 is a laminate made of tantalum nitride and tungsten.

トランジスタ801のオフ電流の低減のために、金属酸化物膜822は、例えば、バン
ドギャップが大きいことが好ましい。金属酸化物膜822のバンドギャップは、2.5e
V以上4.2eV以下であり、2.8eV以上3.8eV以下が好ましく、3.0eV以
上3.5eV以下がさらに好ましい。
In order to reduce the off-current of the transistor 801 it is preferable that the metal oxide film 822 has a large band gap, for example. The band gap of the metal oxide film 822 is 2.5e.
It is V or more and 4.2 eV or less, preferably 2.8 eV or more and 3.8 eV or less, and more preferably 3.0 eV or more and 3.5 eV or less.

酸化物層830は、結晶性を有することが好ましい。少なくとも、金属酸化物膜822
は結晶性を有することが好ましい。上記構成により、電気特性及び信頼性の良いトランジ
スタ801を実現できる。
The oxide layer 830 preferably has crystalline properties. At least metal oxide film 822
Is preferably crystalline. With the above configuration, a transistor 801 with good electrical characteristics and reliability can be realized.

金属酸化物膜822に適用できる酸化物は、例えば、In−Ga酸化物、In−Zn酸
化物、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Y、又はSn)である。金属酸化物膜8
22は、Inを含む酸化物膜に限定されない。金属酸化物膜822は、例えば、Zn−S
n酸化物、Ga−Sn酸化物、Zn−Mg酸化物等で形成することができる。金属酸化物
膜821、金属酸化物膜823、金属酸化物膜824も、金属酸化物膜822と同様の酸
化物で形成することができる。特に、金属酸化物膜821、金属酸化物膜823、金属酸
化物膜824は、それぞれ、Ga酸化物で形成することができる。
The oxide applicable to the metal oxide film 822 is, for example, In-Ga oxide, In-Zn oxide, or In-M-Zn oxide (M is Al, Ga, Y, or Sn). Metal oxide film 8
22 is not limited to the oxide film containing In. The metal oxide film 822 is, for example, Zn—S.
It can be formed of n oxide, Ga—Sn oxide, Zn—Mg oxide and the like. The metal oxide film 821, the metal oxide film 823, and the metal oxide film 824 can also be formed of the same oxide as the metal oxide film 822. In particular, the metal oxide film 821, the metal oxide film 823, and the metal oxide film 824 can each be formed of Ga oxide.

トランジスタ801は、金属酸化物膜822中だけでなく、金属酸化物膜822と金属
酸化物膜821との界面近傍にもチャネル領域を形成できる。そのため、例えば、該界面
に界面準位が形成されると、トランジスタ801の閾値電圧が変動してしまうことがある
。そのため、金属酸化物膜821は、構成要素として、金属酸化物膜822を構成する金
属元素の少なくとも1つを含むことが好ましい。これにより、金属酸化物膜822と金属
酸化物膜821との界面には、界面準位が形成されにくくなり、トランジスタ801にお
いて閾値電圧等の電気特性がばらつくのを低減することができる。
The transistor 801 can form a channel region not only in the metal oxide film 822 but also in the vicinity of the interface between the metal oxide film 822 and the metal oxide film 821. Therefore, for example, when an interface state is formed at the interface, the threshold voltage of the transistor 801 may fluctuate. Therefore, the metal oxide film 821 preferably contains at least one of the metal elements constituting the metal oxide film 822 as a component. As a result, an interface state is less likely to be formed at the interface between the metal oxide film 822 and the metal oxide film 821, and it is possible to reduce variations in electrical characteristics such as the threshold voltage in the transistor 801.

金属酸化物膜824は、構成要素として、金属酸化物膜822を構成する金属元素の少
なくとも1つを含むことが好ましい。これにより、金属酸化物膜822と金属酸化物膜8
24との界面では、キャリアの界面散乱が起こりにくくなり、キャリアの動きが阻害され
にくくなるので、トランジスタ801の電界効果移動度を高くすることができる。
The metal oxide film 824 preferably contains at least one of the metal elements constituting the metal oxide film 822 as a component. As a result, the metal oxide film 822 and the metal oxide film 8
At the interface with 24, interfacial scattering of carriers is less likely to occur, and the movement of carriers is less likely to be hindered, so that the field effect mobility of the transistor 801 can be increased.

金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜824のうち、金属酸化物膜822のキャリア移
動度が最も高いことが好ましい。これにより、絶縁層816(トランジスタ801のボト
ムゲート電極側のゲート絶縁体)、絶縁層817(トランジスタ801のゲート電極側の
ゲート絶縁体)から離間している金属酸化物膜822にチャネル領域を形成することがで
きる。
Of the metal oxide film 821 to the metal oxide film 824, the metal oxide film 822 preferably has the highest carrier mobility. As a result, a channel region is formed in the metal oxide film 822 separated from the insulating layer 816 (gate insulator on the bottom gate electrode side of the transistor 801) and the insulating layer 817 (gate insulator on the gate electrode side of the transistor 801). can do.

例えば、In−M−Zn酸化物等のIn含有金属酸化物は、Inの含有率を高めること
で、キャリア移動度を高めることができる。In−M−Zn酸化物では、主として重金属
のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、Inの含有率を高くすることにより、より多く
のs軌道が重なるため、インジウムの含有率が高い酸化物はInの含有率が低い酸化物と
比較してキャリア移動度が高くなる。そのため、金属酸化物膜にInの含有率が高い酸化
物を用いることで、キャリア移動度を高めることができる。
For example, an In-containing metal oxide such as an In-M-Zn oxide can increase the carrier mobility by increasing the In content. In the In-M-Zn oxide, the s orbitals of heavy metals mainly contribute to carrier conduction, and by increasing the In content, more s orbitals overlap, so the oxide with a high indium content. Has a higher carrier mobility than an oxide having a low In content. Therefore, the carrier mobility can be increased by using an oxide having a high In content in the metal oxide film.

そのため、例えば、In−Ga−Zn酸化物で金属酸化物膜822を形成し、Ga酸化
物で金属酸化物膜821、金属酸化物膜823、金属酸化物膜824を形成する。例えば
、In−M−Zn酸化物で、金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜824を形成する場合
、金属酸化物膜822のInの含有率を、金属酸化物膜821、金属酸化物膜823、金
属酸化物膜824のそれぞれのInの含有率よりも高くする。In−M−Zn酸化物をス
パッタリング法で形成する場合、ターゲットの原子数比を変えることで、In含有率を変
化させることができる。
Therefore, for example, the metal oxide film 822 is formed of In-Ga-Zn oxide, and the metal oxide film 821, the metal oxide film 823, and the metal oxide film 824 are formed of Ga oxide. For example, when the metal oxide film 821 to the metal oxide film 824 is formed from In-M-Zn oxide, the In content of the metal oxide film 822 is adjusted to the metal oxide film 821 and the metal oxide film 823. , The content of each In of the metal oxide film 824 is set to be higher than the content of each In. When the In—M—Zn oxide is formed by the sputtering method, the In content can be changed by changing the atomic number ratio of the target.

