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JP2019028169A - Display panel and display device - Google Patents

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JP2019028169A
JP2019028169A JP2017145714A JP2017145714A JP2019028169A JP 2019028169 A JP2019028169 A JP 2019028169A JP 2017145714 A JP2017145714 A JP 2017145714A JP 2017145714 A JP2017145714 A JP 2017145714A JP 2019028169 A JP2019028169 A JP 2019028169A
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transistor
layer
display
display panel
insulating layer
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JP2017145714A
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Japanese (ja)
Inventor
山崎 舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
紘慈 楠
Koji Kusunoki
紘慈 楠
一徳 渡邉
Kazunori Watanabe
一徳 渡邉
川島 進
Susumu Kawashima
進 川島
高橋 圭
Kei Takahashi
圭 高橋
行徳 島
Yukinori Shima
行徳 島
正美 神長
Masami Kaminaga
正美 神長
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
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Abstract

To provide a display device capable of being upsized, to provide a display device with high visibility, to reduce the number of components of a display device, or to provide a large display device with excellent portability.SOLUTION: A display panel comprises a display unit, a first circuit unit which outputs a gradation signal, a second circuit unit which outputs a signal for selecting a plurality of pixels, and a first region transmitting visible light. The first circuit unit and the second circuit unit are respectively provided along a contour of the display unit. The first region is provided in the position facing the first circuit unit and in the position facing the second circuit unit across the display unit. The first circuit unit includes a first transistor, and the second circuit unit includes a second transistor. A first gate insulation layer of the first transistor is formed thinner than a second gate insulation layer of the second transistor. A channel length of the first transistor is set shorter than a channel length of the second transistor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、表示パネル、及びこれを備える表示装置に関する。   One embodiment of the present invention relates to a display panel and a display device including the display panel.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。   Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. Technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input / output devices, and driving methods thereof , Or a method for producing them, can be mentioned as an example.

なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。   Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, a memory device, or the like is one embodiment of a semiconductor device. In addition, an imaging device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin film solar cell, an organic thin film solar cell, and the like) and an electronic device may include a semiconductor device.

近年、表示装置の大型化が求められている。例えば、家庭用のテレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)や、PID(Public Information Display)などが挙げられる。また、デジタルサイネージや、PIDなどは、大型であるほど提供できる情報量を増やすことができる。特に広告等に用いる場合には大型であるほど人の目につきやすく、広告の宣伝効果を高めることができる。   In recent years, an increase in the size of a display device has been demanded. For example, a home television device (also referred to as a television or a television receiver), a digital signage (Digital Signage), a PID (Public Information Display), and the like can be given. In addition, as digital signage, PID, and the like are larger, the amount of information that can be provided can be increased. In particular, when used for advertising, the larger the size, the easier it is to catch the eye, and the advertising effectiveness of the advertisement can be enhanced.

表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなどが挙げられる。   As a display device, typically, a liquid crystal display device, a light emitting device including a light emitting element such as an organic EL (Electro Luminescence) element or a light emitting diode (LED), an electronic paper that performs display by an electrophoresis method, or the like Is mentioned.

例えば、有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機EL素子が適用された表示装置は、液晶表示装置等で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機EL素子を用いた表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。   For example, the basic configuration of the organic EL element is such that a layer containing a light-emitting organic compound is sandwiched between a pair of electrodes. Light emission can be obtained from the light-emitting organic compound by applying a voltage to this element. Since a display device to which such an organic EL element is applied does not require a backlight that is necessary for a liquid crystal display device or the like, a thin, lightweight, high-contrast display device with low power consumption can be realized. For example, Patent Document 1 describes an example of a display device using an organic EL element.

また、特許文献2には、フィルム基板上にスイッチング素子であるトランジスタや有機EL素子を備えたフレキシブルなアクティブマトリクス型の発光装置が開示されている。   Patent Document 2 discloses a flexible active matrix light emitting device including a transistor or an organic EL element as a switching element on a film substrate.

特開2002−324673号公報JP 2002-324673 A 特開2003−174153号公報JP 2003-174153 A

大型の表示装置の一つとして、複数の表示パネルを並べて構成したマルチディスプレイ装置が挙げられる。しかしながら従来のマルチディスプレイ装置では、表示パネルはそれぞれ額縁部を有するため、これを複数並べると格子状の非表示領域が形成されてしまうといった問題がある。   As one of large display devices, there is a multi-display device in which a plurality of display panels are arranged. However, in the conventional multi-display device, since each display panel has a frame portion, there is a problem that if a plurality of display panels are arranged, a grid-like non-display area is formed.

また、表示パネル毎に、これを駆動させるための駆動回路を配置する必要があるため、1つの表示パネルの裏側には、多くの配線や端子、駆動回路を備えるプリント基板などが配置されることになる。そのため、マルチディスプレイ全体として部品点数が膨大となり、また重量が極めて重くなってしまうといった問題があった。   In addition, since it is necessary to arrange a driving circuit for driving each display panel, a printed circuit board having many wirings, terminals, and driving circuits is arranged on the back side of one display panel. become. Therefore, there are problems that the number of parts of the entire multi-display becomes enormous and the weight becomes extremely heavy.

本発明の一態様は、大型化が可能な表示装置を提供することを課題の一とする。または、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、表示装置の部品点数を削減することを課題の一とする。または、可搬性に優れた大型の表示装置を提供することを課題の一とする。   An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can be increased in size. Another object is to provide a display device with high visibility. Another object is to reduce the number of parts of a display device. Another object is to provide a large display device with high portability.

または、本発明の一態様は、新規な表示パネル、または表示装置等を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い表示パネル、または表示装置等を提供することを課題の一とする。   Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel display panel, a display device, or the like. Another object is to provide a highly reliable display panel, a display device, or the like.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。   Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Issues other than these can be extracted from the description, drawings, claims, and the like.

本発明の一態様は表示部と、第1の回路部と、第2の回路部と、第1の領域と、を有する表示装置である。表示部は、複数の画素を有する。第1の回路部と第2の回路部は、それぞれ表示部の輪郭に沿って設けられる。第1の領域は、表示部を挟んで第1の回路部と対向する位置に設けられる部分と、表示部を挟んで第2の回路部と対向する位置に設けられる部分と、を有する。また第1の領域は、可視光を透過する機能を有する。第1の回路部は、複数の画素に階調信号を出力する機能を有し、第2の回路部は、複数の画素を選択する信号を出力する機能を有する。また、第1の回路部は、第1のトランジスタを有し、第2の回路部は、第2のトランジスタを有する。第1のトランジスタは、第1の半導体層、第1のゲート電極、及び第1のゲート絶縁層を有する。第2のトランジスタは、第2の半導体層、第2のゲート電極、及び第2のゲート絶縁層を有する。また第1のゲート絶縁層は、第2のゲート絶縁層よりも薄いことを特徴とする。   One embodiment of the present invention is a display device including a display portion, a first circuit portion, a second circuit portion, and a first region. The display unit has a plurality of pixels. The first circuit unit and the second circuit unit are provided along the outline of the display unit, respectively. The first region includes a portion provided at a position facing the first circuit portion with the display portion interposed therebetween, and a portion provided at a position facing the second circuit portion sandwiching the display portion. The first region has a function of transmitting visible light. The first circuit portion has a function of outputting gradation signals to a plurality of pixels, and the second circuit portion has a function of outputting signals for selecting the plurality of pixels. The first circuit portion includes a first transistor, and the second circuit portion includes a second transistor. The first transistor includes a first semiconductor layer, a first gate electrode, and a first gate insulating layer. The second transistor includes a second semiconductor layer, a second gate electrode, and a second gate insulating layer. The first gate insulating layer is thinner than the second gate insulating layer.

また、上記において、第1のゲート電極のチャネル長方向の幅は、前記第2のゲート電極よりも小さいことが好ましい。   In the above, it is preferable that the width of the first gate electrode in the channel length direction is smaller than that of the second gate electrode.

また、上記において、第1の半導体層及び第2の半導体層は、それぞれ金属酸化物を含むことが好ましい。   In the above, it is preferable that the first semiconductor layer and the second semiconductor layer each include a metal oxide.

また、本発明の一態様は、第1の表示パネルと、第2の表示パネルと、を有する表示装置である。第1の表示パネル及び第2の表示パネルは、それぞれ上記いずれか一に記載の表示パネルである。また、第1の表示パネルの第1の領域は、第2の表示パネルの表示部と重畳し、且つ、第2の表示パネルの表示部が発する光を透過する部分を有する。   Another embodiment of the present invention is a display device including a first display panel and a second display panel. Each of the first display panel and the second display panel is the display panel described in any one of the above. The first region of the first display panel has a portion that overlaps with the display portion of the second display panel and transmits light emitted from the display portion of the second display panel.

また、上記において、第2の表示パネルの第1の回路部または第2の回路部は、第1の表示パネルの表示部と重畳する部分を有することが好ましい。   In the above, it is preferable that the first circuit portion or the second circuit portion of the second display panel has a portion overlapping with the display portion of the first display panel.

本発明の一態様によれば、大型化が可能な表示装置を提供できる。または、視認性の高い表示装置を提供できる。または、表示装置の部品点数を削減することができる。または、可搬性に優れた大型の表示装置を提供できる。   According to one embodiment of the present invention, a display device that can be increased in size can be provided. Alternatively, a display device with high visibility can be provided. Alternatively, the number of parts of the display device can be reduced. Alternatively, a large display device with high portability can be provided.

または、本発明の一態様によれば、新規な表示パネル、または表示装置等を提供できる。または、信頼性の高い表示パネル、または表示装置等を提供できる。   Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a novel display panel, a display device, or the like can be provided. Alternatively, a highly reliable display panel, display device, or the like can be provided.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。   Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. Note that effects other than these can be extracted from the description, drawings, claims, and the like.

表示パネルの構成例。A configuration example of a display panel. 表示装置の構成例。2 shows a configuration example of a display device. 駆動回路等の構成例。A configuration example of a drive circuit and the like. 駆動回路の構成例。2 shows a configuration example of a drive circuit. 画素部の構成例。2 is a configuration example of a pixel portion. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor. 表示パネルの断面構成例。The cross-sectional structural example of a display panel. 表示パネルの断面構成例。The cross-sectional structural example of a display panel. 電子機器の一例を示す図。FIG. 14 illustrates an example of an electronic device. 車両の一例を示す図。The figure which shows an example of a vehicle. テレビジョン装置の構成例。2 shows a configuration example of a television device.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。   Note that in structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated. In addition, in the case where the same function is indicated, the hatch pattern is the same, and there is a case where no reference numeral is given.

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。   Note that in each drawing described in this specification, the size, the layer thickness, or the region of each component is exaggerated for simplicity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale.

なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。   In the present specification and the like, ordinal numbers such as “first” and “second” are used for avoiding confusion between components, and are not limited numerically.

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を含む。   A transistor is a kind of semiconductor element, and can realize amplification of current and voltage, switching operation for controlling conduction or non-conduction, and the like. The transistor in this specification includes an IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) and a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).

また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。   In addition, the functions of “source” and “drain” may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes in circuit operation. Therefore, in this specification, the terms “source” and “drain” can be used interchangeably.

また、本明細書等において、トランジスタのソース、又はドレインのどちらか一方のことを「第1電極」と呼び、ソース、又はドレインの他方を「第2電極」とも呼ぶことがある。なお、ゲートについては「ゲート」又は「ゲート電極」とも呼ぶ。   In this specification and the like, either the source or the drain of the transistor may be referred to as a “first electrode”, and the other of the source or the drain may be referred to as a “second electrode”. The gate is also referred to as “gate” or “gate electrode”.

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、コイル、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。   In addition, in this specification and the like, “electrically connected” includes a case of being connected via “thing having some electric action”. Here, the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets. For example, “something having an electric action” includes electrodes, wirings, switching elements such as transistors, resistance elements, coils, capacitive elements, and other elements having various functions.

なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置することや、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という場合がある。   Note that in this specification and the like, “the top surface shape is approximately the same” means that at least a part of the contour overlaps between the stacked layers. For example, the case where the upper layer and the lower layer are processed by the same mask pattern or a part thereof by the same mask pattern is included. However, strictly speaking, the contours do not overlap, and the upper layer may be located inside the lower layer, or the upper layer may be located outside the lower layer.

なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順(または形成順)などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面(被形成面、支持面、接着面、平坦面など)が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。   In the following, expressions indicating the direction such as “up” and “down” are basically used in combination with the direction of the drawing. However, for the purpose of facilitating the description and the like, the direction indicated by “upper” or “lower” in the specification may not match the drawing. As an example, when explaining the stacking order (or forming order) of a laminated body or the like, the surface (formation surface, support surface, adhesive surface, flat surface, etc.) on the side where the laminated body is provided in the drawing Even if it is positioned above the laminated body, the direction may be expressed as “down”, the opposite direction may be expressed as “up”, and the like.

なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層(発光層とも呼ぶ)、または発光層を含む積層体を示すものとする。   Note that in this specification, an EL layer refers to a layer including at least a light-emitting substance (also referred to as a light-emitting layer) or a stacked body including a light-emitting layer, which is provided between a pair of electrodes of a light-emitting element.

本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。   In this specification and the like, a display panel which is one embodiment of a display device has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface. Therefore, the display panel is one mode of the output device.

また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。   Further, in this specification and the like, a display panel substrate, for example, a connector such as a FPC (Flexible Printed Circuit) or a TCP (Tape Carrier Package) is attached, or the substrate is integrated with a COG (Chip On Glass) method or the like. In some cases, is mounted a display panel module, a display module, or simply a display panel.

また、本明細書等において、タッチセンサは指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出する機能を有するものである。またその位置情報を検知する機能を有していてもよい。したがってタッチセンサは入力装置の一態様である。例えばタッチセンサは1以上のセンサ素子を有する構成とすることができる。   In this specification and the like, the touch sensor has a function of detecting that a detection target such as a finger or a stylus touches, presses, or approaches. Moreover, you may have the function to detect the positional information. Therefore, the touch sensor is an aspect of the input device. For example, the touch sensor can be configured to have one or more sensor elements.

また、本明細書等では、タッチセンサを有する基板を、タッチセンサパネル、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。また、本明細書等では、タッチセンサパネルの基板に、例えばFPCもしくはTCPなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG方式等によりICが実装されたものを、タッチセンサパネルモジュール、タッチセンサモジュール、センサモジュール、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。   In this specification and the like, a substrate having a touch sensor may be referred to as a touch sensor panel or simply a touch sensor. In addition, in this specification and the like, a touch sensor panel substrate, for example, a connector such as an FPC or TCP attached, or a substrate in which an IC is mounted by a COG method, a touch sensor panel module, a touch sensor It may be called a module, a sensor module, or simply a touch sensor.

なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。   Note that in this specification and the like, a touch panel which is one embodiment of a display device has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface, and a detection target such as a finger or a stylus touches, presses, or approaches the display surface. And a function as a touch sensor for detecting the above. Accordingly, the touch panel is an embodiment of an input / output device.

タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル(または表示装置)、タッチセンサ機能つき表示パネル(または表示装置)とも呼ぶことができる。   The touch panel can also be referred to as, for example, a display panel with a touch sensor (or display device) or a display panel with a touch sensor function (or display device).

タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部または表面にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。   The touch panel can be configured to include a display panel and a touch sensor panel. Alternatively, the display panel may have a function as a touch sensor inside or on the surface.

また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばFPCもしくはTCPなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG方式等によりICが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。   In this specification and the like, a touch panel substrate having a connector such as an FPC or TCP attached, or a substrate having an IC mounted on the substrate by a COG method, a touch panel module, a display module, or simply a touch panel And so on.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネル、及び表示装置について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a display panel and a display device of one embodiment of the present invention will be described.

本発明の一態様の表示パネルは、複数の画素を有する表示部と、表示部の輪郭に沿ってそれぞれ配置される第1の駆動回路及び第2の駆動回路を有する。また、表示パネルは、表示部の輪郭に沿って可視光を透過する領域を有する。   A display panel of one embodiment of the present invention includes a display portion including a plurality of pixels, and a first driver circuit and a second driver circuit which are arranged along the outline of the display portion. The display panel has a region that transmits visible light along the outline of the display unit.

より具体的な例としては、例えば表示部の輪郭の一部に沿って第1の駆動回路が配置され、他の一部に沿って第2の駆動回路が配置される。また、第1の駆動回路及び第2の駆動回路に対して、表示部を挟んで反対側に位置する表示部の輪郭に沿って、可視光を透過する領域が設けられる。   As a more specific example, for example, the first drive circuit is arranged along a part of the outline of the display unit, and the second drive circuit is arranged along the other part. In addition, a region that transmits visible light is provided along the outline of the display portion located on the opposite side of the display portion with respect to the first drive circuit and the second drive circuit.

このような表示パネルを以下のように2つ以上組み合わせることで、継ぎ目のない表示を行うことのできる表示装置を実現することができる。   By combining two or more such display panels as described below, a display device capable of performing seamless display can be realized.

2つの表示パネルのうち、表示面側に配置する表示パネル(以下、第1の表示パネルという)の可視光を透過する領域と、表示面側とは反対側に配置する表示パネル(以下、第2の表示パネルという)の表示部とが重なるように、2つの表示パネルを配置する。これにより、第2の表示パネルの表示部から発せられる光は、第1の表示パネルの可視光を透過する領域を介して、外部に射出される。また、2つの表示パネルは、表示面側から見て2つの表示部が継ぎ目なく連続するように位置が調整される。これにより、2つの表示パネルに亘って継ぎ目のない画像を表示することができる。   Of the two display panels, a display panel (hereinafter referred to as the first display panel) disposed on the display surface side and a display panel (hereinafter referred to as the first display panel) disposed on the side opposite to the display surface side. The two display panels are arranged so as to overlap with the display unit of 2). Thereby, the light emitted from the display unit of the second display panel is emitted to the outside through the region of the first display panel that transmits visible light. Further, the positions of the two display panels are adjusted so that the two display units are seamlessly continuous when viewed from the display surface side. Thereby, a seamless image can be displayed across the two display panels.

また、1つの表示パネルが有する第1の駆動回路は、入力されるビデオ信号をサンプリングし、表示部の各画素に出力する機能を有する。また、第2の駆動回路は、各画素を選択する選択信号を生成する機能を有する。第1の駆動回路は、例えばソース線駆動回路(信号線駆動回路、またはソースドライバ等ともいう)として機能し、第2の駆動回路は、例えばゲート線駆動回路(走査線駆動回路、またはゲートドライバ等ともいう)として機能する。   A first driver circuit included in one display panel has a function of sampling an input video signal and outputting the sampled video signal to each pixel of the display portion. The second driver circuit has a function of generating a selection signal for selecting each pixel. The first driver circuit functions as, for example, a source line driver circuit (also referred to as a signal line driver circuit or a source driver), and the second driver circuit includes, for example, a gate line driver circuit (a scanning line driver circuit or a gate driver). Etc.).

第1の駆動回路、第2の駆動回路、及び表示部が有する半導体素子は、それぞれ1つの基板上に形成されていることが好ましい。   Each of the first driver circuit, the second driver circuit, and the semiconductor element included in the display portion is preferably formed over one substrate.

ここで、第1の駆動回路と第2の駆動回路は、表示する画像のフレーム周波数に応じて、高い駆動周波数で動作することが求められる。特に第2の駆動回路は、第1の駆動回路と比較してさらに高い駆動周波数が求められる。そのため、第2の駆動回路に適用されるトランジスタのいくつかは、高い耐圧性能は求められないが、大きな電流を流す能力が求められる場合がある。一方、表示部の画素に設けられるトランジスタのいくつかは、表示素子を駆動するために十分な耐圧性能が求められる場合がある。   Here, the first drive circuit and the second drive circuit are required to operate at a high drive frequency in accordance with the frame frequency of the image to be displayed. In particular, the second driving circuit is required to have a higher driving frequency than the first driving circuit. Therefore, some of the transistors applied to the second driver circuit are not required to have high withstand voltage performance, but may be required to have a large current flow capability. On the other hand, some of the transistors provided in the pixels of the display portion may be required to have sufficient withstand voltage performance for driving the display element.

そこで本発明の一態様は、画素に設けられるトランジスタの一つに、耐圧の高いトランジスタを適用し、第1の駆動回路に設けられるトランジスタの一つに、これより耐圧が低いものの駆動周波数の高いトランジスタを適用する。   Thus, according to one embodiment of the present invention, a transistor with high withstand voltage is applied to one of transistors provided in a pixel, and one of transistors provided in the first driver circuit has low withstand voltage but higher drive frequency. Apply transistor.

より具体的な構成としては、第1の駆動回路に適用する一のトランジスタに、表示部に適用する一のトランジスタよりもゲート絶縁層の薄いトランジスタを適用する。このように、2種類のトランジスタを作り分けることで、ソースドライバとして機能する第1の駆動回路を、表示部が設けられる基板上に作りこむことができる。   As a more specific structure, a transistor whose gate insulating layer is thinner than that of one transistor applied to the display portion is applied to one transistor applied to the first driver circuit. In this manner, by forming two types of transistors separately, the first driver circuit that functions as a source driver can be formed over a substrate provided with a display portion.

また、第1の駆動回路に適用する一のトランジスタに、表示部に適用する一のトランジスタよりもチャネル長の短いトランジスタを適用することが好ましい。例えば、第2の駆動回路を構成するトランジスタのチャネル長が、1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。   Further, it is preferable that a transistor having a channel length shorter than that of the one transistor applied to the display portion be applied to the one transistor applied to the first driver circuit. For example, the channel length of the transistor included in the second driver circuit is less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, and further preferably 0.8 μm. Hereinafter, it is more preferably 0.6 μm or less, and preferably 0.1 μm or more.

一方、表示部に設けられる各トランジスタは、第1の駆動回路を構成するトランジスタのうち、最もチャネル長が短いものよりも、チャネル長が長いことが好ましい。例えば、表示部に設けられる一のトランジスタのチャネル長は1μm以上、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.4μm以上であって、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であることが好ましい。   On the other hand, each transistor provided in the display portion preferably has a longer channel length than a transistor having the shortest channel length among the transistors included in the first driver circuit. For example, the channel length of one transistor provided in the display portion is 1 μm or more, preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.4 μm or more, and 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. It is preferable.

また、第1の駆動回路、第2の駆動回路、及び表示部に適用する各トランジスタは、チャネルが形成される半導体に、金属酸化物を適用することが好ましい。これにより、例えばアモルファスシリコンを適用した表示パネルで実現が困難なソースドライバとして機能する第1の駆動回路を表示パネルに実装することができる。また、多結晶シリコンなどを適用した場合に比べて、特性ばらつきが小さく、大面積化が容易であるため、低コストで歩留り良く表示パネルを作製することができる。   In each transistor applied to the first driver circuit, the second driver circuit, and the display portion, a metal oxide is preferably used for a semiconductor in which a channel is formed. As a result, for example, a first driver circuit that functions as a source driver that is difficult to realize in a display panel using amorphous silicon can be mounted on the display panel. Further, compared to the case where polycrystalline silicon or the like is applied, variation in characteristics is small and an increase in area is easy, so that a display panel can be manufactured with low cost and high yield.

なお、本明細書等において、トランジスタのチャネル長方向とは、ソースとドレイン間を最短距離で結ぶ直線に平行な方向のうちの1つをいう。すなわち、チャネル長方向は、トランジスタがオン状態のときに半導体層を流れる電流の方向に相当する。また、チャネル幅方向とは、当該チャネル長方向に直交する方向をいう。なお、トランジスタの構造や形状によっては、チャネル長方向及びチャネル幅方向は1つに定まらない場合がある。   Note that in this specification and the like, the channel length direction of a transistor refers to one of directions parallel to a straight line connecting the source and the drain with the shortest distance. That is, the channel length direction corresponds to the direction of current flowing through the semiconductor layer when the transistor is on. The channel width direction is a direction orthogonal to the channel length direction. Note that depending on the structure and shape of the transistor, the channel length direction and the channel width direction may not be determined as one.

また、本明細書等において、トランジスタのチャネル長とは、例えばトランジスタの上面図または断面図において、半導体層とゲート電極とが重畳する領域の、チャネル長方向における長さをいう。また、トランジスタのチャネル幅とは、当該領域の、チャネル幅方向の長さをいう。   In this specification and the like, the channel length of a transistor refers to the length in a channel length direction of a region where a semiconductor layer and a gate electrode overlap in a top view or a cross-sectional view of the transistor, for example. The channel width of the transistor refers to the length of the region in the channel width direction.

なお、トランジスタの構造や形状によっては、チャネル長及びチャネル幅は、1つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書等では、チャネル長及びチャネル幅は、その最大値、最小値、若しくは平均値、または、最大値と最小値の間の任意の値とすることができる。代表的には、チャネル長及びチャネル幅は、その最小値とする。   Note that depending on the structure and shape of the transistor, the channel length and the channel width may not be determined as one value. Therefore, in this specification and the like, the channel length and the channel width can be the maximum value, the minimum value, or the average value, or any value between the maximum value and the minimum value. Typically, the channel length and the channel width are the minimum values.

また、トランジスタの構造によっては、半導体層を挟む一対のゲート電極(第1のゲート電極、第2のゲート電極)を有する場合がある。このとき、トランジスタのチャネル長及びチャネル幅は、それぞれのゲート電極に対応して2つ定義できる。そのため、本明細書等で単にチャネル長と記載した場合、2つのチャネル長のうち長い方若しくは短い方のいずれか一方、その両方、またはその平均値を指すこととする。同様に、本明細書等で単にチャネル幅と記載した場合、2つのチャネル幅のうち長い方若しくは短い方のいずれか一方、その両方、またはその平均値を指すこととする。   Further, depending on the structure of the transistor, the transistor may include a pair of gate electrodes (a first gate electrode and a second gate electrode) that sandwich the semiconductor layer. At this time, two channel lengths and channel widths of the transistor can be defined corresponding to each gate electrode. Therefore, in the present specification and the like, when simply referred to as a channel length, one of the longer or shorter of the two channel lengths, both, or an average value thereof is indicated. Similarly, in the present specification and the like, when simply referred to as a channel width, it refers to either the longer or the shorter of the two channel widths, both, or an average value thereof.

以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, more specific examples will be described with reference to the drawings.

[構成例]
〔表示パネルの構成例〕
図1に、以下で例示する表示パネル10の、表示面側から見た上面概略図を示す。
[Configuration example]
[Display panel configuration example]
FIG. 1 is a schematic top view of a display panel 10 exemplified below as viewed from the display surface side.

表示パネル10は、表示部11、第1の駆動回路12、第2の駆動回路13、可視光を透過する領域14、及び端子部15等を有する。図1では、表示パネル10は2つの端子部15を有し、それぞれの端子部15に、FPC21が接続されている例を示す。   The display panel 10 includes a display unit 11, a first drive circuit 12, a second drive circuit 13, a region 14 that transmits visible light, a terminal unit 15, and the like. In FIG. 1, the display panel 10 has two terminal portions 15, and an example in which an FPC 21 is connected to each terminal portion 15 is shown.

ここで、表示パネル10は単体であっても表示部11に画像を表示することができる。   Here, even if the display panel 10 is a single unit, an image can be displayed on the display unit 11.

表示部11には、複数の画素がマトリクス状に配置される。画素は、少なくとも1つの表示素子と、1つのトランジスタを含む。表示素子としては、代表的には有機EL素子、または液晶素子などを用いることができる。   A plurality of pixels are arranged in a matrix on the display unit 11. The pixel includes at least one display element and one transistor. As the display element, an organic EL element, a liquid crystal element, or the like can be typically used.

第1の駆動回路12は、ソースドライバとして機能する回路を含む。第1の駆動回路12は、FPC21から入力されたビデオ信号に基づいて階調信号を生成し、表示部11が有する画素に供給する機能を有する。   The first drive circuit 12 includes a circuit that functions as a source driver. The first driver circuit 12 has a function of generating a gradation signal based on the video signal input from the FPC 21 and supplying the gradation signal to the pixels included in the display portion 11.

第2の駆動回路13は、ゲートドライバとして機能する回路を含む。第2の駆動回路13は、FPC21から入力された信号に基づいて選択信号を生成し、表示部11が有する画素に供給する機能を有する。   The second drive circuit 13 includes a circuit that functions as a gate driver. The second drive circuit 13 has a function of generating a selection signal based on a signal input from the FPC 21 and supplying the selection signal to the pixels included in the display unit 11.

領域14は、可視光を透過する領域である。領域14に設けられる部材には、可視光を透過する材料を適用することができる。また、視認できない程度(例えば幅が5μm以下)に細く加工された遮光性の材料を適用することができる。   The region 14 is a region that transmits visible light. A material that transmits visible light can be applied to the member provided in the region 14. In addition, a light-shielding material processed so as to be invisible (for example, a width of 5 μm or less) can be applied.

