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JP7833587B2 - liquid crystal display device - Google Patents
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JP7833587B2 - liquid crystal display device - Google Patents

liquid crystal display device

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JP7833587B2
JP7833587B2 JP2025063295A JP2025063295A JP7833587B2 JP 7833587 B2 JP7833587 B2 JP 7833587B2 JP 2025063295 A JP2025063295 A JP 2025063295A JP 2025063295 A JP2025063295 A JP 2025063295A JP 7833587 B2 JP7833587 B2 JP 7833587B2
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Description

本明細書などで開示する発明は、半導体装置及び半導体装置の駆動方法に関する。 The inventions disclosed herein and elsewhere relate to semiconductor devices and methods for driving semiconductor devices.

近年、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)などのフ
ラットパネルディスプレイが広く普及してきている。液晶ディスプレイなどの表示装置に
おいて、行方向及び列方向に配設された画素内には、スイッチング素子であるトランジス
タと、当該トランジスタと電気的に接続された液晶素子と、当該液晶素子と並列に接続さ
れた保持容量とが設けられている。
In recent years, flat panel displays such as liquid crystal displays (LCDs) have become widely popular. In display devices such as LCDs, each pixel arranged in the row and column directions is provided with a transistor, which is a switching element, a liquid crystal element electrically connected to the transistor, and a holding capacitor connected in parallel to the liquid crystal element.

当該トランジスタに含まれる半導体膜を構成する半導体材料としては、アモルファス(
非晶質)シリコン又はポリ(多結晶)シリコンなどのシリコン半導体が汎用されている。
The semiconductor material that constitutes the semiconductor film included in the transistor is amorphous (
Silicon semiconductors such as amorphous silicon or polycrystalline silicon are commonly used.

また、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体と記す。)は、トランジスタ
に含まれる半導体膜に適用できる半導体材料である。例えば、酸化亜鉛又はIn-Ga-
Zn系酸化物半導体を用いて、トランジスタを作製する技術が開示されている(特許文献
1及び特許文献2参照)。
Furthermore, metal oxides exhibiting semiconductor properties (hereinafter referred to as oxide semiconductors) are semiconductor materials that can be applied to semiconductor films contained in transistors. For example, zinc oxide or In-Ga-
A technique for fabricating transistors using Zn-based oxide semiconductors has been disclosed (see Patent Documents 1 and 2).

表示装置において、保持容量は一対の電極の間に誘電体膜が設けられており、一対の電
極のうち、少なくとも一方の電極は、トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極又
はドレイン電極など遮光性を有する導電膜で形成されていること多い。
In display devices, the retaining capacitance is provided with a dielectric film between a pair of electrodes, and at least one of the pair of electrodes is often formed of a light-shielding conductive film, such as the gate electrode, source electrode, or drain electrode that constitutes a transistor.

保持容量の容量値を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液晶分子
の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができ、表示装置の消費電力の低減
が望める。
Increasing the capacitance value of the retention capacity allows for a longer period during which the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal element can be kept constant when an electric field is applied, thus reducing the power consumption of the display device.

例えば、保持容量の電荷容量を大きくするためには、保持容量の占有面積を大きくする
、具体的には一対の電極が重畳している面積を大きくするという手段がある。しかしなが
ら、上記表示装置において、一対の電極が重畳している面積を大きくするために遮光性を
有する導電膜の面積を大きくすると、画素の開口率が低減し、画像の表示品位が低下する
For example, to increase the charge capacity of the retaining capacitance, one method is to increase the area occupied by the retaining capacitance, specifically, the area over which the pair of electrodes overlap. However, in the above-mentioned display device, if the area of the light-shielding conductive film is increased in order to increase the area over which the pair of electrodes overlap, the aperture ratio of the pixels decreases, and the display quality of the image deteriorates.

そこで、透光性を有する材料を用いて形成された透光性を有する保持容量を、表示装置
に設けることで、開口率を低減させることなく、電荷容量の増大を可能にする技術が開示
されている(特許文献3参照)。
Therefore, a technology has been disclosed that enables an increase in charge capacity without reducing the aperture ratio by providing a translucent storage capacity formed using a translucent material in a display device (see Patent Document 3).

特開2007-123861号公報Japanese Patent Publication No. 2007-123861 特開2007-96055号公報Japanese Patent Publication No. 2007-96055 米国特許第8102476号明細書U.S. Patent No. 8,102,476

特許文献3で開示されている表示装置の保持容量は、一方の電極に透光性を有する半導
体膜を用い、他方の電極に透光性を有する導電膜(具体的には画素電極)を用い、誘電体
膜に透光性を有する絶縁膜を用いている。また、当該保持容量に含まれている一方の電極
は、表示装置に含まれ、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin Film
Transistor:TFT)のゲート絶縁層上に設けられたチャネル層(具体的に
は酸化物半導体)で形成されている。そして、当該一方の電極として用いている酸化物半
導体は、デプレッション型のTFTに用いることが可能である、電子密度が増大した酸化
物半導体である。また、他方の電極は画素電極を用いている。特許文献3では、一方の電
極に接続されている容量線に加わるコモン電位と、画素電極に加わる画素電位との電位差
(電圧)の範囲を0V付近として、保持容量を動作させている。
The retention capacitance of the display device disclosed in Patent Document 3 uses a translucent semiconductor film for one electrode, a translucent conductive film (specifically a pixel electrode) for the other electrode, and a translucent insulating film for the dielectric film. Furthermore, one of the electrodes included in the retention capacitance is a thin-film transistor (Thin Film) which is a switching element included in the display device.
The transistor (TFT) is formed by a channel layer (specifically an oxide semiconductor) provided on the gate insulating layer. The oxide semiconductor used as one of the electrodes is an electron-density increased oxide semiconductor that can be used in depletion-type TFTs. The other electrode is a pixel electrode. In Patent Document 3, the retaining capacitance is operated by setting the range of the potential difference (voltage) between the common potential applied to the capacitance line connected to one of the electrodes and the pixel potential applied to the pixel electrode to around 0V.

特許文献3のように、保持容量の一方の電極を、電子密度が増大した酸化物半導体とす
る場合、表示装置の作製方法を考慮すると、表示装置に含まれ、スイッチング素子として
機能するTFTはデプレッション型のTFTとなりうる。デプレッション型のトランジス
タをスイッチング素子として用いる場合、トランジスタのしきい値電圧は、0Vよりも低
い電圧である。
As shown in Patent Document 3, when one electrode of the holding capacitance is an oxide semiconductor with increased electron density, considering the method of manufacturing the display device, the TFT included in the display device and functioning as a switching element can be a depletion-type TFT. When a depletion-type transistor is used as a switching element, the threshold voltage of the transistor is a voltage lower than 0V.

また、一般に、表示装置において、表示素子に供給するビデオデータ電位は、コモン電
位を中心とした電位振幅内の電位を用いており、当該コモン電位を0Vとすることが多い
Furthermore, in general, the video data potential supplied to the display element in a display device uses a potential within a potential amplitude centered on the common potential, and this common potential is often set to 0V.

上記より、特許文献3のように、スイッチング素子にデプレッション型のTFTを用い
、当該TFTに含まれる酸化物半導体を用いて形成した保持容量を有する表示装置は、当
該表示装置を駆動させるために必要な電圧範囲が広くなることから、消費電力が増大した
表示装置となる。また、当該TFTをスイッチング素子と機能させるため、TFTには常
に電圧を与える必要があることも、表示装置の消費電力の増大を招く。
As described above, a display device that uses a depletion-type TFT as a switching element, as shown in Patent Document 3, and has a retention capacitance formed using the oxide semiconductor contained in the TFT, consumes more power because the voltage range required to drive the display device becomes wider. Furthermore, the need to constantly apply voltage to the TFT in order for it to function as a switching element also contributes to the increased power consumption of the display device.

そこで、本発明の一態様は、透光性有する半導体膜、透光性を有する導電膜、及び透光
性を有する絶縁膜で構成される、透光性を有する保持容量を備えた半導体装置において、
消費電力が低減された半導体装置を提供することを課題の一とする。
Therefore, one aspect of the present invention relates to a semiconductor device having a translucent retention capacitance, comprising a translucent semiconductor film, a translucent conductive film, and a translucent insulating film,
One of the objectives is to provide a semiconductor device with reduced power consumption.

また、特許文献3に記載された保持容量は、その動作中において、他方の電極である透
光性を有する導電膜に正バイアスが常に加わっている状態である。そのため、保持容量の
しきい値電圧は経時的にプラス方向に変動する。従って、保持容量を動作させる電圧範囲
が0V付近の場合、当該しきい値電圧の経時的な変化によって、保持容量が動作しない可
能性がある。
Furthermore, in the case of the retaining capacitor described in Patent Document 3, a positive bias is constantly applied to the other electrode, which is a translucent conductive film, during its operation. Therefore, the threshold voltage of the retaining capacitor fluctuates in the positive direction over time. Consequently, if the voltage range for operating the retaining capacitor is near 0V, the retaining capacitor may not operate due to the change in the threshold voltage over time.

それゆえ、一方の電極に酸化物半導体を用いた保持容量において、その動作範囲を広げ
ることは有意なことである。
Therefore, in a holding capacitance where one of the electrodes is an oxide semiconductor, expanding its operating range is significant.

そこで、本発明の一態様は、透光性有する半導体膜、透光性を有する導電膜、及び透光
性を有する絶縁膜で構成される、透光性を有する保持容量を備えた半導体装置において、
当該保持容量を安定に動作させるための駆動方法を提供することを課題の一とする。
Therefore, one aspect of the present invention relates to a semiconductor device having a translucent retention capacitance, comprising a translucent semiconductor film, a translucent conductive film, and a translucent insulating film,
One of the objectives is to provide a driving method for stably operating the said holding capacity.

また、本発明の一態様は、透光性を有する保持容量を安定に動作させることが可能な半
導体装置を提供することを課題の一とする。
Furthermore, one aspect of the present invention aims to provide a semiconductor device capable of stably operating a light-transmitting retention capacitance.

上記課題に鑑みて、本発明の一態様は、エンハンスメント型のトランジスタと、トラン
ジスタと電気的に接続された保持容量と、保持容量と電気的に接続された容量線と、トラ
ンジスタ及び保持容量と電気的に接続された表示素子とを、備え、保持容量は、容量線と
電気的に接続され、一方の電極として機能する透光性を有する半導体膜と、他方の電極と
して機能し、表示素子に含まれる透光性を有する導電膜と、一方の電極及び他方の電極の
間に設けられた誘電体膜と、を有し、且つしきい値電圧が0V以上であり、保持容量は、
透光性を有する導電膜と容量線との電位差が、透光性を有する半導体膜を導通状態にする
電位差で動作することを特徴とする半導体装置である。
In view of the above problems, one aspect of the present invention comprises an enhancement-type transistor, a retaining capacitor electrically connected to the transistor, a capacitance line electrically connected to the retaining capacitor, and a display element electrically connected to the transistor and the retaining capacitor, wherein the retaining capacitor has a translucent semiconductor film electrically connected to the capacitance line and functioning as one electrode, a translucent conductive film functioning as the other electrode and included in the display element, and a dielectric film provided between the one electrode and the other electrode, and the threshold voltage is 0V or higher, and the retaining capacitor is
This semiconductor device is characterized in that the potential difference between a translucent conductive film and a capacitance line is such that the translucent semiconductor film becomes conductive.

また、本発明の一態様は、エンハンスメント型のトランジスタと、トランジスタと電気
的に接続された保持容量と、保持容量と電気的に接続された容量線と、トランジスタ及び
保持容量と電気的に接続された表示素子とを、備え、保持容量は、容量線と電気的に接続
され、一方の電極として機能する透光性を有する半導体膜と、他方の電極として機能し、
表示素子に含まれる透光性を有する導電膜と、一方の電極及び他方の電極の間に設けられ
た誘電体膜と、を有し、且つしきい値電圧が0V以上であり、保持容量は、透光性を有す
る導電膜と容量線との電位差が、保持容量のしきい値電圧よりも大きい電位差で動作する
ことを特徴とする半導体装置である。
Furthermore, one aspect of the present invention comprises an enhancement-type transistor, a retaining capacitor electrically connected to the transistor, a capacitance line electrically connected to the retaining capacitor, and a display element electrically connected to the transistor and the retaining capacitor, wherein the retaining capacitor is electrically connected to the capacitance line and comprises a translucent semiconductor film that functions as one electrode, and a component that functions as the other electrode.
A semiconductor device comprising a light-transmitting conductive film included in a display element and a dielectric film provided between one electrode and the other electrode, wherein the threshold voltage is 0V or higher, and the retaining capacitance operates when the potential difference between the light-transmitting conductive film and the capacitance line is greater than the threshold voltage of the retaining capacitance.

当該保持容量は、当該トランジスタの形成工程を利用することで形成できる。保持容量
の一方の電極として機能する透光性を有する半導体膜は、トランジスタに含まれる半導体
膜の形成工程を利用して形成することができる。つまり、保持容量の一方の電極として機
能する透光性を有する半導体膜は、トランジスタの透光性を有する半導体膜と同一表面上
に形成される。トランジスタの透光性を有する半導体膜には酸化物半導体膜を用いること
ができ、適切な処理を行って形成した酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、エンハン
スメント型のトランジスタである。そして、当該トランジスタは、極めてオフ電流が低い
ことから、半導体装置の消費電力を低減することができる。
The retaining capacitance can be formed by utilizing the transistor's formation process. The translucent semiconductor film that functions as one electrode of the retaining capacitance can be formed by utilizing the semiconductor film formation process included in the transistor. In other words, the translucent semiconductor film that functions as one electrode of the retaining capacitance is formed on the same surface as the translucent semiconductor film of the transistor. An oxide semiconductor film can be used for the translucent semiconductor film of the transistor, and a transistor using an oxide semiconductor film formed by appropriate processing is an enhancement-type transistor. Furthermore, because such a transistor has an extremely low off-current, the power consumption of the semiconductor device can be reduced.

なお、以下において、トランジスタに含まれる半導体膜及び保持容量が有する透光性を
有する半導体膜は、酸化物半導体膜として記載する。
In the following, semiconductor films included in transistors and translucent semiconductor films with retaining capacitance will be described as oxide semiconductor films.

上記において、保持容量が有する酸化物半導体膜、及びトランジスタが有する酸化物半
導体膜は、同等のキャリア密度を有する。そして、保持容量が有する酸化物半導体膜は、
キャリア密度を意図的に増大させるために、導電率を増大させる不純物を添加する処理な
どが行われていない酸化物半導体膜である。
In the above, the oxide semiconductor film having retention capacitance and the oxide semiconductor film having transistors have equivalent carrier densities. Furthermore, the oxide semiconductor film having retention capacitance,
This is an oxide semiconductor film that has not undergone any processing to intentionally increase carrier density, such as adding impurities to increase conductivity.

本発明の一態様である半導体装置のように、スイッチング素子と機能するトランジスタ
を、酸化物半導体膜を有するエンハンスメント型のトランジスタとし、保持容量の一方の
電極に、当該エンハンスメント型のトランジスタを構成する酸化物半導体膜と同時に形成
された酸化物半導体膜を用いることで、デプレッション型のトランジスタを用いた半導体
装置に比べて、半導体装置を駆動させるための電圧範囲を狭くすることができ、半導体装
置の消費電力を低減することができる。
In one embodiment of the present invention, the transistor functioning as a switching element is an enhancement-type transistor having an oxide semiconductor film, and by using an oxide semiconductor film formed simultaneously with the oxide semiconductor film constituting the enhancement-type transistor for one electrode of the holding capacitance, the voltage range for driving the semiconductor device can be narrowed compared to a semiconductor device using a depletion-type transistor, thereby reducing the power consumption of the semiconductor device.

また、保持容量の誘電体膜は、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜上に設けられる
絶縁膜を適用することができ、保持容量の他方の電極として機能する透光性を有する導電
膜は、表示素子に含まれ、トランジスタと電気的に接続される画素電極を適用することが
できる。
Furthermore, the dielectric film for retaining capacitance can be an insulating film provided on an oxide semiconductor film included in the transistor, and the transparent conductive film that functions as the other electrode for retaining capacitance can be a pixel electrode included in the display element and electrically connected to the transistor.

このようにすることで、保持容量は透光性を有するため、画素において、トランジスタ
が形成される箇所以外の領域に大きく(大面積に)形成することができる。従って、本発
明の一態様によって、開口率を高めつつ、電荷容量を増大させた半導体装置を得ることが
できる。また、開口率を向上することによって表示品位の優れた半導体装置を得ることが
できる。
In this way, since the retained capacitance is light-transmitting, it can be formed in a large area (large area) in the pixel, in regions other than where the transistor is formed. Therefore, according to one aspect of the present invention, a semiconductor device can be obtained that increases charge capacitance while increasing the aperture ratio. Furthermore, by improving the aperture ratio, a semiconductor device with excellent display quality can be obtained.

なお、本発明の一態様は、上記半導体装置だけではく、上記半導体装置の駆動方法も含
まれる。
Furthermore, one aspect of the present invention includes not only the semiconductor device described above, but also a method for driving the semiconductor device.

本発明の一態様は、エンハンスメント型のトランジスタと、トランジスタを介して信号
線から所定の電位が供給される画素電極と、画素電極が一方の電極として機能し、容量線
と電気的に接続され、他方の電極として機能する透光性を有する半導体膜とを有する保持
容量と、を有する画素を備える表示装置の駆動方法であって、トランジスタのゲート電極
を有する走査線に、トランジスタのしきい値電圧以上の電位を供給してトランジスタを導
通状態にし、画素電極に信号線から所定の電位を供給し、容量線に、透光性を有する半導
体膜と容量線との電位差が、保持容量のしきい値電圧より高くなる電位を供給して、保持
容量に、画素電極の電位と容量線の電位との電位差を一定期間保持させることを特徴とす
る半導体装置の駆動方法である。
One aspect of the present invention is a method for driving a display device having a pixel comprising an enhancement-type transistor, a pixel electrode to which a predetermined potential is supplied from a signal line via the transistor, and a retaining capacitance having a translucent semiconductor film that functions as one electrode and is electrically connected to a capacitance line and functions as the other electrode, characterized in that a potential greater than or equal to the threshold voltage of the transistor is supplied to the scanning line having the gate electrode of the transistor to make the transistor conduct, a predetermined potential is supplied to the pixel electrode from the signal line, and a potential is supplied to the capacitance line such that the potential difference between the translucent semiconductor film and the capacitance line is higher than the threshold voltage of the retaining capacitance, thereby causing the retaining capacitance to maintain the potential difference between the potential of the pixel electrode and the potential of the capacitance line for a certain period of time.

また、本発明の一態様は、エンハンスメント型のトランジスタと、トランジスタを介し
て信号線から所定の電位が供給される画素電極と、画素電極が一方の電極として機能し、
容量線と電気的に接続され、他方の電極として機能する透光性を有する半導体膜とを有す
る保持容量と、を有する画素を備える表示装置の駆動方法であって、トランジスタのゲー
ト電極を有する走査線に、トランジスタのしきい値電圧以上の電位を供給してトランジス
タを導通状態にし、画素電極に信号線から所定の電位を供給し、容量線に、画素電極に供
給される所定の電位よりも保持容量のしきい値電圧分以上低い電位を供給して、保持容量
に、画素電極の電位と容量線の電位との電位差を一定期間保持させることを特徴とする半
導体装置の駆動方法である。
Furthermore, one aspect of the present invention includes an enhancement-type transistor, a pixel electrode to which a predetermined potential is supplied from a signal line via the transistor, and the pixel electrode functions as one of the electrodes.
A method for driving a display device having a pixel having a retaining capacitance having a light-transmitting semiconductor film electrically connected to a capacitance line and functioning as the other electrode, characterized in that a potential greater than or equal to the threshold voltage of the transistor is supplied to the scanning line having the gate electrode of the transistor to make the transistor conduct, a predetermined potential is supplied to the pixel electrode from the signal line, and a potential that is more than or equal to the threshold voltage of the retaining capacitance than the predetermined potential supplied to the pixel electrode is supplied to the capacitance line, thereby causing the retaining capacitance to maintain a potential difference between the potential of the pixel electrode and the potential of the capacitance line for a certain period of time.

上記駆動方法によって、透光性を有する半導体膜、透光性を有する導電膜、及び透光性
を有する絶縁膜を有する保持容量を備える半導体装置の保持容量の動作範囲を広げること
ができ、保持容量を安定に動作させることができる。
The above driving method makes it possible to broaden the operating range of the retaining capacitor of a semiconductor device having a retaining capacitor comprising a light-transmitting semiconductor film, a light-transmitting conductive film, and a light-transmitting insulating film, and to operate the retaining capacitor stably.

なお、本明細書において、保持容量のしきい値電圧とは、透光性を有する半導体膜と画
素電極とその間に設けられる絶縁膜によって、いわゆるMOS容量が形成されるとみなし
たとき、当該透光性を有する半導体膜に蓄積層が形成され、電荷容量が増加し始める電圧
をいう。
In this specification, the threshold voltage for retained capacitance refers to the voltage at which a storage layer is formed in the transparent semiconductor film and the charge capacitance begins to increase, assuming that a so-called MOS capacitance is formed by a translucent semiconductor film, a pixel electrode, and an insulating film provided between them.

透光性を有する半導体膜、透光性を有する導電膜、及び透光性を有する絶縁膜を有する
保持容量を備える半導体装置において、当該保持容量を安定に動作させる方法を提供する
ことができる。また、本発明の一態様より、開口率が高く、電荷容量を大きくした保持容
量を有し、消費電力を低減した半導体装置を提供することができる。
In a semiconductor device having a retaining capacitor having a translucent semiconductor film, a translucent conductive film, and a translucent insulating film, a method for stably operating the retaining capacitor can be provided. Furthermore, according to one aspect of the present invention, a semiconductor device can be provided that has a retaining capacitor with a high aperture ratio and a large charge capacity, thereby reducing power consumption.

半導体装置を示す図、及び画素の回路図。A diagram showing a semiconductor device, and a circuit diagram of a pixel. 半導体装置に含まれるトランジスタのId-Vg曲線、保持容量のCV曲線、画素電極及び容量線の電位を示す図。A diagram showing the Id-Vg curve, CV curve of the retained capacitance, and potentials of the pixel electrodes and capacitance lines of a transistor included in a semiconductor device. 半導体装置に含まれる保持容量の動作方法を説明する図。A diagram illustrating the operation method of the retaining capacitance included in a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す断面図。A cross-sectional view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素の作製方法を示す断面図。A cross-sectional view showing a method for fabricating pixels in a semiconductor device. 半導体装置の画素の作製方法を示す断面図。A cross-sectional view showing a method for fabricating pixels in a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す断面図。A cross-sectional view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す断面図。A cross-sectional view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す断面図。A cross-sectional view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す断面図。A cross-sectional view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素を示す上面図。A top view showing the pixels of a semiconductor device. 半導体装置の画素に適用できるトランジスタを示す断面図。A cross-sectional view showing a transistor that can be applied to the pixels of a semiconductor device. 半導体装置を示す上面図。A top view showing a semiconductor device. 半導体装置を示す断面図。Cross-sectional view showing a semiconductor device. 半導体装置を示す断面図。Cross-sectional view showing a semiconductor device. 半導体装置の走査線駆動回路の一部を示す上面図及び断面図。A top view and a cross-sectional view showing a portion of the scanning line drive circuit of a semiconductor device. 半導体装置の共通接続部を示す上面図及び断面図。A top view and a cross-sectional view showing the common connection part of a semiconductor device. 半導体装置を用いた電子機器を示す図。A diagram showing an electronic device using a semiconductor device. 半導体装置を用いた電子機器を示す図。A diagram showing an electronic device using a semiconductor device.

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明
は以下の説明に限定されず、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。また、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 of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, it will be readily apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the following description, and its form and details can be modified in various ways. Furthermore, the present invention is not to be interpreted as being limited to the embodiments described below.

以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の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
能を有する部分を指す場合には、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。
In the configuration of the present invention described below, the same reference numerals are used in common across different drawings for identical parts or parts having similar functions, and repeated explanations are omitted. Furthermore, when referring to parts having similar functions, the hatch patterns are the same, and reference numerals may not be assigned.

本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ、又は領域は、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。
In the figures described herein, the size of each component, the thickness of the film, or the area may be exaggerated for clarity. Therefore, the scale is not necessarily limited to that shown.

本明細書などにおいて、第1、第2などとして付される序数詞は便宜上用いるものであ
り、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書などにおいて発明を特定する
ための事項として固有の名称を示すものではない。
In this specification, ordinal numbers such as "First,""Second," etc., are used for convenience only and do not indicate the order of processes or layering. Furthermore, in this specification, they do not represent specific names that identify the invention.

また、本発明における「ソース」及び「ドレイン」の機能は、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」及び「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。
Furthermore, the functions of "source" and "drain" in this invention may be reversed when the direction of current changes during circuit operation. For this reason, in this specification,
The terms "source" and "drain" may be used interchangeably.

また、電圧とは2点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場
の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。た
だし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との電位差
のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多
い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし
、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
Furthermore, voltage refers to the potential difference between two points, while electric potential refers to the electrostatic energy (electrical potential energy) possessed by a unit charge in an electrostatic field at a given point. However, generally, the potential difference between the electric potential at a given point and a reference electric potential (for example, ground potential) is simply called electric potential or voltage, and electric potential and voltage are often used as synonyms. For this reason, unless otherwise specified, electric potential may be read as voltage, and voltage may be read as electric potential in this specification.

本明細書において、フォトリソグラフィ処理を行った後にエッチング処理を行う場合は
、フォトリソグラフィ処理で形成したマスクは除去するものとする。
In this specification, when etching is performed after photolithography, the mask formed by the photolithography is to be removed.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置及び半導体装置の駆動方法につい
て、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置
を液晶表示装置として説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a semiconductor device and a method for driving such a semiconductor device, which are aspects of the present invention, will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the semiconductor device, which are aspects of the present invention, will be described as a liquid crystal display device.

〈半導体装置の構成〉
図1(A)に、半導体装置の構成例を示す図を示す。図1(A)に示す半導体装置は、
画素部100と、走査線駆動回路104と、信号線駆動回路106と、各々が平行又は略
平行に配設され、且つ走査線駆動回路104によって電位が制御されるm本の走査線10
7と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路106によって電位が制御
されるn本の信号線109と、を有する。さらに、画素部100はマトリクス状に配設さ
れた複数の画素101を有する。また、走査線107に沿って、各々が平行又は略平行に
配設された容量線115を有する。なお、容量線115は、信号線109に沿って、各々
が平行又は略平行に配設されていてもよい。
<Configuration of a semiconductor device>
Figure 1(A) shows an example of the configuration of a semiconductor device. The semiconductor device shown in Figure 1(A) is
The pixel unit 100, the scan line drive circuit 104, and the signal line drive circuit 106 are arranged in parallel or substantially parallel to each other, and the potential of m scan lines 10 is controlled by the scan line drive circuit 104.
The device comprises 7 and n signal lines 109, each arranged in parallel or substantially parallel to the others, and whose potential is controlled by a signal line drive circuit 106. Furthermore, the pixel unit 100 has a plurality of pixels 101 arranged in a matrix. It also has capacitance lines 115, each arranged in parallel or substantially parallel to the others along the scan line 107. The capacitance lines 115 may also be arranged in parallel or substantially parallel to the signal lines 109.

各走査線107は、画素部100においてm行n列に配設された画素101のうち、い
ずれかの行に配設されたn個の画素101と電気的に接続される。また、各信号線109
は、m行n列に配設された画素101のうち、いずれかの列に配設されたm個の画素10
1に電気的と接続される。m、nは、ともに1以上の整数である。また、各容量線115
は、m行n列に配設された画素101のうち、いずれかの行に配設されたn個の画素10
1と電気的に接続される。なお、容量線115が、信号線109に沿って、各々が平行又
は略平行に配設されている場合は、m行n列に配設された画素101のうち、いずれかの
列に配設されたm個の画素101に電気的と接続される。
Each scan line 107 is electrically connected to n pixels 101 located in any row of the m rows and n columns of pixels 101 arranged in the pixel section 100. Also, each signal line 109
This refers to m pixels 101 arranged in m rows and n columns, where m pixels 10 are located in any of the columns.
It is electrically connected to 1. m and n are both integers greater than or equal to 1. Also, each capacitance line 115
This refers to n pixels 101 arranged in m rows and n columns, which are located in any row.
It is electrically connected to 1. If the capacitance lines 115 are arranged parallel or nearly parallel to each other along the signal lines 109, they are electrically connected to m pixels 101 located in any of the m rows and n columns of pixels 101.

図1(B)は、図1(A)に示す半導体装置が有する画素101の回路図の一例である
。図1(B)に示す画素101は、走査線107及び信号線109と電気的に接続された
トランジスタ103と、一方の電極が一定の電位を供給する容量線115と電気的に接続
され、他方の電極がトランジスタ103のドレイン電極と電気的に接続された保持容量1
05と、画素電極121がトランジスタ103のドレイン電極及び保持容量105の他方
の電極に電気的に接続され、画素電極121と対向して設けられる電極(対向電極)が対
向電位を供給する配線に電気的に接続された液晶素子108と、を有する。
Figure 1(B) is an example of a circuit diagram of a pixel 101 in the semiconductor device shown in Figure 1(A). The pixel 101 shown in Figure 1(B) consists of a transistor 103 electrically connected to the scan line 107 and the signal line 109, and a retaining capacitor 1, one of which is electrically connected to a capacitance line 115 that supplies a constant potential, and the other electrode which is electrically connected to the drain electrode of the transistor 103.
The device includes 05 and a liquid crystal element 108, the pixel electrode 121 of which is electrically connected to the drain electrode of the transistor 103 and the other electrode of the retaining capacitor 105, and the electrode (counter electrode) provided opposite to the pixel electrode 121 which is electrically connected to wiring that supplies a counter potential.

