JP2022008342A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
化物半導体を有する半導体装置、及び当該半導体装置を有する表示装置に関する。
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロ
セス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に
関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装
置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は、
半導体装置を有している場合がある。
ンジスタ(FET)、または薄膜トランジスタ(TFT)ともいう)を構成する技術が注
目されている。該トランジスタは集積回路(IC)や画像表示装置(表示装置)のような
電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコ
ンを代表とする半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注
目されている。
なる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合をガリウム
の割合よりも大きくすることで、電界効果移動度(単に移動度、またはμFEという場合
がある)を高めた半導体装置が開示されている(特許文献1参照)。
方が好ましい。しかしながら、トランジスタの電界効果移動度を高めると、トランジスタ
の特性がノーマリーオンの特性になりやすいといった問題がある。なお、ノーマリーオン
とは、ゲート電極に電圧を印加しなくてもチャネルが存在し、トランジスタに電流が流れ
てしまう状態のことである。
中に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、
酸化物半導体膜中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給
源となる。酸化物半導体膜中にキャリア供給源が生成されると、酸化物半導体膜を有する
トランジスタの電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。
イナス側にシフトしてしまい、ノーマリーオンの特性になる。よって、酸化物半導体膜中
、特にチャネル領域においては、酸素欠損が少ない、あるいはノーマリーオンの特性にな
らない程度の酸素欠損量であることが好ましい。
とのできる、新規な複合酸化物半導体を提供することを課題の1つとする。または、本発
明の一態様は、酸化物半導体膜を有するトランジスタにおいて、電界効果移動度を向上さ
せると共に信頼性を向上させることを課題の1つとする。または、本発明の一態様は、酸
化物半導体膜を有するトランジスタにおいて、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性
を向上させることを課題の1つとする。または、本発明の一態様は、新規な半導体装置を
提供することを課題の1つとする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供す
ることを課題の1つとする。または、新規な複合酸化物半導体の作製方法を提供すること
を課題の1つとする。
態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細
書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽
出することが可能である。
て、第1の領域は、Inと、酸素と、を主成分とする複数の第1のクラスタを有し、第2
の領域は、Znと、酸素と、を主成分とする複数の第2のクラスタを有し、複数の第1の
クラスタは、それぞれ互いに繋がる部分を有し、複数の第2のクラスタは、それぞれ互い
に繋がる部分を有する、複合酸化物半導体である。
導体であって、第1の領域は、Inと、酸素と、を主成分とする複数の第1のクラスタを
有し、第2の領域は、Zn及びSnのいずれか一方または双方と、酸素とを主成分とする
複数の第2のクラスタを有し、複数の第1のクラスタは、それぞれ互いに繋がる部分を有
し、複数の第2のクラスタは、それぞれ互いに繋がる部分を有する、複合酸化物半導体で
ある。
が2の場合、Znが2以上4以下であると好ましい。また、上記態様において、第1の領
域及び第2の領域は、それぞれGaを含まないと好ましい。
は、電気的に半導体性を有すると好ましい。また、上記態様において、第1のクラスタは
、0.5nm以上1.5nm以下である部分を有すると好ましい。
装置は、複合酸化物半導体と、複合酸化物半導体を挟持する一対の絶縁膜と、を有し、複
合酸化物半導体は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、第1の領域は、Inと、酸素
と、を主成分とする複数の第1のクラスタを有し、第2の領域は、Znと、酸素と、を主
成分とする複数の第2のクラスタを有し、複数の第1のクラスタは、それぞれ互いに繋が
る部分を有し、複数の第2のクラスタは、それぞれ互いに繋がる部分を有し、100℃以
上450℃以下の範囲で昇温脱離ガス分析を行った場合において、一対の絶縁膜のいずれ
か一方または双方は、酸素分子に換算しての酸素の脱離量が1×1014分子/cm2以
上1×1016分子/cm2未満である領域を有する、半導体装置である。
装置は、複合酸化物半導体と、複合酸化物半導体を挟持する一対の絶縁膜と、を有し、複
合酸化物半導体は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、第1の領域は、Inと、酸素
と、を主成分とする複数の第1のクラスタを有し、第2の領域は、Zn及びSnのいずれ
か一方または双方と、酸素とを主成分とする複数の第2のクラスタを有し、複数の第1の
クラスタは、それぞれ互いに繋がる部分を有し、複数の第2のクラスタは、それぞれ互い
に繋がる部分を有し、100℃以上450℃以下の範囲で昇温脱離ガス分析を行った場合
において、一対の絶縁膜のいずれか一方または双方は、酸素分子に換算しての酸素の脱離
量が1×1014分子/cm2以上1×1016分子/cm2未満である領域を有する、
半導体装置である。
。
子とを有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、該表示装置とタッチセンサ
とを有する表示モジュールである。また、本発明の他の一態様は、上記各態様にいずれか
一つに記載の半導体装置、上記表示装置、または上記表示モジュールと、操作キーまたは
バッテリとを有する電子機器である。
導体の作製方法であって、成膜室に基板を配置する第1の工程と、成膜室に、アルゴンガ
ス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を導入する第2の工程と、In、Zn、及び酸
素を有するターゲットに電圧を印加する第3の工程と、ターゲットから基板上に複合酸化
物半導体を堆積する第4の工程と、を有し、第4の工程において、ターゲットからZnが
スパッタリングされる第1のステップと、ターゲットからInがスパッタリングされる第
2のステップと、を有する、複合酸化物半導体の作製方法である。
、上記態様において、酸素ガスは、成膜ガス全体に占める酸素の割合が0%以上30%以
下であると好ましい。
新規な複合酸化物半導体を提供することができる。または、本発明の一態様により、酸化
物半導体膜を有するトランジスタにおいて、電界効果移動度を向上させると共に信頼性を
向上させることができる。または、本発明の一態様により、酸化物半導体膜を有するトラ
ンジスタにおいて、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることができる
。または、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。または、
本発明の一態様により、新規な表示装置を提供することができる。または、本発明の一態
様により、新規な複合酸化物半導体の作製方法を提供することができる。
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形
態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明
は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を
模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。
混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関
係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明し
た語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイ
ン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間
にチャネル領域を有しており、チャネル領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を
流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主
として流れる領域をいう。
動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明
細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとす
る。
の」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するも
の」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない
。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジス
タなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有
する素子などが含まれる。
度で配置されている状態をいう。したがって、-5°以上5°以下の場合も含まれる。ま
た、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態を
いう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変
更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」
という用語に変更することが可能な場合がある。
状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態と
は、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧V
gsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソ
ースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。例えば、nチャネル
型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vt
hよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
フ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在
することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgsにおけるオフ状態
、所定の範囲内のVgsにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られ
るVgsにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
ン電流が1×10-9Aであり、Vgsが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10-1
3Aであり、Vgsが-0.5Vにおけるドレイン電流が1×10-19Aであり、Vg
sが-0.8Vにおけるドレイン電流が1×10-22Aであるようなnチャネル型トラ
ンジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgsが-0.5Vにおいて
、または、Vgsが-0.5V乃至-0.8Vの範囲において、1×10-19A以下で
あるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10-19A以下である、と言う場合があ
る。当該トランジスタのドレイン電流が1×10-22A以下となるVgsが存在するた
め、当該トランジスタのオフ電流は1×10-22A以下である、と言う場合がある。
Wあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅(例えば1μm)あ
たりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流/長さの次
元を持つ単位(例えば、A/μm)で表される場合がある。
は、特に記載がない場合、室温、60℃、85℃、95℃、または125℃におけるオフ
電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保
証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例
えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トラ
ンジスタのオフ電流がI以下である、とは、室温、60℃、85℃、95℃、125℃、
当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トラン
ジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一
の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを
指す場合がある。
。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdsが0.1V、0.8V、
1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、また
は20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導
体装置等の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置
等において使用されるVdsにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ
電流がI以下である、とは、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、
2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含ま
れる半導体装置の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導
体装置等において使用されるVds、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるV
gsの値が存在することを指す場合がある。
流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
た、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに
、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
ルが形成されたときのゲート電圧(Vg)を指す。具体的には、トランジスタのしきい値
電圧とは、ゲート電圧(Vg)を横軸に、ドレイン電流(Id)の平方根を縦軸にプロッ
トした曲線(Vg-√Id特性)において、最大傾きである接線を外挿したときの直線と
、ドレイン電流(Id)の平方根が0(Idが0A)との交点におけるゲート電圧(Vg
)を指す場合がある。あるいは、トランジスタのしきい値電圧とは、チャネル長をL、チ
ャネル幅をWとし、Id[A]×L[μm]/W[μm]の値が1×10-9[A]とな
るゲート電圧(Vg)を指す場合がある。
十分に低い場合は、「絶縁体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「
絶縁体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書
等に記載の「半導体」は、「絶縁体」に言い換えることが可能な場合がある。同様に、本
明細書等に記載の「絶縁体」は、「半導体」に言い換えることが可能な場合がある。また
は、本明細書等に記載の「絶縁体」を「半絶縁体」に言い換えることが可能な場合がある
。
十分に高い場合は、「導電体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「
導電体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書
等に記載の「半導体」は、「導電体」に言い換えることが可能な場合がある。同様に、本
明細書等に記載の「導電体」は、「半導体」に言い換えることが可能な場合がある。
う。例えば、濃度が0.1原子%未満の元素は不純物である。不純物が含まれることによ
り、半導体にDOS(Density of States)が形成されることや、キャ
