JP5633346B2 - Field effect transistor, semiconductor memory, display element, image display apparatus and system - Google Patents

Field effect transistor, semiconductor memory, display element, image display apparatus and system Download PDF

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Description

本発明は、電界効果型トランジスタ、半導体メモリ、表示素子、画像表示装置及びシステムに関するものであって、特に、誘電体酸化物からなる絶縁膜を有する電界効果型トランジスタ、この電界効果型トランジスタを有する半導体メモリ、表示素子、画像表示装置及びシステムに関するものである。   The present invention relates to a field effect transistor, a semiconductor memory, a display element, an image display device, and a system, and more particularly, to a field effect transistor having an insulating film made of a dielectric oxide, and the field effect transistor. The present invention relates to a semiconductor memory, a display element, an image display device, and a system.

半導体素子の一種である電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)は、ゲート電極に電圧をかけ、チャネルの電界により電子または正孔の流れに関門(ゲート)を設ける原理で、ソース電極とドレイン電極間の電流を制御するトランジスタである。   A field effect transistor (FET), which is a kind of semiconductor element, is based on the principle of applying a voltage to a gate electrode and providing a gate (gate) for the flow of electrons or holes by the electric field of the channel. It is a transistor that controls the current between the electrodes.

FETはその特性から、スイッチング素子や増幅素子として利用されている。そして、FETは、ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であるため、バイポーラトランジスタと比較して作製や集積化が容易である。そのため、現在の電子機器で使用される集積回路では必要不可欠な素子となっている。   FETs are used as switching elements and amplifying elements because of their characteristics. In addition to a low gate current, the FET has a planar structure, and thus can be easily manufactured and integrated as compared with a bipolar transistor. Therefore, it is an indispensable element in an integrated circuit used in current electronic equipment.

MIS(Metal Insulator Semiconductor)構造を基本とするFETを利用した電子デバイス、例えばスイッチング素子、メモリ、論理回路、或いはまたこれらを集積したLSI(Large Scale Integrated Circuit)、AM−TFT(Active Matrix Thin Film Transistor)等では、ゲート及びキャパシタ絶縁膜として、長らくシリコン酸化物、酸窒化物、窒化物が使用されてきた。これらシリコン系の絶縁膜は、絶縁膜として優秀なだけでなくMISプロセスとの高い親和性がある。   Electronic devices using FETs based on the MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure, such as switching elements, memories, logic circuits, or LSI (Large Scale Integrated Circuit) integrated with these, AM-TFT (Active Matrix Thin Film Transistor) ) And the like, silicon oxide, oxynitride, and nitride have long been used as the gate and capacitor insulating film. These silicon-based insulating films are not only excellent as insulating films but also have a high affinity with the MIS process.

しかしながら、近年、これら電子デバイスの更なる高集積化、低消費電力化の要求が高まり、絶縁膜としてSiOより格段に高い比誘電率を有する所謂High−k絶縁膜を用いる技術が提案されている。 However, in recent years, a demand for further higher integration and lower power consumption of these electronic devices has increased, and a technique using a so-called High-k insulating film having a dielectric constant much higher than that of SiO 2 as an insulating film has been proposed. Yes.

例えば、ゲート長が0.1μm以下の微細なMOS(Metal Oxide Semiconductor)デバイスでは、スケーリング則からFETのゲート絶縁層をSiOとした場合、膜厚を2nm以下にする必要がある。しかしながら、この場合トンネル電流によるゲートリーク電流が大きな問題となってくる。この対策として、ゲート絶縁層にHigh−k絶縁膜を用いて、ゲート絶縁層を厚くすることにより、ゲートリーク電流を低減することが検討されている。 For example, in a fine MOS (Metal Oxide Semiconductor) device having a gate length of 0.1 μm or less, the film thickness must be 2 nm or less when the gate insulating layer of the FET is made of SiO 2 from the scaling law. However, in this case, the gate leakage current due to the tunnel current becomes a big problem. As a countermeasure, it has been studied to reduce the gate leakage current by using a high-k insulating film for the gate insulating layer and increasing the thickness of the gate insulating layer.

電界効果型トランジスタを利用する半導体デバイスとして、揮発性・不揮発性半導体メモリが挙げられる。   As a semiconductor device using a field effect transistor, there is a volatile / nonvolatile semiconductor memory.

揮発性メモリでは、電界効果型トランジスタのドレイン電極とキャパシタが直列に接続されており、キャパシタの誘電層にHigh−k絶縁膜を用いることで、低消費電力化・高集積化が可能となる。現在、キャパシタの誘電層はSiO/SiNx/SiOの積層体が主流となっており、より高い比誘電率を有する絶縁膜が望まれている。 In the volatile memory, the drain electrode of the field-effect transistor and the capacitor are connected in series, and a high-k insulating film is used for the dielectric layer of the capacitor, so that low power consumption and high integration can be achieved. At present, the dielectric layer of the capacitor is mainly a laminate of SiO 2 / SiNx / SiO 2 , and an insulating film having a higher relative dielectric constant is desired.

また、不揮発性半導体メモリでは、半導体層-フローティングゲート電極間の絶縁膜を第一ゲート絶縁層、フローティングゲート電極-ゲート電極間の絶縁膜を第二ゲート絶縁層とすると、第二ゲート絶縁層にHigh−k絶縁膜を用いることによりカップリング比を大きくすることで、書き込み/消去電圧を小さくすることが可能となる。現在、第二ゲート絶縁層はSiO/SiNx/SiOの積層体が主流となっており、より高い比誘電率を有する絶縁膜が望まれている。 In the nonvolatile semiconductor memory, when the insulating film between the semiconductor layer and the floating gate electrode is the first gate insulating layer and the insulating film between the floating gate electrode and the gate electrode is the second gate insulating layer, the second gate insulating layer is formed. By using a high-k insulating film to increase the coupling ratio, the write / erase voltage can be reduced. At present, the second gate insulating layer is mainly a laminate of SiO 2 / SiNx / SiO 2 , and an insulating film having a higher relative dielectric constant is desired.

また、ディスプレイ等に利用されるAM−TFTでは、ゲート絶縁層にHigh−k絶縁膜を用いることにより、高い飽和電流を得るとともに、より低いゲート電圧によりON/OFFの制御を行うことができ、低消費電力化が可能となる。   In addition, in an AM-TFT used for a display or the like, a high saturation current can be obtained by using a high-k insulating film as a gate insulating layer, and ON / OFF control can be performed with a lower gate voltage. Low power consumption is possible.

一般的には、High−k絶縁膜材料としては、Hf、Zr、Al、Y、Ta等の金属酸化物、すなわちHfO、ZrO、Al、Y、Taや、これらのシリケート(HfSiO、ZrSiO)、これらのアルミネート(HfAlO、ZrAlO)、これらの酸窒化物(HfON、ZrON、HfSiON、ZrSiON、HfAlON、ZrAlON)等について検討がなされている。 Generally, as a high-k insulating film material, metal oxides such as Hf, Zr, Al, Y, and Ta, that is, HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 are used. These silicates (HfSiO, ZrSiO), their aluminates (HfAlO, ZrAlO), their oxynitrides (HfON, ZrON, HfSiON, ZrSiON, HfAlON, ZrAlON) and the like have been studied.

一方、強誘電体メモリ材料との関連でペロブスカイト構造とその関連物質が検討されている。ペロブスカイト構造はABOで表され、2価の金属イオン(Aサイト)と4価の金属イオンとの組合せ、或いはAサイトBサイトとも3価の金属イオン同士の組合せが典型的である。例えば、SrTiO、BaZrO、CaSnO、LaAlOなどである。また、SrBi0.5Ta0.5やBaSc0.5Nb0.5のようにBサイトを2種類のイオンで構成した多数の結晶が存在する。 On the other hand, perovskite structures and related substances have been studied in relation to ferroelectric memory materials. The perovskite structure is represented by ABO 3 and is typically a combination of a divalent metal ion (A site) and a tetravalent metal ion, or a combination of trivalent metal ions at both the A site and B site. For example, SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaSnO 3 , LaAlO 3 and the like. In addition, there are many crystals in which the B site is composed of two types of ions, such as SrBi 0.5 Ta 0.5 O 3 and BaSc 0.5 Nb 0.5 O 3 .

更にまた、層状ペロブスカイト構造と呼ばれる一連の結晶が存在する。これは(AO)(BOで表され、m枚のAO層とn枚のBO層が積層された構造をとる。例えば、基本構造であるSrTiO(m=n=1)に対し、SrTiO、SrTi、SrTi10などである。これらの結晶構造の存在により、AイオンとBイオンの組成比は様々なバリエーションが可能になり、前述のBサイトイオンの固溶体と合わせて、非常に多様な結晶群が出現する。尚、本願において「ペロブスカイト構造関連結晶」とは、ペロブスカイト構造及び層状ペロブスカイト構造を有する結晶を意味するものである。 Furthermore, there is a series of crystals called layered perovskite structures. This is represented by (AO) m (BO 2 ) n and has a structure in which m AO layers and n BO 2 layers are laminated. For example, with respect to SrTiO 3 (m = n = 1) which is the basic structure, Sr 2 TiO 4 , Sr 3 Ti 2 O 7 , Sr 4 Ti 3 O 10 and the like. Due to the presence of these crystal structures, the composition ratio of A ions and B ions can be varied, and a great variety of crystal groups appear together with the solid solution of the B site ions described above. In the present application, the “perovskite structure-related crystal” means a crystal having a perovskite structure and a layered perovskite structure.

ところで、ゲート絶縁層として多結晶性材料を用いた場合、結晶粒界の界面において大きなリーク電流が流れてしまい、ゲート絶縁層としての機能を低下させ、また、結晶系に異方性がある場合は誘電率異方性によりトランジスタ特性にばらつきを生じさせてしまうといった問題点を有している。   By the way, when a polycrystalline material is used for the gate insulating layer, a large leakage current flows at the interface of the crystal grain boundary, which deteriorates the function as the gate insulating layer, and the crystal system has anisotropy. Has a problem of causing variation in transistor characteristics due to dielectric anisotropy.

このため、特許文献1、2では、高誘電率シリケートより成るアモルファス絶縁膜をゲート絶縁層として用いることにより、ゲート絶縁層におけるリーク電流を抑える方法が開示されている。   For this reason, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of suppressing leakage current in a gate insulating layer by using an amorphous insulating film made of a high dielectric constant silicate as a gate insulating layer.

また、特許文献3では、パイロクロア構造を有するAを主成分とするアモルファス絶縁膜をゲート絶縁層として用い、ゲート絶縁層におけるリーク電流を抑える方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method of suppressing leakage current in a gate insulating layer by using an amorphous insulating film mainly composed of A 2 B 2 O 7 having a pyrochlore structure as a gate insulating layer.

また、特許文献4、5、6では、高誘電率膜を含む積層膜をゲート絶縁層とすることにより、ゲート絶縁層のリーク電流を抑制する方法が開示されており、特許文献7では、エピタキシャル成長により基板上に高誘電率膜を形成後、熱処理を行うことにより基板の元素とゲート絶縁層中の金属酸化物元素とをミキシングさせることによりゲート絶縁層のリーク電流を抑制する方法が開示されている。   Patent Documents 4, 5, and 6 disclose a method of suppressing a leakage current of a gate insulating layer by using a laminated film including a high dielectric constant film as a gate insulating layer. Patent Document 7 discloses an epitaxial growth method. A method of suppressing leakage current of a gate insulating layer by forming a high dielectric constant film on a substrate and then mixing the element of the substrate and the metal oxide element in the gate insulating layer by performing heat treatment is disclosed. Yes.

更に、特許文献8では、TFTデバイスにおいて、ゲート絶縁層に高誘電率の無機酸化膜と有機高分子膜との積層膜を用いた構成のものが開示されている。   Further, Patent Document 8 discloses a TFT device having a structure in which a laminated film of an inorganic oxide film having a high dielectric constant and an organic polymer film is used as a gate insulating layer.

しかしながら、特許文献1、2に開示されている絶縁膜では、SiOの成分が多いため、比誘電率を十分に高くすることができないという問題を有している。 However, the insulating films disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the relative dielectric constant cannot be sufficiently increased because of the large amount of SiO 2 components.

また、特許文献3に開示されている材料では、ゲート絶縁層が結晶相を含んで形成されることがあり、アモルファス相が形成されるプロセスマージンが極めて狭く、製造上の問題を有している。   Further, in the material disclosed in Patent Document 3, the gate insulating layer may be formed to include a crystal phase, and the process margin for forming the amorphous phase is extremely narrow, which has a manufacturing problem. .

また、特許文献4〜8に開示されている方法では、製造プロセスが複雑なものとなり、製造コストが高くなるといった問題点を有している。   Further, the methods disclosed in Patent Documents 4 to 8 have a problem that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡便に低コストで比誘電率が高くリーク電流の少ない絶縁膜を用いた電界効果型トランジスタ、半導体メモリ、表示素子、画像表示装置及びシステムを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above, and includes a field effect transistor, a semiconductor memory, a display element, an image display device, and a system that use an insulating film that has a simple, low cost, high dielectric constant, and low leakage current. It is intended to provide.

本発明は、
基板と、
前記基板上に形成されたソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極と、
前記ゲート電極に所定の電圧を印加することによりソース電極とドレイン電極との間にチャネルが形成される半導体層を有し、
前記ゲート電極と前記半導体層の間にゲート絶縁層と、
を備え、
前記ゲート絶縁層は、アルカリ土類金属の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含むアモルファス複合金属酸化物絶縁膜(Si及びAlを含むものを除く)により形成されていることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
The present invention
A substrate,
A source electrode, a drain electrode, and a gate electrode formed on the substrate;
A semiconductor layer in which a channel is formed between a source electrode and a drain electrode by applying a predetermined voltage to the gate electrode;
A gate insulating layer between the gate electrode and the semiconductor layer;
With
The gate insulating layer includes one or more elements selected from alkaline earth metals and one or more elements selected from lanthanoids excluding Ga, Sc, Y, and Ce. A field effect transistor characterized in that it is formed of an amorphous composite metal oxide insulating film (excluding those containing Si and Al) .

また、本発明は、
前記半導体層は酸化物半導体であることを特徴する電界効果型トランジスタである。
The present invention also provides:
The semiconductor layer is a field effect transistor which is an oxide semiconductor.

また、本発明は、
前記基板は絶縁性基板であることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
The present invention also provides:
The substrate is a field effect transistor characterized in that the substrate is an insulating substrate.

また、本発明は、
前記基板は半導体基板であることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
The present invention also provides:
The substrate is a semiconductor substrate, and is a field effect transistor.

また、本発明は、
前記電界効果型トランジスタと、
前記ドレイン電極と接続された第一のキャパシタ電極と、
第二のキャパシタ電極と、
前記第一のキャパシタ電極と前記第二のキャパシタ電極間に設けられたキャパシタ誘電層と、
を備える揮発性半導体メモリである。
The present invention also provides:
The field effect transistor;
A first capacitor electrode connected to the drain electrode;
A second capacitor electrode;
A capacitor dielectric layer provided between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode;
A volatile semiconductor memory.

また、本発明は、
前記キャパシタ誘電層が、
アルカリ土類金属の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含むアモルファス複合金属酸化物絶縁膜により形成されていることを特徴とする前記揮発性半導体メモリである。
The present invention also provides:
The capacitor dielectric layer comprises:
Amorphous composite metal oxidation comprising one or more elements selected from alkaline earth metals and one or more elements selected from lanthanoids excluding Ga, Sc, Y, and Ce The volatile semiconductor memory is formed of a material insulating film.

また、本発明は、
前記電界効果型トランジスタにおいて、
前記半導体層と、前記ゲート絶縁層との間に、第二のゲート絶縁層及びフローティングゲート電極をさらに備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリである。
The present invention also provides:
In the field effect transistor,
The nonvolatile semiconductor memory further includes a second gate insulating layer and a floating gate electrode between the semiconductor layer and the gate insulating layer.

また、本発明は、
駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記光制御素子を駆動する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタを含む駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子である。
The present invention also provides:
A light control element whose light output is controlled according to a drive signal;
A drive circuit including the field effect transistor according to any one of claims 1 to 3, which drives the light control element;
It is a display element characterized by comprising.

また、本発明は、
前記光制御素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子を含むものであることを特徴とする表示素子である。
The present invention also provides:
The light control element is a display element including an organic electroluminescence element.

また、本発明は、
前記光制御素子は、液晶素子を含むものであることを特徴とする表示素子である。
The present invention also provides:
The light control element is a display element including a liquid crystal element.

また、本発明は、
前記光制御素子は、エレクトロクロミック素子を含むものであることを特徴とする表示素子である。
The present invention also provides:
The light control element is a display element including an electrochromic element.

また、本発明は、
前記光制御素子は、電気泳動素子を含むものであることを特徴とする。表示素子である
また、本発明は、
前記光制御素子は、エレクトロウェッティング素子を含むものであることを特徴とする。表示素子である
また、本発明は、
画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置である。
The present invention also provides:
The light control element includes an electrophoretic element. It is a display element.
The light control element includes an electrowetting element. It is a display element.
An image display device that displays an image according to image data,
A plurality of the display elements arranged in a matrix;
A plurality of wirings for individually applying a gate voltage to each field effect transistor in the plurality of display elements;
In accordance with the image data, a display control device that individually controls the gate voltage of each field effect transistor via the plurality of wirings;
An image display apparatus comprising:

また、本発明は、
前記記載の画像表示装置と、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、前記画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、を備えることを特徴とするシステムである。
The present invention also provides:
A system comprising: the image display device described above; and an image data creation device that creates image data based on image information to be displayed and outputs the image data to the image display device.

本発明によれば、簡便に比誘電率が高くリーク電流の少ない絶縁膜を得ることができるため、低電圧駆動、高集積化が可能な電界効果型トランジスタ、半導体メモリ、表示素子、画像表示装置及びシステムを低コストで提供することができる。   According to the present invention, since an insulating film having a high relative dielectric constant and a small leakage current can be obtained, a field effect transistor, a semiconductor memory, a display element, and an image display device that can be driven at a low voltage and can be highly integrated. And the system can be provided at low cost.