トランジスタ103は、エンハンスメント型のトランジスタである。そのため、しきい
値電圧が0V以上のとき、すなわちゲート電圧(Vg)が0V以上のときにオン電流(ド
レイン電流:Id)が流れ、トランジスタ103が導通状態になる(図2(A)参照)。
つまり、ゲート電圧を与えていないときにオン電流は流れないため、トランジスタ103
にデプレッション型のトランジスタを適用した場合に比べて、半導体装置の消費電力を低
減することができる。なお、本明細書において、ゲート電圧とは、ゲート電極とソース電
極との電位差をいう。
Transistor 103 is an enhancement-type transistor. Therefore, when the threshold voltage is 0V or higher, that is, when the gate voltage (Vg) is 0V or higher, an on-current (drain current: Id) flows, and transistor 103 becomes conductive (see Figure 2(A)).
In other words, when no gate voltage is applied, no on-current flows, so transistor 103
Compared to the case where a depletion-type transistor is applied, the power consumption of the semiconductor device can be reduced. In this specification, gate voltage refers to the potential difference between the gate electrode and the source electrode.

また、トランジスタのチャネル形成領域に、適切な条件にて処理した酸化物半導体膜を
用いると、トランジスタのオフ電流を極めて低減することができる。トランジスタ103
のチャネル形成領域には適切な条件にて処理した酸化物半導体膜111を用いているため
、トランジスタ103はオフ電流が極めて低いトランジスタである。このことから、本発
明の一態様である半導体装置は消費電力が低減された半導体装置である。
Furthermore, by using an oxide semiconductor film processed under appropriate conditions in the channel formation region of the transistor, the off-current of the transistor can be significantly reduced. Transistor 103
Since the channel formation region uses an oxide semiconductor film 111 processed under appropriate conditions, the transistor 103 is a transistor with extremely low off-current. Therefore, one embodiment of the present invention is a semiconductor device with reduced power consumption.

また、キャリア密度を増大させた酸化物半導体を用いたトランジスタは、デプレッショ
ン型のトランジスタとなる。一方、トランジスタ103はエンハンスメント型のトランジ
スタであり、トランジスタ103に含まれる酸化物半導体膜111は、キャリア密度を意
図的に増大させるために、導電率を増大させる不純物を添加する処理などが行われていな
い酸化物半導体膜である。
Furthermore, a transistor using an oxide semiconductor with increased carrier density becomes a depletion-type transistor. On the other hand, transistor 103 is an enhancement-type transistor, and the oxide semiconductor film 111 contained in transistor 103 is an oxide semiconductor film that has not undergone any treatment such as adding impurities to increase conductivity in order to intentionally increase the carrier density.

保持容量105は、一対の電極の間に誘電体膜が設けられており、且つ透光性を有する
。保持容量105の一方の電極は、酸化物半導体膜119であり、誘電体膜は、トランジ
スタ103に含まれる酸化物半導体膜111上に設けられる透光性を有する絶縁膜であり
、他方の電極は、画素電極121である。このため、保持容量105は、トランジスタ1
03の形成工程を利用して形成することができる。画素電極121に加える電位を制御し
、酸化物半導体膜119を導通状態とさせることで、酸化物半導体膜119は一方の電極
として機能する。従って、保持容量105は、MOS(Metal Oxide Sem
iconductor)キャパシタ構造であるといえる。
The retaining capacitor 105 has a dielectric film provided between a pair of electrodes and is translucent. One electrode of the retaining capacitor 105 is an oxide semiconductor film 119, and the dielectric film is a translucent insulating film provided on the oxide semiconductor film 111 included in the transistor 103, and the other electrode is a pixel electrode 121. Therefore, the retaining capacitor 105 is located in the transistor 1
It can be formed using the formation process of 03. By controlling the potential applied to the pixel electrode 121 and making the oxide semiconductor film 119 conductive, the oxide semiconductor film 119 functions as one of the electrodes. Therefore, the retaining capacitance 105 is MOS (Metal Oxide Semiconductor).
It can be said that it has an oscillator (capacitor) structure.

また、保持容量105の酸化物半導体膜119は、エンハンスメント型のトランジスタ
であるトランジスタ103に含まれる酸化物半導体膜111の形成工程を利用して形成さ
れることから、保持容量105は、トランジスタ103と同様に画素電極121と容量線
115との電位差が0V以上になると充電し始める。別言すると、保持容量105のしき
い値電圧は0V以上である。
Furthermore, since the oxide semiconductor film 119 of the retained capacitance 105 is formed using the formation process of the oxide semiconductor film 111 included in the enhancement-type transistor 103, the retained capacitance 105, like the transistor 103, begins to charge when the potential difference between the pixel electrode 121 and the capacitance line 115 becomes 0V or higher. In other words, the threshold voltage of the retained capacitance 105 is 0V or higher.

図2(B)に保持容量105のCV曲線を示す。図2(B)において、横軸は保持容量
105の画素電極121と容量線115との電位差(VP-VC)を表し、縦軸は当該電
位差に対する容量(C)を表している。なお、CV測定(Capacitance-Vo
ltage-Measurement)の際の電圧の周波数が、半導体装置のフレーム周
波数より小さい場合において、図2(B)に示すようなCV曲線となる。
Figure 2(B) shows the CV curve of the retained capacitance 105. In Figure 2(B), the horizontal axis represents the potential difference (VP-VC) between the pixel electrode 121 and the capacitance line 115 of the retained capacitance 105, and the vertical axis represents the capacitance (C) for that potential difference. Note that CV measurement (Capacitance-Vo
When the voltage frequency during ltage-measurement is lower than the frame frequency of the semiconductor device, the CV curve is as shown in Figure 2(B).

なお、本明細書において、画素電極121と容量線115との電位差は、画素電極12
1の電位(VP)から容量線115の電位(VC)を引いた値である(図2(C)参照)
。なお、図2(C)は、明瞭化のためトランジスタ103及び保持容量105について示
している。
In this specification, the potential difference between the pixel electrode 121 and the capacitance line 115 is defined as the potential difference between the pixel electrode 12
This is the value obtained by subtracting the potential of capacitance line 115 (VC) from the potential of point 1 (VP) (see Figure 2(C)).
Figure 2(C) shows the transistor 103 and the retaining capacitor 105 for clarity.

また、保持容量105の酸化物半導体膜119は、トランジスタ103に含まれる酸化
物半導体膜111の形成工程を利用して形成できることから、キャリア密度を意図的に増
大させるために、導電率を増大させる不純物を添加する処理などが行われていない酸化物
半導体膜である。酸化物半導体膜119のキャリア密度は、酸化物半導体膜111のキャ
リア密度と同等である。
Furthermore, since the oxide semiconductor film 119 with a retention capacity of 105 can be formed using the formation process of the oxide semiconductor film 111 contained in the transistor 103, it is an oxide semiconductor film that has not undergone any treatment such as adding impurities to increase conductivity in order to intentionally increase the carrier density. The carrier density of the oxide semiconductor film 119 is equivalent to that of the oxide semiconductor film 111.

上記より、保持容量105の酸化物半導体膜119とトランジスタ103に含まれる酸
化物半導体膜111は同一の構成であるため、保持容量105のしきい値電圧(Vth)
はトランジスタ103のしきい値電圧(Vth_Tr)と同等である(図2(A)及び図
2(B)参照)。
From the above, since the oxide semiconductor film 119 of the retaining capacitance 105 and the oxide semiconductor film 111 included in the transistor 103 have the same configuration, the threshold voltage (Vth) of the retaining capacitance 105 is
This is equivalent to the threshold voltage (Vth_Tr) of transistor 103 (see Figures 2(A) and 2(B)).

液晶素子108は、トランジスタ103及び画素電極121が形成される基板と、対向
電極が形成される基板とで挟持される液晶の光学的変調作用によって、光の透過又は非透
過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(縦方向の
電界又は斜め方向の電界を含む。)によって制御される。なお、画素電極が形成される基
板において対向電極(共通電極ともいう。)が形成される場合、液晶にかかる電界は横方
向の電界となる。
The liquid crystal element 108 is an element that controls the transmission or non-transmission of light by the optical modulation effect of the liquid crystal sandwiched between a substrate on which the transistor 103 and pixel electrode 121 are formed and a substrate on which the counter electrode is formed. The optical modulation effect of the liquid crystal is controlled by the electric field applied to the liquid crystal (including a vertical electric field or a diagonal electric field). When a counter electrode (also called a common electrode) is formed on the substrate on which the pixel electrode is formed, the electric field applied to the liquid crystal becomes a horizontal electric field.

走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106は、論理回路部と、スイッチ部又はバ
ッファ部とに大別される。走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106の詳細な構成
については省略するが、走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106にはトランジス
タが含まれている。
The scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 are broadly divided into a logic circuit section and a switch section or buffer section. While the detailed configuration of the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 is omitted here, both circuits contain transistors.

なお、走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106の一方又は双方に含まれるトラ
ンジスタは、トランジスタ103の形成工程を利用して形成することができる。つまり、
走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106一方又は双方は、トランジスタ103及
び画素電極121が設けられる基板に設けることができる。このように、走査線駆動回路
104及び信号線駆動回路106一方又は双方を当該基板に一体形成することで、半導体
装置の部品点数を削減することができ、作製コストを低減することができる。
Furthermore, the transistors included in either or both of the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 can be formed using the transistor formation process of transistor 103. In other words,
The scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106, or both, can be provided on the substrate on which the transistor 103 and the pixel electrode 121 are provided. By integrally forming the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106, or both, on the substrate in this way, the number of components in the semiconductor device can be reduced, and manufacturing costs can be reduced.

また、走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106の一方又は双方に含まれるトラ
ンジスタは、走査線駆動回路104及び信号線駆動回路106を的確に動作させるために
も、デプレッション型ではなくエンハンスメント型のトランジスタとすることが好ましい
。このことからも、トランジスタ103をエンハンスメント型のトランジスタとすること
は有意なことである。
Furthermore, it is preferable that the transistors included in either or both of the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 be enhancement-type transistors rather than depletion-type transistors, in order to ensure that the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 operate correctly. For this reason as well, it is significant that transistor 103 is an enhancement-type transistor.

上記より、保持容量105は透光性を有するため、画素101のトランジスタ103が
形成される箇所以外の領域に大きく(大面積に)形成することができる。従って、図1に
示した半導体装置は、開口率を高めつつ、電荷容量を増大させた半導体装置である。また
、表示品位の優れた半導体装置である。例えば、本発明の一態様である半導体装置におい
て、画素密度を300ppi(pixel per inch)以上(例えば300pp
i~330ppi程度)とする場合、画素の開口率を50%以上、さらには画素の開口率
を55%以上、さらには画素の開口率を60%以上にすることができる。また、本発明の
一態様は、従来の半導体装置よりも画素の開口率が高められた半導体装置である。
As described above, since the retaining capacitance 105 is light-transmitting, it can be formed in a large area (large area) in regions other than where the transistor 103 of the pixel 101 is formed. Therefore, the semiconductor device shown in Figure 1 is a semiconductor device that increases the charge capacitance while increasing the aperture ratio. It is also a semiconductor device with excellent display quality. For example, in a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the pixel density is 300 ppi (pixels per inch) or more (for example, 300 pp
When the frequency is approximately i to 330 ppi, the aperture ratio of the pixels can be increased to 50% or more, further to 55% or more, and even further to 60% or more. Furthermore, one aspect of the present invention is a semiconductor device in which the aperture ratio of the pixels is higher than that of conventional semiconductor devices.

ここで、本発明の一態様である半導体装置の駆動方法について説明する。本発明の一態
様である半導体装置は、MOSキャパシタ構造の保持容量105を有していることから、
保持容量105を安定に動作させるためには、保持容量105の一方の電極として機能す
る酸化物半導体膜119(換言すれば容量線115)に加える電位を以下のようにする。
Here, a method for driving a semiconductor device according to one aspect of the present invention will be described. Since the semiconductor device according to one aspect of the present invention has a holding capacitance 105 of a MOS capacitor structure,
In order to ensure stable operation of the retaining capacitance 105, the potential applied to the oxide semiconductor film 119 (in other words, the capacitance line 115), which functions as one of the electrodes of the retaining capacitance 105, should be as follows.

保持容量105のCV曲線は、図2(B)で表されるようにしきい値電圧が0V以上の
CV曲線である。保持容量105を動作させる期間において、保持容量105を安定に動
作させるためには、保持容量105を十分に充電された状態にする。例えば、当該期間に
おける、保持容量105の画素電極121の電位と容量線115の電位との電位差(VP
-VC)が、図2(B)のV1以上V2以下となるように、容量線115に電位VCを与
える(図2(B)及び図2(C)参照)。
The CV curve of the retaining capacitor 105 is a CV curve where the threshold voltage is 0V or higher, as shown in Figure 2(B). In order to operate the retaining capacitor 105 stably during the period in which it is operated, the retaining capacitor 105 must be kept in a sufficiently charged state. For example, the potential difference (VP) between the potential of the pixel electrode 121 of the retaining capacitor 105 and the potential of the capacitance line 115 during that period.
Apply a potential VC to the capacitance line 115 such that -VC is between V1 and V2 in Figure 2(B) (see Figures 2(B) and 2(C)).

また、保持容量105を動作させる期間において、画素電極121の電位は、信号線1
09に入力される信号に応じてプラス方向及びマイナス方向の振幅を有する。具体的には
、ビデオ信号の中心電位を基準としてプラス方向及びマイナス方向に変動する。それゆえ
、当該期間において、電位差(VP-VC)をV1以上V2以下とするためには、容量線
115(酸化物半導体膜119)の電位(VC)を、画素電極121の低電位から保持容
量105のしきい値電圧分以上低くした電位にすればよい(図3参照)。なお、図3にお
いて、走査線107に供給される電位のうち、最も低い電位をGVssとし、最も高い電
位をGVddとする。
Furthermore, during the period in which the holding capacitance 105 is operated, the potential of the pixel electrode 121 is the signal line 1
The amplitude has positive and negative directions depending on the signal input to 09. Specifically, it fluctuates in the positive and negative directions with respect to the center potential of the video signal. Therefore, in order to keep the potential difference (VP-VC) between V1 and V2 during that period, the potential (VC) of the capacitance line 115 (oxide semiconductor film 119) should be set to a potential that is lower than or equal to the threshold voltage of the retaining capacitance 105 from the low potential of the pixel electrode 121 (see Figure 3). In Figure 3, the lowest potential supplied to the scan line 107 is GVss, and the highest potential is GVdd.

上記を換言すると、保持容量105を動作させるためには、保持容量105を動作させ
る期間において、画素電極121と容量線115(酸化物半導体膜119)との電位差が
、保持容量105のしきい値電圧より高くなればよい。
In other words, in order for the retaining capacitor 105 to operate, the potential difference between the pixel electrode 121 and the capacitance line 115 (oxide semiconductor film 119) should be higher than the threshold voltage of the retaining capacitor 105 during the period in which the retaining capacitor 105 is operating.

また、保持容量105のしきい値電圧はトランジスタ103のしきい値電圧と同等であ
ることから、容量線115(酸化物半導体膜119)の電位をトランジスタ103のしき
い値電圧分以上低くしておけばよい。このようにすることで、保持容量105を動作させ
る期間において、酸化物半導体膜119を常に導通状態にさせておくことができ、保持容
量105を安定させて動作させておくことができる。
Furthermore, since the threshold voltage of the retaining capacitor 105 is equivalent to the threshold voltage of the transistor 103, the potential of the capacitance line 115 (oxide semiconductor film 119) should be kept lower than or equal to the threshold voltage of the transistor 103. In this way, the oxide semiconductor film 119 can be kept in a conductive state at all times during the period in which the retaining capacitor 105 is operating, and the retaining capacitor 105 can be operated stably.

上記より、本発明の一態様である駆動方法を用いることで、透光性を有する半導体膜、
透光性を有する導電膜、及び透光性を有する絶縁膜を有する保持容量を備える半導体装置
において、当該保持容量を経時的に安定させて動作させることができる。
From the above, by using a driving method according to one aspect of the present invention, a light-transmitting semiconductor film can be obtained.
In a semiconductor device having a retaining capacitance having a light-transmitting conductive film and a light-transmitting insulating film, the retaining capacitance can be operated stably over time.

また、トランジスタ103はエンハンスメント型のトランジスタであり、保持容量10
5をエンハンスメント型のトランジスタであるトランジスタ103の形成工程を利用して
形成する。このため、本発明の一態様である半導体装置において保持容量を駆動させるた
めに必要な電圧範囲は、トランジスタにデプレッション型のトランジスタを適用し、且つ
デプレッション型のトランジスタの形成工程を利用して形成したキャリア密度が増大した
酸化物半導体膜を用いて形成した保持容量を駆動させるために必要な電圧範囲より狭い。
それゆえ、本発明の一態様とすることで、半導体装置の消費電力を低減することができる
Furthermore, transistor 103 is an enhancement-type transistor, and its retention capacitance 10
5 is formed using the formation process of transistor 103, which is an enhancement-type transistor. For this reason, the voltage range required to drive the retaining capacitance in a semiconductor device according to one aspect of the present invention is narrower than the voltage range required to drive a retaining capacitance formed using an oxide semiconductor film with increased carrier density, which is formed by applying a depletion-type transistor to the transistor and using the formation process of a depletion-type transistor.
Therefore, by adopting one aspect of the present invention, the power consumption of a semiconductor device can be reduced.

〈半導体装置の上面構造及び断面構造〉
次いで、半導体装置の具体的な構造について説明する。ここでは、画素101を例に説
明する。画素101の上面図を図4に示す。なお、図4は、図面の明瞭化のため、当該半
導体装置の構成要素(例えば、液晶素子108など)の一部を省略している。
<Upper surface structure and cross-sectional structure of a semiconductor device>
Next, the specific structure of the semiconductor device will be described. Here, we will use pixel 101 as an example. A top view of pixel 101 is shown in Figure 4. Note that for clarity, some components of the semiconductor device (for example, liquid crystal element 108) are omitted in Figure 4.

図4において、走査線107は、信号線109に略直交する方向(図中左右方向)に延
伸して設けられている。信号線109は、走査線107に略直交する方向(図中上下方向
)に延伸して設けられている。容量線115は、走査線107と平行方向に延伸して設け
られている。なお、走査線107及び容量線115は、走査線駆動回路104(図1(A
)を参照)と電気的に接続されており、信号線109は、信号線駆動回路106(図1(
A)参照)と電気的に接続されている。
In Figure 4, the scan line 107 is provided extending in a direction substantially perpendicular to the signal line 109 (left-right direction in the figure). The signal line 109 is provided extending in a direction substantially perpendicular to the scan line 107 (up-down direction in the figure). The capacitance line 115 is provided extending in a direction parallel to the scan line 107. Note that the scan line 107 and the capacitance line 115 are connected to the scan line drive circuit 104 (Figure 1 (A
The signal line 109 is electrically connected to the signal line drive circuit 106 (see Figure 1 (
A) It is electrically connected to (see reference).

トランジスタ103は、走査線107及び信号線109が交差する領域に設けられてい
る。トランジスタ103は、少なくとも、チャネル形成領域を有する酸化物半導体膜11
1と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜(図4に図示せず。)と、ソース電極と、ドレイン電
極とを含む。
Transistor 103 is located in the region where scan line 107 and signal line 109 intersect. Transistor 103 is located in an oxide semiconductor film 11 having at least a channel-forming region.
It includes 1, a gate electrode, a gate insulating film (not shown in Figure 4), a source electrode, and a drain electrode.

また、走査線107はトランジスタ103のゲート電極として機能する領域を含み、信
号線109はトランジスタ103のソース電極として機能する領域を含む。導電膜113
は、トランジスタ103のドレイン電極として機能する領域を含み、開口117を通じて
画素電極121と電気的に接続されている。なお、図4において、画素電極121はハッ
チングを省略して図示している。
Furthermore, scan line 107 includes a region that functions as the gate electrode of transistor 103, and signal line 109 includes a region that functions as the source electrode of transistor 103. Conductive film 113
This region includes an area that functions as the drain electrode of transistor 103 and is electrically connected to the pixel electrode 121 through the opening 117. Note that in Figure 4, the pixel electrode 121 is shown without hatching.

ゲート電極として機能する領域は、走査線107において少なくとも酸化物半導体膜1
11と重畳する領域である。ソース電極として機能する領域は、信号線109において少
なくとも酸化物半導体膜111と重畳する領域である。ドレイン電極として機能する領域
は、導電膜113において少なくとも酸化物半導体膜111と重畳する領域である。なお
、以下において、トランジスタ103のゲート電極を指し示す場合にも走査線107と記
載する場合があり、トランジスタ103のソース電極を指し示す場合にも信号線109と
記載する場合がある。トランジスタ103のドレイン電極を指し示す場合にも導電膜11
3と記載する。
The region that functions as a gate electrode is at least an oxide semiconductor film 1 in scan line 107.
This is the region that overlaps with 11. The region that functions as the source electrode is the region that overlaps with at least the oxide semiconductor film 111 on the signal line 109. The region that functions as the drain electrode is the region that overlaps with at least the oxide semiconductor film 111 on the conductive film 113. In the following, the gate electrode of transistor 103 may also be referred to as scan line 107, and the source electrode of transistor 103 may also be referred to as signal line 109. The drain electrode of transistor 103 may also be referred to as conductive film 11
Write 3.

また、走査線107は、上面形状において端部が半導体膜の端部より外側に位置する。
このため、走査線107はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する
。この結果、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜111に光が照射されず、トランジ
スタの電気特性の変動を抑制することができる。
Furthermore, in the top surface shape, the end of the scan line 107 is located outside the edge of the semiconductor film.
Therefore, the scan line 107 functions as a light-shielding film that blocks light from a light source such as a backlight. As a result, the oxide semiconductor film 111 contained in the transistor is not irradiated with light, and fluctuations in the electrical characteristics of the transistor can be suppressed.

保持容量105は、走査線107と、信号線109とで囲まれる領域に設けられている
。保持容量105は、酸化物半導体膜119と、透光性を有する画素電極121と、誘電
体膜として、トランジスタ103上に形成される透光性を有する絶縁膜(図4に図示せず
。)とで構成されている。酸化物半導体膜119と、透光性を有する画素電極121、及
び誘電体膜はそれぞれ、透光性を有するため、保持容量105は透光性を有する。また、
酸化物半導体膜119は、開口123に設けられた導電膜125を通じて容量線115と
接していることから、保持容量105は容量線115と電気的に接続されている。
The retention capacitance 105 is located in the region enclosed by the scan line 107 and the signal line 109. The retention capacitance 105 is composed of an oxide semiconductor film 119, a translucent pixel electrode 121, and a translucent insulating film (not shown in Figure 4) formed on the transistor 103 as a dielectric film. Since the oxide semiconductor film 119, the translucent pixel electrode 121, and the dielectric film are all translucent, the retention capacitance 105 is translucent. Furthermore,
Since the oxide semiconductor film 119 is in contact with the capacitance line 115 through the conductive film 125 provided in the opening 123, the retained capacitance 105 is electrically connected to the capacitance line 115.

保持容量は、一対の電極が重畳している面積に応じて蓄積される電荷容量は変化する。
解像度を高くするために画素の大きさを小さくすると、それだけ保持容量の大きさも小さ
くなり、蓄積できる電荷容量が小さくなる。その結果、液晶素子を十分に動作させること
ができない可能性がある。保持容量105は透光性を有するため、画素内にできる限り大
きく(大面積に)保持容量を形成することが可能であり、液晶素子108が動作する範囲
全体に保持容量を形成することができる。液晶素子を十分に動作させることができる電荷
容量を確保できる限り、画素密度を大きく、解像度を高くすることができる。
The retained capacitance changes depending on the area over which the pair of electrodes overlap.
Reducing the pixel size to increase resolution also reduces the size of the holding capacitance, thus decreasing the charge capacity that can be stored. As a result, it may not be possible to operate the liquid crystal elements sufficiently. Since the holding capacitance 105 is light-transmitting, it is possible to form the holding capacitance as large as possible (over a large area) within the pixel, and the holding capacitance can be formed over the entire operating range of the liquid crystal elements 108. As long as sufficient charge capacity is secured to operate the liquid crystal elements sufficiently, the pixel density can be increased and the resolution can be increased.

ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタの特徴について記載する。酸化物半導体を
用いたトランジスタはnチャネル型トランジスタである。また、酸化物半導体に含まれる
酸素欠損に起因してキャリアが生成されることがあり、トランジスタの電気特性及び信頼
性を低下させる恐れがある。例えば、トランジスタのしきい値電圧をマイナス方向に変動
し、ゲート電圧が0Vの場合にドレイン電流が流れてしまうことがある。このように、ゲ
ート電圧が0Vの場合にドレイン電流が流れてしまうことをノーマリーオン特性という。
なお、ゲート電圧が0Vの場合にドレイン電流が流れていないとみなすことができるトラ
ンジスタをノーマリーオフ特性という。
This section describes the characteristics of transistors using oxide semiconductors. Transistors using oxide semiconductors are n-channel type transistors. Furthermore, oxygen vacancies in the oxide semiconductor can generate carriers, which may degrade the electrical characteristics and reliability of the transistor. For example, if the threshold voltage of the transistor is changed in the negative direction, drain current may flow when the gate voltage is 0V. This phenomenon, where drain current flows when the gate voltage is 0V, is called the normally-on characteristic.
A transistor in which no drain current flows when the gate voltage is 0V is called a normally-off transistor.

そこで、酸化物半導体膜を用いる際、酸化物半導体膜に含まれる欠陥、代表的には酸素
欠損はできる限り低減されていることが好ましい。例えば、磁場の向きを膜面に対して平
行に印加した電子スピン共鳴法によるg値=1.93のスピン密度(酸化物半導体膜に含
まれる欠陥密度に相当する。)は、測定器の検出下限以下まで低減されていることが好ま
しい。酸化物半導体膜に含まれる欠陥、代表的には酸素欠損をできる限り低減することで
、トランジスタがノーマリーオン特性となることを抑制することができ、半導体装置の電
気特性及び信頼性を向上させることができる。
Therefore, when using an oxide semiconductor film, it is preferable to reduce defects, particularly oxygen vacancies, contained in the oxide semiconductor film as much as possible. For example, it is preferable that the spin density (corresponding to the defect density contained in the oxide semiconductor film) with a g value of 1.93 measured by electron spin resonance with the magnetic field applied parallel to the film surface is reduced to below the detection limit of the measuring instrument. By reducing defects, particularly oxygen vacancies, contained in the oxide semiconductor film as much as possible, it is possible to suppress the transistor from exhibiting normally-on characteristics, thereby improving the electrical characteristics and reliability of the semiconductor device.

トランジスタのしきい値電圧のマイナス方向への変動は酸素欠損だけではなく、酸化物
半導体膜に含まれる水素(水などの水素化合物を含む。)によっても引き起こされること
がある。酸化物半導体膜に含まれる水素は金属原子と結合する酸素と反応して水になると
共に、酸素が脱離した格子(又は酸素が脱離した部分)に欠損(酸素欠損ともいえる。)
を形成する。また、水素の一部が酸素と反応することで、キャリアである電子を生成して
しまう。従って、水素が含まれている酸化物半導体膜を有するトランジスタはノーマリー
オン特性となりやすい。
Negative fluctuations in the threshold voltage of a transistor can be caused not only by oxygen vacancies but also by hydrogen (including hydrogen compounds such as water) contained in the oxide semiconductor film. Hydrogen in the oxide semiconductor film reacts with oxygen bonded to metal atoms to form water, and also creates vacancies (which can also be called oxygen vacancies) in the lattice (or regions where oxygen has been removed).
This forms a normal-on structure. Furthermore, some of the hydrogen reacts with oxygen to generate electrons, which act as carriers. Therefore, transistors with oxide semiconductor films containing hydrogen tend to exhibit normally-on characteristics.

上記より、トランジスタ103に含まれる酸化物半導体膜111において水素はできる
限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜111において、二次
イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectro
metry)により得られる水素濃度を、5×1018atoms/cm未満、好まし
くは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/c
以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下とする。
From the above, it is preferable that hydrogen is reduced as much as possible in the oxide semiconductor film 111 contained in the transistor 103. Specifically, in the oxide semiconductor film 111, Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)
The hydrogen concentration obtained by (methylation) is less than 5 × 10¹⁸ atoms/ cm³ , preferably 1 × 10¹⁸ atoms/ cm³ or less, more preferably 5 × 10¹⁷ atoms/cm³.
The concentration should be less than or equal to , and more preferably less than or equal to 1 × 10¹⁶ atoms/ cm³ .

また、酸化物半導体膜111は、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1
16atoms/cm以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタ103のオフ電流を増大
させることがある。
Furthermore, the oxide semiconductor film 111 has an alkali metal or alkaline earth metal concentration obtained by secondary ion mass spectrometry of 1 × 10¹⁸ atoms/ cm³ or less, preferably 2 × 1
The current should be 0-16 atoms/ cm³ or less. Alkali metals and alkaline earth metals may generate carriers when combined with oxide semiconductors, which may increase the off-current of transistor 103.

また、酸化物半導体膜111に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キ
ャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を
有するトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、酸化物半導体膜111
において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、窒素濃度は、5×
1018atoms/cm以下にすることが好ましい。
Furthermore, if nitrogen is present in the oxide semiconductor film 111, electrons, which act as carriers, are generated, increasing the carrier density and making it easier to achieve n-type characteristics. As a result, transistors having an oxide semiconductor film containing nitrogen tend to exhibit normally-on characteristics. Therefore, the oxide semiconductor film 111
In this, it is preferable that nitrogen is reduced as much as possible, for example, the nitrogen concentration is 5 ×
It is preferable to keep the concentration at 10-18 atoms/ cm³ or less.