例えば、金属酸化物膜822の成膜に用いるターゲットの原子数比In:M:Znは、
1:1:1、3:1:2、又は4:2:4.1が好ましい。例えば、金属酸化物膜821
、金属酸化物膜823、金属酸化物膜824の成膜に用いるターゲットの原子数比In:
M:Znは、1:3:2、又は1:3:4が好ましい。In:M:Zn=4:2:4.1
のターゲットで成膜したIn−M−Zn酸化物の原子数比は、およそIn:M:Zn=4
:2:3である。
For example, the atomic number ratio In: M: Zn of the target used for forming the metal oxide film 822 is
It is preferably 1: 1: 1, 3: 1: 2, or 4: 2: 4.1. For example, metal oxide film 821
, Atomic number ratio of target used for film formation of metal oxide film 823 and metal oxide film 824 In:
M: Zn is preferably 1: 3: 2 or 1: 3: 4. In: M: Zn = 4: 2: 4.1
The atomic number ratio of the In—M—Zn oxide formed with the target of is approximately In: M: Zn = 4.
: 2: 3.

トランジスタ801に安定した電気特性を付与するには、酸化物層830の不純物濃度
を低減することが好ましい。金属酸化物において、水素、窒素、炭素、シリコン、及び主
成分以外の金属元素は不純物となる。例えば、水素及び窒素はドナー準位の形成に寄与し
、キャリア密度を増大させてしまう。また、シリコン及び炭素は金属酸化物中で不純物準
位の形成に寄与する。不純物準位はトラップとなり、トランジスタの電気特性を劣化させ
ることがある。
In order to impart stable electrical characteristics to the transistor 801 it is preferable to reduce the impurity concentration of the oxide layer 830. In metal oxides, metal elements other than hydrogen, nitrogen, carbon, silicon, and the main component are impurities. For example, hydrogen and nitrogen contribute to the formation of donor levels and increase carrier density. Silicon and carbon also contribute to the formation of impurity levels in metal oxides. Impurity levels can become traps and degrade the electrical properties of the transistor.

例えば、酸化物層830は、シリコン濃度が2×1018atoms/cm以下、好
ましくは、2×1017atoms/cm以下の領域を有する。酸化物層830の炭素
濃度も同様である。
For example, the oxide layer 830 has a region having a silicon concentration of 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 17 atoms / cm 3 or less. The same applies to the carbon concentration of the oxide layer 830.

例えば、酸化物層830は、アルカリ金属濃度が1×1018atoms/cm以下
、好ましくは2×1016atoms/cm以下の領域を有する。酸化物層830のア
ルカリ土類金属濃度についても同様である。
For example, the oxide layer 830 has a region having an alkali metal concentration of 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less. The same applies to the alkaline earth metal concentration of the oxide layer 830.

例えば、酸化物層830は、窒素濃度が5×1019atoms/cm未満、好まし
くは5×1018atoms/cm以下、より好ましくは1×1018atoms/c
以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm以下の領域を有する。
For example, the oxide layer 830 has a nitrogen concentration of less than 5 × 10 19 atoms / cm 3 , preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 18 atoms / c.
It has a region of m 3 or less, more preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

例えば、酸化物層830は、水素濃度が1×1020atoms/cm未満、好まし
くは1×1019atoms/cm未満、より好ましくは5×1018atoms/c
未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm未満の領域を有する。
For example, the oxide layer 830 has a hydrogen concentration of less than 1 × 10 20 atoms / cm 3 , preferably less than 1 × 10 19 atoms / cm 3 , more preferably 5 × 10 18 atoms / c.
It has a region of less than m 3 , more preferably less than 1 × 10 18 atoms / cm 3 .

上掲した酸化物層830の不純物濃度は、SIMSにより得られる値である。 The impurity concentration of the oxide layer 830 described above is a value obtained by SIMS.

金属酸化物膜822が酸素欠損を有する場合、酸素欠損のサイトに水素が入り込むこと
でドナー準位を形成することがある。その結果、トランジスタ801のオン電流を低下さ
せる要因となる場合がある。なお、酸素欠損のサイトは、水素が入るよりも酸素が入るほ
うが安定する。したがって、金属酸化物膜822中に酸素を供給して膜中の酸素欠損を低
減することで、トランジスタ801のオン電流を大きくすることができる場合がある。ま
た、金属酸化物膜822中の水素を低減し、膜中の酸素欠損のサイトに水素が入り込まな
いようにすることも、トランジスタ801のオン特性向上に有効である。
When the metal oxide film 822 has an oxygen deficiency, hydrogen may enter the oxygen deficient site to form a donor level. As a result, it may cause a decrease in the on-current of the transistor 801. It should be noted that oxygen-deficient sites are more stable when oxygen is introduced than when hydrogen is added. Therefore, it may be possible to increase the on-current of the transistor 801 by supplying oxygen into the metal oxide film 822 to reduce oxygen deficiency in the film. Further, reducing hydrogen in the metal oxide film 822 to prevent hydrogen from entering the oxygen-deficient sites in the film is also effective in improving the on-characteristics of the transistor 801.

金属酸化物に含まれる水素は、金属原子に結合している酸素と反応して水になるため、
金属酸化物中に酸素欠損を形成することがある。そして、酸素欠損に水素が入ることで、
キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が、金属原子に結合して
いる酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。本発明の一態様に係る
トランジスタ801では、主として金属酸化物膜822にチャネル領域が形成されるので
、金属酸化物膜822に水素が含まれていると、トランジスタ801はノーマリーオン特
性となりやすい。このため、金属酸化物膜822中の水素はできる限り低減されているこ
とが好ましい。
Hydrogen contained in metal oxides reacts with oxygen bonded to metal atoms to become water, so
Oxygen deficiency may form in metal oxides. And when hydrogen enters the oxygen deficiency,
Electrons that are carriers may be generated. In addition, a part of hydrogen may combine with oxygen bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier. In the transistor 801 according to one aspect of the present invention, since the channel region is mainly formed in the metal oxide film 822, if the metal oxide film 822 contains hydrogen, the transistor 801 tends to have a normally-on characteristic. Therefore, it is preferable that hydrogen in the metal oxide film 822 is reduced as much as possible.

図13は、酸化物層830が4層構造の例であるが、本発明の一態様はこれに限定され
ない。例えば、酸化物層830を金属酸化物膜821又は金属酸化物膜823のない3層
構造とすることができる。又は、酸化物層830(金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜
824)の任意の膜の間、酸化物層830の上、酸化物層830の下のいずれか二箇所以
上に、金属酸化物膜821乃至金属酸化物膜824と同様の金属酸化物膜の1層又は複数
を設けることができる。
FIG. 13 shows an example in which the oxide layer 830 has a four-layer structure, but one aspect of the present invention is not limited to this. For example, the oxide layer 830 may have a three-layer structure without the metal oxide film 821 or the metal oxide film 823. Alternatively, between arbitrary films of the oxide layer 830 (metal oxide film 821 to metal oxide film 824), the metal oxide is placed at any two or more locations above the oxide layer 830 and below the oxide layer 830. One or more layers of the same metal oxide film as the film 821 to the metal oxide film 824 can be provided.

図14を参照して、金属酸化物膜821、金属酸化物膜822、金属酸化物膜824の
積層によって得られる効果を説明する。図14は、トランジスタ801のチャネル形成領
域におけるエネルギーバンド構造の模式図である。
With reference to FIG. 14, the effect obtained by laminating the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, and the metal oxide film 824 will be described. FIG. 14 is a schematic diagram of an energy band structure in the channel formation region of the transistor 801.

図14において、Ec816e、Ec821e、Ec822e、Ec824e、Ec8
17eは、それぞれ、絶縁層816、金属酸化物膜821、金属酸化物膜822、金属酸
化物膜824、絶縁層817の伝導帯下端のエネルギーを示している。
In FIG. 14, Ec816e, Ec821e, Ec822e, Ec824e, Ec8
Reference numeral 17e indicates the energy of the lower end of the conduction band of the insulating layer 816, the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, the metal oxide film 824, and the insulating layer 817, respectively.