〔表示装置の構成例〕
図2(A)、(B)に、4つの表示パネル(表示パネル10a、表示パネル10b、表示パネル10c、及び表示パネル10d)を有する表示装置20の構成例を示す。図2(A)は、表示装置20を表示面側から見たときの上面概略図であり、図2(B)は、表示装置を表示面とは反対側(裏面側ともいう)からみたときの上面概略図である。
[Configuration example of display device]
2A and 2B show a configuration example of a display device 20 having four display panels (display panel 10a, display panel 10b, display panel 10c, and display panel 10d). 2A is a schematic top view when the display device 20 is viewed from the display surface side, and FIG. 2B is a view when the display device is viewed from the side opposite to the display surface (also referred to as the back surface side). FIG.

なお以下では、特に説明の無い場合、それぞれの表示パネルや、当該表示パネルの構成要素を区別して説明する際に、a乃至dの符号を付して説明する。またこれらそれぞれの表示パネルや、当該表示パネルの構成要素等に共通する事項を説明する場合、これらの符号を付さない場合がある。   In the following description, when there is no particular description, each display panel and components of the display panel will be described separately with reference numerals a to d. In addition, when explaining matters common to each of these display panels and components of the display panel, these symbols may not be attached.

図2(A)、(B)において、裏面側から順に、表示パネル10a、表示パネル10b、表示パネル10c、及び表示パネル10dが積層されている。表示パネル10aが裏面側に位置し、表示パネル10dが最も表示面側に位置している。   2A and 2B, a display panel 10a, a display panel 10b, a display panel 10c, and a display panel 10d are stacked in that order from the back side. The display panel 10a is located on the back side, and the display panel 10d is located on the most display side.

ここで、表示パネル10bが有する領域14bの一部は、表示部11aの一部と重ねて設けられる。表示部11aのうち領域14bと重畳する部分において、表示素子からの光は領域14bを透過して表示面側に射出される。   Here, a part of the region 14b of the display panel 10b is provided so as to overlap with a part of the display unit 11a. In a portion of the display unit 11a that overlaps the region 14b, light from the display element passes through the region 14b and is emitted to the display surface side.

同様に、表示パネル10cが有する領域14cの一部は、表示部11aの一部と重ねて設けられている。また、表示パネル10dが有する領域14dの一部は、表示部11aの一部と重ねて設けられ、他の一部は表示部11bの一部と重ねて設けられ、他の一部は表示部11cの一部と重ねて設けられる。   Similarly, a part of the region 14c included in the display panel 10c is provided so as to overlap with a part of the display unit 11a. Further, a part of the area 14d of the display panel 10d is provided so as to overlap with a part of the display part 11a, the other part is provided so as to overlap with a part of the display part 11b, and the other part is provided as a display part. 11c is provided so as to overlap with a part of 11c.

すなわち、表示装置20の表示領域25は、表示部11a、表示部11b、表示部11c、及び表示部11dにより構成される。これにより、1つの表示パネル10の概略4倍の面積の表示部を実現できる。   That is, the display area 25 of the display device 20 includes the display unit 11a, the display unit 11b, the display unit 11c, and the display unit 11d. Thereby, a display unit having an area approximately four times that of one display panel 10 can be realized.

また、図2(B)に示すように、表示パネル10aに接続されるFPC21a及び表示パネル10bに接続されるFPC21bは、それぞれ表示パネル10cまたは表示パネル10dと重畳するように設けられる。   As shown in FIG. 2B, the FPC 21a connected to the display panel 10a and the FPC 21b connected to the display panel 10b are provided so as to overlap with the display panel 10c or the display panel 10d, respectively.

ここで、各表示パネル10は、第1の駆動回路12及び第2の駆動回路13が設けられているため、各表示パネル10に供給される信号の数を少なくすることができる。そのため、1つの表示パネル10に接続するためのFPC21の数を低減できるため、部品点数を削減できる。また図2(B)に示すように、各表示パネル10に接続されるFPC21の長さを異ならせ、各FPC21の端部を表示装置20の一方側に集めることで、表示装置20に信号等を供給するための駆動回路を一か所に集約することができる。これにより、表示装置20の裏側の構成を簡素化(すっきり)させることができる。   Here, since each display panel 10 is provided with the first drive circuit 12 and the second drive circuit 13, the number of signals supplied to each display panel 10 can be reduced. Therefore, since the number of FPCs 21 connected to one display panel 10 can be reduced, the number of parts can be reduced. Further, as shown in FIG. 2B, the lengths of the FPCs 21 connected to the display panels 10 are made different, and the ends of the FPCs 21 are gathered on one side of the display device 20 so that signals or the like are sent to the display device 20. The driving circuit for supplying the power can be concentrated in one place. Thereby, the structure of the back side of the display apparatus 20 can be simplified (clean).

図2(C)には、図2(B)中の一点鎖線X−Yで表示装置20を切断した時の断面概略図を示している。   FIG. 2C shows a schematic cross-sectional view when the display device 20 is cut along the alternate long and short dash line XY in FIG.

表示パネル10aの表示パネル10cと重なる部分が裏面方向に湾曲し、当該部分において、FPC21aが端子部15aと接続されている。このとき、表示パネル10aの第1の駆動回路12aや端子部15aは、表示パネル10cの表示部11cと重なるように配置される。これにより、表示装置20の表示領域25には継ぎ目が生じることなく、表示品位の高い画像を表示することができる。   A portion of the display panel 10a that overlaps the display panel 10c is curved in the back surface direction, and the FPC 21a is connected to the terminal portion 15a in the portion. At this time, the first drive circuit 12a and the terminal unit 15a of the display panel 10a are arranged so as to overlap the display unit 11c of the display panel 10c. Thereby, an image with high display quality can be displayed in the display area 25 of the display device 20 without a seam.

〔第1の駆動回路の構成例〕
以下では、表示パネル10が有する第1の駆動回路12の構成例について説明する。
[Configuration Example of First Driving Circuit]
Below, the structural example of the 1st drive circuit 12 which the display panel 10 has is demonstrated.

図3に、表示パネル10のブロック図を示す。図3には、表示部11、第1の駆動回路12、及び第2の駆動回路13を示している。   FIG. 3 shows a block diagram of the display panel 10. FIG. 3 shows the display unit 11, the first drive circuit 12, and the second drive circuit 13.

表示部11は、マトリクス状に配置された複数の画素PIXを有する。また、表示部11には第1の駆動回路12と接続される複数のソース線SLと、第2の駆動回路13と接続される複数のゲート線GLが設けられている。   The display unit 11 includes a plurality of pixels PIX arranged in a matrix. The display unit 11 is provided with a plurality of source lines SL connected to the first drive circuit 12 and a plurality of gate lines GL connected to the second drive circuit 13.

第1の駆動回路12は、シフトレジスタ回路31、ラッチ回路部41、レベルシフタ回路部42、D−A変換部43、及びアナログバッファ回路部44等を有する。   The first drive circuit 12 includes a shift register circuit 31, a latch circuit unit 41, a level shifter circuit unit 42, a DA conversion unit 43, an analog buffer circuit unit 44, and the like.

ラッチ回路部41は、複数のラッチ回路32と、複数のラッチ回路33とを有する。レベルシフタ回路部42は、複数のレベルシフタ回路34を有する。D−A変換部43は、複数のDAC回路35を有する。アナログバッファ回路部44は、複数のアナログバッファ回路36を有する。   The latch circuit unit 41 includes a plurality of latch circuits 32 and a plurality of latch circuits 33. The level shifter circuit unit 42 includes a plurality of level shifter circuits 34. The DA converter 43 includes a plurality of DAC circuits 35. The analog buffer circuit unit 44 includes a plurality of analog buffer circuits 36.

シフトレジスタ回路31には、クロック信号CLK及びスタートパルス信号SPが入力される。シフトレジスタ回路31は、クロック信号CLK及びスタートパルス信号SPにしたがって、パルスが順次シフトするタイミング信号を生成し、ラッチ回路部41の各ラッチ回路32に出力する。   A clock signal CLK and a start pulse signal SP are input to the shift register circuit 31. The shift register circuit 31 generates a timing signal for sequentially shifting the pulses in accordance with the clock signal CLK and the start pulse signal SP, and outputs the timing signal to each latch circuit 32 of the latch circuit unit 41.

ラッチ回路部41には、ビデオ信号S、及びラッチ信号LATが入力される。 The video signal S 0 and the latch signal LAT are input to the latch circuit unit 41.

ラッチ回路32にタイミング信号が入力されると、当該タイミング信号にパルスにしたがって、ビデオ信号Sがサンプリングされ、各ラッチ回路32に順に書き込まれる。このとき、各ラッチ回路32へのビデオ信号Sの書き込みが一通り終了するまでの期間を、ライン期間と呼ぶことができる。 When a timing signal is input to the latch circuit 32, the video signal S 0 is sampled according to the pulse of the timing signal and written to each latch circuit 32 in order. At this time, the period until the writing of the video signals S 0 to the latch circuits 32 is completed is may be referred to as a line period.

一ライン期間が終了すると、各ラッチ回路33に入力されるラッチ信号LATのパルスにしたがって、各ラッチ回路32に保持されているビデオ信号が、各ラッチ回路33に一斉に書き込まれ、保持される。ビデオ信号をラッチ回路33に送り出し終えたラッチ回路32は、再びシフトレジスタ回路31からのタイミング信号に従って、次のビデオ信号の書き込みが順次行われる。この2順目の一ライン期間中には、ラッチ回路33に書き込まれ、保持されているビデオ信号がレベルシフタ回路部42の各レベルシフタ回路34に出力される。   When one line period ends, the video signals held in the latch circuits 32 are simultaneously written and held in the latch circuits 33 in accordance with the pulse of the latch signal LAT input to the latch circuits 33. The latch circuit 32 that has finished sending the video signal to the latch circuit 33 sequentially writes the next video signal in accordance with the timing signal from the shift register circuit 31 again. During the second line period, the video signal written and held in the latch circuit 33 is output to each level shifter circuit 34 of the level shifter circuit unit 42.

レベルシフタ回路部42の各レベルシフタ回路34に入力されたビデオ信号は、レベルシフタ回路34によってその信号の電圧の振幅を大きくされた後、D−A変換部43内の各DAC回路35に送られる。一群のDAC回路35に入力されたビデオ信号は、アナログ変換され、一のアナログ信号としてアナログバッファ回路部44に出力される。アナログバッファ回路部44に入力されたビデオ信号は、各アナログバッファ回路36を介して、各ソース線SLに出力される。   The video signal input to each level shifter circuit 34 of the level shifter circuit unit 42 is sent to each DAC circuit 35 in the DA converter 43 after the amplitude of the voltage of the signal is increased by the level shifter circuit 34. The video signals input to the group of DAC circuits 35 are converted into analog signals and output to the analog buffer circuit unit 44 as a single analog signal. The video signal input to the analog buffer circuit unit 44 is output to each source line SL via each analog buffer circuit 36.

一方、第2の駆動回路13は、各ゲート線GLを順次選択する。第1の駆動回路12から信号線SLを介して表示部11に入力されたビデオ信号は、第2の駆動回路13によって選択されたゲート線GLに接続される各画素PIXに入力される。   On the other hand, the second drive circuit 13 sequentially selects the gate lines GL. The video signal input to the display unit 11 from the first drive circuit 12 via the signal line SL is input to each pixel PIX connected to the gate line GL selected by the second drive circuit 13.

なお、シフトレジスタ回路31の代わりに、パルスが順次シフトする信号を出力することのできる他の回路を用いてもよい。   Instead of the shift register circuit 31, another circuit that can output a signal in which pulses are sequentially shifted may be used.

第1の駆動回路12及び第2の駆動回路13に設けられるトランジスタは、画素PIXが有するトランジスタに比べて、高い耐圧性能が要求されない。そのため、第1の駆動回路12及び第2の駆動回路13に用いるトランジスタには、画素PIXに用いるトランジスタよりも微細化が実現され、ゲート絶縁層の厚さの薄いトランジスタを適用することで、高速動作が可能となり、より高いフレーム周波数で画像を表示することができる。   The transistors provided in the first drive circuit 12 and the second drive circuit 13 do not require high withstand voltage performance as compared with the transistors included in the pixel PIX. For this reason, the transistors used in the first driver circuit 12 and the second driver circuit 13 can be miniaturized as compared with the transistor used in the pixel PIX, and a transistor having a thin gate insulating layer can be used for high speed. Operation becomes possible, and an image can be displayed at a higher frame frequency.

〔第1の駆動回路の変形例〕
図3で例示した第1の駆動回路12は、デジタル信号をアナログ信号に変換して表示部11に出力する構成であったが、入力信号としてアナログ信号を用いることで、第2の駆動回路12の構成をより簡素化することができる。
[Modification of First Driving Circuit]
The first driving circuit 12 illustrated in FIG. 3 is configured to convert a digital signal into an analog signal and output the analog signal to the display unit 11. However, by using the analog signal as an input signal, the second driving circuit 12 is used. The configuration can be further simplified.

図4(A)に示す第1の駆動回路12aは、シフトレジスタ回路31、ラッチ回路部41、及びソースフォロア回路部45を有する。ソースフォロア回路部45は、複数のソースフォロア回路37を有する。   The first driver circuit 12 a illustrated in FIG. 4A includes a shift register circuit 31, a latch circuit unit 41, and a source follower circuit unit 45. The source follower circuit unit 45 includes a plurality of source follower circuits 37.

ラッチ回路32は、シフトレジスタ回路31からのタイミング信号に従って、アナログのビデオ信号Sをアナログデータとしてサンプリングする。また各ラッチ回路32は、ラッチ信号LATに従って、一斉に各ラッチ回路33に保持されたビデオ信号を出力する。 The latch circuit 32 samples the analog video signal S 0 as analog data in accordance with the timing signal from the shift register circuit 31. Each latch circuit 32 outputs the video signal held in each latch circuit 33 all at once according to the latch signal LAT.

ラッチ回路33に保持されたビデオ信号はソースフォロア回路37を介して1つのソース線SLに出力される。なお、ソースフォロア回路37に代えて、上記アナログバッファ回路を用いてもよい。   The video signal held in the latch circuit 33 is output to one source line SL via the source follower circuit 37. Note that the analog buffer circuit may be used in place of the source follower circuit 37.

図4(B)に示す第1の駆動回路12bは、シフトレジスタ回路31と、デマルチプレクサ回路46とを有する。   The first driver circuit 12 b illustrated in FIG. 4B includes a shift register circuit 31 and a demultiplexer circuit 46.

デマルチプレクサ回路46は、複数のサンプリング回路38を有する。各サンプリング回路38には、複数の配線から複数のアナログのビデオ信号Sが入力され、シフトレジスタ回路31から入力するタイミング信号に従って、複数のソース線SLに同時にビデオ信号を出力する。シフトレジスタ回路31は、複数のサンプリング回路38を順次選択するように、タイミング信号を出力する。 The demultiplexer circuit 46 has a plurality of sampling circuits 38. Each sampling circuit 38 receives a plurality of analog video signals S 0 from a plurality of wirings, and simultaneously outputs video signals to a plurality of source lines SL in accordance with a timing signal input from the shift register circuit 31. The shift register circuit 31 outputs a timing signal so as to sequentially select a plurality of sampling circuits 38.

例えば、表示部11に接続されるソース線SLの本数を2160本、ビデオ信号Sが供給される配線を54本とした場合、デマルチプレクサ回路46に40個のサンプリング回路38を設けることで、1ライン期間を40分割し、それぞれの期間内に54本のソース線SLに同時にビデオ信号を出力することができる。 For example, when the number of source lines SL connected to the display unit 11 is 2160 and the number of lines to which the video signal S 0 is supplied is 54, by providing 40 sampling circuits 38 in the demultiplexer circuit 46, One line period is divided into 40, and video signals can be simultaneously output to 54 source lines SL within each period.

以上が、第1の駆動回路部についての説明である。   The above is the description of the first drive circuit unit.

〔表示部の構成例〕
表示部11には、少なくとも1つの表示素子と、1つのトランジスタを有する複数の画素PIXがマトリクス状に配置された構成とすることができる。
[Example of display configuration]
The display unit 11 can have a configuration in which at least one display element and a plurality of pixels PIX each including one transistor are arranged in a matrix.

図5には、表示素子として発光素子を適用した場合の表示部11の回路図の例を示している。図5に示す表示部11には、m(mは2以上の整数)本のゲート線GLと、n(nは2以上の整数)本のソース線SLが接続されている。   FIG. 5 shows an example of a circuit diagram of the display unit 11 when a light emitting element is applied as the display element. 5 is connected to m (m is an integer of 2 or more) gate lines GL and n (n is an integer of 2 or more) source lines SL.

表示部11が有する画素PIXは、トランジスタ51、トランジスタ52、容量素子53、及び発光素子54を有する。また画素PIXには、ソース線SL、ゲート線GL、及び電源電位が供給される配線VL1並びに配線VL2が接続されている。   The pixel PIX included in the display unit 11 includes a transistor 51, a transistor 52, a capacitor 53, and a light emitting element 54. The pixel PIX is connected to a source line SL, a gate line GL, and a wiring VL1 and a wiring VL2 to which a power supply potential is supplied.

ここで、図5に示すトランジスタ51及びトランジスタ52には、酸化物半導体(半導体特性を有する金属酸化物)が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。   Here, as the transistor 51 and the transistor 52 illustrated in FIGS. 5A and 5B, a transistor to which an oxide semiconductor (a metal oxide having semiconductor characteristics) is applied is preferably used.

トランジスタ51は、ゲートがゲート線GLに接続され、ソースまたはドレインの一方がソース線SLに接続され、他方が容量素子53の一方の電極及びトランジスタ52のゲートと接続されている。トランジスタ52は、ソースまたはドレインの一方が発光素子54の一方の電極に接続され、他方が配線VL1に接続されている。容量素子53は、他方の電極が配線VL1に接続されている。発光素子54は、他方の電極が配線VL2に接続されている。   The transistor 51 has a gate connected to the gate line GL, one of a source and a drain connected to the source line SL, and the other connected to one electrode of the capacitor 53 and the gate of the transistor 52. In the transistor 52, one of a source and a drain is connected to one electrode of the light-emitting element 54, and the other is connected to the wiring VL1. The capacitor 53 has the other electrode connected to the wiring VL1. The other electrode of the light emitting element 54 is connected to the wiring VL2.

画素PIXは、ゲート線GLから供給される信号によって選択される。また、ソース線SLからトランジスタ51を介してトランジスタ52のゲートが接続されるノードに書き込まれる電位によって発光素子54に流れる電流を制御することにより、発光素子54の発光輝度を制御することができる。   The pixel PIX is selected by a signal supplied from the gate line GL. Further, by controlling the current flowing to the light-emitting element 54 by the potential written from the source line SL to the node to which the gate of the transistor 52 is connected through the transistor 51, the light emission luminance of the light-emitting element 54 can be controlled.

発光素子54としては、代表的には有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子ともいう)などを用いることができる。なお、発光素子54としてはこれに限定されず、無機材料を含む無機EL素子や、発光ダイオード等を用いてもよい。   As the light-emitting element 54, an organic electroluminescent element (also referred to as an organic EL element) or the like can be typically used. Note that the light-emitting element 54 is not limited thereto, and an inorganic EL element containing an inorganic material, a light-emitting diode, or the like may be used.

以上が、表示部の構成例についての説明である。   The above is the description of the configuration example of the display portion.

[トランジスタの構成例]
以下では、本発明の一態様の表示装置に適用可能なトランジスタについて説明する。ここでは、ゲート絶縁層の厚さと、チャネル長の異なる2種類のトランジスタについて説明する。
[Example of transistor structure]
A transistor that can be used for the display device of one embodiment of the present invention is described below. Here, two types of transistors having different gate insulating layer thicknesses and channel lengths are described.

なお、以下では、2つのトランジスタに共通する構成要素については同じ符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。   In the following description, components common to the two transistors are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

本発明の一態様のトランジスタは、被形成面上に、チャネルが形成される半導体層と、ゲート絶縁層と、ゲート電極と、を有するトランジスタである。半導体層は、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を含んで構成されることが好ましい。   The transistor of one embodiment of the present invention is a transistor including a semiconductor layer in which a channel is formed, a gate insulating layer, and a gate electrode over a formation surface. The semiconductor layer preferably includes a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor).

ここで、トランジスタは、半導体層上にゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられた、いわゆるトップゲート型のトランジスタであることが好ましい。またこのとき、半導体層よりも被形成面側に、第2のゲート絶縁層を介して第2のゲート電極を有する構成としてもよい。   Here, the transistor is preferably a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over a semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween. At this time, a structure in which the second gate electrode is provided on the surface to be formed side of the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween may be employed.

ゲート電極とゲート絶縁層とは、それぞれ上面形状が概略一致していることが好ましい。言い換えると、ゲート電極とゲート絶縁層とは、側面が連続するように加工されていることが好ましい。例えば、ゲート絶縁層となる絶縁膜と、ゲート電極となる導電膜を積層した後に、同じエッチングマスクを用いて連続して加工することで形成することができる。または、先に加工したゲート電極をハードマスクとして当該絶縁膜を加工することゲート絶縁層を形成してもよい。   It is preferable that the upper surface shape of the gate electrode and the gate insulating layer are approximately the same. In other words, the gate electrode and the gate insulating layer are preferably processed so that the side surfaces are continuous. For example, an insulating film to be a gate insulating layer and a conductive film to be a gate electrode can be stacked and then processed successively using the same etching mask. Alternatively, the gate insulating layer may be formed by processing the insulating film using the previously processed gate electrode as a hard mask.

ここで、半導体層のゲート電極及びゲート絶縁層と重畳する領域を第1の領域、これらと重畳しない領域を第2の領域としたとき、第1の領域は、チャネル形成領域として機能し、第2の領域はソース領域またはドレイン領域として機能する。このとき、第2の領域は、第1の領域よりも低抵抗であることが望まれる。   Here, when a region overlapping with the gate electrode and the gate insulating layer of the semiconductor layer is a first region and a region not overlapping with the second region is a second region, the first region functions as a channel formation region, The region 2 functions as a source region or a drain region. At this time, it is desired that the second region has a lower resistance than the first region.

以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, more specific examples will be described with reference to the drawings.

〔構成例1〕
図6(A1)は、トランジスタ100の上面図であり、図6(B1)は、図6(A1)に示す一点鎖線A1−A2における切断面の断面図に相当し、図6(C1)は、図6(A1)に示す一点鎖線B1−B2における切断面の断面図に相当する。
[Configuration example 1]
6A1 is a top view of the transistor 100, FIG. 6B1 corresponds to a cross-sectional view of a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 6A1, and FIG. FIG. 6A corresponds to a cross-sectional view of a cut surface along a dashed-dotted line B1-B2 illustrated in FIG.

また図6(A2)は、トランジスタ100Aの上面図であり、図6(B2)は、図6(A2)に示す一点鎖線A3−A4における切断面の断面図に相当し、図6(C2)は、図6(A2)に示す一点鎖線B3−B4における切断面の断面図に相当する。   6A2 is a top view of the transistor 100A, and FIG. 6B2 corresponds to a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A3-A4 in FIG. 6A2. FIG. Corresponds to a cross-sectional view of a cut surface along a dashed-dotted line B3-B4 in FIG.

なお、図6(A1)、(A2)において、トランジスタ100及びトランジスタ100Aの構成要素の一部(ゲート絶縁層等)を省略して図示している。また、一点鎖線A1−A2方向及びA3−A4方向をチャネル長方向、一点鎖線B1−B2方向及びB3−B4方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。   Note that in FIGS. 6A1 and 6A2, some of the components (a gate insulating layer and the like) of the transistor 100 and the transistor 100A are omitted. The alternate long and short dash lines A1-A2 direction and A3-A4 direction may be referred to as a channel length direction, and the alternate long and short dash lines B1-B2 direction and B3-B4 direction may be referred to as a channel width direction.

トランジスタ100とトランジスタ100Aとは、同一の基板102上に形成することのできるトランジスタである。トランジスタ100とトランジスタ100Aとは、チャネル長及びチャネル幅が異なる点、及びゲート絶縁層の厚さが異なる点以外は、概ね同様の構成を有する。   The transistor 100 and the transistor 100A are transistors that can be formed over the same substrate 102. The transistor 100 and the transistor 100A have substantially the same structure except that the channel length and the channel width are different and the thickness of the gate insulating layer is different.

まず、トランジスタ100について説明する。   First, the transistor 100 is described.

トランジスタ100は、絶縁層104、半導体層108、絶縁層110、金属酸化物層114、導電層112、金属酸化物層117、絶縁層118等を有する。半導体層108は、絶縁層104上に設けられる。絶縁層110、金属酸化物層114、及び導電層112は、この順に半導体層108上に積層されている。金属酸化物層117は、絶縁層104、半導体層108の上面及び側面、絶縁層110の側面、金属酸化物層114の側面、及び導電層112の上面及び側面を覆って設けられている。絶縁層118は、金属酸化物層117を覆って設けられている。   The transistor 100 includes an insulating layer 104, a semiconductor layer 108, an insulating layer 110, a metal oxide layer 114, a conductive layer 112, a metal oxide layer 117, an insulating layer 118, and the like. The semiconductor layer 108 is provided over the insulating layer 104. The insulating layer 110, the metal oxide layer 114, and the conductive layer 112 are stacked over the semiconductor layer 108 in this order. The metal oxide layer 117 is provided to cover the top surface and side surfaces of the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108, the side surface of the insulating layer 110, the side surface of the metal oxide layer 114, and the top surface and side surfaces of the conductive layer 112. The insulating layer 118 is provided so as to cover the metal oxide layer 117.

導電層112の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層110の一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ100は、半導体層108上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。   Part of the conductive layer 112 functions as a gate electrode. A part of the insulating layer 110 functions as a gate insulating layer. The transistor 100 is a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over the semiconductor layer 108.

半導体層108は、金属酸化物を含むことが好ましい。半導体層108は、絶縁層110と接する領域108iと、領域108iを挟む一対の領域108nと、を有する。   The semiconductor layer 108 preferably contains a metal oxide. The semiconductor layer 108 includes a region 108i that is in contact with the insulating layer 110 and a pair of regions 108n that sandwich the region 108i.

半導体層108の、導電層112と重畳する領域108iは、トランジスタ100のチャネル形成領域として機能する。一方、領域108iを挟んで設けられる一対の領域108nは、トランジスタ100のソース領域またはドレイン領域として機能する。   A region 108 i of the semiconductor layer 108 that overlaps with the conductive layer 112 functions as a channel formation region of the transistor 100. On the other hand, the pair of regions 108 n provided with the region 108 i interposed therebetween functions as a source region or a drain region of the transistor 100.

領域108nは、半導体層108の一部であり、チャネル形成領域である領域108iよりも低抵抗な領域である。また領域108nは、領域108iよりもキャリア密度が高い領域、酸素欠陥密度の高い領域、窒素濃度の高い領域、n型である領域、または水素濃度の高い領域である。   The region 108n is a part of the semiconductor layer 108 and has a lower resistance than the region 108i that is a channel formation region. The region 108n is a region having a higher carrier density than the region 108i, a region having a high oxygen defect density, a region having a high nitrogen concentration, a region that is n-type, or a region having a high hydrogen concentration.

また、導電層112、金属酸化物層114、及び絶縁層110は、上面形状が互いに概略一致している。   Further, the upper surface shape of the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, and the insulating layer 110 is substantially the same.

なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置することや、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。   Note that in this specification and the like, “the top surface shape is approximately the same” means that at least a part of the contour overlaps between the stacked layers. For example, the case where the upper layer and the lower layer are processed by the same mask pattern or a part thereof by the same mask pattern is included. However, strictly speaking, the contours do not overlap, and the upper layer may be located inside the lower layer, or the upper layer may be located outside the lower layer.

ここで、図6(A1)、(B1)に示すように、トランジスタ100におけるチャネル長L1を、導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図6(A1)、(C1)に示すようにトランジスタ100におけるチャネル幅W1を、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。   Here, as illustrated in FIGS. 6A1 and 6B1, the channel length L1 in the transistor 100 is the width of the conductive layer 112 in the channel length direction. Further, as illustrated in FIGS. 6A1 and 6C1, the channel width W1 in the transistor 100 is a width in a channel width direction in a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108.

また、図6(A1)、(B1)に示すように、トランジスタ100は、絶縁層118上に導電層120a及び導電層120bを有していてもよい。導電層120a及び導電層120bはソース電極またはドレイン電極として機能する。導電層120a及び導電層120bは、それぞれ金属酸化物層117、及び絶縁層118に設けられた開口部141aまたは開口部141bを介して、領域108nに電気的に接続される。   In addition, as illustrated in FIGS. 6A1 and 6B1, the transistor 100 may include a conductive layer 120a and a conductive layer 120b over the insulating layer 118. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b function as a source electrode or a drain electrode. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b are electrically connected to the region 108n through the opening 141a or the opening 141b provided in the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118, respectively.