リア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が
酸化物半導体を有する場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第1族
元素、第2族元素、第14族元素、第15族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特
に、水素(水にも含まれる)、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、
窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損
を形成する場合がある。また、半導体がシリコンを有する場合、半導体の特性を変化させ
る不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第1族元素、第2族元素、第13族元素、
第15族元素などがある。
本実施の形態においては、本発明の一態様の複合酸化物半導体について、図1乃至図5
を用いて説明を行う。
本発明の一態様の複合酸化物半導体は、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。
化物半導体が挙げられる。なお、本発明の一態様の複合酸化物半導体は、Gaが含まれな
いことが好ましい。複合酸化物半導体膜中にGaが含まれると、酸素との結合力が高いた
め複合酸化物半導体中の酸素欠損の生成を抑制し、当該複合酸化物半導体膜を用いたトラ
ンジスタのプロセスの幅を広くすることができる。一方で、複合酸化物半導体膜中にGa
が含まれると、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタンのオン電流及び電界効果移動
度が低下する場合がある。したがって、トランジスタのオン電流及び電界効果移動度を向
上させたい場合においては、複合酸化物半導体がGaを含まない構成とすることが好適で
ある。
及びHfの中から選ばれた一つまたは複数が含まれていてもよい。代表的には、In-S
n酸化物(ITOともいう)、In-Sn-Zn酸化物、In-Hf酸化物、In-Hf
-Zn酸化物、In-W酸化物、In-W-Zn酸化物などが挙げられる。
明の一態様の複合酸化物半導体が、Sn、W、及びHfの中から選ばれた一つまたは複数
を含む構成とすることで、Gaの代わりに酸素欠損の生成を抑制することができる。また
、Sn、W、及びHfは、In及びGaよりも価数が多い。具体的にはIn及びGaが3
価であるのに対し、Sn及びHfは4価、Wは4価または6価である。複合酸化物半導体
中にIn及びGaよりも価数の多い元素を用いることで、当該元素がドナー源となり、当
該複合酸化物半導体のキャリア密度が高くなる場合がある。このように、複合酸化物半導
体がIn及びGaよりも価数が多い元素を有することで、酸素欠損の生成を抑制し、且つ
トランジスタのオン電流及び電界効果移動を向上させることができる。
Sn酸化物、In-Sn-Zn酸化物、In-Hf酸化物、In-Hf-Zn酸化物、I
n-W酸化物、またはIn-W-Zn酸化物中に、Siを有する構成としてもよい。複合
酸化物半導体が、Siを有する構成とすることで、複合酸化物半導体に形成され得る、酸
素欠損の生成をさらに抑制することができる。ただし、Siの含有量が多くなる、例えば
複合酸化物半導体中のSiの含有量が10原子%以上であると、複合酸化物半導体中の欠
陥準位が増加する場合がある。したがって、本発明の一態様の複合酸化物半導体がSiを
有する構成の場合、Siの含有量は10原子%未満が好ましく、5原子%未満がさらに好
ましい。なお、複合酸化物半導体がSiを有する構成としては、代表的には、In-Si
酸化物、In-Zn-Si酸化物、In-Sn-Si酸化物(ITSOともいう)などが
挙げられる。
行う。図1(A)(B)は、本発明の一態様の複合酸化物半導体の概念図である。なお、
図1(A)は、複合酸化物半導体の上面(ここでは、a-b面方向と呼ぶ)の概念図であ
り、図1(B)は、基板Sub.上に複合酸化物半導体が形成された断面(ここでは、c
軸方向と呼ぶ)の概念図である。
示したが、これに限定されず、基板と複合酸化物半導体との間に下地膜または層間膜など
の絶縁膜、あるいは酸化物半導体膜などが形成されていてもよい。
領域B1とが、混合している構造を有する複合酸化物半導体である。
て説明する。また、以下の説明では、インジウムを[In]と、亜鉛を[Zn]とそれぞ
れ表す場合がある。
である。一方、領域B1は、[In]:[Zn]=a:b(a>0、b>0)である。な
お、領域A1及び領域B1は、y>0のとき、(x/y)>(a/b)を満たす。すなわ
ち、領域A1はInが多い領域であり、領域B1は、Inが少ない領域である。
りも大きいことを、領域A1は、領域B1と比較して、Inの濃度が高いとする。従って
、本明細書において、領域A1をIn-richな領域、また、領域B1をIn-poo
rな領域、ともいう。
上10倍以下であるとよい。また、領域A1は、少なくともInを有する酸化物であれば
よく、Znは、必ずしも含まれなくともよい。
動度(電界効果移動度)を高める機能を有する。したがって、本発明の一態様の複合酸化
物半導体をトランジスタの半導体層に用いることで、トランジスタのオン電流及びキャリ
ア移動度を高めることができる。
流を低減する機能を有する。したがって、本発明の一態様の複合酸化物半導体をトランジ
スタの半導体層に用いることで、トランジスタのオフ電流を低くすることができる。
成している。つまり、領域A1では、キャリア移動が生じやすく、領域B1では、キャリ
ア移動が生じにくい。そのため、本発明の一態様の複合酸化物半導体は、キャリア移動度
が高く、かつ、スイッチング特性が高い、半導体特性が良好な材料として用いることがで
きる。
nが低濃度の第2の領域と、有し、第1の領域と、第2の領域とがクラウド状に繋がって
いる。あるいは、本発明の一態様の複合酸化物半導体は、Inが高濃度に広がっている第
1の領域と、Inが高濃度に広がっていない第2の領域と、を有し、第1の領域と、第2
の領域とがクラウド状に繋がっている。
方向において、粒状(クラスタともいう)に複数存在する。なお、クラスタは、不規則に
偏在していてもよい。また、複数のクラスタは、重畳した状態、または連なった状態とな
る場合がある。例えば、一つのクラスタが他のクラスタと重畳した状態が連なり、領域A
1がクラウド状に広がって観察される場合がある。
ランジスタのオン電流を向上させることが出来る。ただし、領域A1は、a-b面方向に
一部が連結し、一部が点在していてもよい。その場合の一例を図2(A)(B)に示す。
図2(A)(B)は、本発明の一態様の複合酸化物半導体の概念図の変形例である。
する構成である。図2(A)(B)に示すような構成とすることで、トランジスタのスイ
ッチング特性、例えばトランジスタのオフ電流の上昇を抑制することができる。この場合
、領域A1は、領域B1に立体的にはさまれている状態で存在しうる。つまり、領域A1
は、領域B1に内包されている構造とも言える。
ラスタ(第2のクラスタともいう)を有する構成とみることもできる。この構成の場合、
領域B1は、第2のクラスタを複数有し、複数の第2のクラスタが、それぞれ互いに繋が
る部分を有する。別言すると、領域A1が有する複数の第1のクラスタは、クラウド状に
それぞれ互いに繋がる部分を有し、領域B1が有する複数の第2のクラスタは、それぞれ
クラウド状に互いに繋がる部分を有する。
とができる。例えば、領域B1に対し領域A1の割合が少ない複合酸化物半導体、または
、領域B1に対し領域A1の割合が多い複合酸化物半導体を形成することができる。領域
A1の割合が非常に大きい複合酸化物半導体では、観察する範囲により、領域A1内に領
域B1が形成されている場合もある。また、例えば、領域A1が形成する粒状の領域のサ
イズは、複合酸化物半導体の作製条件、または組成により、適宜調節することができる。
A1及び領域B1は、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispe
rsive X-ray spectroscopy)を用いた、EDXマッピングにて
観察することができる。例えば、領域A1のクラスタは、断面写真、または平面写真のE
DXマッピングにおいて、クラスタの径が、0.1nm以上2.5nm以下で観察される
場合がある。なお、クラスタの径が、0.5nm以上1.5nm以下であると好ましい。
かつ領域A1の機能と、領域B1の機能とがそれぞれ異なり、領域A1と領域B1とが相
補的に機能している。
域B1との間には相互作用がない、または相互作用が起きにくいため、領域A1の機能と
領域B1の機能とが、それぞれ独立に機能する場合がある。この場合、領域A1によって
、キャリア移動度を高くすることが出来たとしても、トランジスタのオフ電流が高くなる
場合がある。したがって、上述した複合酸化物半導体とすることで、キャリア移動度が高
い機能と、スイッチング特性が良好である機能と、を同時に兼ね備えることが出来る。こ
れは、本発明の一態様の複合体酸化物半導体で得られる優れた効果である。
次に、図1(A)(B)に示す複合酸化物半導体の作製方法の一例について、図3乃至
図5を用いて説明する。本発明の一態様の複合酸化物半導体は、スパッタリング装置を用
いて形成することができる。
図3(A)は、スパッタリング装置が有する成膜室2500を説明する断面図であり、
図3(B)は、スパッタリング装置が有するマグネットユニット2530a、及びマグネ
ットユニット2530bの平面図である。
ダ2520bと、バッキングプレート2510aと、バッキングプレート2510bと、
ターゲット2502aと、ターゲット2502bと、部材2542と、基板ホルダ257
0と、を有する。なお、ターゲット2502aは、バッキングプレート2510a上に配
置される。また、バッキングプレート2510aは、ターゲットホルダ2520a上に配
置される。また、マグネットユニット2530aは、バッキングプレート2510aを介
してターゲット2502a下に配置される。また、ターゲット2502bは、バッキング
プレート2510b上に配置される。また、バッキングプレート2510bは、ターゲッ
トホルダ2520b上に配置される。また、マグネットユニット2530bは、バッキン
グプレート2510bを介してターゲット2502b下に配置される。
0N1と、マグネット2530N2と、マグネット2530Sと、マグネットホルダ25
32と、を有する。なお、マグネットユニット2530aにおいて、マグネット2530
N1、マグネット2530N2及びマグネット2530Sは、マグネットホルダ2532
上に配置される。また、マグネット2530N1及びマグネット2530N2は、マグネ
ット2530Sと間隔を空けて配置される。なお、マグネットユニット2530bは、マ
グネットユニット2530aと同様の構造を有する。なお、成膜室2500に基板256
0を搬入する場合、基板2560は基板ホルダ2570に接して配置される。
aと、ターゲット2502b、バッキングプレート2510b及びターゲットホルダ25
20bと、は部材2542によって離間されている。なお、部材2542は絶縁体である
ことが好ましい。ただし、部材2542が導電体または半導体であっても構わない。また
、部材2542が、導電体または半導体の表面を絶縁体で覆ったものであっても構わない
。
)を用いて固定されており、等電位となる。また、ターゲットホルダ2520aは、バッ
キングプレート2510aを介してターゲット2502aを支持する機能を有する。また
、ターゲットホルダ2520bとバッキングプレート2510bとは、ネジ(ボルトなど
)を用いて固定されており、等電位となる。また、ターゲットホルダ2520bは、バッ
キングプレート2510bを介してターゲット2502bを支持する機能を有する。
た、バッキングプレート2510bは、ターゲット2502bを固定する機能を有する。
80a、2580bが明示されている。
方形のマグネット2530N1と、長方形または略長方形のマグネット2530N2と、
長方形または略長方形のマグネット2530Sと、がマグネットホルダ2532に固定さ
れている構成を有する。そして、マグネットユニット2530aを、図3(B)に示す矢
印のように左右に揺動させることができる。例えば、マグネットユニット2530aを、
0.1Hz以上1kHz以下のビートで揺動させればよい。
する。磁場の強い領域は高密度プラズマ領域となるため、その近傍においてターゲット2
502aのスパッタリング現象が起こりやすい。これは、マグネットユニット2530b
についても同様である。
図4は、複合酸化物半導体の作製方法を説明する工程フロー図である。
程を経て作製される。
第1の工程は、成膜室に基板を配置する工程を有する(図4ステップS101参照)。
に基板2560を配置する。
130℃以下とすればよい。基板温度を上記範囲とすることで、大面積のガラス基板を用
いる場合に好適である。特に、複合酸化物半導体の成膜時における基板温度を室温、別言
すると意図的に加熱されない状態とすることで、基板の撓みまたは歪みを抑制することが
できるため好適である。
よい。
第2の工程は、成膜室にガスを導入する工程を有する(図4ステップS201参照)。
としては、アルゴンガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を導入すればよい。なお
、アルゴンガスに代えてヘリウム、キセノン、クリプトン等の不活性ガスを用いてもよい
。
合から、「酸素流量比」と記載する場合がある。複合酸化物半導体の成膜時における酸素
流量比としては、0%以上30%以下、好ましくは5%以上30%以下、さらに好ましく
は7%以上15%以下である。上述の範囲の酸素流量比とすることで、複合酸化物半導体
のキャリア密度を高めることができる。
ンガスは、露点が-40℃以下、好ましくは-80℃以下、より好ましくは-100℃以
下、より好ましくは-120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで複合酸化物半
導体に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空(5×10-
7Paから1×10-4Pa程度まで)に排気されることが好ましい。特に、スパッタリ
ング装置の待機時における、成膜室2500内のH2Oに相当するガス分子(m/z=1
8に相当するガス分子)の分圧を1×10-4Pa以下、好ましく5×10-5Pa以下
とすることが好ましい。
第3の工程は、ターゲットに電圧を印加する工程を有する(図4ステップS301参照
)。
ホルダ2520bに電圧を印加する。一例としては、ターゲットホルダ2520aに接続
する端子V1に印加される電位を、基板ホルダ2570に接続する端子V2に印加される
電位よりも低い電位とする。また、ターゲットホルダ2520bに接続する端子V4に印
加される電位を、基板ホルダ2570に接続する端子V2よりも低い電位とする。また、
基板ホルダ2570に接続する端子V2に印加される電位を、接地電位とする。また、マ
グネットホルダ2532に接続する端子V3に印加される電位を、接地電位とする。
限定されない。また、ターゲットホルダ2520、基板ホルダ2570、マグネットホル
ダ2532の全てに電位が印加されなくても構わない。例えば、基板ホルダ2570が電
気的にフローティング状態であってもよい。なお、端子V1には、印加する電位の制御が
可能な電源が電気的に接続されているものとする。電源には、DC電源、AC電源、また
はRF電源を用いればよい。
、及び酸素を有するターゲットを用いると好ましい。ターゲット2502a、及びターゲ
ット2502bの一例としては、In-Zn酸化物ターゲット(In:Zn=2:3[原
子数比])などを用いることができる。以下では、In-Zn酸化物ターゲット(In:
Zn=2:3[原子数比])を用いる場合について説明する。
第4の工程は、ターゲットから基板上に複合酸化物半導体を堆積する工程を有する(図
4ステップS401参照)。
素ガスが電離し、陽イオンと電子とに分かれてプラズマを形成する。その後、プラズマ中
の陽イオンは、ターゲットホルダ2520a、2520bに印加された電位によって、タ
ーゲット2502a、2502bに向けて加速される。陽イオンがIn-Zn酸化物ター
ゲットに衝突することで、スパッタ粒子が生成され、基板2560にスパッタ粒子が堆積
する。
n-Zn酸化物ターゲットを用いると、ターゲット中に組成の異なる複数の結晶粒を有し
ている場合がある。例えば、当該複数の結晶粒は、径が10μm以下である場合が多い。
また、例えば、In-Zn酸化物ターゲット中に、Inの割合が多い結晶粒を含む場合に
、先に説明の領域A1が形成される割合が増える場合がある。
次に、第4の工程において、図5(A)(B)(C)に示す成膜モデルを考えことがで
きる。
。なお、図5(A)は使用前のターゲットの状態を表し、図5(B)は成膜前のターゲッ
トの状態を表し、図5(C)は、成膜中のターゲットの状態を表す。また、図5(A)(
B)(C)には、ターゲット2502a、プラズマ2190、陽イオン2192、スパッ
タ粒子2504a、2506a等が明示されている。
例えば、In及びZnの組成)が一様である。一方、図5(B)においては、事前に行う
スパッタリング処理等によって、ターゲット2502aの表面に凹凸が形成され、且つ組
成に偏析が生じている。当該凹凸及び当該偏析としては、事前に行うスパッタリング処理
でのプラズマ(例えばArプラズマなど)によって生じうる。なお、図5(B)には、偏
析領域2504、及び偏析領域2506を示している。ここでは、偏析領域2504がZ
nを多く含む領域(Zn-Rich領域)とし、偏析領域2506がInを多く含む領域
(In-Rich領域)とする。
図5(C)では、アルゴンガスまたは酸素ガスが電離し、陽イオン2192と電子(図
示しない)とに分かれてプラズマ2190を形成する。その後、プラズマ2190中の陽
イオン2192は、ターゲット2502a(ここではIn-Zn酸化物ターゲット)に向
けて加速する。陽イオン2192がIn-Zn酸化物ターゲットに衝突することで、スパ