ここで、真空準位と伝導帯下端のエネルギーとの差(電子親和力ともいう。)は、真空
準位と価電子帯上端のエネルギーとの差(イオン化ポテンシャルともいう。)からバンド
ギャップを引いた値となる。なお、バンドギャップは、分光エリプソメータ(HORIB
A JOBIN YVON社 UT−300)を用いて測定できる。また、真空準位と価
電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析(UPS:Ultraviolet
Photoelectron Spectroscopy)装置(PHI社 Vers
aProbe)を用いて測定できる。
Here, the difference between the vacuum level and the energy at the lower end of the conduction band (also referred to as electron affinity) is obtained by subtracting the band gap from the difference between the vacuum level and the energy at the upper end of the valence band (also referred to as ionization potential). It becomes a value. The band gap is a spectroscopic ellipsometer (HORIB).
It can be measured using A JOBIN YVON UT-300). In addition, the energy difference between the vacuum level and the upper end of the valence band is determined by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS: Ultraviolet).
Photoemission Spectroscopy) equipment (PHI Vers)
It can be measured using aProbe).

絶縁層816、絶縁層817は絶縁体であるため、Ec816eとEc817eは、E
c821e、Ec822e、及びEc824eよりも真空準位に近い(電子親和力が小さ
い。)。
Since the insulating layer 816 and the insulating layer 817 are insulators, Ec816e and Ec817e are E.
It is closer to the vacuum level than c821e, Ec822e, and Ec824e (electron affinity is small).

金属酸化物膜822は、金属酸化物膜821、金属酸化物膜824よりも電子親和力が
大きい。例えば、金属酸化物膜822と金属酸化物膜821との電子親和力の差、及び金
属酸化物膜822と金属酸化物膜824との電子親和力の差は、それぞれ、0.07eV
以上1.3eV以下である。該電子親和力の差は、0.1eV以上0.7eV以下が好ま
しく、0.15eV以上0.4eV以下がさらに好ましい。
The metal oxide film 822 has a higher electron affinity than the metal oxide film 821 and the metal oxide film 824. For example, the difference in electron affinity between the metal oxide film 822 and the metal oxide film 821 and the difference in electron affinity between the metal oxide film 822 and the metal oxide film 824 are 0.07 eV, respectively.
It is 1.3 eV or less. The difference in electron affinity is preferably 0.1 eV or more and 0.7 eV or less, and more preferably 0.15 eV or more and 0.4 eV or less.

トランジスタ801のゲート電極(導電層850)に電圧を印加すると、金属酸化物膜
821、金属酸化物膜822、金属酸化物膜824のうち、電子親和力が最も大きい金属
酸化物膜822に主にチャネル領域が形成される。
When a voltage is applied to the gate electrode (conductive layer 850) of the transistor 801, the channel is mainly connected to the metal oxide film 822 having the highest electron affinity among the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, and the metal oxide film 824. A region is formed.

In−Ga酸化物は、小さい電子親和力と、高い酸素ブロック性を有する。そのため、
金属酸化物膜824がIn−Ga酸化物を含むと好ましい。Ga原子割合[Ga/(In
+Ga)]は、例えば、70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以
上とする。
In-Ga oxide has a small electron affinity and high oxygen blocking property. for that reason,
It is preferable that the metal oxide film 824 contains an In-Ga oxide. Ga atom ratio [Ga / (In
+ Ga)] is, for example, 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

また、金属酸化物膜821と金属酸化物膜822との間には、金属酸化物膜821と金
属酸化物膜822の混合領域が存在する場合がある。また、金属酸化物膜824と金属酸
化物膜822との間には、金属酸化物膜824と金属酸化物膜822の混合領域が存在す
る場合がある。該混合領域における界面準位密度は、金属酸化物膜821と絶縁層816
との間の界面準位密度や金属酸化物膜824と絶縁層817との間の界面準位密度に比べ
て低い。そのため、金属酸化物膜821、金属酸化物膜822、金属酸化物膜824の積
層されている領域は、それぞれの界面近傍においてエネルギーが連続的に変化する(連続
接合ともいう。)バンド構造となる。
Further, a mixed region of the metal oxide film 821 and the metal oxide film 822 may exist between the metal oxide film 821 and the metal oxide film 822. Further, a mixed region of the metal oxide film 824 and the metal oxide film 822 may exist between the metal oxide film 824 and the metal oxide film 822. The interface state density in the mixed region is the metal oxide film 821 and the insulating layer 816.
It is lower than the interface state density between the metal oxide film 824 and the insulating layer 817. Therefore, the region where the metal oxide film 821, the metal oxide film 822, and the metal oxide film 824 are laminated has a band structure in which the energy continuously changes (also referred to as continuous bonding) in the vicinity of the respective interfaces. ..

このようなエネルギーバンド構造を有する酸化物層830において、キャリアである電
子は、主に金属酸化物膜822を移動することになる。そのため、金属酸化物膜821と
絶縁層816との界面、又は、金属酸化物膜824と絶縁層817との界面に準位が存在
したとしても、これらの界面準位により、酸化物層830中を移動する電子の移動が阻害
されにくくなるため、トランジスタ801のオン電流を高くすることができる。
In the oxide layer 830 having such an energy band structure, electrons as carriers mainly move through the metal oxide film 822. Therefore, even if there are levels at the interface between the metal oxide film 821 and the insulating layer 816 or the interface between the metal oxide film 824 and the insulating layer 817, these interface levels cause the oxide layer 830 to contain levels. Since the movement of electrons moving in the transistor 801 is less likely to be hindered, the on-current of the transistor 801 can be increased.

また、図14に示すように、金属酸化物膜821と絶縁層816の界面近傍、及び金属
酸化物膜824と絶縁層817の界面近傍には、それぞれ、不純物や欠陥に起因したトラ
ップ準位Et826e、トラップ準位Et827eが形成され得るものの、金属酸化物膜
821、金属酸化物膜824があることにより、金属酸化物膜822をトラップ準位Et
826e、トラップ準位Et827eから離間することができる。そのため、金属酸化物
膜822を移動する電子がトラップ準位Et826e、トラップ準位Et827eに捕獲
されにくくなり、当該電子捕獲がトランジスタ801の電気特性や信頼性に悪影響を及ぼ
す(後述)ことを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 14, the trap level Et826e caused by impurities and defects is located near the interface between the metal oxide film 821 and the insulating layer 816 and near the interface between the metal oxide film 824 and the insulating layer 817, respectively. Although the trap level Et827e can be formed, the metal oxide film 821 and the metal oxide film 824 cause the metal oxide film 822 to be trapped at the trap level Et827.
It can be separated from the trap level Et827e at 826e. Therefore, the electrons moving on the metal oxide film 822 are less likely to be captured by the trap level Et826e and the trap level Et827e, and the electron capture is prevented from adversely affecting the electrical characteristics and reliability of the transistor 801 (described later). be able to.

なお、Ec821eとEc822eとの差が小さい場合、金属酸化物膜822の電子が
該エネルギー差を越えてトラップ準位Et826eに達することがある。トラップ準位E
t826eに電子が捕獲されると、絶縁層816の界面にマイナスの固定電荷が生じ、ト
ランジスタ801の閾値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。Ec822eとEc8
24eとのエネルギー差が小さい場合も同様である。
When the difference between Ec821e and Ec822e is small, the electrons in the metal oxide film 822 may exceed the energy difference and reach the trap level Et826e. Trap level E
When an electron is captured by t826e, a negative fixed charge is generated at the interface of the insulating layer 816, and the threshold voltage of the transistor 801 is shifted in the positive direction. Ec822e and Ec8
The same applies when the energy difference from 24e is small.