また、酸化物半導体にシリコン及び炭素などの第14族元素含まれていると、キャリア
である電子が生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。そこで、酸化物半導体膜を
有するトランジスタにおいて、特に、ゲート絶縁膜127(図4に図示せず。)と当該酸
化物半導体膜111の界面において、二次イオン質量分析法により得られるシリコン濃度
は、3×1018atoms/cm以下、好ましくは3×1017atoms/cm
以下とする。なお、当該界面において、二次イオン質量分析法により得られる炭素濃度は
、3×1018atoms/cm以下、好ましくは3×1017atoms/cm
下とする。
Furthermore, if the oxide semiconductor contains Group 14 elements such as silicon and carbon, electrons, which act as carriers, are generated, increasing the carrier density and making it easier to achieve n-type transistorization. Therefore, in a transistor having an oxide semiconductor film, the silicon concentration obtained by secondary ion mass spectrometry at the interface between the gate insulating film 127 (not shown in Figure 4) and the oxide semiconductor film 111 is 3 × 10¹⁸ atoms/ cm³ or less, preferably 3 × 10¹⁷ atoms/ cm³.
The following applies. At the interface, the carbon concentration obtained by secondary ion mass spectrometry shall be 3 × 10¹⁸ atoms/ cm³ or less, preferably 3 × 10¹⁷ atoms/ cm³ or less.

上記より、不純物(水素、窒素、シリコン、炭素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属
など)をできる限り低減させ、高純度化させた酸化物半導体膜111を用いることで、ト
ランジスタ103がノーマリーオン特性となることを抑制でき、トランジスタ103のオ
フ電流を極めて低減することができる。従って、本発明の一態様は、良好な電気特性に有
する半導体装置であり、信頼性に優れた半導体装置である。なお、高純度化させた酸化物
半導体は、真性又は実質的に真性な半導体といえる。
As described above, by using an oxide semiconductor film 111 that has been purified to a high degree by reducing impurities (such as hydrogen, nitrogen, silicon, carbon, alkali metals, or alkaline earth metals) as much as possible, it is possible to suppress the normally-on characteristics of the transistor 103 and to drastically reduce the off-current of the transistor 103. Therefore, one aspect of the present invention is a semiconductor device with good electrical characteristics and excellent reliability. It should be noted that the purified oxide semiconductor can be said to be an intrinsic or substantially intrinsic semiconductor.

また、トランジスタ103はエンハンスメント型のトランジスタであり、酸化物半導体
膜111はキャリア密度を意図的に増大させるために、導電率を増大させる不純物を添加
する処理などが行われていない酸化物半導体膜であることから、酸化物半導体膜111の
キャリア密度は、1×1017/cm以下であり、又は1×1016/cm以下、又
は1×1015/cm以下、又は1×1014/cm以下、又は1×1013/cm
以下である。
Furthermore, since transistor 103 is an enhancement-type transistor, and oxide semiconductor film 111 is an oxide semiconductor film that has not undergone any treatment such as adding impurities to increase conductivity in order to intentionally increase the carrier density, the carrier density of oxide semiconductor film 111 is 1 × 10¹⁷ / cm³ or less, or 1 × 10¹⁶ / cm³ or less, or 1 × 10¹⁵ /cm³ or less, or 1 × 10¹⁴ /cm³ or less , or 1 × 10¹³ /cm³
It is 3 or less.

また、保持容量105に含まれる酸化物半導体膜119は、トランジスタ103に含ま
れる酸化物半導体膜111の形成工程を利用して形成できることから、酸化物半導体膜1
19のキャリア密度は、酸化物半導体膜111のキャリア密度と同等であることから、酸
化物半導体膜119のキャリア密度は上記範囲である。
Furthermore, the oxide semiconductor film 119 contained in the holding capacity 105 can be formed using the formation process of the oxide semiconductor film 111 contained in the transistor 103, so the oxide semiconductor film 1
Since the carrier density of 19 is equivalent to that of the oxide semiconductor film 111, the carrier density of the oxide semiconductor film 119 is within the above range.

なお、高純度化された酸化物半導体膜を用いたトランジスタのオフ電流が低いことは、
いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×10μmでチャネル長L
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1
V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。この場合、トランジス
タのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流は、100zA/μm以下であることが
分かる。また、保持容量とトランジスタとを接続して、保持容量に流入又は保持容量から
流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行った。当
該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用
い、保持容量の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流を測定し
た。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が3Vの場合に、数十
yA/μmという、さらに低いオフ電流が得られることが分かった。従って、高純度化さ
れた酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく小さい。
Furthermore, the low off-current of transistors using highly purified oxide semiconductor films indicates that
This can be proven through various experiments. For example, if the channel width is 1 × 10⁶ μm and the channel length L
Even if the element is 10 μm, the voltage between the source electrode and the drain electrode (drain voltage) is 1
In the range of V to 10V, the off-current can be obtained to be below the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, i.e., 1 × 10⁻¹³ A or less. In this case, the off-current corresponding to the value obtained by dividing by the channel width of the transistor is found to be 100 zA/μm or less. Furthermore, the off-current was measured using a circuit in which a retaining capacitor and a transistor are connected and the charge flowing into or out of the retaining capacitor is controlled by the transistor. In this measurement, a highly purified oxide semiconductor film was used in the channel formation region of the transistor, and the off-current of the transistor was measured from the change in the amount of charge per unit time of the retaining capacitor. As a result, it was found that an even lower off-current of several tens of yA/μm can be obtained when the voltage between the source electrode and drain electrode of the transistor is 3V. Therefore, transistors using highly purified oxide semiconductor films have a remarkably low off-current.

次いで、図4の一点鎖線A1-A2間及び一点鎖線B1-B2間の断面図を図5に示す
Next, Figure 5 shows cross-sectional views between the dashed lines A1-A2 and B1-B2 in Figure 4.

一点鎖線A1-A2間及び一点鎖線B1-B2間の断面構造は以下の通りである。基板
102上に、ゲート電極として機能する領域を含む走査線107と、容量線115と、が
設けられている。走査線107及び容量線115上にゲート絶縁膜127が設けられてい
る。ゲート絶縁膜127の走査線107と重畳する領域上に酸化物半導体膜111が設け
られている。ゲート絶縁膜127上に酸化物半導体膜119が設けられている。酸化物半
導体膜111上、及びゲート絶縁膜127上にソース電極として機能する領域を含む信号
線109と、ドレイン電極として機能する領域を含む導電膜113と、が設けられている
。容量線115と接しているゲート絶縁膜127の一部に、容量線115に達する開口1
23が設けられており、開口123、ゲート絶縁膜127及び酸化物半導体膜119上に
導電膜125が設けられている。ゲート絶縁膜127上、信号線109上、酸化物半導体
膜111上、導電膜113上、導電膜125上、及び酸化物半導体膜119上にトランジ
スタ103の保護絶縁膜として機能する絶縁膜129、絶縁膜131、及び絶縁膜132
が設けられている。絶縁膜129、絶縁膜131、及び絶縁膜132には導電膜113に
達する開口117が設けられており、開口117及び絶縁膜132上には画素電極121
が設けられている。また、画素電極121及び絶縁膜132上に配向膜158が設けられ
ている。なお、基板102と、走査線107及び容量線115と、ゲート絶縁膜127と
の間には下地絶縁膜が設けられていてもよい。
The cross-sectional structure between dashed lines A1-A2 and B1-B2 is as follows: A scanning line 107 including a region that functions as a gate electrode and a capacitance line 115 are provided on the substrate 102. A gate insulating film 127 is provided on the scanning line 107 and the capacitance line 115. An oxide semiconductor film 111 is provided on the region of the gate insulating film 127 that overlaps with the scanning line 107. An oxide semiconductor film 119 is provided on the gate insulating film 127. A signal line 109 including a region that functions as a source electrode and a conductive film 113 including a region that functions as a drain electrode are provided on the oxide semiconductor film 111 and the gate insulating film 127. An opening 1 reaching the capacitance line 115 is provided in a part of the gate insulating film 127 that is in contact with the capacitance line 115.
An opening 123 is provided, and a conductive film 125 is provided on the gate insulating film 127 and the oxide semiconductor film 119. Insulating films 129, 131, and 132, which function as protective insulating films for the transistor 103, are provided on the gate insulating film 127, the signal line 109, the oxide semiconductor film 111, the conductive film 113, the conductive film 125, and the oxide semiconductor film 119.
An opening 117 reaching the conductive film 113 is provided in the insulating film 129, insulating film 131, and insulating film 132, and a pixel electrode 121 is provided on the opening 117 and insulating film 132.
A 158 is provided on the pixel electrode 121 and the insulating film 132. An underlayer insulating film may be provided between the substrate 102, the scan line 107 and the capacitance line 115, and the gate insulating film 127.

また、液晶素子108の断面構造は以下の通りである。基板150の基板102と対向
している面の少なくともトランジスタ103と重畳する領域に遮光膜152が設けられて
おり、遮光膜152を覆うように透光性を有する導電膜である対向電極154が設けられ
ており、対向電極を覆うように配向膜156が設けられている。画素電極121及び絶縁
膜132上に配向膜158が設けられている。基板102側の絶縁膜132及び画素電極
121上に配向膜158が設けられている。液晶160は配向膜156及び配向膜158
に接して設けられており、基板102及び基板150によって挟持されている。
Furthermore, the cross-sectional structure of the liquid crystal element 108 is as follows. A light-shielding film 152 is provided on the surface of the substrate 150 facing the substrate 102 in a region that overlaps with the transistor 103, a light-transmitting conductive film, which is a counter electrode 154, is provided so as to cover the light-shielding film 152, and an alignment film 156 is provided so as to cover the counter electrode. An alignment film 158 is provided on the pixel electrode 121 and the insulating film 132. An alignment film 158 is provided on the insulating film 132 and the pixel electrode 121 on the substrate 102 side. The liquid crystal 160 is provided with the alignment film 156 and the alignment film 158
It is provided in contact with the substrate and is sandwiched between substrates 102 and 150.

なお、本発明の一態様である半導体装置を液晶表示装置とする場合、バックライトなど
の光源、基板102側及び基板150側にそれぞれ設けられる偏光板などの光学部材(光
学基板)、基板102と基板150とを固定するシール材などが必要となるが、これらに
ついては後述する。
When a semiconductor device according to one aspect of the present invention is used as a liquid crystal display device, a light source such as a backlight, optical components such as polarizing plates (optical substrates) provided on the substrate 102 side and the substrate 150 side respectively, and sealing materials for fixing the substrate 102 and the substrate 150 are required, but these will be described later.

上記より、本実施の形態に示す保持容量105において、一対の電極のうち一方の電極
は酸化物半導体膜119であり、一対の電極のうち他方の電極は画素電極121であり、
一対の電極の間に設けられた誘電体膜は絶縁膜129、絶縁膜131、及び絶縁膜132
である。
As described above, in the holding capacity 105 shown in this embodiment, one of the pair of electrodes is an oxide semiconductor film 119, and the other of the pair of electrodes is a pixel electrode 121.
The dielectric films provided between the pair of electrodes are insulating film 129, insulating film 131, and insulating film 132
That is the case.

以下に、上記断面構造の構成要素について詳細を記載する。 The components of the above cross-sectional structure are described in detail below.

基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、半導体装置の作製工程にお
いて行う加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、プラスチック基板などがあり、ガラス基板としては、バリウムホウケ
イ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノケイ酸ガラスなどの無アルカリ
ガラス基板を用いるとよい。また、ステンレス合金などの透光性を有していない基板を用
いることもできる。その場合は、基板表面に絶縁膜を設けることが好ましい。なお、基板
102として石英基板、サファイア基板、又は単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、化
合物半導体基板、SOI(Silicon On Insulator)基板などを用い
ることもできる。なお、本発明の一態様である半導体装置を透過型の液晶表示装置とする
場合、基板102は透光性を有する基板を用いる。
There are no major restrictions on the material of the substrate 102, but it must have at least enough heat resistance to withstand the heat treatment performed in the semiconductor device manufacturing process. For example, glass substrates, ceramic substrates, and plastic substrates are available, and for glass substrates, alkali-free glass substrates such as barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, or aluminosilicate glass are preferable. Non-transparent substrates such as stainless steel alloys can also be used. In that case, it is preferable to provide an insulating film on the substrate surface. Note that the substrate 102 can also be a quartz substrate, a sapphire substrate, or a single-crystal semiconductor substrate, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate, or an SOI (Silicone-On-Insulator) substrate. Note that when the semiconductor device according to one aspect of the present invention is a transmissive liquid crystal display device, the substrate 102 is a transmissive substrate.

走査線107及び容量線115は、大電流を流すため、金属膜で形成することが好まし
く、代表的には、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングステン(W)タンタル(
Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカ
ンジウム(Sc)などの金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いた、単層構造
又は積層構造で設ける。
The scanning lines 107 and capacitance lines 115 are preferably formed of a metal film because they carry a large current, and are typically made of molybdenum (Mo), titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (
It is provided in a single-layer or laminated structure using metallic materials such as Ta, aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), neodymium (Nd), scandium (Sc), or alloy materials mainly composed of these materials.

走査線107及び容量線115の一例としては、シリコンを含むアルミニウムを用いた
単層構造、アルミニウム上にチタンを積層する二層構造、窒化チタン上にチタンを積層す
る二層構造、窒化チタン上にタングステンを積層する二層構造、窒化タンタル上にタング
ステンを積層する二層構造、銅-マグネシウム-アルミニウム合金上に銅を積層する二層
構造、窒化チタン上に銅を積層し、さらにその上にタングステンを形成する三層構造など
がある。
Examples of scanning lines 107 and capacitance lines 115 include a single-layer structure using silicon-containing aluminum, a two-layer structure with titanium laminated on aluminum, a two-layer structure with titanium laminated on titanium nitride, a two-layer structure with tungsten laminated on titanium nitride, a two-layer structure with tungsten laminated on tantalum nitride, a two-layer structure with copper laminated on a copper-magnesium-aluminum alloy, and a three-layer structure with copper laminated on titanium nitride and tungsten formed on top of that.

また、走査線107及び容量線115の材料として、画素電極121に適用可能な透光
性を有する導電性材料を用いることができる。なお、本発明の一態様である半導体装置を
反射型の表示装置とする場合、画素電極121に透光性を有していない導電性材料(例え
ば金属材料)を用いることができる。その際は基板102も透光性を有していない基板を
用いることができる。
Furthermore, a light-transmitting conductive material applicable to the pixel electrode 121 can be used as the material for the scanning line 107 and the capacitance line 115. Note that when the semiconductor device, according to one aspect of the present invention, is a reflective display device, a non-light-transmitting conductive material (e.g., a metallic material) can be used for the pixel electrode 121. In that case, a non-light-transmitting substrate 102 can also be used.

さらに、走査線107及び容量線115の材料として、窒素を含む金属酸化物、具体的
には、窒素を含むIn-Ga-Zn系酸化物や、窒素を含むIn-Sn系酸化物や、窒素
を含むIn-Ga系酸化物や、窒素を含むIn-Zn系酸化物や、窒素を含むSn系酸化
物や、窒素を含むIn系酸化物や、金属窒化膜(InN、SnNなど)を用いることがで
きる。これらの材料は5eV(電子ボルト)以上の仕事関数を有する。これら窒素を含む
金属酸化物を当該走査線(ゲート電極)として用いることで、トランジスタ103のしき
い値電圧をプラス方向に変動させることができ、所謂ノーマリーオフ特性を有するトラン
ジスタを実現できる。例えば、窒素を含むIn-Ga-Zn系酸化物を用いる場合、少な
くとも酸化物半導体膜111より高い窒素濃度、具体的には窒素濃度が7原子%以上のI
n-Ga-Zn系酸化物を用いることができる。
Furthermore, as the material for the scanning line 107 and capacitance line 115, nitrogen-containing metal oxides, specifically nitrogen-containing In-Ga-Zn oxides, nitrogen-containing In-Sn oxides, nitrogen-containing In-Ga oxides, nitrogen-containing In-Zn oxides, nitrogen-containing Sn oxides, nitrogen-containing In oxides, and metal nitride films (InN, SnN, etc.) can be used. These materials have a work function of 5 eV (electron volts) or more. By using these nitrogen-containing metal oxides as the scanning line (gate electrode), the threshold voltage of the transistor 103 can be varied in the positive direction, thereby realizing a transistor with so-called normally-off characteristics. For example, when using nitrogen-containing In-Ga-Zn oxides, the nitrogen concentration must be at least higher than that of the oxide semiconductor film 111, specifically, a nitrogen concentration of 7 atomic percent or more.
n-Ga-Zn oxides can be used.

走査線107及び容量線115において、低抵抗材料であるアルミニウムや銅を用いる
ことが好ましい。アルミニウムや銅を用いることで、信号遅延を低減し、表示品位を高め
ることができる。なお、アルミニウムは耐熱性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいは
マイグレーションによる不良が発生しやすい。アルミニウムのマイグレーションを防ぐた
め、アルミニウムに、モリブデン、チタン、タングステンなどの、アルミニウムよりも融
点の高い金属材料を積層することが好ましい。また、銅を用いる場合も、マイグレーショ
ンによる不良や銅元素の拡散を防ぐため、モリブデン、チタン、タングステンなどの、銅
よりも融点の高い金属材料を積層することが好ましい。
In the scanning line 107 and capacitance line 115, it is preferable to use aluminum or copper, which are low-resistance materials. By using aluminum or copper, signal delay can be reduced and display quality can be improved. However, aluminum has low heat resistance and is prone to defects due to hillock, whisker, or migration. To prevent aluminum migration, it is preferable to laminate the aluminum with a metal material that has a higher melting point than aluminum, such as molybdenum, titanium, or tungsten. Similarly, when using copper, it is preferable to laminate it with a metal material that has a higher melting point than copper, such as molybdenum, titanium, or tungsten, to prevent defects due to migration and diffusion of copper elements.

また、図4及び図5に示したように、走査線107は、酸化物半導体膜111を走査線
107の領域内に設けることが可能な形状として設けることが好ましい。図4のように酸
化物半導体膜111が設けられる領域において突出した形状とし、酸化物半導体膜111
を走査線107の内側に設けることができるようにすることが好ましい。このようにする
ことで、基板102の走査線107が設けられている面とは反対の面(基板102の裏面
)から照射される光(液晶表示装置においてはバックライトなど光源の光)を、走査線1
07が遮光するため、トランジスタ103の電気特性(例えばしきい値電圧など)が変動
又は低下を抑制することができる。
Furthermore, as shown in Figures 4 and 5, it is preferable that the scanning line 107 be provided in a shape that allows the oxide semiconductor film 111 to be provided within the region of the scanning line 107. As shown in Figure 4, the oxide semiconductor film 111 is provided in a protruding shape in the region where the oxide semiconductor film 111 is provided.
It is preferable to provide the scanning line 107 inside the scanning line 107. In this way, the light (light from a light source such as a backlight in a liquid crystal display device) irradiated from the side of the substrate 102 opposite to the side on which the scanning line 107 is provided (the back surface of the substrate 102) is directed towards the scanning line 107.
Since 07 blocks light, fluctuations or decreases in the electrical characteristics of transistor 103 (such as threshold voltage) can be suppressed.

ゲート絶縁膜127は、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、酸化ガリウム又はGa-Zn系金属
酸化物などの絶縁材料を用いた、単層構造又は積層構造で設ける。なお、酸化物半導体膜
111との界面特性を向上させるため、ゲート絶縁膜127において少なくとも酸化物半
導体膜111と接する領域は酸化絶縁膜で形成することが好ましい。
The gate insulating film 127 is, for example, silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon oxide nitride,
The gate insulating film 127 is provided in a single-layer or multilayer structure using an insulating material such as silicon nitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, or Ga-Zn-based metal oxide. In order to improve the interface characteristics with the oxide semiconductor film 111, it is preferable that at least the region of the gate insulating film 127 that is in contact with the oxide semiconductor film 111 is formed of an oxide insulating film.

また、ゲート絶縁膜127に、酸素、水素、水などに対するバリア性を有する絶縁膜を
設けることで、酸化物半導体膜111に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から酸化物
半導体膜111への水素、水などの侵入を防ぐことができる。酸素、水素、水などに対す
るバリア性を有する絶縁膜としては、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸
化ガリウム膜、酸化窒化ガリウム膜、酸化イットリウム膜、酸化窒化イットリウム膜、酸
化ハフニウム膜、酸化窒化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などがある。
Furthermore, by providing an insulating film with barrier properties against oxygen, hydrogen, water, etc., on the gate insulating film 127, it is possible to prevent the diffusion of oxygen contained in the oxide semiconductor film 111 to the outside and the intrusion of hydrogen, water, etc. into the oxide semiconductor film 111 from the outside. Examples of insulating films with barrier properties against oxygen, hydrogen, water, etc. include aluminum oxide film, aluminum oxide nitride film, gallium oxide film, gallium oxide nitride film, yttrium oxide film, yttrium oxide nitride film, hafnium oxide film, hafnium oxide nitride film, and silicon nitride film.

また、ゲート絶縁膜127として、ハフニウムシリケート(HfSiO)、窒素を有
するハフニウムシリケート(HfSi)、窒素を有するハフニウムアルミネー
ト(HfAl)、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのhigh-k材料
を用いることでトランジスタ103のゲートリーク電流を低減できる。
Furthermore, by using high-k materials such as hafnium silicate (HfSiO x ), nitrogen-containing hafnium silicate (HfSi x O y N z ), nitrogen-containing hafnium aluminate (HfAl x O y N z ), hafnium oxide, and yttrium oxide as the gate insulating film 127, the gate leakage current of the transistor 103 can be reduced.

また、ゲート絶縁膜127は、以下の積層構造とすることが好ましい。第1の窒化シリ
コン膜として、欠陥量が少ない窒化シリコン膜を設け、第1の窒化シリコン膜上に第2の
窒化シリコン膜として、水素脱離量及びアンモニア脱離量の少ない窒化シリコン膜を設け
、第2の窒化シリコン膜上に、上記ゲート絶縁膜127として適用できる酸化絶縁膜のい
ずれかを設けた積層構造である。
Furthermore, the gate insulating film 127 is preferably provided with the following laminated structure: a silicon nitride film with a low defect content is provided as the first silicon nitride film, a silicon nitride film with low hydrogen desorption and ammonia desorption is provided on the first silicon nitride film as the second silicon nitride film, and any of the oxide insulating films applicable as the gate insulating film 127 is provided on the second silicon nitride film.

第2の窒化シリコン膜としては、昇温脱離ガス分析法において、水素分子の脱離量が5
×1021分子/cm未満、好ましくは3×1021分子/cm以下、さらに好まし
くは1×1021分子/cm以下であり、アンモニア分子の脱離量が1×1022分子
/cm未満、好ましくは5×1021分子/cm以下、さらに好ましくは1×10
分子/cm以下である窒化絶縁膜を用いることが好ましい。上記第1の窒化シリコン
膜及び第2の窒化シリコン膜をゲート絶縁膜127の一部として用いることで、ゲート絶
縁膜127として、欠陥量が少なく、且つ水素及びアンモニアの脱離量の少ないゲート絶
縁膜を形成することができる。この結果、ゲート絶縁膜127に含まれる水素及び窒素の
、酸化物半導体膜111への移動量を低減することが可能である。
As for the second silicon nitride film, in the temperature-controlled desorption gas analysis method, the amount of hydrogen molecules desorbed was 5
The amount of ammonia molecules removed is less than 10²¹ molecules/ cm³ , preferably 3 × 10²¹ molecules/ cm³ or less, more preferably 1 × 10²¹ molecules/ cm³ or less, and the amount of ammonia molecules removed is less than 1 × 10²² molecules/ cm³ , preferably 5 × 10²¹ molecules/ cm³ or less, more preferably 1 × 10²
It is preferable to use a nitride insulating film with a density of 1 molecule/ cm³ or less. By using the first silicon nitride film and the second silicon nitride film as part of the gate insulating film 127, it is possible to form a gate insulating film 127 with a low defect rate and low desorption of hydrogen and ammonia. As a result, it is possible to reduce the amount of hydrogen and nitrogen contained in the gate insulating film 127 that moves to the oxide semiconductor film 111.

なお、酸化物半導体を用いたトランジスタにおいて、酸化物半導体膜及びゲート絶縁膜
の界面又はゲート絶縁膜に捕獲準位(界面準位ともいう。)が存在すると、トランジスタ
のしきい値電圧の変動、代表的にはしきい値電圧のマイナス方向への変動、及びトランジ
スタがオン状態となるときにドレイン電流が一桁変化するのに必要なゲート電圧を示すサ
ブスレッショルド係数(S値)の増大の原因となる。この結果、トランジスタごとに電気
特性が変動するという問題がある。このため、ゲート絶縁膜として、欠陥量の少ない窒化
シリコン膜を用いることで、また、酸化物半導体膜111と接する領域に酸化絶縁膜を設
けることで、しきい値電圧のマイナスシフトを低減すると共に、S値の増大を抑制するこ
とができる。
In transistors using oxide semiconductors, the presence of trapping levels (also called interface levels) at the interface between the oxide semiconductor film and the gate insulating film, or at the gate insulating film itself, causes fluctuations in the transistor's threshold voltage, typically a negative fluctuation in the threshold voltage, and an increase in the subthreshold coefficient (S value), which indicates the gate voltage required for the drain current to change by an order of magnitude when the transistor turns on. As a result, there is a problem in that the electrical characteristics vary from transistor to transistor. Therefore, by using a silicon nitride film with a low defect content as the gate insulating film, and by providing an oxide insulating film in the region in contact with the oxide semiconductor film 111, the negative shift in the threshold voltage can be reduced, and the increase in the S value can be suppressed.

ゲート絶縁膜127の厚さは、5nm以上400nm以下、好ましくは10nm以上3
00nm以下、より好ましくは50nm以上250nm以下とするとよい。
The thickness of the gate insulating film 127 is 5 nm or more and 400 nm or less, preferably 10 nm or more.
The wavelength should be 00 nm or less, more preferably 50 nm to 250 nm.

酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119は、非晶質構造、単結晶構造、又は多
結晶構造とすることができる。また、酸化物半導体膜111の厚さは、1nm以上100
nm以下、より好ましくは1nm以上50nm以下、より好ましくは1nm以上30nm
以下、更に好ましくは3nm以上20nm以下とすることである。
The oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 119 can have an amorphous structure, a single crystal structure, or a polycrystalline structure. Furthermore, the thickness of the oxide semiconductor film 111 is 1 nm or more.
nm or less, more preferably 1 nm to 50 nm, more preferably 1 nm to 30 nm
More preferably, the wavelength should be between 3 nm and 20 nm.

また、酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119は、同じ金属元素で構成される

酸化物半導体膜111に適用可能な酸化物半導体として、エネルギーギャップが2eV以
上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネル
ギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ103のオフ電流を低減
することができる。
Furthermore, oxide semiconductor film 111 and oxide semiconductor film 119 are composed of the same metal element.
The oxide semiconductor applicable to the oxide semiconductor film 111 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, and more preferably 3 eV or more. By using an oxide semiconductor with a wide energy gap in this way, the off-current of the transistor 103 can be reduced.

酸化物半導体膜111に適用可能な酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)若
しくは亜鉛(Zn)を含む金属酸化物であることが好ましい。又は、InとZnの双方を
含むことが好ましい。また、当該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性の変動を
減らすため、それらと共に、スタビライザーの一又は複数を有することが好ましい。
The oxide semiconductor applicable to the oxide semiconductor film 111 is preferably a metal oxide containing at least indium (In) or zinc (Zn). Alternatively, it is preferable that it contains both In and Zn. Furthermore, in order to reduce fluctuations in the electrical characteristics of the transistor using the oxide semiconductor, it is preferable to have one or more stabilizers together with them.

スタビライザーとしては、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、ア
ルミニウム(Al)、又はジルコニウム(Zr)等がある。また、他のスタビライザーと
しては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(P
r)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(
Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウ
ム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)などがあ
る。
Stabilizers include gallium (Ga), tin (Sn), hafnium (Hf), aluminum (Al), or zirconium (Zr). Other stabilizers include lanthanides such as lanthanum (La), cerium (Ce), and praseodymium (P).
r), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (
Examples include Gd, terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).

酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119に適用できる酸化物半導体としては、
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二種類の金属を含
む酸化物であるIn-Zn系酸化物、Sn-Zn系酸化物、Al-Zn系酸化物、Zn-
Mg系酸化物、Sn-Mg系酸化物、In-Mg系酸化物、In-Ga系酸化物、三種類
の金属を含む酸化物であるIn-Ga-Zn系酸化物(IGZOとも表記する。)、In
-Al-Zn系酸化物、In-Sn-Zn系酸化物、Sn-Ga-Zn系酸化物、Al-
Ga-Zn系酸化物、Sn-Al-Zn系酸化物、In-Hf-Zn系酸化物、In-Z
r-Zn系酸化物、In-Ti-Zn系酸化物、In-Sc-Zn系酸化物、In-Y-
Zn系酸化物、In-La-Zn系酸化物、In-Ce-Zn系酸化物、In-Pr-Z
n系酸化物、In-Nd-Zn系酸化物、In-Sm-Zn系酸化物、In-Eu-Zn
系酸化物、In-Gd-Zn系酸化物、In-Tb-Zn系酸化物、In-Dy-Zn系
酸化物、In-Ho-Zn系酸化物、In-Er-Zn系酸化物、In-Tm-Zn系酸
化物、In-Yb-Zn系酸化物、In-Lu-Zn系酸化物、四種類の金属を含む酸化
物であるIn-Sn-Ga-Zn系酸化物、In-Hf-Ga-Zn系酸化物、In-A
l-Ga-Zn系酸化物、In-Sn-Al-Zn系酸化物、In-Sn-Hf-Zn系
酸化物、In-Hf-Al-Zn系酸化物を用いることができる。
Oxide semiconductors applicable to oxide semiconductor films 111 and 119 include:
For example, oxide semiconductors include indium oxide, tin oxide, zinc oxide, and oxides containing two types of metals such as In-Zn oxides, Sn-Zn oxides, Al-Zn oxides, and Zn-
Mg-based oxides, Sn-Mg-based oxides, In-Mg-based oxides, In-Ga-based oxides, and In-Ga-Zn-based oxides (also written as IGZO), which are oxides containing three types of metals.
-Al-Zn oxides, In-Sn-Zn oxides, Sn-Ga-Zn oxides, Al-
Ga-Zn oxides, Sn-Al-Zn oxides, In-Hf-Zn oxides, In-Z
r-Zn oxides, In-Ti-Zn oxides, In-Sc-Zn oxides, In-Y-
Zn oxides, In-La-Zn oxides, In-Ce-Zn oxides, In-Pr-Zn oxides
n-based oxides, In-Nd-Zn oxides, In-Sm-Zn oxides, In-Eu-Zn
In-Gd-Zn oxide, In-Tb-Zn oxide, In-Dy-Zn oxide, In-Ho-Zn oxide, In-Er-Zn oxide, In-Tm-Zn oxide, In-Yb-Zn oxide, In-Lu-Zn oxide, In-Sn-Ga-Zn oxide (an oxide containing four types of metals), In-Hf-Ga-Zn oxide, In-A
l-Ga-Zn oxides, In-Sn-Al-Zn oxides, In-Sn-Hf-Zn oxides, and In-Hf-Al-Zn oxides can be used.

ここで、In-Ga-Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化
物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外
の金属元素が入っていてもよい。
Here, an In-Ga-Zn oxide refers to an oxide whose main components are In, Ga, and Zn, and the ratio of In, Ga, and Zn is not specified. Furthermore, other metallic elements besides In, Ga, and Zn may also be present.

また、酸化物半導体として、InMO(ZnO)(m>0)で表記される材料を用
いてもよい。なお、Mは、Ga、Fe、Mn及びCoから選ばれた一の金属元素又は複数
の金属元素、若しくは上記のスタビライザーとしての元素を示す。
Furthermore, as an oxide semiconductor, a material denoted as InMO3 (ZnO) m (m>0) may be used. Hereinafter, M represents one or more metallic elements selected from Ga, Fe, Mn, and Co, or the element used as a stabilizer as described above.

例えば、In:Ga:Zn=1:1:1(=1/3:1/3:1/3)、In:Ga:
Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)、あるいはIn:Ga:Zn=3:1:
2(=1/2:1/6:1/3)の原子数比のIn-Ga-Zn系金属酸化物を用いるこ
とができる。あるいは、In:Sn:Zn=1:1:1(=1/3:1/3:1/3)、
In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1/6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn
=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)の原子数比のIn-Sn-Zn系金属酸化物
を用いるとよい。なお、金属酸化物に含まれる金属元素の原子数比は、誤差として上記の
原子数比のプラスマイナス20%の変動を含む。
For example, In:Ga:Zn = 1:1:1 (= 1/3:1/3:1/3), In:Ga:
Zn = 2:2:1 (= 2/5:2/5:1/5), or In:Ga:Zn = 3:1:
In-Ga-Zn metal oxides with an atomic ratio of 2 (= 1/2 : 1/6 : 1/3) can be used. Alternatively, In:Sn:Zn = 1:1:1 (= 1/3 : 1/3 : 1/3),
In:Sn:Zn = 2:1:3 (= 1/3:1/6:1/2) or In:Sn:Zn
It is preferable to use an In-Sn-Zn metal oxide with an atomic ratio of 2:1:5 (= 1/4:1/8:5/8). Note that the atomic ratio of the metal elements contained in the metal oxide includes a variation of plus or minus 20% from the above atomic ratio as an error.

しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性及び電気特性(電界効果移動度、し
きい値電圧、ばらつきなど)に応じて適切な原子数比のものを用いればよい。また、必要
とする半導体特性を得るために、キャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素
の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。例えば、In-S
n-Zn系酸化物では比較的容易に高い電界効果移動度が得られる。しかしながら、In
-Ga-Zn系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低くすることにより、電界効果移動度を
上げることができる。
However, the selection is not limited to these, and an appropriate atomic ratio should be used depending on the required semiconductor and electrical properties (field-effect mobility, threshold voltage, variability, etc.). Furthermore, in order to obtain the required semiconductor properties, it is preferable to set appropriate carrier density, impurity concentration, defect density, atomic ratio of metal elements to oxygen, interatomic distance, density, etc. For example, In-S
High field-effect mobility can be obtained relatively easily with n-Zn oxides. However, In
Even with Ga-Zn oxides, the field-effect mobility can be increased by lowering the bulk defect density.

酸化物半導体膜119は、酸化物半導体膜111に適用可能な酸化物半導体を用いるこ
とができる。また、酸化物半導体膜111を形成すると共に酸化物半導体膜119を形成
することができることから、酸化物半導体膜119は酸化物半導体膜111を構成する酸
化物半導体の金属元素を含む。
The oxide semiconductor film 119 can be made of an oxide semiconductor applicable to the oxide semiconductor film 111. Furthermore, since it is possible to form both the oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 119, the oxide semiconductor film 119 contains the metal elements of the oxide semiconductor that constitute the oxide semiconductor film 111.

トランジスタ103の保護絶縁膜、及び保持容量105の誘電体膜として機能する絶縁
膜129と、絶縁膜131と、絶縁膜132とは、ゲート絶縁膜127に適用できる材料
を用いた絶縁膜である。特に、絶縁膜129及び絶縁膜131を酸化絶縁膜とし、絶縁膜
132を窒化絶縁膜とすることが好ましい。また、絶縁膜132を窒化絶縁膜とすること
で外部から水素や水などの不純物がトランジスタ103(特に酸化物半導体膜111)に
侵入することを抑制できる。なお、絶縁膜129は設けない構造であってもよい。
The insulating films 129, 131, and 132, which function as protective insulating films for transistor 103 and dielectric films for retention capacitance 105, are insulating films made of materials applicable to the gate insulating film 127. In particular, it is preferable that insulating films 129 and 131 be oxide insulating films and insulating film 132 be nitride insulating film. Furthermore, by making insulating film 132 a nitride insulating film, it is possible to suppress the intrusion of impurities such as hydrogen and water into transistor 103 (especially oxide semiconductor film 111) from the outside. Note that insulating film 129 may be omitted.

また、絶縁膜129及び絶縁膜131の一方又は双方は、化学量論的組成を満たす酸素
よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜であることが好ましい。このようにすることで、酸化
物半導体膜111からの酸素の脱離を防止するとともに、酸素過剰領域に含まれる当該酸
素を酸化物半導体膜111に移動させ、酸素欠損を低減することが可能となる。例えば、
昇温脱離ガス分析(以下、TDS分析とする。)によって測定される酸素分子の放出量が
、1.0×1018分子/cm以上ある酸化絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜1
11に含まれる酸素欠損を低減することができる。なお、絶縁膜129及び絶縁膜131
の一方又は双方において、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含む領域(酸素過剰領域)
が部分的に存在している酸化絶縁膜であってもよく、少なくとも酸化物半導体膜111と
重畳する領域に酸素過剰領域が存在することで、酸化物半導体膜111からの酸素の脱離
を防止するとともに、酸素過剰領域に含まれる当該酸素を酸化物半導体膜111に移動さ
せ、酸素欠損を低減することが可能となる。
Furthermore, it is preferable that one or both of the insulating film 129 and the insulating film 131 are oxide insulating films containing more oxygen than the oxygen that satisfies the stoichiometric composition. This prevents the desorption of oxygen from the oxide semiconductor film 111 and allows the oxygen contained in the oxygen-excess region to move to the oxide semiconductor film 111, thereby reducing oxygen vacancies. For example,
By using an oxide insulating film in which the amount of oxygen molecules released, as measured by temperature-controlled desorption gas analysis (hereinafter referred to as TDS analysis), is 1.0 × 10¹⁸ molecules/ cm³ or more, an oxide semiconductor film 1
The oxygen vacancies contained in 11 can be reduced. Note that insulating film 129 and insulating film 131
A region containing an excess of oxygen in one or both of the following (oxygen-rich region) compared to the stoichiometric composition.
Even if it is an oxide insulating film in which oxygen is partially present, the presence of an oxygen-rich region in at least the region superimposed on the oxide semiconductor film 111 prevents the desorption of oxygen from the oxide semiconductor film 111 and makes it possible to move the oxygen contained in the oxygen-rich region to the oxide semiconductor film 111, thereby reducing oxygen vacancies.

絶縁膜131が化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜である
場合、絶縁膜129は、酸素を透過する酸化絶縁膜とすることが好ましい。絶縁膜129
において、外部から絶縁膜129に入った酸素は、全て絶縁膜129を通過せず、絶縁膜
129にとどまる酸素もある。また、あらかじめ絶縁膜129に含まれており、絶縁膜1
29から外部に移動する酸素もある。そこで、絶縁膜129は酸素の拡散係数が大きい酸
化絶縁膜であることが好ましい。
If the insulating film 131 is an oxide insulating film containing more oxygen than satisfies the stoichiometric composition, it is preferable that the insulating film 129 be an oxide insulating film that permeates oxygen.
In this case, not all of the oxygen that enters the insulating film 129 from the outside passes through the insulating film 129, and some oxygen remains in the insulating film 129. Also, the insulating film 129 is already contained in it,
Some oxygen also moves from 29 to the outside. Therefore, it is preferable that the insulating film 129 is an oxide insulating film with a large oxygen diffusion coefficient.

また、絶縁膜129は酸化物半導体膜111と接することから、酸素を透過させるだけ
ではなく、酸化物半導体膜111との界面準位密度を低減できる酸化絶縁膜であることが
好ましい。例えば、絶縁膜129は絶縁膜131よりも膜中の欠陥密度が低い酸化絶縁膜
であることが好ましい。具体的には、電子スピン共鳴測定によるg値=2.001(E´
-center)のスピン密度が3.0×1017spins/cm以下、好ましくは
5.0×1016spins/cm以下の酸化絶縁膜である。なお、電子スピン共鳴測
定によるg値=2.001のスピン密度は、絶縁膜129に含まれるダングリングボンド
の存在量に対応する。
Furthermore, since the insulating film 129 is in contact with the oxide semiconductor film 111, it is preferable that the insulating film is an oxide insulating film that not only allows oxygen to pass through but also reduces the interface state density with the oxide semiconductor film 111. For example, it is preferable that the insulating film 129 is an oxide insulating film with a lower defect density in the film than the insulating film 131. Specifically, the g value measured by electron spin resonance = 2.001 (E')
The oxide insulating film has a spin density of 3.0 × 10¹⁷ spins/ cm³ or less, preferably 5.0 × 10¹⁶ spins/ cm³ or less at the -center. Note that a spin density of g = 2.001 determined by electron spin resonance measurement corresponds to the amount of dangling bonds present in the insulating film 129.

絶縁膜129の厚さは、5nm以上150nm以下、好ましくは5nm以上50nm以
下、好ましくは10nm以上30nm以下とすることができる。絶縁膜131の厚さは、
30nm以上500nm以下、好ましくは150nm以上400nm以下とすることがで
きる。
The thickness of the insulating film 129 can be 5 nm or more and 150 nm or less, preferably 5 nm or more and 50 nm or less, preferably 10 nm or more and 30 nm or less. The thickness of the insulating film 131 is
The wavelength can be 30 nm to 500 nm, preferably 150 nm to 400 nm.

また、酸化物半導体膜111上に設けられる絶縁膜129を、酸素を透過させると共に
、酸化物半導体膜111との界面準位密度を低減できる酸化絶縁膜とし、絶縁膜131を
、酸素過剰領域を含む酸化絶縁膜又は化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含
む酸化絶縁膜とすることで、酸化物半導体膜111へ酸素を供給することが容易になり、
酸化物半導体膜111からの酸素の脱離を防止すると共に、絶縁膜131に含まれる酸素
を酸化物半導体膜111に移動させ、酸化物半導体膜111に含まれる酸素欠損を補填す
ることが可能となる。この結果、トランジスタ103がノーマリーオン特性となることを
抑制することができる。
Furthermore, by making the insulating film 129 provided on the oxide semiconductor film 111 an oxide insulating film that allows oxygen to pass through and reduces the interface state density with the oxide semiconductor film 111, and by making the insulating film 131 an oxide insulating film containing an oxygen-rich region or an oxide insulating film containing more oxygen than satisfies the stoichiometric composition, it becomes easier to supply oxygen to the oxide semiconductor film 111.
This prevents oxygen from being released from the oxide semiconductor film 111 and allows oxygen contained in the insulating film 131 to be transferred to the oxide semiconductor film 111, thereby compensating for oxygen deficiencies in the oxide semiconductor film 111. As a result, it is possible to suppress the transistor 103 from exhibiting normally-on characteristics.

なお、絶縁膜129及び絶縁膜131の一方又は双方を、酸化窒化シリコン又は窒化酸
化シリコンなど、窒素を含む酸化絶縁膜とする場合、SIMSより得られる窒素濃度は、
SIMS検出下限以上3×1020atoms/cm未満、好ましくは1×1018
toms/cm以上1×1020atoms/cm以下とすることが好ましい。この
ようにすることで、トランジスタ103に含まれる酸化物半導体膜111への窒素の移動
量を少なくすることができる。また、このようにすることで、窒素を含む酸化絶縁膜自体
の欠陥量を少なくすることができる。
Furthermore, if one or both of the insulating film 129 and the insulating film 131 are oxide insulating films containing nitrogen, such as silicon oxide nitride or silicon nitride oxide, the nitrogen concentration obtained from SIMS is:
SIMS detection limit or higher, less than 3 × 10²⁰ atoms/ cm³ , preferably 1 × 10¹⁸ a
It is preferable to set the nitrogen content to toms/ cm³ or more and 1 × 10²⁰ atoms/ cm³ or less. By doing so, the amount of nitrogen transferred to the oxide semiconductor film 111 contained in the transistor 103 can be reduced. In addition, by doing so, the amount of defects in the nitrogen-containing oxide insulating film itself can be reduced.

絶縁膜132を窒化絶縁膜とする場合、絶縁膜129及び絶縁膜131の一方又は双方
が窒素に対するバリア性を有する絶縁膜であることが好ましい。例えば、緻密な酸化絶縁
膜とすることで窒素に対するバリア性を有することができ、具体的には、25℃において
0.5重量%のフッ酸を用いた場合のエッチング速度が10nm/分以下である酸化絶縁
膜とすることが好ましい。
When insulating film 132 is a nitride insulating film, it is preferable that one or both of insulating films 129 and 131 are insulating films that have barrier properties against nitrogen. For example, a dense oxide insulating film can have barrier properties against nitrogen, and specifically, it is preferable that the oxide insulating film has an etching rate of 10 nm/min or less when using 0.5 wt% hydrofluoric acid at 25°C.

絶縁膜132として、水素含有量が少ない窒化絶縁膜を設けることができる。当該窒化
絶縁膜としては、例えば、TDS分析によって測定される水素分子の放出量が、5.0×
1021/cm未満であり、好ましくは3.0×1021/cm未満であり、さらに
好ましくは1.0×1021/cm未満である窒化絶縁膜である。
A nitride insulating film with a low hydrogen content can be provided as the insulating film 132. For example, the amount of hydrogen molecules released by TDS analysis of the nitride insulating film is 5.0 ×
The nitride insulating film has a density of less than 10²¹ / cm³ , preferably less than 3.0 × 10²¹ / cm³ , and more preferably less than 1.0 × 10²¹ / cm³ .

また、上記窒化絶縁膜は段差被覆性に優れていることからトランジスタ103の保護絶
縁膜として有用である。
Furthermore, the above nitride insulating film is useful as a protective insulating film for transistor 103 because it has excellent step coverage properties.

絶縁膜132は、外部から水素や水などの不純物の侵入を抑制する機能を発揮できる厚
さとする。例えば、50nm以上200nm以下、好ましくは50nm以上150nm以
下、さらに好ましくは50nm以上100nm以下とすることができる。
The insulating film 132 is made to a thickness that can suppress the intrusion of impurities such as hydrogen and water from the outside. For example, it can be 50 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 150 nm, and more preferably 50 nm to 100 nm.

また、絶縁膜131上に設けられる絶縁膜132として、窒化絶縁膜を用いることで、
外部から水素や水などの不純物が、酸化物半導体膜111に侵入することを抑制できる。
さらには、絶縁膜132として、水素含有量が少ない窒化絶縁膜を設けることで、トラン
ジスタ103の電気特性変動を抑制することができる。
Furthermore, by using a nitride insulating film as the insulating film 132 provided on the insulating film 131,
This can prevent impurities such as hydrogen and water from entering the oxide semiconductor film 111 from the outside.
Furthermore, by providing a nitride insulating film with a low hydrogen content as the insulating film 132, fluctuations in the electrical characteristics of the transistor 103 can be suppressed.

また、絶縁膜131と絶縁膜132との間に、有機シランガスを用いたCVD法により
形成した酸化シリコン膜を設けてもよい。当該酸化シリコン膜は段差被覆性に優れている
ことからトランジスタ103の保護絶縁膜として有用である。当該酸化シリコン膜は30
0nm以上600nm以下で設けることができる。有機シランガスとしては、珪酸エチル
(TEOS:化学式Si(OC)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si
(CH)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシ
クロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエト
キシシラン(SiH(OC)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(C
)などのシリコン含有化合物を用いることができる。
Furthermore, a silicon oxide film formed by a CVD method using organic silane gas may be provided between the insulating film 131 and the insulating film 132. Since this silicon oxide film has excellent step coverage, it is useful as a protective insulating film for the transistor 103. The silicon oxide film is 30
It can be provided in the range of 0 nm to 600 nm. Examples of organic silane gases include ethyl silicate (TEOS: chemical formula Si( OC2H5 ) 4 ) and tetramethylsilane (TMS: chemical formula Si
( CH3 ) 4 ), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), hexamethyldisilazane (HMDS), triethoxysilane (SiH( OC2H5 ) 3 ), trisdimethylaminosilane (SiH( N (C)
Silicon-containing compounds such as H3 ) 2 ) 3 ) can be used.

画素電極121は、透光性を有する導電膜を用いて形成する。透光性を有する導電膜は
、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを
含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むイン
ジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物など
の透光性を有する導電性材料で設ける。
The pixel electrode 121 is formed using a light-transmitting conductive film. The light-transmitting conductive film is made of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, or indium tin oxide with silicon oxide added.

基板150は、基板102に適用できる基材を用いることができる。 Substrate 150 can use a substrate that is applicable to substrate 102.

遮光膜152は、ブラックマトリクスとも呼ばれ、液晶表示装置においてバックライト
などの光源の光漏れの抑制や、カラーフィルタを用いてカラー表示を行う際に生じる混色
によるコントラスト低下の抑制などのために設けられる。遮光膜152は、汎用されてい
るものを用いて設けることができる。例えば、遮光性を有する材料として金属や、顔料を
含む有機樹脂などが挙げられる。なお、遮光膜152は、トランジスタ103と重畳する
領域の他、走査線駆動回路104、信号線駆動回路106(図1参照)などの画素部10
0以外の領域に設けてもよい。
The light-shielding film 152, also called a black matrix, is provided in liquid crystal display devices to suppress light leakage from light sources such as backlights and to suppress contrast reduction due to color mixing that occurs when color display is performed using color filters. The light-shielding film 152 can be provided using commonly available materials. For example, metals and organic resins containing pigments can be used as light-shielding materials. The light-shielding film 152 is provided not only in the region superimposed on the transistor 103, but also in the pixel portion 10 such as the scan line drive circuit 104 and the signal line drive circuit 106 (see Figure 1).
It may be placed in a region other than 0.

また、画素部100において、各画素に設けられる遮光膜の間に、所定の波長の光を透
過させる機能を有する着色膜を設けてもよい。さらには、遮光膜及び着色膜と、対向電極
の間にオーバーコート膜を設けてもよい。
Furthermore, in the pixel section 100, a colored film having the function of transmitting light of a predetermined wavelength may be provided between the light-shielding films provided on each pixel. Moreover, an overcoat film may be provided between the light-shielding film, the colored film, and the counter electrode.

対向電極154は、画素電極121に適用できる材料を適宜用いて設ける。 The opposing electrode 154 is provided using a material suitable for use with the pixel electrode 121.

配向膜156及び配向膜158は、ポリアミドなどの汎用されているものを用いて設け
ることができる。
The orientation films 156 and 158 can be provided using commonly available materials such as polyamide.

液晶160は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、
強誘電性液晶、反強誘電性液晶などを用いることができる。これらの液晶材料は、条件に
より、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等
方相などを示す。
Liquid crystal 160 includes thermotropic liquid crystal, low molecular weight liquid crystal, polymer liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal,
Ferroelectric liquid crystals, antiferroelectric liquid crystals, etc., can be used. Depending on the conditions, these liquid crystal materials exhibit cholesteric phases, smectic phases, cubic phases, chiral nematic phases, isotropic phases, etc.

また、液晶160は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相
は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等
方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため
、温度範囲を改善するためにカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。なお、配向膜
は有機樹脂で形成されており、有機樹脂は水素又は水などを含むことから、本発明の一態
様である半導体装置のトランジスタの電気特性を低下させるおそれがある。そこで、液晶
160として、ブルー相を用いることで、有機樹脂を用いずに本発明の一態様である半導
体装置を作製することができ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
Furthermore, the liquid crystal 160 may be a liquid crystal exhibiting a blue phase without using an alignment film. The blue phase is one of the liquid crystal phases, and it appears just before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase when the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased. Since the blue phase only appears in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with a chiral agent is used to improve the temperature range. Note that the alignment film is formed of an organic resin, and since organic resins contain hydrogen or water, there is a risk of degrading the electrical characteristics of the transistors in a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. Therefore, by using the blue phase as the liquid crystal 160, a semiconductor device according to one embodiment of the present invention can be manufactured without using an organic resin, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.

なお、液晶素子108は、液晶素子の108の表示モードにもとづいて、画素電極12
1及び対向電極154などの形状の変形や、リブと呼ばれる突起の形成など、適宜構成を
変えることができる。
Furthermore, the liquid crystal element 108, based on the display mode of the liquid crystal element 108, the pixel electrode 12
The configuration can be changed as appropriate, such as by deforming the shape of 1 and the opposing electrode 154, or by forming protrusions called ribs.

〈半導体装置の作製方法〉
次に、上記の半導体装置の作製方法について、図6及び図7を用いて説明する。
<Methods for fabricating semiconductor devices>
Next, the method for fabricating the above-mentioned semiconductor device will be explained using Figures 6 and 7.

まず、基板102に走査線107及び容量線115を形成し、走査線107及び容量線
115を覆うように後にゲート絶縁膜127に加工される絶縁膜126を形成し、絶縁膜
126の走査線107と重畳する領域に酸化物半導体膜111を形成し、後に画素電極1
21が形成される領域と重畳するように酸化物半導体膜119を形成する(図6(A)参
照)。
First, scan lines 107 and capacitance lines 115 are formed on the substrate 102, an insulating film 126 is formed so as to cover the scan lines 107 and capacitance lines 115, an oxide semiconductor film 111 is formed in the region of the insulating film 126 that overlaps with the scan lines 107, and later a pixel electrode 1
The oxide semiconductor film 119 is formed so as to overlap with the region where 21 is formed (see Figure 6(A)).

走査線107及び容量線115は、上記列挙した材料を用いて導電膜を形成し、当該導
電膜上にマスクを形成し、当該マスクを用いて加工することにより形成できる。当該導電
膜は、蒸着法、CVD法、スパッタリング法、スピンコート法などの各種成膜方法を用い
ることができる。なお、当該導電膜の厚さは特に限定されず、形成する時間や所望の抵抗
率などを考慮して決めることができる。当該マスクは、例えば第1のフォトリソグラフィ
工程によって形成したレジストマスクとすることができる。また、当該導電膜の加工はド
ライエッチング及びウェットエッチングの一方又は双方によって行うことができる。
The scanning lines 107 and capacitance lines 115 can be formed by forming a conductive film using the materials listed above, forming a mask on the conductive film, and processing using the mask. Various film formation methods such as vapor deposition, CVD, sputtering, and spin coating can be used for the conductive film. The thickness of the conductive film is not particularly limited and can be determined considering the formation time and desired resistivity. The mask can be, for example, a resist mask formed by the first photolithography step. Furthermore, the conductive film can be processed by dry etching, wet etching, or both.

絶縁膜126は、ゲート絶縁膜127に適用可能な材料を用いて、CVD法又はスパッ
タリング法などの各種成膜方法を用いて形成することができる。また、ゲート絶縁膜12
7に酸化ガリウムを適用する場合は、MOCVD(Metal Organic Che
mical Vapor Deposition)法を用いて絶縁膜126を形成するこ
とができる。
The insulating film 126 can be formed using a material applicable to the gate insulating film 127, using various film deposition methods such as CVD or sputtering.
When applying gallium oxide to 7, use MOCVD (Metal Organic Che
The insulating film 126 can be formed using the (mical Vapor Deposition) method.

酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119は、上記列挙した酸化物半導体を用い
て酸化物半導体膜を形成し、当該酸化物半導体膜上にマスクを形成し、当該マスクを用い
て加工することにより形成できる。このため、酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜
119は同じ金属元素で構成される。当該酸化物半導体膜は、スパッタリング法、塗布法
、パルスレーザー蒸着法、レーザーアブレーション法などを用いて形成することができる
。印刷法を用いることで、素子分離された酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜11
9をゲート絶縁膜127上に直接形成することができる。スパッタリング法で当該酸化物
半導体膜を形成する場合、プラズマを発生させるための電源装置は、RF電源装置、AC
電源装置又はDC電源装置などを適宜用いることができる。スパッタリングガスは、希ガ
ス(代表的にはアルゴン)、酸素、又は希ガス及び酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、
希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい
。また、ターゲットは、形成する酸化物半導体膜の組成にあわせて、適宜選択すればよい
。なお、当該マスクは、例えば第2のフォトリソグラフィ工程によって形成したレジスト
マスクとすることができる。また、当該酸化物半導体膜の加工はドライエッチング及びウ
ェットエッチングの一方又は双方によって行うことができる。所望の形状にエッチングで
きるよう、材料に合わせてエッチング条件(エッチングガスやエッチング液、エッチング
時間、温度など)を適宜設定する。
The oxide semiconductor film 111 and oxide semiconductor film 119 can be formed by forming an oxide semiconductor film using the oxide semiconductor listed above, forming a mask on the oxide semiconductor film, and processing using the mask. Therefore, the oxide semiconductor film 111 and oxide semiconductor film 119 are composed of the same metal element. The oxide semiconductor film can be formed using sputtering, coating, pulsed laser deposition, laser ablation, etc. By using a printing method, the element-separated oxide semiconductor film 111 and oxide semiconductor film 11
9 can be formed directly on the gate insulating film 127. When forming the oxide semiconductor film by sputtering, the power supply for generating the plasma is an RF power supply, AC power supply, etc.
A power supply unit or DC power supply unit can be used as appropriate. The sputtering gas can be a noble gas (typically argon), oxygen, or a mixture of a noble gas and oxygen, as appropriate.
In the case of a mixed gas of a noble gas and oxygen, it is preferable to increase the gas ratio of oxygen to the noble gas. The target can be appropriately selected according to the composition of the oxide semiconductor film to be formed. The mask can be, for example, a resist mask formed by a second photolithography step. The oxide semiconductor film can be processed by dry etching, wet etching, or both. Etching conditions (etching gas, etching solution, etching time, temperature, etc.) are appropriately set according to the material so that the film can be etched into the desired shape.

酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119を形成した後に加熱処理をし、酸化物
半導体膜111及び酸化物半導体膜119の脱水素化又は脱水化をすることが好ましい。
当該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板歪み点未満、好ましくは200℃
以上450℃以下、更に好ましくは300℃以上450℃以下とする。なお、当該加熱処
理は酸化物半導体膜111及び酸化物半導体膜119に加工する前の酸化物半導体膜に行
ってもよい。
It is preferable to perform a heat treatment after forming the oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 119 to dehydrogenate or dehydrate the oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 119.
The temperature of the heat treatment is typically 150°C or higher and below the substrate strain point, preferably 200°C.
The temperature should be 450°C or higher, more preferably 300°C or higher and 450°C or lower. This heat treatment may also be performed on the oxide semiconductor film before it is processed into oxide semiconductor film 111 and oxide semiconductor film 119.

当該加熱処理において、加熱処理装置は電気炉に限られず、加熱されたガスなどの媒体
からの熱伝導、又は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置であってもよい。例えば、
GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(La
mp Rapid Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Th
ermal Anneal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリ
ウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理
物を加熱する装置である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置であ
る。
In this heat treatment, the heat treatment apparatus is not limited to an electric furnace; it may also be an apparatus that heats the object to be treated by heat conduction from a heated medium such as a gas, or by thermal radiation. For example,
GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) device, LRTA (La
RTA (Rapid Th) of devices such as mp Rapid Thermal Anneal
An LRTA (Laser Radiation Therapy) device can be used. An LRTA device is a device that heats the workpiece by radiating light (electromagnetic waves) emitted from lamps such as halogen lamps, metal halide lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, high-pressure sodium lamps, and high-pressure mercury lamps. A GRTA (Great Heat Treatment) device is a device that performs heat treatment using high-temperature gas.