ッタ粒子2504a、2506aが生成され、In-Zn酸化物ターゲットから、スパッ
タ粒子2504a、2506aが弾き出される。なお、スパッタ粒子2504aは、偏析
領域2504から弾き出されるため、Zn-Richなクラスタを形成している場合があ
る。また、スパッタ粒子2506aは、偏析領域2506から弾き出されるため、In-
Richなクラスタを形成している場合がある。
粒子2504aが優先的にスパッタリングされると考えられる。これは、陽イオン219
2がIn-Zn酸化物ターゲットに衝突することで、相対原子質量が、InよりもZnの
方が軽いため、In-Zn酸化物ターゲットから優先的に弾き出されるためである。弾き
出されたスパッタ粒子2504aが基板上に堆積することで、図1(A)(B)に示す領
域B1が形成される。
続いて、図5(C)に示すように、偏析領域2506からスパッタ粒子2506aがス
パッタリングされる。基板上に先に成膜された領域B1上にスパッタ粒子2506aが衝
突し、図1(A)(B)に示す領域A1が形成される。
けるため、偏析領域2504の生成と、偏析領域2504の消滅とが、断続的に発生する
。
(B)に示す本発明の一態様の複合酸化物半導体を得ることができる。
から、個別にスパッタ粒子(2504a及び2506a)が、それぞれ飛び出して基板上
に堆積する。基板上では、In-Richな領域同士がクラウド状に繋がることで図1(
A)(B)に示すような、本発明の一態様の複合酸化物半導体が形成されうる。複合酸化
物半導体の膜中で、In-Richな領域同士がクラウド状に繋がることで、当該複合酸
化物半導体を用いたトランジスタは、高いオン電流(Ion)、及び高い電界効果移動度
(μFE)を有する。
ンジスタにおいては、Inが重要であり、その他の金属(例えば、Gaなど)は必ずしも
必要ない。
ず、パルスレーザー堆積(PLD)法、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法、熱CV
D(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic
Layer Deposition)法、真空蒸着法などを用いてもよい。熱CVD法
の例としては、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapo
r Deposition)法が挙げられる。
次に、上記説明した複合酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
スタの酸化物半導体膜に好適に用いることができる。上記説明した複合酸化物半導体をト
ランジスタに用いることで、キャリア移動度が高く、かつ、スイッチング特性が高いトラ
ンジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することがで
きる。以下の説明においては、複合酸化物半導体を酸化物半導体膜として説明する。
ば、酸化物半導体膜は、キャリア密度が8×1011/cm3未満、好ましくは1×10
11/cm3未満、さらに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10-9/
cm3以上とすればよい。
濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く
、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。高純度真性ま
たは実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリ
ア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化
物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の
高い酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる
場合がある。
度を低減することが有効である。また、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減するために
は、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素
、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや
炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析
法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)に
より得られる濃度)を、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017
atoms/cm3以下とする。
を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやす
い。このため、酸化物半導体膜中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減す
ることが好ましい。具体的には、SIMSにより得られる酸化物半導体膜中のアルカリ金
属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは
2×1016atoms/cm3以下とする。
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酸化物半導体を半導
体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。従って、該酸化物半導体に
おいて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体中の窒
素濃度は、SIMSにおいて、5×1019atoms/cm3未満、好ましくは5×1
018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018atoms/cm3以下、
さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下とする。
ため、酸素欠損(Vo)を形成する場合がある。該酸素欠損(Vo)に水素が入ることで
、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する
酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれてい
る酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸
化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半
導体において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020atoms/cm3未
満、好ましくは1×1019atoms/cm3未満、より好ましくは5×1018at
oms/cm3未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満とする。
で、低減することができる。つまり、酸化物半導体膜中の酸素欠損(Vo)に、酸素が補
填されることで、酸素欠損(Vo)は消失する。従って、酸化物半導体膜中に、酸素を拡
散させることで、酸化物半導体膜の酸素欠損(Vo)を低減し、トランジスタの信頼性を
向上させることができる。
化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物を設けることができる。つま
り、酸化物には、化学量論的組成よりも酸素が過剰に存在する領域(以下、過剰酸素領域
ともいう)が形成されていることが好ましい。特に、トランジスタに酸化物半導体膜を用
いる場合、トランジスタ近傍の下地膜や、層間膜などに、過剰酸素領域を有する酸化物を
設けることで、トランジスタの酸素欠損を低減し、信頼性を向上させることができる。
ことで、安定した電気特性を付与することができる。
次に、酸化物半導体膜の区分について説明する。
に分けられる。非単結晶酸化物半導体膜としては、CAAC-OS(c-axis-al
igned crystalline oxide semiconductor)、多
結晶酸化物半導体、nc-OS(nanocrystalline oxide sem
iconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorph
ous-like oxide semiconductor)、及び非晶質酸化物半導
体などがある。
化物半導体膜と、に分けられる。結晶性酸化物半導体膜としては、単結晶酸化物半導体膜
、CAAC-OS、多結晶酸化物半導体膜、及びnc-OSなどがある。
置が固定化していない、結合角度が柔軟である、短距離秩序は有するが長距離秩序を有さ
ない、などといわれている。
hous)酸化物半導体膜とは呼べない。また、等方的でない(例えば、微小な領域にお
いて周期構造を有する)酸化物半導体膜を、完全な非晶質酸化物半導体膜とは呼べない。
一方、a-like OSは、等方的でないが、鬆(ボイドともいう。)を有する不安定
な構造である。不安定であるという点では、a-like OSは、物性的に非晶質酸化
物半導体膜に近い。
まずは、CAAC-OSについて説明する。
半導体膜の一種である。
物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC-OSは不純物や
欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体膜ともいえる。
金属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素より
も酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、ア
ルゴン、二酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
次に、nc-OSについて説明する。
e法による構造解析を行うと、配向性を示すピークが現れない。即ち、nc-OSの結晶
は配向性を有さない。
ため、nc-OSは、a-like OSや非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が
低くなる。ただし、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。
そのため、nc-OSは、CAAC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる場合がある。
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体膜との間の構造を有する酸化
物半導体膜である。
するため、不安定な構造である。
て密度の低い構造である。
。なお、酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜、a-like OS、nc-OS、
CAAC-OSのうち、二種以上が混在していてもよい。
非単結晶であることが好ましい。また、領域A1と、領域B1とが異なる結晶を有してい
てもよい。
み合わせて実施することができる。
本実施の形態においては、本発明の一態様の複合酸化物半導体を用いた半導体装置、具
体的にはトランジスタについて、図6乃至図23を用いて説明する。
図6(A)は、トランジスタ100Aの上面図であり、図6(B)は図6(A)の一点
鎖線X1-X2間の断面図であり、図6(C)は図6(A)の一点鎖線Y1-Y2間の断
面図である。なお、図6(A)では、明瞭化のため、絶縁膜110などの構成要素を省略
して図示している。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図6
(A)と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。また、一点鎖線X1-
X2方向をチャネル長(L)方向、一点鎖線Y1-Y2方向をチャネル幅(W)方向と呼
称する場合がある。
と、導電膜106上の絶縁膜104と、絶縁膜104上の酸化物半導体膜108と、酸化
物半導体膜108上の絶縁膜110と、絶縁膜110上の導電膜112と、絶縁膜104
、酸化物半導体膜108、及び導電膜112上の絶縁膜116と、を有する。なお、酸化
物半導体膜108は、導電膜112と重なるチャネル領域108iと、絶縁膜116と接
するソース領域108sと、絶縁膜116と接するドレイン領域108dと、を有する。
体を有する。本発明の一態様の複合酸化物半導体を酸化物半導体膜108に用いることで
、オン電流及び電界効果移動度の高いトランジスタを実現することができる。
s及びドレイン領域108dと、が接することで、絶縁膜116中の窒素または水素がソ
ース領域108s及びドレイン領域108d中に添加される。ソース領域108s及びド
レイン領域108dは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。
18に設けられた開口部141aを介して、ソース領域108sに電気的に接続される導
電膜120aと、絶縁膜116、118に設けられた開口部141bを介して、ドレイン
領域108dに電気的に接続される導電膜120bと、を有していてもよい。また、絶縁
膜118、導電膜120a、及び導電膜120b上に絶縁膜122を有していてもよい。
なお、図6(B)(C)においては、絶縁膜122を設ける構成を例示したが、これに限
定されず、絶縁膜122を設けない構成としてもよい。
縁膜と、絶縁膜116を第3の絶縁膜と、絶縁膜118を第4の絶縁膜と、絶縁膜122
を第5の絶縁膜と、それぞれ呼称する場合がある。また、絶縁膜104は、第1のゲート
絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜110は、第2のゲート絶縁膜としての機能を有する
。また、絶縁膜116、118は保護絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜122は平坦化
絶縁膜としての機能を有する。
ことで、酸化物半導体膜108が有するチャネル領域108i中に過剰酸素を供給するこ
とができる。よって、チャネル領域108iに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補
填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
場合において、酸素分子に換算して酸素の脱離量が1×1014分子/cm2以上1×1
016分子/cm2未満である領域を有する。上記酸素の脱離量を有する構成とすること
で、チャネル領域108iに形成されうる酸素欠損を好適に補填することができる。
異なる酸素を用いて補填されてもよい。具体的には、酸化物半導体膜108が島状に加工
されたのち、酸素を含む加熱処理または酸素を含むプラズマ処理を行うことで、チャネル
領域108i中の酸素欠損を補填する加酸化処理を行うと好ましい。
比較して酸素欠損が形成されやすくなる場合がある。よって、絶縁膜110が上述の範囲
の酸素の脱離量を有する構成、あるいは上述の加酸化処理を行う構成とすることで、酸化
物半導体膜108中のチャネル領域108iの酸素欠損を補填することができる。
れうる浅い欠陥準位(sDOSともいう)を低減することができる。sDOSを低減する
ことで、トランジスタのオン電流(Ion)及び電界効果移動度(μFE)を高めること
ができるため好適である。
8の下方に形成される絶縁膜104に過剰酸素を供給してもよい。すなわち、絶縁膜10
4が上述の範囲の酸素の脱離量である領域を有する構成としてもよい。ただし、この構成
の場合、絶縁膜104中に含まれる過剰酸素は、酸化物半導体膜108が有するソース領
域108s、及びドレイン領域108dにも供給されうる。ソース領域108s、及びド
レイン領域108d中に過剰酸素が供給されると、ソース領域108s、及びドレイン領
域108dの抵抗が高くなる場合がある。
成とすることで、チャネル領域108iにのみ選択的に過剰酸素を供給させることが可能
となる。あるいは、チャネル領域108i、ソース領域108s、及びドレイン領域10
8dに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域108s及びドレイン領域108dのキャ
リア密度を選択的に高めることで、ソース領域108s、及びドレイン領域108dの抵
抗が高くなることを抑制することができる。よって、絶縁膜110からの過剰酸素でチャ
ネル領域108iのキャリア密度を選択的に高めることができる場合においては、絶縁膜
104が過剰酸素を有さない構成の方が好適である。
、それぞれ、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を有すると好まし
い。当該酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素としては、代表的には
水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる
。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及び
キセノン等がある。上記酸素欠損を形成する元素が、絶縁膜116中に1つまたは複数含
まれる場合、絶縁膜116からソース領域108s、及びドレイン領域108dに拡散す
る。および/または、不純物添加処理によりソース領域108s、及びドレイン領域10
8d中に添加される。
合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が酸化物半導体膜に添加され
ると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素