トランジスタ801の閾値電圧の変動が低減され、トランジスタ801の電気特性を良
好なものとするため、Ec821eとEc822eとの差、Ec824eとEc822e
との差を、それぞれ0.1eV以上とすることが好ましく、0.15eV以上とすること
がより好ましい。
In order to reduce the fluctuation of the threshold voltage of the transistor 801 and improve the electrical characteristics of the transistor 801, the difference between Ec821e and Ec822e, Ec824e and Ec822e
The difference between the above and the above is preferably 0.1 eV or more, and more preferably 0.15 eV or more.

なお、トランジスタ801は、ボトムゲート電極(導電層853)を有さない構造とす
ることもできる。
The transistor 801 may have a structure that does not have a bottom gate electrode (conductive layer 853).

<CAC−OS>
次に、CAC−OSについて説明する。CAC−OSは、OSトランジスタのチャネル
形成領域に含まれていてもよい。
<CAC-OS>
Next, CAC-OS will be described. The CAC-OS may be included in the channel forming region of the OS transistor.

CAC−OSは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下
、好ましくは、1nm以上2nm以下、又はその近傍のサイズで偏在した材料の一構成で
ある。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し
、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2
nm以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
CAC-OS is, for example, a composition of a material in which elements constituting a metal oxide are unevenly distributed in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less, or a size close thereto. In the following, in the metal oxide, one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal element is 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more 2
The state of being mixed in a size of nm or less or in the vicinity thereof is also referred to as a mosaic shape or a patch shape.

なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及
び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イット
リウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲル
マニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タ
ンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれて
いてもよい。
The metal oxide preferably contains at least indium. In particular, it preferably contains indium and zinc. In addition to them, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium, etc. One or more selected from the above may be included.

例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−
Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化
物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、又はインジウム亜鉛酸
化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、及びZ2は0よりも大きい実数)と
する。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。
)、又はガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、及びZ4は
0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モ
ザイク状のInOX1、又はInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以
下、クラウド状ともいう。)である。
For example, CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-OS among CAC-OS)
Ga-Zn oxide may be particularly referred to as CAC-IGZO. ) Means indium oxide (hereinafter, InO X1 (X1 is a real number larger than 0)) or indium zinc oxide (hereinafter, In X2 Zn Y2 O Z2 (hereinafter, X2, Y2, and Z2 are from 0)). (A large real number)) and a gallium oxide (hereinafter, GaO X3 (X3 is a real number larger than 0)).
) Or gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (X4, Y4, and Z4 are real numbers larger than 0)) and the like, resulting in a mosaic shape. In O X1 or In X2 Zn Y2 O Z2 is uniformly distributed in the film (hereinafter, also referred to as cloud-like).

つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2
、又はInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物で
ある。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が
、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2
の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
That is, the CAC-OS has a region in which GaO X3 is the main component and In X2 Zn Y2 O Z2.
, Or the region in which InO X1 is the main component is a composite metal oxide having a structure in which it is mixed. In the present specification, for example, the atomic number ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic number ratio of In to the element M in the second region. 2
It is assumed that the concentration of In is higher than that of the region of.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、及びOによる1つの化合物をいう場
合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、又はIn(1
+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表さ
れる結晶性の化合物が挙げられる。
In addition, IGZO is a common name, and may refer to one compound consisting of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 ).
+ X0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) A crystalline compound represented by m0 (-1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) can be mentioned.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はCAAC構造を有する。なお、
CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面において
は配向せずに連結した結晶構造である。
The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. In addition, it should be noted
The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have a c-axis orientation and are connected without being oriented on the ab plane.

一方、CAC−OSは、金属酸化物の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、G
a、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察
される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモ
ザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC−OSにおいて、結
晶構造は副次的な要素である。
On the other hand, CAC-OS relates to the material composition of metal oxides. CAC-OS is In, G
In the material composition containing a, Zn, and O, a region partially observed as nanoparticles containing Ga as a main component and a region partially observed as nanoparticles containing In as a main component are observed. , Each of which is randomly dispersed in a mosaic pattern. Therefore, in CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.

なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする
。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含
まない。
It should be noted that CAC-OS does not include a laminated structure of two or more types of films having different compositions. For example, a structure consisting of two layers, a film containing In as a main component and a film containing Ga as a main component, is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1
主成分である領域とは、明確な境界を観察することが困難な場合がある。
It may be difficult to observe a clear boundary between the region containing GaO X3 as the main component and the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as the main component.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウ
ム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデ
ン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネ
シウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に
該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナ
ノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をい
う。
Instead of gallium, select from aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, etc. When one or more of these are contained, CAC-OS has a region observed in the form of nanoparticles containing the metal element as a main component and a nano having In as a main component. The regions observed in the form of particles refer to a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic pattern.

CAC−OSは、例えば、基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により
形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガ
スとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれ
たいずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素
ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ま
しくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
The CAC-OS can be formed, for example, by a sputtering method under the condition that the substrate is not intentionally heated. When CAC-OS is formed by a sputtering method, one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as the film forming gas. Good. Further, the lower the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film-forming gas at the time of film formation is preferable. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is preferably 0% or more and less than 30%, preferably 0% or more and 10% or less. ..

CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法の
一つであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに
、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域
のa−b面方向、及びc軸方向の配向は見られないことがわかる。
CAC-OS is characterized in that no clear peak is observed when measured using a θ / 2θ scan by the Out-of-plane method, which is one of the X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Has. That is, from the X-ray diffraction, it can be seen that the orientation of the measurement region in the ab plane direction and the c-axis direction is not observed.

また、CAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)
を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、
該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC
−OSの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないnc(nan
o−crystal)構造を有することがわかる。
In addition, CAC-OS is an electron beam having a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam).
In the electron diffraction pattern obtained by irradiating with, a ring-shaped region with high brightness and
A plurality of bright spots are observed in the ring region. Therefore, from the electron diffraction pattern, CAC
-The crystal structure of OS has no orientation in the plane direction and the cross-sectional direction, nc (nan).
It can be seen that it has an o-crystal) structure.

また、例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型
X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectr
oscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領
域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合
している構造を有することが確認できる。
In addition, for example, in CAC-OS in In-Ga-Zn oxide, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX: Energy Dispersive X-ray spectrum)
By EDX mapping acquired using oscopy), the region containing GaO X3 as the main component and the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as the main component are unevenly distributed and have a mixed structure. Can be confirmed.

CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、I
GZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分
である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域と、に互い
に相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which metal elements are uniformly distributed, and I
It has different properties from the GZO compound. That is, the CAC-OS is phase-separated into a region containing GaO X3 or the like as a main component and a region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component, and a region containing each element as a main component. Has a mosaic-like structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域は、GaOX3
などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2Zn
Z2、又はInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、金属酸
化物としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、又はInOX1
が主成分である領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、該金属酸化物を用
いた半導体素子は高い電界効果移動度を実現できる。
Here, the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component is GaO X3.
This is a region with high conductivity as compared with the region where the main component is. That is, In X2 Zn Y
When a carrier flows through a region containing 2 O Z2 or InO X1 as a main component, conductivity as a metal oxide is exhibited. Therefore, In X2 Zn Y2 O Z2 or In O X1
Since the region containing the main component is distributed in the metal oxide in a cloud shape, the semiconductor device using the metal oxide can realize high field effect mobility.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、又はInO
が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが
主成分である領域が、金属酸化物中に分布することで、該金属酸化物を用いた半導体素子
はリーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
On the other hand, the region in which GaO X3 or the like is the main component is In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X.
This is a region having high insulating properties as compared with the region in which 1 is the main component. That is, since the region containing GaO X3 or the like as the main component is distributed in the metal oxide, the semiconductor element using the metal oxide can suppress the leakage current and realize a good switching operation.

したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁
性と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用す
ることにより、該半導体素子は、高いオン電流及び電界効果移動度と低いリーク電流の双
方を兼ね備えた良好なスイッチング動作を実現させることができる。
Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulating property caused by GaO X3 or the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 act in a complementary manner. The semiconductor device can realize a good switching operation having both high on-current and field-effect mobility and low leakage current.

また、CAC−OSを用いた半導体素子は、良好な信頼性を有する。したがって、CA
C−OSは、さまざまな半導体装置への適用に最適である。
Moreover, the semiconductor element using CAC-OS has good reliability. Therefore, CA
C-OS is most suitable for application to various semiconductor devices.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置などを電子部品に適用する例
、及び該電子部品を具備できる電子機器の例について、図15乃至図18を用いて説明す
る。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, an example in which the semiconductor device or the like described in the above embodiment is applied to an electronic component and an example of an electronic device capable of including the electronic component will be described with reference to FIGS. 15 to 18.

<ウエハ・チップ>
図15(A)は、ダイシング処理が行なわれる前の基板1001の上面図を示している
。基板1001としては、例えば、半導体基板(半導体ウエハともいう。)を用いること
ができる。基板1001上には、複数の回路領域1002が設けられている。回路領域1
002には、上記実施の形態に示す半導体装置などを設けることができる。
<Wafer chip>
FIG. 15A shows a top view of the substrate 1001 before the dicing process is performed. As the substrate 1001, for example, a semiconductor substrate (also referred to as a semiconductor wafer) can be used. A plurality of circuit regions 1002 are provided on the substrate 1001. Circuit area 1
002 may be provided with the semiconductor device or the like shown in the above embodiment.

複数の回路領域1002は、それぞれが分離領域1003に囲まれている。分離領域1
003と重なる位置に分離線(ダイシングラインともいう。)1004が設定される。分
離線1004に沿って基板1001を切断することで、回路領域1002を含むチップ1
005を基板1001から切り出すことができる。図15(B)にチップ1005の拡大
図を示す。
Each of the plurality of circuit regions 1002 is surrounded by a separation region 1003. Separation area 1
A separation line (also referred to as a dicing line) 1004 is set at a position overlapping with 003. The chip 1 including the circuit area 1002 by cutting the substrate 1001 along the separation line 1004.
005 can be cut out from the substrate 1001. FIG. 15B shows an enlarged view of the chip 1005.

また、分離領域1003に導電層や半導体層を設けてもよい。分離領域1003に導電
層や半導体層を設けることで、ダイシング工程時に生じ得るESD(Erectro−S
tatic Discharge:静電気放電)を緩和し、ダイシング工程起因の歩留ま
り低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は、基板の冷却、削りくずの除
去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて比抵抗を下げた純水を切削部
に流しながら行われる。分離領域1003に導電層や半導体層を設けることで、当該純水
の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の生産コストを低減することがで
きる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。
Further, a conductive layer or a semiconductor layer may be provided in the separation region 1003. By providing a conductive layer or a semiconductor layer in the separation region 1003, ESD (Electro-S) that may occur during the dicing process
It is possible to alleviate the titic discharge (electrostatic discharge) and prevent a decrease in yield due to the dicing process. Further, in general, the dicing step is performed while flowing pure water in which carbon dioxide gas or the like is dissolved to reduce the specific resistance for the purpose of cooling the substrate, removing shavings, preventing antistatic, and the like. By providing a conductive layer or a semiconductor layer in the separation region 1003, the amount of pure water used can be reduced. Therefore, the production cost of the semiconductor device can be reduced. Moreover, the productivity of the semiconductor device can be increased.

分離領域1003に設ける半導体層としては、バンドギャップが2.5eV以上4.2
eV以下、好ましくは2.7eV以上3.5eV以下の材料を用いることが好ましい。こ
のような材料を用いることで、基板1001上に蓄積された電荷をゆっくりと放電するこ
とができるため、ESDによる電荷の急激な移動が抑えられ、チップ1005内の各素子
の静電破壊を生じにくくすることができる。
The semiconductor layer provided in the separation region 1003 has a bandgap of 2.5 eV or more and 4.2.
It is preferable to use a material of eV or less, preferably 2.7 eV or more and 3.5 eV or less. By using such a material, the electric charge accumulated on the substrate 1001 can be slowly discharged, so that the rapid movement of the electric charge due to ESD is suppressed, and electrostatic destruction of each element in the chip 1005 occurs. It can be made difficult.

<電子部品>
チップ1005を電子部品に適用する例について、図16を用いて説明する。なお、電
子部品は、半導体パッケージ、又はIC用パッケージともいう。電子部品は、端子取り出
し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。
<Electronic components>
An example of applying the chip 1005 to an electronic component will be described with reference to FIG. The electronic component is also referred to as a semiconductor package or an IC package. There are a plurality of standards and names for electronic components depending on the terminal take-out direction and the shape of the terminal.

電子部品は、組み立て工程(後工程)において、上記実施の形態に示した半導体装置と
該半導体装置以外の部品が組み合わされて完成する。
In the assembly process (post-process), the electronic component is completed by combining the semiconductor device shown in the above embodiment and a component other than the semiconductor device.

図16(A)に示すフローチャートを用いて、後工程について説明する。前工程におい
て、上記実施の形態に示した半導体装置を有する素子基板が完成した後、該素子基板の裏
面(半導体装置などが形成されていない面)を研削する「裏面研削工程」を行う(ステッ
プS1)。研削により素子基板を薄くすることで、素子基板の反りなどを低減し、電子部
品の小型化を図ることができる。
The post-process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 16 (A). In the previous step, after the element substrate having the semiconductor device shown in the above embodiment is completed, a "backside grinding step" is performed to grind the back surface (the surface on which the semiconductor device or the like is not formed) of the element substrate (step). S1). By thinning the element substrate by grinding, it is possible to reduce the warp of the element substrate and reduce the size of the electronic component.

次に、素子基板を複数のチップに分離する「ダイシング工程」を行う(ステップS2)
。そして、分離したチップの個々をピックアップして、リードフレーム上に接合する「ダ
イボンディング工程」を行う(ステップS3)。ダイボンディング工程におけるチップと
リードフレームとの接合は、樹脂による接合や、テープによる接合など、適宜製品に応じ
て適した方法を選択する。なお、リードフレームに代えてインターポーザ基板上にチップ
を接合してもよい。
Next, a "dicing step" for separating the element substrate into a plurality of chips is performed (step S2).
.. Then, each of the separated chips is picked up and a "die bonding step" of joining them onto the lead frame is performed (step S3). For the bonding between the chip and the lead frame in the die bonding process, a method suitable for the product is appropriately selected, such as bonding with resin or bonding with tape. The chip may be bonded on the interposer substrate instead of the lead frame.

次いで、リードフレームのリードとチップ上の電極とを、金属の細線(ワイヤー)で電
気的に接続する「ワイヤーボンディング工程」を行う(ステップS4)。金属の細線には
、銀線や金線を用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、ボールボンディン
グや、ウェッジボンディングを用いることができる。
Next, a "wire bonding step" is performed in which the leads of the lead frame and the electrodes on the chip are electrically connected by a thin metal wire (wire) (step S4). A silver wire or a gold wire can be used as the thin metal wire. Further, as the wire bonding, ball bonding or wedge bonding can be used.