第1の実施の形態における電界効果型トランジスタの構造図Structure diagram of field effect transistor according to first embodiment 第1の実施の形態における他の構成の電界効果型トランジスタの構造図(1)Structural diagram (1) of a field effect transistor of another configuration according to the first embodiment 第1の実施の形態における他の構成の電界効果型トランジスタの構造図(2)Structural diagram (2) of a field effect transistor of another configuration according to the first embodiment 第1の実施の形態における他の構成の電界効果型トランジスタの構造図(3)Structural diagram of field-effect transistor of other configuration in first embodiment (3) 第2の実施の形態における電界効果型トランジスタの構造図Structural diagram of field effect transistor according to second embodiment 第3の実施の形態における揮発性メモリの構造図Structure diagram of volatile memory in the third embodiment 第3の実施の形態における他の構成の揮発性メモリの構造図(1)Structural diagram of volatile memory of other configuration in the third embodiment (1) 第3の実施の形態における他の構成の揮発性メモリの構造図(2)Structural diagram (2) of volatile memory of other configuration in the third embodiment 第3の実施の形態における他の構成の揮発性メモリの構造図(3)Structural diagram of volatile memory of other configuration in third embodiment (3) 第4の実施の形態における揮発性メモリの構造図Structure diagram of volatile memory in the fourth embodiment 第5の実施の形態における不揮発性半導体メモリの構造図Structure diagram of nonvolatile semiconductor memory according to fifth embodiment 第5の実施の形態における他の構成の不揮発性半導体メモリの構造図(1)Structural diagram (1) of nonvolatile semiconductor memory of other configuration in the fifth embodiment 第5の実施の形態における他の構成の不揮発性半導体メモリの構造図(2)Structural diagram (2) of the nonvolatile semiconductor memory of another configuration in the fifth embodiment 第5の実施の形態における他の構成の不揮発性半導体メモリの構造図(3)Structural diagram (3) of nonvolatile semiconductor memory of other configuration in the fifth embodiment 第6の実施の形態における不揮発性半導体メモリの構造図Structure diagram of nonvolatile semiconductor memory in sixth embodiment 第7の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス表示素子の構造図Structural drawing of organic electroluminescence display element in seventh embodiment 第7の実施の形態における他の構成の有機エレクトロルミネッセンス表示素子の構造図Structural drawing of organic electroluminescence display element of other configuration in seventh embodiment 第7の実施の形態における表示素子に用いられる液晶素子の構造図Structure diagram of liquid crystal element used for display element in seventh embodiment 第7の実施の形態における表示素子に用いられるエレクトロクロミック素子の構造図Structure diagram of electrochromic element used for display element in seventh embodiment 第7の実施の形態における表示素子に用いられる電気泳動素子の構造図Structure diagram of electrophoretic element used for display element in seventh embodiment 第7の実施の形態における表示素子に用いられるエレクトロウェッティング素子の構造図(1)Structural diagram of electrowetting element used for display element in seventh embodiment (1) 第7の実施の形態における表示素子に用いられるエレクトロウェッティング素子の構造図(2)Structural diagram of electrowetting element used for display element in seventh embodiment (2) 第8の実施の形態におけるテレビジョン装置の構成を示すブロック図FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a television device according to an eighth embodiment. 第8の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図(1)Explanatory drawing (1) of the television apparatus in 8th Embodiment. 第8の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図(2)Explanatory drawing (2) of the television apparatus in 8th Embodiment. 第8の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図(3)Explanatory drawing (3) of the television apparatus in 8th Embodiment 第8の実施の形態における表示素子の説明図Explanatory drawing of the display element in 8th Embodiment 第8の実施の形態における有機ELの説明図Explanatory drawing of organic EL in 8th Embodiment 第8の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図(4)Explanatory drawing (4) of the television apparatus in 8th Embodiment. 第8の実施の形態における他の表示素子の説明図(1)Explanatory drawing (1) of the other display element in 8th Embodiment. 第8の実施の形態における他の表示素子の説明図(2)Explanatory drawing (2) of the other display element in 8th Embodiment 実施例1及び比較例1における電界効果型トランジスタの特性図Characteristics diagram of field effect transistor in Example 1 and Comparative Example 1 実施例3における揮発性メモリの構造図Structure diagram of volatile memory in Embodiment 3 実施例7における有機EL表示素子の製造方法のフローチャートFlowchart of manufacturing method of organic EL display element in Example 7

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。   The form for implementing this invention is demonstrated below.

本発明は、発明者らの鋭意検討により、単層膜であって、誘電率が高く、かつ、リーク電流が低い酸化物からなる絶縁体材料を見出し、この絶縁体材料を用いた電子デバイスを作製することができたことに基づくものである。   The inventors of the present invention have found an insulator material made of an oxide that is a single layer film, has a high dielectric constant, and a low leakage current, and has found an electronic device using the insulator material. This is based on the fact that it could be manufactured.

即ち、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y及びCeを除くランタノイド(La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の中から選ばれた1または2種類以上の元素を含む複合金属酸化物膜は、安定的にアモルファス相を示すものであることを見出したことに基づくものである。   That is, one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) and lanthanoids (La, Pr, Nd) excluding Ga, Sc, Y, and Ce. , Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu). The composite metal oxide film containing one or more elements selected from the group consisting of This is based on the finding that

アルカリ土類酸化物は大気中の水分や二酸化炭素と反応しやすく、容易に水酸化物や炭酸塩に変化してしまい、単独では電子デバイスへの応用は適さない。また、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイド等の単純酸化物は結晶化しやすく、前述のようにリーク電流が問題となる。しかし発明者等は、アルカリ土類金属と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドとの複合酸化物系は大気中において安定で且つ広範な組成領域でアモルファス膜を形成できることを見出した。Ceはランタノイドの中で特異的に4価になりアルカリ土類金属との間でペロブスカイト構造の結晶を形成するため、アモルファス相を得るためには、Ceを除くランタノイドであることが好ましい。   Alkaline earth oxides easily react with moisture and carbon dioxide in the atmosphere and easily change to hydroxides and carbonates, and are not suitable for application to electronic devices alone. In addition, simple oxides such as lanthanoids excluding Ga, Sc, Y, and Ce are easily crystallized, and leakage current becomes a problem as described above. However, the inventors have found that a complex oxide system of an alkaline earth metal and a lanthanoid other than Ga, Sc, Y, and Ce is stable in the atmosphere and can form an amorphous film in a wide composition range. Ce is specifically tetravalent among lanthanoids and forms crystals with a perovskite structure with an alkaline earth metal. Therefore, in order to obtain an amorphous phase, lanthanoids other than Ce are preferable.

アルカリ土類金属とGa酸化物の間にはスピネル構造などの結晶相が存在するが、これらの結晶はペロブスカイト構造結晶と比較して、非常に高温でないと析出しない(一般には1000℃以上)。また、アルカリ土類金属酸化物とSc、Y、及びCeを除くランタノイドからなる酸化物との間には安定な結晶相の存在が報告されておらず、高温の後工程を経てもアモルファス相からの結晶析出は希である。更に、アルカリ土類金属と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドとの複合酸化物を3種類以上の金属元素で構成すると、アモルファス相は更に安定する。   A crystal phase such as a spinel structure exists between the alkaline earth metal and the Ga oxide, but these crystals do not precipitate (generally 1000 ° C. or more) unless the temperature is very high as compared with the perovskite structure crystal. In addition, the existence of a stable crystal phase has not been reported between alkaline earth metal oxides and oxides composed of lanthanoids excluding Sc, Y, and Ce. Crystal precipitation is rare. Furthermore, when a complex oxide of an alkaline earth metal and a lanthanoid excluding Ga, Sc, Y, and Ce is composed of three or more kinds of metal elements, the amorphous phase is further stabilized.

高誘電率膜を作製するという観点からすると、好ましくはBa、Sr、Lu、La等の元素の組成比を高めることが好ましい。   From the viewpoint of producing a high dielectric constant film, it is preferable to increase the composition ratio of elements such as Ba, Sr, Lu, and La.

本発明の複合金属酸化物膜は、広範な組成範囲でアモルファス膜を形成することが出来るので、物性も広範に制御することが出来る。例えば、比誘電率は概ね6〜20程度とSiOに比較して充分高いが、組成を選択することによって用途に合わせて適切な値に調整することが出来る。 Since the composite metal oxide film of the present invention can form an amorphous film in a wide composition range, the physical properties can also be controlled widely. For example, although the relative dielectric constant is about 6 to 20 and is sufficiently higher than that of SiO 2 , it can be adjusted to an appropriate value according to the application by selecting the composition.

更に熱膨張係数は、10−6〜10−5である一般的な配線材料や半導体材料と同等で、熱膨張係数が10−7台であるSiOと比較して加熱工程を繰り返しても膜の剥離等のトラブルが少ない。特に、a−IGZO等の酸化物半導体とは良好な界面を形成する。 Further, the thermal expansion coefficient is equivalent to that of general wiring materials and semiconductor materials having 10 −6 to 10 −5 , and even if the heating process is repeated as compared with SiO 2 having a thermal expansion coefficient of 10 −7 units, the film There are few troubles such as peeling. In particular, a favorable interface is formed with an oxide semiconductor such as a-IGZO.

従って、FET等の絶縁膜に用いることにより、高性能な半導体デバイスを得ることができる。   Therefore, a high performance semiconductor device can be obtained by using it for insulating films, such as FET.

尚、上述の複合金属酸化物膜は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)法、スパッタ法等の真空成膜プロセス等により成膜可能であり、いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。
〔第1の実施の形態〕
図1に基づき、本実施の形態における電界効果型トランジスタ(第一の態様)について説明する。
本実施の形態における電界効果型トランジスタ(第一の態様)は、絶縁性基板11、ゲート電極12、ゲート絶縁層13、ソース電極14、ドレイン電極15、半導体層16を有している。
The above-mentioned composite metal oxide film can be formed by a vacuum film formation process such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, a sputtering method, etc. It can be formed as an amorphous film.
[First Embodiment]
Based on FIG. 1, the field effect transistor (first aspect) in the present embodiment will be described.
The field effect transistor (first aspect) in this embodiment includes an insulating substrate 11, a gate electrode 12, a gate insulating layer 13, a source electrode 14, a drain electrode 15, and a semiconductor layer 16.

まず、絶縁性基板11を準備する。材料としては例えば、既にフラットパネルディスプレイに広く利用されている無アルカリガラスやシリカガラスの他にも、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、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)等のプラスチック基板も適宜利用できる。なお、表面の清浄化や密着性向上のために酸素プラズマ、UVオゾン、UV照射洗浄等の前処理を行うことが好ましい。   First, the insulating substrate 11 is prepared. As materials, for example, polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), etc. in addition to alkali-free glass and silica glass that are already widely used for flat panel displays. Plastic substrates can also be used as appropriate. In order to clean the surface and improve adhesion, it is preferable to perform pretreatment such as oxygen plasma, UV ozone, and UV irradiation cleaning.

次に、基板11上にゲート電極12を形成する。様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばMo、Al、Cu等の金属や合金、ITO、ATO等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体などが利用できる。プロセスとしては、例えばスパッタ法やスピンコート・ディップコート等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, the gate electrode 12 is formed on the substrate 11. Various materials and processes are available. Examples of the material that can be used include metals and alloys such as Mo, Al, and Cu, transparent conductive oxides such as ITO and ATO, and organic conductors such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI). As a process, for example, after film formation by sputtering, spin coating, dip coating, etc., patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. is there.

次に、ゲート絶縁膜13を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁層13は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されている。   Next, the gate insulating film 13 is formed. In the present embodiment, the gate insulating layer 13 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, And a lanthanoid other than Ce and one or two or more elements selected from lanthanoids.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次にソース・ドレイン電極14、15を形成する。ここでも様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばMo、Al、Ag等の金属や合金、ITO、ATO等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体などが利用できる。
プロセスとしては、例えばスパッタ法やスピンコート・ディップコート等による成膜後フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。
Next, source / drain electrodes 14 and 15 are formed. Again, various materials and processes are available. Examples of the material that can be used include metals and alloys such as Mo, Al, and Ag, transparent conductive oxides such as ITO and ATO, and organic conductors such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI).
As a process, for example, a film can be patterned by a photolithography method after film formation by sputtering, spin coating, dip coating, or the like, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. .

次にソース電極14及びドレイン電極15との間でチャネルを形成するための半導体層16を形成する。材料については特に限定されず、例えば多結晶シリコン(p−Si)、アモルファスシリコン(a−Si)、In−Ga−Zn−Oなどの酸化物半導体、及びペンタセンなどの有機半導体等が適宜利用できる。中でも、ゲート絶縁層13−半導体層16界面の安定性の点から、酸化物半導体であることが好ましい。   Next, a semiconductor layer 16 for forming a channel between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is formed. The material is not particularly limited, and for example, an oxide semiconductor such as polycrystalline silicon (p-Si), amorphous silicon (a-Si), In-Ga-Zn-O, and an organic semiconductor such as pentacene can be used as appropriate. . Among these, an oxide semiconductor is preferable from the viewpoint of stability at the interface between the gate insulating layer 13 and the semiconductor layer 16.

プロセスについては特に限定されず、例えばスパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、CVD法、ALD法等の真空プロセスやスピンコート・ディップコート等の溶液プロセスによって成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターンニングしたり、或いはインクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   The process is not particularly limited. For example, a film is formed by a vacuum process such as a sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a CVD method, an ALD method, or a solution process such as spin coating / dip coating, and then a pattern is formed by a photolithography method. It is also possible to directly form a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

これらの工程により、電界効果型トランジスタが形成される。   Through these steps, a field effect transistor is formed.

本実施の形態における電界効果型トランジスタでは、ゲート絶縁層13を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、電界効果型トランジスタの低電圧駆動が可能となる。 In the field effect transistor in this embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 13 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. The field effect transistor can be driven at a low voltage.

尚、図1で示される電界効果型トランジスタは所謂ボトムゲート・ボトムコンタクト型であるが、本実施の形態における電界効果型トランジスタはこれに限定されず、例えば図2に示すボトムゲート・トップコンタクト型、図3に示すトップゲート・ボトムコンタクト型、図4に示すトップゲート・トップコンタクト型でもよい。   The field effect transistor shown in FIG. 1 is a so-called bottom gate / bottom contact type. However, the field effect transistor in this embodiment is not limited to this, for example, the bottom gate / top contact type shown in FIG. The top gate / bottom contact type shown in FIG. 3 and the top gate / top contact type shown in FIG. 4 may be used.

具体的には、図2に示すボトムゲート・トップコンタクト型では、絶縁性基板21上に、金属材料等により構成されるゲート電極22を形成し、さらに、このゲート電極22を覆うようにゲート絶縁層23を形成し、ゲート絶縁層23上に、半導体層24を形成し、半導体層24においてチャネルが形成されるように、ソース電極25及びドレイン電極26を形成した構造のものである。   Specifically, in the bottom gate / top contact type shown in FIG. 2, a gate electrode 22 made of a metal material or the like is formed on an insulating substrate 21, and further gate insulation is performed so as to cover the gate electrode 22. A layer 23 is formed, a semiconductor layer 24 is formed over the gate insulating layer 23, and a source electrode 25 and a drain electrode 26 are formed so that a channel is formed in the semiconductor layer 24.

また、図3に示すトップゲート・ボトムコンタクト型では、絶縁性基板31上に、ソース電極32及びドレイン電極33を形成し、ソース電極32及びドレイン電極33との間でチャネルを形成するための半導体層34を形成し、ソース電極32、ドレイン電極33及び半導体層34を覆うように、ゲート絶縁層35を形成し、ゲート絶縁層35上にゲート電極36を形成した構成のものである。   In the top gate / bottom contact type shown in FIG. 3, a semiconductor for forming a source electrode 32 and a drain electrode 33 on an insulating substrate 31 and forming a channel between the source electrode 32 and the drain electrode 33. A layer 34 is formed, a gate insulating layer 35 is formed so as to cover the source electrode 32, the drain electrode 33, and the semiconductor layer 34, and a gate electrode 36 is formed on the gate insulating layer 35.

また、図4に示すトップゲート・トップコンタクト型では、絶縁性基板41上に、半導体層42を形成し、半導体層42においてチャネルが形成されるように、ソース電極43及びドレイン電極44を形成し、ソース電極43、ドレイン電極44及び半導体層42を覆うように、ゲート絶縁層45を形成し、ゲート絶縁層45上にゲート電極46を形成した構成のものである。   In the top gate / top contact type shown in FIG. 4, a semiconductor layer 42 is formed on an insulating substrate 41, and a source electrode 43 and a drain electrode 44 are formed so that a channel is formed in the semiconductor layer 42. The gate insulating layer 45 is formed so as to cover the source electrode 43, the drain electrode 44, and the semiconductor layer 42, and the gate electrode 46 is formed on the gate insulating layer 45.

尚、本実施の形態における電界効果型トランジスタは、半導体メモリや、TFT、ディスプレイ(表示素子)等における駆動回路等に用いることができる。
〔第2の実施の形態〕
図5に基づき、第二の実施の形態における電界効果型トランジスタ(第二の態様)について説明する。
Note that the field-effect transistor in this embodiment can be used for a drive circuit or the like in a semiconductor memory, a TFT, a display (display element), or the like.
[Second Embodiment]
Based on FIG. 5, the field effect transistor (second aspect) in the second embodiment will be described.

本実施の形態における電界効果型トランジスタ(第二の態様)は、半導体基板51、ゲート絶縁層52、ゲート電極53、ゲート側壁絶縁膜54、ソース領域55、ドレイン領域56、層間絶縁膜57、ソース電極58、ドレイン電極59を有している。   The field effect transistor (second embodiment) in this embodiment includes a semiconductor substrate 51, a gate insulating layer 52, a gate electrode 53, a gate sidewall insulating film 54, a source region 55, a drain region 56, an interlayer insulating film 57, and a source. An electrode 58 and a drain electrode 59 are provided.

まず、半導体基板51を準備する。材料としては半導体材料であれば特に限定されず、所望の不純物が添加されたSi(シリコン)、Ge(ゲルマニウム)等の材料が適宜利用できる。   First, the semiconductor substrate 51 is prepared. The material is not particularly limited as long as it is a semiconductor material, and materials such as Si (silicon) and Ge (germanium) to which a desired impurity is added can be appropriately used.

次に、半導体基板51上にゲート絶縁層52を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁層52は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成される。   Next, a gate insulating layer 52 is formed on the semiconductor substrate 51. In this embodiment, the gate insulating layer 52 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, And a composite metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids excluding Ce.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次に、ゲート電極53を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばポリシリコンや、Al等の金属材料、また、それらとTiN、TaN等のバリアメタルとの積層体が利用可能で、プロセスについては例えばCVD法、スパッタ法等の真空成膜法が利用できる。また、不図示であるが、低抵抗化のために、ゲート電極53の表面に例えばNiやCo、Ti等のシリサイド層が形成されていてもよい。   Next, the gate electrode 53 is formed. There are no particular limitations on the material and process, and as the material, for example, a metal material such as polysilicon or Al, and a laminate of these and a barrier metal such as TiN or TaN can be used. A vacuum film formation method such as a sputtering method can be used. Although not shown, a silicide layer such as Ni, Co, or Ti may be formed on the surface of the gate electrode 53 in order to reduce the resistance.

前述したゲート絶縁層52、ゲート電極53のパターンニング方法についても特に限定されないが、例えばフォトレジストを用いてマスクを形成し、ドライエッチング法によってマスクによって被覆されていない領域のゲート絶縁層52またはゲート電極53を除去するフォトリソグラフィ法が利用できる。   The patterning method of the gate insulating layer 52 and the gate electrode 53 is not particularly limited. For example, a mask is formed using a photoresist, and the gate insulating layer 52 or the gate is not covered with the mask by a dry etching method. A photolithography method for removing the electrode 53 can be used.