当該加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気(水の含有量が20ppm以下、好ましくは
1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気)、又は希ガス(アルゴン、ヘリウム等
)の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、又は希ガスに水素、水
などが含まれないことが好ましい。不活性ガス雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気で加熱し
てもよい。なお、処理時間は3分~24時間とする。
The heat treatment may be carried out under an atmosphere of nitrogen, oxygen, ultra-dry air (air with a water content of 20 ppm or less, preferably 1 ppm or less, preferably 10 ppb or less), or a noble gas (argon, helium, etc.). It is preferable that the nitrogen, oxygen, ultra-dry air, or noble gas does not contain hydrogen, water, etc. Heating may be performed in an inert gas atmosphere first, followed by heating in an oxygen atmosphere. The treatment time should be 3 minutes to 24 hours.

なお、基板102と、走査線107及び容量線115並びにゲート絶縁膜127との間
に下地絶縁膜を設ける場合、当該下地絶縁膜は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化
シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化
アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどで形成することができる。なお、下地絶縁膜と
して、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニ
ウムなどで形成することで、基板102から不純物、代表的にはアルカリ金属、水、水素
などが酸化物半導体膜111に拡散することを抑制できる。下地絶縁膜は、スパッタリン
グ法又はCVD法を用いて形成することができる。
Furthermore, when an underlayer insulating film is provided between the substrate 102 and the scanning lines 107, capacitance lines 115, and gate insulating film 127, the underlayer insulating film can be formed from silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride, silicon oxide nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, aluminum oxide nitride, etc. By forming the underlayer insulating film from silicon nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, etc., the diffusion of impurities, typically alkali metals, water, hydrogen, etc., from the substrate 102 into the oxide semiconductor film 111 can be suppressed. The underlayer insulating film can be formed using sputtering or CVD.

次に、絶縁膜126に容量線115に達する開口123を形成してゲート絶縁膜127
を形成した後、トランジスタ103のソース電極を含む信号線109、トランジスタ10
3のドレイン電極を含む導電膜113、酸化物半導体膜119と容量線115とを電気的
に接続する導電膜125を形成する(図6(B)参照)。
Next, an opening 123 reaching the capacitance line 115 is formed in the insulating film 126 to create the gate insulating film 127
After forming, the signal line 109 including the source electrode of transistor 103, transistor 10
A conductive film 113 containing the drain electrode 3, and a conductive film 125 that electrically connects the oxide semiconductor film 119 and the capacitance line 115 are formed (see Figure 6(B)).

開口123は、絶縁膜126の容量線115と重畳する領域の一部が露出されるように
、第3のフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いて加工するこ
とで形成できる。なお、当該マスク及び当該加工は、走査線107及び容量線115と同
じようにして行うことができる。
The opening 123 can be formed by creating a mask in a third photolithography step such that a portion of the area overlapping with the capacitance lines 115 of the insulating film 126 is exposed, and then processing using the mask. The mask and processing can be carried out in the same manner as the scanning lines 107 and the capacitance lines 115.

信号線109、導電膜113及び導電膜125は、信号線109、導電膜113及び導
電膜125に適用できる材料を用いて導電膜を形成し、当該導電膜上に、第4のフォトリ
ソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いて加工することにより形成でき
る。当該マスク及び当該加工は、走査線107及び容量線115と同じようにして行うこ
とができる。なお、信号線109及び導電膜113を形成した後、酸化物半導体膜111
の表面を洗浄することで、トランジスタ103の電気特性の変動を低減することができる
。例えば、希釈したリン酸溶液を用いることができ、具体的には85%のリン酸を100
倍に希釈したリン酸溶液を用いることができる。
The signal line 109, conductive film 113, and conductive film 125 can be formed by forming a conductive film using a material applicable to the signal line 109, conductive film 113, and conductive film 125, forming a mask on the conductive film by a fourth photolithography step, and processing using the mask. The mask and processing can be carried out in the same manner as for the scan line 107 and capacitance line 115. After forming the signal line 109 and conductive film 113, the oxide semiconductor film 111
By cleaning the surface, fluctuations in the electrical characteristics of transistor 103 can be reduced. For example, a diluted phosphoric acid solution can be used, specifically 85% phosphoric acid.
A phosphoric acid solution diluted to twice its original concentration can be used.

次に、酸化物半導体膜111、酸化物半導体膜119、信号線109、導電膜113、
導電膜125、及びゲート絶縁膜127上に絶縁膜128を形成し、絶縁膜128上に絶
縁膜130を形成し、絶縁膜130上に絶縁膜133を形成する(図7(A)参照)。な
お、絶縁膜128、絶縁膜130及び絶縁膜133は連続して形成することが好ましい。
このようにすることで、絶縁膜128、絶縁膜130及び絶縁膜133のそれぞれの界面
に不純物が混入することを抑制できる。
Next, oxide semiconductor film 111, oxide semiconductor film 119, signal line 109, conductive film 113,
An insulating film 128 is formed on the conductive film 125 and the gate insulating film 127, an insulating film 130 is formed on the insulating film 128, and an insulating film 133 is formed on the insulating film 130 (see Figure 7(A)). It is preferable that the insulating films 128, 130, and 133 are formed continuously.
In this way, it is possible to suppress the incorporation of impurities into the interfaces of insulating film 128, insulating film 130, and insulating film 133.

絶縁膜128は、絶縁膜129に適用可能な材料を用いて、CVD法又はスパッタリン
グ法などの各種成膜方法を用いて形成することができる。絶縁膜130は、絶縁膜131
に適用可能な材料を用いて形成できる。絶縁膜133は、絶縁膜132に適用可能な材料
を用いて形成できる。
The insulating film 128 can be formed using a material applicable to the insulating film 129, using various film deposition methods such as CVD or sputtering. The insulating film 130 is formed using the insulating film 131
It can be formed using a material applicable to the insulating film 132. The insulating film 133 can be formed using a material applicable to the insulating film 132.

絶縁膜129に酸化物半導体膜111との界面準位密度を低減できる酸化絶縁膜を適用
する場合、絶縁膜128は以下の形成条件を用いて形成できる。なお、ここでは当該酸化
絶縁膜として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する場合について記載する
。当該形成条件は、プラズマCVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を1
80℃以上400℃以下、さらに好ましくは200℃以上370℃以下に保持し、処理室
に原料ガスのシリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体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40Pa以上200Pa以下とし、処
理室内に設けられた電極に高周波電力を供給する条件である。
When an oxide insulating film that can reduce the interface state density with the oxide semiconductor film 111 is applied to the insulating film 129, the insulating film 128 can be formed using the following formation conditions. Here, we will describe the case in which a silicon oxide film or a silicon oxide nitride film is formed as the oxide insulating film. The formation conditions are as follows: The substrate placed in the vacuum-evacuated processing chamber of the plasma CVD apparatus is 1
The conditions are as follows: the temperature is maintained at 80°C to 400°C, more preferably 200°C to 370°C; a depositing gas containing silicon as a raw material gas and an oxidizing gas are introduced into the processing chamber to set the pressure inside the processing chamber to 20 Pa to 250 Pa, more preferably 40 Pa to 200 Pa; and high-frequency power is supplied to electrodes installed inside the processing chamber.

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
シランなどがある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素など
がある。
Typical examples of silicon-containing sedimentary gases include silanes, disilanes, trisilanes, and silane fluorides. Oxidizing gases include oxygen, ozone, nitrous oxide, and nitrogen dioxide.

なお、シリコンを含む堆積性気体に対する酸化性気体量を100倍以上とすることで、
絶縁膜128(絶縁膜129)に含まれる水素含有量を低減することが可能であると共に
、絶縁膜128(絶縁膜129)に含まれるダングリングボンドを低減することができる
。絶縁膜130(絶縁膜131)から移動する酸素は、絶縁膜128(絶縁膜129)に
含まれるダングリングボンドによって捕獲される場合があるため、絶縁膜128(絶縁膜
129)に含まれるダングリングボンドが低減されていると、絶縁膜130(絶縁膜13
1)に含まれる酸素を酸化物半導体膜111に効率よく移動させることができ、酸化物半
導体膜111に含まれる酸素欠損を低減することが可能である。この結果、酸化物半導体
膜111に混入する水素量を低減できると共に酸化物半導体膜111に含まれる酸素欠損
を低減させることが可能である。
Furthermore, by increasing the amount of oxidizing gas relative to the silicon-containing sedimentary gas to more than 100 times,
It is possible to reduce the hydrogen content in insulating film 128 (insulating film 129), and also to reduce the dangling bonds contained in insulating film 128 (insulating film 129). Oxygen moving from insulating film 130 (insulating film 131) may be trapped by the dangling bonds contained in insulating film 128 (insulating film 129), so if the dangling bonds contained in insulating film 128 (insulating film 129) are reduced, insulating film 130 (insulating film 13
1) The oxygen contained in the oxide semiconductor film 111 can be efficiently transferred to the oxide semiconductor film 111, and the oxygen vacancies contained in the oxide semiconductor film 111 can be reduced. As a result, the amount of hydrogen mixed into the oxide semiconductor film 111 can be reduced, and the oxygen vacancies contained in the oxide semiconductor film 111 can be reduced.

絶縁膜131を上記の酸素過剰領域を含む酸化絶縁膜又は化学量論的組成を満たす酸素
よりも多くの酸素を含む酸化絶縁膜とする場合、絶縁膜130は以下の形成条件を用いて
形成できる。なお、ここでは当該酸化絶縁膜として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコ
ン膜を形成する場合について記載する。当該形成条件は、プラズマCVD装置の真空排気
された処理室内に載置された基板を180℃以上260℃以下、さらに好ましくは180
℃以上230℃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10
0Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理
室内に設けられた電極に0.17W/cm以上0.5W/cm以下、さらに好ましく
は0.25W/cm以上0.35W/cm以下の高周波電力を供給する条件である。
When the insulating film 131 is an oxide insulating film containing the above-mentioned oxygen-rich region or an oxide insulating film containing more oxygen than satisfies the stoichiometric composition, the insulating film 130 can be formed using the following formation conditions. Here, the case in which a silicon oxide film or a silicon oxidizide film is formed as the oxide insulating film is described. The formation conditions are as follows: The substrate placed in the vacuum-evacuated processing chamber of the plasma CVD apparatus is heated to 180°C or higher and 260°C or lower, more preferably 180°C.
Maintain the temperature between 230°C and 30°C, introduce the raw material gas into the processing chamber, and set the pressure inside the processing chamber to 10°C.
The conditions are that the current is 0 Pa or more and 250 Pa or less, more preferably 100 Pa or more and 200 Pa or less, and that high-frequency power of 0.17 W/ cm² or more and 0.5 W/ cm² or less, more preferably 0.25 W/ cm² or more and 0.35 W/ cm² or less is supplied to the electrodes installed in the processing chamber.

絶縁膜130の原料ガスは、絶縁膜128の形成に適用できる原料ガスとすることがで
きる。
The raw material gas for the insulating film 130 can be a raw material gas applicable to the formation of the insulating film 128.

絶縁膜130の形成条件として、上記圧力の処理室において上記パワー密度の高周波電
力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し
、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜130中における酸素含有量が化学量論的組成より
も多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が
弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よ
りも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶縁膜を形成することがで
きる。また、酸化物半導体膜111上に絶縁膜128が設けられている。このため、絶縁
膜130の形成工程において、絶縁膜128が酸化物半導体膜111の保護膜となる。こ
の結果、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁膜130を形成しても、酸化物半導体
膜111へのダメージを抑制できる。
As a condition for forming the insulating film 130, supplying high-frequency power at the above power density in the pressure processing chamber increases the decomposition efficiency of the raw material gas in the plasma, increases oxygen radicals, and promotes oxidation of the raw material gas, resulting in an oxygen content in the insulating film 130 that exceeds the stoichiometric composition. However, at the above substrate temperature, the bonding force between silicon and oxygen is weak, so some of the oxygen is desorbed by heating. As a result, an oxide insulating film can be formed that contains more oxygen than satisfies the stoichiometric composition, and some of the oxygen is desorbed by heating. Furthermore, the insulating film 128 is provided on the oxide semiconductor film 111. Therefore, in the process of forming the insulating film 130, the insulating film 128 acts as a protective film for the oxide semiconductor film 111. As a result, even when forming the insulating film 130 using high-frequency power with a high power density, damage to the oxide semiconductor film 111 can be suppressed.

また、絶縁膜130は膜厚を厚くすることで加熱によって脱離する酸素の量を多くする
ことができることから、絶縁膜130は絶縁膜128より厚く設けることが好ましい。絶
縁膜128を設けることで絶縁膜130を厚く設ける場合でも被覆性を良好にすることが
できる。
Furthermore, since increasing the thickness of the insulating film 130 can increase the amount of oxygen that is desorbed by heating, it is preferable to make the insulating film 130 thicker than the insulating film 128. Providing the insulating film 128 allows for good coverage even when the insulating film 130 is made thick.

絶縁膜132を水素含有量が少ない窒化絶縁膜で設ける場合、絶縁膜133は以下の形
成条件を用いて形成できる。なお、ここでは当該窒化絶縁膜として、窒化シリコン膜を形
成する場合について記載する。当該形成条件は、プラズマCVD装置の真空排気された処
理室内に載置された基板を80℃以上400℃以下、さらに好ましくは200℃以上37
0℃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100Pa以上
250Pa以下とし、好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けら
れた電極に高周波電力を供給する条件である。
When the insulating film 132 is made of a nitride insulating film with a low hydrogen content, the insulating film 133 can be formed using the following formation conditions. Here, we describe the case where a silicon nitride film is formed as the nitride insulating film. The formation conditions involve placing the substrate in the vacuum-evacuated processing chamber of a plasma CVD apparatus at a temperature of 80°C to 400°C, more preferably 200°C to 37°C.
The conditions are to maintain the temperature below 0°C, introduce the raw material gas into the processing chamber to maintain a pressure of 100 Pa to 250 Pa, preferably 100 Pa to 200 Pa, and supply high-frequency power to electrodes installed in the processing chamber.

絶縁膜133の原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体、窒素、及びアンモニア
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、フッ化シランなどがある。また、窒素の流量は、アンモニアの流量に対
して5倍以上50倍以下、好ましくは10倍以上50倍以下とすることが好ましい。なお
、原料ガスとしてアンモニアを用いることで、シリコンを含む堆積性気体及び窒素の分解
を促すことができる。これは、アンモニアがプラズマエネルギーや熱エネルギーによって
解離し、解離することで生じるエネルギーが、シリコンを含む堆積性気体分子の結合及び
窒素分子の結合の分解に寄与するためである。このようにすることで、水素含有量が少な
く、外部から水素や水などの不純物の侵入を抑制することが可能な窒化シリコン膜を形成
することができる。
It is preferable to use a silicon-containing depositing gas, nitrogen, and ammonia as the raw material gas for the insulating film 133. Typical examples of silicon-containing depositing gases include silane, disilane, trisilane, and silane fluoride. Furthermore, it is preferable that the flow rate of nitrogen be 5 to 50 times, preferably 10 to 50 times, the flow rate of ammonia. By using ammonia as the raw material gas, the decomposition of the silicon-containing depositing gas and nitrogen can be promoted. This is because ammonia dissociates due to plasma energy and thermal energy, and the energy generated by dissociation contributes to the decomposition of the bonds of silicon-containing depositing gas molecules and nitrogen molecules. In this way, a silicon nitride film with a low hydrogen content and the ability to suppress the intrusion of impurities such as hydrogen and water from the outside can be formed.

なお、絶縁膜131と絶縁膜132との間に、有機シランガスを用いたCVD法により
形成した酸化シリコン膜を設ける場合は、上記列挙した有機シランガスを用いてCVD法
により酸化シリコン膜を絶縁膜130上に形成する。
Furthermore, if a silicon oxide film formed by a CVD method using organic silane gas is to be placed between the insulating film 131 and the insulating film 132, the silicon oxide film is formed on the insulating film 130 by a CVD method using the organic silane gas listed above.

少なくとも絶縁膜130を形成した後に加熱処理を行い、絶縁膜128又は絶縁膜13
0に含まれる酸素を少なくとも酸化物半導体膜111に移動させ、酸化物半導体膜111
の酸素欠損を低減することが好ましい。なお、当該加熱処理は、酸化物半導体膜111及
び酸化物半導体膜119の脱水素化又は脱水化を行う加熱処理の詳細を参照して適宜行う
ことができる。
At least the insulating film 130 is formed, and then heat treatment is performed to form the insulating film 128 or insulating film 13
At least the oxygen contained in 0 is transferred to the oxide semiconductor film 111,
It is preferable to reduce the oxygen deficiency. This heat treatment can be carried out as appropriate by referring to the details of the heat treatment for dehydrogenating or dehydrating the oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 119.

また、トランジスタ103の好ましい形成手順の1つは、絶縁膜130として、化学量
論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化絶
縁膜を形成し、絶縁膜130を形成した後に350℃の加熱処理を行い、上記列挙した有
機シランガスを用い、基板温度を350℃に保持したCVD法で酸化シリコン膜を形成し
、絶縁膜132として基板温度を350℃として、水素含有量が少ない窒化絶縁膜を形成
することである。
Furthermore, one preferred procedure for forming the transistor 103 is to form an oxide insulating film as the insulating film 130, which contains more oxygen than satisfactorily satisfying the oxygen composition and in which some of the oxygen is desorbed by heating; after forming the insulating film 130, perform a heat treatment at 350°C, and form a silicon oxide film by a CVD method using the organic silane gas listed above and maintaining the substrate temperature at 350°C, thereby forming a nitride insulating film with a low hydrogen content as the insulating film 132, with the substrate temperature at 350°C.

次に、絶縁膜128、絶縁膜130及び絶縁膜133の導電膜113と重畳する領域に
、第5のフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成した後、絶縁膜128、絶縁膜13
0及び絶縁膜133をエッチングして、導電膜113に達する開口117を形成すると共
に、絶縁膜129、絶縁膜131及び絶縁膜132を形成する(図7(B)参照)。次に
、開口117及び絶縁膜132上に画素電極121を形成する(図5参照)。
Next, a mask is formed in the region where the insulating film 128, insulating film 130, and insulating film 133 overlap with the conductive film 113 by a fifth photolithography step, and then insulating film 128, insulating film 13
The film 0 and insulating film 133 are etched to form an opening 117 that reaches the conductive film 113, and insulating films 129, 131, and 132 are formed (see Figure 7(B)). Next, a pixel electrode 121 is formed on the opening 117 and insulating film 132 (see Figure 5).

開口117は、開口123と同様にして形成することができる。画素電極121は、上
記列挙した材料を用い、開口117を通じて導電膜113に接する導電膜を形成し、当該
導電膜上に第6のフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いて加
工することにより形成できる。なお、当該マスク及び当該加工は、走査線107及び容量
線115と同じようにして行うことができる。
The opening 117 can be formed in the same manner as the opening 123. The pixel electrode 121 can be formed by using the materials listed above to form a conductive film that contacts the conductive film 113 through the opening 117, forming a mask on the conductive film by a sixth photolithography step, and processing using the mask. The mask and processing can be carried out in the same manner as the scan lines 107 and capacitance lines 115.

次に、絶縁膜132上及び画素電極121上に配向膜158を形成する。また、基板1
50上に遮光膜152を形成する。また、遮光膜152を覆うように対向電極154を形
成し、対向電極154上に配向膜156を形成する。配向膜158上に液晶160を設け
て、配向膜156が液晶160に接するように基板150を基板102上に設けてシール
材(図示せず)によって基板102と基板150とを固定する。
Next, an alignment film 158 is formed on the insulating film 132 and on the pixel electrode 121. Also, the substrate 1
A light-shielding film 152 is formed on 50. A counter electrode 154 is formed so as to cover the light-shielding film 152, and an alignment film 156 is formed on the counter electrode 154. Liquid crystal 160 is placed on the alignment film 158, and the substrate 150 is placed on the substrate 102 so as to be in contact with the liquid crystal 160, and the substrate 102 and the substrate 150 are fixed together with a sealing material (not shown).

配向膜156及び配向膜158は、上記した材料を用いてスピンコート法や印刷法など
各種成膜方法を適宜利用することで形成できる。
The orientation films 156 and 158 can be formed using the above-mentioned materials by appropriately utilizing various film formation methods such as spin coating and printing.

遮光膜152は、上記列挙した材料を用いて、スパッタリング法で成膜し、マスクを用
いて加工することで形成できる。
The light-shielding film 152 can be formed by depositing it using the materials listed above by sputtering and then processing it using a mask.

対向電極154は、画素電極121に適用できる材料を用いて、CVD法やスパッタリ
ング法などの各種成膜方法を利用して形成できる。
The counter electrode 154 can be formed using a material applicable to the pixel electrode 121, utilizing various film deposition methods such as CVD and sputtering.

液晶160は、配向膜158上にディスペンサ法(滴下法)で直接設けることができる
。また、基板102と基板150とを貼り合わせてから毛細管現象などを用いて液晶16
0を注入させてもよい。また、液晶160は、配向させやすくするために、配向膜156
及び配向膜158にラビング工程を行うことが好ましい。
The liquid crystal 160 can be directly deposited on the alignment film 158 using a dispenser method (dropping method). Alternatively, the liquid crystal 160 can be deposited after bonding the substrate 102 and the substrate 150 using capillary action or the like.
Zero may be injected. Also, to facilitate alignment of the liquid crystal 160, an alignment film 156
Furthermore, it is preferable to perform a rubbing process on the orientation film 158.

以上の工程により、本発明の一態様である半導体装置を作製することができる(図5参
照)。
By following the above steps, a semiconductor device according to one aspect of the present invention can be manufactured (see Figure 5).

〈変形例1〉
本発明の一態様である半導体装置において、保持容量を構成する一方の電極として機能
する酸化物半導体膜と、容量線との接続は適宜変更することができる。例えば、さらに開
口率を高めるために、導電膜を介せず、容量線に直接半導体膜が接する構造とすることが
できる。本構造の具体例について、図8及び図9を用いて説明する。
<Variation 1>
In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the connection between the oxide semiconductor film, which functions as one of the electrodes constituting the retaining capacitance, and the capacitance line can be appropriately modified. For example, in order to further increase the aperture ratio, a structure can be adopted in which the semiconductor film is in direct contact with the capacitance line without an intervening conductive film. A specific example of this structure will be explained with reference to Figures 8 and 9.

なお、以下、変形例を示す図面においては、図面の明瞭化のため、基板150、遮光膜
152、対向電極154、配向膜156、配向膜158、及び液晶160を省略している
。また、変形例を示す図面において、図4又は図5で用いた符号を適宜用いる。なお、以
下の変形例では、図4及び図5に示した構造と異なる点についてのみ説明する。
In the following diagrams showing modified examples, the substrate 150, light-shielding film 152, counter electrode 154, alignment film 156, alignment film 158, and liquid crystal 160 are omitted for clarity. Furthermore, the reference numerals used in Figure 4 or Figure 5 are used as appropriate in the diagrams showing modified examples. In the following modifications, only the differences from the structures shown in Figures 4 and 5 will be explained.

本構造の具体例について、図8及び図9を用いて説明する。図8は画素101の上面図
であり、図9(A)は図8の一点鎖線A1-A2間、及び一点鎖線B1-B2間の断面図
である。
A specific example of this structure will be explained using Figures 8 and 9. Figure 8 is a top view of pixel 101, and Figure 9(A) is a cross-sectional view between the dashed lines A1-A2 and B1-B2 in Figure 8.

図8及び図9に示した画素101において、保持容量145の一方の電極として機能す
る酸化物半導体膜119は、容量線115と開口143において直接接している。図4及
び図5に示す保持容量105のように、導電膜125を介さずに酸化物半導体膜119及
び容量線115が直接接しており、遮光膜となる導電膜125が形成されないため、画素
の開口率をさらに高めることができる。これは、図6(A)において、酸化物半導体膜1
11、119を形成する前に、容量線115を露出する開口を形成した後、酸化物半導体
膜111、119を形成すればよい。
In the pixel 101 shown in Figures 8 and 9, the oxide semiconductor film 119, which functions as one electrode of the retaining capacitance 145, is in direct contact with the capacitance line 115 at the aperture 143. As with the retaining capacitance 105 shown in Figures 4 and 5, the oxide semiconductor film 119 and the capacitance line 115 are in direct contact without the conductive film 125 interposed, and since the conductive film 125 that acts as a light-shielding film is not formed, the aperture ratio of the pixel can be further increased. This is because, in Figure 6(A), the oxide semiconductor film 1
Before forming 11 and 119, an opening that exposes the capacitance line 115 may be formed, and then the oxide semiconductor films 111 and 119 may be formed.

また、図9においては、開口143を容量線115上にのみ設けたが、図10に示すよ
うに、容量線115及び基板102のそれぞれ一部が露出するようにゲート絶縁膜127
を形成し、容量線115及び基板102上に酸化物半導体膜119を形成して、酸化物半
導体膜119が容量線115と接する面積を増大させてもよい。これは、図6(A)にお
いて、酸化物半導体膜111、119を形成する前に、容量線115及び基板102のそ
れぞれ一部が露出するようにゲート絶縁膜127を形成した後、酸化物半導体膜111、
119を形成すればよい。この結果、開口率を高めることができると共に、酸化物半導体
膜119の導電性が増大し、酸化物半導体膜119を容易に導通状態にさせることができ
るため、保持容量146を容易に機能させることができる。
Furthermore, in Figure 9, the opening 143 is provided only on the capacitance line 115, but as shown in Figure 10, the gate insulating film 127 is provided so that a portion of the capacitance line 115 and the substrate 102 are exposed.
A gate insulating film 127 may be formed on the capacitance line 115 and the substrate 102 to increase the area in contact between the oxide semiconductor film 119 and the capacitance line 115. This is done in Figure 6(A) before forming the oxide semiconductor films 111 and 119, after forming the gate insulating film 127 so that a portion of the capacitance line 115 and the substrate 102 are exposed, and then the oxide semiconductor film 111,
The 119 can be formed. As a result, the aperture ratio can be increased, and the conductivity of the oxide semiconductor film 119 is increased, making it easy to make the oxide semiconductor film 119 conductive, so that the holding capacity 146 can be easily made to function.

〈変形例2〉
本発明の一態様である半導体装置において、保持容量を構成する一方の電極として機能
する酸化物半導体膜と、容量線との接続は適宜変更することができる。例えば、当該半導
体膜と導電膜の接触抵抗を低減させるために、当該導電膜を当該半導体膜の外周に沿って
接して設けることができる。本構造の具体例について、図11及び図12を用いて説明す
る。なお、図11は本構造の画素101の上面図を示し、図12(A)は図11の一点鎖
線A1-A2間、及び一点鎖線B1-B2間の断面図であり、図12(B)は図11の一
点鎖線C1-C2間の断面図である。
<Example 2>
In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the connection between the oxide semiconductor film, which functions as one electrode constituting the retaining capacitance, and the capacitance line can be appropriately modified. For example, in order to reduce the contact resistance between the semiconductor film and the conductive film, the conductive film can be provided in contact with the outer circumference of the semiconductor film. A specific example of this structure will be described with reference to Figures 11 and 12. Figure 11 shows a top view of a pixel 101 of this structure, Figure 12(A) is a cross-sectional view between the dashed lines A1-A2 and B1-B2 in Figure 11, and Figure 12(B) is a cross-sectional view between the dashed lines C1-C2 in Figure 11.

図11及び図12に示した画素101において、導電膜167は、酸化物半導体膜11
9の外周に沿って接しており、開口123を通じて容量線115と接して設けられている
。また、導電膜167は酸化物半導体膜119の端部を覆うように設けられている。導電
膜167は、信号線109、導電膜113及び導電膜125の形成工程を利用して形成で
きる。それゆえ、導電膜167は遮光性を有する場合があるため、ループ状に形成するこ
とが好ましい。なお、導電膜167と酸化物半導体膜119との接触面積が大きくなるほ
ど、酸化物半導体膜119の導電性が増大し、酸化物半導体膜119を容易に導通状態に
させることができるため、保持容量165の一方の電極として容易に機能する。
In the pixel 101 shown in Figures 11 and 12, the conductive film 167 is an oxide semiconductor film 11
The conductive film 167 is in contact with the outer circumference of 9 and is provided in contact with the capacitance line 115 through the opening 123. The conductive film 167 is also provided so as to cover the end of the oxide semiconductor film 119. The conductive film 167 can be formed using the formation process of the signal line 109, conductive film 113, and conductive film 125. Therefore, since the conductive film 167 may have light-shielding properties, it is preferable to form it in a loop shape. Furthermore, the larger the contact area between the conductive film 167 and the oxide semiconductor film 119, the greater the conductivity of the oxide semiconductor film 119, and the easier it is to make the oxide semiconductor film 119 conductive, so it can easily function as one electrode of the retaining capacitance 165.

また、図11及び図12に示した画素101において、酸化物半導体膜119及び容量
線115は導電膜167に接するようにするため、酸化物半導体膜119の形状を適宜変
えることできる。
Furthermore, in the pixel 101 shown in Figures 11 and 12, the oxide semiconductor film 119 and capacitance lines 115 can be appropriately modified so that they are in contact with the conductive film 167.

また、導電膜167はループ状の部分が分離された状態で酸化物半導体膜119に接し
て設けられていてもよい。
Furthermore, the conductive film 167 may be provided in contact with the oxide semiconductor film 119 with the loop-shaped portion separated.