ワイヤーボンディングされたチップは、エポキシ樹脂などで封止される「封止工程(モ
ールド工程)」が施される(ステップS5)。封止工程を行うことで電子部品の内部が樹
脂で充填され、チップに内蔵される回路部やチップとリードを接続するワイヤーを機械的
な外力から保護することができ、また水分や埃による特性の劣化(信頼性の低下)を低減
することができる。
The wire-bonded chips are subjected to a "sealing step (molding step)" in which they are sealed with an epoxy resin or the like (step S5). By performing the sealing process, the inside of the electronic component is filled with resin, the circuit part built in the chip and the wire connecting the chip and the lead can be protected from mechanical external force, and the characteristics due to moisture and dust. Deterioration (decrease in reliability) can be reduced.

次いで、リードフレームのリードをめっき処理する「リードめっき工程」を行う(ステ
ップS6)。めっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に設ける際のはん
だ付けをより確実に行うことができる。次いで、リードを切断及び成形加工する「成形加
工工程」を行う(ステップS7)。
Next, a "lead plating step" for plating the leads of the lead frame is performed (step S6). The plating process prevents reeds from rusting, and soldering can be performed more reliably when the reeds are later provided on the printed circuit board. Next, a "molding process" for cutting and molding the lead is performed (step S7).

次いで、パッケージの表面に印字処理(マーキング)を施す「マーキング工程」を行う
(ステップS8)。そして、外観形状の良否や動作不良の有無などを調べる「検査工程」
(ステップS9)を経て、電子部品が完成する。
Next, a "marking step" of printing (marking) the surface of the package is performed (step S8). Then, the "inspection process" to check the quality of the appearance and the presence or absence of malfunctions
Through (step S9), the electronic component is completed.

また、完成した電子部品の斜視模式図を図16(B)に示す。図16(B)では、電子
部品の一例として、QFP(Quad Flat Package)の斜視模式図を示し
ている。図16(B)に示す電子部品1101は、リード付きの半導体装置を示している
。当該半導体装置としては、上記実施の形態に示した半導体装置などを用いることができ
る。
Further, a schematic perspective view of the completed electronic component is shown in FIG. 16 (B). FIG. 16B shows a schematic perspective view of a QFP (Quad Flat Package) as an example of an electronic component. The electronic component 1101 shown in FIG. 16B shows a semiconductor device with a lead. As the semiconductor device, the semiconductor device shown in the above embodiment can be used.

図16(B)に示す電子部品1101は、例えばプリント基板1102上に設けられる
。このような電子部品1101が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板1102
上で電気的に接続されることで、電子部品が設けられた基板1103が完成する。完成し
た基板1103は、電子機器などに用いられる。
The electronic component 1101 shown in FIG. 16B is provided on, for example, the printed circuit board 1102. A plurality of such electronic components 1101 are combined, and each of them is a printed circuit board 1102.
By being electrically connected above, the substrate 1103 provided with electronic components is completed. The completed substrate 1103 is used for electronic devices and the like.

<電子機器>
上記の基板1103は、デジタル信号処理、ソフトウェア無線、アビオニクス(通信機
器、航法システム、自動操縦装置、飛行管理システム等の航空に関する電子機器)、AS
ICのプロトタイピング、医療用画像処理、音声認識、暗号、バイオインフォマティクス
(生物情報科学)、機械装置のエミュレータ、及び電波天文学における電波望遠鏡等、幅
広い分野の電子機器の電子部品(ICチップ)に適用することが可能である。このような
電子機器としては、カメラ(ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等)、表示装置、パー
ソナルコンピュータ(PC)、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯型情報端末(スマ
ートフォン、タブレット型情報端末など)、電子書籍端末、ウエアラブル型情報端末(時
計型、ヘッドマウント型、ゴーグル型、眼鏡型、腕章型、ブレスレット型、ネックレス型
等)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプ
レイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払
い機(ATM)、自動販売機、家庭用電化製品などが挙げられる。
<Electronic equipment>
The above board 1103 is used for digital signal processing, software defined radio, avionics (electronic equipment related to aviation such as communication equipment, navigation systems, autopilots, flight management systems, etc.), AS.
Applicable to electronic components (IC chips) in a wide range of fields such as IC prototyping, medical image processing, voice recognition, encryption, bioinformatics (bioinformatics), mechanical device emulators, and radio telescopes in radio astronomy. It is possible to do. Examples of such electronic devices include cameras (video cameras, digital still cameras, etc.), display devices, personal computers (PCs), mobile phones, game machines including portable types, portable information terminals (smartphones, tablet type information terminals, etc.). ), Electronic book terminals, wearable information terminals (clock type, head mount type, goggles type, eyeglass type, arm badge type, bracelet type, necklace type, etc.), navigation system, sound reproduction device (car audio, digital audio player, etc.) , Copiers, facsimiles, printers, printer compound machines, automatic cash deposit / payment machines (ATMs), vending machines, household appliances, etc.

以下に、図17、図18を参照して、電子機器の構成例を示す。なお、電子機器の表示
部には、タッチセンサを有するタッチパネル装置を用いることが好ましい。タッチパネル
装置を用いることで、表示部を電子機器の入力部としても機能させることができる。
Below, a configuration example of an electronic device is shown with reference to FIGS. 17 and 18. It is preferable to use a touch panel device having a touch sensor for the display unit of the electronic device. By using the touch panel device, the display unit can also function as an input unit of an electronic device.

図17(A)、図17(B)に、携帯情報端末2000の一例を示す。携帯情報端末2
000は、筐体2001、筐体2002、表示部2003、表示部2004、及びヒンジ
部2005等を有する。
17 (A) and 17 (B) show an example of the mobile information terminal 2000. Mobile information terminal 2
000 includes a housing 2001, a housing 2002, a display unit 2003, a display unit 2004, a hinge unit 2005, and the like.

筐体2001と筐体2002は、ヒンジ部2005で連結されている。携帯情報端末2
000は、図17(A)に示すように折り畳んだ状態から、図17(B)に示すように筐
体2001と筐体2002を開くことができる。
The housing 2001 and the housing 2002 are connected by a hinge portion 2005. Mobile information terminal 2
000 can open the housing 2001 and the housing 2002 as shown in FIG. 17 (B) from the folded state as shown in FIG. 17 (A).

例えば、表示部2003及び表示部2004に文書情報を表示することが可能であり、
携帯情報端末2000を電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部200
3及び表示部2004に静止画像や動画像を表示することもできる。また、表示部200
3は、タッチパネルを有していてもよい。
For example, document information can be displayed on the display unit 2003 and the display unit 2004.
The mobile information terminal 2000 can also be used as an electronic book terminal. In addition, the display unit 200
A still image or a moving image can be displayed on the display unit 2004 and the display unit 2004. In addition, the display unit 200
3 may have a touch panel.

このように、携帯情報端末2000は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、
汎用性に優れる。
In this way, the mobile information terminal 2000 can be folded when it is carried.
Excellent versatility.

なお、筐体2001及び筐体2002は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、
スピーカ、マイク等を有していてもよい。
The housing 2001 and the housing 2002 include a power button, an operation button, and an external connection port.
It may have a speaker, a microphone, and the like.