次に、ゲート絶縁層52及びゲート電極53の側面にゲート側壁絶縁膜54を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばSiONやSiO等の絶縁体が利用可能で、プロセスについてはCVD法、スパッタ法等の真空成膜法が利用できる。パターンニング方法についても特に限定されないが、例えばゲート側壁絶縁膜54の材料を基板全面に成膜後、全面をドライエッチング法によりエッチバッグすることで形成する方法等が利用できる。 Next, a gate sidewall insulating film 54 is formed on the side surfaces of the gate insulating layer 52 and the gate electrode 53. The material and process are not particularly limited, and as the material, for example, an insulator such as SiON or SiO 2 can be used. For the process, a vacuum film forming method such as a CVD method or a sputtering method can be used. The patterning method is not particularly limited. For example, a method of forming the material of the gate sidewall insulating film 54 on the entire surface of the substrate and then etching the entire surface by dry etching may be used.

次に、半導体基板51に選択的にイオン注入することにより、ソース領域55及びドレイン領域56を形成する。不図示であるが、低抵抗化のために、ソース領域55及びドレイン領域56の表面に例えばNiやCo、Ti等のシリサイド層が形成されていてもよい。   Next, the source region 55 and the drain region 56 are formed by selectively implanting ions into the semiconductor substrate 51. Although not shown, silicide layers such as Ni, Co, and Ti may be formed on the surfaces of the source region 55 and the drain region 56 in order to reduce the resistance.

次に、層間絶縁膜57を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばSiONやSiO等の絶縁体が利用可能で、プロセスについてはCVD法、スパッタ法等の真空成膜法が利用できる。パターンニング方法についても特に限定されなく、フォトリソグラフィ法等によって所望のパターンを得ることができ、例えば図5に示すようなスルーホールを形成することが可能である。 Next, an interlayer insulating film 57 is formed. The material and process are not particularly limited, and as the material, for example, an insulator such as SiON or SiO 2 can be used. For the process, a vacuum film forming method such as a CVD method or a sputtering method can be used. The patterning method is not particularly limited, and a desired pattern can be obtained by a photolithography method or the like. For example, a through hole as shown in FIG. 5 can be formed.

次にソース電極58、ドレイン電極59を形成する。ソース電極58、ドレイン電極59は、層間絶縁膜57に形成されたスルーホールを埋め込み、ソース領域55及びドレイン領域56と接続するように形成される。   Next, the source electrode 58 and the drain electrode 59 are formed. The source electrode 58 and the drain electrode 59 are formed so as to fill the through holes formed in the interlayer insulating film 57 and connect to the source region 55 and the drain region 56.

材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばAlやCu等の金属材料が利用可能である。プロセスについては、例えばスパッタ法等の真空成膜法によってスルーホールを埋め込んだ後にフォトリソグラフィ法によってパターンニングする方法や、CVD法、メッキ法によってスルーホールを埋め込んだ後にCMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって平坦化する方法等が利用できる。また、適宜TiN、TaN等のバリアメタル層との積層体としても良い。また、CVD法を用い、スルーホールをWによって埋め込むWプラグを利用しても良い。   The material and process are not particularly limited, and a metal material such as Al or Cu can be used as the material. As for the process, for example, a method of patterning by a photolithography method after filling a through hole by a vacuum film forming method such as a sputtering method, or a method of CMP (Chemical Mechanical Polishing) after filling a through hole by a CVD method or a plating method is used. A flattening method or the like can be used. Moreover, it is good also as a laminated body with barrier metal layers, such as TiN and TaN, suitably. Alternatively, a W plug in which through holes are filled with W may be used by using the CVD method.

以上の工程により、電界効果型トランジスタが形成される。 本実施の形態における電界効果型トランジスタでは、ゲート絶縁層52を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、電界効果型トランジスタの低電圧駆動・高集積化が可能となる。 Through the above steps, a field effect transistor is formed. In the field-effect transistor in this embodiment, the composite metal oxide insulating film that forms the gate insulating layer 52 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. Thus, the field effect transistor can be driven at a low voltage and highly integrated.

なお、図5に示した第二の態様の電界効果型トランジスタについては、ソース領域55及びドレイン領域56との間にチャネルを形成する半導体層は、半導体基板51に当たる。   In the field effect transistor of the second mode illustrated in FIG. 5, the semiconductor layer forming a channel between the source region 55 and the drain region 56 corresponds to the semiconductor substrate 51.

また、不図示ではあるが、Siからなる半導体基板51とゲート絶縁層52の間にSiGe等の半導体層を形成してもよい。また、図5はトップゲート構造であるが、所謂ダブルゲート構造やフィン型FETにおいても上述したゲート絶縁層52を用いることができる。   Although not shown, a semiconductor layer such as SiGe may be formed between the semiconductor substrate 51 made of Si and the gate insulating layer 52. 5 shows a top gate structure, the gate insulating layer 52 described above can also be used in a so-called double gate structure or a fin-type FET.

尚、本実施の形態における電界効果型トランジスタは、半導体メモリ等に用いることができる。
〔第3の実施の形態〕
次に、図6に基づき第3の実施の形態における揮発性半導体メモリ素子(第一の態様)について説明する。
Note that the field-effect transistor in this embodiment can be used for a semiconductor memory or the like.
[Third Embodiment]
Next, a volatile semiconductor memory element (first aspect) in the third embodiment will be described with reference to FIG.

本実施の形態における揮発性半導体メモリ素子(第一の態様)は、絶縁性基板61、ゲート電極62、ゲート絶縁層63、ソース電極64、ドレイン電極65、半導体層66、第一のキャパシタ電極67、キャパシタ誘電層68、第二のキャパシタ電極69を有している。   The volatile semiconductor memory element (first aspect) in this embodiment includes an insulating substrate 61, a gate electrode 62, a gate insulating layer 63, a source electrode 64, a drain electrode 65, a semiconductor layer 66, and a first capacitor electrode 67. A capacitor dielectric layer 68 and a second capacitor electrode 69.

まず、絶縁性基板61を準備する。材料については、第一の実施の形態における基板11と同様である。   First, the insulating substrate 61 is prepared. The material is the same as that of the substrate 11 in the first embodiment.

次に、基板61上にゲート電極62を形成する。材料、プロセスについては、第一の実施の形態におけるゲート電極12と同様である。   Next, the gate electrode 62 is formed on the substrate 61. The materials and processes are the same as those of the gate electrode 12 in the first embodiment.

次に、第二のキャパシタ電極69を形成する。第二のキャパシタ電極69については、様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばMo、Al、Cu、Ru等の金属や合金、ITO、ATO等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体などが利用できる。プロセスとしては、例えばスパッタ法やスピンコート・ディップコート等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, the second capacitor electrode 69 is formed. Various materials and processes can be used for the second capacitor electrode 69. Examples of materials that can be used include metals and alloys such as Mo, Al, Cu, and Ru, transparent conductive oxides such as ITO and ATO, and organic conductors such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI). . As a process, for example, after film formation by sputtering, spin coating, dip coating, etc., patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. is there.

なお、ゲート電極62及び第二のキャパシタ電極69の材料、プロセスが同じであれば、同時に形成しても良い。   If the material and process of the gate electrode 62 and the second capacitor electrode 69 are the same, they may be formed simultaneously.

次に、ゲート絶縁層63を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁層63は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されている。   Next, the gate insulating layer 63 is formed. In the present embodiment, the gate insulating layer 63 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, And a lanthanoid other than Ce and one or two or more elements selected from lanthanoids.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次に第2のキャパシタ電極69の上に、キャパシタ誘電層68を形成する。キャパシタ誘電層68の材料については特に限定されなく、例えばHf酸化物、Ta酸化物、La酸化物等を含んだ高誘電率酸化物材料や、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)に代表される強誘電体材料等を利用することができる。中でも、本発明に係わる絶縁膜、すなわち、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されていることが好ましい。   Next, a capacitor dielectric layer 68 is formed on the second capacitor electrode 69. The material of the capacitor dielectric layer 68 is not particularly limited. For example, a high dielectric constant oxide material containing Hf oxide, Ta oxide, La oxide, etc., lead zirconate titanate (PZT), strontium bismuth tantalate, etc. A ferroelectric material typified by (SBT) can be used. Among them, the insulating film according to the present invention, that is, one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, and It is preferably formed of a composite metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids other than Ce.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

なお、ゲート絶縁層68及びキャパシタ誘電層68の材料、プロセスが同じであれば、同時に形成しても良い。   If the materials and processes of the gate insulating layer 68 and the capacitor dielectric layer 68 are the same, they may be formed simultaneously.

次に、ソース電極64及びドレイン電極65を形成する。材料、プロセスについては第一の実施の形態におけるソース電極14、ドレイン電極15と同様である。   Next, the source electrode 64 and the drain electrode 65 are formed. The materials and processes are the same as those of the source electrode 14 and the drain electrode 15 in the first embodiment.

次に、第1のキャパシタ電極67を形成する。第1のキャパシタ電極67については、様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばMo、Al、Cu、Ru等の金属や合金、ITO、ATO等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体などが利用できる。プロセスとしては、例えばスパッタ法やスピンコート・ディップコート等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, the first capacitor electrode 67 is formed. Various materials and processes can be used for the first capacitor electrode 67. Examples of materials that can be used include metals and alloys such as Mo, Al, Cu, and Ru, transparent conductive oxides such as ITO and ATO, and organic conductors such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI). . As a process, for example, after film formation by sputtering, spin coating, dip coating, etc., patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. is there.

また、ソース電極64及びドレイン電極65と、第1のキャパシタ電極67の材料、プロセスが同じであれば、同時に形成しても良い。   Alternatively, the source electrode 64 and the drain electrode 65 may be formed at the same time as long as the materials and processes of the first capacitor electrode 67 are the same.

次に半導体層66を形成する。材料については特に限定されず、例えば多結晶シリコン(p−Si)、アモルファスシリコン(a−Si)、In−Ga−Zn−Oなどの酸化物半導体、及びペンタセンなどの有機半導体等が適宜利用できる。中でも、ゲート絶縁層63−半導体層66界面の安定性の点から、酸化物半導体であることが好ましい。プロセスについては特に限定されず、例えばスパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、CVD法、ALD法等の真空プロセスやスピンコート・ディップコート等の溶液プロセスによって成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターンニングしたり、或いはインクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, the semiconductor layer 66 is formed. The material is not particularly limited, and for example, an oxide semiconductor such as polycrystalline silicon (p-Si), amorphous silicon (a-Si), In-Ga-Zn-O, and an organic semiconductor such as pentacene can be used as appropriate. . Among these, an oxide semiconductor is preferable from the viewpoint of stability at the interface between the gate insulating layer 63 and the semiconductor layer 66. The process is not particularly limited. For example, a film is formed by a vacuum process such as a sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a CVD method, an ALD method, or a solution process such as spin coating / dip coating, and then a pattern is formed by a photolithography method. It is also possible to directly form a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

以上の工程により、揮発性メモリが作製される。   Through the above steps, a volatile memory is manufactured.

第1の観点からすると、本実施の形態における揮発性メモリでは、ゲート絶縁層63を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、揮発性メモリの低電圧駆動が可能となる。 From the first viewpoint, in the volatile memory according to the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 63 is amorphous, and the relative dielectric constant is 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. Therefore, the leakage current can be kept low, and the volatile memory can be driven at a low voltage.

第2の観点からすると、本実施の形態における揮発性メモリでは、ゲート絶縁層63、及びキャパシタ誘電層68を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、揮発性メモリの低電圧駆動が可能となる。 From the second point of view, in the volatile memory according to the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 63 and the capacitor dielectric layer 68 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or more and SiO 2. Therefore, the leakage current can be kept low, and the volatile memory can be driven at a low voltage.

尚、図6で示される揮発性メモリ(第一の態様)におけるゲート電極62、ゲート絶縁層63、ソース電極64、ドレイン電極65、半導体層66の位置関係は所謂ボトムゲート・ボトムコンタクト型であるが、本実施の形態における揮発性メモリはこれに限定されず、例えば図7に示すボトムゲート・トップコンタクト型、図8に示すトップゲート・ボトムコンタクト型、図9に示すトップゲート・トップコンタクト型でもよい。   The positional relationship among the gate electrode 62, the gate insulating layer 63, the source electrode 64, the drain electrode 65, and the semiconductor layer 66 in the volatile memory (first aspect) shown in FIG. 6 is a so-called bottom gate / bottom contact type. However, the volatile memory in this embodiment is not limited to this. For example, the bottom gate / top contact type shown in FIG. 7, the top gate / bottom contact type shown in FIG. 8, and the top gate / top contact type shown in FIG. But you can.

また、図6で示される揮発性メモリ(第一の態様)における第一のキャパシタ電極67、キャパシタ誘電層68、第二のキャパシタ電極69は、平面構造となっているが、例えば三次元構造とする等の方法により、キャパシタの容量を増加させても良い。
〔第4の実施の形態〕
次に、図10に基づき第4の実施の形態における揮発性半導体メモリ素子(第二の態様)について説明する。
In addition, the first capacitor electrode 67, the capacitor dielectric layer 68, and the second capacitor electrode 69 in the volatile memory (first mode) shown in FIG. 6 have a planar structure. The capacitance of the capacitor may be increased by a method such as.
[Fourth Embodiment]
Next, a volatile semiconductor memory element (second aspect) in the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

本実施の形態における揮発性半導体メモリ素子(第二の態様)は、半導体基板71、ゲート絶縁層72、ゲート電極73、ゲート側壁絶縁膜74、ソース領域75、ドレイン領域76、第1の層間絶縁膜77、ビット線電極78、第2の層間絶縁膜79、第1のキャパシタ電極80、キャパシタ誘電層81、第2のキャパシタ電極82を有している。   The volatile semiconductor memory element (second aspect) in the present embodiment includes a semiconductor substrate 71, a gate insulating layer 72, a gate electrode 73, a gate sidewall insulating film 74, a source region 75, a drain region 76, and a first interlayer insulation. A film 77, a bit line electrode 78, a second interlayer insulating film 79, a first capacitor electrode 80, a capacitor dielectric layer 81, and a second capacitor electrode 82 are provided.

半導体基板71、ゲート絶縁層72、ゲート電極73、ゲート側壁絶縁膜74、ソース領域75、ドレイン領域76、第1の層間絶縁膜77については、第2の実施の形態における、半導体基板51、ゲート絶縁層52、ゲート電極53、ゲート側壁絶縁膜54、ソース領域55、ドレイン領域56、層間絶縁膜57と同様の材料・プロセスにて形成することができる。   Regarding the semiconductor substrate 71, the gate insulating layer 72, the gate electrode 73, the gate sidewall insulating film 74, the source region 75, the drain region 76, and the first interlayer insulating film 77, the semiconductor substrate 51, the gate in the second embodiment The insulating layer 52, the gate electrode 53, the gate sidewall insulating film 54, the source region 55, the drain region 56, and the interlayer insulating film 57 can be formed by the same materials and processes.

本実施の形態では、ゲート絶縁層72は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成される。   In the present embodiment, the gate insulating layer 72 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, And a composite metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids excluding Ce.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

上記のように、半導体基板71上に、ゲート絶縁層72、ゲート電極73、ゲート側壁絶縁膜74、ソース領域75、ドレイン領域76、第1の層間絶縁膜77を形成した後、ビット線電極78を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばAlやCu等が利用可能である。プロセスについては、例えばスパッタ法やCVD法等の真空成膜法によってスルーホールを埋め込んだ後にフォトリソグラフィ法によってパターンニングする方法や、やCVD法、メッキ法によってスルーホールを埋め込んだ後にCMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって平坦化する方法等が利用できる。また、適宜TiN、TaN等のバリアメタル層との積層体としても良い。また、CVD法を用い、スルーホールをWによって埋め込むWプラグを利用しても良い。   As described above, after forming the gate insulating layer 72, the gate electrode 73, the gate sidewall insulating film 74, the source region 75, the drain region 76, and the first interlayer insulating film 77 on the semiconductor substrate 71, the bit line electrode 78 is formed. Form. The material and process are not particularly limited, and for example, Al or Cu can be used as the material. As for the process, for example, a through hole is filled by a vacuum film formation method such as a sputtering method or a CVD method, and then patterning is performed by a photolithography method, or a through hole is filled by a CVD method or a plating method and then CMP (Chemical Mechanical) is performed. A method of flattening by a polishing method can be used. Moreover, it is good also as a laminated body with barrier metal layers, such as TiN and TaN, suitably. Alternatively, a W plug in which through holes are filled with W may be used by using the CVD method.

次に第2の層間絶縁膜79を形成する。材料、プロセスについては、第二の実施の形態における層間絶縁膜57と同様である。   Next, a second interlayer insulating film 79 is formed. The materials and processes are the same as those of the interlayer insulating film 57 in the second embodiment.

次に第1のキャパシタ電極80を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばAlやCu、Ru等の金属材料や、ポリシリコンが利用可能である。プロセスについては、例えばスパッタ法やCVD法等の真空成膜法によってスルーホールを埋め込んだ後にフォトリソグラフィ法によってパターンニングする方法や、CVD法、メッキ法によってスルーホールを埋め込んだ後にCMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって平坦化する方法等が利用できる。また、適宜TiN、TaN等のバリアメタル層との積層体としても良い。また、CVD法を用い、スルーホールをWによって埋め込むWプラグを利用しても良い。   Next, the first capacitor electrode 80 is formed. There are no particular limitations on the material and process, and for example, a metal material such as Al, Cu, or Ru, or polysilicon can be used. As for the process, for example, a through hole is filled by a vacuum film forming method such as a sputtering method or a CVD method, and then patterning is performed by a photolithography method, or a CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed after filling the through hole by a CVD method or a plating method. The method of flattening by the method can be used. Moreover, it is good also as a laminated body with barrier metal layers, such as TiN and TaN, suitably. Alternatively, a W plug in which through holes are filled with W may be used by using the CVD method.

次にキャパシタ誘電層81を形成する。キャパシタ誘電層81の材料については特に限定されず、例えばHf酸化物、Ta酸化物、La酸化物等を含んだ高誘電率酸化物材料や、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)に代表される強誘電体材料等を利用することができる。中でも、本発明に係わる絶縁膜、すなわち、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されていることが好ましい。   Next, a capacitor dielectric layer 81 is formed. The material of the capacitor dielectric layer 81 is not particularly limited. For example, a high dielectric constant oxide material including Hf oxide, Ta oxide, La oxide, lead zirconate titanate (PZT), strontium bismuth tantalate, and the like. A ferroelectric material typified by (SBT) can be used. Among them, the insulating film according to the present invention, that is, one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, and It is preferably formed of a composite metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids other than Ce.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次に第2のキャパシタ電極82を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばAl、Cu、Ru等の金属材料や、ポリシリコンが利用可能である。プロセスについては、例えばCVD法、スパッタ法等の真空成膜法によって成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターンニングする方法等が利用できる。また、適宜TiN、TaN等のバリアメタル層との積層体としても良い。   Next, a second capacitor electrode 82 is formed. The material and process are not particularly limited, and for example, a metal material such as Al, Cu, or Ru, or polysilicon can be used. For the process, for example, a method of patterning by a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method or a sputtering method can be used. Moreover, it is good also as a laminated body with barrier metal layers, such as TiN and TaN, suitably.