ゲート絶縁層として機能する絶縁層110は、加熱により酸素を放出する機能を有することが好ましい。これにより、絶縁層110の形成後の加熱処理により半導体層108中に酸素を供給することができる。よって、半導体層108中に形成されうる酸素欠損を補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   The insulating layer 110 functioning as a gate insulating layer preferably has a function of releasing oxygen by heating. Accordingly, oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 by heat treatment after the formation of the insulating layer 110. Accordingly, oxygen vacancies that can be formed in the semiconductor layer 108 can be filled; thus, a highly reliable semiconductor device can be provided.

絶縁層110と導電層112の間に位置する金属酸化物層114は、絶縁層110から放出される酸素が導電層112側に拡散することを防ぐバリア膜として機能する。金属酸化物層114は、例えば少なくとも絶縁層110よりも酸素を透過しにくい材料を用いることができる。   The metal oxide layer 114 located between the insulating layer 110 and the conductive layer 112 functions as a barrier film that prevents oxygen released from the insulating layer 110 from diffusing to the conductive layer 112 side. For the metal oxide layer 114, for example, a material that transmits at least less oxygen than the insulating layer 110 can be used.

本構成では、導電層112と絶縁層110との間に、バリア性の高い金属酸化物層114が設けられているため、導電層112にアルミニウムや銅などの酸素を吸引しやすい金属を用いた場合であっても、絶縁層110から導電層112へ酸素が拡散することを防ぐことができる。また、導電層112が水素を含む場合であっても、導電層112から絶縁層110を介して半導体層108へ水素が供給されることが抑制される。その結果、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iのキャリア密度を低減することができる。   In this structure, since the metal oxide layer 114 having a high barrier property is provided between the conductive layer 112 and the insulating layer 110, a metal that easily absorbs oxygen such as aluminum or copper is used for the conductive layer 112. Even in this case, oxygen can be prevented from diffusing from the insulating layer 110 to the conductive layer 112. Further, even when the conductive layer 112 contains hydrogen, supply of hydrogen from the conductive layer 112 to the semiconductor layer 108 through the insulating layer 110 is suppressed. As a result, the carrier density of the region 108 i that is a channel formation region of the semiconductor layer 108 can be reduced.

金属酸化物層114としては、絶縁性材料または導電性材料を用いることができる。金属酸化物層114が絶縁性を有する場合には、ゲート絶縁層の一部として機能する。一方、金属酸化物層114が導電性を有する場合には、ゲート電極の一部として機能する。   As the metal oxide layer 114, an insulating material or a conductive material can be used. In the case where the metal oxide layer 114 has an insulating property, it functions as part of the gate insulating layer. On the other hand, when the metal oxide layer 114 has conductivity, it functions as a part of the gate electrode.

特に、金属酸化物層114として、酸化シリコンよりも誘電率の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜等を用いることが好ましい。   In particular, as the metal oxide layer 114, an insulating material having a dielectric constant higher than that of silicon oxide is preferably used. In particular, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a hafnium aluminate film, or the like is preferably used.

また、半導体層108とゲート電極として機能する導電層112との間に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜など、窒素を主成分として含まない金属酸化物膜を用いる構成とすることができる。そのため、金属酸化物層114が、膜中に準位を形成しうる窒素酸化物(NO、xは0よりも大きく2以下、好ましくは1以上2以下、代表的にはNOまたはNO)の含有量が極めて少ない構成とすることができる。これにより、電気特性及び信頼性に優れたトランジスタを実現できる。 Alternatively, a metal oxide film containing no nitrogen as a main component, such as an aluminum oxide film or a hafnium oxide film, can be used between the semiconductor layer 108 and the conductive layer 112 functioning as a gate electrode. Therefore, the metal oxide layer 114 can form a level in the film of nitrogen oxide (NO x , x is larger than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less, typically NO 2 or NO). It can be set as the structure with very little content. Thereby, a transistor having excellent electrical characteristics and reliability can be realized.

酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、及びハフニウムアルミネート膜等は、膜厚が薄い(例えば厚さ5nm程度)場合でも十分に高いバリア性を有するため、薄く形成することが可能で、生産性を向上させることができる。例えば金属酸化物層114の厚さを、1nm以上50nm以下、好ましくは3nm以上30nmとすることができる。さらに、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜及びハフニウムアルミネート膜は、酸化シリコン膜等よりも誘電率が高い特徴を有する。このように金属酸化物層114として、誘電率が高い絶縁膜を薄く形成できるため、酸化シリコン膜等を用いた場合に比べて、半導体層108にかかるゲート電界の強度を高めることができる。その結果、駆動電圧を低くすることができ、消費電力を低減することができる。   Aluminum oxide films, hafnium oxide films, hafnium aluminate films, etc. have sufficiently high barrier properties even when they are thin (for example, about 5 nm thick), so they can be formed thin and improve productivity. Can be made. For example, the thickness of the metal oxide layer 114 can be 1 nm to 50 nm, preferably 3 nm to 30 nm. Furthermore, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, and a hafnium aluminate film have a feature that the dielectric constant is higher than that of a silicon oxide film or the like. As described above, since an insulating film having a high dielectric constant can be formed thin as the metal oxide layer 114, the strength of the gate electric field applied to the semiconductor layer 108 can be increased as compared with the case where a silicon oxide film or the like is used. As a result, the drive voltage can be lowered and the power consumption can be reduced.

また、金属酸化物層114は、スパッタリング装置を用いて形成すると好ましい。例えば、スパッタリング装置を用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合、酸素ガスを含む雰囲気で形成することで、半導体層108中に好適に酸素を添加することができる。また、スパッタリング装置を用いて、酸化アルミニウム膜を形成する場合、膜密度を高めることができるため好適である。   The metal oxide layer 114 is preferably formed using a sputtering apparatus. For example, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, oxygen can be preferably added to the semiconductor layer 108 by being formed in an atmosphere containing oxygen gas. In addition, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, the film density can be increased, which is preferable.

また、金属酸化物層114として導電性材料を用いる場合には、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電性材料を用いることができる。または、半導体層108に用いることのできる金属酸化物を適用してもよい。特に、半導体層108と同じ元素を含む材料を用いることが好ましい。このとき、例えば半導体層108と同じ金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成すると、成膜装置を共有できるため好ましい。   In the case where a conductive material is used for the metal oxide layer 114, an oxide conductive material such as indium oxide or indium tin oxide can be used. Alternatively, a metal oxide that can be used for the semiconductor layer 108 may be used. In particular, a material containing the same element as the semiconductor layer 108 is preferably used. At this time, for example, it is preferable to form by a sputtering method using the same metal oxide target as the semiconductor layer 108 because a film formation apparatus can be shared.

また、金属酸化物層114は、水や水素が拡散しにくいことが好ましい。これにより、導電層112が水や水素を拡散しやすい材料を用いた場合であっても、絶縁層110や半導体層108に水や水素が拡散することを防ぐことができる。特に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜は、水や水素に対するバリア性が高いため好ましい。   In addition, it is preferable that the metal oxide layer 114 hardly diffuses water or hydrogen. Thus, even when the conductive layer 112 uses a material that easily diffuses water or hydrogen, it is possible to prevent water and hydrogen from diffusing into the insulating layer 110 and the semiconductor layer 108. In particular, an aluminum oxide film or a hafnium oxide film is preferable because of its high barrier property against water and hydrogen.

また、金属酸化物層117は、酸素を透過しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、工程中にかかる熱などにより、半導体層108、絶縁層110等から酸素が脱離し、絶縁層118側に拡散することを防ぐことができる。そのため、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア密度が増大することを防ぐことができ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   The metal oxide layer 117 is preferably formed using a material that does not easily transmit oxygen. Thus, oxygen can be prevented from being released from the semiconductor layer 108, the insulating layer 110, and the like due to heat applied during the process and diffused to the insulating layer 118 side. Therefore, an increase in carrier density in the region 108i functioning as a channel formation region can be prevented, and a highly reliable transistor can be realized.

金属酸化物層117としては、金属酸化物層114と同様の膜を用いることができる。金属酸化物層117と、金属酸化物層114を設けることにより、半導体層108のチャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア密度をより効果的に低減することができる。   As the metal oxide layer 117, a film similar to the metal oxide layer 114 can be used. By providing the metal oxide layer 117 and the metal oxide layer 114, the carrier density of the region 108i functioning as a channel formation region of the semiconductor layer 108 can be more effectively reduced.

ここで、半導体層108、及び半導体層108中に形成されうる酸素欠損について説明を行う。   Here, the semiconductor layer 108 and oxygen vacancies that can be formed in the semiconductor layer 108 are described.

半導体層108に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、半導体層108中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となりうる。半導体層108中にキャリア供給源が生成されると、トランジスタ100の電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、半導体層108においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。   Oxygen deficiency formed in the semiconductor layer 108 is a problem because it affects transistor characteristics. For example, when an oxygen vacancy is formed in the semiconductor layer 108, hydrogen is bonded to the oxygen vacancy and can serve as a carrier supply source. When a carrier supply source is generated in the semiconductor layer 108, a change in electrical characteristics of the transistor 100, typically, a threshold voltage shift occurs. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 has fewer oxygen vacancies.

そこで、本発明の一態様においては、半導体層108近傍の絶縁膜、具体的には、半導体層108の上方に形成される絶縁層110が、加熱により放出しうる酸素を含有する構成である。絶縁層110から半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108中の酸素欠損を低減することが可能となる。   Therefore, in one embodiment of the present invention, the insulating film in the vicinity of the semiconductor layer 108, specifically, the insulating layer 110 formed over the semiconductor layer 108 includes oxygen that can be released by heating. By transferring oxygen from the insulating layer 110 to the semiconductor layer 108, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced.

なお、半導体層108の下方に位置する絶縁層104が、加熱により放出しうる酸素を含有していてもよい。このとき、絶縁層104からも半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108の酸素欠損をより低減することが可能となる。   Note that the insulating layer 104 located below the semiconductor layer 108 may contain oxygen that can be released by heating. At this time, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be further reduced by transferring oxygen also from the insulating layer 104 to the semiconductor layer 108.

半導体層108は、金属酸化物を含むことが好ましい。例えば半導体層108は、Inと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)と、Znと、を有すると好ましい。特にMはAl、Ga、Y、またはSnとすることが好ましい。   The semiconductor layer 108 preferably contains a metal oxide. For example, the semiconductor layer 108 includes In and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, One or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium) and Zn are preferable. In particular, M is preferably Al, Ga, Y, or Sn.

特に、半導体層108として、In、Ga、及びZnを含む酸化物を用いることが好ましい。   In particular, the semiconductor layer 108 is preferably formed using an oxide containing In, Ga, and Zn.

また、半導体層108は、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有すると好ましい。Inの原子数比が多いほど、トランジスタの電界効果移動度を向上させることができる。   The semiconductor layer 108 preferably has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M. As the In atomic ratio increases, the field-effect mobility of the transistor can be improved.

ここで、In、Ga、Znを含む金属酸化物の場合、Inと酸素の結合力は、Gaと酸素の結合力よりも弱いため、Inの原子数比が大きい場合には、金属酸化物膜中に酸素欠損が形成されやすい。また、Gaに代えて、上記Mで示す金属元素を用いた場合でも同様の傾向がある。金属酸化物膜中に酸素欠損が多く存在すると、トランジスタの電気特性の低下や、信頼性の低下が生じる。   Here, in the case of a metal oxide containing In, Ga, and Zn, since the bonding force between In and oxygen is weaker than the bonding force between Ga and oxygen, when the atomic ratio of In is large, the metal oxide film Oxygen vacancies are easily formed inside. Further, even when the metal element represented by M is used instead of Ga, there is a similar tendency. When many oxygen vacancies exist in the metal oxide film, the electrical characteristics and reliability of the transistor are deteriorated.

しかしながら本発明の一態様では、金属酸化物を含む半導体層108中に極めて多くの酸素を供給できるため、Inの原子数比の大きな金属酸化物材料を用いることが可能となる。これにより、極めて高い電界効果移動度と、安定した電気特性と、高い信頼性とを兼ね備えたトランジスタを実現することができる。   However, in one embodiment of the present invention, a very large amount of oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 containing a metal oxide; thus, a metal oxide material having a large atomic ratio of In can be used. Thus, a transistor having extremely high field effect mobility, stable electrical characteristics, and high reliability can be realized.

例えば、Inの原子数比が、Mの原子数比に対して1.5倍以上、または2倍以上、または3倍以上、または3.5倍以上、または4倍以上である金属酸化物を、好適に用いることができる。   For example, a metal oxide in which the atomic ratio of In is 1.5 times or more, or 2 times or more, or 3 times or more, or 3.5 times or more, or 4 times or more of the atomic ratio of M Can be preferably used.

特に、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=5:1:6またはその近傍とすることが好ましい。ここで近傍とは、Inが5の場合、Mが0.5以上1.5以下であり、且つZnが5以上7以下を含む。   In particular, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 5: 1: 6 or the vicinity thereof. Here, in the vicinity, when In is 5, M is 0.5 or more and 1.5 or less, and Zn is 5 or more and 7 or less.

なお、半導体層108は、上記の組成に限定されない。例えば、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=4:2:3またはその近傍とすると好ましい。   Note that the semiconductor layer 108 is not limited to the above composition. For example, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 4: 2: 3 or the vicinity thereof.

また、半導体層108の組成として、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を概略等しくしてもよい。すなわち、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=1:1:1またはその近傍の材料を含んでいてもよい。   Further, as the composition of the semiconductor layer 108, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn in the semiconductor layer 108 may be approximately equal. That is, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn may include In: M: Zn = 1: 1: 1 or a material in the vicinity thereof.

半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有することで、トランジスタ100の電界効果移動度を高くすることができる。具体的には、トランジスタ100の電界効果移動度が10cm/Vを超える、さらに好ましくはトランジスタ100の電界効果移動度が30cm/Vを超えることが可能となる。 When the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility of the transistor 100 can be increased. Specifically, the field effect mobility of the transistor 100 exceeds 10 cm 2 / V s , and more preferably, the field effect mobility of the transistor 100 can exceed 30 cm 2 / V s .

例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)表示装置を提供することができる。また、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ(特に、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ)、またはその一部に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。   For example, a display device with a narrow frame width (also referred to as a narrow frame) can be provided by using the above transistor with high field-effect mobility for a gate driver that generates a gate signal. In addition, a transistor having high field effect mobility may be a source driver that supplies a signal from a signal line included in a display device (in particular, a demultiplexer connected to an output terminal of a shift register included in the source driver), or When used in part, a display device with a small number of wirings connected to the display device can be provided.

なお、半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有していても、半導体層108の結晶性が高い場合、電界効果移動度が低くなる場合がある。   Note that even when the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility may be low when the semiconductor layer 108 has high crystallinity.

半導体層108の結晶性としては、例えば、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて分析することで解析できる。   The crystallinity of the semiconductor layer 108 can be analyzed by, for example, analyzing using X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction), or analyzing using a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). .

ここで、半導体層108に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、半導体層108においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。   Here, impurities such as hydrogen or moisture mixed in the semiconductor layer 108 are problematic because they affect the transistor characteristics. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 have fewer impurities such as hydrogen or moisture.

半導体層108としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。 As the semiconductor layer 108, a metal oxide film with a low impurity concentration and a low density of defect states is preferably used because a transistor having excellent electrical characteristics can be manufactured. Here, low impurity concentration and low defect level density (low oxygen deficiency) are referred to as high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. A metal oxide film that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor in which a channel region is formed in the metal oxide film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. In addition, since a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has a low defect level density, the trap level density may also be low. In addition, a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has an extremely small off-state current, a channel width of 1 × 10 6 μm, and a channel length of 10 μm. When the voltage between the electrodes (drain voltage) is in the range of 1V to 10V, the off-state current can be less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 −13 A or less.

また、半導体層108が、2層以上の積層構造を有していてもよい。   Further, the semiconductor layer 108 may have a stacked structure of two or more layers.

例えば、組成の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   For example, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different compositions are stacked can be used.

例えば、In−Ga−Zn酸化物を用いた場合に、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:2、またはそれらの近傍であるスパッタリングターゲットで形成する膜のうち、2以上を積層して用いることが好ましい。   For example, when an In—Ga—Zn oxide is used, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn is In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 4: 2: 3. In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 2, or a film formed with a sputtering target in the vicinity thereof Of these, it is preferable to use two or more layers.

また、結晶性の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   Alternatively, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different crystallinity are stacked can be used.

例えば、結晶性の異なる2つの金属酸化物膜を積層した半導体層108とする場合、同じ酸化物ターゲットを用い、成膜条件を異ならせることで、大気に触れることなく連続して形成されることが好ましい。   For example, in the case where the semiconductor layer 108 is formed by stacking two metal oxide films with different crystallinity, the same oxide target is used and the film formation conditions are different, so that the semiconductor layer 108 is continuously formed without being exposed to the atmosphere. Is preferred.

例えば、先に形成する第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、後に形成する第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比よりも小さくする。または、第1の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を流さない条件とする。これにより、第2の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を効果的に供給することができる。また、第1の金属酸化物膜は第2の金属酸化物膜よりも結晶性が低く、電気伝導性の高い膜とすることができる。一方、上部に設けられる第2の金属酸化物膜を第1の金属酸化物膜よりも結晶性の高い膜とすることで、半導体層108の加工時や、絶縁層110の成膜時のダメージを抑制することができる。例えば、第1の金属酸化物膜にCAC−OS膜を用い、第2の金属酸化物膜にCAAC−OS膜を用いることができる。   For example, the oxygen flow rate ratio at the time of forming the first metal oxide film formed first is made smaller than the oxygen flow rate ratio at the time of forming the second metal oxide film formed later. Alternatively, oxygen is not allowed to flow when the first metal oxide film is formed. Thereby, oxygen can be effectively supplied when forming the second metal oxide film. In addition, the first metal oxide film can be a film having lower crystallinity and higher electrical conductivity than the second metal oxide film. On the other hand, the second metal oxide film provided on the top is a film having higher crystallinity than the first metal oxide film, so that damage during the processing of the semiconductor layer 108 or the film formation of the insulating layer 110 is caused. Can be suppressed. For example, a CAC-OS film can be used for the first metal oxide film, and a CAAC-OS film can be used for the second metal oxide film.

より具体的には、第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、0%以上50%未満、好ましくは0%以上30%以下、より好ましくは0%以上20%以下、代表的には10%とする。また第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、50%以上100%以下、好ましくは60%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下、代表的には100%とする。また、第1の金属酸化物膜と第2の金属酸化物膜とで、成膜時の圧力、温度、電力等の条件を異ならせてもよいが、酸素流量比以外の条件を同じとすることで、成膜工程にかかる時間を短縮することができるため好ましい。   More specifically, the oxygen flow rate ratio during the formation of the first metal oxide film is 0% or more and less than 50%, preferably 0% or more and 30% or less, more preferably 0% or more and 20% or less. Specifically, it is 10%. The oxygen flow rate ratio during the formation of the second metal oxide film is 50% to 100%, preferably 60% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% or more. 100% or less, typically 100%. In addition, the first metal oxide film and the second metal oxide film may have different conditions such as pressure, temperature, and power at the time of film formation, but the conditions other than the oxygen flow rate ratio are the same. This is preferable because the time required for the film forming process can be shortened.

半導体層108をこのような積層構造とすることで、電気特性に優れ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。   When the semiconductor layer 108 has such a stacked structure, a transistor with excellent electrical characteristics and high reliability can be realized.

続いて、トランジスタ100Aについて説明する。以下では、主にトランジスタ100と相違する点について説明する。トランジスタ100共通する部分については、上記の説明を援用できる。   Next, the transistor 100A will be described. Hereinafter, differences from the transistor 100 will be mainly described. The above description can be referred to for a portion common to the transistor 100.

トランジスタ100Aは、ゲート絶縁層として機能する絶縁層210を有する。絶縁層210は、少なくともトランジスタ100が有する絶縁層110よりも厚い。絶縁層210は、絶縁層110と同様の材料を用いることができる。   The transistor 100A includes an insulating layer 210 that functions as a gate insulating layer. The insulating layer 210 is thicker than at least the insulating layer 110 included in the transistor 100. The insulating layer 210 can be formed using a material similar to that of the insulating layer 110.

トランジスタ100の絶縁層110の厚さは、例えば5nm以上50nm以下、好ましくは10nm以上40nm以下、より好ましくは10nm以上30nm以下とすることができる。ここで、半導体層108に適用可能な金属酸化物膜は、その表面の平坦性を高めることができるため、絶縁層110を5nm程度にまで薄くした場合であっても信頼性の高いトランジスタを実現できる。   The thickness of the insulating layer 110 of the transistor 100 can be, for example, 5 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 40 nm, more preferably 10 nm to 30 nm. Here, the metal oxide film that can be used for the semiconductor layer 108 can increase the flatness of the surface thereof, so that a highly reliable transistor can be realized even when the insulating layer 110 is thinned to about 5 nm. it can.

一方、トランジスタ100Aの絶縁層210の厚さは、少なくとも絶縁層110の厚さより厚ければよいが、例えば30nm以上300nm以下、好ましくは50nm以上250nm以下、より好ましくは100nm以上200nm以下の厚さとすることができる。なお、絶縁層210の厚さはこれに限られず、トランジスタ100Aに要求される耐圧特性に応じて、300nmよりも厚くしてもよい。   On the other hand, the thickness of the insulating layer 210 of the transistor 100A may be at least thicker than the thickness of the insulating layer 110. For example, the thickness is 30 nm to 300 nm, preferably 50 nm to 250 nm, more preferably 100 nm to 200 nm. be able to. Note that the thickness of the insulating layer 210 is not limited to this, and may be larger than 300 nm depending on a withstand voltage characteristic required for the transistor 100A.

図6(A2)、(B2)にはトランジスタ100Aのチャネル長L2を、図6(A2)、(C2)には、トランジスタ100Aのチャネル長W2を示している。   6A2 and 6B show the channel length L2 of the transistor 100A, and FIGS. 6A2 and 6C show the channel length W2 of the transistor 100A.

トランジスタ100のチャネル長L1は、トランジスタ100Aのチャネル長L2よりも短い。また、トランジスタ100Aのチャネル幅W2は、トランジスタ100のチャネル幅W1と同程度としてもよいし、またはこれよりも大きくしてもよい。   The channel length L1 of the transistor 100 is shorter than the channel length L2 of the transistor 100A. In addition, the channel width W2 of the transistor 100A may be approximately the same as or larger than the channel width W1 of the transistor 100.

トランジスタ100のチャネル長L1は、1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。一方、トランジスタ100Aのチャネル長L2は、1μm以上、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.4μm以上であって、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であることが好ましい。なお、トランジスタ100のチャネル長L1及びトランジスタ100Aのチャネル長L2の大きさはこれに限らず、要求されるトランジスタ特性に応じて、最適な大きさにすることができる。   The channel length L1 of the transistor 100 is less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, more preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.6 μm. It is below and it is preferable that it is 0.1 micrometer or more. On the other hand, the channel length L2 of the transistor 100A is 1 μm or more, preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.4 μm or more, and is 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. Note that the channel length L1 of the transistor 100 and the channel length L2 of the transistor 100A are not limited to this, and can be set to optimum sizes according to required transistor characteristics.

ここで、一般的なポリシリコンを用いたトランジスタでは、ソース領域及びドレイン領域を低抵抗化させるために不純物をドープする。このとき、ドープされた不純物の一部は、チャネル形成領域に拡散する。そのため、チャネル長Lを極端に短くする(例えば3μm以下)と、トランジスタ特性を得ることが困難である場合がある。一方、本発明の一態様の金属酸化物を適用したトランジスタ100は、チャネル長Lを0.7μm以下にまで小さくしたとしても、良好なトランジスタ特性を得ることができる。   Here, in a transistor using general polysilicon, an impurity is doped in order to reduce the resistance of the source region and the drain region. At this time, part of the doped impurities diffuses into the channel formation region. Therefore, when the channel length L is extremely shortened (for example, 3 μm or less), it may be difficult to obtain transistor characteristics. On the other hand, the transistor 100 to which the metal oxide of one embodiment of the present invention is applied can obtain favorable transistor characteristics even when the channel length L is reduced to 0.7 μm or less.

また、一般的なポリシリコン膜は、結晶化に伴い、その表面の起伏が極めて大きいため、ゲート絶縁層の厚さをその起伏よりも薄くすると、十分なゲート耐圧が得られないといった問題がある。そのため、一般的なポリシリコン膜を用いたトランジスタは、ゲート絶縁層を薄くすることが困難であり、その厚さは薄くても100nm程度にする必要がある。一方、本発明の一態様のトランジスタ100の半導体層108に用いる金属酸化物膜は、その表面が極めて平坦であるため、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110の厚さを十分に薄く(例えば20nm以下)することが可能である。   In addition, since the general polysilicon film has extremely large surface undulations due to crystallization, there is a problem that a sufficient gate breakdown voltage cannot be obtained if the gate insulating layer is made thinner than the undulations. . Therefore, in a transistor using a general polysilicon film, it is difficult to make the gate insulating layer thin, and the thickness needs to be about 100 nm even if it is thin. On the other hand, since the surface of the metal oxide film used for the semiconductor layer 108 of the transistor 100 of one embodiment of the present invention is extremely flat, the thickness of the insulating layer 110 serving as a gate insulating layer is sufficiently thin (eg, 20 nm). The following):

以上が構成例1についての説明である。   The above is the description of the configuration example 1.

以下では、上記構成例1と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、上記構成例1と重複する部分は説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、上記構成例1と同様の機能を有する部分についてはハッチングパターンを同じくし、符号を付さない場合もある。   Hereinafter, a configuration example of a transistor having a part of the configuration different from the configuration example 1 will be described. In addition, below, description may be abbreviate | omitted about the part which overlaps with the said structural example 1. FIG. Moreover, in the drawings shown below, portions having the same functions as those of the above configuration example 1 have the same hatching pattern and may not be denoted by reference numerals.

〔構成例2〕
図7(A1)は、トランジスタ100Bの上面図であり、図7(B1)は、トランジスタ100Bのチャネル長方向の断面図であり、図7(C1)は、トランジスタ100Bのチャネル幅方向の断面図である。また、図7(A2)は、トランジスタ100Cの上面図であり、図7(B2)は、トランジスタ100Cのチャネル長方向の断面図であり、図7(C2)は、トランジスタ100Cのチャネル幅方向の断面図である。
[Configuration example 2]
7A1 is a top view of the transistor 100B, FIG. 7B1 is a cross-sectional view in the channel length direction of the transistor 100B, and FIG. 7C1 is a cross-sectional view in the channel width direction of the transistor 100B. It is. 7A2 is a top view of the transistor 100C, FIG. 7B2 is a cross-sectional view of the transistor 100C in the channel length direction, and FIG. 7C2 is a channel width direction of the transistor 100C. It is sectional drawing.

トランジスタ100Bとトランジスタ100Cとは、上記トランジスタ100とトランジスタ100Aの関係と同様に、チャネル長とチャネル幅が異なる点、及びゲート絶縁層として機能する絶縁層の厚さが異なる点で主に相違している。   Similar to the relationship between the transistor 100 and the transistor 100A, the transistor 100B and the transistor 100C are mainly different in that the channel length and the channel width are different and the thickness of the insulating layer functioning as a gate insulating layer is different. Yes.

トランジスタ100B及びトランジスタ100Cは、基板102と絶縁層104との間に導電層106を有する点で、構成例1と主に相違している。導電層106は、絶縁層104を介して半導体層108と重畳する部分を有する。   The transistor 100B and the transistor 100C are mainly different from the structure example 1 in that the conductive layer 106 is provided between the substrate 102 and the insulating layer 104. The conductive layer 106 has a portion overlapping with the semiconductor layer 108 with the insulating layer 104 interposed therebetween.

トランジスタ100B及びトランジスタ100Cにおいて、導電層106は、第1のゲート電極(ボトムゲート電極ともいう)としての機能を有し、導電層112は、第2のゲート電極(トップゲート電極ともいう)としての機能を有する。また、絶縁層104の一部は第1のゲート絶縁層として機能し、絶縁層110または絶縁層210の一部は、第2のゲート絶縁層として機能する。   In the transistor 100B and the transistor 100C, the conductive layer 106 functions as a first gate electrode (also referred to as a bottom gate electrode), and the conductive layer 112 serves as a second gate electrode (also referred to as a top gate electrode). It has a function. A part of the insulating layer 104 functions as a first gate insulating layer, and a part of the insulating layer 110 or the insulating layer 210 functions as a second gate insulating layer.