から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキ
ャリア密度が増加し、導電性が高くなる。
、チャネル領域108iには、加熱処理等により絶縁膜110から酸素(O)が供給され
、酸素欠損が低減される。これによりチャネル領域108iをi型化させることができる
。一方、ソース領域108s及びドレイン領域108dには、絶縁膜116から水素(H
)が供給され、当該水素と酸素欠損とが結合する。これにより、ソース領域108s及び
ドレイン領域108dをn型化させることができる。当該水素としては、絶縁膜116の
成膜時に成膜ガスに含まれる水素や、加熱処理等により絶縁膜116から放出される水素
などがある。
のゲート電極としての機能を有し、導電膜120aは、ソース電極としての機能を有し、
導電膜120bは、ドレイン電極としての機能を有する。
。また、導電膜106は、開口部143を介して、導電膜112と、電気的に接続される
。よって、導電膜106と導電膜112には、同じ電位が与えられる。なお、開口部14
3を設けずに、導電膜106と、導電膜112と、に異なる電位を与えてもよい。または
、開口部143を設けずに、導電膜106を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電膜
106を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域108iに照射される下方か
らの光を抑制することができる。
して機能する導電膜106と、第2のゲート電極として機能する導電膜112のそれぞれ
と対向するように位置し、2つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。
向の長さよりも長く、酸化物半導体膜108のチャネル幅方向全体は、絶縁膜110を間
に挟んで導電膜112に覆われている。また、導電膜112と導電膜106とは、絶縁膜
104、及び絶縁膜110に設けられる開口部143において接続されるため、酸化物半
導体膜108のチャネル幅方向の側面の一方は、絶縁膜110を間に挟んで導電膜112
と対向している。
膜112は、絶縁膜104、及び絶縁膜110に設けられる開口部143において接続す
ると共に、絶縁膜104、及び絶縁膜110を間に挟んで酸化物半導体膜108を取り囲
む構成である。
8を、第1のゲート電極として機能する導電膜106及び第2のゲート電極として機能す
る導電膜112の電界によって電気的に取り囲むことができる。トランジスタ100Aの
ように、第1のゲート電極及び第2のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成さ
れる酸化物半導体膜108を電気的に取り囲むトランジスタのデバイス構造をSurro
unded channel(S-channel)構造と呼ぶことができる。なお、ト
ランジスタ100Aをゲート電極の数から、Dual Gate構造と呼ぶこともできる
。
導電膜112によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に酸化物半導体膜108
に印加することができるため、トランジスタ100Aの電流駆動能力が向上し、高いオン
電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、ト
ランジスタ100Aを微細化することが可能となる。また、トランジスタ100Aは、金
属酸化物108が、導電膜106、及び導電膜112によって取り囲まれた構造を有する
ため、トランジスタ100Aの機械的強度を高めることができる。
部143が形成されていない側に、開口部143と異なる開口部を形成してもよい。
または導電膜112の形成方法から、TGSA(Top Gate Self Alig
n)型のFETと呼称してもよい。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、これに限定
されず、BGTC(Bottom Gate Top Contact)型のFETとし
てもよい。
図8(A)(B)は、トランジスタ100Bの断面図であり、図9(A)(B)は、ト
ランジスタ100Cの断面図であり、図10(A)(B)は、トランジスタ100Dの断
面図である。なお、トランジスタ100B、トランジスタ100C、及びトランジスタ1
00Dの上面図としては、図6(A)に示すトランジスタ100Aと同様であるため、こ
こでの説明は省略する。
12の形状、及び絶縁膜110の形状がトランジスタ100Aと異なる。
膜112_1上の導電膜112_2と、を有する。例えば、導電膜112_1として、酸
化物導電膜を用いることにより、絶縁膜110に過剰酸素を添加することができる。上記
酸化物導電膜としては、スパッタリング法を用い、酸素ガスを含む雰囲気にて形成するこ
とができる。また、上記酸化物導電膜としては、例えば、In-Sn酸化物、In-Zn
酸化物、In-W酸化物、In-W-Zn酸化物、In-Sn-Si酸化物、In-Ga
-Zn酸化物等が挙げられる。
106とが接続される。開口部143を形成する際に、導電膜112_1となる導電膜を
形成した後、開口部143を形成することで、図8(B)に示す形状とすることができる
。導電膜112_1に酸化物導電膜を適用した場合、導電膜112_2と、導電膜106
とが接続される構成とすることで、導電膜112と導電膜106との接続抵抗を低くする
ことができる。
。より具体的には、導電膜112の下端部は、導電膜112の上端部よりも外側に形成さ
れる。また、絶縁膜110の下端部は、絶縁膜110の上端部よりも外側に形成される。
また、導電膜112の下端部は、絶縁膜110の上端部と概略同じ位置に形成される。
トランジスタ100Aの導電膜112及び絶縁膜110が矩形の場合と比較し、絶縁膜1
16の被覆性を高めることができるため好適である。
であり、同様の効果を奏する。
12の形状、及び絶縁膜110の形状がトランジスタ100Aと異なる。
膜112_1上の導電膜112_2と、を有する。また、導電膜112_1の下端部は、
導電膜112_2の上端部よりも外側に形成される。例えば、導電膜112_1と、導電
膜112_2と、絶縁膜110と、を同じマスクで加工し、導電膜112_2をウエット
エッチング法で、導電膜112_1及び絶縁膜110をドライエッチング法で、それぞれ
加工することで、上記の構造とすることができる。
08fが形成される場合がある。領域108fは、チャネル領域108iとソース領域1
08sとの間、及びチャネル領域108iとドレイン領域108dとの間に形成される。
抗領域とは、チャネル領域108iと同等の抵抗を有し、ゲート電極として機能する導電
膜112が重畳しない領域である。領域108fが高抵抗領域の場合、領域108fは、
所謂オフセット領域として機能する。領域108fがオフセット領域として機能する場合
においては、トランジスタ100Cのオン電流の低下を抑制するために、チャネル長(L
)方向において、領域108fを1μm以下とすればよい。
8s及びドレイン領域108dよりも抵抗が高い領域である。領域108fが低抵抗領域
の場合、領域108fは、所謂、LDD(Lightly Doped Drain)領
域として機能する。領域108fがLDD領域として機能する場合においては、ドレイン
領域の電界緩和が可能となるため、ドレイン領域の電界に起因したトランジスタのしきい
値電圧の変動を低減することができる。
8fに窒素、水素、フッ素の1以上を供給する、あるいは、絶縁膜110及び導電膜11
2_1をマスクとして、導電膜112_1の上方から不純物元素を添加することで、当該
不純物が導電膜112_1及び絶縁膜110を通過して酸化物半導体膜108に添加され
ることで形成することができる。
106とが接続される。
であり、同様の効果を奏する。
112の形状、及び絶縁膜110の形状がトランジスタ100Aと異なる。
膜112_1上の導電膜112_2と、を有する。また、導電膜112_1の下端部は、
導電膜112_2の下端部よりも外側に形成される。また、絶縁膜110の下端部は、導
電膜112_1の下端部よりも外側に形成される。例えば、導電膜112_1と、導電膜
112_2と、絶縁膜110と、を同じマスクで加工し、導電膜112_2及び導電膜1
12_1をウエットエッチング法で、絶縁膜110をドライエッチング法で、それぞれ加
工することで、上記の構造とすることができる。
08中に領域108fが形成される場合がある。領域108fは、チャネル領域108i
とソース領域108sとの間、及びチャネル領域108iとドレイン領域108dとの間
に形成される。
膜106とが接続される。
であり、同様の効果を奏する。
、トランジスタ100Fの断面図であり、図13(A)(B)は、トランジスタ100G
の断面図であり、図14(A)(B)は、トランジスタ100Hの断面図であり、図15
(A)(B)は、トランジスタ100Jの断面図である。なお、トランジスタ100E、
トランジスタ100F、トランジスタ100G、トランジスタ100H、及びトランジス
タ100Jの上面図としては、図6(A)に示すトランジスタ100Aと同様であるため
、ここでの説明は省略する。
100H、及びトランジスタ100Jは、先に示すトランジスタ100Aと酸化物半導体
膜108の構造が異なる。それ以外の構成については、先に示すトランジスタ100Aと
同様の構成であり、同様の効果を奏する。
縁膜104上の酸化物半導体膜108_1と、酸化物半導体膜108_1上の酸化物半導
体膜108_2と、酸化物半導体膜108_2上の酸化物半導体膜108_3と、を有す
る。また、チャネル領域108i、ソース領域108s、及びドレイン領域108dは、
それぞれ、酸化物半導体膜108_1、酸化物半導体膜108_2、及び酸化物半導体膜
108_3の3層の積層構造である。
縁膜104上の酸化物半導体膜108_2と、酸化物半導体膜108_2上の酸化物半導
体膜108_3と、を有する。また、チャネル領域108i、ソース領域108s、及び
ドレイン領域108dは、それぞれ、酸化物半導体膜108_2、及び酸化物半導体膜1
08_3の2層の積層構造である。
縁膜104上の酸化物半導体膜108_1と、酸化物半導体膜108_1上の酸化物半導
体膜108_2と、を有する。また、チャネル領域108i、ソース領域108s、及び
ドレイン領域108dは、それぞれ、酸化物半導体膜108_1、及び酸化物半導体膜1
08_2の2層の積層構造である。
縁膜104上の酸化物半導体膜108_1と、酸化物半導体膜108_1上の酸化物半導
体膜108_2と、酸化物半導体膜108_2上の酸化物半導体膜108_3と、を有す
る。また、チャネル領域108iは、酸化物半導体膜108_1、酸化物半導体膜108
_2、及び酸化物半導体膜108_3の3層の積層構造であり、ソース領域108s、及
びドレイン領域108dは、それぞれ、酸化物半導体膜108_1、及び酸化物半導体膜
108_2の2層の積層構造である。なお、トランジスタ100Hのチャネル幅(W)方
向の断面において、酸化物半導体膜108_3が、酸化物半導体膜108_1及び酸化物
半導体膜108_2の側面を覆う。
縁膜104上の酸化物半導体膜108_2と、酸化物半導体膜108_2上の酸化物半導
体膜108_3と、を有する。また、チャネル領域108iは、酸化物半導体膜108_
2、及び酸化物半導体膜108_3の2層の積層構造であり、ソース領域108s、及び
ドレイン領域108dは、それぞれ、酸化物半導体膜108_2の単層構造である。なお
、トランジスタ100Jのチャネル幅(W)方向の断面において、酸化物半導体膜108
_3が、酸化物半導体膜108_2の側面を覆う。
におけるダメージにより欠陥(例えば、酸素欠損)が形成されやすい、あるいは不純物の
付着により汚染されやすい。そのため、チャネル領域108iが実質的に真性であっても
、電界などのストレスが印加されることによって、チャネル領域108iのチャネル幅(
W)方向の側面またはその近傍が活性化され、低抵抗(n型)領域となりやすい。また、
チャネル領域108iのチャネル幅(W)方向の側面またはその近傍がn型領域の場合、
当該n型領域がキャリアのパスとなるため、寄生チャネルが形成される場合がある。
108iを積層構造とし、チャネル領域108iのチャネル幅(W)方向の側面を、積層
構造の一方の層で覆う構成とする。当該構成とすることで、チャネル領域108iの側面
またはその近傍の欠陥を抑制する、あるいはチャネル領域108iの側面またはその近傍
への不純物の付着を低減することが可能となる。
ここで、絶縁膜104、酸化物半導体膜108_1、108_2、108_3、及び絶
縁膜110のバンド構造、絶縁膜104、酸化物半導体膜108_2、108_3、及び
絶縁膜110のバンド構造、並びに絶縁膜104、酸化物半導体膜108_1、108_
2のバンド構造について、図16(A)(B)(C)を用いて説明する。なお、図16(
A)(B)(C)は、チャネル領域108iにおけるバンド構造である。
、及び絶縁膜110を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図1
6(B)は、絶縁膜104、酸化物半導体膜108_2、108_3、及び絶縁膜110
を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図16(C)は、絶縁膜
104、酸化物半導体膜108_1、108_2、及び絶縁膜110を有する積層構造の
膜厚方向のバンド構造の一例である。なお、バンド構造は、理解を容易にするため絶縁膜
104、酸化物半導体膜108_1、108_2、108_3、及び絶縁膜110の伝導
帯下端のエネルギー準位(Ec)を示す。
導体膜108_1として金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化
物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体を用い、酸化物半導体膜108_2として
金属元素の原子数比をIn:Zn=2:3の金属酸化物ターゲットを用いて形成される複
合酸化物半導体を用い、酸化物半導体膜108_3として金属元素の原子数比をIn:G
a:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い
る構成のバンド図である。
導体膜108_2として金属元素の原子数比をIn:Zn=2:3の金属酸化物ターゲッ
トを用いて形成される複合酸化物半導体を用い、酸化物半導体膜108_3として金属元
素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成され
る酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
導体膜108_1として金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化
物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108_2とし
て金属元素の原子数比をIn:Zn=2:3の金属酸化物ターゲットを用いて形成される
複合酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
いて、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。また、図16(B)に示すよ
うに、酸化物半導体膜108_2、108_3において、伝導帯下端のエネルギー準位は
なだらかに変化する。また、図16(C)に示すように、酸化物半導体膜108_1、1
08_2において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連
続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようなバンド構造を有するた
めには、酸化物半導体膜108_1と酸化物半導体膜108_2との界面、または酸化物
半導体膜108_2と酸化物半導体膜108_3との界面において、トラップ中心や再結
合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないとする。
ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(スパッタリング装置)を用い
て各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。
(井戸)となり、上記積層構造を用いたトランジスタにおいて、チャネル領域が酸化物半
導体膜108_2に形成されることがわかる。
半導体膜108_2より遠ざけることができる。
のエネルギー準位(Ec)より真空準位から遠くなることがあり、欠陥準位に電子が蓄積
しやすくなってしまう。欠陥準位に電子が蓄積されることで、マイナスの固定電荷となり
、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、欠陥準位
が酸化物半導体膜108_2の伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)より真空準位に近く
なるような構成にすると好ましい。このようにすることで、欠陥準位に電子が蓄積しにく
くなり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度
を高めることができる。
導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体膜108_2の
伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜108_1、108_3の伝導帯下端の
エネルギー準位との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上、かつ2eV以下、
または1eV以下である。すなわち、酸化物半導体膜108_1、108_3の電子親和
力と、酸化物半導体膜108_2の電子親和力との差が、0.15eV以上、または0.