以上の工程により、揮発性メモリが作製される。   Through the above steps, a volatile memory is manufactured.

第1の観点からすると、本実施の形態における揮発性メモリでは、ゲート絶縁層72を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、揮発性メモリの高集積化・低電圧駆動が可能となる。 From the first viewpoint, in the volatile memory according to the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 72 is amorphous, and the relative dielectric constant is 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. Therefore, the leakage current can be kept low, and the volatile memory can be highly integrated and driven at a low voltage.

第2の観点からすると、本実施の形態における揮発性メモリでは、ゲート絶縁層72、及びキャパシタ誘電層81を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、揮発性メモリの高集積化・低電圧駆動が可能となる。 From the second viewpoint, in the volatile memory according to the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 72 and the capacitor dielectric layer 81 is amorphous, and the relative dielectric constant is 6 or more and SiO 2. Therefore, the leakage current can be kept low, and the volatile memory can be highly integrated and driven at a low voltage.

なお、本実施の形態において、電界効果型トランジスタの上方にキャパシタが配置されたスタック型構造の揮発性メモリについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、不図示であるが半導体基板に溝を掘って、電界効果型トランジスタの下方にキャパシタが配置されたトレンチ型構造の揮発性メモリとしても良い。   Note that in this embodiment mode, a volatile memory having a stack structure in which a capacitor is disposed above a field effect transistor has been described; however, the present invention is not limited to this. For example, although not shown, a trench-type volatile memory in which a trench is formed in a semiconductor substrate and a capacitor is disposed below the field-effect transistor may be used.

また、図10で示される揮発性メモリにおける第一のキャパシタ電極80、キャパシタ誘電層81、第二のキャパシタ電極82は、平面構造となっているが、三次元構造とする等の方法により、キャパシタの容量を増加させても良い。
〔第5の実施の形態〕
図11に基づき、第5の実施の形態における不揮発性半導体メモリ(第一の態様)について説明する。
The first capacitor electrode 80, the capacitor dielectric layer 81, and the second capacitor electrode 82 in the volatile memory shown in FIG. 10 have a planar structure. The capacity may be increased.
[Fifth Embodiment]
Based on FIG. 11, a nonvolatile semiconductor memory (first aspect) in the fifth embodiment will be described.

本実施の形態における不揮発性半導体メモリ(第一の態様)は、絶縁性基板91、ゲート電極92、第1のゲート絶縁層93、フローティングゲート電極94、第2のゲート絶縁層95、ソース電極96、ドレイン電極97、半導体層98を有している。   The nonvolatile semiconductor memory (first aspect) in this embodiment includes an insulating substrate 91, a gate electrode 92, a first gate insulating layer 93, a floating gate electrode 94, a second gate insulating layer 95, and a source electrode 96. A drain electrode 97 and a semiconductor layer 98.

第1のゲート絶縁層93は所謂ゲート電極間絶縁層、第2のゲート絶縁層95は所謂トンネル絶縁層、ゲート電極92は所謂コントロールゲート電極と呼ばれる。ソース電極96、ドレイン電極97、ゲート電極92への電圧印加条件によって、トンネル効果によりトンネル絶縁層である第2のゲート絶縁膜を介してフローティングゲート電極94内への電子の出し入れが可能となり、メモリとして機能する。   The first gate insulating layer 93 is called a so-called gate electrode insulating layer, the second gate insulating layer 95 is called a so-called tunnel insulating layer, and the gate electrode 92 is called a so-called control gate electrode. Depending on the voltage application conditions to the source electrode 96, the drain electrode 97, and the gate electrode 92, electrons can be transferred into and out of the floating gate electrode 94 through the second gate insulating film, which is a tunnel insulating layer, by the tunnel effect. Function as.

本実施の形態における不揮発性半導体メモリの作製方法について説明する。   A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory in this embodiment will be described.

まず、絶縁性基板91を準備する。材料については、第一の実施の形態における基板11と同様である。   First, the insulating substrate 91 is prepared. The material is the same as that of the substrate 11 in the first embodiment.

次に、基板91上にゲート電極92を形成する。材料、プロセスについては、第1の実施の形態におけるゲート電極12と同様である。   Next, a gate electrode 92 is formed on the substrate 91. The materials and processes are the same as those of the gate electrode 12 in the first embodiment.

次に第1のゲート絶縁層93を、ゲート電極92を被覆するように形成する。本実施の形態では、第一のゲート絶縁層93は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されている。   Next, a first gate insulating layer 93 is formed so as to cover the gate electrode 92. In the present embodiment, the first gate insulating layer 93 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc , Y, and Ce are formed of a composite metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained. The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次に、第1のゲート絶縁層93上に、フローティングゲート電極94を形成する。様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばMo、Al、Cu等の金属や合金、ITO、ATO等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体などが利用できる。プロセスとしては、例えばスパッタ法やスピンコート・ディップコート等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, a floating gate electrode 94 is formed on the first gate insulating layer 93. Various materials and processes are available. Examples of the material that can be used include metals and alloys such as Mo, Al, and Cu, transparent conductive oxides such as ITO and ATO, and organic conductors such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI). As a process, for example, after film formation by sputtering, spin coating, dip coating, etc., patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. is there.

次に、フローティングゲート電極94を被覆するように第2のゲート絶縁層95を形成する。材料について特に制限はないく、最適な材料を適宜選択することができる。中でも、カップリング比向上のため、例えばSiOやフッ素系ポリマー等の低誘電率絶縁性材料が好ましい。プロセスは特に限定されず、例えばスパッタ法、CVD法、ALD法等の真空成膜法や、金属アルコキシド・金属錯体等を含有したと塗布液や、ポリマーを含有した塗布液を用いたスピンコート、ダイコート、ノズルコート、インクジェット等の溶液プロセスも適宜利用でき、フォトリソグラフィ法を利用したり、印刷法によって直接描画ことにより、所望のパターンを形成することができる。 Next, a second gate insulating layer 95 is formed so as to cover the floating gate electrode 94. There is no restriction | limiting in particular about material, The optimal material can be selected suitably. Among them, in order to improve the coupling ratio, a low dielectric constant insulating material such as SiO 2 or a fluorine-based polymer is preferable. The process is not particularly limited. For example, a vacuum film formation method such as sputtering, CVD, ALD, or a coating solution containing a metal alkoxide / metal complex, spin coating using a coating solution containing a polymer, Solution processes such as die coating, nozzle coating, and ink jet can be used as appropriate, and a desired pattern can be formed by using a photolithography method or directly drawing by a printing method.

次に、第2のゲート絶縁層上に、ソース電極96、ドレイン電極97を形成する。材料、プロセスについては第一の実施の形態におけるソース電極14、ドレイン電極15と同様である。   Next, a source electrode 96 and a drain electrode 97 are formed over the second gate insulating layer. The materials and processes are the same as those of the source electrode 14 and the drain electrode 15 in the first embodiment.

次に、半導体層98を形成する。材料については特に限定されず、例えば多結晶シリコン(p−Si)、アモルファスシリコン(a−Si)、In−Ga−Zn−Oなどの酸化物半導体、及びペンタセンなどの有機半導体等が適宜利用できる。中でも、酸化物半導体であることが好ましい。プロセスについては特に限定されず、例えばスパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、CVD法、ALD法等の真空プロセスやスピンコート・ディップコート等の溶液プロセスによって成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターンニングしたり、或いはインクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。   Next, the semiconductor layer 98 is formed. The material is not particularly limited, and for example, an oxide semiconductor such as polycrystalline silicon (p-Si), amorphous silicon (a-Si), In-Ga-Zn-O, and an organic semiconductor such as pentacene can be used as appropriate. . Among these, an oxide semiconductor is preferable. The process is not particularly limited. For example, a film is formed by a vacuum process such as a sputtering method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a CVD method, an ALD method, or a solution process such as spin coating / dip coating, and then a pattern is formed by a photolithography method. It is also possible to directly form a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

以上の工程より、不揮発性メモリ(第一の態様)が作製される。   From the above steps, the nonvolatile memory (first aspect) is manufactured.

本実施の形態における不揮発性半導体メモリでは、第1のゲート絶縁層93を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、書き込み/消去電圧を小さくすることが可能となる。 In the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the first gate insulating layer 93 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. The current can be kept low, and the write / erase voltage can be reduced.

尚、図11で示される不揮発性メモリ(第一の態様)において、ゲート電極92、ソース電極96、ドレイン電極97、半導体層98の位置関係は所謂ボトムゲート・ボトムコンタクト型であるが、本実施の形態における不揮発性メモリはこれに限定されず、例えば図12に示すボトムゲート・トップコンタクト型、図13に示すトップゲート・ボトムコンタクト型、図14に示すトップゲート・トップコンタクト型でもよい。   In the nonvolatile memory (first embodiment) shown in FIG. 11, the positional relationship among the gate electrode 92, the source electrode 96, the drain electrode 97, and the semiconductor layer 98 is a so-called bottom gate / bottom contact type. The nonvolatile memory in the embodiment is not limited to this, and may be, for example, a bottom gate / top contact type shown in FIG. 12, a top gate / bottom contact type shown in FIG. 13, and a top gate / top contact type shown in FIG.

また、図11〜14において、ゲート電極92、第一のゲート絶縁層93、フローティングゲート電極94は、平面構造となっているが、例えば三次元構造とする方法などにより、キャパシタの容量を増加させても良い。
〔第6の実施の形態〕
次に、図15に基づき第6の実施の形態における不揮発性半導体メモリ素子(第二の態様)について説明する。
11-14, the gate electrode 92, the first gate insulating layer 93, and the floating gate electrode 94 have a planar structure. For example, the capacitance of the capacitor can be increased by a three-dimensional structure. May be.
[Sixth Embodiment]
Next, the nonvolatile semiconductor memory element (second aspect) in the sixth exemplary embodiment will be described with reference to FIG.

本実施の形態における不揮発性半導体メモリ素子(第二の態様)は、半導体基板101、第1のゲート絶縁層102、ゲート電極103、第2のゲート絶縁膜104、フローティングゲート電極105、ゲート側壁絶縁膜106、ソース領域107、ドレイン領域108を有している。   The nonvolatile semiconductor memory element (second aspect) in this embodiment includes a semiconductor substrate 101, a first gate insulating layer 102, a gate electrode 103, a second gate insulating film 104, a floating gate electrode 105, and gate sidewall insulation. A film 106, a source region 107, and a drain region 108 are included.

第1のゲート絶縁層102は所謂ゲート電極間絶縁層、第2のゲート絶縁層104は所謂トンネル絶縁層、ゲート電極103は所謂コントロールゲート電極と呼ばれる。ソース領域107、ドレイン領域108、ゲート電極103への電圧印加条件によって、トンネル効果によりトンネル絶縁層である第2のゲート絶縁層104を介してフローティングゲート電極105内への電子の出し入れが可能となり、メモリとして機能する。   The first gate insulating layer 102 is called a so-called inter-gate electrode insulating layer, the second gate insulating layer 104 is called a so-called tunnel insulating layer, and the gate electrode 103 is called a so-called control gate electrode. Depending on the voltage application conditions to the source region 107, the drain region 108, and the gate electrode 103, electrons can be taken into and out of the floating gate electrode 105 through the second gate insulating layer 104 that is a tunnel insulating layer by a tunnel effect. Functions as a memory.

作製方法について説明する。   A manufacturing method will be described.

まず、半導体基板101を準備する。材料については、第1の実施の形態での半導体基板11と同様である。   First, the semiconductor substrate 101 is prepared. The material is the same as that of the semiconductor substrate 11 in the first embodiment.

次に、第2のゲート絶縁膜104を形成する。材料については特に限定されないが、例えばSiO等の低誘電率絶縁材料であることが好ましい。プロセスについては特に限定されず、例えば熱酸化法や、スパッタ法、化学CVD法、ALD法等の真空成膜法が利用できる。 Next, a second gate insulating film 104 is formed. The material is not particularly limited, but is preferably a low dielectric constant insulating material such as SiO 2 . The process is not particularly limited, and for example, a vacuum oxidation method such as a thermal oxidation method, a sputtering method, a chemical CVD method, or an ALD method can be used.

次に、フローティングゲート電極105を形成する。材料、プロセスについて特に限定はなく、材料としては、例えばポリシリコンや、AL等の金属材料、また、それらとTiN、TaN等のバリアメタルとの積層体が利用可能で、プロセスについてはCVD法、スパッタ法等の真空成膜法が利用できる。   Next, the floating gate electrode 105 is formed. There are no particular limitations on the material and process, and as the material, for example, a metal material such as polysilicon or AL, and a laminate of these and a barrier metal such as TiN or TaN can be used. A vacuum film forming method such as a sputtering method can be used.

次に第1のゲート絶縁膜102を形成する。本実施の形態では、第1のゲート絶縁膜102は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成される。   Next, a first gate insulating film 102 is formed. In this embodiment, the first gate insulating film 102 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, and the like. , Y, and Ce are formed of a complex metal oxide insulating film containing one or more elements selected from lanthanoids.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained. The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

次に、ゲート電極103を形成する。材料、プロセスについては、第2の実施の形態におけるゲート絶縁層53と同様である。   Next, the gate electrode 103 is formed. The material and process are the same as those of the gate insulating layer 53 in the second embodiment.

前述した第1のゲート絶縁層102、ゲート電極103、第二のゲート絶縁膜104、フローティングゲート電極105のパターンニングについては、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィ法によって所望のパターンを得ることができる。   The patterning of the first gate insulating layer 102, the gate electrode 103, the second gate insulating film 104, and the floating gate electrode 105 is not particularly limited, but a desired pattern can be obtained by, for example, photolithography. .

次にゲート側壁絶縁膜106を形成する。材料、プロセスについては、第1の実施の形態でのゲート側壁絶縁膜54と同様である。次に、半導体基板101に選択的にイオン注入することにより、ソース領域107及びドレイン領域108を形成する。不図示であるが、低抵抗化のために、ソース領域107及びドレイン領域108の表面に例えばNiやCo、Ti等のシリサイド層が形成されていてもよい。   Next, a gate sidewall insulating film 106 is formed. The materials and processes are the same as those of the gate sidewall insulating film 54 in the first embodiment. Next, the source region 107 and the drain region 108 are formed by selectively implanting ions into the semiconductor substrate 101. Although not shown, a silicide layer such as Ni, Co, Ti or the like may be formed on the surfaces of the source region 107 and the drain region 108 in order to reduce the resistance.

以上の工程より、不揮発性メモリ(第二の態様)が形成される。本実施の形態における不揮発性半導体メモリでは、第1のゲート絶縁層102を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、書き込み/消去電圧を小さくすることが可能となる。 From the above steps, a nonvolatile memory (second aspect) is formed. In the nonvolatile semiconductor memory in this embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the first gate insulating layer 102 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or higher, which is higher than that of SiO 2. The current can be kept low, and the write / erase voltage can be reduced.

なお、図15において、第一のゲート絶縁層102、ゲート電極103、フローティングゲート電極105は、平面構造となっているが、例えば三次元構造とする方法などにより、キャパシタの容量を増加させても良い。
〔第7の実施の形態〕
次に、図16〜22に基づき、第7の実施の形態における表示素子について説明する。本実施の形態に係る表示素子は、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL:Organic Electro Luminescence)表示素子である。
In FIG. 15, the first gate insulating layer 102, the gate electrode 103, and the floating gate electrode 105 have a planar structure. However, even if the capacitance of the capacitor is increased by, for example, a three-dimensional structure method. good.
[Seventh Embodiment]
Next, the display element in 7th Embodiment is demonstrated based on FIGS. The display element according to the present embodiment is an organic electroluminescence (organic EL) display element.

図16に基づき、本実施の形態における有機EL表示素子について説明する。本実施の形態における有機EL表示素子は、絶縁性基板201、第1のゲート電極202、第2のゲート電極203、ゲート絶縁層204、第1のソース電極205、第1のドレイン電極206、第2のソース電極207、第2のドレイン電極208、第1の半導体層209、第2の半導体層210、第1の保護層211、第2の保護層212、隔壁213、有機EL層214、上部電極215、封止層216、接着層217、対向絶縁性基板218を有する。   Based on FIG. 16, the organic EL display element in this Embodiment is demonstrated. The organic EL display element in this embodiment includes an insulating substrate 201, a first gate electrode 202, a second gate electrode 203, a gate insulating layer 204, a first source electrode 205, a first drain electrode 206, a first 2 source electrode 207, second drain electrode 208, first semiconductor layer 209, second semiconductor layer 210, first protective layer 211, second protective layer 212, partition 213, organic EL layer 214, upper part An electrode 215, a sealing layer 216, an adhesive layer 217, and a counter insulating substrate 218 are included.

本実施の形態における有機EL表示素子は、光制御素子として有機EL素子250と、第1の電界効果型トランジスタ260、第2の電界効果型トランジスタ270を有する駆動回路280とを有しており、第1の電界効果型トランジスタ260は第1のゲート電極202、ゲート絶縁層204、第1のソース電極205、第1のドレイン電極206、第1の半導体層209、第1の保護層211より成っており、第2の電界効果型トランジスタ270は第2のゲート電極203、ゲート絶縁層204、第2のソース電極207、第2のドレイン電極208、第2の半導体層210、第2の保護層212より成っている。   The organic EL display element in the present embodiment has an organic EL element 250 as a light control element, and a drive circuit 280 having a first field effect transistor 260 and a second field effect transistor 270. The first field effect transistor 260 includes a first gate electrode 202, a gate insulating layer 204, a first source electrode 205, a first drain electrode 206, a first semiconductor layer 209, and a first protective layer 211. The second field-effect transistor 270 includes a second gate electrode 203, a gate insulating layer 204, a second source electrode 207, a second drain electrode 208, a second semiconductor layer 210, and a second protective layer. It consists of 212.

駆動回路280は、2トランジスタ1キャパシタの構造になっており、第1のドレイン電極206と、第2のゲート電極203とが接続された状態になっている。図16において、便宜上第2のソース電極207及び第2のゲート電極203間にてキャパシタが形成されているが、実際にはキャパシタ形成箇所は限定されず、適宜必要な容量のキャパシタを必要な箇所に設計・形成することができる。   The driver circuit 280 has a structure of two transistors and one capacitor, and the first drain electrode 206 and the second gate electrode 203 are connected to each other. In FIG. 16, a capacitor is formed between the second source electrode 207 and the second gate electrode 203 for convenience, but the location where the capacitor is formed is not limited in practice, and a capacitor having a necessary capacity is appropriately provided. Can be designed and formed.