半導体層108の、導電層112及び導電層106の少なくとも一方と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。なお、以下では説明を容易にするため、半導体層108の導電層112と重畳する部分(領域108iに相当する部分)をチャネル形成領域と呼ぶ場合があるが、実際には導電層112と重畳せずに、導電層106と重畳する部分(領域108nに相当する部分)にもチャネルが形成しうる。   A portion of the semiconductor layer 108 that overlaps with at least one of the conductive layer 112 and the conductive layer 106 functions as a channel formation region. Note that a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 (a portion corresponding to the region 108 i) is sometimes referred to as a channel formation region in the following description for ease of explanation. In addition, a channel can be formed in a portion overlapping with the conductive layer 106 (a portion corresponding to the region 108n).

ここで、図7(A1)、(B1)に示すように、トランジスタ100Bにおけるチャネル長L1を、半導体層108よりも上側に位置する導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図7(A1)、(C1)に示すようにトランジスタ100Bにおけるチャネル幅W1を、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。また、トランジスタ100Cのチャネル長L2、チャネル幅W2についても同様である。   Here, as illustrated in FIGS. 7A1 and 7B1, the channel length L1 in the transistor 100B is the width in the channel length direction of the conductive layer 112 positioned above the semiconductor layer 108. In addition, as illustrated in FIGS. 7A1 and 7C1, the channel width W1 in the transistor 100B is a width in a channel width direction in a portion where the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 overlaps. The same applies to the channel length L2 and the channel width W2 of the transistor 100C.

また、図7(C1)、(C2)に示すように、導電層106は絶縁層104及び絶縁層110または絶縁層210に設けられた開口部142を介して、導電層112と電気的に接続されていてもよい。これにより、導電層106と導電層112には、同じ電位を与えることができる。   In addition, as illustrated in FIGS. 7C1 and 7C2, the conductive layer 106 is electrically connected to the conductive layer 112 through the insulating layer 104 and the opening 142 provided in the insulating layer 110 or the insulating layer 210. May be. Accordingly, the same potential can be applied to the conductive layer 106 and the conductive layer 112.

導電層106は、導電層112、導電層120a、または導電層120bと同様の材料を用いることができる。特に導電層106として、銅を含む材料により形成することで抵抗を低くすることができるため好適である。   The conductive layer 106 can be formed using a material similar to that of the conductive layer 112, the conductive layer 120a, or the conductive layer 120b. In particular, the conductive layer 106 is preferably formed using a material containing copper because resistance can be reduced.

また、図7(A1)、(C1)並びに図7(A2)、(C2)に示すように、チャネル幅方向において、導電層112及び導電層106が、半導体層108の端部よりも外側に突出していることが好ましい。このとき、図7(C1)、(C2)に示すように、半導体層108のチャネル幅方向の全体が、絶縁層110または絶縁層210と絶縁層104を介して、導電層112と導電層106に覆われた構成となる。   In addition, as illustrated in FIGS. 7A1 and 7C1 and FIGS. 7A2 and 7C2, the conductive layer 112 and the conductive layer 106 are located outside the end portion of the semiconductor layer 108 in the channel width direction. It is preferable that it protrudes. At this time, as illustrated in FIGS. 7C1 and 7C2, the entire semiconductor layer 108 in the channel width direction is electrically connected to the conductive layer 112 and the conductive layer 106 with the insulating layer 110 or the insulating layer 210 and the insulating layer 104 interposed therebetween. It becomes the structure covered with.

このような構成とすることで、半導体層108を一対のゲート電極によって生じる電界で、電気的に取り囲むことができる。このとき特に、導電層106と導電層112に同じ電位を与えることが好ましい。これにより、半導体層108にチャネルを誘起させるための電界を効果的に印加できるため、トランジスタ100B及びトランジスタ100Cのオン電流を増大させることができる。そのため、トランジスタ100Bを微細化することが可能となる。   With such a structure, the semiconductor layer 108 can be electrically surrounded by an electric field generated by the pair of gate electrodes. At this time, it is particularly preferable to apply the same potential to the conductive layer 106 and the conductive layer 112. Accordingly, an electric field for inducing a channel can be effectively applied to the semiconductor layer 108, so that the on-state current of the transistor 100B and the transistor 100C can be increased. Therefore, the transistor 100B can be miniaturized.

なお、導電層112と導電層106とを接続しない構成としてもよい。このとき、一対のゲート電極の一方に定電位を与え、他方にトランジスタ100Bまたはトランジスタ100Cを駆動するための信号を与えてもよい。このとき、一方の電極に与える電位により、トランジスタ100Bまたはトランジスタ100Cを他方の電極で駆動する際のしきい値電圧を制御することもできる。   Note that the conductive layer 112 and the conductive layer 106 may not be connected to each other. At this time, a constant potential may be applied to one of the pair of gate electrodes, and a signal for driving the transistor 100B or the transistor 100C may be applied to the other. At this time, the threshold voltage when the transistor 100B or the transistor 100C is driven by the other electrode can be controlled by the potential applied to the one electrode.

以上が構成例2についての説明である。   The above is the description of the configuration example 2.

構成例1及び構成例2で例示した各トランジスタは、半導体層108よりも上側に位置するゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極との間に、金属酸化物層117及び絶縁層118が設けられるため、ボトムゲート構造のトランジスタと比較して、これらの間の寄生容量が低減されたトランジスタである。特に絶縁層118は、厚さを厚くしてもトランジスタの電気特性への影響はほとんどないため、寄生容量をさらに低減することが可能である。そのため、構成例1や構成例2で例示した各トランジスタは、高周波数で駆動することが容易となるため、表示装置の表示部や、駆動回路部に好適に用いることができる。   In each transistor illustrated in Structural Example 1 and Structural Example 2, the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118 are provided between the gate electrode located above the semiconductor layer 108 and the source and drain electrodes. Compared with a bottom-gate transistor, the parasitic capacitance between them is reduced. In particular, the insulating layer 118 has little influence on the electrical characteristics of the transistor even when the thickness is increased, and thus parasitic capacitance can be further reduced. Therefore, each of the transistors exemplified in Configuration Example 1 and Configuration Example 2 can be easily driven at a high frequency, and thus can be suitably used for a display portion of a display device or a drive circuit portion.

[半導体装置の構成要素]
次に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
[Components of semiconductor devices]
Next, components included in the semiconductor device of the present embodiment will be described in detail.

〔基板〕
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板102として用いてもよい。なお、基板102として、ガラス基板を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)、または第10.5世代、第11世代、または第12世代など、サイズの大きな基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
〔substrate〕
There is no particular limitation on the material of the substrate 102, but it is necessary that the substrate 102 have at least heat resistance to withstand heat treatment performed later. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 102. In addition, a single crystal semiconductor substrate made of silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be applied, and a semiconductor element is provided over these substrates. A substrate may be used as the substrate 102. When a glass substrate is used as the substrate 102, the sixth generation (1500 mm × 1850 mm), the seventh generation (1870 mm × 2200 mm), the eighth generation (2200 mm × 2400 mm), the ninth generation (2400 mm × 2800 mm), the tenth generation. A large display device can be manufactured by using a large-sized substrate such as a generation (2950 mm × 3400 mm), or a 10.5th generation, an 11th generation, or a 12th generation.

また、基板102として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ100等を形成してもよい。または、基板102とトランジスタ100等の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板102より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ100等は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。   Alternatively, a flexible substrate may be used as the substrate 102, and the transistor 100 or the like may be formed directly over the flexible substrate. Alternatively, a separation layer may be provided between the substrate 102 and the transistor 100 or the like. The separation layer can be used for separation from the substrate 102 and transfer to another substrate after the semiconductor device is partially or entirely completed thereon. At that time, the transistor 100 or the like can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.

〔絶縁層104〕
絶縁層104としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁層104としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、半導体層108との界面特性を向上させるため、絶縁層104において少なくとも半導体層108と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁層104として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁層104に含まれる酸素を、半導体層108に移動させることが可能である。
[Insulating layer 104]
The insulating layer 104 can be formed using a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a printing method, a coating method, or the like as appropriate. As the insulating layer 104, for example, an oxide insulating film or a nitride insulating film can be formed as a single layer or a stacked layer. Note that in order to improve interface characteristics with the semiconductor layer 108, at least a region in contact with the semiconductor layer 108 in the insulating layer 104 is preferably formed using an oxide insulating film. Further, by using an oxide insulating film from which oxygen is released by heating as the insulating layer 104, oxygen contained in the insulating layer 104 can be transferred to the semiconductor layer 108 by heat treatment.

絶縁層104の厚さは、50nm以上、または100nm以上3000nm以下、または200nm以上1000nm以下とすることができる。絶縁層104を厚くすることで、絶縁層104の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁層104と半導体層108との界面における界面準位、並びに半導体層108に含まれる酸素欠損を低減することが可能である。   The thickness of the insulating layer 104 can be greater than or equal to 50 nm, or greater than or equal to 100 nm and less than or equal to 3000 nm, or greater than or equal to 200 nm and less than or equal to 1000 nm. By increasing the thickness of the insulating layer 104, the amount of oxygen released from the insulating layer 104 can be increased, and interface states at the interface between the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108 and oxygen vacancies included in the semiconductor layer 108 can be reduced. Is possible.

絶縁層104として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn酸化物などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁層104として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このように、絶縁層104を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化シリコン膜を用いることで、半導体層108中に効率よく酸素を導入することができる。   As the insulating layer 104, for example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, or Ga—Zn oxide can be used, and the insulating layer 104 can be provided as a single layer or a stacked layer. In this embodiment, a stacked structure of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film is used as the insulating layer 104. In this manner, oxygen can be efficiently introduced into the semiconductor layer 108 by using the insulating layer 104 as a stacked structure and using a silicon nitride film on the lower layer side and a silicon oxynitride film on the upper layer side.

また、絶縁層104の半導体層108に接する側に窒化シリコン膜などの酸化物膜以外の膜を用いることもできる。このとき、絶縁層104の半導体層108と接する表面に対して酸素プラズマ処理などの前処理を行い、絶縁層104の表面、または表面近傍を酸化することが好ましい。   Alternatively, a film other than an oxide film such as a silicon nitride film can be used on the side in contact with the semiconductor layer 108 of the insulating layer 104. At this time, it is preferable to perform pretreatment such as oxygen plasma treatment on the surface of the insulating layer 104 in contact with the semiconductor layer 108 to oxidize the surface of the insulating layer 104 or the vicinity thereof.

〔導電膜〕
ゲート電極として機能する導電層112及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bとしては、クロム(Cr)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
[Conductive film]
As the conductive layer 112 and the conductive layer 106 functioning as a gate electrode, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode, chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), gold ( Au), silver (Ag), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt ( Co), an alloy containing the above-described metal element as a component, an alloy combining the above-described metal elements, or the like can be used.

また、ゲート電極として機能する導電層112及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bには、インジウムと錫とを有する酸化物(In−Sn酸化物)、インジウムとタングステンとを有する酸化物(In−W酸化物)、インジウムとタングステンと亜鉛とを有する酸化物(In−W−Zn酸化物)、インジウムとチタンとを有する酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムとチタンと錫とを有する酸化物(In−Ti−Sn酸化物)、インジウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムと錫とシリコンとを有する酸化物(In−Sn−Si酸化物)、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Ga−Zn酸化物)等の酸化物導電体または金属酸化物膜を適用することもできる。   The conductive layer 112 and the conductive layer 106 functioning as gate electrodes, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode include an oxide containing indium and tin (In-Sn oxide). , Oxide containing indium and tungsten (In-W oxide), oxide containing indium, tungsten and zinc (In-W-Zn oxide), oxide containing indium and titanium (In-Ti oxidation) ), An oxide containing indium, titanium and tin (In-Ti-Sn oxide), an oxide containing indium and zinc (In-Zn oxide), an oxide containing indium, tin and silicon ( In-Sn-Si oxide), oxide conductors such as oxide containing indium, gallium, and zinc (In-Ga-Zn oxide) or gold It is also possible to apply the oxide film.

ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をOC(OxideConductor)と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、金属酸化物は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して金属酸化物と同程度の透光性を有する。   Here, the oxide conductor will be described. In this specification and the like, the oxide conductor may be referred to as OC (Oxide Conductor). As an oxide conductor, for example, when an oxygen vacancy is formed in a metal oxide and hydrogen is added to the oxygen vacancy, a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the metal oxide becomes highly conductive and becomes a conductor. The conductive metal oxide can be referred to as an oxide conductor. In general, a metal oxide has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, an oxide conductor is a metal oxide having a donor level near the conduction band. Therefore, the oxide conductor is less affected by the absorption due to the donor level and has a light-transmitting property similar to that of the metal oxide with respect to visible light.

また、導電層112として、上記酸化物導電体(金属酸化物)を含む導電膜と、金属または合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属または合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくすることができる。このとき、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層と接する側には酸化物導電体を含む導電膜を適用することが好ましい。   Alternatively, the conductive layer 112 may have a stacked structure of a conductive film including the oxide conductor (metal oxide) and a conductive film including a metal or an alloy. By using a conductive film containing a metal or an alloy, wiring resistance can be reduced. At this time, a conductive film including an oxide conductor is preferably applied to a side in contact with the insulating layer functioning as a gate insulating film.

また、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bには、Cu−X合金膜(Xは、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)を適用してもよい。Cu−X合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。   Further, a Cu-X alloy film (X is Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta, or Ti) is applied to the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b. Also good. By using a Cu-X alloy film, it can be processed by a wet etching process, and thus manufacturing costs can be suppressed.

また、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bには、上述の金属元素の中でも、特にチタン、タングステン、タンタル、及びモリブデンの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。特に、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bとしては、窒化タンタル膜を用いると好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないため、半導体層108と接する導電膜、または半導体層108の近傍の導電膜として、好適に用いることができる。   In addition, the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b each include any one or more selected from titanium, tungsten, tantalum, and molybdenum among the above metal elements. Is preferred. In particular, a tantalum nitride film is preferably used as the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b. The tantalum nitride film has conductivity and high barrier properties against copper or hydrogen. Further, since the tantalum nitride film emits less hydrogen from itself, it can be preferably used as a conductive film in contact with the semiconductor layer 108 or a conductive film in the vicinity of the semiconductor layer 108.

〔絶縁層110、絶縁層210〕
トランジスタ100等のゲート絶縁膜として機能する絶縁層110及び絶縁層210としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を用いることができる。なお、絶縁層110または絶縁層210を、2層の積層構造または3層以上の積層構造としてもよい。
[Insulating layer 110, insulating layer 210]
As the insulating layer 110 and the insulating layer 210 which function as a gate insulating film of the transistor 100 or the like, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a sputtering method, or the like. Film, silicon nitride oxide film, silicon nitride film, aluminum oxide film, hafnium oxide film, yttrium oxide film, zirconium oxide film, gallium oxide film, tantalum oxide film, magnesium oxide film, lanthanum oxide film, cerium oxide film and neodymium oxide film Can be used. Note that the insulating layer 110 or the insulating layer 210 may have a two-layer structure or a three-layer structure.

また、トランジスタ100等のチャネル領域として機能する半導体層108と接する絶縁層110及び絶縁層210は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(過剰酸素領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層110及び絶縁層210は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層110及び絶縁層210に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層110及び絶縁層210を形成する、もしくは成膜後の絶縁層110及び絶縁層210を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。   The insulating layer 110 and the insulating layer 210 in contact with the semiconductor layer 108 functioning as a channel region of the transistor 100 or the like are preferably oxide insulating films, and regions containing oxygen in excess of the stoichiometric composition ( More preferably, it has an excess oxygen region. In other words, the insulating layer 110 and the insulating layer 210 are insulating films capable of releasing oxygen. Note that in order to provide an excess oxygen region in the insulating layer 110 and the insulating layer 210, for example, the insulating layer 110 and the insulating layer 210 are formed in an oxygen atmosphere, or the insulating layer 110 and the insulating layer 210 after film formation are oxygenated. Heat treatment may be performed in an atmosphere.

また、絶縁層110及び絶縁層210として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁層110及び絶縁層210の膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。   In addition, when hafnium oxide is used as the insulating layer 110 and the insulating layer 210, the following effects are obtained. Hafnium oxide has a higher dielectric constant than silicon oxide or silicon oxynitride. Accordingly, the thickness of the insulating layer 110 and the insulating layer 210 can be increased as compared with the case where silicon oxide is used, so that the leakage current due to the tunnel current can be reduced. That is, a transistor with a small off-state current can be realized. Further, hafnium oxide having a crystal structure has a higher dielectric constant than hafnium oxide having an amorphous structure. Therefore, in order to obtain a transistor with low off-state current, it is preferable to use hafnium oxide having a crystal structure. Examples of the crystal structure include a monoclinic system and a cubic system. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto.

また、絶縁層110及び絶縁層210は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、電子スピン共鳴法(ESR:ElectronSpinResonance)で観察されるシグナルが少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、g値が2.001に観察されるE’センターが挙げられる。なお、E’センターは、シリコンのダングリングボンドに起因する。絶縁層110及び絶縁層210としては、E’センター起因のスピン密度が、3×1017spins/cm以下、好ましくは5×1016spins/cm以下である酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。 The insulating layer 110 and the insulating layer 210 preferably have few defects. Typically, it is preferable that the number of signals observed by an electron spin resonance (ESR) method is small. For example, the signal described above includes the E ′ center where the g value is observed at 2.001. The E ′ center is caused by silicon dangling bonds. As the insulating layer 110 and the insulating layer 210, a silicon oxide film or a silicon oxynitride whose spin density due to the E ′ center is 3 × 10 17 spins / cm 3 or less, preferably 5 × 10 16 spins / cm 3 or less A film may be used.

〔半導体層〕
半導体層108がIn−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In>Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。
[Semiconductor layer]
In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide preferably satisfies In> M. As the atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 4.1, In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8, In: M: Zn = 6: 1: 6, In: M: Zn = 5: 2: 5, and the like.

また、半導体層108が、In−M−Zn酸化物の場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する半導体層108を形成しやすくなる。なお、成膜される半導体層108の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。例えば、半導体層108に用いるスパッタリングターゲットの組成がIn:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]の場合、成膜される半導体層108の組成は、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]の近傍となる場合がある。   In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, a target including a polycrystalline In-M-Zn oxide is preferably used as the sputtering target. By using a target including a polycrystalline In—M—Zn oxide, the semiconductor layer 108 having crystallinity can be easily formed. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer 108 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element included in the sputtering target. For example, when the composition of the sputtering target used for the semiconductor layer 108 is In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio], the composition of the semiconductor layer 108 to be formed is In: Ga: Zn = It may be in the vicinity of 4: 2: 3 [atomic ratio].

また、半導体層108は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。   The semiconductor layer 108 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using a metal oxide having a wide energy gap.

また、半導体層108は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。   The semiconductor layer 108 preferably has a non-single crystal structure. The non-single-crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor), a polycrystalline structure, a microcrystalline structure, or an amorphous structure. In the non-single-crystal structure, the amorphous structure has the highest density of defect states, and the CAAC-OS has the lowest density of defect states.

以上が半導体装置の構成要素についての説明である。   The above is the description of the components of the semiconductor device.

[作製方法例]
以下では、ゲート絶縁層の厚さの異なる2つのトランジスタを同一基板上に形成する方法の例について説明する。ここでは、上記構成例1で例示したトランジスタ100とトランジスタ100Aを例に挙げて説明する。
[Example of production method]
Hereinafter, an example of a method for forming two transistors having different gate insulating layer thickness over the same substrate will be described. Here, the transistor 100 and the transistor 100A exemplified in the above configuration example 1 are described as examples.

なお、半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulse Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法や、熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。   Note that a thin film (an insulating film, a semiconductor film, a conductive film, or the like) included in the semiconductor device can be formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or pulse laser deposition (PLD). ) Method, atomic layer deposition (ALD) method, or the like. Examples of the CVD method include a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method and a thermal CVD method. As one of thermal CVD methods, there is a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.

また、半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。   Thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) that constitute semiconductor devices are spin coat, dip, spray coating, ink jet, dispense, screen printing, offset printing, doctor knife, slit coat, roll coat, curtain coat. It can be formed by a method such as knife coating.

また、半導体装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。   Further, when a thin film included in the semiconductor device is processed, the thin film can be processed using a photolithography method or the like. In addition, the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sand blast method, a lift-off method, or the like. Further, the island-shaped thin film may be directly formed by a film forming method using a shielding mask such as a metal mask.

フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。   As a photolithography method, there are typically the following two methods. One is a method in which a resist mask is formed on a thin film to be processed, the thin film is processed by etching or the like, and the resist mask is removed. The other is a method in which a thin film having photosensitivity is formed and then exposed and developed to process the thin film into a desired shape.

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やKrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)やX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。   In photolithography, light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or light obtained by mixing these. In addition, ultraviolet light, KrF laser light, ArF laser light, or the like can be used. Further, exposure may be performed by an immersion exposure technique. Further, extreme ultraviolet light (EUV: Extreme Ultra-violet) or X-rays may be used as light used for exposure. Further, an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible. Note that a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。   For etching the thin film, a dry etching method, a wet etching method, a sand blasting method, or the like can be used.

図8及び図9に示す各図は、トランジスタ100及びトランジスタ100Aの作製方法を説明するための、チャネル長方向の断面図である。各図において、中央の破線より左側がトランジスタ100の形成される領域、右側がトランジスタ100Aの形成される領域である。   8 and 9 are cross-sectional views in the channel length direction for describing a method for manufacturing the transistor 100 and the transistor 100A. In each figure, the left side from the broken line at the center is a region where the transistor 100 is formed, and the right side is a region where the transistor 100A is formed.

〔絶縁層104の形成〕
まず、基板102上に絶縁層104を形成する。絶縁層104は、プラズマCVD法、ALD法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
[Formation of Insulating Layer 104]
First, the insulating layer 104 is formed over the substrate 102. The insulating layer 104 can be formed by a plasma CVD method, an ALD method, a sputtering method, or the like.

なお、上記構成例2に示した導電層106を設ける場合には、絶縁層104の形成前に、導電層106を形成することができる。導電層106は、基板102上に導電膜を形成し、これをエッチングにより加工することにより形成できる。   Note that in the case where the conductive layer 106 described in Structural Example 2 is provided, the conductive layer 106 can be formed before the insulating layer 104 is formed. The conductive layer 106 can be formed by forming a conductive film over the substrate 102 and processing it by etching.

〔半導体層108の形成〕
続いて、絶縁層104上に金属酸化物膜を成膜する(図8(A))。
[Formation of Semiconductor Layer 108]
Subsequently, a metal oxide film is formed over the insulating layer 104 (FIG. 8A).

金属酸化物膜108fは、金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。   The metal oxide film 108f is preferably formed by a sputtering method using a metal oxide target.

また、金属酸化物膜108fを成膜する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど)を混合させてもよい。なお、金属酸化物膜を成膜する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合(以下、酸素流量比ともいう)としては、0%以上100%以下、好ましくは5%以上20%以下とすることが好ましい。酸素流量比を低くし、結晶性が比較的低い金属酸化物膜108fとすることで、オン電流が高められたトランジスタとすることができる。   In forming the metal oxide film 108f, an inert gas (eg, helium gas, argon gas, xenon gas, or the like) may be mixed in addition to the oxygen gas. Note that the ratio of oxygen gas to the entire deposition gas when forming the metal oxide film (hereinafter also referred to as oxygen flow ratio) is 0% to 100%, preferably 5% to 20%. It is preferable to do. A transistor with an increased on-state current can be obtained by reducing the oxygen flow rate ratio and forming the metal oxide film 108f with relatively low crystallinity.

また、金属酸化物膜108fの成膜条件としては、基板温度を室温以上180℃以下、好ましくは基板温度を室温以上140℃以下とすればよい。金属酸化物膜108fの成膜時の基板温度を、例えば、室温以上140℃未満とすると、生産性が高くなり好ましい。また、基板温度を室温とする、または意図的に加熱しない状態で、金属酸化物膜108fを成膜することで、結晶性の低い金属酸化物膜108fを成膜しやすくなる。   The metal oxide film 108f may be formed at a substrate temperature of room temperature to 180 ° C., preferably the substrate temperature of room temperature to 140 ° C. It is preferable that the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f be, for example, room temperature or higher and lower than 140 ° C. because productivity is increased. In addition, when the metal oxide film 108f is formed with the substrate temperature set to room temperature or without intentional heating, the metal oxide film 108f with low crystallinity can be easily formed.

また、金属酸化物膜108fの厚さとしては、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上60nm以下とすればよい。   The thickness of the metal oxide film 108f may be 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 60 nm.

なお、基板102として、大型のガラス基板(例えば、第6世代乃至第12世代)を用いる場合、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を200℃以上300℃以下とした場合、基板102が変形する(歪むまたは反る)場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合においては、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を室温以上200℃未満とすることで、ガラス基板の変形を抑制することができる。   Note that when a large glass substrate (for example, the sixth generation to the twelfth generation) is used as the substrate 102, the substrate temperature when the metal oxide film 108f is formed is 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. 102 may be deformed (distorted or warped). Therefore, in the case of using a large glass substrate, deformation of the glass substrate can be suppressed by setting the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f to a room temperature or higher and lower than 200 ° C.

また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下、より好ましくは−120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで金属酸化物膜108fに水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。   In addition, it is necessary to increase the purity of the sputtering gas. For example, oxygen gas or argon gas used as a sputtering gas is a gas having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower, more preferably −120 ° C. or lower. By using it, moisture and the like can be prevented from being taken into the metal oxide film 108f as much as possible.

また、スパッタリング法で金属酸化物膜108fを成膜する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、金属酸化物にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空(5×10−7Paから1×10−4Pa程度まで)に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のHOに相当するガス分子(m/z=18に相当するガス分子)の分圧を1×10−4Pa以下、好ましく5×10−5Pa以下とすることが好ましい。 In the case where the metal oxide film 108f is formed by a sputtering method, the chamber in the sputtering apparatus is provided with an adsorption-type vacuum exhaust pump such as a cryopump so as to remove water or the like that is an impurity for the metal oxide as much as possible. It is preferable to use and exhaust to a high vacuum (from about 5 × 10 −7 Pa to about 1 × 10 −4 Pa). In particular, the partial pressure of gas molecules corresponding to H 2 O in the chamber (gas molecules corresponding to m / z = 18) in the standby state of the sputtering apparatus is 1 × 10 −4 Pa or less, preferably 5 × 10 −5. It is preferable to set it to Pa or less.

また、金属酸化物膜108fを成膜する前に、絶縁層104の表面に吸着した水や水素を脱離させるための加熱処理を行うことが好ましい。例えば、減圧雰囲気下にて70℃以上200℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。またこのとき、絶縁層104の表面を大気に暴露することなく、連続して金属酸化物膜108fを成膜することが好ましい。例えば、成膜装置として、基板を加熱する加熱室と、金属酸化物膜108fを成膜する成膜室とが、ゲートバルブ等を介して接続された構成とすることが好ましい。   Further, before the metal oxide film 108f is formed, heat treatment for desorbing water or hydrogen adsorbed on the surface of the insulating layer 104 is preferably performed. For example, the heat treatment can be performed at a temperature of 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower in a reduced pressure atmosphere. At this time, it is preferable to continuously form the metal oxide film 108f without exposing the surface of the insulating layer 104 to the atmosphere. For example, the film formation apparatus preferably has a structure in which a heating chamber for heating the substrate and a film formation chamber for forming the metal oxide film 108f are connected to each other through a gate valve or the like.

続いて、金属酸化物膜108fを加工し、島状の半導体層108を形成する(図8(B))。   Subsequently, the metal oxide film 108f is processed to form an island-shaped semiconductor layer 108 (FIG. 8B).

金属酸化物膜108fの加工には、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いればよい。   Either or both of a wet etching method and a dry etching method may be used for processing the metal oxide film 108f.

また、金属酸化物膜108fの成膜後、または半導体層108に加工した後、加熱処理を行い、金属酸化物膜108fまたは半導体層108の脱水素化または脱水化をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板の歪み点未満、または250℃以上450℃以下、または300℃以上450℃以下である。   Alternatively, after the metal oxide film 108f is formed or processed into the semiconductor layer 108, heat treatment may be performed to dehydrogenate or dehydrate the metal oxide film 108f or the semiconductor layer 108. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the strain point of the substrate, 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, or 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.

加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、または窒素を含む不活性雰囲気で行うことができる。または、不活性雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気で加熱してもよい。なお、上記不活性雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれないことが好ましい。処理時間は3分以上24時間以下とすればよい。   The heat treatment can be performed in an inert atmosphere containing nitrogen, a rare gas such as helium, neon, argon, xenon, or krypton. Alternatively, after heating in an inert atmosphere, heating may be performed in an oxygen atmosphere. Note that it is preferable that the inert atmosphere and the oxygen atmosphere do not contain hydrogen, water, or the like. The treatment time may be 3 minutes or more and 24 hours or less.