5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下である。
なわち、酸化物半導体膜108_2は、チャネル領域としての機能を有し、酸化物半導体
膜108_1、108_3は、酸化物絶縁膜としての機能を有する。また、酸化物半導体
膜108_1、108_3は、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜108_2を構
成する金属元素の一種以上から構成される酸化物半導体膜を用いると好ましい。このよう
な構成とすることで、酸化物半導体膜108_1と酸化物半導体膜108_2との界面、
または酸化物半導体膜108_2と酸化物半導体膜108_3との界面において、界面散
乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トラ
ンジスタの電界効果移動度が高くなる。
半導体を用いることができる。
ことを防止するため、導電率が十分に低い材料を用いるものとする。そのため、酸化物半
導体膜108_1、108_3を、その物性及び/または機能から、それぞれ酸化物絶縁
膜とも呼べる。または、酸化物半導体膜108_1、108_3には、電子親和力(真空
準位と伝導帯下端のエネルギー準位との差)が酸化物半導体膜108_2よりも小さく、
伝導帯下端のエネルギー準位が酸化物半導体膜108_2の伝導帯下端エネルギー準位と
差分(バンドオフセット)を有する材料を用いるものとする。また、ドレイン電圧の大き
さに依存したしきい値電圧の差が生じることを抑制するためには、酸化物半導体膜108
_1、108_3の伝導帯下端のエネルギー準位が、酸化物半導体膜108_2の伝導帯
下端のエネルギー準位よりも真空準位に近い材料を用いると好適である。例えば、酸化物
半導体膜108_2の伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜108_1、10
8_3の伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.2eV以上、好ましくは0.5eV
以上とすることが好ましい。
れないことが好ましい。酸化物半導体膜108_1、108_3の膜中にスピネル型の結
晶構造を含む場合、該スピネル型の結晶構造と他の領域との界面において、導電膜120
a、120bの構成元素が酸化物半導体膜108_2へ拡散してしまう場合がある。なお
、酸化物半導体膜108_1、108_3が後述するCAAC-OSである場合、導電膜
120a、120bの構成元素、例えば、銅元素のブロッキング性が高くなり好ましい。
元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成さ
れる酸化物半導体膜を用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、酸
化物半導体膜108_1、108_3として、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比
]、In:Ga:Zn=1:1:1.2[原子数比]、In:Ga:Zn=1:3:4[
原子数比]、In:Ga:Zn=1:3:6[原子数比]、In:Ga:Zn=1:4:
5[原子数比]、In:Ga:Zn=1:5:6[原子数比]、またはIn:Ga:Zn
=1:10:1[原子数比]の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜
を用いてもよい。あるいは、酸化物半導体膜108_1、108_3として、金属元素の
原子数比をGa:Zn=10:1の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導
体膜を用いてもよい。
[原子数比]の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜108_1、108
_3は、In:Ga:Zn=1:β1(0<β1≦2):β2(0<β2≦2)となる場
合がある。また、酸化物半導体膜108_1、108_3として、In:Ga:Zn=1
:3:4[原子数比]の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜108_1
、108_3は、In:Ga:Zn=1:β3(1≦β3≦5):β4(2≦β4≦6)
となる場合がある。また、酸化物半導体膜108_1、108_3として、In:Ga:
Zn=1:3:6[原子数比]の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜1
08_1、108_3は、In:Ga:Zn=1:β5(1≦β5≦5):β6(4≦β
6≦8)となる場合がある。
図17(A)は、トランジスタ300Aの上面図であり、図17(B)は、図17(A
)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図に相当し、図17(C)は、図1
7(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の断面図に相当する。
4と、基板302及び導電膜304上の絶縁膜306と、絶縁膜306上の絶縁膜307
と、絶縁膜307上の酸化物半導体膜308と、酸化物半導体膜308上の導電膜312
aと、酸化物半導体膜308上の導電膜312bと、を有する。また、トランジスタ30
0A上、より詳しくは、導電膜312a、312b及び酸化物半導体膜308上には絶縁
膜314、316、及び絶縁膜318が設けられる。
Aのゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜314、316、318は、トランジスタ
300Aの保護絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ300Aにおいて、導
電膜304は、ゲート電極としての機能を有し、導電膜312aは、ソース電極としての
機能を有し、導電膜312bは、ドレイン電極としての機能を有する。
316を第2の絶縁膜と、絶縁膜318を第3の絶縁膜と、それぞれ呼称する場合がある
。
トランジスタ構造である。本発明の一態様の複合酸化物半導体は、チャネルエッチ型のト
ランジスタの半導体膜に好適に用いることができる。
図18(A)は、トランジスタ300Bの上面図であり、図18(B)は、図18(A
)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図に相当し、図18(C)は、図1
8(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の断面図に相当する。
び導電膜304上の絶縁膜306と、絶縁膜306上の絶縁膜307と、絶縁膜307上
の酸化物半導体膜308と、酸化物半導体膜308上の絶縁膜314と、絶縁膜314上
の絶縁膜316と、絶縁膜314及び絶縁膜316に設けられる開口部341aを介して
酸化物半導体膜308に電気的に接続される導電膜312aと、絶縁膜314及び絶縁膜
316に設けられる開口部341bを介して酸化物半導体膜308に電気的に接続される
導電膜312bとを有する。また、トランジスタ300B上、より詳しくは、導電膜31
2a、312b、及び絶縁膜316上には絶縁膜318が設けられる。
Bのゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜314、316は、酸化物半導体膜308
の保護絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜318は、トランジスタ300Bの保護絶縁膜
としての機能を有する。また、トランジスタ300Bにおいて、導電膜304は、ゲート
電極としての機能を有し、導電膜312aは、ソース電極としての機能を有し、導電膜3
12bは、ドレイン電極としての機能を有する。
対し、図18(A)(B)(C)に示すトランジスタ300Bは、チャネル保護型の構造
である。本発明の一態様の複合酸化物半導体は、チャネル保護型のトランジスタの半導体
膜にも好適に用いることができる。
図19(A)は、トランジスタ300Cの上面図であり、図19(B)は、図19(A
)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図に相当し、図19(C)は、図1
9(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の断面図に相当する。
300Bと絶縁膜314、316の形状が相違する。具体的には、トランジスタ300C
の絶縁膜314、316は、酸化物半導体膜308のチャネル領域上に島状に設けられる
。その他の構成は、トランジスタ300Bと同様である。
図20(A)は、トランジスタ300Dの上面図であり、図20(B)は、図20(A
)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図に相当し、図20(C)は、図2
0(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の断面図に相当する。
び導電膜304上の絶縁膜306と、絶縁膜306上の絶縁膜307と、絶縁膜307上
の酸化物半導体膜308と、酸化物半導体膜308上の導電膜312aと、酸化物半導体
膜308上の導電膜312bと、酸化物半導体膜308、及び導電膜312a、312b
上の絶縁膜314と、絶縁膜314上の絶縁膜316と、絶縁膜316上の絶縁膜318
と、絶縁膜318上の導電膜320a、320bと、を有する。
Dの第1のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜314、316、318は、トラン
ジスタ300Dの第2のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ300
Dにおいて、導電膜304は、第1のゲート電極としての機能を有し、導電膜320aは
、第2のゲート電極としての機能を有し、導電膜320bは、表示装置に用いる画素電極
としての機能を有する。また、導電膜312aは、ソース電極としての機能を有し、導電
膜312bは、ドレイン電極としての機能を有する。
316、318に設けられる開口部342b、342cにおいて、導電膜304に接続さ
れる。よって、導電膜320aと導電膜304とは、同じ電位が与えられる。
20aと導電膜304を接続する構成について例示したが、これに限定されない。例えば
、開口部342bまたは開口部342cのいずれか一方の開口部のみを形成し、導電膜3
20aと導電膜304を接続する構成、または開口部342b及び開口部342cを設け
ずに、導電膜320aと導電膜304を接続しない構成としてもよい。なお、導電膜32
0aと導電膜304とを接続しない構成の場合、導電膜320aと導電膜304には、そ
れぞれ異なる電位を与えることができる。
を介して、導電膜312bと接続される。
また、図17(A)(B)(C)に示すトランジスタ300Aが有する酸化物半導体膜
308を複数の積層構造としてもよい。その場合の一例を図21(A)(B)及び図22
(A)(B)に示す。
、トランジスタ300Fの断面図である。なお、トランジスタ300E、300Fの上面
図としては、図17(A)に示すトランジスタ300Aと同様である。
化物半導体膜308_1と、酸化物半導体膜308_2と、酸化物半導体膜308_3と
、を有する。また、図22(A)(B)に示すトランジスタ300Fが有する酸化物半導
体膜308は、酸化物半導体膜308_2と、酸化物半導体膜308_3と、を有する。
導体膜308_1、酸化物半導体膜308_2、酸化物半導体膜308_3、導電膜31
2a、312b、絶縁膜314、絶縁膜316、絶縁膜318、及び導電膜320a、3
20bとしては、それぞれ先に記載の導電膜106、絶縁膜116、酸化物半導体膜10
8、酸化物半導体膜108_1、酸化物半導体膜108_2、酸化物半導体膜108_3
、導電膜120a、120b、絶縁膜104、絶縁膜118、絶縁膜116、及び導電膜
112と同様な材料を用いることができる。
図23(A)は、トランジスタ300Gの上面図であり、図23(B)は、図23(A
)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図に相当し、図23(C)は、図2
3(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の断面図に相当する。
び導電膜304上の絶縁膜306と、絶縁膜306上の絶縁膜307と、絶縁膜307上
の酸化物半導体膜308と、酸化物半導体膜308上の導電膜312aと、酸化物半導体
膜308上の導電膜312bと、酸化物半導体膜308、導電膜312a、及び導電膜3
12b上の絶縁膜314と、絶縁膜314上の絶縁膜316と、絶縁膜316上の導電膜
320aと、絶縁膜316上の導電膜320bと、を有する。
膜307上には、開口部351を介して導電膜304と電気的に接続される導電膜312
cが形成される。また、絶縁膜314及び絶縁膜316は、導電膜312bに達する開口
部352aと、導電膜312cに達する開口部352bとを有する。
物半導体膜308_2上の酸化物半導体膜308_3と、を有する。
絶縁膜316、導電膜320a、及び導電膜320bを覆うように形成される。
Gの第1のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜314、316は、トランジスタ3
00Gの第2のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜318は、トランジスタ300
Gの保護絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ300Gにおいて、導電膜3
04は、第1のゲート電極としての機能を有し、導電膜320aは、第2のゲート電極と
しての機能を有し、導電膜320bは、表示装置に用いる画素電極としての機能を有する
。また、トランジスタ300Gにおいて、導電膜312aは、ソース電極としての機能を
有し、導電膜312bは、ドレイン電極としての機能を有する。また、トランジスタ30
0Gにおいて、導電膜312cは接続電極としての機能を有する。
合わせて用いてもよい。
次に、先に説明したトランジスタの構成要素の詳細について説明する。
基板102としては、作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を用い
ることができる。
ス、石英またはサファイア等を用いることができる。また、無機絶縁膜を用いてもよい。
当該無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、酸化アルミニウム膜等が挙げられる。
とすればよい。または、無アルカリガラスを研磨することで、上記の厚さとしてもよい。
(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代
(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積
が大きなガラス基板を用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製すること
ができる。
半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を用いてもよい
。
は、ステンレススチールまたはアルミニウム等が挙げられる。
てもよい。当該樹脂フィルムとしては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナ
イロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、
エポキシ樹脂、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(P
EN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、またはシロキサン結合を有する樹脂等が挙
げられる。
い。当該複合材料としては、金属板または薄板状のガラス板と、樹脂フィルムとを貼り合
わせた材料、繊維状の金属、粒子状の金属、繊維状のガラス、または粒子状のガラスを樹
脂フィルムに分散した材料、もしくは繊維状の樹脂、粒子状の樹脂を無機材料に分散した
材料等が挙げられる。
るものであればよく、絶縁膜、半導体膜、導電膜のいずれか一つまたは複数であってもよ
い。
絶縁膜104としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、パルスレーザー堆積(
PLD)法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁膜104
としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成すること
ができる。なお、酸化物半導体膜108との界面特性を向上させるため、絶縁膜104に
おいて少なくとも酸化物半導体膜108と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好
ましい。また、絶縁膜104として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いること
で、加熱処理により絶縁膜104に含まれる酸素を、酸化物半導体膜108に移動させる
ことが可能である。
は200nm以上1000nm以下とすることができる。絶縁膜104を厚くすることで
、絶縁膜104の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁膜104と酸化物半
導体膜108との界面における界面準位、並びに酸化物半導体膜108のチャネル領域1
08iに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。
化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa-Zn酸化物
などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁膜
104として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このよう
に、絶縁膜104を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化
シリコン膜を用いることで、酸化物半導体膜108中に効率よく酸素を導入することがで
きる。
酸化物半導体膜108としては、先に説明した複合酸化物半導体を用いると好適である
。
絶縁膜110は、酸化物半導体膜108、特にチャネル領域108iに酸素を供給する
機能を有する。例えば、絶縁膜110としては、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層
または積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜108との界面特性を向上
させるため、絶縁膜110において、酸化物半導体膜108と接する領域は、少なくとも
酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。絶縁膜110として、例えば酸化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いればよい。
m以下、または10nm以上250nm以下とすることができる。
(ESR:Electron Spin Resonance)で観察されるシグナルが
少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、g値が2.001に観察される
E’センターが挙げられる。なお、E’センターは、シリコンのダングリングボンドに起
因する。絶縁膜110としては、E’センター起因のスピン密度が、3×1017spi
ns/cm3以下、好ましくは5×1016spins/cm3以下である酸化シリコン
膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。
ナルが観察される場合がある。当該シグナルは、Nの核スピンにより3つのシグナルに分
裂しており、それぞれのg値が2.037以上2.039以下(第1のシグナルとする)
、g値が2.001以上2.003以下(第2のシグナルとする)、及びg値が1.96
4以上1.966以下(第3のシグナルとする)に観察される。
7spins/cm3以上1×1018spins/cm3未満である絶縁膜を用いると
好適である。
形成する。当該準位は、酸化物半導体膜108のエネルギーギャップ内に位置する。その
ため、窒素酸化物(NOx)が、絶縁膜110及び酸化物半導体膜108の界面に拡散す
ると、当該準位が絶縁膜110側において電子をトラップする場合がある。この結果、ト
ラップされた電子が、絶縁膜110及び酸化物半導体膜108界面近傍に留まるため、ト
ランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。したがって、絶縁膜11
0としては、窒素酸化物の含有量が少ない膜を用いると、トランジスタのしきい値電圧の
シフトを低減することができる。
を用いることができる。当該酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法(TDS:Th
ermal Desorption Spectroscopy)において、窒素酸化物