〈変形例3〉
本発明の一態様である半導体装置において、保持容量を構成する一方の電極として機能
する酸化物半導体膜と、容量線との接続は適宜変更することができる。例えば、図13及
び図14に示した画素101のように、信号線109を形成する工程を利用して容量線1
75を形成することができる。
<Variation 3>
In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the connection between the oxide semiconductor film, which functions as one of the electrodes constituting the retaining capacitance, and the capacitance line can be appropriately changed. For example, as shown in the pixel 101 in Figures 13 and 14, the capacitance line 1 can be formed using the process of forming the signal line 109.
75 can be formed.

なお、図13は本構造の画素101の上面図を示し、図14は図13の一点鎖線A1-
A2間、一点鎖線B1-B2間、及び一点鎖線D1-D2間の断面図である。
Figure 13 shows a top view of the pixel 101 of this structure, and Figure 14 shows the dashed line A1- in Figure 13.
This is a cross-sectional view between A2, between the dashed lines B1 and B2, and between the dashed lines D1 and D2.

容量線175は、信号線109と平行方向に延伸して設けられている。なお、信号線1
09及び容量線175は、信号線駆動回路106(図1(A)参照)に電気的に接続され
ている。
The capacity line 175 is provided extending in a direction parallel to the signal line 109.
09 and capacitance line 175 are electrically connected to the signal line drive circuit 106 (see Figure 1(A)).

図13及び図14に示した画素101において、酸化物半導体膜119上に設けられる
絶縁膜129、絶縁膜131及び絶縁膜132を介して酸化物半導体膜119と画素電極
121とが重畳する領域が、保持容量174となる。
In the pixel 101 shown in Figures 13 and 14, the region where the oxide semiconductor film 119 and the pixel electrode 121 overlap via insulating films 129, 131, and 132 provided on the oxide semiconductor film 119 becomes the retention capacitance 174.

容量線175のように、容量線を信号線109と平行方向に延伸して設ける場合は、画
素の形状を、図13に示す画素101のように、信号線109と平行な辺と比較して走査
線107と平行な辺の方が長い形状とすることが好ましい。なぜなら、画素の形状が、走
査線107と平行な辺と比較して信号線109と平行な辺のほうが長い形状である場合に
比べて、画素電極121及び容量線175が重なる面積を縮小することが可能であり、開
口率を向上させることができるからである。
When capacitance lines are provided in a direction parallel to the signal line 109, such as capacitance line 175, it is preferable to have a pixel shape such that the side parallel to the scan line 107 is longer than the side parallel to the signal line 109, as shown in pixel 101 in Figure 13. This is because, compared to a pixel shape where the side parallel to the signal line 109 is longer than the side parallel to the scan line 107, it is possible to reduce the overlapping area of the pixel electrode 121 and capacitance line 175, thereby improving the aperture ratio.

〈変形例4〉
本発明の一態様である半導体装置において、保持容量を構成する一方の電極、及び容量
線を半導体膜(具体的には酸化物半導体膜)とすることができる。具体例について、図1
5を用いて説明する。なお、ここでは、図4及び図5で説明した酸化物半導体膜119及
び容量線115と異なる、酸化物半導体膜198ついてのみ説明する。図15は、本変形
例の画素101の上面図であり、図15に示した画素101において、保持容量197の
一方の電極及び容量線を兼ねる酸化物半導体膜198が設けられている。酸化物半導体膜
198は信号線109と平行方向に延伸した領域を有し、当該領域は容量線として機能す
る。酸化物半導体膜198において、画素電極121と重畳する領域は保持容量197の
一方の電極として機能する。なお、酸化物半導体膜198は図15に示した画素101に
設けられるトランジスタ103に含まれる酸化物半導体膜111を形成する工程を利用し
て形成することができる。
<Variation 4>
In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, one of the electrodes constituting the retaining capacitance and the capacitance line can be made of a semiconductor film (specifically, an oxide semiconductor film). A specific example is shown in Figure 1.
This will be explained using Figure 5. Here, only the oxide semiconductor film 198 will be described, which is different from the oxide semiconductor film 119 and capacitance line 115 described in Figures 4 and 5. Figure 15 is a top view of the pixel 101 of this modified example, and in the pixel 101 shown in Figure 15, an oxide semiconductor film 198 is provided that serves as both one electrode of the retaining capacitance 197 and a capacitance line. The oxide semiconductor film 198 has a region that extends in a direction parallel to the signal line 109, and this region functions as a capacitance line. In the oxide semiconductor film 198, the region that overlaps with the pixel electrode 121 functions as one electrode of the retaining capacitance 197. The oxide semiconductor film 198 can be formed using the process of forming the oxide semiconductor film 111 included in the transistor 103 provided in the pixel 101 shown in Figure 15.

酸化物半導体膜198は、画素101それぞれにおいて走査線107と重畳するように
1つの酸化物半導体膜として設けることができる。つまり、酸化物半導体膜198は、1
行分全ての画素101において離間せず一続きの酸化物半導体膜として設けることができ
る。
The oxide semiconductor film 198 can be provided as a single oxide semiconductor film so as to overlap with the scan line 107 in each pixel 101. In other words, the oxide semiconductor film 198 is 1
It is possible to provide a continuous oxide semiconductor film without separation at all pixels 101 in a row.

また、酸化物半導体膜198を、1行分全ての画素101において離間せず一続きの酸
化物半導体膜として設ける場合、酸化物半導体膜198は走査線107と重畳するため、
走査線107の電位変化の影響により、容量線及び保持容量197の一方の電極として機
能しない場合がある。従って、図15に示すように、各画素101において酸化物半導体
膜198を離間して設ける。また、離間して設けられた酸化物半導体膜198を信号線1
09及び導電膜113の形成工程を利用して形成できる導電膜199を用いて電気的に接
続させることが好ましい。
Furthermore, if the oxide semiconductor film 198 is provided as a continuous oxide semiconductor film without separation across all pixels 101 in one row, the oxide semiconductor film 198 will overlap with the scan lines 107,
Due to the influence of potential changes in the scan line 107, one of the electrodes of the capacitance line and the retaining capacitance 197 may not function. Therefore, as shown in Figure 15, oxide semiconductor films 198 are provided spaced apart in each pixel 101. Furthermore, the spaced-apart oxide semiconductor films 198 are connected to the signal line 1
It is preferable to electrically connect using a conductive film 199 that can be formed using the process of forming 09 and the conductive film 113.

図15では、酸化物半導体膜198の容量線として機能する領域が信号線109と平行
方向に延伸した構造であるが、容量線と機能する領域は、走査線107と平行方向に延伸
している構造であってもよい。なお、酸化物半導体膜198の容量線と機能する領域が走
査線107と平行方向に延伸している構造の場合、トランジスタ103及び保持容量19
7において、酸化物半導体膜111と及び酸化物半導体膜198と、信号線109及び導
電膜113との間に絶縁膜を設けて電気的に分離させることが必要である。
In Figure 15, the region of the oxide semiconductor film 198 that functions as a capacitance line extends in a direction parallel to the signal line 109. However, the region that functions as a capacitance line may also be structured to extend in a direction parallel to the scan line 107. In the case where the region of the oxide semiconductor film 198 that functions as a capacitance line extends in a direction parallel to the scan line 107, the transistor 103 and the retaining capacitor 19
In step 7, it is necessary to electrically separate the oxide semiconductor film 111 and the oxide semiconductor film 198 from the signal line 109 and the conductive film 113 by providing an insulating film.

上記より、図15に示した画素101のように、酸化物半導体膜を、画素に設けられる
保持容量の一方の電極及び容量線として設けることで、画素の開口率を向上させることが
できる。
As shown above, by providing an oxide semiconductor film as one of the electrodes and capacitance lines of the retention capacitance provided in the pixel, as in the pixel 101 shown in Figure 15, the aperture ratio of the pixel can be improved.

〈変形例5〉
また、上記変形例として説明した画素101において、画素電極121と導電膜113
との間に生じる寄生容量、又は画素電極121と導電膜167との間に生じる寄生容量を
低減するため、当該寄生容量が生じる領域に有機絶縁膜を設けることができる。別言する
と、当該有機絶縁膜は、上記画素101において部分的に設けることができる。
<Example 5>
Furthermore, in the pixel 101 described as a modified example above, the pixel electrode 121 and the conductive film 113
In order to reduce the parasitic capacitance that occurs between the two, or between the pixel electrode 121 and the conductive film 167, an organic insulating film can be provided in the region where such parasitic capacitance occurs. In other words, the organic insulating film can be provided partially in the pixel 101.

当該有機絶縁膜としては、感光性、非感光性の有機樹脂を適用でき、例えば、アクリル
樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、エポキシ樹脂、又はシロキサン系樹脂などを用いるこ
とができる。また、有機絶縁膜としては、ポリアミドを用いることができる。
The organic insulating film can be either photosensitive or non-photosensitive organic resins, such as acrylic resins, benzocyclobutene-based resins, epoxy resins, or siloxane-based resins. Alternatively, polyamide can be used as the organic insulating film.

当該有機絶縁膜を部分的に設けるために上記列挙した材料を用いて絶縁膜を形成した後
、当該絶縁膜の加工が必要となる場合がある。当該有機絶縁膜の形成方法は特に限定され
ず、用いる材料に応じて適宜選択できる。例えば、スピンコート、ディップ、スプレー塗
布、液滴吐出法(インクジェット法)、スクリーン印刷、オフセット印刷などを適用する
ことができる。また、当該有機絶縁膜として感光性の有機樹脂を用いることで、当該有機
絶縁膜を形成する際にレジストマスクが不要となり、工程を簡略化できる。
In order to partially provide the organic insulating film, it may be necessary to process the insulating film after forming it using the materials listed above. The method for forming the organic insulating film is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the materials used. For example, spin coating, dip coating, spray coating, droplet ejection (inkjet method), screen printing, offset printing, etc., can be applied. Furthermore, by using a photosensitive organic resin as the organic insulating film, a resist mask is not required when forming the organic insulating film, and the process can be simplified.

〈変形例6〉
また、本発明の一態様である半導体装置において、容量線の構成を適宜変更することが
できる。本構造について、図16を用いて説明する。なお、ここでは、図4で説明した容
量線115と比較して、隣接する2つの画素の間において、容量線が位置する点が異なる
<Variation 6>
Furthermore, in a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the configuration of the capacitance lines can be appropriately changed. This structure will be explained with reference to Figure 16. Note that, in this case, the position of the capacitance line between two adjacent pixels differs from that of the capacitance line 115 described in Figure 4.

図16は、信号線409の伸張方向に隣接する画素401_1及び画素401_2の上
面図である。
Figure 16 is a top view of pixels 401_1 and 401_2, which are adjacent in the extension direction of signal line 409.

走査線407_1及び走査線407_2は、互いに平行であって、且つ信号線109に
略直交する方向に延伸して設けられている。走査線407_1及び走査線407_2の間
に、走査線407_1及び走査線407_2と互いに平行に容量線415が設けられてい
る。なお、容量線415は、画素401_1に設けられる保持容量405_1、及び画素
401_2に設けられる保持容量405_2と接続する。画素401_1及び画素401
_2の上面形状、及び構成要素の配置位置は、容量線415に対して対称である。
Scan lines 407_1 and 407_2 are parallel to each other and extend in a direction substantially perpendicular to the signal line 109. Capacitance line 415 is provided between scan lines 407_1 and 407_2, parallel to each other. Capacitance line 415 is connected to the retaining capacitance 405_1 provided in pixel 401_1 and the retaining capacitance 405_2 provided in pixel 401_2.
The top shape of _2 and the arrangement of its components are symmetrical with respect to the capacitance line 415.

画素401_1には、トランジスタ403_1及び当該トランジスタ403_1と接続
する画素電極421_1、及び保持容量405_1が設けられる。
Each pixel 401_1 is provided with a transistor 403_1, a pixel electrode 421_1 connected to the transistor 403_1, and a retaining capacitor 405_1.

トランジスタ403_1は、走査線407_1及び信号線409が交差する領域に設け
られている。トランジスタ403_1は、少なくとも、チャネル形成領域を有する酸化物
半導体膜411_1と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜(図16に図示せず)と、ソース電
極と、及びドレイン電極とを含む。なお、走査線407_1において、酸化物半導体膜4
11_1と重畳する領域はトランジスタ403_1のゲート電極として機能する。信号線
409において、酸化物半導体膜411_1と重畳する領域はトランジスタ403_1の
ソース電極として機能する。導電膜413_1において、酸化物半導体膜411_1と重
畳する領域はトランジスタ403_1のドレイン電極として機能する。導電膜413_1
及び画素電極421_1が開口417_1において接続する。
Transistor 403_1 is located in the region where the scan line 407_1 and the signal line 409 intersect. Transistor 403_1 includes at least an oxide semiconductor film 411_1 having a channel-forming region, a gate electrode, a gate insulating film (not shown in Figure 16), a source electrode, and a drain electrode. Note that in the scan line 407_1, the oxide semiconductor film 4
The region overlapping with 11_1 functions as the gate electrode of transistor 403_1. In signal line 409, the region overlapping with oxide semiconductor film 411_1 functions as the source electrode of transistor 403_1. In conductive film 413_1, the region overlapping with oxide semiconductor film 411_1 functions as the drain electrode of transistor 403_1. Conductive film 413_1
The pixel electrode 421_1 is connected at the aperture 417_1.

保持容量405_1は、開口423に設けられた導電膜425を通じて容量線415と
電気的に接続されている。保持容量405_1は、透光性を有する酸化物半導体で形成さ
れる酸化物半導体膜419_1と、透光性を有する画素電極421_1と、誘電体膜とし
て、トランジスタ403_1に含まれ、透光性を有する絶縁膜(図16に図示せず)とで
構成されている。即ち、保持容量405_1は透光性を有する。
The retaining capacitor 405_1 is electrically connected to the capacitance line 415 through a conductive film 425 provided in the opening 423. The retaining capacitor 405_1 is composed of an oxide semiconductor film 419_1 formed of a light-transmitting oxide semiconductor, a light-transmitting pixel electrode 421_1, and a light-transmitting insulating film (not shown in Figure 16) included in the transistor 403_1 as a dielectric film. In other words, the retaining capacitor 405_1 is light-transmitting.

画素401_2には、トランジスタ403_2及び当該トランジスタ403_2と接続
する保持容量405_2が設けられる。
Pixel 401_2 is provided with a transistor 403_2 and a retaining capacitor 405_2 connected to the transistor 403_2.

トランジスタ403_2は、走査線407_2及び信号線409が交差する領域に設け
られている。トランジスタ403_2は、少なくとも、チャネル形成領域を有する酸化物
半導体膜411_2と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜(図16に図示せず。)と、ソース
電極と、及びドレイン電極とを含む。なお、走査線407_2において、酸化物半導体膜
411_2と重畳する領域はトランジスタ403_2のゲート電極として機能する。信号
線409において、酸化物半導体膜411_2と重畳する領域はトランジスタ403_2
のソース電極として機能する。導電膜413_2において、酸化物半導体膜411_2と
重畳する領域はトランジスタ403_2のドレイン電極として機能する。導電膜413_
2及び画素電極421_2が開口417_2において接続する。
Transistor 403_2 is located in the region where the scan line 407_2 and the signal line 409 intersect. Transistor 403_2 includes at least an oxide semiconductor film 411_2 having a channel-forming region, a gate electrode, a gate insulating film (not shown in Figure 16), a source electrode, and a drain electrode. In scan line 407_2, the region overlapping with the oxide semiconductor film 411_2 functions as the gate electrode of transistor 403_2. In signal line 409, the region overlapping with the oxide semiconductor film 411_2 functions as the gate electrode of transistor 403_2
It functions as the source electrode. In the conductive film 413_2, the region superimposed with the oxide semiconductor film 411_2 functions as the drain electrode of the transistor 403_2. Conductive film 413_
2 and the pixel electrode 421_2 are connected at the aperture 417_2.

保持容量405_2は、保持容量405_1と同様に、開口423に設けられた導電膜
425を通じて容量線415と電気的に接続されている。保持容量405_2は、酸化物
半導体で形成される酸化物半導体膜419_2と、画素電極421_2と、誘電体膜とし
て、トランジスタ403_2に含まれる絶縁膜(図16に図示せず)とで構成されている
。酸化物半導体膜419_2、画素電極421_2、及び誘電体膜はそれぞれ透光性を有
するため、保持容量405_2は透光性を有する。
The retaining capacitor 405_2, like the retaining capacitor 405_1, is electrically connected to the capacitance line 415 through a conductive film 425 provided in the opening 423. The retaining capacitor 405_2 is composed of an oxide semiconductor film 419_2 made of an oxide semiconductor, a pixel electrode 421_2, and an insulating film (not shown in Figure 16) included in the transistor 403_2 as a dielectric film. Since the oxide semiconductor film 419_2, the pixel electrode 421_2, and the dielectric film are all translucent, the retaining capacitor 405_2 is translucent.

なお、トランジスタ403_1及びトランジスタ403_2、並びに保持容量405_
1及び保持容量405_2の断面構造はそれぞれ、図5に示すトランジスタ103及び保
持容量105同様であるため、ここでは省略する。また、トランジスタ403_1及びト
ランジスタ403_2、並びに保持容量405_1及び保持容量405_2は、トランジ
スタ103及び保持容量105を説明するために付した符号を適宜参照できる。
Note that transistors 403_1 and 403_2, and the retaining capacitance 405_
The cross-sectional structures of transistor 1 and retaining capacitor 405_2 are the same as those of transistor 103 and retaining capacitor 105 shown in Figure 5, and are therefore omitted here. Furthermore, transistors 403_1 and 403_2, and retaining capacitors 405_1 and 405_2 can be appropriately referenced using the same reference numerals used to describe transistor 103 and retaining capacitor 105.

上面形状において、隣接する2つ画素の間に容量線を設け、それぞれの画素に含まれる
保持容量及び当該容量線を接続することで、容量線の数を削減することが可能である。こ
の結果、各画素に容量線を設ける構造と比較して、画素の開口率をさらに高めることが可
能である。
In the top surface shape, a capacitance line is provided between two adjacent pixels, and by connecting the retained capacitance contained in each pixel with this capacitance line, it is possible to reduce the number of capacitance lines. As a result, it is possible to further increase the aperture ratio of the pixels compared to a structure in which a capacitance line is provided for each pixel.

〈変形例7〉
本発明の一態様である半導体装置において、画素内に設けられるトランジスタの形状は
上記変形例に示したトランジスタの形状に限定されず、適宜変更することができる。例え
ば、トランジスタにおいて、信号線109に含まれるソース電極がU字型(C字型、コの
字型、又は馬蹄型)とし、ドレイン電極を含む導電膜を囲む形状のトランジスタであって
もよい。このような形状とすることで、トランジスタの面積が小さくても、十分なチャネ
ル幅を確保することが可能となり、トランジスタの導通時に流れるドレイン電流(オン電
流ともいう。)の量を増やすことが可能となる。
<Variation 7>
In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the shape of the transistor provided in the pixel is not limited to the shape of the transistor shown in the above modified example, but can be changed as appropriate. For example, in the transistor, the source electrode included in the signal line 109 may be U-shaped (C-shaped, U-shaped, or horseshoe-shaped), and the transistor may have a shape that surrounds the conductive film including the drain electrode. By adopting such a shape, it is possible to secure a sufficient channel width even if the area of the transistor is small, and it is possible to increase the amount of drain current (also called on-current) that flows when the transistor conducts.

〈変形例8〉
上記変形例として説明した画素101、画素401_1及び画素401_2において、
酸化物半導体膜111が、ゲート絶縁膜127とソース電極として機能する領域を含む信
号線109及びドレイン電極として機能する領域を含む導電膜113との間に位置するト
ランジスタを用いたが、その代わりに、酸化物半導体膜111が、ソース電極として機能
する領域を含む信号線109及びドレイン電極として機能する領域を含む導電膜113と
、絶縁膜129の間に位置するトランジスタを用いることができる。
<Variation 8>
In the modified example described above, in pixels 101, 401_1 and 401_2,
In this example, a transistor was used in which the oxide semiconductor film 111 is located between the gate insulating film 127 and the conductive film 113, which includes a signal line 109 that functions as a source electrode and a region that functions as a drain electrode. Alternatively, a transistor can be used in which the oxide semiconductor film 111 is located between the conductive film 113, which includes a signal line 109 that functions as a source electrode and a region that functions as a drain electrode, and the insulating film 129.

〈変形例9〉
上記変形例として説明した画素101、画素401_1及び画素401_2において、
トランジスタ103として、チャネルエッチ型のトランジスタを示したが、その代わりに
、チャネル保護型のトランジスタを用いることができる。チャネル保護膜を設けることで
、酸化物半導体膜111の表面は、信号線109及び導電膜113の形成工程で用いるエ
ッチャントやエッチングガスに曝されず、酸化物半導体膜111及びチャネル保護膜の間
の不純物を低減できる。この結果、トランジスタ103のソース電極及びドレイン電極の
間に流れるリーク電流を低減することが可能である。
<Modification 9>
In the modified example described above, in pixels 101, 401_1 and 401_2,
Although a channel-etched transistor is shown as transistor 103, a channel-protected transistor can be used instead. By providing a channel protection film, the surface of the oxide semiconductor film 111 is not exposed to the etchant and etching gas used in the formation process of the signal line 109 and the conductive film 113, and impurities between the oxide semiconductor film 111 and the channel protection film can be reduced. As a result, it is possible to reduce the leakage current flowing between the source electrode and drain electrode of transistor 103.

〈変形例10〉
上記変形例として説明した画素101、画素401_1及び画素401_2において、
トランジスタ103として、1つのゲート電極を有するトランジスタを示したが、その代
わりに酸化物半導体膜111を介して対向する2つのゲート電極を有するトランジスタ(
デュアルゲートトランジスタ)を用いることができる。
<Variation 10>
In the modified example described above, in pixels 101, 401_1 and 401_2,
Although transistor 103 is shown as a transistor having one gate electrode, instead, a transistor having two opposing gate electrodes separated by an oxide semiconductor film 111 is shown (
A dual-gate transistor can be used.

デュアルゲートトランジスタは、本実施の形態で説明したトランジスタ103の絶縁膜
129上に、導電膜(バックゲート電極ともいえる。)を有する。当該導電膜は、少なく
とも酸化物半導体膜111のチャネル形成領域と重なる。例えば、当該導電膜は、チャネ
ル長方向の幅において、トランジスタのソース電極として機能する領域を含む信号線10
9とドレイン電極として機能する導電膜113との間の幅よりも短い形状とすることがで
きる。導電膜を酸化物半導体膜111のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによ
って、当該導電膜の電位は、信号線109に入力されるビデオ信号の最低電位とすること
が好ましい。この結果、当該導電膜と対向する酸化物半導体膜111の面において、ソー
ス電極及びドレイン電極の間に流れる電流を制御することが可能であり、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。また、当該導電膜を設けることで、周囲の
電界の変化が酸化物半導体膜111へ与える影響を軽減し、トランジスタ103の信頼性
を向上させることができる。
The dual-gate transistor has a conductive film (also called a back gate electrode) on the insulating film 129 of the transistor 103 described in this embodiment. This conductive film overlaps with at least the channel formation region of the oxide semiconductor film 111. For example, the conductive film includes a signal line 10 that functions as the source electrode of the transistor in the width of the channel length.
The shape can be shorter than the width between 9 and the conductive film 113 which functions as a drain electrode. By providing the conductive film in a position that overlaps with the channel formation region of the oxide semiconductor film 111, it is preferable that the potential of the conductive film be set to the lowest potential of the video signal input to the signal line 109. As a result, it is possible to control the current flowing between the source electrode and the drain electrode on the surface of the oxide semiconductor film 111 facing the conductive film, thereby reducing variations in the electrical characteristics of the transistor. Furthermore, by providing the conductive film, the influence of changes in the surrounding electric field on the oxide semiconductor film 111 can be reduced, improving the reliability of the transistor 103.

当該導電膜は、走査線107、信号線109、画素電極121などと同様の材料及び方
法により形成することができる。また、当該導電膜は、画素電極121を形成する工程を
利用して形成することができる。以上より、保持容量の一方の電極として、トランジスタ
に含まれる酸化物半導体と同じ形成工程で形成される半導体膜を用いることで、開口率を
高めつつ、電荷容量を大きくした保持容量を有する半導体装置を作製することができる。
また、開口率を高めることによって表示品位の優れた半導体装置を得ることができる。
The conductive film can be formed using the same materials and methods as the scanning lines 107, signal lines 109, and pixel electrodes 121. Furthermore, the conductive film can be formed using the process for forming the pixel electrodes 121. Therefore, by using a semiconductor film formed using the same formation process as the oxide semiconductor included in the transistor as one electrode of the retaining capacitance, it is possible to manufacture a semiconductor device with a retaining capacitance that increases both the aperture ratio and the charge capacitance.
Furthermore, by increasing the aperture ratio, it is possible to obtain a semiconductor device with excellent display quality.

また、画素内のトランジスタを、酸化物半導体を用いたトランジスタとし、当該トラン
ジスタに含まれる酸化物半導体膜を、酸素欠損が低減され、水素、窒素などの不純物が低
減された酸化物半導体膜とすることで、良好な電気特性を有する半導体装置を得ることで
きる。
Furthermore, by using an oxide semiconductor transistor for the transistor within the pixel, and by using an oxide semiconductor film in which oxygen vacancies are reduced and impurities such as hydrogen and nitrogen are reduced for the oxide semiconductor film contained in the transistor, a semiconductor device with good electrical properties can be obtained.

なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて
用いることができる。
Furthermore, the configurations shown in this embodiment can be used in appropriate combination with the configurations shown in other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置に含まれているトランジスタ
及び保持容量において、半導体膜である酸化物半導体膜に適用可能な一態様について説明
する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, we will describe one aspect of the transistor and retention capacitance included in the semiconductor device described in the above embodiment that is applicable to an oxide semiconductor film, which is a semiconductor film.

上記酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体、単結晶酸化物半導体、及び多結晶酸化物
半導体の他に、結晶部分を有する酸化物半導体(C Axis Aligned Cry
stalline Oxide Semiconductor:CAAC-OS)で構成
されていることが好ましい。
The above oxide semiconductor film includes amorphous oxide semiconductors, single-crystal oxide semiconductors, and polycrystalline oxide semiconductors, as well as oxide semiconductors having crystalline portions (C Axis Aligned Cry...
It is preferable that it is composed of a static oxide semiconductor (CAAC-OS).

CAAC-OS膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの
結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさである。従って、CAAC-
OS膜に含まれる結晶部は、一辺が10nm未満、5nm未満または3nm未満の立方体
内に収まる大きさの場合も含まれる。CAAC-OS膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも
欠陥準位密度が低いという特徴がある。以下、CAAC-OS膜について詳細な説明を行
う。
CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having multiple crystalline regions, and most of the crystalline regions are small enough to fit within a cube with sides of less than 100 nm. Therefore, CAAC-
The crystalline portions contained in the OS film may be small enough to fit within a cube with sides of less than 10 nm, less than 5 nm, or less than 3 nm. CAAC-OS films are characterized by a lower defect level density than microcrystalline oxide semiconductor films. A detailed explanation of CAAC-OS films follows below.

CAAC-OS膜を透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Elec
tron Microscope)によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち
結晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、C
AAC-OS膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
CAAC-OS film is examined using a transmission electron microscope (TEM).
When observed with a tron microscope, clear boundaries between crystalline regions, i.e., grain boundaries (also called crystal grain boundaries), cannot be confirmed. Therefore, C
AAC-OS films are less susceptible to the decrease in electron mobility caused by grain boundaries.

CAAC-OS膜を、試料面と概略平行な方向からTEMによって観察(断面TEM観
察)すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原
子の各層は、CAAC-OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹
凸を反映した形状であり、CAAC-OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
When a CAAC-OS film is observed by TEM from a direction roughly parallel to the sample surface (cross-sectional TEM observation), it can be confirmed that metal atoms are arranged in layers in the crystalline region. Each layer of metal atoms has a shape that reflects the irregularities of the surface (also called the formed surface) or the upper surface of the CAAC-OS film, and is arranged parallel to the formed surface or upper surface of the CAAC-OS film.

一方、CAAC-OS膜を、試料面と概略垂直な方向からTEMによって観察(平面T
EM観察)すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列している
ことを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られ
ない。
On the other hand, the CAAC-OS film was observed by TEM from a direction roughly perpendicular to the sample surface (planar T).
EM observation reveals that metal atoms in the crystalline regions are arranged in triangular or hexagonal shapes. However, no regularity is observed in the arrangement of metal atoms between different crystalline regions.

断面TEM観察および平面TEM観察より、CAAC-OS膜の結晶部は配向性を有し
ていることがわかる。
Cross-sectional TEM observation and planar TEM observation reveal that the crystalline portion of the CAAC-OS film exhibits orientation.

CAAC-OS膜に対し、X線回折(XRD:X-Ray Diffraction)
装置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnOの結晶を有するCAAC-OS
膜のout-of-plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、InGaZnOの結晶の(009)面に帰属され
ることから、CAAC-OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に
概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
X-ray diffraction (XRD) of CAAC-OS film
When structural analysis is performed using the device, for example, CAAC-OS having InGaNO4 crystals
Analysis of the film using the out-of-plane method sometimes reveals a peak at a diffraction angle (2θ) near 31°. Since this peak is attributed to the (009) plane of the InGaZnO4 crystal, it can be confirmed that the CAAC-OS film crystal has c-axis orientation, and that the c-axis is oriented in a direction approximately perpendicular to the surface on which it is formed or the upper surface.