該加熱処理は、電気炉、RTA装置等を用いることができる。RTA装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。   For the heat treatment, an electric furnace, an RTA apparatus, or the like can be used. By using the RTA apparatus, heat treatment can be performed at a temperature equal to or higher than the strain point of the substrate for a short time. Therefore, the heat treatment time can be shortened.

金属酸化物膜108fを加熱しながら成膜する、または金属酸化物膜108fを形成した後、加熱処理を行うことで、SIMSにより得られる金属酸化物膜108f中の水素濃度を5×1019atoms/cm以下、または1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm以下、または1×1018atoms/cm以下、または5×1017atoms/cm以下、または1×1016atoms/cm以下とすることができる。 The metal oxide film 108f is formed while being heated, or after the metal oxide film 108f is formed, heat treatment is performed, whereby the hydrogen concentration in the metal oxide film 108f obtained by SIMS is set to 5 × 10 19 atoms. / Cm 3 or less, or 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

〔絶縁膜110fの形成〕
続いて、半導体層108、及び絶縁層104上に、絶縁層110及び絶縁層210となる絶縁膜110fを成膜する(図8(C))。
[Formation of Insulating Film 110f]
Next, an insulating film 110f to be the insulating layer 110 and the insulating layer 210 is formed over the semiconductor layer 108 and the insulating layer 104 (FIG. 8C).

絶縁膜110fとしては、例えば酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの酸化物膜を、プラズマ化学気相堆積装置(PECVD装置、または単にプラズマCVD装置という)を用いて形成することが好ましい。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。   As the insulating film 110f, an oxide film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is preferably formed using a plasma chemical vapor deposition apparatus (a PECVD apparatus or simply a plasma CVD apparatus). In this case, it is preferable to use a deposition gas and an oxidation gas containing silicon as the source gas. Typical examples of the deposition gas containing silicon include silane, disilane, trisilane, and fluorinated silane. Examples of the oxidizing gas include oxygen, ozone, dinitrogen monoxide, and nitrogen dioxide.

また、絶縁膜110fとして、堆積性気体の流量に対する酸化性気体の流量を20倍より大きく100倍未満、または40倍以上80倍以下とし、処理室内の圧力を100Pa未満、または50Pa以下とするPECVD装置を用いることで、欠陥量の少ない酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, PECVD is performed such that the flow rate of the oxidizing gas with respect to the flow rate of the deposition gas is greater than 20 times and less than 100 times, or 40 times or more and 80 times or less, and the pressure in the processing chamber is less than 100 Pa or 50 Pa or less. By using the apparatus, a silicon oxynitride film with a small amount of defects can be formed.

また、絶縁膜110fとして、PECVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を280℃以上350℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を20Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上250Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶縁膜110fとして、緻密である酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, the substrate placed in the processing chamber evacuated in the PECVD apparatus is held at 280 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and a source gas is introduced into the processing chamber so that the pressure in the processing chamber is 20 Pa or higher and 250 Pa. Hereinafter, a dense silicon oxide film or silicon oxynitride film can be formed as the insulating film 110f under the condition where the pressure is higher than or equal to 100 Pa and lower than or equal to 250 Pa and high-frequency power is supplied to the electrode provided in the processing chamber.

また、絶縁膜110fを、マイクロ波を用いたPECVD法を用いて形成してもよい。マイクロ波とは300MHzから300GHzの周波数域を指す。マイクロ波は、電子温度が低く、電子エネルギーが小さい。また、供給された電力において、電子の加速に用いられる割合が少なく、より多くの分子の解離及び電離に用いられることが可能であり、密度の高いプラズマ(高密度プラズマ)を励起することができる。このため、被成膜面及び堆積物へのプラズマダメージが少なく、欠陥の少ない絶縁膜110fを形成することができる。   Alternatively, the insulating film 110f may be formed using a PECVD method using microwaves. Microwave refers to the frequency range from 300 MHz to 300 GHz. Microwaves have a low electron temperature and a low electron energy. In addition, in the supplied power, the ratio used for accelerating electrons is small, it can be used for dissociation and ionization of more molecules, and high density plasma (high density plasma) can be excited. . Therefore, the insulating film 110f with less plasma damage and less defects on the deposition surface and the deposit can be formed.

〔絶縁膜110fの加工〕
続いて、絶縁膜110f上にレジストマスク151を形成する。レジストマスク151は少なくとも、後にトランジスタ100の絶縁層110となる部分以外を覆うように設ける。
[Processing of insulating film 110f]
Subsequently, a resist mask 151 is formed over the insulating film 110f. The resist mask 151 is provided so as to cover at least a portion which will later become the insulating layer 110 of the transistor 100.

その後、絶縁膜110fのレジストマスク151に覆われない部分を、エッチングにより薄膜化させる(図8(D))。その後、レジストマスク151を除去する。   After that, a portion of the insulating film 110f that is not covered with the resist mask 151 is thinned by etching (FIG. 8D). Thereafter, the resist mask 151 is removed.

エッチングは、絶縁膜110fが消失しない程度に行うことが重要である。エッチングの方法として、ウェットエッチング法を用いてもよいが、ドライエッチング法を用いると、エッチング速度を制御しやすいため好ましい。   It is important to perform the etching so that the insulating film 110f is not lost. As an etching method, a wet etching method may be used, but a dry etching method is preferable because the etching rate can be easily controlled.

また、絶縁膜110fとして、エッチング速度の異なる2以上の膜を積層して用いると、絶縁膜110fが消失してしまうことを好適に防ぐことができる。こうすることで、例えば大型の基板を用いた場合であっても、歩留り良く絶縁膜110fを加工することができる。   Further, when two or more films having different etching rates are stacked as the insulating film 110f, the insulating film 110f can be suitably prevented from disappearing. Thus, the insulating film 110f can be processed with a high yield even when, for example, a large substrate is used.

ここで、加工後の絶縁膜110fには、エッチング処理に伴うダメージや、レジストマスク151の除去工程での有機汚染などが生じる場合がある。そのため、絶縁膜110fの加工後に、絶縁膜110fの上面を洗浄することが好ましい。または、絶縁膜110fの上部の一部を薄くエッチングしてもよい。また、絶縁膜110fの加工後に加熱処理を行うことで、加工に伴うダメージや汚染を低減することもできる。   Here, in the processed insulating film 110f, damage due to the etching process, organic contamination in the removal process of the resist mask 151, or the like may occur. Therefore, it is preferable to clean the upper surface of the insulating film 110f after the processing of the insulating film 110f. Alternatively, a part of the upper portion of the insulating film 110f may be thinly etched. Further, by performing heat treatment after the processing of the insulating film 110f, damage and contamination associated with the processing can be reduced.

続いて、絶縁膜110f上に、金属酸化物層114となる金属酸化物膜114fを成膜する。   Subsequently, a metal oxide film 114f to be the metal oxide layer 114 is formed over the insulating film 110f.

金属酸化物膜114fは、例えば酸素を含む雰囲気下で成膜することが好ましい。特に、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、金属酸化物膜114fの成膜時に絶縁膜110fに酸素を供給することができる。   The metal oxide film 114f is preferably formed, for example, in an atmosphere containing oxygen. In particular, it is preferably formed by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen. Accordingly, oxygen can be supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed.

例えば金属酸化物膜114fの成膜条件として、成膜ガスに酸素を用い、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、金属酸化物膜を形成することが好ましい。金属ターゲットとして、例えばアルミニウムを用いた場合には、酸化アルミニウム膜を成膜することができる。   For example, as a film formation condition of the metal oxide film 114f, it is preferable to form the metal oxide film by a reactive sputtering method using oxygen as a film formation gas and using a metal target. When aluminum is used as the metal target, for example, an aluminum oxide film can be formed.

金属酸化物膜114fの成膜時に、成膜装置の成膜室内に導入する成膜ガスの全流量に対する酸素流量の割合(酸素流量比)、または成膜室内の酸素分圧が高いほど、絶縁膜110f中に供給される酸素を増やすことができる。酸素流量比または酸素分圧は、例えば50%以上100%以下、好ましくは65%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下とする。特に、酸素流量比100%とし、酸素分圧を100%にできるだけ近づけることが好ましい。   When the metal oxide film 114f is formed, the higher the ratio (oxygen flow ratio) of the oxygen flow rate to the total flow rate of the film formation gas introduced into the film formation chamber of the film formation apparatus or the higher the oxygen partial pressure in the film formation chamber, the higher The oxygen supplied into the film 110f can be increased. The oxygen flow rate ratio or the oxygen partial pressure is, for example, 50% to 100%, preferably 65% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% to 100%. In particular, it is preferable that the oxygen flow rate ratio is 100% and the oxygen partial pressure is as close as possible to 100%.

このように、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により金属酸化物膜114fを形成することにより、金属酸化物膜114fの成膜時に、絶縁膜110fへ酸素を供給するとともに、絶縁膜110fから酸素が脱離することを防ぐことができる。その結果、絶縁膜110fに極めて多くの酸素を閉じ込めることができる。そして、後の加熱処理によって、半導体層108に多くの酸素を供給することができる。その結果、半導体層108中の酸素欠損を低減でき、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   In this manner, by forming the metal oxide film 114f by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen, oxygen is supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed, and oxygen is supplied from the insulating film 110f. Desorption can be prevented. As a result, a very large amount of oxygen can be confined in the insulating film 110f. A large amount of oxygen can be supplied to the semiconductor layer 108 by heat treatment performed later. As a result, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced and a highly reliable transistor can be realized.

また、構成例2で例示した構成とする場合、金属酸化物膜114fの成膜後に、金属酸化物膜114f、絶縁膜110f、及び絶縁層104の一部をエッチングすることで、導電層106に達する開口を形成する。これにより、後に形成する導電層112と導電層106とを、当該開口を介して電気的に接続することができる。   In the case of the structure exemplified in Structure Example 2, the metal oxide film 114f, the insulating film 110f, and part of the insulating layer 104 are etched after the metal oxide film 114f is formed, whereby the conductive layer 106 is formed. Form an opening to reach. Accordingly, the conductive layer 112 and the conductive layer 106 to be formed later can be electrically connected through the opening.

〔導電膜112fの形成〕
続いて、金属酸化物膜114f上に、導電層112となる導電膜112fを成膜する(図8(E))。
[Formation of Conductive Film 112f]
Subsequently, a conductive film 112f to be the conductive layer 112 is formed over the metal oxide film 114f (FIG. 8E).

導電膜112fは、金属または合金のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により成膜することが好ましい。   The conductive film 112f is preferably formed by a sputtering method using a metal or alloy sputtering target.

〔導電膜112f、金属酸化物膜114f、絶縁膜110fのエッチング〕
続いて、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fの一部をエッチングし、半導体層108の一部を露出させる。
[Etching of Conductive Film 112f, Metal Oxide Film 114f, and Insulating Film 110f]
Subsequently, part of the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f is etched to expose part of the semiconductor layer 108.

ここで、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fは、それぞれ同じレジストマスクを用いて加工することが好ましい。または、エッチング後の導電層112をハードマスクとして用いて、金属酸化物膜114fと絶縁膜110fとをエッチングしてもよい。   Here, the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f are each preferably processed using the same resist mask. Alternatively, the metal oxide film 114f and the insulating film 110f may be etched using the etched conductive layer 112 as a hard mask.

これにより、厚さの異なる絶縁層110と絶縁層210とを、同時に形成することができる。   Accordingly, the insulating layer 110 and the insulating layer 210 having different thicknesses can be formed at the same time.

図9(A)に示すように、絶縁膜110fのエッチング後において、トランジスタ100が形成される領域では、上面形状が概略一致した島状の導電層112、金属酸化物層114、及び絶縁層110が形成され、トランジスタ100Aが形成される領域では、上面形状が概略一致した島状の導電層112、金属酸化物層114、及び絶縁層210を形成される。   As shown in FIG. 9A, in the region where the transistor 100 is formed after the etching of the insulating film 110f, the island-shaped conductive layer 112, the metal oxide layer 114, and the insulating layer 110 whose top shapes are approximately the same are formed. In the region where the transistor 100A is formed, the island-shaped conductive layer 112, the metal oxide layer 114, and the insulating layer 210 whose upper surface shapes are approximately the same are formed.

なお、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fのエッチング時に、絶縁層110及び絶縁層210に覆われない半導体層108の一部もエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Note that when the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f are etched, part of the semiconductor layer 108 that is not covered with the insulating layer 110 and the insulating layer 210 is also etched to be thin.

ここで、導電膜112f上のレジストマスクを形成する際に、露光時間を調整することでレジストマスクのパターン幅を、露光機や現像機などの装置における最小加工寸法よりも縮小することができる。例えば、最小加工寸法よりも細いパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも短くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成することができる。または、最少加工寸法以上のパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも長くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成してもよい。   Here, when the resist mask is formed on the conductive film 112f, the pattern width of the resist mask can be reduced more than the minimum processing dimension in an apparatus such as an exposure machine or a developing machine by adjusting the exposure time. For example, a resist pattern finer than the minimum processing dimension can be formed by using a photomask having a pattern width thinner than the minimum processing dimension and shortening the exposure time as compared with the conventional case. Alternatively, a resist pattern finer than the minimum processing dimension may be formed by using a photomask having a pattern width equal to or larger than the minimum processing dimension, for example, by making the exposure time longer than the conventional one.

または、導電膜112f上に形成するレジストマスクに対して、スリミング処理を施すことでレジストマスクの幅を縮小させ、加工後の導電層112のチャネル長方向の幅を縮小してもよい。または、ハードマスクを用いて導電膜112f等をエッチングする場合には、ハードマスクを加工する際に用いるレジストマスクに対してスリミング処理を施すことができる。スリミング処理としては、例えばレジストマスクを形成した後に、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理もしくは加熱処理、またはオゾン雰囲気下に曝した状態で紫外光を照射する処理などにより、レジストマスクのパターン幅を縮小することができる。   Alternatively, the resist mask formed over the conductive film 112f may be subjected to slimming treatment to reduce the width of the resist mask, and the processed conductive layer 112 may be reduced in width in the channel length direction. Alternatively, in the case where the conductive film 112f or the like is etched using a hard mask, a slimming process can be performed on the resist mask used when the hard mask is processed. As the slimming treatment, for example, after forming a resist mask, the pattern width of the resist mask is increased by plasma treatment or heat treatment in an atmosphere containing oxygen, or treatment of irradiating ultraviolet light in a state exposed to an ozone atmosphere. Can be reduced.

上述の方法により、最小加工寸法よりも小さい幅のレジストパターンを形成することが可能となる。例えばパターン幅の最少加工寸法が2.0μm程度または1.5μm程度である装置を用いた場合でも、パターン幅を1.5μm未満、好ましくは1.0μm未満、さらに好ましくは0.5μm未満にまで縮小することが可能となる。   By the above-described method, a resist pattern having a width smaller than the minimum processing dimension can be formed. For example, even when an apparatus having a minimum pattern width processing size of about 2.0 μm or about 1.5 μm is used, the pattern width is less than 1.5 μm, preferably less than 1.0 μm, more preferably less than 0.5 μm. It becomes possible to reduce.

〔第1の層116の形成〕
続いて、第1の層116を形成する。
[Formation of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is formed.

ここでは、第1の層116として、絶縁性を有する膜または導電性を有する膜を成膜することができる。   Here, as the first layer 116, an insulating film or a conductive film can be formed.

第1の層116として、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を成膜する。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。また特に、これら金属元素を少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。絶縁性を有する膜として、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。   As the first layer 116, a film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium is formed. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included. In particular, a nitride containing at least one of these metal elements or an oxide containing at least one of these metal elements can be preferably used. As the insulating film, a nitride film such as an aluminum titanium nitride film, a titanium nitride film, or an aluminum nitride film, an oxide film such as an aluminum titanium oxide film, or the like can be preferably used.

また例えば、第1の層116として、上記の他にアルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む金属膜または合金膜を成膜することができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。   For example, as the first layer 116, a metal film or an alloy film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium can be formed in addition to the above. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included.

ここで、第1の層116は、成膜ガスに窒素ガスまたは酸素ガスを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、スパッタリングターゲットに同じものを用いた場合であっても、成膜ガスの流量を制御することにより、膜質の制御が容易となる。   Here, the first layer 116 is preferably formed by a sputtering method using nitrogen gas or oxygen gas as a deposition gas. Thereby, even when the same sputtering target is used, the film quality can be easily controlled by controlling the flow rate of the film forming gas.

〔加熱処理〕
続いて、加熱処理を行う。図9(B)に示すように、加熱処理により半導体層108の第1の層116と接する領域が低抵抗化し、半導体層108中に低抵抗な領域108nが形成される。
[Heat treatment]
Subsequently, heat treatment is performed. As illustrated in FIG. 9B, the resistance of the region in contact with the first layer 116 of the semiconductor layer 108 is reduced by heat treatment, so that a low-resistance region 108 n is formed in the semiconductor layer 108.

加熱処理は、窒素または希ガスなどの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。加熱処理の温度は高いほど好ましいが、基板102、導電層106、導電層112等の耐熱性を考慮した温度とすることができる。例えば、120℃以上500℃以下、好ましくは150℃以上450℃以下、より好ましくは200℃以上400℃以下、さらに好ましくは250℃以上400℃以下の温度とすることができる。例えば加熱処理の温度を350℃程度とすることで、大型のガラス基板を用いた生産設備で歩留り良く半導体装置を生産することができる。   The heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas. The higher the temperature of the heat treatment, the better, but the temperature can be set in consideration of the heat resistance of the substrate 102, the conductive layer 106, the conductive layer 112, and the like. For example, the temperature can be 120 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and even more preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. For example, by setting the temperature of the heat treatment to about 350 ° C., a semiconductor device can be manufactured with high yield using a production facility using a large glass substrate.

加熱処理により、半導体層108中の酸素が第1の層116に引き抜かれることにより酸素欠損が生成される。当該酸素欠損と、半導体層108中に含まれる水素とが結合することによりキャリア濃度が高まり、第1の層116と接する部分が低抵抗化される。   By the heat treatment, oxygen in the semiconductor layer 108 is extracted to the first layer 116, whereby oxygen vacancies are generated. The oxygen vacancies and hydrogen contained in the semiconductor layer 108 are combined to increase the carrier concentration, so that the portion in contact with the first layer 116 is reduced in resistance.

または、加熱処理により、第1の層116に含まれる金属元素が半導体層108中に拡散することにより、半導体層108の一部が合金化し、低抵抗化される場合もある。   Alternatively, in some cases, the metal element contained in the first layer 116 is diffused into the semiconductor layer 108 by heat treatment, so that part of the semiconductor layer 108 is alloyed and the resistance is reduced.

または、第1の層116に含まれる窒素、若しくは加熱処理の雰囲気に含まれる窒素などが、加熱処理により半導体層108中に拡散することで、これらが低抵抗化する場合もある。   Alternatively, nitrogen included in the first layer 116 or nitrogen included in the heat treatment atmosphere may diffuse into the semiconductor layer 108 by heat treatment, so that the resistance of the first layer 116 may be reduced.

このような複合的な作用により低抵抗化された半導体層108の領域108nは、極めて安定な低抵抗な領域となる。このように形成された領域108nは、例えば後の工程で酸素が供給される処理が行われたとしても、高抵抗化しにくいといった特徴を有する。   The region 108n of the semiconductor layer 108 whose resistance is reduced by such a composite action is an extremely stable low resistance region. The region 108n formed in this manner has a characteristic that resistance is not easily increased even if, for example, a process of supplying oxygen is performed in a later process.

特に、加熱により水素を放出する膜を半導体層108の一部に接して設け、当該水素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる場合と比較し、水素よりも拡散しにくい金属元素または窒素などの元素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる方法を用いることが好ましい。これにより、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア濃度の上昇を抑制することができる。その結果、トランジスタのチャネル長が極めて短い場合であっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能となる。例えばチャネル長が100nm以下の微細なトランジスタであっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能である。   In particular, a film that releases hydrogen by heating is provided in contact with part of the semiconductor layer 108, and the resistance is reduced by supplying the hydrogen to part of the semiconductor layer 108, so that it is less diffusible than hydrogen. It is preferable to use a method of reducing resistance by supplying a metal element or an element such as nitrogen to part of the semiconductor layer 108. Accordingly, an increase in carrier concentration in the region 108i functioning as a channel formation region can be suppressed. As a result, good switching characteristics can be obtained even when the channel length of the transistor is extremely short. For example, good switching characteristics can be obtained even with a fine transistor with a channel length of 100 nm or less.

〔第1の層116の除去〕
続いて、第1の層116をエッチングにより除去する。
[Removal of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is removed by etching.

第1の層116aのエッチングの際に、導電層112、金属酸化物層114、絶縁層110または絶縁層210、半導体層108等の一部がエッチングされてしまう場合がある。特に第1の層116に金属膜または合金膜を用いた場合、導電層112と異なる材料を用い、これらのエッチング速度の選択比が高いエッチング方法を選択することが好ましい。   When the first layer 116a is etched, part of the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, the insulating layer 110 or the insulating layer 210, the semiconductor layer 108, and the like may be etched. In particular, when a metal film or an alloy film is used for the first layer 116, it is preferable to select an etching method using a material different from that of the conductive layer 112 and having a high selectivity of the etching rate.

なお、第1の層116として絶縁性の材料を用いる場合や、上記加熱処理により絶縁化する材料を用いた場合には、第1の層116をエッチングせずに残しておいてもよい。   Note that in the case where an insulating material is used for the first layer 116 or a material which is insulated by the heat treatment is used, the first layer 116 may be left without being etched.

〔金属酸化物層117の形成〕
続いて、第1の層116上に金属酸化物層117を形成する。金属酸化物層117は、上記金属酸化物膜114fと同様の方法により形成することができる。
[Formation of Metal Oxide Layer 117]
Subsequently, a metal oxide layer 117 is formed over the first layer 116. The metal oxide layer 117 can be formed by a method similar to that of the metal oxide film 114f.

金属酸化物層117の形成時に、半導体層108の領域108nに酸素が添加される場合があるが、領域108nは高抵抗化しにくく、低抵抗な状態が保たれる。   When the metal oxide layer 117 is formed, oxygen may be added to the region 108n of the semiconductor layer 108. However, the region 108n is difficult to increase in resistance and maintains a low resistance state.

また、金属酸化物層117の成膜時に、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110または絶縁層210の側面から、第1の層116を介して酸素を供給することができる。また、半導体層108を介して絶縁層104に酸素を供給できる場合もある。   Further, when the metal oxide layer 117 is formed, oxygen can be supplied from the side surface of the insulating layer 110 or the insulating layer 210 functioning as a gate insulating layer through the first layer 116. In some cases, oxygen can be supplied to the insulating layer 104 through the semiconductor layer 108.

金属酸化物層117の形成後に加熱処理を行ってもよい。バリア層として機能する金属酸化物層117で半導体層108を覆った状態で加熱処理を行うことで、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iに、絶縁層110または絶縁層210や絶縁層104から好適に酸素を供給し、キャリア濃度を低減することができる。   Heat treatment may be performed after the metal oxide layer 117 is formed. By performing heat treatment while the semiconductor layer 108 is covered with the metal oxide layer 117 functioning as a barrier layer, the insulating layer 110, the insulating layer 210, or the insulating layer 104 is formed in the region 108i that is a channel formation region of the semiconductor layer 108. Thus, oxygen can be preferably supplied to reduce the carrier concentration.

〔絶縁層118の形成〕
続いて、金属酸化物層117を覆って絶縁層118を形成する(図9(C))。
[Formation of Insulating Layer 118]
Subsequently, an insulating layer 118 is formed so as to cover the metal oxide layer 117 (FIG. 9C).

絶縁層118は、プラズマCVD法またはスパッタリング法等により成膜することができる。   The insulating layer 118 can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.

〔開口部141a、141bの形成〕
続いて、絶縁層118の所望の位置に、リソグラフィによりマスクを形成した後、絶縁層118、及び金属酸化物層117の一部をエッチングすることで、領域108nに達する開口部141a及び開口部141bを形成する。
[Formation of Openings 141a and 141b]
Subsequently, after a mask is formed by lithography at a desired position of the insulating layer 118, the insulating layer 118 and a part of the metal oxide layer 117 are etched, whereby the opening 141a and the opening 141b reaching the region 108n are obtained. Form.

〔導電層120a、120bの形成〕
続いて、開口部141a、開口部141b、開口部141cを覆うように、絶縁層118上に導電膜を成膜し、当該導電膜を所望の形状に加工することで、導電層120a、導電層120bを形成する(図9(D))。
[Formation of Conductive Layers 120a and 120b]
Subsequently, a conductive film is formed over the insulating layer 118 so as to cover the opening 141a, the opening 141b, and the opening 141c, and the conductive film is processed into a desired shape, whereby the conductive layer 120a and the conductive layer are formed. 120b is formed (FIG. 9D).

以上の工程により、ゲート絶縁層が薄く、且つ微細なトランジスタ100と、ゲート絶縁層が厚く耐圧性能の高いトランジスタ100Aとを、同時に作製することができる。以降では、さらにトランジスタ100Aに電気的に接続される、表示素子の画素電極を形成する工程まで説明する。   Through the above steps, the transistor 100 with a thin and thin gate insulating layer and the transistor 100A with a thick gate insulating layer and high withstand voltage performance can be manufactured at the same time. Hereinafter, a process of forming a pixel electrode of a display element that is further electrically connected to the transistor 100A will be described.

〔絶縁層119の形成〕
続いて、導電層120a、導電層120b、及び絶縁層118を覆って絶縁層119を形成する。
[Formation of Insulating Layer 119]
Subsequently, an insulating layer 119 is formed so as to cover the conductive layer 120a, the conductive layer 120b, and the insulating layer 118.

絶縁層119として、有機樹脂を用いると平坦性が高まるため好ましい。代表的には、スピンコート、ディスペンス、スクリーン印刷、スリットコート等の方法により絶縁層119を形成することができる。   An organic resin is preferably used for the insulating layer 119 because flatness is increased. Typically, the insulating layer 119 can be formed by a method such as spin coating, dispensing, screen printing, or slit coating.

なお、絶縁層119として無機絶縁材料を用いてもよい。その場合には、絶縁層118と同様の方法により形成することができる。   Note that an inorganic insulating material may be used for the insulating layer 119. In that case, the insulating layer 118 can be formed by the same method.

また、絶縁層119に感光性の樹脂材料を用いることで、絶縁層119の形成時に導電層120aに達する開口を同時に形成することができる。なお、絶縁層119に非感光性材料を用いた場合には、マスクを用いたエッチングにより開口を形成すればよい。   Further, by using a photosensitive resin material for the insulating layer 119, an opening reaching the conductive layer 120a can be formed at the same time as the insulating layer 119 is formed. Note that in the case where a non-photosensitive material is used for the insulating layer 119, an opening may be formed by etching using a mask.

〔導電層109の形成〕
続いて、導電層109を形成する(図9(E))。導電層109は、導電層112等と同様の方法により形成することができる。
[Formation of Conductive Layer 109]
Subsequently, a conductive layer 109 is formed (FIG. 9E). The conductive layer 109 can be formed by a method similar to that of the conductive layer 112 or the like.

以上の工程により、トランジスタ100Aと電気的に接続された導電層109を形成することができる。導電層109は、表示素子の画素電極として用いることができる。   Through the above steps, the conductive layer 109 which is electrically connected to the transistor 100A can be formed. The conductive layer 109 can be used as a pixel electrode of a display element.

以上が作製方法例についての説明である。   The above is the description of the manufacturing method example.

[作製方法例の変形例]
以下では、上記作製方法例とは異なる例について説明する。なお以下では、上記作製方法例と重複する部分についてはこれを援用し、異なる部分について主に説明する。
[Modified example of manufacturing method]
Hereinafter, an example different from the above manufacturing method example will be described. In addition, below, the part which overlaps with the said manufacturing method example is used, and a different part is mainly demonstrated.

まず、上記と同様に基板102上に絶縁層104、半導体層108を形成する。   First, the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108 are formed over the substrate 102 as described above.

続いて、半導体層108を覆う絶縁膜110gを形成する(図10(A))。絶縁膜110gは、後にトランジスタ100Dのゲート絶縁層の一部となる膜である。絶縁膜110gは、上記絶縁膜110fと同様の方法により形成することができる。   Subsequently, an insulating film 110g covering the semiconductor layer 108 is formed (FIG. 10A). The insulating film 110g is a film that later becomes part of the gate insulating layer of the transistor 100D. The insulating film 110g can be formed by a method similar to that of the insulating film 110f.