(NOx)の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放
出量が1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下である。なお、上記のアンモ
ニアの放出量は、TDSにおける加熱処理の温度が50℃以上650℃以下、または50
℃以上550℃以下の範囲での総量である。
モニアの放出量が多い絶縁膜を用いることで窒素酸化物(NOx)が低減される。
ms/cm3以下であると好ましい。
たハフニウムシリケート(HfSixOyNz)、窒素が添加されたハフニウムアルミネ
ート(HfAlxOyNz)、酸化ハフニウムなどのhigh-k材料を用いてもよい。
当該high-k材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。
絶縁膜116は、窒素または水素を有する。また、絶縁膜116は、フッ素を有してい
てもよい。絶縁膜116としては、例えば、窒化物絶縁膜が挙げられる。該窒化物絶縁膜
としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化フッ化シリコン、
フッ化窒化シリコン等を用いて形成することができる。絶縁膜116に含まれる水素濃度
は、1×1022atoms/cm3以上であると好ましい。また、絶縁膜116は、酸
化物半導体膜108のソース領域108s、及びドレイン領域108dと接する。したが
って、絶縁膜116と接するソース領域108s、及びドレイン領域108d中の不純物
(窒素または水素)濃度が高くなり、ソース領域108s、及びドレイン領域108dの
キャリア密度を高めることができる。
絶縁膜118としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜118とし
ては、酸化物絶縁膜と、窒化物絶縁膜との積層膜を用いることができる。絶縁膜118と
して、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、
酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa-Zn酸化物などを用いればよい。
ることが好ましい。
m以下とすることができる。
絶縁膜122としては、絶縁性であればよく、無機材料または有機材料を用いて形成さ
れる。該無機材料としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜
、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜等が挙げられる。該有機材
料としては、例えば、アクリル樹脂、またはポリイミド樹脂等の感光性の樹脂材料が挙げ
られる。
導電膜106、112、120a、120bとしては、スパッタリング法、真空蒸着法
、パルスレーザー堆積(PLD)法、熱CVD法等を用いて形成することができる。また
、導電膜106、112、120a、120bとしては、導電性を有する金属膜、可視光
を反射する機能を有する導電膜、または可視光を透過する機能を有する導電膜を用いれば
よい。
チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガ
ンから選ばれた金属元素を含む材料を用いることができる。または、上述した金属元素を
含む合金を用いてもよい。
造、窒化チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、窒化タンタル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し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用い
ればよい。特に、銅元素を含む導電膜を用いることで、抵抗を低くすることが出来るため
好適である。また、銅元素を含む導電膜としては、または、銅とマンガンとを含む合金膜
が挙げられる。当該合金膜は、ウエットエッチング法を用いて加工できるため好適である
。
と好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高
いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないた
め、酸化物半導体膜108と接する金属膜、または酸化物半導体膜108の近傍の金属膜
として、最も好適に用いることができる。
てもよい。
ジウムから選ばれた金属元素を含む材料を用いることができる。特に、銀元素を含む導電
膜を用いることで、可視光における反射率を高めることができるため好適である。
、及びSiから選ばれた一つまたは複数を含む材料を用いることができる。具体的には、
In酸化物、Zn酸化物、In-Sn酸化物、In-Sn-Si酸化物、In-Zn酸化
物、In-Ga-Zn酸化物等が挙げられる。
ァイトを含む膜を用いてもよい。グラフェンを含む膜としては、酸化グラフェンを含む膜
を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成す
ることができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等が挙げ
られる。
きる。当該無電解めっき法により形成できる材料としては、例えば、Cu、Ni、Al、
Au、Sn、Co、Ag、及びPdの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を用いるこ
とが可能である。特に、CuまたはAgを用いると、導電膜の抵抗を低くすることができ
るため、好適である。
散しないように、当該導電膜の下に、拡散防止膜を形成してもよい。また、当該拡散防止
膜と、当該導電膜との間に、導電膜を成長させることが出来るシード層を形成してもよい
。上記拡散防止膜としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
また、当該拡散防止膜としては、例えば、窒化タンタル膜または窒化チタン膜を用いるこ
とができる。また、上記シード層としては、無電解めっき法により形成することができる
。また、当該シード層としては、無電解めっき法により形成することができる導電膜の材
料と同様の材料を用いることができる。
てよい。当該酸化物半導体は、絶縁膜116から窒素または水素が供給されることで、キ
ャリア密度が高くなる。別言すると、酸化物半導体は、酸化物導電体(OC:Oxide
Conductor)として機能する。したがって、酸化物半導体は、ゲート電極とし
て用いることができる。また、本発明の一態様の複合酸化物半導体のキャリア密度を高め
て、導電膜112として用いてもよい。
、または酸化物導電体(OC)と、金属膜との積層構造等が挙げられる。
OC)と遮光性を有する金属膜との積層構造を用いる場合、導電膜112の下方に形成さ
れるチャネル領域108iを遮光することができるため、好適である。また、導電膜11
2として、酸化物半導体または酸化物導電体(OC)と、遮光性を有する金属膜との積層
構造を用いる場合、酸化物半導体または酸化物導電体(OC)上に、金属膜(例えば、チ
タン膜、タングステン膜など)を形成することで、金属膜中の構成元素が酸化物半導体ま
たは酸化物導電体(OC)側に拡散し低抵抗化する、金属膜の成膜時のダメージ(例えば
、スパッタリングダメージなど)により低抵抗化する、あるいは金属膜中に酸化物半導体
または酸化物導電体(OC)中の酸素が拡散することで、酸素欠損が形成され低抵抗化す
る。
以下、または100nm以上400nm以下とすることができる。
み合わせて実施することができる。
本実施の形態においては、先の実施の形態で例示した半導体装置を有する表示装置の一
例について、図24乃至図31を用いて以下説明を行う。
の基板701上に設けられた画素部702と、第1の基板701に設けられたソースドラ
イバ回路部704及びゲートドライバ回路部706と、画素部702、ソースドライバ回
路部704、及びゲートドライバ回路部706を囲むように配置されるシール材712と
、第1の基板701に対向するように設けられる第2の基板705と、を有する。なお、
第1の基板701と第2の基板705は、シール材712によって封止されている。すな
わち、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706は
、第1の基板701とシール材712と第2の基板705によって封止されている。なお
、図24には図示しないが、第1の基板701と第2の基板705の間には表示素子が設
けられる。
領域とは異なる領域に、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回
路部706、及びゲートドライバ回路部706と、それぞれ電気的に接続されるFPC端
子部708(FPC:Flexible printed circuit)が設けられ
る。また、FPC端子部708には、FPC716が接続され、FPC716によって画
素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706に各種信号
等が供給される。また、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回
路部706、及びFPC端子部708には、信号線710が各々接続されている。FPC
716により供給される各種信号等は、信号線710を介して、画素部702、ソースド
ライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706、及びFPC端子部708に与えられ
る。
装置700としては、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706を
画素部702と同じ第1の基板701に形成している例を示しているが、この構成に限定
されない。例えば、ゲートドライバ回路部706のみを第1の基板701に形成しても良
い、またはソースドライバ回路部704のみを第1の基板701に形成しても良い。この
場合、ソースドライバ回路またはゲートドライバ回路等が形成された基板(例えば、単結
晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を、第1の基板701に形成す
る構成としても良い。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるも
のではなく、COG(Chip On Glass)方法、ワイヤボンディング方法など
を用いることができる。
ドライバ回路部706は、複数のトランジスタを有している。
例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有
機EL素子、無機EL素子、LEDなど)、発光トランジスタ素子(電流に応じて発光す
るトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク素子、電気泳動素子、エレクト
ロウェッティング素子、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・
エレクトロ・メカニカル・システム)ディスプレイ(例えば、グレーティングライトバル
ブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、デジタル・マイクロ・シャ
ッター(DMS)素子、インターフェロメトリック・モジュレーション(IMOD)素子
など)、圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。
放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FE
D)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface-conductio
n Electron-emitter Display)などがある。液晶素子を用い
た表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶
ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプ
レイ)などがある。電子インク素子又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、
電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを
実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するよ
うにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを
有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路
を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、R
GB(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの
画素とBの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配
列のように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる2
色を選択して構成してもよい。またはRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以
上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよ
い。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ
表示の表示装置に適用することもできる。
(W)を用いて表示装置をフルカラー表示させるために、着色層(カラーフィルタともい
う。)を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B
)、イエロー(Y)などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで
、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層
を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない
領域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配
置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を2
割から3割程度低減できる場合がある。ただし、有機EL素子や無機EL素子などの自発
光素子を用いてフルカラー表示する場合、R、G、B、Y、Wを、それぞれの発光色を有
する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を用いた場合よ
りも、さらに消費電力を低減できる場合がある。
すことで赤色、緑色、青色に変換する方式(カラーフィルタ方式)の他、赤色、緑色、青
色の発光をそれぞれ用いる方式(3色方式)、または青色発光からの発光の一部を赤色や
緑色に変換する方式(色変換方式、量子ドット方式)を適用してもよい。
、図25乃至図27を用いて説明する。なお、図25及び図26は、図24に示す一点鎖
線Q-Rにおける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。また、図
27は、図24に示す一点鎖線Q-Rにおける断面図であり、表示素子としてEL素子を
用いた構成である。
て以下説明する。
図25乃至図27に示す表示装置700は、引き回し配線部711と、画素部702と
、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配
線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及び
容量素子790を有する。また、ソースドライバ回路部704は、トランジスタ752を
有する。
の構成である。なお、トランジスタ750及びトランジスタ752の構成については、先
の実施の形態に示す、その他のトランジスタを用いてもよい。
半導体膜を有する。該トランジスタは、オフ電流を低くすることができる。よって、画像
信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長
く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電
力を抑制する効果を奏する。
め、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表
示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するド
ライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路とし
て、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置
の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトラン
ジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
同一の導電膜を加工する工程を経て形成される下部電極と、トランジスタ750が有する
第2のゲート電極として機能する導電膜と同一の導電膜を加工する工程を経て形成される
上部電極と、を有する。また、下部電極と上部電極との間には、トランジスタ750が有
する第1のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜と同一の絶縁膜を形成する工程を経て形成
される絶縁膜、及びトランジスタ750上の保護絶縁膜として機能する絶縁膜と同一の絶
縁膜を形成する工程を経て形成される絶縁膜が設けられる。すなわち、容量素子790は
、一対の電極間に誘電体膜として機能する絶縁膜が挟持された積層型の構造である。
量素子790上に平坦化絶縁膜770が設けられている。
ースドライバ回路部704が有するトランジスタ752と、を同じ構造のトランジスタを
用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、画素部702と、ソース
ドライバ回路部704とは、異なるトランジスタを用いてもよい。具体的には、画素部7
02にトップゲート型のトランジスタを用い、ソースドライバ回路部704にボトムゲー
ト型のトランジスタを用いる構成、あるいは画素部702にボトムゲート型のトランジス
タを用い、ソースドライバ回路部704にトップゲート型のトランジスタを用いる構成な
どが挙げられる。なお、上記のソースドライバ回路部704を、ゲートドライバ回路部と
読み替えてもよい。
して機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。信号線710として、例えば、銅元素
を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可
能となる。
6を有する。なお、接続電極760は、トランジスタ750、752のソース電極及びド
レイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、接続電極760は
、FPC716が有する端子と異方性導電膜780を介して、電気的に接続される。
とができる。また、第1の基板701及び第2の基板705として、可撓性を有する基板
を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられ
る。
造体778は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、
第1の基板701と第2の基板705の間の距離(セルギャップ)を制御するために設け
られる。なお、構造体778として、球状のスペーサを用いていても良い。
カラーフィルタとして機能する着色膜736と、遮光膜738及び着色膜736に接する
絶縁膜734が設けられる。
図25に示す表示装置700は、液晶素子775を有する。液晶素子775は、導電膜
772、導電膜774、及び液晶層776を有する。導電膜774は、第2の基板705
側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図25に示す表示装置700は、導電膜
772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わること
によって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
て機能する導電膜と電気的に接続される。導電膜772は、平坦化絶縁膜770上に形成
され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。
射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、
例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材
料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム
、または銀を含む材料を用いるとよい。