次に、本実施形態における有機EL表示素子の作製方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the organic EL display element in the present embodiment will be described.

第1の電界効果型トランジスタ260及び第2の電界効果型トランジスタ270は、第1の実施の形態における電界効果型トランジスタと同様の材料・プロセスによって作製できる。   The first field-effect transistor 260 and the second field-effect transistor 270 can be manufactured by the same material and process as the field-effect transistor in the first embodiment.

本実施の形態では、ゲート絶縁層204は、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含む複合金属酸化物絶縁膜により形成されている。   In this embodiment, the gate insulating layer 204 includes one or more elements selected from alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Ga, Sc, Y, And a lanthanoid other than Ce and one or two or more elements selected from lanthanoids.

尚、前記複合金属酸化物絶縁膜に含まれるそれぞれの元素の含有量は特に制限される物ではないが、より好ましくは安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。   The content of each element contained in the composite metal oxide insulating film is not particularly limited, but more preferably selected from each element group so as to obtain a composition capable of taking a stable amorphous state. It is preferable that the metal element contained is contained.

プロセスは特に限定されず、例えばCVD法、ALD法、スパッタ法等の真空成膜法による成膜後、フォトリソグラフィ法等の方法により、所望のパターンを形成することができる。いずれの成膜法においてもアモルファス膜として形成することが可能である。   The process is not particularly limited, and a desired pattern can be formed by a method such as a photolithography method after film formation by a vacuum film formation method such as a CVD method, an ALD method, or a sputtering method. Any film formation method can be used to form an amorphous film.

第1の保護層211、第2の保護層212については、様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばSiOやSiON、SiNx等の無機酸化物やフッ素系ポリマー等の絶縁性材料などが利用できる。プロセスについても、例えばスパッタ法やスピンコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。 Various materials and processes can be used for the first protective layer 211 and the second protective layer 212. As the material, for example, an inorganic oxide such as SiO 2 , SiON, or SiNx, or an insulating material such as a fluorine polymer can be used. Regarding the process, for example, after film formation by a sputtering method, spin coating method, or the like, patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as inkjet, nanoimprint, or gravure.

隔壁213についても、様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばSiOやSiON、SiNx等の無機酸化物やアクリル、ポリイミド等の絶縁性材料などが利用できる。プロセスについても、例えばスパッタ法やスピンコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィ法によってパターニングしたり、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜することも可能である。 Various materials and processes can be used for the partition 213 as well. As the material, for example, an inorganic oxide such as SiO 2 , SiON, or SiNx, or an insulating material such as acrylic or polyimide can be used. Regarding the process, for example, after film formation by a sputtering method, spin coating method, or the like, patterning can be performed by photolithography, or a desired shape can be directly formed by a printing process such as inkjet, nanoimprint, or gravure.

次に、有機EL素子250について説明する。本実施の形態における有機EL素子では、有機EL層214と、上部電極215と、第2のドレイン電極(下部電極)208とを有している。   Next, the organic EL element 250 will be described. The organic EL element in this embodiment has an organic EL layer 214, an upper electrode 215, and a second drain electrode (lower electrode) 208.

第2のドレイン電極208には、例えばITOが用いられている。なお、In、SnO、ZnOなどの導電性を有する酸化物、銀(Ag)−ネオジウム(Nd)合金などを用いてもよい。 For example, ITO is used for the second drain electrode 208. Note that a conductive oxide such as In 2 O 3 , SnO 2 , or ZnO, a silver (Ag) -neodymium (Nd) alloy, or the like may be used.

有機EL層214は、電子輸送層と発光層と正孔輸送層とを有している。そして、電子輸送層に上部電極215が接続され、正孔輸送層に第2のドレイン電極208が接続されている。第2のドレイン電極208と上部電極215との間に所定の電圧を印加すると、第2のドレイン電極208及び上部電極215から注入された正孔及び電子が、有機EL層214において再結合し、励起されたエネルギーにより発光層が発光する。   The organic EL layer 214 has an electron transport layer, a light emitting layer, and a hole transport layer. The upper electrode 215 is connected to the electron transport layer, and the second drain electrode 208 is connected to the hole transport layer. When a predetermined voltage is applied between the second drain electrode 208 and the upper electrode 215, holes and electrons injected from the second drain electrode 208 and the upper electrode 215 are recombined in the organic EL layer 214, and The light emitting layer emits light by the excited energy.

上部電極215には例えば、アルミニウム(Al)が用いられている。なお、マグネシウム(Mg)−銀(Ag)合金、アルミニウム(Al)−リチウム(Li)合金、ITO(Indium Tin Oxide)などを用いてもよい。   For example, aluminum (Al) is used for the upper electrode 215. A magnesium (Mg) -silver (Ag) alloy, an aluminum (Al) -lithium (Li) alloy, ITO (Indium Tin Oxide), or the like may be used.

なお、有機EL素子の作製方法については特に限定されず、既存の技術を用いることが可能で、例えば真空蒸着法やスパッタ法等の真空製膜法や、インクジェット、ノズルコート等の溶液プロセスも適宜利用することができる。   In addition, it does not specifically limit about the manufacturing method of an organic EL element, It is possible to use the existing technique, for example, vacuum film-forming methods, such as a vacuum evaporation method and a sputtering method, and solution processes, such as an inkjet and a nozzle coat, suitably Can be used.

駆動装置280、有機EL素子250を形成した後、封止層216を形成する。封止層216については様々な材料、プロセスが利用可能である。材料としては、例えばSiOやSiON、SiNx等の無機酸化物が利用できる。プロセスについても、例えばCVD法やスパッタ法等の真空成膜法が利用できる。 After forming the driving device 280 and the organic EL element 250, the sealing layer 216 is formed. Various materials and processes can be used for the sealing layer 216. As the material, for example SiO 2 and SiON, inorganic oxides such as SiNx can be used. For the process, for example, a vacuum film forming method such as a CVD method or a sputtering method can be used.

最後に、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の材料によって成る接着層217を介して対向絶縁性基板218と貼り合わせを行い、有機EL表示素子が完成する。   Finally, it is bonded to the counter insulating substrate 218 through an adhesive layer 217 made of a material such as an epoxy resin or an acrylic resin to complete an organic EL display element.

本実施の形態における有機EL表示素子では、上述の第1・第2の電界効果型トランジスタがON状態になると、有機EL層214において発光し、矢印Aに示す絶縁性基板201側より画像を表示することができるものである。この場合、絶縁性201、第2のドレイン電極208及びゲート絶縁層204は透明性を有した材料(ITO、SiO等)であることが必要である。 In the organic EL display element in the present embodiment, when the first and second field effect transistors described above are turned on, light is emitted from the organic EL layer 214 and an image is displayed from the insulating substrate 201 side indicated by the arrow A. Is something that can be done. In this case, the insulating property 201, the second drain electrode 208, and the gate insulating layer 204 are required to be made of a transparent material (ITO, SiO 2 or the like).

また、本実施の形態では、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第2のドレイン電極208に例えば銀(Ag)−ネオジウム(Nd)合金などの高反射率電極、上部電極215にマグネシウム(Mg)−銀(Ag)合金などの半透明電極を用い、矢印Aとは反対側の対向絶縁性基板側から発光を取り出すいわゆる「トップエミッション」とすることも可能である。   In this embodiment, the case of so-called “bottom emission” in which light emission is extracted from the substrate side has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a high-reflectance electrode such as a silver (Ag) -neodymium (Nd) alloy is used for the second drain electrode 208, and a semi-transparent electrode such as a magnesium (Mg) -silver (Ag) alloy is used for the upper electrode 215. It is also possible to use so-called “top emission” in which light emission is extracted from the opposite insulating substrate side opposite to A.

また、本実施の形態において、駆動回路280の横に有機EL素子250が配置される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図17に示されるように、駆動回路280の上方に有機EL素子250が配置されても良い。   In this embodiment, the case where the organic EL element 250 is arranged beside the drive circuit 280 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 17, the organic EL element 250 may be disposed above the drive circuit 280.

図17における有機EL表示素子は、絶縁性基板221上に、第1のゲート電極222、ゲート絶縁層224、第1のソース電極225、第1のドレイン電極226、第1の半導体層229、第1の保護層231より成る第1の電界効果型トランジスタ260、第2のゲート電極223、ゲート絶縁層224、第2のソース電極227、第2のドレイン電極228、第2の半導体層230、第2の保護層232より成る第2の電界効果型トランジスタ270を被覆するように、層間絶縁膜233が形成されており、層間絶縁膜233上に隔壁234が形成されている。一方、第1の電界効果型トランジスタ260及び第2の電界効果型トランジスタ270よりなる駆動回路280の上方に形成される有機EL素子は、下部電極235、有機EL層236、上部電極237によって成り、第2のドレイン電極228と、下部電極235が、層間絶縁膜233に形成されたスルーホールによって接続された構成になっている。封止層238、接着層239、対向絶縁性基板240については、図16における封止層216、接着層217、対向絶縁性基板218と同様である。   The organic EL display element in FIG. 17 includes a first gate electrode 222, a gate insulating layer 224, a first source electrode 225, a first drain electrode 226, a first semiconductor layer 229, and a first gate on an insulating substrate 221. A first field-effect transistor 260 including one protective layer 231, a second gate electrode 223, a gate insulating layer 224, a second source electrode 227, a second drain electrode 228, a second semiconductor layer 230, An interlayer insulating film 233 is formed so as to cover the second field effect transistor 270 including the two protective layers 232, and a partition wall 234 is formed on the interlayer insulating film 233. On the other hand, the organic EL element formed above the drive circuit 280 composed of the first field effect transistor 260 and the second field effect transistor 270 includes a lower electrode 235, an organic EL layer 236, and an upper electrode 237. The second drain electrode 228 and the lower electrode 235 are connected by a through hole formed in the interlayer insulating film 233. The sealing layer 238, the adhesive layer 239, and the counter insulating substrate 240 are the same as the sealing layer 216, the adhesive layer 217, and the counter insulating substrate 218 in FIG.

尚、本実施の形態では、有機EL層が、電子輸送層と発光層と正孔輸送層とからなる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電子輸送層と発光層が1つの層であっても良い。また、電子輸送層と上部電極215との間に電子注入層が設けられても良い。さらに、正孔輸送層と第2のドレイン電極との間に正孔注入層が設けられてもよい。   In the present embodiment, the case where the organic EL layer is composed of an electron transport layer, a light emitting layer, and a hole transport layer has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the electron transport layer and the light emitting layer may be one layer. Further, an electron injection layer may be provided between the electron transport layer and the upper electrode 215. Furthermore, a hole injection layer may be provided between the hole transport layer and the second drain electrode.

本実施の形態における有機EL表示素子では、ゲート絶縁層204を形成する複合金属酸化物絶縁膜がアモルファスであり、比誘電率が6以上とSiOよりも高い値を示すため、リーク電流を低く抑えることができ、有機EL表示素子の低消費電力化が可能となる。 In the organic EL display element in the present embodiment, the composite metal oxide insulating film forming the gate insulating layer 204 is amorphous and has a relative dielectric constant of 6 or higher and a value higher than that of SiO 2. Thus, the power consumption of the organic EL display element can be reduced.

尚、上記においては、表示素子を駆動する駆動回路を2トランジスタ1キャパシタの構造としたが、それに限定されず、例えば1トランジスタ1キャパシタ、5トランジスタ2キャパシタ等、適宜最適な構造を使用することができる。   In the above description, the driving circuit for driving the display element has a two-transistor one-capacitor structure, but the present invention is not limited to this. it can.

また、上記において、光制御素子として有機EL素子を用いた有機EL表示素子について説明したが、光制御素子として、液晶素子を用いることで、液晶表示装置とすることも可能である。液晶素子は、一例として図18に示されるように、偏光板302、ガラス基板303、透明電極304、配向膜305と、配向膜307、透明電極308、カラーフィルター309、ガラス基板310、偏光板311との間に液晶材料が充填された液晶層306から成る素子に、バックライトシステム301が備えられた構成となっている。電源312等により透明電極304と透明電極308との間に印加する電圧によって液晶材料の配向性を制御し、バックライトシステム301から入射する光の透過率を制御することで表示素子となる。   In the above description, an organic EL display element using an organic EL element as a light control element has been described. However, a liquid crystal display device can be formed by using a liquid crystal element as the light control element. As an example, as shown in FIG. 18, the liquid crystal element includes a polarizing plate 302, a glass substrate 303, a transparent electrode 304, an alignment film 305, an alignment film 307, a transparent electrode 308, a color filter 309, a glass substrate 310, and a polarizing plate 311. The backlight system 301 is provided in an element including a liquid crystal layer 306 filled with a liquid crystal material. A display element is obtained by controlling the orientation of the liquid crystal material by a voltage applied between the transparent electrode 304 and the transparent electrode 308 by the power source 312 or the like and controlling the transmittance of light incident from the backlight system 301.

また、本実施の形態では、光制御素子(表示素子)として、エレクトロクロミック素子・電気泳動素子・エレクトロウェッティング素子を用いることで、反射型の表示装置とすることも可能である。   In this embodiment mode, a reflective display device can be obtained by using an electrochromic element, an electrophoretic element, or an electrowetting element as the light control element (display element).

例えば、エレクトロクロミック素子は、一例として図19に示されるように、ガラス基板321、下部電極322、白色反射層323、電解質溶液または固体電解質324、エレクトロクロミック層325、上部透明電極326、ガラス基板327により構成される。電源328等により下部電極322と上部透明電極326との間に所定の電圧を印加すると、エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化又は還元を起こし、発色又は消色させることで表示素子となる。   For example, as shown in FIG. 19 as an example, the electrochromic element includes a glass substrate 321, a lower electrode 322, a white reflective layer 323, an electrolyte solution or solid electrolyte 324, an electrochromic layer 325, an upper transparent electrode 326, and a glass substrate 327. Consists of. When a predetermined voltage is applied between the lower electrode 322 and the upper transparent electrode 326 by the power source 328 or the like, the electrochromic material is reversibly oxidized or reduced, and the display element is formed by coloring or decoloring.

また、例えば、電気泳動素子は、一例として図20に示されるように、ガラス基板331、下部電極332、表示層333、上部透明電極334、ガラス基板335より構成される。表示層333は帯電した白色粒子と黒色粒子が溶媒に分散されている層であり、電源336等により下部電極332と上部透明電極334との間に所定の電圧を印加すると、帯電した粒子が電場によって移動することで表示素子となる。   For example, the electrophoretic element includes a glass substrate 331, a lower electrode 332, a display layer 333, an upper transparent electrode 334, and a glass substrate 335, as shown in FIG. 20 as an example. The display layer 333 is a layer in which charged white particles and black particles are dispersed in a solvent. When a predetermined voltage is applied between the lower electrode 332 and the upper transparent electrode 334 by a power source 336 or the like, the charged particles are converted into an electric field. It becomes a display element by moving by.

また、例えば、エレクトロウェッティング素子は、一例として図21に示されるように、白色基板341、下部透明電極342、疎水性絶縁層343、オイル層344、水溶液層345、上部透明電極346、ガラス基板347により構成される。ここでオイル層344は着色されており、水溶液層345は透明な状態とする。オフ状態では、水溶液層345は透光層であるため、オイルの着色が表示される。この後、図22に示されるように、電源348等により下部透明電極342と上部透明電極346との間に所定の電圧を印加すると、疎水性絶縁層343の表面に電荷が生成され、親水性表面へと変化する。即ち、疎水性絶縁層343はオイル層344との親和性が低下し、水溶液層345との親和性が大きくなるため、全体のエネルギーを下げるためにオイル層344は疎水性絶縁層343との接触面積を最小化させる方向に移動する。すると、白色基板341の色が表示される。このような原理により、エレクトロウェッティング素子は表示素子として機能する。   Further, for example, as shown in FIG. 21, as an example, the electrowetting element includes a white substrate 341, a lower transparent electrode 342, a hydrophobic insulating layer 343, an oil layer 344, an aqueous solution layer 345, an upper transparent electrode 346, a glass substrate. 347. Here, the oil layer 344 is colored, and the aqueous solution layer 345 is in a transparent state. In the off state, since the aqueous solution layer 345 is a light-transmitting layer, oil coloring is displayed. After that, as shown in FIG. 22, when a predetermined voltage is applied between the lower transparent electrode 342 and the upper transparent electrode 346 by the power source 348 or the like, charges are generated on the surface of the hydrophobic insulating layer 343, and hydrophilicity is generated. It changes to the surface. That is, the affinity of the hydrophobic insulating layer 343 decreases with the oil layer 344, and the affinity with the aqueous solution layer 345 increases, so that the oil layer 344 contacts the hydrophobic insulating layer 343 in order to reduce the overall energy. Move in the direction that minimizes the area. Then, the color of the white substrate 341 is displayed. Based on such a principle, the electrowetting element functions as a display element.

尚、前記エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子は、適宜カラーフィルターと組み合わせて反射型カラーディスプレイとしてもよい。
〔第8の実施の形態〕
次に、図23〜31に基づき、第8の実施の形態における画像表示装置及びシステムについて説明する。図23には、本発明の一実施形態に係るシステムとしてのテレビジョン装置500の概略構成が示されている。なお、図23における接続線は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
The electrochromic element, electrophoretic element, and electrowetting element may be combined with a color filter as appropriate to form a reflective color display.
[Eighth Embodiment]
Next, an image display apparatus and system according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 23 shows a schematic configuration of a television device 500 as a system according to an embodiment of the present invention. Note that the connection lines in FIG. 23 represent typical signals and information flows, and do not represent the entire connection relationship of each block.

本実施の形態におけるテレビジョン装置500は、主制御装置501、チューナ503、ADコンバータ(ADC)504、復調回路505、TS(Transport Stream)デコーダ506、音声デコーダ511、DAコンバータ(DAC)512、音声出力回路513、スピーカ514、映像デコーダ521、映像・OSD合成回路522、映像出力回路523、画像表示装置524、OSD描画回路525、メモリ531、操作装置532、ドライブインターフェース(ドライブIF)541、ハードディスク装置542、光ディスク装置543、IR受光器551、及び通信制御装置552などを備えている。   The television apparatus 500 in this embodiment includes a main controller 501, a tuner 503, an AD converter (ADC) 504, a demodulation circuit 505, a TS (Transport Stream) decoder 506, an audio decoder 511, a DA converter (DAC) 512, an audio Output circuit 513, speaker 514, video decoder 521, video / OSD synthesis circuit 522, video output circuit 523, image display device 524, OSD drawing circuit 525, memory 531, operation device 532, drive interface (drive IF) 541, hard disk device 542, an optical disk device 543, an IR light receiver 551, a communication control device 552, and the like.

主制御装置501は、テレビジョン装置500の全体を制御し、CPU、フラッシュROM、及びRAMなどから構成されている。フラッシュROMには、CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム、及びCPUでの処理に用いられる各種データなどが格納されている。また、RAMは、作業用のメモリである。   The main control device 501 controls the entire television device 500 and includes a CPU, a flash ROM, a RAM, and the like. The flash ROM stores a program written in a code readable by the CPU, various data used for processing by the CPU, and the like. The RAM is a working memory.