続いて、絶縁膜110gの一部をエッチングにより除去する(図10(B))。より具体的には、図10(B)に示すように、トランジスタ100の半導体層108上に位置する絶縁膜110gの一部をエッチングにより除去する。なお、絶縁膜110gのエッチングの際に、半導体層108の一部もエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Subsequently, part of the insulating film 110g is removed by etching (FIG. 10B). More specifically, as illustrated in FIG. 10B, part of the insulating film 110g located over the semiconductor layer 108 of the transistor 100 is removed by etching. Note that when the insulating film 110g is etched, part of the semiconductor layer 108 is also etched to be thin.

続いて、絶縁膜110g及び露出した半導体層108の一部を覆って絶縁膜110hを形成する(図10(C))。ここで絶縁膜110hは、後にトランジスタ100の絶縁層110、及びトランジスタ100のゲート絶縁層の一部となる膜である。   Subsequently, an insulating film 110h is formed so as to cover the insulating film 110g and a part of the exposed semiconductor layer 108 (FIG. 10C). Here, the insulating film 110 h is a film which will later become a part of the insulating layer 110 of the transistor 100 and the gate insulating layer of the transistor 100.

なお、絶縁膜110hの形成前に、露出した半導体層108の上面、及び絶縁膜110gの上面を洗浄することが好ましい。   Note that the exposed top surface of the semiconductor layer 108 and the top surface of the insulating film 110g are preferably washed before the insulating film 110h is formed.

続いて、絶縁膜110h上に、金属酸化物膜114f及び導電膜112fを積層して形成する(図10(D))。   Subsequently, a metal oxide film 114f and a conductive film 112f are stacked over the insulating film 110h (FIG. 10D).

その後、導電膜112f、金属酸化物膜114f、絶縁膜110g、及び絶縁膜110hの一部をエッチングし、半導体層108の一部を露出させる(図10(E))。   After that, the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, the insulating film 110g, and part of the insulating film 110h are etched to expose part of the semiconductor layer 108 (FIG. 10E).

これにより、トランジスタ100のゲート絶縁層として機能する絶縁層110と、後のトランジスタ100Dのゲート絶縁層として機能する絶縁層210aと絶縁層210bとの積層膜を、同時に形成することができる。   Thus, the insulating layer 110 functioning as the gate insulating layer of the transistor 100 and the stacked film of the insulating layer 210a and insulating layer 210b functioning as the gate insulating layer of the subsequent transistor 100D can be formed at the same time.

続いて、上記作製方法例と同様の方法により、第1の層116の形成、加熱処理、第1の層116の除去、金属酸化物層117の形成、絶縁層118の形成、及び導電層120a及び導電層120bの形成を順に行うことで、トランジスタ100と、トランジスタ100Dとを同時に形成することができる(図10(F))。   Subsequently, by a method similar to the above manufacturing method example, formation of the first layer 116, heat treatment, removal of the first layer 116, formation of the metal oxide layer 117, formation of the insulating layer 118, and the conductive layer 120a Further, the transistor 100 and the transistor 100D can be formed at the same time by sequentially forming the conductive layer 120b (FIG. 10F).

図10(F)に示すトランジスタ100Dは、ゲート絶縁層が絶縁層210aと絶縁層210bとが積層された積層構造を有する。ここで、絶縁層210bは、トランジスタ100が有する絶縁層110と同じ厚さを有する。そのため、絶縁層210aとなる絶縁膜110gの厚さによって、トランジスタ100Dのゲート絶縁層の厚さを任意に決定することができる。   A transistor 100D illustrated in FIG. 10F has a stacked structure in which a gate insulating layer is formed by stacking an insulating layer 210a and an insulating layer 210b. Here, the insulating layer 210 b has the same thickness as the insulating layer 110 included in the transistor 100. Therefore, the thickness of the gate insulating layer of the transistor 100D can be arbitrarily determined by the thickness of the insulating film 110g to be the insulating layer 210a.

ここで例示した方法によれば、上記作製方法例における絶縁膜110fの一部をエッチングにより薄膜化する工程を省略することができる。そのため、それぞれのトランジスタのゲート絶縁層の厚さの制御性を高めることができ、各トランジスタの電気特性のばらつきを低減することができる。   According to the method exemplified here, the step of thinning part of the insulating film 110f in the above manufacturing method example by etching can be omitted. Therefore, controllability of the thickness of the gate insulating layer of each transistor can be improved, and variation in electrical characteristics of each transistor can be reduced.

以上が変形例についての説明である。   The above is the description of the modified example.

[表示パネルの断面構成例]
以下では、表示パネルの断面構成の例について、図面を参照して説明する。
[Example of cross-sectional configuration of display panel]
Below, the example of the cross-sectional structure of a display panel is demonstrated with reference to drawings.

図11に、カラーフィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の発光表示パネルの断面図を示す。   FIG. 11 is a cross-sectional view of a light-emitting display panel having a top emission structure to which a color filter method is applied.

図11に示す表示パネルは、表示部562及び駆動回路564を有する。駆動回路564は、信号線駆動回路または走査線駆動回路として機能する回路である。   The display panel illustrated in FIG. 11 includes a display portion 562 and a driver circuit 564. The driver circuit 564 is a circuit that functions as a signal line driver circuit or a scan line driver circuit.

また、図11に示すように、表示パネルは、表示部562を挟んで駆動回路564とは反対側に、領域560を有する。領域560は、遮光性の部材が設けられない領域であり、可視光を透過する領域として機能する。   In addition, as illustrated in FIG. 11, the display panel includes a region 560 on the side opposite to the drive circuit 564 with the display portion 562 interposed therebetween. The region 560 is a region where a light-shielding member is not provided and functions as a region that transmits visible light.

表示パネルは、それぞれ可撓性を有する基板261と基板271の間に、駆動回路564を構成するトランジスタ201a、並びに表示部562を構成するトランジスタ201b、トランジスタ251、及び発光素子290が挟持された構成を有する。   In the display panel, a transistor 201a included in the driver circuit 564, a transistor 201b included in the display portion 562, a transistor 251, and a light-emitting element 290 are sandwiched between a flexible substrate 261 and a substrate 271. Have

基板261は、接着層262を介して絶縁層263に貼り付けられ、基板271は、接着層272を介して絶縁層273に貼り付けられている。絶縁層263と絶縁層273は、それぞれ無機絶縁材料を含み、水分の浸入を防ぐためのバリア層として機能する。   The substrate 261 is attached to the insulating layer 263 with the adhesive layer 262 interposed therebetween, and the substrate 271 is attached to the insulating layer 273 with the adhesive layer 272 interposed therebetween. The insulating layer 263 and the insulating layer 273 each include an inorganic insulating material and function as a barrier layer for preventing moisture from entering.

表示部562において、基板261上には、トランジスタ251、トランジスタ201ba、及び発光素子290等が設けられている。駆動回路564において、基板261上には、トランジスタ201a等が設けられている。   In the display portion 562, a transistor 251, a transistor 201ba, a light-emitting element 290, and the like are provided over the substrate 261. In the driver circuit 564, the transistor 201a and the like are provided over the substrate 261.

トランジスタ251は、発光素子290に流れる電流を制御するトランジスタであり、耐圧性能の高いトランジスタを用いることができる。トランジスタ251には、トランジスタ201aよりもゲート絶縁層の厚いトランジスタを適用できる。例えばトランジスタ251には、上記で例示したトランジスタ100A、トランジスタ100C、またはトランジスタ100D等を適用することができる。   The transistor 251 is a transistor that controls a current flowing through the light-emitting element 290, and a transistor with high withstand voltage performance can be used. As the transistor 251, a transistor with a thicker gate insulating layer than the transistor 201a can be used. For example, the transistor 100A, the transistor 100C, the transistor 100D, or the like described above can be used as the transistor 251.

一方、トランジスタ201aは、駆動回路564を構成するトランジスタのうち、高速動作が要求されるトランジスタである。トランジスタ201aには、トランジスタ251よりもゲート絶縁層が薄く、チャネル長の短いトランジスタを適用することができる。例えばトランジスタ201aには、上記で例示したトランジスタ100、トランジスタ100B等を適用することができる。   On the other hand, the transistor 201a is a transistor that requires high-speed operation among transistors included in the driver circuit 564. As the transistor 201a, a transistor with a gate insulating layer thinner than the transistor 251 and a short channel length can be used. For example, the transistor 100, the transistor 100B, or the like exemplified above can be used as the transistor 201a.

なお、図11では、画素の選択状態を制御するトランジスタ201bに、トランジスタ201aと同様のトランジスタを適用した場合の例を示している。   Note that FIG. 11 illustrates an example in which a transistor similar to the transistor 201a is applied to the transistor 201b that controls the selection state of the pixel.

絶縁層211は、トランジスタ251及びトランジスタ201aの他方のゲート絶縁層として機能する。絶縁層212及び絶縁層213は、各トランジスタを覆って設けられる。   The insulating layer 211 functions as the other gate insulating layer of the transistor 251 and the transistor 201a. The insulating layer 212 and the insulating layer 213 are provided so as to cover each transistor.

トランジスタ201bは、絶縁層215を介して、発光素子290と重なる。トランジスタ、容量素子、及び配線等を、発光素子290の発光領域と重ねて配置することで、表示部562の開口率を高めることができる。   The transistor 201b overlaps with the light-emitting element 290 with the insulating layer 215 provided therebetween. By arranging the transistor, the capacitor, the wiring, and the like so as to overlap with the light-emitting region of the light-emitting element 290, the aperture ratio of the display portion 562 can be increased.

発光素子290は、画素電極291、EL層292、及び共通電極293を有する。発光素子290は、着色層281側に光を射出する。   The light-emitting element 290 includes a pixel electrode 291, an EL layer 292, and a common electrode 293. The light-emitting element 290 emits light to the colored layer 281 side.

画素電極291及び共通電極293のうち、一方は、陽極として機能し、他方は、陰極として機能する。またEL層292は、発光性の物質を含む層である。画素電極291及び共通電極293の間に、発光素子290の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層292に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層292において再結合し、EL層292に含まれる発光物質が発光する。   One of the pixel electrode 291 and the common electrode 293 functions as an anode, and the other functions as a cathode. The EL layer 292 is a layer containing a light-emitting substance. When a voltage higher than the threshold voltage of the light emitting element 290 is applied between the pixel electrode 291 and the common electrode 293, holes are injected into the EL layer 292 from the anode side and electrons are injected from the cathode side. The injected electrons and holes are recombined in the EL layer 292, and the light-emitting substance contained in the EL layer 292 emits light.

画素電極291は、トランジスタ251が有する導電層222bと電気的に接続される。これらは、直接接続されてもよいし、他の導電層を介して接続されてもよい。画素電極291は、画素電極として機能し、発光素子290ごとに設けられている。隣り合う2つの画素電極291は、絶縁層216によって電気的に絶縁されている。   The pixel electrode 291 is electrically connected to the conductive layer 222b included in the transistor 251. These may be directly connected or may be connected via another conductive layer. The pixel electrode 291 functions as a pixel electrode and is provided for each light emitting element 290. Two adjacent pixel electrodes 291 are electrically insulated by an insulating layer 216.

共通電極293は、共通電極として機能し、複数の発光素子290にわたって設けられている。共通電極293には、定電位が供給される。   The common electrode 293 functions as a common electrode and is provided over the plurality of light emitting elements 290. A constant potential is supplied to the common electrode 293.

発光素子290は、接着層294を介して着色層281と重なる。絶縁層216は、接着層294を介して遮光層282と重なる。   The light-emitting element 290 overlaps with the colored layer 281 with the adhesive layer 294 interposed therebetween. The insulating layer 216 overlaps with the light-blocking layer 282 with the adhesive layer 294 interposed therebetween.

発光素子290には、マイクロキャビティ構造を採用してもよい。カラーフィルタ(着色層281)とマイクロキャビティ構造との組み合わせにより、表示パネルからは、色純度の高い光を取り出すことができる。   The light emitting element 290 may adopt a microcavity structure. By combining the color filter (colored layer 281) and the microcavity structure, light with high color purity can be extracted from the display panel.

着色層281は特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、又は黄色の波長域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。着色層281に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。   The colored layer 281 is a colored layer that transmits light in a specific wavelength range. For example, a color filter that transmits light in a red, green, blue, or yellow wavelength range can be used. As a material that can be used for the colored layer 281, a metal material, a resin material, a resin material containing a pigment or a dye, or the like can be given.

なお、本発明の一態様は、カラーフィルタ方式に限られず、塗り分け方式、色変換方式、又は量子ドット方式等を適用してもよい。   Note that one embodiment of the present invention is not limited to the color filter method, and a color separation method, a color conversion method, a quantum dot method, or the like may be applied.

遮光層282は、隣接する着色層281の間に設けられている。遮光層282は隣接する発光素子290からの光を遮光し、隣接する発光素子290間における混色を抑制する。ここで、着色層281の端部を、遮光層282と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層282としては、発光素子290からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料、又は、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。なお、遮光層282は、駆動回路564などの表示部562以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。   The light shielding layer 282 is provided between the adjacent colored layers 281. The light blocking layer 282 blocks light from the adjacent light emitting elements 290 and suppresses color mixing between the adjacent light emitting elements 290. Here, light leakage can be suppressed by providing an end portion of the colored layer 281 so as to overlap the light shielding layer 282. As the light-blocking layer 282, a material that blocks light emitted from the light-emitting element 290 can be used. For example, a black matrix can be formed using a metal material or a resin material containing a pigment or a dye. Note that the light-blocking layer 282 is preferably provided in a region other than the display portion 562 such as the driver circuit 564 because unintended light leakage due to guided light or the like can be suppressed.

基板111と基板113は、接着層294によって貼り合わされている。   The substrate 111 and the substrate 113 are bonded to each other with an adhesive layer 294.

導電層565は、導電層255及び接続体242を介して、FPC285と電気的に接続される。導電層565は、トランジスタが有する導電層と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。本実施の形態では、導電層565が、ソース及びドレインとして機能する導電層と同一の材料及び同一の工程で形成される例を示す。   The conductive layer 565 is electrically connected to the FPC 285 through the conductive layer 255 and the connection body 242. The conductive layer 565 is preferably formed using the same material and step as the conductive layer included in the transistor. In this embodiment, an example in which the conductive layer 565 is formed using the same material and the same step as the conductive layer functioning as a source and a drain is described.

接続体242としては、様々な異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)及び異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。   As the connection body 242, various anisotropic conductive films (ACF: Anisotropic Conductive Film), anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste), and the like can be used.

図12に、塗り分け方式が適用された発光表示パネルの断面図を示す。   FIG. 12 is a cross-sectional view of a light-emitting display panel to which the separate coating method is applied.

図12に示す表示パネルは、主に発光素子290の構成、及び基板271側の構成が、図11で例示した表示パネルと相違している。   The display panel illustrated in FIG. 12 is mainly different from the display panel illustrated in FIG. 11 in the configuration of the light-emitting element 290 and the configuration on the substrate 271 side.

図12に示す発光素子290は、EL層292が画素毎に作り分けられた素子である。EL層292は、隣接する2つ画素間において、端部が共通電極293に覆われた構成を有する。なお、図12ではEL層292の全てが作り分けられているように図示しているが、EL層292を構成する積層構造のうち、発光層以外の層のうち、一以上の層を作り分けない構成としてもよい。   A light-emitting element 290 illustrated in FIG. 12 is an element in which an EL layer 292 is formed for each pixel. The EL layer 292 has a structure in which an end portion is covered with a common electrode 293 between two adjacent pixels. Note that FIG. 12 illustrates that all of the EL layers 292 are formed separately, but one or more of the layers other than the light emitting layer in the stacked structure constituting the EL layer 292 are formed separately. There may be no configuration.

また、発光素子290を覆って絶縁層219が設けられている。絶縁層219は、発光素子290等に水分が浸入することを防ぐバリア膜として機能する層である。絶縁層219を、少なくとも一以上の無機絶縁膜が含まれる構成とすると、バリア性が向上するため好ましい。絶縁層219として、有機絶縁膜と無機絶縁膜の積層構造を有する構成とすることが好ましい。より具体的には、発光素子290側から、有機絶縁膜、無機絶縁膜、有機絶縁膜が順に積層された積層構造を有することが好ましい。   In addition, an insulating layer 219 is provided to cover the light-emitting element 290. The insulating layer 219 is a layer that functions as a barrier film that prevents moisture from entering the light-emitting element 290 and the like. It is preferable that the insulating layer 219 include at least one inorganic insulating film because the barrier property is improved. The insulating layer 219 preferably has a stacked structure of an organic insulating film and an inorganic insulating film. More specifically, it is preferable to have a stacked structure in which an organic insulating film, an inorganic insulating film, and an organic insulating film are sequentially stacked from the light-emitting element 290 side.

以上が、表示パネルの構成例についての説明である。   The above is the description of the configuration example of the display panel.

[付記]
本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介してソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
[Appendix]
In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel formation region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and between the source and drain via the channel formation region. A current can flow. Note that in this specification and the like, a channel formation region refers to a region through which a current mainly flows.

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。   In addition, the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。   In addition, in this specification and the like, “electrically connected” includes a case of being connected via “thing having some electric action”. Here, the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets. For example, “thing having some electric action” includes electrodes, wiring, switching elements such as transistors, resistance elements, inductors, capacitors, and other elements having various functions.

また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。   Further, in this specification and the like, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。   In this specification and the like, the terms “film” and “layer” can be interchanged with each other. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer” in some cases.

本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。   In this specification and the like, unless otherwise specified, off-state current refers to drain current when a transistor is off (also referred to as a non-conduction state or a cutoff state). The off state is a state where the voltage Vgs between the gate and the source is lower than the threshold voltage Vth in the n-channel transistor, and the voltage Vgs between the gate and the source in the p-channel transistor unless otherwise specified. Is higher than the threshold voltage Vth.

トランジスタのオフ電流は、Vgsに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgsにおけるオフ状態、所定の範囲内のVgsにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるVgsにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。   The off-state current of the transistor may depend on Vgs. Therefore, the off-state current of the transistor being I or less sometimes means that there exists a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is I or less. The off-state current of a transistor may refer to an off-state current in an off state at a predetermined Vgs, an off state in a Vgs within a predetermined range, or an off state in Vgs at which a sufficiently reduced off current is obtained.

一例として、しきい値電圧Vthが0.5Vであり、Vgsが0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−9Aであり、Vgsが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10−13Aであり、Vgsが−0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgsが−0.8Vにおけるドレイン電流が1×10−22Aであるようなnチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgsが−0.5Vにおいて、または、Vgsが−0.5V乃至−0.8Vの範囲において、1×10−19A以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10−19A以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が1×10−22A以下となるVgsが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は1×10−22A以下である、と言う場合がある。 As an example, when the threshold voltage Vth is 0.5 V, the drain current when Vgs is 0.5 V is 1 × 10 −9 A, and the drain current when Vgs is 0.1 V is 1 × 10 −13 A. Assume that the n-channel transistor has a drain current of 1 × 10 −19 A when Vgs is −0.5 V and a drain current of 1 × 10 −22 A when Vgs is −0.8 V. Since the drain current of the transistor is 1 × 10 −19 A or less when Vgs is −0.5 V or Vgs is in the range of −0.5 V to −0.8 V, the off-state current of the transistor is 1 It may be said that it is below x10 <-19> A. Since there is Vgs at which the drain current of the transistor is 1 × 10 −22 A or less, the off-state current of the transistor may be 1 × 10 −22 A or less.

また、本明細書等では、チャネル幅Wを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Wあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅(例えば1μm)あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流/長さの次元を持つ単位(例えば、A/μm)で表される場合がある。   In this specification and the like, the off-state current of a transistor having a channel width W may be represented by a current value flowing around the channel width W. In some cases, the current value flows around a predetermined channel width (for example, 1 μm). In the latter case, the unit of off-current may be represented by a unit having a dimension of current / length (for example, A / μm).

トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、60℃、85℃、95℃、または125℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、室温、60℃、85℃、95℃、125℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。   The off-state current of a transistor may depend on temperature. In this specification, off-state current may represent off-state current at room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., or 125 ° C. unless otherwise specified. Alternatively, at a temperature at which reliability of the semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed, or a temperature at which the semiconductor device or the like including the transistor is used (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.). May represent off-state current. The off-state current of a transistor is I or less means that room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., 125 ° C., a temperature at which the reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed, or the transistor is included. There may be a case where there is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is equal to or lower than I at a temperature at which the semiconductor device or the like is used (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.).

トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Vdsに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、または20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVdsにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVds、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。   The off-state current of the transistor may depend on the voltage Vds between the drain and the source. In this specification, the off-state current is Vds of 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V unless otherwise specified. Or an off-current at 20V. Alternatively, Vds in which reliability of a semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed, or an off-current in Vds used in the semiconductor device or the like including the transistor may be represented. The off-state current of the transistor is equal to or less than I. Vds is 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V, 20V There is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is less than or equal to Vds at which Vds guarantees the reliability of the semiconductor device including the transistor or Vds used in the semiconductor device or the like including the transistor. May be pointed to.

上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。   In the description of the off-state current, the drain may be read as the source. That is, the off-state current sometimes refers to a current that flows through the source when the transistor is off.

また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。   In this specification and the like, the term “leakage current” may be used in the same meaning as off-state current. In this specification and the like, off-state current may refer to current that flows between a source and a drain when a transistor is off, for example.

また、本明細書等において、トランジスタのしきい値電圧とは、トランジスタにチャネルが形成されたときのゲート電圧(Vg)を指す。具体的には、トランジスタのしきい値電圧とは、ゲート電圧(Vg)を横軸に、ドレイン電流(Id)の平方根を縦軸にプロットした曲線(Vg−√Id特性)において、最大傾きである接線を外挿したときの直線と、ドレイン電流(Id)の平方根が0(Idが0A)との交点におけるゲート電圧(Vg)を指す場合がある。あるいは、トランジスタのしきい値電圧とは、チャネル長をL、チャネル幅をWとし、Id[A]×L[μm]/W[μm]の値が1×10−9[A]となるゲート電圧(Vg)を指す場合がある。 In this specification and the like, the threshold voltage of a transistor refers to a gate voltage (Vg) when a channel is formed in the transistor. Specifically, the threshold voltage of a transistor is a maximum slope in a curve (Vg-√Id characteristic) in which the gate voltage (Vg) is plotted on the horizontal axis and the square root of the drain current (Id) is plotted on the vertical axis. In some cases, a gate voltage (Vg) at the intersection of a straight line obtained by extrapolating a certain tangent and the square root of the drain current (Id) is 0 (Id is 0 A) may be indicated. Alternatively, the threshold voltage of the transistor is a gate in which the channel length is L, the channel width is W, and the value of Id [A] × L [μm] / W [μm] is 1 × 10 −9 [A]. It may refer to voltage (Vg).

また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に低い場合は、「絶縁体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「絶縁体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」と、「絶縁体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。   In this specification and the like, even when expressed as “semiconductor”, for example, when the conductivity is sufficiently low, the semiconductor device may have characteristics as an “insulator”. Further, the boundary between “semiconductor” and “insulator” is ambiguous, and there is a case where it cannot be strictly distinguished. Therefore, the “semiconductor” and the “insulator” described in this specification and the like can be interchangeable in some cases.

また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に高い場合は、「導電体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「導電体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」と、「導電体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。   In this specification and the like, even when expressed as “semiconductor”, for example, when the conductivity is sufficiently high, the semiconductor device may have characteristics as a “conductor”. Further, the boundary between the “semiconductor” and the “conductor” is ambiguous, and there are cases where it cannot be strictly distinguished. Therefore, the term “semiconductor” and “conductor” in this specification and the like can be interchangeable in some cases.

また、本明細書等において、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を4としたときに、Gaの比が1以上3以下であり、Znの比が2以上4以下であるとする。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を5としたときに、Gaの比が0.1より大きく2以下であり、Znの比が5以上7以下であるとする。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を1としたときに、Gaの比が0.1より大きく2以下であり、Znの比が0.1より大きく2以下であるとする。   In this specification and the like, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 4: 2: 3 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 4. In addition, the Ga ratio is 1 or more and 3 or less, and the Zn ratio is 2 or more and 4 or less. Also, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 5: 1: 6 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 5, the Ga ratio is It is greater than 0.1 and less than or equal to 2 and the Zn ratio is greater than or equal to 5 and less than or equal to 7. Also, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 1: 1: 1 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 1, the Ga ratio is It is assumed that the ratio of Zn is greater than 0.1 and 2 or less, and the Zn ratio is greater than 0.1 and 2 or less.

本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。また、「OS FET」と記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。   In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, when a metal oxide is used for an active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. In the case of “OS FET”, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.

また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。   In this specification and the like, metal oxides containing nitrogen may be collectively referred to as metal oxides. Further, a metal oxide containing nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.

また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(Cloud−Aligned Composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、または材料の構成の一例を表す。   Further, in this specification and the like, there are cases where they are described as CAAC (c-axis aligned crystal) and CAC (Cloud-aligned Composite). Note that CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a material structure.

また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC−OSまたはCAC−metal oxideを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OSまたはCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。   In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide has a conductive function in part of a material and an insulating function in part of the material, and the whole material is a semiconductor. It has the function of. Note that in the case where a CAC-OS or a CAC-metal oxide is used for an active layer of a transistor, the conductive function is a function of flowing electrons (or holes) serving as carriers, and the insulating function is an electron serving as carriers. It is a function that does not flow. By performing the conductive function and the insulating function in a complementary manner, a switching function (function to turn on / off) can be given to the CAC-OS or the CAC-metal oxide. In CAC-OS or CAC-metal oxide, by separating each function, both functions can be maximized.

また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。   In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide includes a conductive region and an insulating region. The conductive region has the above-described conductive function, and the insulating region has the above-described insulating function. In the material, the conductive region and the insulating region may be separated at the nanoparticle level. In addition, the conductive region and the insulating region may be unevenly distributed in the material, respectively. In addition, the conductive region may be observed with the periphery blurred and connected in a cloud shape.

また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。   In CAC-OS or CAC-metal oxide, the conductive region and the insulating region are each dispersed in a material with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 3 nm. There is.

また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OSまたはCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。   Further, CAC-OS or CAC-metal oxide is composed of components having different band gaps. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide includes a component having a wide gap caused by an insulating region and a component having a narrow gap caused by a conductive region. In the case of the configuration, when the carrier flows, the carrier mainly flows in the component having the narrow gap. In addition, the component having a narrow gap acts in a complementary manner to the component having a wide gap, and the carrier flows through the component having the wide gap in conjunction with the component having the narrow gap. Therefore, when the CAC-OS or the CAC-metal oxide is used for a channel region of a transistor, high current driving capability, that is, high on-state current and high field-effect mobility can be obtained in the on-state of the transistor.

すなわち、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、または金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。   That is, CAC-OS or CAC-metal oxide can also be referred to as a matrix composite or a metal matrix composite.

金属酸化物の結晶構造の一例について説明する。なお、以下では、In−Ga−Zn酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])を用いて、スパッタリング法にて成膜された金属酸化物を一例として説明する。上記ターゲットを用いて、基板温度を100℃以上130℃以下として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をsIGZOと呼称し、上記ターゲットを用いて、基板温度を室温(R.T.)として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をtIGZOと呼称する。例えば、sIGZOは、nc(nano crystal)及びCAACのいずれか一方または双方の結晶構造を有する。また、tIGZOは、ncの結晶構造を有する。なお、ここでいう室温(R.T.)とは、基板を意図的に加熱しない場合の温度を含む。   An example of the crystal structure of the metal oxide will be described. Note that in the following, an example of a metal oxide formed by a sputtering method using an In—Ga—Zn oxide target (In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio]) will be described. Will be described. A metal oxide formed by a sputtering method at a substrate temperature of 100 ° C. to 130 ° C. using the above target is called sIGZO, and the substrate temperature is set to room temperature (RT) using the above target. The metal oxide formed by the method is referred to as tIGZO. For example, sIGZO has a crystal structure of one or both of nc (nano crystal) and CAAC. TIGZO has an nc crystal structure. Note that the room temperature (RT) here includes a temperature when the substrate is not intentionally heated.

なお、CAAC構造とは、複数のナノ結晶(最大径が10nm未満である結晶領域)を有する薄膜などの結晶構造の一つであり、各ナノ結晶はc軸が特定の方向に配向し、かつa軸及びb軸は配向性を有さずに、ナノ結晶同士が粒界を形成することなく連続的に連結しているといった特徴を有する結晶構造である。特にCAAC構造を有する薄膜は、各ナノ結晶のc軸が、薄膜の厚さ方向、被形成面の法線方向、または薄膜の表面の法線方向に配向しやすいといった特徴を有する。   The CAAC structure is one of crystal structures such as a thin film having a plurality of nanocrystals (a crystal region having a maximum diameter of less than 10 nm), and each nanocrystal has a c-axis oriented in a specific direction, and The a-axis and the b-axis are crystal structures having the characteristics that the nanocrystals are continuously connected without forming a grain boundary without having orientation. In particular, a thin film having a CAAC structure has a feature that the c-axis of each nanocrystal is easily oriented in the thickness direction of the thin film, the normal direction of the surface to be formed, or the normal direction of the surface of the thin film.