一方、CAAC-OS膜に対し、c軸に概略垂直な方向からX線を入射させるin-p
lane法による解析では、2θが56°近傍にピークが現れる場合がある。このピーク
は、InGaZnOの結晶の(110)面に帰属される。InGaZnOの単結晶酸
化物半導体膜であれば、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)
として試料を回転させながら分析(φスキャン)を行うと、(110)面と等価な結晶面
に帰属されるピークが6本観察される。これに対し、CAAC-OS膜の場合は、2θを
56°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
On the other hand, in the CAAC-OS film, X-rays are incident from a direction approximately perpendicular to the c-axis in the in-p method.
In analysis using the lane method, a peak may appear when 2θ is around 56°. This peak is attributed to the (110) plane of the InGaNO₄ crystal. For a single-crystal oxide semiconductor film of InGaNO₄ , 2θ is fixed around 56°, and the normal vector of the sample plane is the axis (φ axis).
When the sample is rotated while being analyzed (φ scan), six peaks are observed that belong to a crystal plane equivalent to the (110) plane. In contrast, in the case of the CAAC-OS film, no clear peaks appear even when φ scan is performed with 2θ fixed near 56°.

以上のことから、CAAC-OS膜では、異なる結晶部間ではa軸およびb軸の配向は
不規則であるが、c軸配向性を有し、かつc軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平
行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面TEM観察で確認された層状に
配列した金属原子の各層は、結晶のab面に平行な面である。
From the above, it can be seen that in the CAAC-OS film, the orientation of the a-axis and b-axis is irregular between different crystalline regions, but the c-axis is oriented, and the c-axis is oriented in a direction parallel to the normal vector of the formed surface or the upper surface. Therefore, each layer of metal atoms arranged in layers as confirmed by the aforementioned cross-sectional TEM observation is a plane parallel to the ab-plane of the crystal.

なお、結晶部は、CAAC-OS膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を
行った際に形成される。上述したように、結晶のc軸は、CAAC-OS膜の被形成面ま
たは上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、CAAC-OS膜の
形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のc軸がCAAC-OS膜の被形成
面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
The crystalline portion is formed when the CAAC-OS film is deposited or when crystallization treatment such as heat treatment is performed. As described above, the c-axis of the crystal is oriented parallel to the normal vector of the surface or top surface of the CAAC-OS film. Therefore, for example, if the shape of the CAAC-OS film is changed by etching or other means, the c-axis of the crystal may not be parallel to the normal vector of the surface or top surface of the CAAC-OS film.

また、CAAC-OS膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、CAAC-OS
膜の結晶部が、CAAC-OS膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上
面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、CA
AC-OS膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部
分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
Furthermore, the degree of crystallinity in the CAAC-OS film does not need to be uniform. For example, CAAC-OS
When the crystalline portion of the film is formed by crystal growth from near the top surface of the CAAC-OS film, the region near the top surface may have a higher degree of crystallinity than the region near the surface where the crystals are formed.
When impurities are added to an AC-OS film, the degree of crystallinity in the areas where the impurities are added changes, and regions with different degrees of crystallinity may be formed.

なお、InGaZnOの結晶を有するCAAC-OS膜のout-of-plane
法による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現
れる場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC-OS膜中の一部に、c軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC-OS膜は、2θが31°近傍
にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
Furthermore, the out-of-plane of the CAAC-OS film having InGaNO4 crystals
Analysis by this method may reveal a peak near 36° of 2θ, in addition to the peak near 31° of 2θ. The peak near 36° of 2θ indicates that a portion of the CAAC-OS film contains crystals that do not have c-axis orientation. It is preferable that the CAAC-OS film shows a peak near 31° of 2θ and does not show a peak near 36° of 2θ.

CAAC-OSの形成方法としては、三つ挙げられる。 There are three possible methods for forming CAAC-OS.

第1の方法は、成膜温度を100℃以上450℃以下として酸化物半導体膜を成膜する
ことで、酸化物半導体膜に含まれる結晶部のc軸が、被形成面の法線ベクトル又は表面の
法線ベクトルに平行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。
The first method involves forming an oxide semiconductor film at a film formation temperature of 100°C to 450°C, thereby forming crystalline portions in which the c-axis of the crystalline portions contained in the oxide semiconductor film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface.

第2の方法は、酸化物半導体膜を薄い厚さで成膜した後、200℃以上700℃以下の
加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜に含まれる結晶部のc軸が、被形成面の法線ベク
トル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。
The second method involves forming an oxide semiconductor film with a thin thickness, and then performing a heat treatment at a temperature of 200°C to 700°C to form crystal portions in the oxide semiconductor film in which the c-axis of the crystal portions is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface.

第3の方法は、一層目の酸化物半導体膜を薄い厚さで成膜した後、200℃以上700
℃以下の加熱処理を行い、さらに二層目の酸化物半導体膜の成膜を行うことで、酸化物半
導体膜に含まれる結晶部のc軸が、被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平
行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。
The third method involves forming a thin first layer of oxide semiconductor film, followed by heating at 200°C or above 700°C.
This method involves performing a heat treatment below °C and then depositing a second oxide semiconductor film, thereby forming crystalline portions in the oxide semiconductor film where the c-axis of the crystalline portions is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface being formed or the normal vector of the surface.

酸化物半導体膜にCAAC-OSを適用したトランジスタは、可視光や紫外光の照射に
よる電気特性の変動が小さい。よって、酸化物半導体膜にCAAC-OSを適用したトラ
ンジスタは、良好な信頼性を有する。
Transistors with CAAC-OS applied to oxide semiconductor films exhibit minimal fluctuations in electrical properties due to irradiation with visible or ultraviolet light. Therefore, transistors with CAAC-OS applied to oxide semiconductor films have excellent reliability.

また、CAAC-OSは、多結晶である酸化物半導体スパッタリング用ターゲットを用
い、スパッタリング法によって成膜することが好ましい。当該スパッタリング用ターゲッ
トにイオンが衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域がa-b面か
ら劈開し、a-b面に平行な面を有する平板状又はペレット状のスパッタリング粒子とし
て剥離することがある。この場合、当該平板状又はペレット状のスパッタリング粒子が、
結晶状態を維持したまま被成膜面に到達することで、CAAC-OSを成膜することがで
きる。
Furthermore, CAAC-OS is preferably deposited by sputtering using a polycrystalline oxide semiconductor sputtering target. When ions collide with the sputtering target, the crystalline region contained in the sputtering target may cleave from the a-b plane and peel off as flat or pellet-shaped sputtering particles having a plane parallel to the a-b plane. In this case, the flat or pellet-shaped sputtering particles,
CAAC-OS can be deposited by reaching the film deposition surface while maintaining its crystalline state.

また、CAAC-OSを成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to apply the following conditions for forming the CAAC-OS film.

成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制で
きる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度(水素、水、二酸化炭素および窒素など)
を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点
が-80℃以下、好ましくは-100℃以下である成膜ガスを用いる。
Reducing the inclusion of impurities during film formation can suppress the disruption of the crystalline state caused by impurities. For example, the concentration of impurities present in the deposition chamber (hydrogen, water, carbon dioxide, nitrogen, etc.)
The problem can be solved by reducing the amount of impurities in the film-forming gas. Specifically, a film-forming gas with a dew point of -80°C or lower, preferably -100°C or lower, is used.

また、成膜時の被成膜面の加熱温度(例えば基板加熱温度)を高めることで、被成膜面
に到達後にスパッタリング粒子のマイグレーションが起こる。具体的には、被成膜面の温
度を100℃以上740℃以下、好ましくは150℃以上500℃以下として成膜する。
成膜時の被成膜面の温度を高めることで、平板状又はペレット状のスパッタリング粒子が
被成膜面に到達した場合、当該被成膜面上でマイグレーションが起こり、スパッタリング
粒子の平らな面が被成膜面に付着する。
Furthermore, increasing the heating temperature of the film deposition surface (e.g., substrate heating temperature) during film deposition causes migration of sputtering particles after they reach the deposition surface. Specifically, the film deposition is performed at a temperature of 100°C to 740°C, preferably 150°C to 500°C.
By increasing the temperature of the film deposition surface during film formation, when flat or pellet-shaped sputtering particles reach the surface, migration occurs on the surface, causing the flat side of the sputtering particles to adhere to the surface.

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメー
ジを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、30体積%以上、好ましくは100
体積%とする。
Furthermore, it is preferable to reduce plasma damage during film deposition by increasing the oxygen content in the deposition gas and optimizing the power. The oxygen content in the deposition gas should be 30% by volume or more, preferably 100%.
This is expressed as a percentage by volume.

スパッタリング用ターゲットの一例として、In-Ga-Zn-O化合物ターゲットに
ついて以下に示す。
As an example of a target for sputtering, an In-Ga-Zn-O compound target is shown below.

InO粉末、GaO粉末及びZnO粉末を所定のmol数で混合し、加圧処理後
、1000℃以上1500℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるIn-Ga
-Zn系金属酸化物ターゲットとする。なお、当該加圧処理は、冷却(又は放冷)しなが
ら行ってもよいし、加熱しながら行ってもよい。なお、X、Y及びZは任意の正数である
。ここで、所定のmol数比は、例えば、InO粉末、GaO粉末及びZnO粉末
が、2:2:1、8:4:3、3:1:1、1:1:1、4:2:3又は3:1:2であ
る。なお、粉末の種類、及びその混合するmol数比は、作製するスパッタリング用ター
ゲットによって適宜変更すればよい。
InO X powder, GaO Y powder, and ZnO Z powder are mixed in predetermined mole amounts, subjected to pressurization, and then heat-treated at a temperature of 1000°C to 1500°C to produce polycrystalline In-Ga
- A Zn-based metal oxide target is used. The pressurized treatment may be performed while cooling (or allowing to cool) or while heating. X, Y, and Z are arbitrary positive numbers. Here, the predetermined mole ratios are, for example, 2:2:1, 8:4:3, 3:1:1, 1 :1:1, 4:2:3, or 3:1:2 for InO X powder, GaO Y powder, and ZnO Z powder. The type of powder and the mole ratio in which they are mixed may be appropriately changed depending on the sputtering target being manufactured.

また、酸化物半導体膜は、複数の酸化物半導体膜が積層された構造でもよい。例えば、
酸化物半導体膜を、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜の積層として、第1の
酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜に、異なる原子数比の金属酸化物を用いてもよい
。例えば、第1の酸化物半導体膜に二種類の金属を含む酸化物、三種類の金属を含む酸化
物、四種類の金属を含む酸化物のうち一つを用い、第2の酸化物半導体膜に第1の酸化物
半導体膜と異なる二種類の金属を含む酸化物、三種類の金属を含む酸化物、四種類の金属
を含む酸化物を用いてもよい。
Furthermore, the oxide semiconductor film may have a structure in which multiple oxide semiconductor films are stacked. For example,
The oxide semiconductor film may be constructed as a stack of a first oxide semiconductor film and a second oxide semiconductor film, with metal oxides having different atomic ratios in the first and second oxide semiconductor films. For example, the first oxide semiconductor film may be made from one of the following: an oxide containing two types of metals, an oxide containing three types of metals, or an oxide containing four types of metals, while the second oxide semiconductor film may be made from an oxide containing two different types of metals, an oxide containing three types of metals, or an oxide containing four types of metals different from those in the first oxide semiconductor film.

酸化物半導体膜を2層構造とし、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜の構成
元素を同一とし、両者の原子数比を異ならせてもよい。例えば、第1の酸化物半導体膜の
原子数比をIn:Ga:Zn=3:1:2とし、第2の酸化物半導体膜の原子数比をIn
:Ga:Zn=1:1:1としてもよい。また、第1の酸化物半導体膜の原子数比をIn
:Ga:Zn=2:1:3とし、第2の酸化物半導体膜の原子数比をIn:Ga:Zn=
1:3:2としてもよい。なお、各酸化物半導体膜の原子数比は、誤差として上記の原子
数比のプラスマイナス20%の変動を含む。
The oxide semiconductor film may have a two-layer structure, with the constituent elements of the first and second oxide semiconductor films being the same, but with different atomic ratios. For example, the atomic ratio of the first oxide semiconductor film may be In:Ga:Zn = 3:1:2, and the atomic ratio of the second oxide semiconductor film may be In
The ratio of atoms in the first oxide semiconductor film may be set to Ga:Zn = 1:1:1. Alternatively, the atomic ratio of the first oxide semiconductor film may be set to In
Let :Ga:Zn = 2:1:3, and set the atomic ratio of the second oxide semiconductor film to In:Ga:Zn =
A ratio of 1:3:2 is also acceptable. Note that the atomic ratio of each oxide semiconductor film includes a tolerance of plus or minus 20% from the above atomic ratio.

この時、第1の酸化物半導体膜と第2の酸化物半導体膜のうち、ゲート電極に近い側(
チャネル側)の酸化物半導体膜のInとGaの原子数比をIn≧Gaとするとよい。また
ゲート電極から遠い側(バックチャネル側)の酸化物半導体膜のInとGaの原子数比を
In<Gaとするとよい。これらの積層構造により、電界効果移動度の高いトランジスタ
を作製することができる。一方、ゲート電極に近い側(チャネル側)の酸化物半導体膜の
InとGaの原子数比をIn<Gaとし、バックチャネル側の酸化物半導体膜のInとG
aの原子数比をIn≧Gaとすることで、トランジスタの経時変化や信頼性試験によるし
きい値電圧の変動量を低減することができる。
At this time, of the first oxide semiconductor film and the second oxide semiconductor film, the side closer to the terminal city (
It is preferable to set the atomic ratio of In to Ga in the oxide semiconductor film on the channel side to In ≥ Ga. Also, it is preferable to set the atomic ratio of In to Ga in the oxide semiconductor film on the side farther from the gate electrode (back channel side) to In < Ga. These stacked structures allow for the fabrication of transistors with high field-effect mobility. On the other hand, the atomic ratio of In to Ga in the oxide semiconductor film on the side closer to the gate electrode (channel side) should be set to In < Ga, and the atomic ratio of In to Ga in the oxide semiconductor film on the back channel side should be set to In < Ga.
By setting the atomic ratio of a to In ≥ Ga, it is possible to reduce the amount of fluctuation in the threshold voltage due to the aging of the transistor and reliability tests.

原子数比がIn:Ga:Zn=1:3:2である第1の酸化物半導体膜は、原子数比が
In:Ga:Zn=1:3:2である酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法によっ
て形成できる。基板温度を室温とし、スパッタリングガスにアルゴン、又はアルゴンと酸
素の混合ガスを用いて形成することができる。原子数比がIn:Ga:Zn=3:1:2
である第2の酸化物半導体膜は、原子数比がIn:Ga:Zn=3:1:2である酸化物
ターゲットを用い、第1の酸化物半導体膜と同様にして形成できる。
A first oxide semiconductor film with an atomic ratio of In:Ga:Zn = 1:3:2 can be formed by a sputtering method using an oxide target with an atomic ratio of In:Ga:Zn = 1:3:2. The substrate temperature is room temperature, and argon or a mixture of argon and oxygen is used as the sputtering gas. The atomic ratio is In:Ga:Zn = 3:1:2
The second oxide semiconductor film can be formed in the same manner as the first oxide semiconductor film, using an oxide target with an atomic ratio of In:Ga:Zn = 3:1:2.

また、酸化物半導体膜を3層構造とし、第1の酸化物半導体膜乃至第3の酸化物半導体
膜の構成元素を同一とし、且つそれぞれの原子数比を異ならせてもよい。酸化物半導体膜
を3層構造とする構成について、図17を用いて説明する。
Furthermore, the oxide semiconductor film may be configured as a three-layer structure, with the constituent elements of the first to third oxide semiconductor films being the same, but with different atomic ratios. A configuration of a three-layer oxide semiconductor film will be explained using Figure 17.

図17に示すトランジスタ297は、第1の酸化物半導体膜299a、第2の酸化物半
導体膜299b、及び第3の酸化物半導体膜299cがゲート絶縁膜127側から順に積
層されている。第1の酸化物半導体膜299a及び第3の酸化物半導体膜299cを構成
する材料は、InM1Zn(x≧1、y>1、z>0、M1=Ga、Hfなど)
で表記できる材料を用いる。ただし、第1の酸化物半導体膜299a及び第3の酸化物半
導体膜299cを構成する材料にGaを含ませる場合、含ませるGaの割合が多い、具体
的にはInM1Znで表記できる材料でX=10を超えると成膜時に粉が発生す
る恐れがあり、不適である。なお、トランジスタ297において、第1の酸化物半導体膜
299a、第2の酸化物半導体膜299b、及び第3の酸化物半導体膜299c以外の構
成は、上記実施の形態に記載したトランジスタ(例えば、実施の形態1に記載したトラン
ジスタ103)と同様の構成である。
The transistor 297 shown in Figure 17 has a first oxide semiconductor film 299a, a second oxide semiconductor film 299b, and a third oxide semiconductor film 299c stacked in order from the gate insulating film 127 side. The materials constituting the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c are InM1 x Zn y O z (x≧1, y>1, z>0, M1=Ga, Hf, etc.)
Materials that can be expressed as are used. However, when Ga is included in the materials constituting the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c, if the proportion of included Ga is large, specifically if X exceeds 10 in materials that can be expressed as InM1 X Zn Y O Z , there is a risk of powder generation during film formation, making it unsuitable. In addition, in transistor 297, the configuration other than the first oxide semiconductor film 299a, the second oxide semiconductor film 299b, and the third oxide semiconductor film 299c is the same as that of the transistor described in the above embodiment (for example, transistor 103 described in Embodiment 1).

また、第2の酸化物半導体膜299bを構成する材料は、InM2Zn(x≧
1、y≧x、z>0、M2=Ga、Snなど)で表記できる材料を用いる。
Furthermore, the material constituting the second oxide semiconductor film 299b is InM2 x Zn y O z (x ≥
1. Use materials that can be expressed as y≧x, z>0, M2=Ga, Sn, etc.

第1の酸化物半導体膜299aの伝導帯及び第3の酸化物半導体膜299cの伝導帯に
比べて第2の酸化物半導体膜299bの伝導帯が真空準位から最も深くなるような井戸型
構造を構成するように、第1、第2、及び第3の酸化物半導体膜の材料を適宜選択する。
The materials for the first, second, and third oxide semiconductor films are appropriately selected to form a well-type structure such that the conduction band of the second oxide semiconductor film 299b is the deepest from the vacuum level compared to the conduction band of the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c.

なお、実施の形態1で記載したように、酸化物半導体膜において第14族元素の一つで
あるシリコンや炭素はキャリアである電子を生成し、キャリア密度を増大させる。このた
め、シリコンや炭素が酸化物半導体膜に含まれると、酸化物半導体膜はn型化してしまう
。このため、各酸化物半導体膜に含まれるシリコン濃度及び炭素濃度は3×1018/c
以下、好ましくは3×1017/cm以下とする。特に、第2の酸化物半導体膜2
99bに第14族元素が多く混入しないように、第1の酸化物半導体膜299a及び第3
の酸化物半導体膜299cで、キャリアパスとなる第2の酸化物半導体膜299bを挟む
、又は囲む構成とすることが好ましい。即ち、第1の酸化物半導体膜299a及び第3の
酸化物半導体膜299cは、シリコン、炭素などの第14族元素が第2の酸化物半導体膜
299bに混入することを防ぐバリア膜とも呼べる。
As described in Embodiment 1, silicon and carbon, which are Group 14 elements in oxide semiconductor films, generate electrons, which are carriers, and increase the carrier density. Therefore, when silicon or carbon is included in an oxide semiconductor film, the oxide semiconductor film becomes n-type. For this reason, the silicon concentration and carbon concentration in each oxide semiconductor film are 3 × 10¹⁸ /C
or less, preferably 3 × 10¹⁷ / cm³ or less. In particular, the second oxide semiconductor film 2
To prevent a large amount of Group 14 elements from being mixed into 99b, the first oxide semiconductor film 299a and the third
It is preferable that the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c sandwich or surround the second oxide semiconductor film 299b, which serves as a carrier path. That is, the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c can also be called barrier films that prevent Group 14 elements such as silicon and carbon from being mixed into the second oxide semiconductor film 299b.

例えば、第1の酸化物半導体膜299aの原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2と
し、第2の酸化物半導体膜299bの原子数比をIn:Ga:Zn=3:1:2とし、第
3の酸化物半導体膜299cの原子数比をIn:Ga:Zn=1:1:1としてもよい。
なお、第3の酸化物半導体膜299cは、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1であ
る酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法によって形成できる。
For example, the atomic ratio of the first oxide semiconductor film 299a may be In:Ga:Zn = 1:3:2, the atomic ratio of the second oxide semiconductor film 299b may be In:Ga:Zn = 3:1:2, and the atomic ratio of the third oxide semiconductor film 299c may be In:Ga:Zn = 1:1:1.
The third oxide semiconductor film 299c can be formed by a sputtering method using an oxide target with an atomic ratio of In:Ga:Zn = 1:1:1.

または、第1の酸化物半導体膜299aを、原子数比がIn:Ga:Zn=1:3:2
である酸化物半導体膜とし、第2の酸化物半導体膜299bを、原子数比がIn:Ga:
Zn=1:1:1又はIn:Ga:Zn=1:3:2である酸化物半導体膜とし、第3の
酸化物半導体膜299cを、原子数比がIn:Ga:Zn=1:3:2である酸化物半導
体膜とした、3層構造としてもよい。
Alternatively, the first oxide semiconductor film 299a has an atomic ratio of In:Ga:Zn = 1:3:2
The oxide semiconductor film is such that the second oxide semiconductor film 299b has an atomic ratio of In:Ga:
The oxide semiconductor film may have an atomic ratio of Zn = 1:1:1 or In:Ga:Zn = 1:3:2, and the third oxide semiconductor film 299c may be an oxide semiconductor film with an atomic ratio of In:Ga:Zn = 1:3:2, resulting in a three-layer structure.

第1の酸化物半導体膜299a乃至第3の酸化物半導体膜299cの構成元素は同一で
あるため、第2の酸化物半導体膜299bは、第1の酸化物半導体膜299aとの界面に
おける欠陥準位(トラップ準位)が少ない。詳細には、当該欠陥準位(トラップ準位)は
、ゲート絶縁膜127と第1の酸化物半導体膜299aとの界面における欠陥準位よりも
少ない。このため、上記のように酸化物半導体膜が積層されていることで、トランジスタ
の経時変化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
Since the constituent elements of the first oxide semiconductor film 299a to the third oxide semiconductor film 299c are the same, the second oxide semiconductor film 299b has fewer defect levels (trap levels) at the interface with the first oxide semiconductor film 299a. More specifically, these defect levels (trap levels) are fewer than the defect levels at the interface between the gate insulating film 127 and the first oxide semiconductor film 299a. Therefore, by stacking the oxide semiconductor films as described above, it is possible to reduce the amount of variation in the threshold voltage due to the aging of the transistor and reliability tests.

また、第1の酸化物半導体膜299aの伝導帯及び第3の酸化物半導体膜299cの伝
導帯に比べて第2の酸化物半導体膜299bの伝導帯が真空準位から最も深くなるような
井戸型構造を構成するように、第1、第2、及び第3の酸化物半導体膜の材料を適宜選択
することで、トランジスタの電界効果移動度を高めることが可能であると共に、トランジ
スタの経時変化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
Furthermore, by appropriately selecting the materials of the first, second, and third oxide semiconductor films to form a well-type structure in which the conduction band of the second oxide semiconductor film 299b is the deepest from the vacuum level compared to the conduction band of the first oxide semiconductor film 299a and the third oxide semiconductor film 299c, it is possible to increase the field-effect mobility of the transistor and reduce the amount of fluctuation in the threshold voltage due to the transistor's aging and reliability tests.

また、第1の酸化物半導体膜299a乃至第3の酸化物半導体膜299cに、結晶性の
異なる酸化物半導体を適用してもよい。すなわち、単結晶酸化物半導体、多結晶酸化物半
導体、非晶質酸化物半導体、及びCAAC-OSを適宜組み合わせた構成としてもよい。
また、第1の酸化物半導体膜299a乃至第3の酸化物半導体膜299cのいずれか一に
非晶質酸化物半導体を適用すると、酸化物半導体膜の内部応力や外部からの応力を緩和し
、トランジスタの電気特性の変動が低減され、またトランジスタの経時変化や信頼性試験
によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
Furthermore, oxide semiconductors with different crystallinity may be applied to the first oxide semiconductor film 299a to the third oxide semiconductor film 299c. That is, a configuration may be used in which single-crystal oxide semiconductors, polycrystalline oxide semiconductors, amorphous oxide semiconductors, and CAAC-OS are appropriately combined.
Furthermore, by applying an amorphous oxide semiconductor to any one of the first oxide semiconductor film 299a to the third oxide semiconductor film 299c, internal and external stresses in the oxide semiconductor film are relieved, fluctuations in the electrical characteristics of the transistor are reduced, and fluctuations in the threshold voltage due to the transistor's aging and reliability tests can be reduced.

また、少なくともチャネル形成領域となりうる第2の酸化物半導体膜299bはCAA
C-OSであることが好ましい。また、バックチャネル側の酸化物半導体膜、本実施の形
態では、第3の酸化物半導体膜299cは、非晶質酸化物半導体又はCAAC-OSであ
ることが好ましい。このような構造とすることで、トランジスタの経時変化や信頼性試験
によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
Furthermore, the second oxide semiconductor film 299b, which can at least become a channel formation region, is CAA
It is preferable that the back channel oxide semiconductor film is C-OS. Furthermore, it is preferable that the back channel oxide semiconductor film, in this embodiment, the third oxide semiconductor film 299c, is amorphous oxide semiconductor or CAAC-OS. By adopting such a structure, it is possible to reduce the amount of fluctuation in the threshold voltage due to the aging of the transistor and reliability tests.

また、本発明の一態様である半導体装置において、トランジスタ103に図17に示す
トランジスタ297を適用した場合、保持容量105の一方の電極として機能する酸化物
半導体膜119も第1の酸化物半導体膜299a乃至第3の酸化物半導体膜299cの3
層構造となる。
Furthermore, in a semiconductor device according to one aspect of the present invention, when the transistor 297 shown in Figure 17 is applied to the transistor 103, the oxide semiconductor film 119 that functions as one electrode of the retaining capacitance 105 is also composed of three oxide semiconductor films: the first oxide semiconductor film 299a to the third oxide semiconductor film 299c.
It forms a layered structure.

この場合、画素のスイッチング素子であるトランジスタ297のチャネル形成領域は第
2の酸化物半導体膜299bであるといえる。そして、保持容量105においては、第1
の酸化物半導体膜299a乃至第3の酸化物半導体膜299cが保持容量105の一方の
電極として機能するといえる。
In this case, the channel formation region of the transistor 297, which is the switching element of the pixel, can be said to be the second oxide semiconductor film 299b. And in the holding capacitance 105, the first
It can be said that the oxide semiconductor films 299a to the third oxide semiconductor film 299c function as one of the electrodes of the retention capacity 105.

つまり、この構成とする場合、画素のスイッチング素子であるトランジスタのチャネル
形成領域は、保持容量の一方の電極として機能する酸化物半導体膜が設けられている表面
とは、異なる表面上に設けられる。
In other words, in this configuration, the channel formation region of the transistor, which is the switching element of the pixel, is located on a different surface from the surface on which the oxide semiconductor film, which functions as one of the electrodes of the retaining capacitance, is provided.

なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて
用いることができる。
Furthermore, the configurations shown in this embodiment can be used in appropriate combination with the configurations shown in other embodiments.

(実施の形態3)
上記実施の形態で一例を示したトランジスタ及び保持容量を用いて表示機能を有する半
導体装置(表示装置ともいう。)を作製することができる。また、トランジスタを含む駆
動回路の一部又は全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成
することができる。本実施の形態では、上記実施の形態で一例を示したトランジスタを用
いた表示装置の例について、図面を用いて説明する。
(Embodiment 3)
A semiconductor device (also called a display device) having a display function can be manufactured using the transistor and retention capacitor shown as an example in the above embodiment. Furthermore, a part or all of the drive circuit including the transistor can be integrally formed on the same substrate as the pixel section to form a system-on-panel. In this embodiment, an example of a display device using the transistor shown as an example in the above embodiment will be described with reference to the drawings.

図18(A)において、第1の基板901上に設けられた画素部902を囲むようにし
て、シール材905が設けられ、第2の基板906によって封止されている。図18(A
)においては、第1の基板901上のシール材905によって囲まれている領域とは異な
る領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体又は多結晶半導体で形成された信号線駆
動回路903、及び走査線駆動回路904が実装されている。また、信号線駆動回路90
3、走査線駆動回路904、又は画素部902に与えられる各種信号及び電位は、FPC
(Flexible printed circuit)918a、FPC918bから
供給されている。
In Figure 18(A), a sealing material 905 is provided so as to surround the pixel portion 902 provided on the first substrate 901, and is sealed by the second substrate 906.
In this case, a signal line drive circuit 903 and a scan line drive circuit 904, both made of single-crystal or polycrystalline semiconductor material on a separately prepared substrate, are mounted in a region different from the region surrounded by the sealing material 905 on the first substrate 901.
3. Various signals and potentials are supplied to the scan line drive circuit 904 or the pixel unit 902, FPC
(Flexible printed circuit) 918a, supplied from FPC918b.