チューナ503は、アンテナ610で受信された放送波の中から、予め設定されているチャンネルの放送を選局する。   The tuner 503 selects a preset channel broadcast from the broadcast waves received by the antenna 610.

ADC504は、チューナ503の出力信号(アナログ情報)をデジタル情報に変換する。   The ADC 504 converts the output signal (analog information) of the tuner 503 into digital information.

復調回路505は、ADC504からのデジタル情報を復調する。   The demodulation circuit 505 demodulates the digital information from the ADC 504.

TSデコーダ506は、復調回路505の出力信号をTSデコードし、音声情報及び映像情報を分離する。   The TS decoder 506 performs TS decoding on the output signal of the demodulation circuit 505 and separates audio information and video information.

音声デコーダ511は、TSデコーダ506からの音声情報をデコードする。   The audio decoder 511 decodes the audio information from the TS decoder 506.

DAコンバータ(DAC)512は、音声デコーダ511の出力信号をアナログ信号に変換する。   The DA converter (DAC) 512 converts the output signal of the audio decoder 511 into an analog signal.

音声出力回路513は、DAコンバータ(DAC)512の出力信号をスピーカ514に出力する。   The audio output circuit 513 outputs the output signal of the DA converter (DAC) 512 to the speaker 514.

映像デコーダ521は、TSデコーダ506からの映像情報をデコードする。   The video decoder 521 decodes the video information from the TS decoder 506.

映像・OSD合成回路522は、映像デコーダ521の出力信号とOSD描画回路525の出力信号を合成する。   The video / OSD synthesis circuit 522 synthesizes the output signal of the video decoder 521 and the output signal of the OSD drawing circuit 525.

映像出力回路523は、映像・OSD合成回路522の出力信号を画像表示装置524に出力する。   The video output circuit 523 outputs the output signal of the video / OSD synthesis circuit 522 to the image display device 524.

OSD描画回路525は、画像表示装置524の画面に文字や図形を表示するためのキャラクタ・ジェネレータを備えており、操作装置532やIR受光器551からの指示に応じて表示情報が含まれる信号を生成する。   The OSD drawing circuit 525 includes a character generator for displaying characters and figures on the screen of the image display device 524, and a signal including display information in response to an instruction from the operation device 532 or the IR light receiver 551. Generate.

メモリ531には、AV(Audio−Visual)データ等が一時的に蓄積される。   The memory 531 temporarily stores AV (Audio-Visual) data and the like.

操作装置532は、例えばコントロールパネルなどの入力媒体(図示省略)を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置501に通知する。   The operating device 532 includes an input medium (not shown) such as a control panel, for example, and notifies the main controller 501 of various information input by the user.

ドライブIF541は、双方向の通信インターフェースであり、一例としてATAPI(AT Attachment Packet Interface)に準拠している。   The drive IF 541 is a bi-directional communication interface, and is compliant with ATAPI (AT Attachment Packet Interface) as an example.

ハードディスク装置542は、ハードディスクと、このハードディスクを駆動するための駆動装置などから構成されている。駆動装置は、ハードディスクにデータを記録するとともに、ハードディスクに記録されているデータを再生する。   The hard disk device 542 includes a hard disk and a driving device for driving the hard disk. The drive device records data on the hard disk and reproduces data recorded on the hard disk.

光ディスク装置543は、光ディスク(例えば、DVD)にデータを記録するとともに、光ディスクに記録されているデータを再生する。   The optical disk device 543 records data on an optical disk (for example, DVD) and reproduces data recorded on the optical disk.

IR受光器551は、リモコン送信機620からの光信号を受信し、主制御装置501に通知する。   The IR light receiver 551 receives the optical signal from the remote control transmitter 620 and notifies the main controller 501 of it.

通信制御装置552は、インターネットとの通信を制御する。インターネットを介して各種情報を取得することができる。   The communication control device 552 controls communication with the Internet. Various information can be acquired via the Internet.

画像表示装置524は、一例として図24に示されるように、表示器700、及び表示制御装置780を有している。   As shown in FIG. 24 as an example, the image display device 524 includes a display 700 and a display control device 780.

表示器700は、一例として図25に示されるように、複数(ここでは、n×m個)の表示素子702がマトリックス状に配置されたディスプレイ710を有している。   As shown in FIG. 25 as an example, the display 700 includes a display 710 in which a plurality of (here, n × m) display elements 702 are arranged in a matrix.

また、ディスプレイ710は、一例として図26に示されるように、X軸方向に沿って等間隔に配置されているn本の走査線(X0、X1、X2、X3、・・・・・、Xn−2、Xn−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本のデータ線(Y0、Y1、Y2、Y3、・・・・・、Ym−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本の電流供給線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、・・・・・、Ym−1i)を有している。そして、走査線とデータ線とによって、表示素子702を特定することができる。   In addition, as shown in FIG. 26 as an example, the display 710 includes n scanning lines (X0, X1, X2, X3,..., Xn) arranged at equal intervals along the X-axis direction. -2, Xn-1), m data lines (Y0, Y1, Y2, Y3, ..., Ym-1) arranged at equal intervals along the Y-axis direction, in the Y-axis direction M current supply lines (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i,..., Ym-1i) arranged at equal intervals along the line. The display element 702 can be specified by the scan line and the data line.

各表示素子702は、一例として図27に示されるように、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子750と、この有機EL素子750を発光させるためのドライブ回路720とを有している。すなわち、ディスプレイ710は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ELディスプレイである。また、ディスプレイ710は、カラー対応の32インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 27 as an example, each display element 702 includes an organic EL (electroluminescence) element 750 and a drive circuit 720 for causing the organic EL element 750 to emit light. That is, the display 710 is a so-called active matrix type organic EL display. The display 710 is a color-compatible 32-inch display. The size is not limited to this.

有機EL素子750は、一例として図28に示されるように、有機EL薄膜層740と、陰極712と、陽極714とを有している。   As an example, the organic EL element 750 includes an organic EL thin film layer 740, a cathode 712, and an anode 714, as shown in FIG.

陰極712には、アルミニウム(Al)が用いられている。なお、マグネシウム(Mg)−銀(Ag)合金、アルミニウム(Al)−リチウム(Li)合金、ITO(Indium Tin Oxide)などを用いても良い。   Aluminum (Al) is used for the cathode 712. A magnesium (Mg) -silver (Ag) alloy, an aluminum (Al) -lithium (Li) alloy, ITO (Indium Tin Oxide), or the like may be used.

陽極714には、ITOが用いられている。なお、In、SnO、ZnOなどの導電性を有する酸化物、銀(Ag)−ネオジウム(Nd)合金などを用いても良い。 ITO is used for the anode 714. Note that a conductive oxide such as In 2 O 3 , SnO 2 , or ZnO, a silver (Ag) -neodymium (Nd) alloy, or the like may be used.

有機EL薄膜層740は、電子輸送層742と発光層744と正孔輸送層746とを有している。そして、電子輸送層742に陰極712が接続され、正孔輸送層746に陽極714が接続されている。陽極714と陰極712との間に所定の電圧を印加すると発光層744が発光する。   The organic EL thin film layer 740 includes an electron transport layer 742, a light emitting layer 744, and a hole transport layer 746. A cathode 712 is connected to the electron transport layer 742, and an anode 714 is connected to the hole transport layer 746. When a predetermined voltage is applied between the anode 714 and the cathode 712, the light emitting layer 744 emits light.

また、図27に示すように、ドライブ回路720は、2つの電界効果型トランジスタ810及び820、コンデンサ830を有している。   As shown in FIG. 27, the drive circuit 720 includes two field effect transistors 810 and 820 and a capacitor 830.

電界効果型トランジスタ810は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Gは、所定の走査線に接続され、ソース電極Sは、所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Dは、コンデンサ830の一方の端子に接続されている。   The field effect transistor 810 operates as a switch element. The gate electrode G is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S is connected to a predetermined data line. The drain electrode D is connected to one terminal of the capacitor 830.

コンデンサ830は、電界効果型トランジスタ810の状態、すなわちデータを記憶しておくためのものである。コンデンサ830の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。   The capacitor 830 is for storing the state of the field effect transistor 810, that is, data. The other terminal of the capacitor 830 is connected to a predetermined current supply line.

電界効果型トランジスタ820は、有機EL素子750に大きな電流を供給するためのものである。ゲート電極Gは、電界効果型トランジスタ810のドレイン電極Dと接続されている。そして、ドレイン電極Dは、有機EL素子750の陽極714に接続され、ソース電極Sは、所定の電流供給線に接続されている。   The field effect transistor 820 is for supplying a large current to the organic EL element 750. The gate electrode G is connected to the drain electrode D of the field effect transistor 810. The drain electrode D is connected to the anode 714 of the organic EL element 750, and the source electrode S is connected to a predetermined current supply line.

そこで、電界効果型トランジスタ810が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ820によって、有機EL素子750は駆動される。   Therefore, when the field effect transistor 810 is turned on, the organic EL element 750 is driven by the field effect transistor 820.

表示制御装置780は、一例として図29に示されるように、画像データ処理回路782、走査線駆動回路784、及びデータ線駆動回路786を有している。   As an example, the display control device 780 includes an image data processing circuit 782, a scanning line driving circuit 784, and a data line driving circuit 786, as shown in FIG.

画像データ処理回路782は、映像出力回路523の出力信号に基づいて、ディスプレイ710における複数の表示素子702の輝度を判断する。   The image data processing circuit 782 determines the brightness of the plurality of display elements 702 in the display 710 based on the output signal of the video output circuit 523.

走査線駆動回路784は、画像データ処理回路782の指示に応じてn本の走査線に個別に電圧を印加する。   The scanning line driving circuit 784 individually applies voltages to the n scanning lines in accordance with an instruction from the image data processing circuit 782.

データ線駆動回路786は、画像データ処理回路782の指示に応じてm本のデータ線に個別に電圧を印加する。   The data line driving circuit 786 individually applies voltages to the m data lines in accordance with an instruction from the image data processing circuit 782.

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るテレビジョン装置500では、映像デコーダ521と映像・OSD合成回路522と映像出力回路523とOSD描画回路525とによって画像データ作成装置が構成されている。   As is apparent from the above description, in the television device 500 according to the present embodiment, the video decoder 521, the video / OSD synthesis circuit 522, the video output circuit 523, and the OSD drawing circuit 525 constitute an image data creation device. Yes.

また、上記においては、光制御素子が有機EL素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、液晶素子、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子であってもよい。   In the above description, the light control element is an organic EL element. However, the present invention is not limited to this, and may be a liquid crystal element, an electrochromic element, an electrophoretic element, or an electrowetting element.

例えば、光制御素子が液晶素子の場合は、上記ディスプレイ710として、液晶ディスプレイ用いる。この場合においては、図30に示されるように、表示素子703における電流供給線は不要となる。   For example, when the light control element is a liquid crystal element, a liquid crystal display is used as the display 710. In this case, as shown in FIG. 30, the current supply line in the display element 703 is not necessary.

また、この場合では、一例として図31に示されるように、ドライブ回路730は、図27に示される電界効果型トランジスタ(810、820)と同様な1つの電界効果型トランジスタ840のみで構成することができる。電界効果型トランジスタ840では、ゲート電極Gが所定の走査線に接続され、ソース電極Sが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Dが液晶素子770の画素電極、及びコンデンサ760に接続されている。なお、図31における符号762、772は、それぞれコンデンサ760、液晶素子770の対向電極(コモン電極)である。   In this case, as shown in FIG. 31 as an example, the drive circuit 730 is configured by only one field effect transistor 840 similar to the field effect transistor (810, 820) shown in FIG. Can do. In the field effect transistor 840, the gate electrode G is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S is connected to a predetermined data line. Further, the drain electrode D is connected to the pixel electrode of the liquid crystal element 770 and the capacitor 760. Note that reference numerals 762 and 772 in FIG. 31 denote a counter electrode (common electrode) of the capacitor 760 and the liquid crystal element 770, respectively.

尚、本実施の形態における電界効果型トランジスタ810、820及び840は、第1の実施の形態における電界効果型トランジスタが用いられている。これにより、本実施の形態では、低消費電力で高性能なテレビジョン装置を得ることができる。   The field effect transistors 810, 820, and 840 in this embodiment are the field effect transistors in the first embodiment. Thus, in this embodiment, a high-performance television device with low power consumption can be obtained.

また、第1の実施の形態における電界効果型トランジスタ、及び第3の実施の形態における揮発性メモリは、表示制御装置780に含まれる画像データ処理回路782、走査線駆動回路784、及びデータ線駆動回路786に利用することができる。これにより、表示素子702がマトリックス状に配置されたディスプレイ710を含んだ表示器700と、表示制御装置780を同一平面状に形成することが可能となり、低コストのテレビジョン装置を得ることができる。   In addition, the field effect transistor in the first embodiment and the volatile memory in the third embodiment are the image data processing circuit 782, the scanning line driving circuit 784, and the data line driving included in the display control device 780. The circuit 786 can be used. Thus, the display 700 including the display 710 in which the display elements 702 are arranged in a matrix and the display control device 780 can be formed on the same plane, and a low-cost television device can be obtained. .

また、上記実施形態では、システムがテレビジョン装置の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに画像や情報を表示する装置として上記画像表示装置524を備えていれば良い。例えば、コンピュータ(パソコンを含む)と画像表示装置524とが接続されたコンピュータシステムであっても良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a system was a television apparatus, it is not limited to this. In short, the image display device 524 may be provided as a device for displaying images and information. For example, a computer system in which a computer (including a personal computer) and an image display device 524 are connected may be used.

また、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子BOOK、PDA(Personal Digital Assistant)などの携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラなどの撮像機器における表示手段に画像表示装置524を用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段に画像表示装置524を用いることができる。さらに、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段に画像表示装置524を用いることができる。   In addition, an image display device 524 is provided as a display unit in a portable information device such as a mobile phone, a portable music player, a portable video player, an electronic BOOK, or a PDA (Personal Digital Assistant), or an imaging device such as a still camera or a video camera. Can be used. Further, the image display device 524 can be used as a display unit for various information in a mobile system such as a car, an aircraft, a train, and a ship. Furthermore, the image display device 524 can be used as a display unit for various information in a measurement device, an analysis device, a medical device, and an advertising medium.

なお、第1〜6の実施形態に係る電界効果型トランジスタ、揮発性メモリ、不揮発性メモリは、表示素子、画像表示装置以外のもの(例えば、ICカード、IDタグ)にも用いることができる。   The field effect transistors, volatile memories, and nonvolatile memories according to the first to sixth embodiments can be used for devices other than display elements and image display devices (for example, IC cards and ID tags).

(実施例1)
次に、実施例1として、本発明に係る電界効果型トランジスタについて説明する。実施例1において作製した電界効果型トランジスタの構成図である図2に基づいて、実施例1における電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。
Example 1
Next, as Example 1, a field effect transistor according to the present invention will be described. Based on FIG. 2 which is a block diagram of the field effect transistor manufactured in Example 1, the manufacturing method of the field effect transistor in Example 1 is demonstrated.

最初に、無アルカリガラスからなる基板21上に、メタルマスクを介しゲート電極22としてDCスパッタ法により、モリブデン(Mo)を100nm形成した。次に、La(thd)3、Mg(thd)2 (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶媒に溶解させたものを原料とし、CVD法によってマグネシウムランタン複合酸化物絶縁膜を200nm成膜し、ゲート絶縁層23を形成した。   First, molybdenum (Mo) was formed to 100 nm as a gate electrode 22 on a substrate 21 made of alkali-free glass by a DC sputtering method through a metal mask. Next, La (thd) 3, Mg (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) were used as solvents in tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme) and tetrahydrofuran (THF), respectively. A dissolved material was used as a raw material, and a magnesium lanthanum composite oxide insulating film was formed to a thickness of 200 nm by a CVD method to form a gate insulating layer 23.

次に、チャンバー内にアルゴン(Ar)と酸素(O)ガスを導入し、MgIn焼結体ターゲットを用いて、常温でDCスパッタ法を行うことにより、半導体層24となるMg−In系酸化物膜を成膜した。尚、半導体層24は、形成される領域に開口部を有するメタルマスクを用いて成膜を行うことにより、所定の領域にのみ形成した。また、成膜された半導体層24の膜厚は、約100nmであった。 Next, argon (Ar) and oxygen (O 2 ) gas is introduced into the chamber, and a DC sputtering method is performed at room temperature using an MgIn 2 O 4 sintered body target, whereby Mg − that becomes the semiconductor layer 24 is formed. An In-based oxide film was formed. The semiconductor layer 24 was formed only in a predetermined region by performing film formation using a metal mask having an opening in the region to be formed. The film thickness of the deposited semiconductor layer 24 was about 100 nm.

次に、アルミニウム(Al)を蒸着源として、真空蒸着によりソース電極25及びドレイン電極26を形成した。尚、ソース電極25及びドレイン電極26は、形成される領域に開口部を有するメタルマスクを用いて成膜を行うことにより、所定の領域にのみ形成した。また、成膜されたソース電極25及びドレイン電極26の膜厚は、約100nmであり、形成されたチャネル長は約50μm、チャネル幅は約400μmであった。   Next, the source electrode 25 and the drain electrode 26 were formed by vacuum deposition using aluminum (Al) as a deposition source. Note that the source electrode 25 and the drain electrode 26 were formed only in a predetermined region by performing film formation using a metal mask having an opening in the region to be formed. The film thickness of the formed source electrode 25 and drain electrode 26 was about 100 nm, the formed channel length was about 50 μm, and the channel width was about 400 μm.

次に、大気中において、300℃、1時間の条件で、半導体層24の熱処理を行った。   Next, the semiconductor layer 24 was heat-treated in the atmosphere at 300 ° C. for 1 hour.

これにより、実施例1における電界効果型トランジスタを作製した。   Thereby, the field effect transistor in Example 1 was produced.

(比較例1)
次に、比較例1として、従来からの構造の電界効果型トランジスタについて、図2に基づき説明する。実施例1と比較例1における電界効果型トランジスタは、ゲート絶縁層23の作製方法のみが異なっており、その他の層に関しては、まったく同様の作製方法・材料によって作製した。
(Comparative Example 1)
Next, a field effect transistor having a conventional structure will be described as Comparative Example 1 with reference to FIG. The field effect transistors in Example 1 and Comparative Example 1 differ only in the manufacturing method of the gate insulating layer 23, and the other layers were manufactured by the same manufacturing methods and materials.

実施例1と同様の方法にて基板21上にゲート電極22を形成した後、 RFスパッタ法により、SiOを200nm成膜し、ゲート絶縁層23を形成した。その後、実施例1と同様の方法にて、半導体層24、ソース電極25、ドレイン電極26を形成し、比較例1における電界効果型トランジスタを作製した。 After forming the gate electrode 22 on the substrate 21 by the same method as in Example 1, 200 nm of SiO 2 was formed by RF sputtering to form the gate insulating layer 23. Then, the semiconductor layer 24, the source electrode 25, and the drain electrode 26 were formed by the same method as Example 1, and the field effect transistor in the comparative example 1 was produced.