なお、携帯情報端末2000は、表示部2003に設けられたタッチセンサを用いて、
文字、図形、イメージを識別する機能を有していてもよい。この場合、例えば、数学又は
言語などを学ぶための問題集などを表示する情報端末に対して、指、又はスタイラスペン
などで解答を書き込んで、携帯情報端末2000で正誤の判定を行うといった学習を行う
ことができる。また、携帯情報端末2000は、音声解読を行う機能を有していてもよい
。この場合、例えば、携帯情報端末2000を用いて、外国語の学習などを行うことがで
きる。このような携帯情報端末は、教科書などの教材、又はノートなどとして利用する場
合に適している。
The mobile information terminal 2000 uses a touch sensor provided on the display unit 2003 to be used.
It may have a function of identifying characters, figures, and images. In this case, for example, for an information terminal that displays a collection of questions for learning mathematics or language, the answer is written with a finger or a stylus pen, and the mobile information terminal 2000 is used to determine the correctness. It can be carried out. Further, the mobile information terminal 2000 may have a function of decoding voice. In this case, for example, the mobile information terminal 2000 can be used to learn a foreign language. Such a personal digital assistant is suitable for use as a teaching material such as a textbook or a notebook.

図17(C)に携帯情報端末の一例を示す。図17(C)に示す携帯情報端末2010
は、筐体2011、表示部2012、操作ボタン2013、外部接続ポート2014、ス
ピーカ2015、マイク2016、カメラ2017等を有する。
FIG. 17C shows an example of a mobile information terminal. Mobile information terminal 2010 shown in FIG. 17 (C)
Has a housing 2011, a display unit 2012, an operation button 2013, an external connection port 2014, a speaker 2015, a microphone 2016, a camera 2017, and the like.

携帯情報端末2010は、表示部2012にタッチセンサを備える。電話をかける、あ
るいは文字を入力するなどのあらゆる操作を、指やスタイラスなどで表示部2012に触
れることで行うことができる。
The mobile information terminal 2010 includes a touch sensor on the display unit 2012. All operations such as making a phone call or inputting characters can be performed by touching the display unit 2012 with a finger or a stylus.

また、操作ボタン2013の操作により、電源のオン、オフ動作や、表示部2012に
表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メイン
メニュー画面に切り替えることができる。
Further, by operating the operation button 2013, it is possible to switch the power on / off operation and the type of the image displayed on the display unit 2012. For example, the mail composition screen can be switched to the main menu screen.

また、携帯情報端末2010の内部に、ジャイロセンサ又は加速度センサ等の検出装置
を設けることで、携帯情報端末2010の向き(縦か横か)を判断して、表示部2012
の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向き
の切り替えは、表示部2012に触れること、操作ボタン2013の操作、又はマイク2
016を用いた音声入力等により行うこともできる。
Further, by providing a detection device such as a gyro sensor or an acceleration sensor inside the mobile information terminal 2010, the orientation (vertical or horizontal) of the mobile information terminal 2010 can be determined and the display unit 2012 can be determined.
The orientation of the screen display can be automatically switched. To switch the screen display orientation, touch the display unit 2012, operate the operation buttons 2013, or use the microphone 2.
It can also be performed by voice input using 016 or the like.

携帯情報端末2010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。例えば、携帯情報端末2010はスマートフォンとして用いる
ことができる。また、携帯情報端末2010は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲
覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、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。
The mobile information terminal 2010 has one or more functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, and the like. For example, the mobile information terminal 2010 can be used as a smartphone. In addition, the mobile information terminal 2010 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text viewing and creation, music playback, video playback, Internet communication, and games.

図17(D)に、カメラの一例を示す。カメラ2020は、筐体2021、表示部20
22、操作ボタン2023、シャッターボタン2024等を有する。またカメラ2020
には、着脱可能なレンズ2026が取り付けられている。
FIG. 17 (D) shows an example of a camera. The camera 2020 includes a housing 2021 and a display unit 20.
It has 22, an operation button 2023, a shutter button 2024, and the like. Also camera 2020
A removable lens 2026 is attached to the lens.

ここでは、カメラ2020として、レンズ2026を筐体2021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2026と筐体2021とが一体となっていても
よい。
Here, the camera 2020 has a configuration in which the lens 2026 can be removed from the housing 2021 and replaced, but the lens 2026 and the housing 2021 may be integrated.

カメラ2020は、シャッターボタン2024を押すことにより、静止画、又は動画を
撮像することができる。また、表示部2022はタッチパネルとしての機能を有し、表示
部2022をタッチすることにより撮像することも可能である。
The camera 2020 can capture a still image or a moving image by pressing the shutter button 2020. Further, the display unit 2022 has a function as a touch panel, and it is possible to take an image by touching the display unit 2022.

なお、カメラ2020は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着するこ
とができる。又は、これらが筐体2021に組み込まれていてもよい。
The camera 2020 can be separately equipped with a strobe device, a viewfinder, and the like. Alternatively, these may be incorporated in the housing 2021.

図18(A)に示すノート型PC(パーソナルコンピュータ)2050は、筐体205
1、表示部2052、キーボード2053、ポインティングデバイス2054を有する。
表示部2052のタッチ操作で、ノート型PC2050を操作することもできる。
The notebook PC (personal computer) 2050 shown in FIG. 18A has a housing 205.
1. It has a display unit 2052, a keyboard 2053, and a pointing device 2054.
The notebook PC 2050 can also be operated by touching the display unit 2052.

図18(B)に示す携帯型遊技機2110は、筐体2111、表示部2112、スピー
カ2113、LEDランプ2114、操作キーボタン2115、接続端子2116、カメ
ラ2117、マイクロホン2118、記録媒体読込部2119を有する。
The portable game machine 2110 shown in FIG. 18B includes a housing 2111, a display unit 2112, a speaker 2113, an LED lamp 2114, an operation key button 2115, a connection terminal 2116, a camera 2117, a microphone 2118, and a recording medium reading unit 2119. Have.

図18(C)に示す自動車2170は、車体2171、車輪2172、ダッシュボード
2173、及びライト2174等を有する。なお、自動車2170は表示部を有していて
もよい。
The automobile 2170 shown in FIG. 18C has a vehicle body 2171, wheels 2172, dashboard 2173, lights 2174, and the like. The automobile 2170 may have a display unit.

上記の各種電子機器には、本発明の一態様に係る記憶装置、コンピュータなどを設ける
ことができる。これにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。また、上記
の電子機器に本発明の一態様に係る記憶装置を搭載した制御回路を設け、電子機器の表示
部に本発明の一態様に係る表示部を設けることにより、信頼性の高い表示システムを実現
することができる。
The various electronic devices described above may be provided with a storage device, a computer, or the like according to one aspect of the present invention. As a result, a highly reliable electronic device can be realized. Further, a highly reliable display system is provided by providing the above-mentioned electronic device with a control circuit equipped with a storage device according to one aspect of the present invention and providing a display unit according to one aspect of the present invention in the display unit of the electronic device. Can be realized.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with the description of other embodiments.