反射型の液晶表示装置となる。また、導電膜772に可視光において透光性のある導電膜
を用いる場合、表示装置700は、透過型の液晶表示装置となる。
る。この場合の一例を図26に示す。また、図26に示す表示装置700は、液晶素子の
駆動方式として横電界方式(例えば、FFSモード)を用いる構成の一例である。図26
に示す構成の場合、導電膜772上に絶縁膜773が設けられ、絶縁膜773上に導電膜
774が設けられる。この場合、導電膜774は、共通電極(コモン電極ともいう)とし
ての機能を有し、絶縁膜773を介して、導電膜772と導電膜774との間に生じる電
界によって、液晶層776の配向状態を制御することができる。
ずれか一方または双方に、液晶層776と接する側に、それぞれ配向膜を設ける構成とし
てもよい。また、図25及び図26において図示しないが、偏光部材、位相差部材、反射
防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜設けてもよい。例えば、偏光基板及び位
相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトな
どを用いてもよい。
晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これら
の液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイ
ラルネマチック相、等方相等を示す。
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、光学的等方性であるため配向処理が不要である。また配向膜を設けなくてもよ
いのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を
防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
また、ブルー相を示す液晶材料は、視野角依存性が小さい。
)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、FFS(Frin
ge Field Switching)モード、ASM(Axially Symme
tric aligned Micro-cell)モード、OCB(Optical
Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroe
lectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerr
oelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる
。
た透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが
、例えば、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment
)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モー
ド、ASVモードなどを用いることができる。
図27に示す表示装置700は、発光素子782を有する。発光素子782は、導電膜
772、EL層786、及び導電膜788を有する。図27に示す表示装置700は、発
光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示することができ
る。なお、EL層786は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。
げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット
材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、
などが挙げられる。また、12族と16族、13族と15族、または14族と16族の元
素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム(Cd)、セレン(Se)、
亜鉛(Zn)、硫黄(S)、リン(P)、インジウム(In)、テルル(Te)、鉛(P
b)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、アルミニウム(Al)、等の元素を有する量子
ドット材料を用いてもよい。
む)、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用
いて形成することができる。また、EL層786としては、低分子材料、中分子材料(オ
リゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子材料を含んでも良い。
明する。図30(A)乃至図30(D)は、EL層786の作製方法を説明する断面図で
ある。
うに絶縁膜730が形成される(図30(A)参照)。
滴784を吐出し、組成物を含む層785を形成する。液滴784は、溶媒を含む組成物
であり、導電膜772上に付着する(図30(B)参照)。
形成する(図30(C)参照)。
D)参照)。
るため、材料のロスを削減することができる。また、形状を加工するためのリソグラフィ
工程なども必要ないために工程も簡略化することができ、低コスト化が達成できる。
は複数のノズルを有するヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。
、液滴吐出装置1400を説明する概念図である。
3は、ヘッド1405と、ヘッド1412とを有する。
ータ1410で制御することにより予めプログラミングされたパターンに描画することが
できる。
411を基準に行えば良い。あるいは、基板1402の外縁を基準にして基準点を確定さ
せても良い。ここでは、マーカー1411を撮像手段1404で検出し、画像処理手段1
409にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ1410で認識して制御信号を発
生させて制御手段1407に送る。
CMOS)を利用したイメージセンサなどを用いることができる。なお、基板1402上
に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体1408に格納されたものであり、この情報
を基にして制御手段1407に制御信号を送り、液滴吐出手段1403の個々のヘッド1
405、ヘッド1412を個別に制御することができる。吐出する材料は、材料供給源1
413、材料供給源1414より配管を通してヘッド1405、ヘッド1412にそれぞ
れ供給される。
出口であるノズルを有する構造となっている。図示しないが、ヘッド1412もヘッド1
405と同様な内部構造を有する。ヘッド1405とヘッド1412のノズルを異なるサ
イズで設けると、異なる材料を異なる幅で同時に描画することができる。一つのヘッドで
、複数種の発光材料などをそれぞれ吐出し、描画することができ、広領域に描画する場合
は、スループットを向上させるため複数のノズルより同材料を同時に吐出し、描画するこ
とができる。大型基板を用いる場合、ヘッド1405、ヘッド1412は基板上を、図3
1中に示すX、Y、Zの矢印の方向に自在に走査し、描画する領域を自由に設定すること
ができ、同じパターンを一枚の基板に複数描画することができる。
てもよい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程
は、両工程とも加熱処理の工程であるが、その目的、温度と時間が異なるものである。乾
燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱
炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定さ
れない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、そのときの温度は、基板の材質及び組
成物の性質に依存する。
30が設けられる。絶縁膜730は、導電膜772の一部を覆う。なお、発光素子782
はトップエミッション構造である。したがって、導電膜788は透光性を有し、EL層7
86が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造に
ついて、例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜772側に光を射出するボト
ムエミッション構造や、導電膜772及び導電膜788の双方に光を射出するデュアルエ
ミッション構造にも適用することができる。
る位置、引き回し配線部711、及びソースドライバ回路部704に遮光膜738が設け
られている。また、着色膜736及び遮光膜738は、絶縁膜734で覆われている。ま
た、発光素子782と絶縁膜734の間は封止膜732で充填されている。なお、図27
に示す表示装置700においては、着色膜736を設ける構成について例示したが、これ
に限定されない。例えば、EL層786を塗り分けにより形成する場合においては、着色
膜736を設けない構成としてもよい。
また、図26及び図27に示す表示装置700に入出力装置を設けてもよい。当該入出
力装置としては、例えば、タッチパネル等が挙げられる。
示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成を図29に、それぞれ示す。
り、図29は図27に示す表示装置700にタッチパネル791を設ける構成の断面図で
ある。
けられる、所謂インセル型のタッチパネルである。タッチパネル791は、遮光膜738
、及び着色膜736を形成する前に、基板705側に形成すればよい。
794と、絶縁膜795と、電極796と、絶縁膜797と、を有する。例えば、指やス
タイラスなどの被検知体が近接することで、電極793と、電極794との相互容量の変
化を検知することができる。
電極794との交差部を明示している。電極796は、絶縁膜795に設けられた開口部
を介して、電極794を挟む2つの電極793と電気的に接続されている。なお、図28
及び図29においては、電極796が設けられる領域を画素部702に設ける構成を例示
したが、これに限定されず、例えば、ソースドライバ回路部704に形成してもよい。
に示すように、電極793は、発光素子782と重ならないように設けられると好ましい
。また、図29に示すように、電極793は、液晶素子775と重ならないように設けら
れると好ましい。別言すると、電極793は、発光素子782及び液晶素子775と重な
る領域に開口部を有する。すなわち、電極793はメッシュ形状を有する。このような構
成とすることで、電極793は、発光素子782が射出する光を遮らない構成とすること
ができる。または、電極793は、液晶素子775を透過する光を遮らない構成とするこ
とができる。したがって、タッチパネル791を配置することによる輝度の低下が極めて
少ないため、視認性が高く、且つ消費電力が低減された表示装置を実現できる。なお、電
極794も同様の構成とすればよい。
電極794には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。または、電極7
93及び電極794が液晶素子775と重ならないため、電極793及び電極794には
、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。
電極794の抵抗を低くすることが可能となり、タッチパネルのセンサ感度を向上させる
ことができる。
ナノワイヤは、直径の平均値が1nm以上100nm以下、好ましくは5nm以上50n
m以下、より好ましくは5nm以上25nm以下の大きさとすればよい。また、上記ナノ
ワイヤとしては、Agナノワイヤ、Cuナノワイヤ、またはAlナノワイヤ等の金属ナノ
ワイヤ、あるいは、カーボンナノチューブなどを用いればよい。例えば、電極664、6
65、667のいずれか一つあるいは全部にAgナノワイヤを用いる場合、可視光におけ
る光透過率を89%以上、シート抵抗値を40Ω/□以上100Ω/□以下とすることが
できる。
たが、これに限定されない。例えば、表示装置700上に形成する、所謂オンセル型のタ
ッチパネルや、表示装置700に貼り合わせて用いる、所謂アウトセル型のタッチパネル
としてもよい。
用いることができる。
み合わせて実施することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図32を
用いて説明を行う。
図32(A)に示す表示装置は、表示素子の画素を有する領域(以下、画素部502と
いう)と、画素部502の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(
以下、駆動回路部504という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路50
6という)と、端子部507と、を有する。なお、保護回路506は、設けない構成とし
てもよい。
ことが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部504
の一部、または全部が、画素部502と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回
路部504の一部、または全部は、COGやTAB(Tape Automated B
onding)によって、実装することができる。
た複数の表示素子を駆動するための回路(以下、画素回路501という)を有し、駆動回
路部504は、画素を選択する信号(走査信号)を出力する回路(以下、ゲートドライバ
504aという)、画素の表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するため
の回路(以下、ソースドライバ504b)などの駆動回路を有する。
端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力す
る。例えば、ゲートドライバ504aは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力さ
れ、パルス信号を出力する。ゲートドライバ504aは、走査信号が与えられる配線(以
下、走査線GL_1乃至GL_Xという)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲート
ドライバ504aを複数設け、複数のゲートドライバ504aにより、走査線GL_1乃
至GL_Xを分割して制御してもよい。または、ゲートドライバ504aは、初期化信号
を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ50
4aは、別の信号を供給することも可能である。
端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元とな
る信号(画像信号)が入力される。ソースドライバ504bは、画像信号を元に画素回路
501に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ504bは
、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信
号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ504bは、データ信号が与え
られる配線(以下、データ線DL_1乃至DL_Yという)の電位を制御する機能を有す
る。または、ソースドライバ504bは、初期化信号を供給することができる機能を有す
る。ただし、これに限定されず、ソースドライバ504bは、別の信号を供給することも
可能である。
ソースドライバ504bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、
画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを
用いてソースドライバ504bを構成してもよい。
介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを介し
てデータ信号が入力される。また、複数の画素回路501のそれぞれは、ゲートドライバ
504aによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、m行n列
目の画素回路501は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲートドライバ
504aからパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(
nはY以下の自然数)を介してソースドライバ504bからデータ信号が入力される。
01の間の配線である走査線GLに接続される。または、保護回路506は、ソースドラ
イバ504bと画素回路501の間の配線であるデータ線DLに接続される。または、保
護回路506は、ゲートドライバ504aと端子部507との間の配線に接続することが
できる。または、保護回路506は、ソースドライバ504bと端子部507との間の配
線に接続することができる。なお、端子部507は、外部の回路から表示装置に電源及び
制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
配線と別の配線とを導通状態にする回路である。
6を設けることにより、ESD(Electro Static Discharge:
静電気放電)などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。
ただし、保護回路506の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ504aに
保護回路506を接続した構成、またはソースドライバ504bに保護回路506を接続
した構成とすることもできる。あるいは、端子部507に保護回路506を接続した構成
とすることもできる。
よって駆動回路部504を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例
えば、ゲートドライバ504aのみを形成し、別途用意されたソースドライバ回路が形成
された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を実
装する構成としても良い。
とすることができる。
量素子560と、を有する。トランジスタ550に先の実施の形態に示すトランジスタを
適用することができる。
される。液晶素子570は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複
数の画素回路501のそれぞれが有する液晶素子570の一対の電極の一方に共通の電位
(コモン電位)を与えてもよい。また、各行の画素回路501の液晶素子570の一対の
電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
ード、VAモード、ASM(Axially Symmetric Aligned M
icro-cell)モード、OCB(Optically Compensated
Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liqu
id Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Li
quid Crystal)モード、MVAモード、PVA(Patterned Ve
rtical Alignment)モード、IPSモード、FFSモード、又はTBA
(Transverse Bend Alignment)モードなどを用いてもよい。
また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ECB(Electric
ally Controlled Birefringence)モード、PDLC(P
olymer Dispersed Liquid Crystal)モード、PNLC
(Polymer Network Liquid Crystal)モード、ゲストホ
ストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様
々なものを用いることができる。
ン電極の一方は、データ線DL_nに電気的に接続され、他方は液晶素子570の一対の
電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ550のゲート電極は、走査線G
L_mに電気的に接続される。トランジスタ550は、オン状態またはオフ状態になるこ
とにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
)に電気的に接続され、他方は、液晶素子570の一対の電極の他方に電気的に接続され
る。なお、電位供給線VLの電位の値は、画素回路501の仕様に応じて適宜設定される
。容量素子560は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
に示すゲートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ
550をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
とすることができる。
子562と、発光素子572と、を有する。トランジスタ552及びトランジスタ554
のいずれか一方または双方に先の実施の形態に示すトランジスタを適用することができる