(実施例1と比較例1)
図32に、実施例1の電界効果型トランジスタと、比較例1の電界効果型トランジスタとのトランジスタ特性を示す。実施例1の電界効果型トランジスタ及び比較例1の電界効果型トランジスタは、ともにON状態に流れる電流とOFF状態に流れる電流との電流比であるON/OFF比が7桁以上あり、スイッチング動作が良好であった。また、実施例1の電界効果型トランジスタは、比較例1の電界効果型トランジスタと同様に、ゲート電圧Vgが約0Vにおいて、電流Idが増加し始めており、実施例1の電界効果型トランジスタは、良好なトランジスタ特性を示す旨が確認された。更に、上述のとおり、実施例1の電界効果型トランジスタは、比較例1の電界効果型トランジスタに比べてゲート絶縁層の比誘電率が高い値となるため、ON状態において流れる電流Idは、実施例1の電界効果型トランジスタは、比較例1の電界効果型トランジスタに比べて高い値を示した。
(Example 1 and Comparative Example 1)
FIG. 32 shows transistor characteristics of the field-effect transistor of Example 1 and the field-effect transistor of Comparative Example 1. The field effect transistor of Example 1 and the field effect transistor of Comparative Example 1 both have an ON / OFF ratio, which is the current ratio between the current flowing in the ON state and the current flowing in the OFF state, of 7 digits or more, and the switching operation is It was good. Further, in the field effect transistor of Example 1, like the field effect transistor of Comparative Example 1, the current Id starts to increase when the gate voltage Vg is about 0 V. The field effect transistor of Example 1 is It was confirmed that good transistor characteristics were exhibited. Further, as described above, the field effect transistor of Example 1 has a higher dielectric constant of the gate insulating layer than the field effect transistor of Comparative Example 1, and therefore the current Id flowing in the ON state is The field effect transistor of Example 1 showed a higher value than the field effect transistor of Comparative Example 1.

尚、実施例1において形成されるゲート絶縁層23を構成するマグネシウムランタン複合酸化物は、比誘電率の値が約9であり、比較例1において形成される熱酸化によるSiO膜の比誘電率の値である約3.9よりも高い値を示した。また、低リーク電流特性であることが確認された。また、ゲート絶縁層23を600℃で1時間加熱してもX線回折実験では回折ピークは観測されず、アモルファス状態であることが確認された。 The magnesium lanthanum composite oxide constituting the gate insulating layer 23 formed in Example 1 has a relative dielectric constant of about 9, and the relative dielectric constant of the SiO 2 film formed by thermal oxidation in Comparative Example 1 The value was higher than the rate value of about 3.9. Moreover, it was confirmed that it has a low leakage current characteristic. Further, even when the gate insulating layer 23 was heated at 600 ° C. for 1 hour, no diffraction peak was observed in the X-ray diffraction experiment, and it was confirmed to be in an amorphous state.

(実施例2)
図5に基づき実施例2における電界効果型トランジスタ(MOS−FET)について説明する。本実施例は、p型Si基板51に、La(thd)、Sr(thd) (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させたものを液体原料とし、CVD法によってストロンチウムランタン複合酸化物絶縁膜を5nm成膜した。更にCVD法によって多結晶シリコン膜を形成後、フォトリソグラフィ工程によって多結晶シリコン膜、ランタンストロンチウム複合酸化物絶縁膜をパターンニングすることにより、ゲート絶縁膜52、ゲート電極53を形成した。次にCVD法によりSiONを堆積した後、全面をドライエッチングしてゲート側壁絶縁膜54を形成した。次に、ゲート電極53、ゲート側壁絶縁膜54を自己整合マスクとして、p型Si基板51にリンのイオン注入を行い、イオン拡散によって、ソース領域55ドレイン領域56を形成した。次にCVD法によりSiOを堆積し、フォトリソグラフィ工程によってコンタクトホールが開口された層間絶縁膜57を形成した。最後に、スパッタ法によってAl層を堆積し、コンタクトホールを埋め込み、フォトリソグラフィ工程によってパターンニングし、ソース電極58、ドレイン電極59を形成した。以上の工程により、電界効果型トランジスタ(MOS−FET)を作製した。
(Example 2)
A field effect transistor (MOS-FET) in the second embodiment will be described with reference to FIG. In this example, La (thd) 3 and Sr (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) were respectively added to a p-type Si substrate 51 by tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme). ) And tetrahydrofuran (THF) were used as liquid raw materials, and a strontium lanthanum composite oxide insulating film was formed to a thickness of 5 nm by the CVD method. Further, after forming a polycrystalline silicon film by a CVD method, the polycrystalline silicon film and the lanthanum strontium complex oxide insulating film are patterned by a photolithography process, thereby forming a gate insulating film 52 and a gate electrode 53. Next, after depositing SiON by the CVD method, the entire surface was dry etched to form a gate sidewall insulating film 54. Next, phosphorus ions were implanted into the p-type Si substrate 51 using the gate electrode 53 and the gate sidewall insulating film 54 as a self-alignment mask, and a source region 55 and a drain region 56 were formed by ion diffusion. Next, SiO 2 was deposited by CVD, and an interlayer insulating film 57 having contact holes opened was formed by a photolithography process. Finally, an Al layer was deposited by sputtering, a contact hole was filled, and patterning was performed by a photolithography process to form a source electrode 58 and a drain electrode 59. Through the above steps, a field effect transistor (MOS-FET) was manufactured.

本実施例にて作製した電界効果型トランジスタは良好なトランジスタ特性、低リーク電流特性を示した。   The field effect transistor produced in this example showed good transistor characteristics and low leakage current characteristics.

尚、本実施例において形成されたゲート絶縁層52を構成するストロンチウムランタン複合酸化物は、比誘電率の値が約10であり、低リーク電流特性であることが確認された。また、X線回折実験によりアモルファス状態であることが確認された。   It should be noted that the strontium lanthanum composite oxide constituting the gate insulating layer 52 formed in this example has a relative dielectric constant of about 10 and is confirmed to have low leakage current characteristics. Further, it was confirmed by an X-ray diffraction experiment that the film was in an amorphous state.

(実施例3)
次に、実施例3として、本実施の形態に関わる揮発性メモリについて説明する。
Example 3
Next, as Example 3, a volatile memory according to this embodiment will be described.

実施例3において作製した揮発性メモリについて、構成図である図33に基づき製造方法について説明する。   A manufacturing method of the volatile memory manufactured in Example 3 will be described with reference to FIG.

最初に、無アルカリガラスからなる基板111上に、ゲート電極112、及び第2のキャパシタ電極113を形成した。具体的には、ガラス基板111上に、DCスパッタ法によりモリブデン(Mo)膜を厚さが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極112、及び第2のキャパシタ電極113のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極112、及び第2のキャパシタ電極113を形成した。   First, the gate electrode 112 and the second capacitor electrode 113 were formed on the substrate 111 made of alkali-free glass. Specifically, a molybdenum (Mo) film was formed on the glass substrate 111 by DC sputtering so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist is applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode 112 and the second capacitor electrode 113 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, RIE (Reactive Ion) Etching) removed the molybdenum film in the region where the resist pattern was not formed, and then removed the resist pattern, thereby forming the gate electrode 112 and the second capacitor electrode 113.

次に、ゲート絶縁層114を形成した。具体的には、ゲート電極112及びガラス基板111上に、La(thd)、Ba(thd) (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させたものを液体原料とし、CVD法により、バリウムランタン複合酸化物絶縁膜を約200nm成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁膜114のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のバリウムランタン複合酸化物絶縁膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート絶縁層114を形成した。 Next, the gate insulating layer 114 was formed. Specifically, La (thd) 3 and Ba (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) are respectively formed on the gate electrode 112 and the glass substrate 111 with tetraethylene glycol. A barium lanthanum complex oxide insulating film having a thickness of about 200 nm was formed by a CVD method using a liquid source material dissolved in dimethyl ether (tetraglyme) and tetrahydrofuran (THF). Thereafter, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern of the gate insulating film 114 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching). The gate insulating layer 114 was formed by removing the barium lanthanum complex oxide insulating film in the region where it was not formed, and then removing the resist pattern.

次に、キャパシタ誘電層115を形成した。具体的には、第2のキャパシタ電極123上に、La(thd)、Ba(thd) (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させたものを液体原料とし、CVD法により、バリウムランタン複合酸化物絶縁膜を約50nm成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるキャパシタ誘電層115のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のバリウムランタン複合酸化物絶縁膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、キャパシタ誘電層115を形成した。 Next, a capacitor dielectric layer 115 was formed. Specifically, on the second capacitor electrode 123, La (thd) 3 and Ba (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) are respectively tetraethylene glycol dimethyl ether. (Tetraglyme) dissolved in tetrahydrofuran (THF) was used as a liquid raw material, and a barium lanthanum composite oxide insulating film was formed to a thickness of about 50 nm by CVD. Thereafter, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern of the capacitor dielectric layer 115 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching). The capacitor dielectric layer 115 was formed by removing the barium lanthanum complex oxide insulating film in the unformed region and then removing the resist pattern.

次に、ソース電極116及びドレイン電極117を形成した。本実施例において、ドレイン電極117は、第三の実施の形態における第1のキャパシタ電極の役割も兼ねており、キャパシタ誘電層115、第2のキャパシタ電極と共にキャパシタを形成する。   Next, the source electrode 116 and the drain electrode 117 were formed. In this example, the drain electrode 117 also serves as the first capacitor electrode in the third embodiment, and forms a capacitor together with the capacitor dielectric layer 115 and the second capacitor electrode.

具体的には、ゲート絶縁層114、及びキャパシタ誘電層115上にDCスパッタ法により透明導電膜であるITO膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、ITO膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるソソース電極116及びドレイン電極117のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のITO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ITO膜からなるソース電極116及びドレイン電極117を形成した。   Specifically, an ITO film, which is a transparent conductive film, is formed on the gate insulating layer 114 and the capacitor dielectric layer 115 by a DC sputtering method so that the film thickness becomes about 100 nm, and then, on the ITO film, A resist pattern similar to the pattern of the source electrode 116 and the drain electrode 117 to be formed is formed by applying a photoresist, pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, an area in which no resist pattern is formed by RIE The ITO film was removed, and then the resist pattern was also removed to form the source electrode 116 and the drain electrode 117 made of the ITO film.

次に、半導体層118を形成した。具体的には、DCスパッタ法により、Mg−In系酸化物膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、Mg−In系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される半導体層118のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のMg−In系酸化物膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、半導体層118を形成した。これにより、ソース電極116とドレイン電極117との間にチャネルが形成されるように半導体層118が形成された。   Next, the semiconductor layer 118 was formed. Specifically, an Mg—In based oxide film is formed to a thickness of about 100 nm by DC sputtering, and then a photoresist is applied on the Mg—In based oxide film, A resist pattern similar to the pattern of the semiconductor layer 118 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the Mg-In oxide film in a region where the resist pattern is not formed is removed by RIE. Then, the semiconductor layer 118 was formed by removing the resist pattern. Thus, the semiconductor layer 118 was formed so that a channel was formed between the source electrode 116 and the drain electrode 117.

以上の工程により、揮発性メモリを作製した。本実施例にて作製した揮発性メモリのゲート絶縁層114、キャパシタ誘電層115を構成するバリウムランタン複合酸化物は、比誘電率の値が約11であり、低リーク電流特性であることが確認された。また、X線回折実験によりアモルファス状態であることが確認された。   A volatile memory was manufactured through the above steps. The barium lanthanum composite oxide constituting the gate insulating layer 114 and the capacitor dielectric layer 115 of the volatile memory manufactured in this example has a relative dielectric constant of about 11, and is confirmed to have low leakage current characteristics. It was done. Further, it was confirmed by an X-ray diffraction experiment that the film was in an amorphous state.

(実施例4)
次に、図10に基づき実施例4における揮発性半導体メモリについて説明する。本実施例は、p型Si基板71上に、Y(thd)3、Sr(thd)2 (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶媒に溶解させたものを原料とし、CVD法によってストロンチウムイットリウム複合酸化物絶縁膜を5nm形成した。次にCVD法によって多結晶シリコンを形成後、フォトリソグラフィ工程によって多結晶シリコン膜、バリウムイットリウム複合酸化物絶縁膜をフォトリソグラフィ法によりパターンニングすることで、ゲート絶縁層72、ゲート電極73を形成した。次にCVD法によりSiONを堆積した後、全面をドライエッチングすることにより、ゲート側壁絶縁膜74を形成した。次に、ゲート電極73、ゲート側壁絶縁膜74を自己整合マスクとして、p型Si基板71にリンのイオン注入を行い、イオン拡散させることで、ソース領域75ドレイン領域76を形成した。次にCVD法によりSiOを堆積し、フォトリソグラフィ工程によりコンタクトホールが開口された層間絶縁膜77を形成した。CVD法によって多結晶シリコン膜を堆積し、コンタクトホールを埋め込み、フォトリソグラフィ工程によりビット線電極78を形成した。次にCVD法によりSiOを堆積し、フォトリソグラフィ工程によりドレイン領域76上にコンタクトホールが開口された層間絶縁膜79を形成した。次にCVD法によって多結晶シリコン膜を成膜し、フォトリソグラフィ工程によりキャパシタ下部電極80を形成した。次に、Y(thd)3、Sr(thd)2 (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶媒に溶解させたものを原料とし、CVD法によってストロンチウムイットリウム複合酸化物絶縁膜を30nm成膜し、キャパシタ誘電層81を形成後、CVD法によって多結晶シリコン膜を形成し、キャパシタ上部電極82を形成した。これらの工程により、揮発性半導体メモリ素子を作製した。
Example 4
Next, the volatile semiconductor memory in Example 4 is demonstrated based on FIG. In this example, Y (thd) 3 and Sr (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanionato) are respectively formed on a p-type Si substrate 71 by tetraethylene glycol dimethyl ether ( tetraglyme), tetrahydrofuran (THF) dissolved in a solvent as a raw material, and a strontium yttrium composite oxide insulating film was formed to a thickness of 5 nm by CVD. Next, after forming polycrystalline silicon by the CVD method, the gate insulating layer 72 and the gate electrode 73 are formed by patterning the polycrystalline silicon film and the barium yttrium composite oxide insulating film by a photolithography method by a photolithography process. . Next, after depositing SiON by the CVD method, the gate sidewall insulating film 74 was formed by dry etching the entire surface. Next, using the gate electrode 73 and the gate sidewall insulating film 74 as a self-alignment mask, phosphorus ions are implanted into the p-type Si substrate 71 and ion diffusion is performed, thereby forming a source region 75 and a drain region 76. Next, SiO 2 was deposited by CVD, and an interlayer insulating film 77 having contact holes opened was formed by a photolithography process. A polycrystalline silicon film was deposited by CVD, a contact hole was buried, and a bit line electrode 78 was formed by a photolithography process. Next, SiO 2 was deposited by CVD, and an interlayer insulating film 79 having contact holes opened was formed on the drain region 76 by a photolithography process. Next, a polycrystalline silicon film was formed by a CVD method, and a capacitor lower electrode 80 was formed by a photolithography process. Next, Y (thd) 3, Sr (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) were used as solvents in tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme) and tetrahydrofuran (THF), respectively. The dissolved material is used as a raw material, a strontium yttrium composite oxide insulating film is formed to a thickness of 30 nm by CVD, a capacitor dielectric layer 81 is formed, a polycrystalline silicon film is formed by CVD, and a capacitor upper electrode 82 is formed. . Through these steps, a volatile semiconductor memory element was produced.

以上の工程により、揮発性メモリを作製した。本実施例にて作製した揮発性メモリのゲート絶縁層72、キャパシタ誘電層81を構成するストロンチウムイットリウム複合酸化物絶縁膜は、比誘電率の値が約7であり、低リーク電流特性であることが確認された。また、X線回折実験によりアモルファス状態であることが確認された。   A volatile memory was manufactured through the above steps. The strontium yttrium composite oxide insulating film constituting the gate insulating layer 72 and the capacitor dielectric layer 81 of the volatile memory manufactured in this example has a relative dielectric constant of about 7 and low leakage current characteristics. Was confirmed. Further, it was confirmed by an X-ray diffraction experiment that the film was in an amorphous state.

(実施例5)
次に、実施例5として、本実施の形態に関わる不揮発性メモリについて説明する。
(Example 5)
Next, as Example 5, a nonvolatile memory according to this embodiment will be described.

実施例5において作製した揮発性メモリの構成図である図11に基づいて、実施例5における不揮発性メモリの製造方法について説明する。   Based on FIG. 11, which is a configuration diagram of a volatile memory manufactured in Example 5, a method for manufacturing a nonvolatile memory in Example 5 will be described.

最初に、無アルカリガラスからなる基板91上に、ゲート電極92を形成した。具体的には、ガラス基板91上に、DCスパッタ法によりモリブデン(Mo)膜を厚さが約30nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極92のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極92を形成した。   First, the gate electrode 92 was formed on the substrate 91 made of alkali-free glass. Specifically, a molybdenum (Mo) film was formed on the glass substrate 91 by DC sputtering so as to have a thickness of about 30 nm. After that, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode 92 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, a resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching) The molybdenum film in the region that was not formed was removed, and then the resist pattern was also removed, thereby forming the gate electrode 92.

次に、ゲート絶縁層93を形成した。具体的には、ゲート電極92及びガラス基板91上に、La(thd)、Ca(thd) (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させたものを液体原料とし、CVD法により、カルシウムランタン複合酸化物絶縁膜を約100nm成膜し、ゲート絶縁層93を形成した。 Next, the gate insulating layer 93 was formed. Specifically, on the gate electrode 92 and the glass substrate 91, La (thd) 3 and Ca (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) are respectively tetraethylene glycol. A material dissolved in dimethyl ether (tetraglyme) and tetrahydrofuran (THF) was used as a liquid raw material, and a calcium lanthanum composite oxide insulating film was formed to a thickness of about 100 nm by a CVD method to form a gate insulating layer 93.

次に、フローティングゲート電極94を形成した。具体的には、ゲート絶縁層93上に、DCスパッタ法によりMo(モリブデン)を厚さ約15nmとなるように成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極94のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極94を形成した。   Next, a floating gate electrode 94 was formed. Specifically, Mo (molybdenum) was deposited on the gate insulating layer 93 by DC sputtering so as to have a thickness of about 15 nm. Thereafter, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode 94 to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, a resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching) The molybdenum film in the region that was not formed was removed, and then the resist pattern was also removed, thereby forming the gate electrode 94.