ここで、結晶学において、単位格子を構成するa軸、b軸、及びc軸の3つの軸(結晶軸)について、特異的な軸をc軸とした単位格子を取ることが一般的である。特に層状構造を有する結晶では、層の面方向に平行な2つの軸をa軸及びb軸とし、層に交差する軸をc軸とすることが一般的である。このような層状構造を有する結晶の代表的な例として、六方晶系に分類されるグラファイトがあり、その単位格子のa軸及びb軸は劈開面に平行であり、c軸は劈開面に直交する。例えばYbFe型の結晶構造をとるInGaZnOの結晶は六方晶系に分類することができ、その単位格子のa軸及びb軸は層の面方向に平行となり、c軸は層(すなわちa軸及びb軸)に直交する。 Here, in crystallography, it is common to take a unit cell having a specific axis as the c-axis among the three axes (crystal axis) of the a-axis, b-axis, and c-axis constituting the unit cell. . In particular, in a crystal having a layered structure, two axes parallel to the plane direction of the layer are generally defined as an a axis and a b axis, and an axis intersecting the layer is generally defined as a c axis. As a typical example of a crystal having such a layered structure, there is graphite classified as a hexagonal system, the a-axis and b-axis of the unit cell are parallel to the cleavage plane, and the c-axis is orthogonal to the cleavage plane. To do. For example, an InGaZnO 4 crystal having a YbFe 2 O 4 type crystal structure can be classified into a hexagonal system, the a-axis and b-axis of the unit cell being parallel to the plane direction of the layer, and the c-axis being a layer (ie a-axis and b-axis).

本実施の形態で例示した構成例、作製方法例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、作製方法例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure example, the manufacturing method example, the drawings corresponding to the structure example, and the like exemplified in this embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the structure example, the manufacturing method example, the drawing, or the like.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について図13及び図14を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, electronic devices of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示パネルまたは表示装置を有する。これにより、電子機器の表示部は、高品質な映像を表示することができる。 The electronic device of this embodiment includes the display panel or the display device of one embodiment of the present invention. Thereby, the display part of an electronic device can display a high quality image | video.

本実施の形態の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、2K、4K、8K、16K、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。また、表示部の画面サイズは、対角20インチ以上、対角30インチ以上、対角50インチ以上、対角60インチ以上、または対角70インチ以上とすることができる。 For example, full high vision, 2K, 4K, 8K, 16K, or higher resolution video can be displayed on the display unit of the electronic device of this embodiment. Further, the screen size of the display unit can be 20 inches or more diagonal, 30 inches or more, 50 inches or more, 60 inches or more, or 70 inches or more.

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。 Examples of electronic devices include relatively large screens such as television devices, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, digital signage (digital signage), and large game machines such as pachinko machines. In addition to the electronic devices provided, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone, a portable game machine, a portable information terminal, a sound reproduction device, and the like can be given.

本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。 The electronic device of one embodiment of the present invention may include an antenna. By receiving a signal with an antenna, video, information, and the like can be displayed on the display unit. In the case where the electronic device has an antenna and a secondary battery, the antenna may be used for non-contact power transmission.

本発明の一態様の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。 The electronic device of one embodiment of the present invention includes a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, It may have a function of measuring voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or infrared).

本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。 The electronic device of one embodiment of the present invention can have a variety of functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for executing various software (programs), and wireless communication A function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like can be provided.

図13(A)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示している。 FIG. 13A illustrates an example of a television device. In the television device 7100, a display portion 7000 is incorporated in a housing 7101. Here, a structure in which the housing 7101 is supported by a stand 7103 is shown.

表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。 The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000.

図13(A)に示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。または、表示部7000にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることで操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7111が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される映像を操作することができる。 The television device 7100 illustrated in FIG. 13A can be operated with an operation switch included in the housing 7101 or a separate remote controller 7111. Alternatively, the display unit 7000 may be provided with a touch sensor, and may be operated by touching the display unit 7000 with a finger or the like. The remote controller 7111 may include a display unit that displays information output from the remote controller 7111. Channels and volume can be operated with an operation key or a touch panel included in the remote controller 7111, and an image displayed on the display portion 7000 can be operated.

なお、テレビジョン装置7100は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。 Note that the television device 7100 is provided with a receiver, a modem, and the like. A general television broadcast can be received by the receiver. In addition, by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, information communication is performed in one direction (from the sender to the receiver) or in two directions (between the sender and the receiver or between the receivers). It is also possible.

図13(B)に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キーボード7212、ポインティングデバイス7213、外部接続ポート7214等を有する。筐体7211に、表示部7000が組み込まれている。 FIG. 13B illustrates an example of a laptop personal computer. A laptop personal computer 7200 includes a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like. A display portion 7000 is incorporated in the housing 7211.

表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。 The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000.

図13(C)、(D)に、デジタルサイネージの一例を示す。 FIGS. 13C and 13D show examples of digital signage.

図13(C)に示すデジタルサイネージ7300は、筐体7301、表示部7000、及びスピーカ7303等を有する。さらに、LEDランプ、操作キー(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。 A digital signage 7300 illustrated in FIG. 13C includes a housing 7301, a display portion 7000, a speaker 7303, and the like. Furthermore, an LED lamp, operation keys (including a power switch or an operation switch), a connection terminal, various sensors, a microphone, and the like can be provided.

図13(D)は円柱状の柱7401に取り付けられたデジタルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱7401の曲面に沿って設けられた表示部7000を有する。 FIG. 13D illustrates a digital signage 7400 attached to a columnar column 7401. The digital signage 7400 includes a display portion 7000 provided along the curved surface of the column 7401.

図13(C)、(D)において、表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。 13C and 13D, the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000.

表示部7000が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部7000が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。 The wider the display unit 7000, the more information can be provided at one time. In addition, the wider the display unit 7000, the more easily noticeable to the human eye. For example, the advertising effect can be enhanced.

表示部7000にタッチパネルを適用することで、表示部7000に静止画または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。 By applying a touch panel to the display unit 7000, not only a still image or a moving image is displayed on the display unit 7000, but also a user can operate intuitively, which is preferable. In addition, when it is used for providing information such as route information or traffic information, usability can be improved by an intuitive operation.

また、図13(C)、(D)に示すように、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400は、ユーザーが所持するスマートフォン等の情報端末機7311または情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7000に表示される広告の情報を、情報端末機7311または情報端末機7411の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311または情報端末機7411を操作することで、表示部7000の表示を切り替えることができる。 In addition, as shown in FIGS. 13C and 13D, the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can be linked with an information terminal 7311 such as a smartphone possessed by the user or the information terminal 7411 by wireless communication. Is preferred. For example, advertisement information displayed on the display unit 7000 can be displayed on the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411. Further, the display on the display unit 7000 can be switched by operating the information terminal 7311 or the information terminal 7411.

また、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400に、情報端末機7311または情報端末機7411の画面を操作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザーが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。 Further, the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can execute a game using the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411 as an operation means (controller). As a result, an unspecified number of users can participate and enjoy the game at the same time.

本発明の一態様の表示システムは、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、車両の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。 The display system of one embodiment of the present invention can be incorporated along a curved surface of an inner wall or an outer wall of a house or a building, or an interior or exterior of a vehicle.

図14(A)、(B)を用いて、本発明の一態様の表示システムの車両への搭載例について説明する。 Examples of mounting the display system of one embodiment of the present invention on a vehicle will be described with reference to FIGS.

図14(A)に、車両5000の外観の一例を示す。車両5000は、複数のカメラ5005(図14(A)では、カメラ5005a、カメラ5005b、カメラ5005c、カメラ5005d、カメラ5005d、カメラ5005e、及びカメラ5005f)を有する。例えば、カメラ5005aは、前方の状況を撮像する機能を有し、カメラ5005bは、後方の状況を撮像する機能を有し、カメラ5005cは、右前方の状況を撮像する機能を有し、カメラ5005dは、左前方の状況を撮像する機能を有し、カメラ5005eは、右後方の状況を撮像する機能を有し、カメラ5005fは、左後方の状況を撮像する機能を有する。ただし、車両の周囲を撮像するカメラの数及び機能は、上記構成に限定されない。例えば、車両の前方に、車両の後方を撮像するカメラなどを設けてもよい。 FIG. 14A shows an example of the appearance of a vehicle 5000. The vehicle 5000 includes a plurality of cameras 5005 (in FIG. 14A, a camera 5005a, a camera 5005b, a camera 5005c, a camera 5005d, a camera 5005d, a camera 5005e, and a camera 5005f). For example, the camera 5005a has a function of imaging the front situation, the camera 5005b has a function of imaging the rear situation, the camera 5005c has a function of imaging the right front situation, and the camera 5005d. Has a function of imaging the situation on the left front, the camera 5005e has a function of imaging the situation on the right rear, and the camera 5005f has a function of imaging the situation on the left rear. However, the number and function of the cameras that capture the periphery of the vehicle are not limited to the above configuration. For example, a camera for imaging the rear of the vehicle may be provided in front of the vehicle.

図14(B)に、車両5000の室内の一例を示す。車両5000は、表示部5001、表示パネル5008a、表示パネル5008b、及び表示パネル5009を有する。表示部5001、表示パネル5008a、表示パネル5008b、及び表示パネル5009の一つまたは複数に、本発明の一態様の表示システムの表示部を用いることができる。なお、図14(B)には表示部5001が右ハンドルの車両に搭載された例を示すが、特に限定されず、左ハンドルの車両に搭載することもできる。この場合、図14(B)に示す構成の左右の配置が替わる。 FIG. 14B illustrates an example of a vehicle 5000 interior. The vehicle 5000 includes a display portion 5001, a display panel 5008a, a display panel 5008b, and a display panel 5009. The display portion of the display system of one embodiment of the present invention can be used for one or more of the display portion 5001, the display panel 5008a, the display panel 5008b, and the display panel 5009. Note that FIG. 14B illustrates an example in which the display portion 5001 is mounted on a right-hand drive vehicle, but there is no particular limitation, and the display portion 5001 can also be mounted on a left-hand drive vehicle. In this case, the left and right arrangements of the configuration shown in FIG.

図14(B)には、運転席と助手席の周辺に配置されるダッシュボード5002、ハンドル5003、フロントガラス5004などを示している。表示部5001は、ダッシュボード5002の所定の位置、具体的には運転者の回りに配置され、概略T字形状を有する。図14(B)には、複数の表示パネル5007(表示パネル5007a、5007b、5007c、5007d)を用いて形成される1つの表示部5001を、ダッシュボード5002に沿って設けた例を示しているが、表示部5001は複数箇所に分けて配置してもよい。 FIG. 14B shows a dashboard 5002, a handle 5003, a windshield 5004, and the like arranged around the driver's seat and the passenger seat. The display unit 5001 is disposed at a predetermined position on the dashboard 5002, specifically around the driver, and has a substantially T-shape. FIG. 14B illustrates an example in which one display portion 5001 formed using a plurality of display panels 5007 (display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d) is provided along the dashboard 5002. However, the display unit 5001 may be divided into a plurality of locations.

なお、複数の表示パネル5007は可撓性を有していてもよい。この場合、表示部5001を複雑な形状に加工することができ、表示部5001をダッシュボード5002などの曲面に沿って設ける構成や、ハンドルの接続部分、計器の表示部、送風口5006などに表示部5001の表示領域を設けない構成などを容易に実現することができる。 Note that the plurality of display panels 5007 may have flexibility. In this case, the display portion 5001 can be processed into a complicated shape, and the display portion 5001 is displayed along a curved surface such as the dashboard 5002 or displayed on a connection portion of a handle, a display portion of an instrument, an air outlet 5006, or the like. A configuration in which the display area of the portion 5001 is not provided can be easily realized.

表示パネル5008a、5008bは、それぞれ、ピラー部分に設けられている。車体に設けられた撮像手段(例えば、図14(A)で示したカメラ5005)からの映像を、表示パネル5008a、5008bに表示することで、ピラーで遮られた視界を補完することができる。例えば、表示パネル5008aに、カメラ5005dで撮像した映像を、映像5008cとして表示することができる。同様に、表示パネル5008bに、カメラ5005cで撮像した映像を、表示することが好ましい。 The display panels 5008a and 5008b are respectively provided in the pillar portion. By displaying the image from the imaging means (for example, the camera 5005 shown in FIG. 14A) provided on the vehicle body on the display panels 5008a and 5008b, the field of view blocked by the pillar can be complemented. For example, an image captured by the camera 5005d can be displayed on the display panel 5008a as an image 5008c. Similarly, it is preferable to display an image captured by the camera 5005c on the display panel 5008b.

表示パネル5009は、後方の撮像手段(例えば、カメラ5005b)からの映像を表示する機能を有していてもよい。 The display panel 5009 may have a function of displaying an image from a rear imaging unit (for example, the camera 5005b).

また、表示パネル5007、5008a、5008b、5009は、法定速度や、交通情報などを表示する機能を有していてもよい。 In addition, the display panels 5007, 5008a, 5008b, and 5009 may have a function of displaying legal speed, traffic information, and the like.

表示パネル5008a、5008bは、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、ピラー部分の曲面に沿って、表示パネル5008a、5008bを設けることが容易となる。 Each of the display panels 5008a and 5008b preferably has flexibility. Accordingly, it is easy to provide the display panels 5008a and 5008b along the curved surface of the pillar portion.

また、運転席から、曲面に設けられた表示パネルを見る際に、映像が歪んで見える恐れがある。そのため、表示パネルは、映像の歪みが低減されるように補正された画像を表示できる機能を有することが好ましい。当該画像の補正には、ニューラルネットワークを用いた画像処理が好適である。 In addition, when viewing the display panel provided on the curved surface from the driver's seat, there is a possibility that the image may appear distorted. Therefore, the display panel preferably has a function of displaying an image that has been corrected so as to reduce image distortion. Image processing using a neural network is suitable for correcting the image.

なお、図14(A)、(B)においてはサイドミラーの代わりにカメラ5005c、5005dを設置する例を示しているが、サイドミラーとカメラの両方を設置してもよい。 14A and 14B show an example in which the cameras 5005c and 5005d are installed instead of the side mirrors, both the side mirrors and the cameras may be installed.

カメラ5005としては、CCDカメラやCMOSカメラなどを用いることができる。また、これらのカメラに加えて、赤外線カメラを組み合わせて用いてもよい。赤外線カメラは、被写体の温度が高いほど出力レベルが高くなるため、人や動物等の生体を検知または抽出することができる。 As the camera 5005, a CCD camera, a CMOS camera, or the like can be used. In addition to these cameras, an infrared camera may be used in combination. Since the infrared camera has a higher output level as the temperature of the subject increases, it can detect or extract a living body such as a person or an animal.

カメラ5005で撮像された画像は、それぞれ、表示パネル5007、表示パネル5008a、表示パネル5008b、及び表示パネル5009のいずれか一または複数に出力することができる。この表示部5001、表示パネル5008a、表示パネル5008b、及び表示パネル5009を用いて主に車両の運転を支援する。カメラ5005によって車両の周囲の状況を幅広い画角で撮影し、その画像を表示パネル5007、表示パネル5008a、表示パネル5008b、及び表示パネル5009に表示することで、運転者の死角領域の視認が可能となり、事故の発生を防止することができる。 Images captured by the camera 5005 can be output to any one or more of the display panel 5007, the display panel 5008a, the display panel 5008b, and the display panel 5009, respectively. The display unit 5001, the display panel 5008a, the display panel 5008b, and the display panel 5009 are used to mainly support driving of the vehicle. The camera 5005 captures a situation around the vehicle with a wide angle of view, and displays the image on the display panel 5007, the display panel 5008a, the display panel 5008b, and the display panel 5009, so that the driver's blind spot area can be visually recognized. Thus, the occurrence of an accident can be prevented.

また、本発明の一態様の表示システムを用いることにより、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dのつなぎ目における映像の不連続性を補正することができる。これにより、つなぎ目が目立たない映像の表示が可能となり、運転時における表示部5001の視認性を向上させることができる。 In addition, by using the display system of one embodiment of the present invention, video discontinuity at a joint of the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d can be corrected. Accordingly, it is possible to display an image in which the joints are not conspicuous, and the visibility of the display unit 5001 during driving can be improved.

また、車のルーフ上などに距離画像センサを設け、距離画像センサによって得られた画像を表示部5001に表示してもよい。距離画像センサとしては、イメージセンサやライダー(LIDAR:Light Detection and Ranging)などを用いることができる。イメージセンサによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを表示部5001に表示することにより、より多くの情報を運転手に提供し、運転を支援することができる。 Further, a distance image sensor may be provided on the roof of a car, and an image obtained by the distance image sensor may be displayed on the display unit 5001. As the distance image sensor, an image sensor, a rider (LIDAR: Light Detection and Ranging), or the like can be used. By displaying the image obtained by the image sensor and the image obtained by the distance image sensor on the display unit 5001, more information can be provided to the driver and driving can be supported.

また、表示部5001は、地図情報、交通情報、テレビ映像、DVD映像などを表示する機能を有していてもよい。例えば、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dを1つの表示画面として、地図情報を大きく表示することができる。なお、表示パネル5007の数は、表示される映像に応じて増やすことができる。 In addition, the display portion 5001 may have a function of displaying map information, traffic information, television video, DVD video, and the like. For example, the map information can be displayed in a large size using the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d as one display screen. Note that the number of display panels 5007 can be increased in accordance with displayed images.

また、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dに表示される映像は、運転手の好みによって自由に設定することができる。例えば、テレビ映像、DVD映像を左側の表示パネル5007dに表示し、地図情報を中央部の表示パネル5007bに表示し、計器類を右側の表示パネル5007cに表示し、オーディオ類を変速ギア近傍(運転席と助手席の間)の表示パネル5007aに表示することができる。また、複数の表示パネル5007を組み合わせることにより、表示部5001にフェールセーフの機能を付加することができる。例えば、ある表示パネル5007が何らかの原因で故障したとしても、表示領域を変更し、他の表示パネル5007を用いて表示を行うことができる。 The images displayed on the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d can be freely set according to the driver's preference. For example, a TV image and a DVD image are displayed on the left display panel 5007d, map information is displayed on the central display panel 5007b, instruments are displayed on the right display panel 5007c, and audio is displayed in the vicinity of the transmission gear. Display on the display panel 5007a (between the seat and the passenger seat). Further, by combining a plurality of display panels 5007, a fail-safe function can be added to the display portion 5001. For example, even if a certain display panel 5007 breaks down for some reason, the display area can be changed and display can be performed using another display panel 5007.

また、フロントガラス5004は、表示パネル5004aを有する。表示パネル5004aは、可視光を透過する機能を有する。運転手は、表示パネル5004aを介して、背景を視認することができる。なお、表示パネル5004aは、運転手に対して注意喚起を促す表示などを行う機能を有する。また、図14(B)では、フロントガラス5004に表示パネル5004aを設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、フロントガラス5004を表示パネル5004aに置き換えてもよい。 The windshield 5004 includes a display panel 5004a. The display panel 5004a has a function of transmitting visible light. The driver can visually recognize the background through the display panel 5004a. Note that the display panel 5004a has a function of performing display or the like for alerting the driver. 14B illustrates the structure in which the display panel 5004a is provided on the windshield 5004, the present invention is not limited to this. For example, the windshield 5004 may be replaced with the display panel 5004a.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置を適用することのできるテレビジョン装置の例について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of a television device to which a display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention can be applied will be described with reference to drawings.

図15(A)に、テレビジョン装置600のブロック図を示す。   FIG. 15A shows a block diagram of the television device 600.

なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。   In the drawings attached to the present specification, the components are classified by function and the block diagram is shown as an independent block. However, it is difficult to completely separate actual components by function. A component may be involved in multiple functions.

テレビジョン装置600は、制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、映像信号受信部606、タイミングコントローラ607、ソースドライバ608、ゲートドライバ609、表示パネル620等を有する。   The television apparatus 600 includes a control unit 601, a storage unit 602, a communication control unit 603, an image processing circuit 604, a decoder circuit 605, a video signal receiving unit 606, a timing controller 607, a source driver 608, a gate driver 609, a display panel 620, and the like. Have

上記実施の形態で例示した表示装置は、図15(A)における表示パネル620に適用することができる。これにより、大型且つ高解像度であって、視認性に優れたテレビジョン装置600を実現できる。   The display device described as an example in the above embodiment can be applied to the display panel 620 in FIG. Accordingly, the television device 600 having a large size and high resolution and excellent visibility can be realized.

制御部601は、例えば中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能することができる。例えば制御部601は、システムバス630を介して記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605及び映像信号受信部606等のコンポーネントを制御する機能を有する。   The control unit 601 can function as, for example, a central processing unit (CPU). For example, the control unit 601 has a function of controlling components such as the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, and the video signal receiving unit 606 via the system bus 630.

制御部601と各コンポーネントとは、システムバス630を介して信号の伝達が行われる。また制御部601は、システムバス630を介して接続された各コンポーネントから入力される信号を処理する機能、各コンポーネントへ出力する信号を生成する機能等を有し、これによりシステムバス630に接続された各コンポーネントを統括的に制御することができる。   A signal is transmitted between the control unit 601 and each component via the system bus 630. In addition, the control unit 601 has a function of processing a signal input from each component connected via the system bus 630, a function of generating a signal output to each component, and the like, thereby being connected to the system bus 630. Each component can be controlled centrally.

記憶部602は、制御部601及び画像処理回路604がアクセス可能なレジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリ、二次メモリなどとして機能する。   The storage unit 602 functions as a register, a cache memory, a main memory, a secondary memory, or the like that can be accessed by the control unit 601 and the image processing circuit 604.

二次メモリとして用いることのできる記憶装置としては、例えば書き換え可能な不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置を用いることができる。例えば、フラッシュメモリ、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、PRAM(Phase change RAM)、ReRAM(Resistive RAM)、FeRAM(Ferroelectric RAM)などを用いることができる。   As a storage device that can be used as the secondary memory, for example, a storage device to which a rewritable nonvolatile storage element is applied can be used. For example, a flash memory, an MRAM (Magnetostatic Random Access Memory), a PRAM (Phase change RAM), a ReRAM (Resistive RAM), an FeRAM (Ferroelectric RAM), or the like can be used.

また、レジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリなどの一時メモリとして用いることのできる記憶装置としては、DRAM(Dynamic RAM)や、SRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子を用いてもよい。   In addition, as a storage device that can be used as a temporary memory such as a register, a cache memory, or a main memory, a volatile storage element such as a DRAM (Dynamic RAM) or an SRAM (Static Random Access Memory) may be used.

例えば、メインメモリに設けられるRAMとしては、例えばDRAMが用いられ、制御部601の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部602に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにRAMにロードされる。RAMにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、制御部601に直接アクセスされ、操作される。   For example, as a RAM provided in the main memory, for example, a DRAM is used, and a memory space is virtually allocated and used as a work space of the control unit 601. The operating system, application program, program module, program data, etc. stored in the storage unit 602 are loaded into the RAM for execution. These data, programs, and program modules loaded in the RAM are directly accessed and operated by the control unit 601.

一方、ROMには書き換えを必要としないBIOS(Basic Input/Output System)やファームウェア等を格納することができる。ROMとしては、マスクROMや、OTPROM(One Time Programmable Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等を用いることができる。EPROMとしては、紫外線照射により記憶データの消去を可能とするUV−EPROM(Ultra−Violet Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュメモリなどが挙げられる。   On the other hand, the ROM can store BIOS (Basic Input / Output System), firmware and the like that do not require rewriting. As the ROM, a mask ROM, an OTPROM (One Time Programmable Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or the like can be used. Examples of EPROM include UV-EPROM (Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory) and EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) capable of erasing stored data by ultraviolet irradiation.

また、記憶部602の他に、取り外し可能な記憶装置を接続可能な構成としてもよい。例えばストレージデバイスとして機能するハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)やソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)などの記録メディアドライブ、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク、DVDなどの記録媒体と接続する端子を有することが好ましい。これにより、映像を記録することができる。   In addition to the storage unit 602, a removable storage device may be connected. For example, it has a terminal for connecting to a recording medium drive such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD) that functions as a storage device, a recording medium such as a flash memory, a Blu-ray disc, or a DVD. Is preferred. Thereby, a video can be recorded.

通信制御部603は、コンピュータネットワークを介して行われる通信を制御する機能を有する。例えば、制御部601からの命令に応じてコンピュータネットワークに接続するための制御信号を制御し、当該信号をコンピュータネットワークに発信する。これによって、World Wide Web(WWW)の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、PAN(Personal Area Network)、LAN(Local Area Network)、CAN(Campus Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)、GAN(Global Area Network)等のコンピュータネットワークに接続し、通信を行うことができる。   The communication control unit 603 has a function of controlling communication performed via a computer network. For example, the control signal for connecting to the computer network is controlled in accordance with a command from the control unit 601, and the signal is transmitted to the computer network. As a result, the Internet, intranet, extranet, PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Camper Area Network, and MAN (MetroApolNetwork), which are the foundations of the World Wide Web (WWW). Communication can be performed by connecting to a computer network such as Wide Area Network (GA) or GAN (Global Area Network).

また、通信制御部603は、Wi−Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の通信規格を用いてコンピュータネットワークまたは他の電子機器と通信する機能を有していてもよい。   The communication control unit 603 has a function of communicating with a computer network or other electronic devices using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), or ZigBee (registered trademark). Also good.

通信制御部603は、無線により通信する機能を有していてもよい。例えばアンテナと高周波回路(RF回路)を設け、RF信号の送受信を行えばよい。高周波回路は、各国法制により定められた周波数帯域の電磁信号と電気信号とを相互に変換し、当該電磁信号を用いて無線で他の通信機器との間で通信を行うための回路である。実用的な周波数帯域として数10kHz〜数10GHzが一般に用いられている。アンテナと接続される高周波回路には、複数の周波数帯域に対応した高周波回路部を有し、高周波回路部は、増幅器(アンプ)、ミキサ、フィルタ、DSP、RFトランシーバ等を有する構成とすることができる。   The communication control unit 603 may have a function of communicating wirelessly. For example, an antenna and a high frequency circuit (RF circuit) may be provided to transmit and receive an RF signal. The high-frequency circuit is a circuit for mutually converting an electromagnetic signal and an electric signal in a frequency band determined by the legislation of each country and performing communication with other communication devices wirelessly using the electromagnetic signal. Several tens of kHz to several tens of GHz is generally used as a practical frequency band. The high-frequency circuit connected to the antenna includes a high-frequency circuit unit corresponding to a plurality of frequency bands, and the high-frequency circuit unit includes an amplifier (amplifier), a mixer, a filter, a DSP, an RF transceiver, and the like. it can.

映像信号受信部606は、例えばアンテナ、復調回路、及びA−D変換回路(アナログ−デジタル変換回路)等を有する。復調回路は、アンテナから入力した信号を復調する機能を有する。またA−D変換回路は、復調されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。映像信号受信部606で処理された信号は、デコーダ回路605に送られる。   The video signal receiving unit 606 includes, for example, an antenna, a demodulation circuit, an A / D conversion circuit (analog-digital conversion circuit), and the like. The demodulation circuit has a function of demodulating a signal input from the antenna. The A-D conversion circuit has a function of converting the demodulated analog signal into a digital signal. The signal processed by the video signal receiving unit 606 is sent to the decoder circuit 605.

デコーダ回路605は、映像信号受信部606から入力されるデジタル信号に含まれる映像データを、送信される放送規格の仕様に従ってデコードし、画像処理回路に送信する信号を生成する機能を有する。例えば8K放送における放送規格としては、H.265 | MPEG−H High Efficiency Video Coding(略称:HEVC)などがある。   The decoder circuit 605 has a function of decoding video data included in a digital signal input from the video signal receiving unit 606 in accordance with the specification of a broadcast standard to be transmitted, and generating a signal to be transmitted to the image processing circuit. For example, as a broadcasting standard in 8K broadcasting, H.264 265 | MPEG-H High Efficiency Video Coding (abbreviation: HEVC).