10 メモリセルアレイ
100 記憶装置
110 セルアレイ
120 駆動回路部
130 駆動回路
131 デコーダ
132 行ドライバ
133 センスアンプ
140 駆動回路
141 デコーダ
142 列ドライバ
143 センスアンプ
144 プリチャージ回路
160 制御回路
170 出力回路
300 コンピュータ
310 入力装置
320 出力装置
330 中央演算処理装置
331 制御回路
332 演算回路
333 記憶装置
334 記憶装置
340 主記憶装置
400 表示システム
410 表示部
411 表示ユニット
411a 表示ユニット
411b 表示ユニット
412 タッチセンサユニット
420 制御回路
421 インターフェース
422 フレームメモリ
423 デコーダ
424 センサコントローラ
425 コントローラ
426 クロック生成回路
430 画像処理部
431 ガンマ補正回路
432 調光回路
433 調色回路
434 EL補正回路
441 記憶装置
442 タイミングコントローラ
443 レジスタ
450 駆動回路
451 ソースドライバ
451a ソースドライバ
451b ソースドライバ
461 タッチセンサコントローラ
470 ホスト
480 光センサ
481 外光
500 表示装置
501 画素部
502 画素ユニット
503 駆動回路
503a 駆動回路
503b 駆動回路
504 駆動回路
504a 駆動回路
504b 駆動回路
505a 画素
505b 画素
506b 副画素
506bb 副画素
506bg 副画素
506br 副画素
506bw 副画素
510 液晶素子
520 発光素子
520b 発光素子
520g 発光素子
520r 発光素子
520w 発光素子
530 導電層
530a 導電層
530b 導電層
540 開口
551 基板
561 基板
562 表示領域
564 回路
565 配線
572 FPC
573 IC
612 液晶
613 導電層
617 絶縁層
621 絶縁層
630 偏光板
631 着色層
632 遮光層
633a 配向膜
633b 配向膜
634 着色層
641 接着層
642 接着層
691 導電層
692 EL層
693a 導電層
693b 導電層
701 トランジスタ
704 接続部
705 トランジスタ
706 トランジスタ
707 接続部
711 絶縁層
712 絶縁層
713 絶縁層
714 絶縁層
715 絶縁層
716 絶縁層
717 絶縁層
720 絶縁層
721 導電層
722 導電層
723 導電層
724 導電層
731 半導体層
742 接続層
743 接続体
752 接続部
801 トランジスタ
811 絶縁層
812 絶縁層
813 絶縁層
814 絶縁層
815 絶縁層
816 絶縁層
817 絶縁層
818 絶縁層
819 絶縁層
820 絶縁層
821 金属酸化物膜
822 金属酸化物膜
823 金属酸化物膜
824 金属酸化物膜
830 酸化物層
850 導電層
850a 導電層
850b 導電層
851 導電層
852 導電層
853 導電層
853a 導電層
853b 導電層
1001 基板
1002 回路領域
1003 分離領域
1004 分離線
1005 チップ
1101 電子部品
1102 プリント基板
1103 基板
2000 携帯情報端末
2001 筐体
2002 筐体
2003 表示部
2004 表示部
2005 ヒンジ部
2010 携帯情報端末
2011 筐体
2012 表示部
2013 操作ボタン
2014 外部接続ポート
2015 スピーカ
2016 マイク
2017 カメラ
2020 カメラ
2021 筐体
2022 表示部
2023 操作ボタン
2024 シャッターボタン
2026 レンズ
2050 ノート型PC
2051 筐体
2052 表示部
2053 キーボード
2054 ポインティングデバイス
2110 携帯型遊技機
2111 筐体
2112 表示部
2113 スピーカ
2114 LEDランプ
2115 操作キーボタン
2116 接続端子
2117 カメラ
2118 マイクロホン
2119 記録媒体読込部
2170 自動車
2171 車体
2172 車輪
2173 ダッシュボード
2174 ライト
10 Memory cell array 100 Storage device 110 Cell array 120 Drive circuit section 130 Drive circuit 131 Decoder 132 Line driver 133 Sense amplifier 140 Drive circuit 141 Decoder 142 Column driver 143 Sense amplifier 144 Precharge circuit 160 Control circuit 170 Output circuit 300 Computer 310 Input device 320 Output device 330 Central calculation processing device 331 Control circuit 332 Calculation circuit 333 Storage device 334 Storage device 340 Main storage device 400 Display system 410 Display unit 411 Display unit 411a Display unit 411b Display unit 412 Touch sensor unit 420 Control circuit 421 Interface 422 Frame memory 423 Decoder 424 Sensor controller 425 Controller 426 Clock generation circuit 430 Image processing unit 431 Gamma correction circuit 432 Dimming circuit 433 Color matching circuit 434 EL correction circuit 441 Storage device 442 Timing controller 443 Register 450 Drive circuit 451 Source driver 451a Source driver 451b Source Driver 461 Touch sensor Controller 470 Host 480 Optical sensor 481 External light 500 Display 501 Pixel unit 502 Pixel unit 503 Drive circuit 503a Drive circuit 503b Drive circuit 504 Drive circuit 504a Drive circuit 504b Drive circuit 505a Pixel 505b Pixel 506b Sub-pixel 506b Sub-pixel 506b Sub-pixel 506br Sub-pixel 506b Sub-pixel 510 Liquid crystal element 520 Light-emitting element 520b Light-emitting element 520g Light-emitting element 520r Light-emitting element 520w Light-emitting element 530 Conductive layer 530a Conductive layer 530b Conductive layer 540 Opening 551 Board 561 Board 562 Display area 565 FPC
573 IC
612 Liquid crystal 613 Conductive layer 617 Insulation layer 621 Insulation layer 630 Plate plate 631 Colored layer 632 Light-shielding layer 633a Alignment film 633b Alignment film 634 Colored layer 641 Adhesive layer 642 Adhesive layer 691 Conductive layer 692 EL layer 693a Conductive layer 693b Conductive layer 701 Transistor 704 Connection 705 Transistor 706 Transistor 707 Connection 711 Insulation layer 712 Insulation layer 713 Insulation layer 714 Insulation layer 715 Insulation layer 716 Insulation layer 717 Insulation layer 720 Insulation layer 721 Conduction layer 722 Conduction layer 723 Conduction layer 724 Conduction layer 731 Semiconductor layer 742 Connection Layer 743 Connection 752 Connection 801 Transistor 81 Insulation layer 812 Insulation layer 813 Insulation layer 814 Insulation layer 815 Insulation layer 816 Insulation layer 817 Insulation layer 818 Insulation layer 819 Insulation layer 820 Insulation layer 821 Metal oxide film 822 Metal oxide film 823 Metal oxide film 824 Metal oxide film 830 Oxide layer 850 Conductive layer 850a Conductive layer 850b Conductive layer 851 Conductive layer 852 Conductive layer 853 Conductive layer 853a Conductive layer 853b Conductive layer 1001 Substrate 1002 Circuit area 1003 Separation area 1004 Separation line 1005 Chip 1101 Electronic parts 1102 Print board 1103 Board 2000 Mobile information terminal 2001 Housing 2002 Housing 2003 Display 2004 Display 2005 Hinging 2010 Mobile information terminal 2011 Housing 2012 Display 2013 Operation button 2014 External connection port 2015 Speaker 2016 Microphone 2017 Camera 2020 Camera 2021 Housing 2022 Display 2023 Operation Button 2024 Shutter Button 2026 Lens 2050 Notebook PC
2051 Housing 2052 Display 2053 Keyboard 2054 Pointing device 2110 Portable game machine 2111 Housing 2112 Display 2113 Speaker 2114 LED lamp 2115 Operation key button 2116 Connection terminal 2117 Camera 2118 Microphone 2119 Recording medium reading 2170 Automobile 2171 Body 2172 Wheel 2173 Dashboard 2174 lights

Claims (1)

第1のトランジスタと第2のトランジスタ、及び第1の容量素子と第2の容量素子を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第1の容量素子の一方の電極と、前記第2のトランジスタのゲートとは、電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第2の容量素子の一方の電極と、前記第1のトランジスタのゲートとは、電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
It has a first transistor and a second transistor, and a first capacitive element and a second capacitive element.
One of the source or drain of the first transistor, one electrode of the first capacitive element, and the gate of the second transistor are electrically connected.
A semiconductor device characterized in that one of the source or drain of the second transistor, one electrode of the second capacitive element, and the gate of the first transistor are electrically connected.
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