次に第2のゲート絶縁層95を形成した。具体的には、ゲート絶縁層93、フローティングゲート電極94の上に、CVD法によりSiOを厚さ50nmとなるように成膜し、第2のゲート絶縁層95を形成した。 Next, a second gate insulating layer 95 was formed. More specifically, the gate insulating layer 93, on top of the floating gate electrode 94, was formed to a thickness of 50nm of SiO 2 by CVD method to form a second gate insulating layer 95.

次に、ソース電極96及びドレイン電極97を形成した。具体的には、第2のゲート絶縁層95上にDCスパッタ法により透明導電膜であるITO膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、ITO膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるソソース電極96及びドレイン電極97のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のITO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ITO膜からなるソース電極96及びドレイン電極97を形成した。   Next, the source electrode 96 and the drain electrode 97 were formed. Specifically, an ITO film, which is a transparent conductive film, is formed on the second gate insulating layer 95 by DC sputtering so as to have a film thickness of about 100 nm, and then a photoresist is formed on the ITO film. The resist pattern similar to the pattern of the source electrode 96 and the drain electrode 97 to be formed is formed by coating, pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the ITO film in the region where the resist pattern is not formed by RIE Thereafter, the resist pattern is also removed, thereby forming a source electrode 96 and a drain electrode 97 made of an ITO film.

次に、半導体層98を形成した。具体的には、DCスパッタ法により、Mg−In系酸化物膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、Mg−In系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される半導体層98のパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のMg−In系酸化物膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、半導体層98を形成した。これにより、ソース電極96とドレイン電極97との間にチャネルが形成されるように半導体層98が形成された。   Next, the semiconductor layer 98 was formed. Specifically, an Mg—In based oxide film is formed to a thickness of about 100 nm by DC sputtering, and then a photoresist is applied on the Mg—In based oxide film, A resist pattern similar to the pattern of the semiconductor layer 98 to be formed is formed by pre-baking, exposure with an exposure apparatus, and development, and further, RIE removes the Mg-In oxide film in the region where the resist pattern is not formed. Then, the semiconductor layer 98 was formed by removing the resist pattern. As a result, the semiconductor layer 98 was formed so that a channel was formed between the source electrode 96 and the drain electrode 97.

以上の工程により、不揮発性メモリを作製した。本実施例にて作製した不揮発性メモリのゲート絶縁層93を構成するカルシウムランタン複合酸化物絶縁膜は、比誘電率の値が約8であり、低リーク電流特性であることが確認された。また、X線回折実験によりアモルファス状態であることが確認された。   Through the above steps, a nonvolatile memory was manufactured. The calcium lanthanum composite oxide insulating film constituting the gate insulating layer 93 of the nonvolatile memory manufactured in this example has a relative dielectric constant of about 8 and is confirmed to have low leakage current characteristics. Further, it was confirmed by an X-ray diffraction experiment that the film was in an amorphous state.

(実施例6)
次に、図15に基づき実施例6における不揮発性半導体メモリについて説明する。本実施例は、p型Si基板上101に、表面を熱酸化することにより、SiO膜を5nm形成した後、フォトリソグラフィ工程により第2のゲート絶縁層であるトンネル絶縁膜104を形成した。次にCVD法によって多結晶シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィ工程によりフローティングゲート電極105を形成した。次に、Y(thd)3、Sr(thd)2 (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)の混合粉末をテトラヒドロフラン(THF)とエチレングリコールジメチルエーテル(DME)の混合溶媒に溶解させたものを原料とし、CVD法によってストロンチウムバリウム複合酸化物絶縁膜を25nm成膜し、フォトリソグラフィ工程により、ゲート絶縁層102を形成した。次にCVD法によって多結晶シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィ工程によりゲート電極103を形成した。
(Example 6)
Next, the non-volatile semiconductor memory in Example 6 is demonstrated based on FIG. In this example, a surface of the p-type Si substrate 101 was thermally oxidized to form a SiO 2 film having a thickness of 5 nm, and then a tunnel insulating film 104 as a second gate insulating layer was formed by a photolithography process. Next, a polycrystalline silicon film was formed by a CVD method, and a floating gate electrode 105 was formed by a photolithography process. Next, a mixed powder of Y (thd) 3, Sr (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) is mixed with tetrahydrofuran (THF) and ethylene glycol dimethyl ether (DME). A material dissolved in a solvent was used as a raw material, a strontium barium composite oxide insulating film was formed to a thickness of 25 nm by a CVD method, and a gate insulating layer 102 was formed by a photolithography process. Next, a polycrystalline silicon film was formed by a CVD method, and a gate electrode 103 was formed by a photolithography process.

次にCVD法によりSiONを堆積した後、全面をドライエッチングすることにより、ゲート側壁絶縁膜106を形成した。次に、ゲート電極103、ゲート側壁絶縁膜106を自己整合マスクとして、p型Si基板101にリンのイオン注入を行い、イオン拡散させることで、ソース領域107ドレイン領域108を形成した。   Next, after depositing SiON by the CVD method, the gate sidewall insulating film 106 was formed by dry etching the entire surface. Next, using the gate electrode 103 and the gate sidewall insulating film 106 as a self-alignment mask, phosphorus ions are implanted into the p-type Si substrate 101 and ion diffusion is performed, thereby forming the source region 107 and the drain region 108.

以上の工程により、不揮発性メモリを作製した。本実施例にて作製した不揮発性メモリのゲート絶縁層102を構成するストロンチウムイットリウム複合酸化物絶縁膜は、比誘電率の値が約7であり、低リーク電流特性であることが確認された。また、X線回折実験によりアモルファス状態であることが確認された。   Through the above steps, a nonvolatile memory was manufactured. The strontium yttrium composite oxide insulating film constituting the gate insulating layer 102 of the nonvolatile memory manufactured in this example has a relative dielectric constant of about 7, and it was confirmed that it has low leakage current characteristics. Further, it was confirmed by an X-ray diffraction experiment that the film was in an amorphous state.

(実施例7)
次に、実施例7として、本発明に係る表示素子ついて詳細に説明する。実施例7における表示素子は、図16に示す構成の有機EL表示素子であり、図34に基づいて、実施例7における有機EL表示素子の製造方法について説明する。
(Example 7)
Next, as Example 7, a display element according to the present invention will be described in detail. The display element in Example 7 is an organic EL display element having the configuration shown in FIG. 16, and a method for manufacturing the organic EL display element in Example 7 will be described based on FIG.

最初に、ステップ102(S102)において、第1のゲート電極202、第2のゲート電極203を形成した。具体的には、無アルカリガラスよりなるガラス基板201上に、DCスパッタ法によりモリブデン(Mo)膜を厚さが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のアルミニウム膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、第1のゲート電極202、第2のゲート電極203を形成した。   First, in step 102 (S102), the first gate electrode 202 and the second gate electrode 203 were formed. Specifically, a molybdenum (Mo) film was formed on a glass substrate 201 made of alkali-free glass by a DC sputtering method so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, an area where no resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching) The aluminum film was removed, and then the resist pattern was also removed, whereby the first gate electrode 202 and the second gate electrode 203 were formed.

次に、ステップ104(S104)において、ゲート絶縁層204を形成した。具体的には、第1のゲート電極202、第2のゲート電極203及びガラス基板201上に、La(thd)、Mg(thd) (thd=2,2,6,6−tetramethyl−3,5−heptanedionato)をそれぞれテトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraglyme)、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させたものを液体原料とし、CVD法により、マグネシウムランタン複合酸化物絶縁膜を約200nm成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIE(Reactive Ion Etching)により、レジストパターンの形成されていない領域のマグネシウムランタン複合酸化物絶縁膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することした。これにより、第2のゲート電極203上にスルーホールを有したゲート絶縁層204を形成した。 Next, in step 104 (S104), the gate insulating layer 204 was formed. Specifically, on the first gate electrode 202, the second gate electrode 203, and the glass substrate 201, La (thd) 3 , Mg (thd) 2 (thd = 2,2,6,6-tetramethyl-3 , 5-heptanedionato) dissolved in tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme) and tetrahydrofuran (THF) as liquid raw materials, a magnesium lanthanum composite oxide insulating film was formed to a thickness of about 200 nm by CVD. Thereafter, a photoresist is applied, a resist pattern similar to the pattern to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, an area where no resist pattern is formed by RIE (Reactive Ion Etching) The magnesium lanthanum composite oxide insulating film was removed, and then the resist pattern was also removed. Thus, the gate insulating layer 204 having a through hole was formed over the second gate electrode 203.

次に、ステップ106(S106)において、第1・2のソース電極205・207、及び第1・2のドレイン電極206・208を形成した。具体的には、ゲート絶縁層204上にDCスパッタ法により透明導電膜であるITO膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、ITO膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のITO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ITO膜からなる第1・2のソース電極205・207、及び第1・2のドレイン電極206・208を形成した。これにより、第1のドレイン電極206と第1のゲート電極203が接続された構造となった。   Next, in step 106 (S106), first and second source electrodes 205 and 207 and first and second drain electrodes 206 and 208 were formed. Specifically, an ITO film, which is a transparent conductive film, is formed on the gate insulating layer 204 by DC sputtering so that the film thickness becomes about 100 nm, and then a photoresist is applied on the ITO film, A resist pattern similar to the pattern to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the ITO film in a region where the resist pattern is not formed is removed by RIE, and then the resist pattern is also removed. As a result, first and second source electrodes 205 and 207 made of an ITO film and first and second drain electrodes 206 and 208 were formed. As a result, the first drain electrode 206 and the first gate electrode 203 were connected.

次に、ステップ108(S108)において、第1の半導体層209、第2の半導体層210を形成した。具体的には、DCスパッタ法により、Mg−In系酸化物膜を膜厚が約100nmとなるように成膜し、この後、Mg−In系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるパターンと同様のレジストパターンを形成し、さらに、RIEにより、レジストパターンの形成されていない領域のMg−In系酸化物膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、第1の半導体層209、第2の半導体層210を形成した。これにより、第1のソース電極205と第1のドレイン電極206との間にチャネルが形成されるように第1の半導体層209が、第2のソース電極207と第2のドレイン電極208との間にチャネルが形成されるように第2の半導体層210が形成された。   Next, in step 108 (S108), the first semiconductor layer 209 and the second semiconductor layer 210 were formed. Specifically, an Mg—In based oxide film is formed to a thickness of about 100 nm by DC sputtering, and then a photoresist is applied on the Mg—In based oxide film, A resist pattern similar to the pattern to be formed is formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development, and further, the RIE removes the Mg—In-based oxide film in the region where the resist pattern is not formed. The first semiconductor layer 209 and the second semiconductor layer 210 were formed by removing the resist pattern. Accordingly, the first semiconductor layer 209 is formed between the second source electrode 207 and the second drain electrode 208 so that a channel is formed between the first source electrode 205 and the first drain electrode 206. The second semiconductor layer 210 was formed so that a channel was formed therebetween.

次に、ステップ110(S110)において、第1の保護膜211、第2の保護層212を形成した。具体的には、基板全面に、感光性フッ素樹脂を塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、ポストベークすることにより形成した。このように形成された第1の保護膜211、第2の保護層212の膜厚は、約400nmであった。   Next, in step 110 (S110), a first protective film 211 and a second protective layer 212 were formed. Specifically, a photosensitive fluororesin was applied to the entire surface of the substrate, and a desired pattern was obtained by pre-baking, exposure using an exposure apparatus, and development, and then post-baking. The film thickness of the first protective film 211 and the second protective layer 212 thus formed was about 400 nm.

次に、ステップ112(S112)において、隔壁部213を形成した。具体的には、基板全面に、感光性ポリイミド材料を塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、ポストベークすることにより形成した。このように形成された隔壁部213の膜厚は、約1μmであった。   Next, in step 112 (S112), the partition wall 213 was formed. Specifically, a photosensitive polyimide material was applied to the entire surface of the substrate, and a desired pattern was obtained by pre-baking, exposure using an exposure apparatus, and development, and then post-baking. The film thickness of the partition wall 213 formed in this way was about 1 μm.

次に、ステップ114(S114)において、インクジェット装置を用いて、隔壁部213が形成されていない領域に有機EL層214を形成した。   Next, in step 114 (S114), the organic EL layer 214 was formed in a region where the partition wall 213 was not formed using an ink jet apparatus.

次に、ステップ116(S116)において、上部電極215を形成した。具体的には、MgAgを真空蒸着することにより、上部電極215を形成した。   Next, in step 116 (S116), the upper electrode 215 was formed. Specifically, the upper electrode 215 was formed by vacuum vapor deposition of MgAg.

次に、ステップ118(S118)において、封止層216を形成した。具体的には、CVDによりSiO膜を約2μm成膜することにより、封止層216を形成した。 Next, in step 118 (S118), the sealing layer 216 was formed. Specifically, the sealing layer 216 was formed by forming a SiO 2 film with a thickness of about 2 μm by CVD.

次に、ステップ120(S120)において、対向基板218の貼り合わせを行った。具体的には、封止層216の上に、接着層217を形成し、無アルカリガラスからなる対向基板218を貼り合わせた。これにより、図16に示す構成の実施例7における有機EL表示装置の表示パネルを作製した。   Next, in step 120 (S120), the counter substrate 218 was bonded. Specifically, an adhesive layer 217 was formed over the sealing layer 216, and a counter substrate 218 made of non-alkali glass was bonded thereto. Thus, a display panel of the organic EL display device in Example 7 having the configuration shown in FIG. 16 was produced.

次に、ステップ122(S122)において、表示制御装置を接続した。具体的には、上記表示パネルに不図示の表示制御装置を接続し、表示パネルにおいて画像を表示することができるようにした。これにより、有機EL表示素子の画像表示システムを作製した。   Next, in step 122 (S122), a display control device was connected. Specifically, a display control device (not shown) is connected to the display panel so that an image can be displayed on the display panel. This produced the image display system of the organic EL display element.

実施例7において作製した有機EL表示素子は低電圧駆動が可能であり、画像表示システムの消費電力を低く抑えることができた。   The organic EL display device fabricated in Example 7 can be driven at a low voltage, and the power consumption of the image display system can be suppressed to a low level.

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、本発明の実施の形態を示すものであり、発明の内容を限定するものではない。   As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content shows embodiment of this invention and does not limit the content of invention.

11 絶縁性基板
12 ゲート電極
13 ゲート絶縁膜
14 ソース電極
15 ドレイン電極
16 半導体層
11 Insulating substrate 12 Gate electrode 13 Gate insulating film 14 Source electrode 15 Drain electrode 16 Semiconductor layer

特開平11−135774号公報JP-A-11-135774 特許第3637325号公報Japanese Patent No. 3637325 特開2002−270828号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-270828 特開2002−134737号公報JP 2002-134737 A 特許第3773448号公報Japanese Patent No. 3773448 特開2003−258243号公報JP 2003-258243 A 特許第3831764号公報Japanese Patent No. 3831764 特開2008−16807号公報JP 2008-16807 A

Claims (15)

基板と、
前記基板上に形成されたソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極と、
前記ゲート電極に所定の電圧を印加することによりソース電極とドレイン電極との間にチャネルが形成される半導体層を有し、
前記ゲート電極と前記半導体層の間にゲート絶縁層と、
を備え、
前記ゲート絶縁層は、アルカリ土類金属の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含むアモルファス複合金属酸化物絶縁膜(Si及びAlを含むものを除く)により形成されていることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
A substrate,
A source electrode, a drain electrode, and a gate electrode formed on the substrate;
A semiconductor layer in which a channel is formed between a source electrode and a drain electrode by applying a predetermined voltage to the gate electrode;
A gate insulating layer between the gate electrode and the semiconductor layer;
With
The gate insulating layer includes one or more elements selected from alkaline earth metals and one or more elements selected from lanthanoids excluding Ga, Sc, Y, and Ce. A field effect transistor characterized in that it is formed of an amorphous composite metal oxide insulating film containing silicon (excluding those containing Si and Al) .
前記半導体層は酸化物半導体であることを特徴する請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer is an oxide semiconductor. 前記基板は絶縁性基板であることを特徴とする請求項1または2に記載の電界効果型トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the substrate is an insulating substrate. 前記基板は半導体基板であることを特徴とする請求項1または2に記載の電界効果型トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタと、
前記ドレイン電極と接続された第一のキャパシタ電極と、
第二のキャパシタ電極と、
前記第一のキャパシタ電極と前記第二のキャパシタ電極間に設けられたキャパシタ誘電層と、
を備える揮発性半導体メモリ。
The field effect transistor according to any one of claims 1 to 4,
A first capacitor electrode connected to the drain electrode;
A second capacitor electrode;
A capacitor dielectric layer provided between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode;
Volatile semiconductor memory comprising:
前記キャパシタ誘電層が、
アルカリ土類金属の中から選ばれた1または2種類以上の元素と、Ga、Sc、Y、及びCeを除くランタノイドの中から選ばれた1または2種類以上の元素とを含むアモルファス複合金属酸化物絶縁膜により形成されていることを特徴とする請求項5に記載の揮発性半導体メモリ。
The capacitor dielectric layer comprises:
Amorphous composite metal oxidation comprising one or more elements selected from alkaline earth metals and one or more elements selected from lanthanoids excluding Ga, Sc, Y, and Ce 6. The volatile semiconductor memory according to claim 5, wherein the volatile semiconductor memory is formed of a material insulating film.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタにおいて、
前記半導体層と、前記ゲート絶縁層との間に、第二のゲート絶縁層及びフローティングゲート電極をさらに備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
In the field effect transistor according to any one of claims 1 to 4,
A non-volatile semiconductor memory, further comprising a second gate insulating layer and a floating gate electrode between the semiconductor layer and the gate insulating layer.
駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記光制御素子を駆動する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタを含む駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子。
A light control element whose light output is controlled according to a drive signal;
A drive circuit including the field effect transistor according to any one of claims 1 to 3, which drives the light control element;
A display element comprising:
前記光制御素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の表示素子。   The display device according to claim 8, wherein the light control element includes an organic electroluminescence element. 前記光制御素子は、液晶素子を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の表示素子。   The display element according to claim 8, wherein the light control element includes a liquid crystal element. 前記光制御素子は、エレクトロクロミック素子を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の表示素子。   The display element according to claim 8, wherein the light control element includes an electrochromic element. 前記光制御素子は、電気泳動素子を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の表示素子。 The display element according to claim 8, wherein the light control element includes an electrophoretic element. 前記光制御素子は、エレクトロウェッティング素子を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の表示素子。   The display element according to claim 8, wherein the light control element includes an electrowetting element. 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の請求項8〜13のいずれか一項に記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
An image display device that displays an image according to image data,
A plurality of display elements according to any one of claims 8 to 13 arranged in a matrix,
A plurality of wirings for individually applying a gate voltage to each field effect transistor in the plurality of display elements;
In accordance with the image data, a display control device that individually controls the gate voltage of each field effect transistor via the plurality of wirings;
An image display device comprising:
請求項14に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、前記画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、
を備えることを特徴とするシステム。
An image display device according to claim 14,
Creating image data based on image information to be displayed, and outputting the image data to the image display device;
A system comprising:
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