映像信号受信部606が有するアンテナにより受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。またアンテナにより受信できる放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばUHF帯(約300MHz〜3GHz)またはVHF帯(30MHz〜300MHz)のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示パネル620に表示させることができる。例えば、4K2K、8K4K、16K8K、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。   Examples of broadcast radio waves that can be received by the antenna included in the video signal receiving unit 606 include ground waves or radio waves transmitted from satellites. Broadcast radio waves that can be received by an antenna include analog broadcast and digital broadcast, and also includes video and audio, or audio-only broadcast. For example, broadcast radio waves transmitted in a specific frequency band in the UHF band (about 300 MHz to 3 GHz) or the VHF band (30 MHz to 300 MHz) can be received. In addition, for example, by using a plurality of data received in a plurality of frequency bands, the transfer rate can be increased and more information can be obtained. Accordingly, an image having a resolution exceeding full high-definition can be displayed on the display panel 620. For example, an image having a resolution of 4K2K, 8K4K, 16K8K, or higher can be displayed.

また、映像信号受信部606及びデコーダ回路605は、コンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、画像処理回路604に送信する信号を生成する構成としてもよい。このとき、受信する信号がデジタル信号の場合には、映像信号受信部606は復調回路及びA−D変換回路等を有していなくてもよい。   Further, the video signal receiving unit 606 and the decoder circuit 605 may be configured to generate a signal to be transmitted to the image processing circuit 604 using broadcast data transmitted by a data transmission technique via a computer network. At this time, when the signal to be received is a digital signal, the video signal receiving unit 606 may not include a demodulation circuit, an A-D conversion circuit, and the like.

画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、タイミングコントローラ607に出力する映像信号を生成する機能を有する。   The image processing circuit 604 has a function of generating a video signal to be output to the timing controller 607 based on the video signal input from the decoder circuit 605.

またタイミングコントローラ607は、画像処理回路604が処理を施した映像信号等に含まれる同期信号を基に、ゲートドライバ609及びソースドライバ608に出力する信号(クロック信号、スタートパルス信号などの信号)を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ607は、上記信号に加え、ソースドライバ608に出力するビデオ信号を生成する機能を有する。   The timing controller 607 also outputs a signal (a signal such as a clock signal or a start pulse signal) to be output to the gate driver 609 and the source driver 608 based on a synchronization signal included in the video signal or the like processed by the image processing circuit 604. It has a function to generate. The timing controller 607 has a function of generating a video signal to be output to the source driver 608 in addition to the above signals.

表示パネル620は、複数の画素621を有する。各画素621は、ゲートドライバ609及びソースドライバ608から供給される信号により駆動される。ここでは、画素数が7680×4320である、8K4K規格に応じた解像度を有する表示パネルの例を示している。なお、表示パネル620の解像度はこれに限られず、フルハイビジョン(画素数1920×1080)または4K2K(画素数3840×2160)等の規格に応じた解像度であってもよい。   The display panel 620 includes a plurality of pixels 621. Each pixel 621 is driven by signals supplied from the gate driver 609 and the source driver 608. Here, an example of a display panel having a resolution according to the 8K4K standard having the number of pixels of 7680 × 4320 is shown. Note that the resolution of the display panel 620 is not limited to this, and may be a resolution according to a standard such as full high-definition (pixel number 1920 × 1080) or 4K2K (pixel number 3840 × 2160).

図15(A)に示す制御部601や画像処理回路604としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えば、制御部601は、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能するプロセッサを用いることができる。また、画像処理回路604として、例えばDSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等の他のプロセッサを用いることができる。また制御部601や画像処理回路604に、上記プロセッサをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。   As the control unit 601 and the image processing circuit 604 illustrated in FIG. 15A, for example, a structure including a processor can be employed. For example, the control unit 601 can use a processor that functions as a central processing unit (CPU). Further, as the image processing circuit 604, for example, other processors such as a DSP (Digital Signal Processor) and a GPU (Graphics Processing Unit) can be used. In addition, the control unit 601 and the image processing circuit 604 may have a configuration in which the processor is realized by a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an FPAA (Field Programmable Analog Array).

プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。   The processor performs various data processing and program control by interpreting and executing instructions from various programs. The program that can be executed by the processor may be stored in a memory area of the processor, or may be stored in a storage device provided separately.

また、制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、及び映像信号受信部606、及びタイミングコントローラ607のそれぞれが有する機能のうち、2つ以上の機能を1つのICチップに集約させ、システムLSIを構成してもよい。例えば、プロセッサ、デコーダ回路、チューナ回路、A−D変換回路、DRAM、及びSRAM等を有するシステムLSIとしてもよい。   In addition, two or more functions among the functions of the control unit 601, the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, the video signal receiving unit 606, and the timing controller 607 are provided. A system LSI may be configured by concentrating on one IC chip. For example, a system LSI including a processor, a decoder circuit, a tuner circuit, an A / D conversion circuit, a DRAM, and an SRAM may be used.

なお、制御部601や、他のコンポーネントが有するIC等に、チャネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジスタを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷(データ)を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。この特性を制御部601等のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部601を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を当該記憶素子に待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可能となる。これにより、テレビジョン装置600の低消費電力化を図ることができる。   Note that a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel formation region and an extremely low off-state current is realized can be used for the controller 601, an IC included in another component, or the like. Since the transistor has extremely low off-state current, the use of the transistor as a switch for holding charge (data) flowing into the capacitor functioning as a memory element can ensure a data holding period for a long time. it can. By using this characteristic for a register such as the control unit 601 or a cache memory, the control unit 601 is operated only when necessary, and in other cases, information on the immediately preceding process is saved in the storage element, so that it is normally. Off-computing becomes possible. Thereby, the power consumption of the television apparatus 600 can be reduced.

なお、図15(A)で例示するテレビジョン装置600の構成は一例であり、全ての構成要素を含む必要はない。テレビジョン装置600は、図15(A)に示す構成要素のうち必要な構成要素を有していればよい。また、テレビジョン装置600は、図15(A)に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。   Note that the structure of the television device 600 illustrated in FIG. 15A is an example, and it is not necessary to include all of the components. The television device 600 only needs to include necessary components from among the components illustrated in FIG. In addition, the television device 600 may include a component other than the components illustrated in FIG.

例えば、テレビジョン装置600は、図15(A)に示す構成のほか、外部インターフェース、音声出力部、タッチパネルユニット、センサユニット、カメラユニットなどを有していてもよい。例えば外部インターフェースとしては、例えばUSB(Universal Serial Bus)端子、LAN(Local Area Network)接続用端子、電源受給用端子、音声出力用端子、音声入力用端子、映像出力用端子、映像入力用端子などの外部接続端子、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機、筐体に設けられた物理ボタンなどがある。また、例えば音声入出力部としては、サウンドコントローラ、マイクロフォン、スピーカなどがある。   For example, the television device 600 may include an external interface, an audio output unit, a touch panel unit, a sensor unit, a camera unit, and the like in addition to the configuration illustrated in FIG. For example, as an external interface, for example, a USB (Universal Serial Bus) terminal, a LAN (Local Area Network) connection terminal, a power receiving terminal, an audio output terminal, an audio input terminal, an image output terminal, an image input terminal, etc. External connection terminals, transceivers for optical communication using infrared rays, visible light, ultraviolet rays, etc., physical buttons provided on the housing, and the like. For example, the sound input / output unit includes a sound controller, a microphone, a speaker, and the like.

以下では、画像処理回路604についてより詳細な説明を行う。   Hereinafter, the image processing circuit 604 will be described in more detail.

画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、画像処理を実行する機能を有することが好ましい。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing based on the video signal input from the decoder circuit 605.

画像処理としては、例えばノイズ除去処理、階調変換処理、色調補正処理、輝度補正処理などが挙げられる。色調補正処理や輝度調整処理としては、例えばガンマ補正などがある。   Examples of image processing include noise removal processing, gradation conversion processing, color tone correction processing, and luminance correction processing. Examples of color tone correction processing and luminance adjustment processing include gamma correction.

また、画像処理回路604は、解像度のアップコンバートに伴う画素間補間処理や、フレーム周波数のアップコンバートに伴うフレーム間補間などの処理などの処理を実行する機能を有していることが好ましい。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing processing such as inter-pixel interpolation processing associated with resolution up-conversion and inter-frame interpolation processing associated with frame frequency up-conversion.

例えば、ノイズ除去処理としては、文字などの輪郭の周辺に生じるモスキートノイズ、高速の動画で生じるブロックノイズ、ちらつきを生じるランダムノイズ、解像度のアップコンバートにより生じるドットノイズなどのさまざまなノイズを除去する。   For example, as noise removal processing, various noises such as mosquito noise generated around the outline of characters, block noise generated in high-speed moving images, flickering random noise, and dot noise generated by resolution up-conversion are removed.

階調変換処理は、画像の階調を表示パネル620の出力特性に対応した階調へ変換する処理である。例えば階調数を大きくする場合、小さい階調数で入力された画像に対して、各画素に対応する階調値を補間して割り当てることで、ヒストグラムを平滑化する処理を行うことができる。また、ダイナミックレンジを広げる、ハイダミックレンジ(HDR)処理も、階調変換処理に含まれる。   The gradation conversion process is a process for converting the gradation of an image into a gradation corresponding to the output characteristics of the display panel 620. For example, when the number of gradations is increased, a process for smoothing the histogram can be performed by interpolating and assigning gradation values corresponding to each pixel to an image input with a small number of gradations. Further, the dynamic range (HDR) process for expanding the dynamic range is also included in the gradation conversion process.

また、画素間補間処理は、解像度をアップコンバートした際に、本来存在しないデータを補間する。例えば、目的の画素の周囲の画素を参照し、それらの中間色を表示するようにデータを補間する。   The inter-pixel interpolation process interpolates data that does not originally exist when the resolution is up-converted. For example, referring to pixels around the target pixel, the data is interpolated so as to display the intermediate colors.

また、色調補正処理は、画像の色調を補正する処理である。また輝度補正処理は、画像の明るさ(輝度コントラスト)を補正する処理である。例えば、テレビジョン装置600が設けられる空間に配置された照明の種類や輝度、または色純度などを検知し、それに応じて表示パネル620に表示する画像の輝度や色調が最適となるように補正する。または、表示する画像と、あらかじめ保存してある画像リスト内の様々な場面の画像と、を照合し、最も近い場面の画像に適した輝度や色調に表示する画像を補正する機能を有していてもよい。   The color tone correction process is a process for correcting the color tone of an image. The brightness correction process is a process for correcting the brightness (brightness contrast) of the image. For example, the type, brightness, or color purity of the illumination arranged in the space where the television apparatus 600 is provided is detected, and the brightness and color tone of the image displayed on the display panel 620 are corrected accordingly. . Or, it has a function to compare the image to be displayed with the images of various scenes in the image list stored in advance, and to correct the image displayed with brightness and color tone suitable for the image of the closest scene. May be.

フレーム間補間は、表示する映像のフレーム周波数を増大させる場合に、本来存在しないフレーム(補間フレーム)の画像を生成する。例えば、ある2枚の画像の差分から2枚の画像の間に挿入する補間フレームの画像を生成する。または2枚の画像の間に複数枚の補間フレームの画像を生成することもできる。例えばデコーダ回路605から入力される映像信号のフレーム周波数が60Hzであったとき、複数枚の補間フレームを生成することで、タイミングコントローラ607に出力する映像信号のフレーム周波数を、2倍の120Hz、または4倍の240Hz、または8倍の480Hzなどに増大させることができる。   Interframe interpolation generates an image of a frame (interpolation frame) that does not originally exist when the frame frequency of a video to be displayed is increased. For example, an interpolation frame image to be inserted between two images is generated from the difference between two images. Alternatively, an image of a plurality of interpolation frames can be generated between two images. For example, when the frame frequency of the video signal input from the decoder circuit 605 is 60 Hz, the frame frequency of the video signal output to the timing controller 607 is doubled by 120 Hz by generating a plurality of interpolation frames, or It can be increased to 4 times 240 Hz or 8 times 480 Hz.

また、画像処理回路604は、ニューラルネットワークを利用して、画像処理を実行する機能を有していることが好ましい。図15(A)では、画像処理回路604がニューラルネットワーク610を有している例を示している。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing using a neural network. FIG. 15A illustrates an example in which the image processing circuit 604 includes a neural network 610.

例えば、ニューラルネットワーク610により、例えば映像に含まれる画像データから特徴抽出を行うことができる。また画像処理回路604は、抽出された特徴に応じて最適な補正方法を選択することや、または補正に用いるパラメータを選択することができる。   For example, the neural network 610 can perform feature extraction from image data included in a video, for example. The image processing circuit 604 can select an optimal correction method according to the extracted features, or can select parameters used for correction.

または、ニューラルネットワーク610自体に画像処理を行う機能を持たせてもよい。すなわち、画像処理を施す前の画像データをニューラルネットワーク610に入力することで、画像処理が施された画像データを出力させる構成としてもよい。   Alternatively, the neural network 610 itself may have a function of performing image processing. That is, the image data that has been subjected to image processing may be output by inputting the image data before being subjected to image processing to the neural network 610.

また、ニューラルネットワーク610に用いる重み係数のデータは、データテーブルとして記憶部602に格納される。当該重み係数を含むデータテーブルは、例えば通信制御部603により、コンピュータネットワークを介して最新のものに更新することができる。または、画像処理回路604が学習機能を有し、重み係数を含むデータテーブルを更新可能な構成としてもよい。   In addition, weight coefficient data used for the neural network 610 is stored in the storage unit 602 as a data table. The data table including the weighting coefficient can be updated to the latest one via the computer network by the communication control unit 603, for example. Alternatively, the image processing circuit 604 may have a learning function so that a data table including a weighting factor can be updated.

図15(B)に、画像処理回路604が有するニューラルネットワーク610の概略図を示す。   FIG. 15B shows a schematic diagram of a neural network 610 included in the image processing circuit 604.

なお、本明細書等においてニューラルネットワークとは、生物の神経回路網を模し、学習によってニューロンどうしの結合強度を決定し、問題解決能力を持たせるモデル全般を指す。ニューラルネットワークは入力層、中間層(隠れ層ともいう)、出力層を有する。ニューラルネットワークのうち、2層以上の中間層を有するものをディープラーニング(またはディープニューラルネットワーク(DNN))という。   In this specification and the like, a neural network refers to a general model that imitates a biological neural network, determines the connection strength between neurons by learning, and has problem solving ability. The neural network has an input layer, an intermediate layer (also referred to as a hidden layer), and an output layer. A neural network having two or more intermediate layers is called deep learning (or deep neural network (DNN)).

また、本明細書等において、ニューラルネットワークについて述べる際に、既にある情報からニューロンとニューロンの結合強度(重み係数とも言う)を決定することを「学習」と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、学習によって得られた結合強度を用いてニューラルネットワークを構成し、そこから新たな結論を導くことを「推論」と呼ぶ場合がある。   In this specification and the like, when describing a neural network, determining the connection strength (also referred to as a weighting factor) between neurons from existing information may be referred to as “learning”. Further, in this specification and the like, there is a case where “inference” refers to constructing a neural network using the connection strength obtained by learning and deriving a new conclusion therefrom.

ニューラルネットワーク610は、入力層611、1つ以上の中間層612、及び出力層613を有する。入力層611には入力データが入力される。出力層613からは出力データが出力される。   The neural network 610 includes an input layer 611, one or more intermediate layers 612, and an output layer 613. Input data is input to the input layer 611. Output data is output from the output layer 613.

入力層611、中間層612、及び出力層613には、それぞれニューロン615を有する。ここでニューロン615は、積和演算を実現しうる回路素子(積和演算素子)を指す。図15では、2つの層が有する2つのニューロン615間におけるデータの入出力方向を矢印で示している。   The input layer 611, the intermediate layer 612, and the output layer 613 each have a neuron 615. Here, the neuron 615 indicates a circuit element (product-sum operation element) capable of realizing product-sum operation. In FIG. 15, the input / output direction of data between two neurons 615 included in two layers is indicated by arrows.

それぞれの層における演算処理は、前層が有するニューロン615の出力と重み係数との積和演算により実行される。例えば、入力層の第i番目のニューロンの出力をxとし、出力xと次の中間層612の第j番目のニューロンとの結合強度(重み係数)をwjiとすると、当該中間層の第j番目のニューロンの出力yは、y=f(Σwji・x)となる。なお、i、jは1以上の整数とする。ここで、f(x)は活性化関数でシグモイド関数、閾値関数などを用いることができる。以下同様に、各層のニューロン615の出力は、前段層のニューロン615の出力と重み係数の積和演算結果に活性化関数を演算した値となる。また、層と層との結合は、全てのニューロン同士が結合する全結合としてもよいし、一部のニューロン同士が結合する部分結合としてもよい。図15(B)では全結合である場合を示している。 Arithmetic processing in each layer is executed by a product-sum operation between the output of the neuron 615 included in the previous layer and the weight coefficient. For example, if the output of the i-th neuron in the input layer is x i and the connection strength (weight coefficient) between the output x i and the j-th neuron in the next intermediate layer 612 is w ji , The output y j of the j-th neuron is y j = f (Σw ji · x i ). Note that i and j are integers of 1 or more. Here, f (x) is an activation function, and a sigmoid function, a threshold function, or the like can be used. Similarly, the output of the neuron 615 of each layer is a value obtained by calculating the activation function on the product-sum operation result of the output of the neuron 615 of the previous layer and the weight coefficient. The connection between layers may be a total connection in which all neurons are connected, or a partial connection in which some neurons are connected. FIG. 15B shows the case of full coupling.

図15(B)では、3つの中間層612を有する例を示している。なお、中間層612の数はこれに限られず、1つ以上の中間層を有していればよい。また、1つの中間層612が有するニューロンの数も、仕様に応じて適宜変更すればよい。例えば1つの中間層612が有するニューロン615の数は、入力層611または出力層613が有するニューロン615の数よりも多くてもよいし、少なくてもよい。   FIG. 15B illustrates an example having three intermediate layers 612. Note that the number of the intermediate layers 612 is not limited to this, and it is only necessary to include one or more intermediate layers. In addition, the number of neurons included in one intermediate layer 612 may be changed as appropriate according to specifications. For example, the number of neurons 615 included in one intermediate layer 612 may be larger or smaller than the number of neurons 615 included in the input layer 611 or the output layer 613.

ニューロン615同士の結合強度の指標となる重み係数は、学習によって決定される。学習は、テレビジョン装置600が有するプロセッサにより実行してもよいが、専用サーバーやクラウドなどの演算処理能力の優れた計算機で実行することが好ましい。学習により決定された重み係数は、テーブルとして上記記憶部602に格納され、画像処理回路604により読み出されることにより使用される。また、当該テーブルは、必要に応じてコンピュータネットワークを介して更新することができる。   A weighting factor that is an index of the strength of connection between the neurons 615 is determined by learning. The learning may be executed by a processor included in the television apparatus 600, but is preferably executed by a computer having an excellent arithmetic processing capability such as a dedicated server or a cloud. The weighting coefficient determined by learning is stored in the storage unit 602 as a table and is used by being read out by the image processing circuit 604. The table can be updated via a computer network as necessary.

以上がニューラルネットワークについての説明である。   This completes the description of the neural network.

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

10 表示パネル
10a 表示パネル
10b 表示パネル
10c 表示パネル
10d 表示パネル
11 表示部
11a 表示部
11b 表示部
11c 表示部
11d 表示部
12 駆動回路
12a 駆動回路
12b 駆動回路
13 駆動回路
14 領域
14b 領域
14c 領域
14d 領域
15 端子部
15a 端子部
20 表示装置
21 FPC
21a FPC
21b FPC
25 表示領域
31 シフトレジスタ回路
32 ラッチ回路
33 ラッチ回路
34 レベルシフタ回路
35 DAC回路
36 アナログバッファ回路
37 ソースフォロア回路
38 サンプリング回路
41 ラッチ回路部
42 レベルシフタ回路部
43 D−A変換部
44 アナログバッファ回路部
45 ソースフォロア回路部
46 デマルチプレクサ回路
51 トランジスタ
52 トランジスタ
53 容量素子
54 発光素子
100 トランジスタ
100A トランジスタ
100B トランジスタ
100C トランジスタ
100D トランジスタ
102 基板
104 絶縁層
106 導電層
108 半導体層
108f 金属酸化物膜
108i 領域
108n 領域
109 導電層
110 絶縁層
110f 絶縁膜
110g 絶縁膜
110h 絶縁膜
111 基板
112 導電層
112f 導電膜
113 基板
114 金属酸化物層
114f 金属酸化物膜
116 第1の層
116a 第1の層
117 金属酸化物層
118 絶縁層
119 絶縁層
120a 導電層
120b 導電層
141a 開口部
141b 開口部
141c 開口部
142 開口部
151 レジストマスク
201a トランジスタ
201b トランジスタ
201ba トランジスタ
210 絶縁層
210a 絶縁層
210b 絶縁層
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
219 絶縁層
222b 導電層
242 接続体
251 トランジスタ
255 導電層
261 基板
262 接着層
263 絶縁層
271 基板
272 接着層
273 絶縁層
281 着色層
282 遮光層
285 FPC
290 発光素子
291 画素電極
292 EL層
293 共通電極
294 接着層
560 領域
562 表示部
564 駆動回路
565 導電層
600 テレビジョン装置
601 制御部
602 記憶部
603 通信制御部
604 画像処理回路
605 デコーダ回路
606 映像信号受信部
607 タイミングコントローラ
608 ソースドライバ
609 ゲートドライバ
610 ニューラルネットワーク
611 入力層
612 中間層
613 出力層
615 ニューロン
620 表示パネル
621 画素
630 システムバス
5000 車両
5001 表示部
5002 ダッシュボード
5003 ハンドル
5004 フロントガラス
5004a 表示パネル
5005 カメラ
5005a カメラ
5005b カメラ
5005c カメラ
5005d カメラ
5005e カメラ
5005f カメラ
5006 送風口
5007 表示パネル
5007a 表示パネル
5007b 表示パネル
5007c 表示パネル
5007d 表示パネル
5008a 表示パネル
5008b 表示パネル
5008c 映像
5009 表示パネル
7000 表示部
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 ノート型パーソナルコンピュータ
7211 筐体
7212 キーボード
7213 ポインティングデバイス
7214 外部接続ポート
7300 デジタルサイネージ
7301 筐体
7303 スピーカ
7311 情報端末機
7400 デジタルサイネージ
7401 柱
7411 情報端末機
10 display panel 10a display panel 10b display panel 10c display panel 10d display panel 11 display unit 11a display unit 11b display unit 11c display unit 11d display unit 12 drive circuit 12a drive circuit 12b drive circuit 13 drive circuit 14 region 14b region 14c region 14d region 15 Terminal portion 15a Terminal portion 20 Display device 21 FPC
21a FPC
21b FPC
25 display area 31 shift register circuit 32 latch circuit 33 latch circuit 34 level shifter circuit 35 DAC circuit 36 analog buffer circuit 37 source follower circuit 38 sampling circuit 41 latch circuit unit 42 level shifter circuit unit 43 DA conversion unit 44 analog buffer circuit unit 45 Source follower circuit section 46 Demultiplexer circuit 51 Transistor 52 Transistor 53 Capacitor element 54 Light emitting element 100 Transistor 100A Transistor 100B Transistor 100C Transistor 100D Transistor 102 Substrate 104 Insulating layer 106 Conductive layer 108 Semiconductor layer 108f Metal oxide film 108i Region 108n Region 109 Conductive Layer 110 insulating layer 110f insulating film 110g insulating film 110h insulating film 111 substrate 112 conductive layer 112f conductive film 1 3 Substrate 114 Metal oxide layer 114f Metal oxide film 116 First layer 116a First layer 117 Metal oxide layer 118 Insulating layer 119 Insulating layer 120a Conductive layer 120b Conductive layer 141a Opening 141b Opening 141c Opening 142 Opening Part 151 resist mask 201a transistor 201b transistor 201ba transistor 210 insulating layer 210a insulating layer 210b insulating layer 211 insulating layer 212 insulating layer 213 insulating layer 215 insulating layer 216 insulating layer 219 insulating layer 222b conductive layer 242 connector 251 transistor 255 conductive layer 261 substrate 262 Adhesive layer 263 Insulating layer 271 Substrate 272 Adhesive layer 273 Insulating layer 281 Colored layer 282 Light shielding layer 285 FPC
290 Light emitting element 291 Pixel electrode 292 EL layer 293 Common electrode 294 Adhesive layer 560 Region 562 Display unit 564 Drive circuit 565 Conductive layer 600 Television apparatus 601 Control unit 602 Storage unit 603 Communication control unit 604 Image processing circuit 605 Decoder circuit 606 Video signal Reception unit 607 Timing controller 608 Source driver 609 Gate driver 610 Neural network 611 Input layer 612 Intermediate layer 613 Output layer 615 Neuron 620 Display panel 621 Pixel 630 System bus 5000 Vehicle 5001 Display unit 5002 Dashboard 5003 Handle 5004 Windshield 5004a Display panel 5005 Camera 5005a Camera 5005b Camera 5005c Camera 5005d Camera 5005e Camera 5005f Camera 5006 Air outlet 5007 Display panel 5007a Display panel 5007b Display panel 5007c Display panel 5007d Display panel 5008a Display panel 5008b Display panel 5008c Video 5009 Display panel 7000 Display unit 7100 Television device 7101 Housing 7103 Stand 7111 Remote control device 7200 Notebook personal computer 7211 Case 7212 Keyboard 7213 Pointing device 7214 External connection port 7300 Digital signage 7301 Case 7303 Speaker 7311 Information terminal 7400 Digital signage 7401 Pillar 7411 Information terminal

Claims (5)

表示部と、第1の回路部と、第2の回路部と、第1の領域と、を有する表示パネルであって、
前記表示部は、複数の画素を有し、
前記第1の回路部と前記第2の回路部は、それぞれ前記表示部の輪郭に沿って設けられ、
前記第1の領域は、前記表示部を挟んで前記第1の回路部と対向する位置に設けられる部分と、前記表示部を挟んで前記第2の回路部と対向する位置に設けられる部分と、を有し、
前記第1の領域は、可視光を透過する機能を有し、
前記第1の回路部は、前記複数の画素に階調信号を出力する機能を有し、
前記第2の回路部は、前記複数の画素を選択する信号を出力する機能を有し、
前記第1の回路部は、第1のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタは、第1の半導体層、第1のゲート電極、及び第1のゲート絶縁層を有し、
前記第2の回路部は、第2のトランジスタを有し、
前記第2のトランジスタは、第2の半導体層、第2のゲート電極、及び第2のゲート絶縁層を有し、
前記第1のゲート絶縁層は、前記第2のゲート絶縁層よりも薄いことを特徴とする、
表示パネル。
A display panel having a display unit, a first circuit unit, a second circuit unit, and a first region,
The display unit includes a plurality of pixels,
The first circuit unit and the second circuit unit are respectively provided along the outline of the display unit,
The first region includes a portion provided at a position facing the first circuit portion with the display portion interposed therebetween, and a portion provided at a position facing the second circuit portion sandwiching the display portion. Have
The first region has a function of transmitting visible light;
The first circuit portion has a function of outputting a gradation signal to the plurality of pixels,
The second circuit unit has a function of outputting a signal for selecting the plurality of pixels,
The first circuit unit includes a first transistor,
The first transistor has a first semiconductor layer, a first gate electrode, and a first gate insulating layer,
The second circuit unit includes a second transistor,
The second transistor has a second semiconductor layer, a second gate electrode, and a second gate insulating layer,
The first gate insulating layer is thinner than the second gate insulating layer,
Display panel.
請求項1において、
前記第1のゲート電極のチャネル長方向の幅は、前記第2のゲート電極よりも小さいことを特徴とする、
表示パネル。
In claim 1,
The width of the first gate electrode in the channel length direction is smaller than that of the second gate electrode,
Display panel.
請求項1または請求項2において、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、それぞれ金属酸化物を含むことを特徴とする、
表示パネル。
In claim 1 or claim 2,
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer each include a metal oxide,
Display panel.
第1の表示パネルと、第2の表示パネルと、を有する表示装置であって、
前記第1の表示パネル及び前記第2の表示パネルは、それぞれ請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の表示パネルであり、
前記第1の表示パネルの前記第1の領域は、前記第2の表示パネルの前記表示部と重畳し、且つ、前記第2の表示パネルの前記表示部が発する光を透過する部分を有する、
表示装置。
A display device having a first display panel and a second display panel,
The first display panel and the second display panel are display panels according to any one of claims 1 to 3, respectively.
The first region of the first display panel has a portion that overlaps with the display unit of the second display panel and transmits light emitted from the display unit of the second display panel.
Display device.
請求項4において、
前記第2の表示パネルの前記第1の回路部または前記第2の回路部は、前記第1の表示パネルの前記表示部と重畳する部分を有する、
表示装置。
In claim 4,
The first circuit portion or the second circuit portion of the second display panel has a portion that overlaps the display portion of the first display panel.
Display device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112992977A (en) * 2019-12-18 2021-06-18 乐金显示有限公司 Display device

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