。
配線(以下、信号線DL_nという)に電気的に接続される。さらに、トランジスタ55
2のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線(以下、走査線GL_mという)に電気
的に接続される。
タの書き込みを制御する機能を有する。
_aという)に電気的に接続され、他方は、トランジスタ552のソース電極及びドレイ
ン電極の他方に電気的に接続される。
気的に接続される。さらに、トランジスタ554のゲート電極は、トランジスタ552の
ソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
され、他方は、トランジスタ554のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続
される。
いう)などを用いることができる。ただし、発光素子572としては、これに限定されず
、無機材料からなる無機EL素子を用いても良い。
えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。
ートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ552を
オン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ554の
ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子572は、流れる電
流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
み合わせて実施することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示モジュール及び電子機器
について、図33乃至図36を用いて説明を行う。
図33に示す表示モジュール7000は、上部カバー7001と下部カバー7002と
の間に、FPC7003に接続されたタッチパネル7004、FPC7005に接続され
た表示パネル7006、バックライト7007、フレーム7009、プリント基板701
0、バッテリ7011を有する。
7006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
7006に重畳して用いることができる。また、表示パネル7006の対向基板(封止基
板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル7
006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
ト7007上に光源7008を配置する構成について例示したが、これに限定さない。例
えば、バックライト7007の端部に光源7008を配置し、さらに光拡散板を用いる構
成としてもよい。なお、有機EL素子等の自発光型の発光素子を用いる場合、または反射
型パネル等の場合においては、バックライト7007を設けない構成としてもよい。
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム7009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリ7011による電源であってもよい。バッテリ7011は
、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
加して設けてもよい。
次に、図34(A)乃至図34(E)に電子機器の一例を示す。
す図である。
ボタン8004等を有する。またカメラ8000には、着脱可能なレンズ8006が取り
付けられている。
ることが可能な構成としたが、レンズ8006と筐体が一体となっていてもよい。
る。また、表示部8002はタッチパネルとしての機能を有し、表示部8002をタッチ
することにより撮像することも可能である。
0のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
。
ンダー8100をカメラ8000に取り付けることができる。また当該マウントには電極
を有し、当該電極を介してカメラ8000から受信した映像等を表示部8102に表示さ
せることができる。
8102の表示のオン・オフを切り替えることができる。
発明の一態様の表示装置を適用することができる。
し、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ8000の筐体8001に、表示装置を備
えるファインダーが内蔵されていてもよい。
03、表示部8204、ケーブル8205等を有している。また装着部8201には、バ
ッテリ8206が内蔵されている。
03は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部8204に表示さ
せることができる。また、本体8203に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動
きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を
入力手段として用いることができる。
。本体8203は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、
使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知す
ることにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部820
1には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使
用者の生体情報を表示部8204に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭
部の動きなどを検出し、表示部8204に表示する映像をその動きに合わせて変化させて
もよい。
ある。ヘッドマウントディスプレイ8300は、筐体8301と、表示部8302と、バ
ンド状の固定具8304と、一対のレンズ8305と、を有する。
なお、表示部8302を湾曲して配置させる好適である。表示部8302を湾曲して配置
することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては
、表示部8302を1つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表
示部8302を2つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に1つの表示
部が配置されるような構成とすると、視差を用いた3次元表示等を行うことも可能となる
。
の一態様の半導体装置を有する表示装置は、極めて精細度が高いため、図34(E)のよ
うにレンズ8305を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、よ
り現実感の高い映像を表示することができる。
次に、図34(A)乃至図34(E)に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図3
5(A)乃至図35(G)に示す。
ピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端
子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、
光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、
流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォ
ン9008、等を有する。
な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能
、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)
によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータ
ネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行
う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示す
る機能、等を有することができる。なお、図35(A)乃至図35(G)に示す電子機器
が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。ま
た、図35(A)乃至図35(G)には図示していないが、電子機器には、複数の表示部
を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能
、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する
機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
100は、表示部9001を大画面、例えば、50インチ以上、または100インチ以上
の表示部9001を組み込むことが可能である。
、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具
体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、
スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情
報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3
つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンともいう)を表示部9001
の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部900
1の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メールや
SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話などの着信を知らせる表示、
電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信者名、日時、時刻、バッ
テリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報9051が表示されている位
置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示してもよい。
、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、
情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携
帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状
態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信し
た電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位
置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示
を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信
、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表
示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うこと
ができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行するこ
とが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハン
ズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を
有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。ま
た接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子900
6を介さずに無線給電により行ってもよい。
る。また、図35(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図35
(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変
化する途中の状態の斜視図であり、図35(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状
態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開し
た状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末92
01が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000
に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることによ
り、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させるこ
とができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲
げることができる。
G)に示す電子機器と異なる電子機器の一例を図36(A)(B)に示す。図36(A)
(B)は、複数の表示パネルを有する表示装置の斜視図である。なお、図36(A)は、
複数の表示パネルが巻き取られた形態の斜視図であり、図36(B)は、複数の表示パネ
ルが展開された状態の斜視図である。
511と、軸受部9512と、を有する。また、複数の表示パネル9501は、表示領域
9502と、透光性を有する領域9503と、を有する。
ル9501は、それらの一部が互いに重なるように設けられる。例えば、隣接する2つの
表示パネル9501の透光性を有する領域9503を重ね合わせることができる。複数の
表示パネル9501を用いることで、大画面の表示装置とすることができる。また、使用
状況に応じて、表示パネル9501を巻き取ることが可能であるため、汎用性に優れた表
示装置とすることができる。
1で離間する状態を図示しているが、これに限定されず、例えば、隣接する表示パネル9
501の表示領域9502を隙間なく重ねあわせることで、連続した表示領域9502と
してもよい。
ることを特徴とする。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、表示部を有さない電子機
器にも適用することができる。
み合わせて実施することができる。
B1 領域
100A トランジスタ
100B トランジスタ
100C トランジスタ
100D トランジスタ
100E トランジスタ
100F トランジスタ
100G トランジスタ
100H トランジスタ
100J トランジスタ
102 基板
104 絶縁膜
106 導電膜
108 酸化物半導体膜
108_1 酸化物半導体膜
108_2 酸化物半導体膜
108_3 酸化物半導体膜
108d ドレイン領域
108f 領域
108i チャネル領域
108s ソース領域
110 絶縁膜
112 導電膜
112_1 導電膜
112_2 導電膜
116 絶縁膜
118 絶縁膜
120a 導電膜
120b 導電膜
122 絶縁膜
141a 開口部
141b 開口部
143 開口部
300A トランジスタ
300B トランジスタ
300C トランジスタ
300D トランジスタ
300E トランジスタ
300F トランジスタ
300G トランジスタ
302 基板
304 導電膜
306 絶縁膜
307 絶縁膜
308 酸化物半導体膜
308_1 酸化物半導体膜
308_2 酸化物半導体膜
308_3 酸化物半導体膜
312a 導電膜
312b 導電膜
312c 導電膜
314 絶縁膜
316 絶縁膜
318 絶縁膜
320a 導電膜
320b 導電膜
341a 開口部
341b 開口部
342a 開口部
342b 開口部
342c 開口部
351 開口部
352a 開口部
352b 開口部
501 画素回路
502 画素部
504 駆動回路部
504a ゲートドライバ
504b ソースドライバ
506 保護回路
507 端子部
550 トランジスタ
552 トランジスタ
554 トランジスタ
560 容量素子
562 容量素子
570 液晶素子
572 発光素子
664 電極
665 電極
667 電極
700 表示装置
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
760 接続電極
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
773 絶縁膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
783 液滴吐出装置
784 液滴
785 層
786 EL層
788 導電膜
790 容量素子
791 タッチパネル
792 絶縁膜
793 電極
794 電極
795 絶縁膜
796 電極
797 絶縁膜
1400 液滴吐出装置
1402 基板
1403 液滴吐出手段
1404 撮像手段
1405 ヘッド
1406 点線
1407 制御手段
1408 記憶媒体
1409 画像処理手段
1410 コンピュータ
1411 マーカー
1412 ヘッド
1413 材料供給源
1414 材料供給源
2190 プラズマ
2192 陽イオン
2500 成膜室
2502a ターゲット
2502b ターゲット
2504 偏析領域
2504a スパッタ粒子
2506 偏析領域
2506a スパッタ粒子
2510a バッキングプレート
2510b バッキングプレート
2520 ターゲットホルダ
2520a ターゲットホルダ
2520b ターゲットホルダ
2530a マグネットユニット
2530b マグネットユニット
2530N1 マグネット
2530N2 マグネット
2530S マグネット
2532 マグネットホルダ
2542 部材
2560 基板
2570 基板ホルダ
2580a 磁力線
2580b 磁力線
7000 表示モジュール
7001 上部カバー
7002 下部カバー
7003 FPC
7004 タッチパネル
7005 FPC
7006 表示パネル
7007 バックライト
7008 光源
7009 フレーム
7010 プリント基板
7011 バッテリ
8000 カメラ
8001 筐体
8002 表示部
8003 操作ボタン
8004 シャッターボタン
8006 レンズ
8100 ファインダー
8101 筐体
8102 表示部
8103 ボタン
8200 ヘッドマウントディスプレイ
8201 装着部
8202 レンズ
8203 本体
8204 表示部
8205 ケーブル
8206 バッテリ
8300 ヘッドマウントディスプレイ
8301 筐体
8302 表示部
8304 固定具
8305 レンズ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
9500 表示装置
9501 表示パネル
9502 表示領域
9503 領域
9511 軸部
9512 軸受部
Claims (5)
- 酸化物半導体膜を有し、
前記酸化物半導体膜は、Inと、Znとを有する第1の領域と、Inと、Znとを有する第2の領域と、を有し、
前記第1の領域のInの濃度は、前記第2の領域のInの濃度の2倍以上10倍以下であり、
前記第1の領域は、複数の第1のクラスタを有し、
前記第2の領域は、複数の第2のクラスタを有し、
断面視および平面視において、前記複数の第1のクラスタは、互いに繋がる部分を有し、
断面視および平面視において、前記複数の第2のクラスタは、互いに繋がる部分を有する、半導体装置。 - 酸化物半導体膜を有し、
前記酸化物半導体膜は、Inと、Znとを有する第1の領域と、Inと、Znとを有する第2の領域と、を有し、
前記第1の領域のInの濃度は、前記第2の領域のInの濃度の2倍以上10倍以下であり、
前記第1の領域は、複数の第1のクラスタを有し、
前記第2の領域は、複数の第2のクラスタを有し、
断面視および平面視において、前記複数の第1のクラスタは、互いに繋がる部分を有し、
断面視および平面視において、前記複数の第2のクラスタは、互いに繋がる部分を有し、
前記第1の領域が前記第2の領域に内包されている構造を有する、半導体装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1のクラスタ又は前記第2のクラスタの径は、0.1nm以上2.5nm以下である、半導体装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜は、nc-OSを有する、半導体装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
ドライバ回路部に配置されたトランジスタを有し、前記トランジスタのチャネル形成領域は前記酸化物半導体膜を有する、半導体装置。
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