図18(B)及び図18(C)において、第1の基板901上に設けられた画素部90
2と、走査線駆動回路904とを囲むようにして、シール材905が設けられている。ま
た画素部902と、走査線駆動回路904の上に第2の基板906が設けられている。従
って、画素部902と、走査線駆動回路904とは、第1の基板901とシール材905
と第2の基板906とによって、表示素子と共に封止されている。図18(B)及び図1
8(C)においては、第1の基板901上のシール材905によって囲まれている領域と
は異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体又は多結晶半導体で形成された信
号線駆動回路903が実装されている。図18(B)及び図18(C)においては、信号
線駆動回路903、走査線駆動回路904、又は画素部902に与えられる各種信号及び
電位は、FPC918から供給されている。
In Figures 18(B) and 18(C), the pixel portion 90 is provided on the first substrate 901.
A sealing material 905 is provided so as to surround the first substrate 901 and the scan line drive circuit 904. A second substrate 906 is provided on top of the pixel section 902 and the scan line drive circuit 904. Therefore, the pixel section 902 and the scan line drive circuit 904 are separated by the first substrate 901 and the sealing material 905.
The display element is sealed together with the second substrate 906. (Figures 18(B) and 1)
In 8(C), a signal line drive circuit 903, formed of a single-crystal or polycrystalline semiconductor on a separately prepared substrate, is mounted in a region different from the region surrounded by the sealing material 905 on the first substrate 901. In Figures 18(B) and 18(C), various signals and potentials are supplied to the signal line drive circuit 903, the scan line drive circuit 904, or the pixel section 902 from the FPC 918.

また、図18(B)及び図18(C)においては、信号線駆動回路903を別途形成し
、第1の基板901に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線
駆動回路を別途形成して実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の
一部のみを別途形成して実装してもよい。
Furthermore, while Figures 18(B) and 18(C) show an example in which a signal line drive circuit 903 is separately formed and mounted on the first substrate 901, the configuration is not limited to this. A scan line drive circuit may be separately formed and mounted, or only a part of the signal line drive circuit or a part of the scan line drive circuit may be separately formed and mounted.

なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG(C
hip On Glass)方法、ワイヤボンディング方法、或いはTAB(Tape
Automated Bonding)方法などを用いることができる。図18(A)は
、COG方法により信号線駆動回路903、走査線駆動回路904を実装する例であり、
図18(B)は、COG方法により信号線駆動回路903を実装する例であり、図18(
C)は、TAB方法により信号線駆動回路903を実装する例である。
Furthermore, the method of connecting the separately formed drive circuit is not particularly limited, and COG (C
Hip-on-Glass (HIP) method, wire bonding method, or TAB (Tape)
Methods such as Automated Bonding can be used. Figure 18(A) shows an example of implementing the signal line drive circuit 903 and the scan line drive circuit 904 using the COG method.
Figure 18(B) shows an example of implementing the signal line drive circuit 903 using the COG method, and Figure 18(
C) is an example of implementing the signal line drive circuit 903 using the TAB method.

また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、当該パネルにコントロ
ーラを含むICなどを実装した状態にあるモジュールとを含む。
Furthermore, the display device includes a panel in which the display elements are sealed, and a module on which an IC including a controller is mounted.

なお、本明細書における表示装置とは、画像表示デバイスまたは表示デバイスを指す。
また、表示装置の代わりに光源(照明装置含む。)として機能させることができる。また
、コネクター、例えばFPCもしくはTCPが取り付けられたモジュール、TCPの先に
プリント配線板が設けられたモジュール、又は表示素子にCOG方式によりIC(集積回
路)が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
In this specification, "display device" refers to an image display device or a display device.
Furthermore, it can function as a light source (including lighting devices) instead of a display device. Also, modules to which connectors, such as FPCs or TCPs, are attached, modules to which printed circuit boards are provided at the end of TCPs, or modules to which ICs (integrated circuits) are directly mounted on the display element using the COG method are all included as display devices.

また、第1の基板901上に設けられた画素部902及び走査線駆動回路904は、ト
ランジスタを複数有しており、上記実施の形態で示したトランジスタを適用することがで
きる。
Furthermore, the pixel section 902 and the scan line driving circuit 904 provided on the first substrate 901 have multiple transistors, and the transistors shown in the above embodiment can be used.

表示装置に設けられる表示素子としては液晶素子(液晶表示素子ともいう。)、発光素
子(発光表示素子ともいう。)を用いることができる。発光素子は、電流又は電圧によっ
て輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には有機EL(Electro
Luminescence)素子、無機EL素子などが含まれる。また、電子インクな
ど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。図19
に、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の例を示す。
Liquid crystal elements (also called liquid crystal display elements) and light-emitting elements (also called light-emitting display elements) can be used as display elements provided in a display device. Light-emitting elements include elements whose brightness is controlled by current or voltage, and specifically include organic EL (Electron).
This includes luminescence elements, inorganic EL elements, etc. Furthermore, display media whose contrast changes due to electrical action, such as electronic ink, can also be applied. (Figure 19)
The following shows an example of a liquid crystal display device that uses liquid crystal elements as display elements.

図19及び図20は、図18(B)の一点鎖線X1-X2間の断面図である。なお、図
19及び図20において、画素部の構造は一部のみ記載している。
Figures 19 and 20 are cross-sectional views between the dashed line X1 and X2 in Figure 18(B). Note that only a portion of the pixel structure is shown in Figures 19 and 20.

図19及び図20に示す表示装置は、縦電界方式の液晶表示装置である。液晶表示装置
は、接続端子電極915及び端子電極916を有しており、接続端子電極915及び端子
電極916はFPC918が有する端子と異方性導電剤919を介して、電気的に接続さ
れている。
The display devices shown in Figures 19 and 20 are vertical electric field type liquid crystal display devices. The liquid crystal display device has connection terminal electrodes 915 and terminal electrodes 916, and the connection terminal electrodes 915 and terminal electrodes 916 are electrically connected to terminals of the FPC 918 via an anisotropic conductive agent 919.

接続端子電極915は、第1の電極930と同じ導電膜から形成され、端子電極916
は、トランジスタ910、911のソース電極及びドレイン電極と同じ導電膜で形成され
ている。
The connecting terminal electrode 915 is formed from the same conductive film as the first electrode 930, and the terminal electrode 916
It is formed of the same conductive film as the source and drain electrodes of transistors 910 and 911.

また、第1の基板901上に設けられた画素部902及び走査線駆動回路904は、ト
ランジスタを複数有しており画素部902に含まれるトランジスタ910と、走査線駆動
回路904に含まれるトランジスタ911とを例示している。トランジスタ910及びト
ランジスタ911に含まれる酸化物半導体膜上には実施の形態1に示す絶縁膜129、絶
縁膜131及び絶縁膜132に相当する絶縁膜924が設けられている。なお、絶縁膜9
23は下地膜として機能する絶縁膜である。
Furthermore, the pixel section 902 and the scan line driving circuit 904 provided on the first substrate 901 have multiple transistors, with the transistor 910 included in the pixel section 902 and the transistor 911 included in the scan line driving circuit 904 being examples. An insulating film 924 corresponding to the insulating film 129, insulating film 131, and insulating film 132 shown in Embodiment 1 is provided on the oxide semiconductor film included in transistors 910 and 911.
23 is an insulating film that functions as a base layer.

本実施の形態では、トランジスタ910及びトランジスタ911として、上記実施の形
態で示したトランジスタのいずれかを適用することができる。また、酸化物半導体膜92
7、絶縁膜924、及び第1の電極930を用いて保持容量926が構成されている。な
お、酸化物半導体膜927は、容量線929と、ゲート絶縁膜922に形成された開口に
形成される電極928を介して、電気的に接続されている。容量線929は、トランジス
タ910及びトランジスタ911のゲート電極として機能する領域を含む走査線と同じ導
電膜から形成される。なお、ここでは、保持容量926として実施の形態1に示した構成
の保持容量を図示しているが、適宜他の実施の形態に示した構成の保持容量を用いること
ができる。
In this embodiment, either of the transistors shown in the above embodiment can be used as transistor 910 and transistor 911. Also, the oxide semiconductor film 92
7. The retaining capacitance 926 is constructed using the insulating film 924 and the first electrode 930. The oxide semiconductor film 927 is electrically connected via the capacitance line 929 and the electrode 928 formed in an opening in the gate insulating film 922. The capacitance line 929 is formed from the same conductive film as the scan line, which includes the region that functions as the gate electrode of transistors 910 and 911. Here, the retaining capacitance 926 is shown as the retaining capacitance with the configuration shown in Embodiment 1, but retaining capacitances with configurations shown in other embodiments can be used as appropriate.

また、走査線駆動回路904に含まれるトランジスタ911において、図19(A)で
は、絶縁膜924上であって、酸化物半導体膜のチャネル形成領域と重なる位置に導電膜
917が設けられている構造を示している。図19(B)では、絶縁膜924上に絶縁膜
951が設けられており、絶縁膜951上であって、酸化物半導体膜のチャネル形成領域
と重なる位置に導電膜917が設けられている構造を示している。
Furthermore, in the transistor 911 included in the scan line drive circuit 904, Figure 19(A) shows a structure in which a conductive film 917 is provided on the insulating film 924 at a position overlapping with the channel formation region of the oxide semiconductor film. In Figure 19(B), an insulating film 951 is provided on the insulating film 924, and a conductive film 917 is provided on the insulating film 951 at a position overlapping with the channel formation region of the oxide semiconductor film.

導電膜917は電位を供給することが可能であり、トランジスタ911のゲート電極と
して機能する。つまり、トランジスタ911はデュアルゲートトランジスタである。なお
、導電膜917は第1の電極930と同じ導電膜で形成することができる。また、導電膜
917は、チャネル長方向の幅において、トランジスタ911のソース電極とドレイン電
極との間の幅よりも短い形状とすることができる。
The conductive film 917 can supply potential and functions as the gate electrode of the transistor 911. In other words, the transistor 911 is a dual-gate transistor. The conductive film 917 can be formed from the same conductive film as the first electrode 930. Furthermore, the conductive film 917 can have a shape that is shorter in the channel length direction than the width between the source electrode and the drain electrode of the transistor 911.

走査線駆動回路904に含まれるトランジスタ911は、導電膜917が設けられてい
ることで、異なるドレイン電圧においてオン電流が流れ始めるゲート電圧(立ち上がりゲ
ート電圧)の変動を低減することができる。また、トランジスタ911は、導電膜917
が設けられていることで、酸化物半導体膜の導電膜917側の領域において、トランジス
タ911のソース電極及びドレイン電極間に流れる電流を制御することが可能である。そ
れゆえ、走査線駆動回路904に含まれる複数のトランジスタ間における電気特性の変動
を低減することができる。そして、トランジスタ911において、導電膜917の電位を
走査線駆動回路904の最低電位と同電位、又は当該最低電位と同等の電位とすることで
、トランジスタ911のしきい値電圧の変動を低減することが可能であるため、信頼性を
高めることができる。なお、走査線駆動回路904の最低電位とは、走査線駆動回路90
4を動作させる際に供給する電位のうち、最も低い電位のことをいう。例えば、走査線駆
動回路104を動作させる際に供給する電位を、トランジスタ911のソース電極の電位
を基準とする場合、当該ソース電極の電位(Vss)である。
The transistor 911 included in the scan line drive circuit 904 is provided with a conductive film 917, which reduces fluctuations in the gate voltage (rising gate voltage) at which on-current begins to flow at different drain voltages.
The provision of this makes it possible to control the current flowing between the source electrode and drain electrode of the transistor 911 in the conductive film 917 region of the oxide semiconductor film. Therefore, fluctuations in electrical characteristics between multiple transistors included in the scan line drive circuit 904 can be reduced. Furthermore, by setting the potential of the conductive film 917 in transistor 911 to the same potential as the lowest potential of the scan line drive circuit 904, or a potential equivalent to that lowest potential, fluctuations in the threshold voltage of transistor 911 can be reduced, thereby improving reliability. The lowest potential of the scan line drive circuit 904 refers to the scan line drive circuit 90
This refers to the lowest potential supplied when operating 4. For example, when the potential supplied when operating the scan line drive circuit 104 is referenced to the potential of the source electrode of transistor 911, it is the potential of the source electrode (Vss).

走査線駆動回路904に含まれるトランジスタ911において、絶縁膜924の厚さが
薄いと、酸化物半導体膜に加わる導電膜917からの電界の影響によって、トランジスタ
911の電気特性の変動が生じる場合がある。そこで、図19(B)のように絶縁膜95
1を設けることによって、当該電界の影響を制御することができ、トランジスタ911の
電気特性を良好にすることができる。
In the transistor 911 included in the scan line drive circuit 904, if the thickness of the insulating film 924 is thin, the electric field from the conductive film 917 applied to the oxide semiconductor film may cause fluctuations in the electrical characteristics of the transistor 911. Therefore, as shown in Figure 19(B), the insulating film 95
By providing (1), the influence of the electric field can be controlled, and the electrical characteristics of the transistor 911 can be improved.

絶縁膜951は、絶縁膜924に適用できる材料で設けることができる。また、絶縁膜
951として、有機絶縁膜を用いることができる。当該有機絶縁膜としては、感光性、非
感光性の有機樹脂が挙げられ、例えば、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、エポ
キシ樹脂、又はシロキサン系樹脂などを用いることができる。また、当該有機絶縁膜とし
ては、ポリアミドを用いることができる。なお、当該有機絶縁膜の形成方法は特に限定さ
れず、用いる材料に応じて適宜選択できる。例えば、スピンコート、ディップ、スプレー
塗布、液滴吐出法(インクジェット法)、スクリーン印刷、オフセット印刷などを適用す
ることができる。
The insulating film 951 can be made of a material applicable to the insulating film 924. Alternatively, an organic insulating film can be used as the insulating film 951. Examples of such organic insulating films include photosensitive and non-photosensitive organic resins, such as acrylic resins, benzocyclobutene resins, epoxy resins, or siloxane resins. Polyamide can also be used as the organic insulating film. The method for forming the organic insulating film is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the material used. For example, spin coating, dipping, spray coating, droplet ejection (inkjet method), screen printing, and offset printing can be applied.

また、導電膜917は外部の電場を遮蔽する機能も有する。すなわち外部の電場が内部
(トランジスタを含む回路部)に作用しないようにする機能(特に静電気に対する静電遮
蔽機能)も有する。導電膜917の遮蔽機能により、トランジスタ911は、静電気など
の外部の電場の影響によるトランジスタの電気特性の変動が抑制することができ、信頼性
を高めることができる。
Furthermore, the conductive film 917 also has the function of shielding against external electric fields. That is, it has the function of preventing external electric fields from acting on the inside (circuit part including the transistor) (particularly an electrostatic shielding function against static electricity). Due to the shielding function of the conductive film 917, the transistor 911 can suppress fluctuations in the electrical characteristics of the transistor due to the influence of external electric fields such as static electricity, thereby improving its reliability.

なお、図19においては、走査線駆動回路に含まれるトランジスタを図示したが、信号
線駆動回路に含まれるトランジスタもトランジスタ911と同様にデュアルゲートトラン
ジスタとすることができる。信号線駆動回路に含まれるトランジスタをデュアルゲートト
ランジスタとすることで、当該トランジスタはトランジスタ911と同様の効果を奏する
In Figure 19, the transistors included in the scan line drive circuit are shown, but the transistors included in the signal line drive circuit can also be dual-gate transistors, similar to transistor 911. By making the transistors included in the signal line drive circuit dual-gate transistors, these transistors will have the same effect as transistor 911.

上記より、本発明の一態様である半導体装置(表示装置)は信頼性の高い半導体装置で
ある。
Based on the above, one aspect of the present invention, the semiconductor device (display device), is a highly reliable semiconductor device.

次に、図19に示す縦電界方式の液晶表示装置と異なる構造について説明する。具体的
には横電界方式の液晶表示装置について図20を用いて説明する。図20は、横電界方式
の一例である、FFS(Fringe Field Switching)モードの液晶
表示装置である。
Next, we will describe a structure that differs from the vertical electric field type liquid crystal display device shown in Figure 19. Specifically, we will describe the horizontal electric field type liquid crystal display device using Figure 20. Figure 20 is an example of a horizontal electric field type liquid crystal display device in FFS (Fringe Field Switching) mode.

図20に示す液晶表示装置において、接続端子電極915は、第1の電極940と同じ
材料及び同じ工程で形成され、端子電極916は、トランジスタ910、911のソース
電極及びドレイン電極と同じ材料及び同じ工程で形成されている。
In the liquid crystal display device shown in Figure 20, the connection terminal electrode 915 is formed from the same material and using the same process as the first electrode 940, and the terminal electrode 916 is formed from the same material and using the same process as the source electrode and drain electrode of transistors 910 and 911.

また、液晶素子943は、絶縁膜924上に形成される第1の電極940、第2の電極
941、及び液晶908を含む。なお、液晶素子943は、実施の形態1に示す保持容量
105と同様の構造とすることができる。第1の電極940は、図19に示す第1の電極
930に示す材料を適宜用いることができる。また、第1の電極940は、平面形状が、
櫛歯状、階段状、梯子状等である。第2の電極941は共通電極として機能し、実施の形
態1に示す酸化物半導体膜119と同様に形成することができる。第1の電極940及び
第2の電極941の間には絶縁膜924が設けられている。
Furthermore, the liquid crystal element 943 includes a first electrode 940, a second electrode 941, and liquid crystal 908 formed on the insulating film 924. The liquid crystal element 943 can have the same structure as the holding capacitance 105 shown in Embodiment 1. The first electrode 940 can use the material shown for the first electrode 930 in Figure 19 as appropriate. Also, the planar shape of the first electrode 940 is...
The shape may be comb-like, stepped, ladder-like, etc. The second electrode 941 functions as a common electrode and can be formed in the same way as the oxide semiconductor film 119 shown in Embodiment 1. An insulating film 924 is provided between the first electrode 940 and the second electrode 941.

第2の電極941は、電極945を介して、共通配線946と接続する。なお、電極9
45は、トランジスタ910、トランジスタ911のソース電極及びドレイン電極と同じ
導電膜から形成される。共通配線946は、トランジスタ910、トランジスタ911の
ゲート電極と同じ材料及び同じ工程で形成される。なお、ここでは、液晶素子943とし
て実施の形態1に示した保持容量を用いて説明したが、適宜他の実施の形態に示した保持
容量を用いることができる。
The second electrode 941 is connected to the common wiring 946 via electrode 945.
45 is formed from the same conductive film as the source and drain electrodes of transistors 910 and 911. The common wiring 946 is formed from the same material and using the same process as the gate electrodes of transistors 910 and 911. In this description, the retaining capacitance shown in Embodiment 1 was used as the liquid crystal element 943, but other retaining capacitances shown in other embodiments can be used as appropriate.

なお、図20に示す液晶表示装置の走査線駆動回路904に含まれるトランジスタ91
1において、図19(B)と同様に導電膜917と絶縁膜924との間に絶縁膜951を
設けることができる。
Note that the transistor 91 is included in the scan line driving circuit 904 of the liquid crystal display device shown in Figure 20.
In 1, an insulating film 951 can be provided between the conductive film 917 and the insulating film 924, similar to Figure 19(B).

ここで、本発明の一態様である半導体装置(表示装置)に含まれるトランジスタにおい
て、例えば、走査線駆動回路904に含まれる複数のトランジスタにおいて、ゲート電極
を含む配線とソース電極又はドレイン電極を含む配線とが導電膜によって電気的に接続さ
れる構造について説明する。図21(A)に当該構造の上面図を示し、図21(B)に図
21(A)の一点鎖線Y1-Y2間及び一点鎖線Z1-Z2間の断面図を示す。
Here, in a transistor included in a semiconductor device (display device) according to one aspect of the present invention, for example, in a plurality of transistors included in a scan line driving circuit 904, a structure in which a wiring including a gate electrode and a wiring including a source electrode or drain electrode are electrically connected by a conductive film will be described. Figure 21(A) shows a top view of the structure, and Figure 21(B) shows a cross-sectional view between the dashed lines Y1-Y2 and Z1-Z2 in Figure 21(A).

図21(A)より、トランジスタ911のゲート電極を含む配線950、及びトランジ
スタ911のソース電極を含む配線952は、開口954及び開口956に設けられた導
電膜958と接している。
As shown in Figure 21(A), the wiring 950 including the gate electrode of transistor 911 and the wiring 952 including the source electrode of transistor 911 are in contact with the conductive film 958 provided in the openings 954 and 956.

図21(B)より、断面構造は、基板901上に絶縁膜923が設けられており、絶縁
膜923上に配線950が設けられており、配線950及び絶縁膜923上にはゲート絶
縁膜922が設けられており、ゲート絶縁膜922上には配線952が設けられており、
ゲート絶縁膜922及び配線952上には絶縁膜924が設けられている。そして、一点
鎖線Y1-Y2の領域において、ゲート絶縁膜922及び絶縁膜924に配線950に達
する開口954が設けられており、一点鎖線Z1-Z2の領域において、絶縁膜924に
配線952に達する開口956が設けられている。そして、絶縁膜924上と、開口95
4及び開口956とには導電膜958が設けられている。
As shown in Figure 21(B), the cross-sectional structure is such that an insulating film 923 is provided on the substrate 901, wiring 950 is provided on the insulating film 923, a gate insulating film 922 is provided on the wiring 950 and the insulating film 923, and wiring 952 is provided on the gate insulating film 922.
An insulating film 924 is provided on the gate insulating film 922 and the wiring 952. In the region of the dashed line Y1-Y2, an opening 954 reaching the wiring 950 is provided in the gate insulating film 922 and the insulating film 924, and in the region of the dashed line Z1-Z2, an opening 956 reaching the wiring 952 is provided in the insulating film 924. And on the insulating film 924 and the opening 95
A conductive film 958 is provided in both 4 and the opening 956.

上記より、ゲート電極を含む配線950とソース電極又はドレイン電極を含む配線95
2とが、導電膜958によって電気的に接続されている。
From the above, wiring 950 including the gate electrode and wiring 95 including the source electrode or drain electrode
The two are electrically connected by a conductive film 958.

導電膜958は、トランジスタ911の導電膜917の形成工程を利用して形成するこ
とができる。なお、走査線駆動回路904に含まれる複数のトランジスタにおいて、ゲー
ト電極を含む配線とソース電極又はドレイン電極を含む配線とが導電膜によって電気的に
接続される構造とする場合は、トランジスタのチャネル形成領域と重なる位置に導電膜を
設けない構成とすることが好ましい。
The conductive film 958 can be formed using the process for forming the conductive film 917 of the transistor 911. In the case of multiple transistors included in the scan line drive circuit 904, where the wiring including the gate electrode and the wiring including the source electrode or drain electrode are electrically connected by a conductive film, it is preferable not to provide a conductive film in a position that overlaps with the channel formation region of the transistor.

開口954及び開口956は一括して形成することができる。詳細は以下の通りである
。配線950上にゲート絶縁膜922に加工される絶縁膜を形成し、当該絶縁膜上に配線
952を形成し、配線952上に絶縁膜924に加工される絶縁膜を形成する。その後、
絶縁膜924上にマスクを形成し、当該マスクを用いて加工することにより、開口954
及び開口956を形成することができる。当該マスクとしては、レジストマスクを用いる
ことができる。当該加工としては、ドライエッチングを利用することができる。配線95
0が金属材料などで形成することで、配線950及びゲート絶縁膜922におけるエッチ
ング選択比を高くすることができるため、当該ドライエッチングによって、開口954及
び開口956を一括して形成することができる。
The openings 954 and 956 can be formed at once. Details are as follows: An insulating film to be processed into a gate insulating film 922 is formed on the wiring 950, the wiring 952 is formed on the insulating film, and an insulating film to be processed into an insulating film 924 is formed on the wiring 952. After that,
A mask is formed on the insulating film 924, and by processing using the mask, an opening 954 is formed.
And an opening 956 can be formed. A resist mask can be used as the mask. Dry etching can be used as the processing method. Wiring 95
By forming 0 with a metallic material, the etching selectivity ratio in the wiring 950 and gate insulating film 922 can be increased, allowing the openings 954 and 956 to be formed simultaneously by this dry etching.

画素部902に設けられたトランジスタ910は表示素子と電気的に接続されている。 The transistor 910 provided in the pixel section 902 is electrically connected to the display element.

表示素子である液晶素子913は、第1の電極930、第2の電極931、及び液晶9
08を含む。なお、液晶908を挟持するように配向膜932、933が設けられている
。また、第2の電極931は第2の基板906側に設けられ、第1の電極930と第2の
電極931とは液晶908を介して重なる構成となっている。液晶素子913は実施の形
態1に記載した液晶素子108を参照することができる。第1の電極930は、実施の形
態1に記載した画素電極121に相当し、第2の電極931は、実施の形態1に記載した
対向電極154に相当し、液晶908は実施の形態1に記載した液晶160に相当し、配
向膜932は実施の形態1に記載した配向膜158に相当し、配向膜933は実施の形態
1に記載した配向膜156に相当する。
The liquid crystal element 913, which is a display element, has a first electrode 930, a second electrode 931, and liquid crystal 9
This includes 08. Alignment films 932 and 933 are provided so as to sandwich the liquid crystal 908. The second electrode 931 is provided on the second substrate 906 side, and the first electrode 930 and the second electrode 931 are configured to overlap via the liquid crystal 908. The liquid crystal element 913 can refer to the liquid crystal element 108 described in Embodiment 1. The first electrode 930 corresponds to the pixel electrode 121 described in Embodiment 1, the second electrode 931 corresponds to the counter electrode 154 described in Embodiment 1, the liquid crystal 908 corresponds to the liquid crystal 160 described in Embodiment 1, the alignment film 932 corresponds to the alignment film 158 described in Embodiment 1, and the alignment film 933 corresponds to the alignment film 156 described in Embodiment 1.

表示素子に電圧を印加する第1の電極930及び第2の電極931(画素電極、共通電
極、対向電極などともいう。)においては、取り出す光の方向、電極が設けられる場所、
及び電極のパターン構造によって透光性又は反射性を選択すればよい。
In the first electrode 930 and the second electrode 931 (also called pixel electrode, common electrode, counter electrode, etc.) that apply voltage to the display element, the direction of the light extracted, the location where the electrodes are provided,
The transparency or reflectivity can be selected depending on the pattern structure of the electrodes.

第1の電極930及び第2の電極931は、実施の形態1に示す画素電極121及び対
向電極154と同様の材料を適宜用いることができる。
The first electrode 930 and the second electrode 931 can be made of the same materials as the pixel electrode 121 and counter electrode 154 shown in Embodiment 1.

また、スペーサ935は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペー
サであり、第1の電極930と第2の電極931との間隔(セルギャップ)を制御するた
めに設けられている。なお、球状のスペーサを用いていてもよい。
Furthermore, the spacer 935 is a columnar spacer obtained by selectively etching the insulating film, and is provided to control the distance (cell gap) between the first electrode 930 and the second electrode 931. A spherical spacer may also be used.

第1の基板901及び第2の基板906はシール材905によって固定されている。シ
ール材905は、熱硬化樹脂、光硬化樹脂などの有機樹脂を用いることができる。また、
シール材905は、絶縁膜924と接している。
The first substrate 901 and the second substrate 906 are fixed together by a sealing material 905. The sealing material 905 can be an organic resin such as a thermosetting resin or a photocuring resin. Also,
The sealing material 905 is in contact with the insulating film 924.

また、本発明の一態様である半導体装置(表示装置)において、遮光膜(ブラックマト
リクス)、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜
設ける。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源とし
てバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。
Furthermore, in a semiconductor device (display device) according to one aspect of the present invention, optical components (optical substrates) such as a light-shielding film (black matrix), polarizing member, phase difference member, and anti-reflective member may be provided as appropriate. For example, circular polarization using a polarizing substrate and a phase difference substrate may be used. Also, a backlight, sidelight, etc. may be used as a light source.

また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回
路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
Furthermore, since transistors are susceptible to damage from static electricity and other factors, it is preferable to provide a protection circuit to protect the drive circuit. The protection circuit is preferably constructed using nonlinear elements.

図22に、図18及び図19に示す表示装置において、基板906に設けられた第2の
電極931と電気的に接続するための共通接続部(パッド部)を、基板901上に形成す
る例を示す。
Figure 22 shows an example in which a common connection portion (pad portion) for electrically connecting to the second electrode 931 provided on the substrate 906 is formed on the substrate 901 in the display device shown in Figures 18 and 19.

共通接続部は、基板901と基板906とを接着するためのシール材925と重なる位
置に配置され、シール材925に含まれる導電性粒子を介して第2の電極931と電気的
に接続される。又は、シール材925と重ならない箇所(但し、画素部を除く)に共通接
続部を設け、共通接続部に重なるように導電性粒子を含むペーストをシール材925とは
別途設けて第2の電極931と電気的に接続してもよい。
The common connection portion is positioned to overlap with the sealing material 925 used to bond substrates 901 and 906, and is electrically connected to the second electrode 931 via conductive particles contained in the sealing material 925. Alternatively, the common connection portion may be provided in a location that does not overlap with the sealing material 925 (excluding the pixel portion), and a paste containing conductive particles may be provided separately from the sealing material 925 so as to overlap the common connection portion and electrically connected to the second electrode 931.

図22(A)は、共通接続部の断面図であり、図22(B)に示す上面図のI-Jに相
当する。
Figure 22(A) is a cross-sectional view of the common connection section, which corresponds to line I-J in the top view shown in Figure 22(B).

共通電位線975は、ゲート絶縁膜922上に設けられ、図22に示すトランジスタ9
10のソース電極971又はドレイン電極973と同じ材料及び同じ工程で作製される。
The common potential line 975 is provided on the gate insulating film 922, and the transistor 9 shown in Figure 22
The 10 source electrodes 971 or drain electrodes 973 are manufactured using the same materials and processes.

また、共通電位線975は、絶縁膜924で覆われ、絶縁膜924は、共通電位線97
5と重なる位置に複数の開口を有している。この開口は、トランジスタ910のソース電
極971又はドレイン電極973の一方と、第1の電極930とを接続するコンタクトホ
ールと同じ工程で作製される。
Furthermore, the common potential line 975 is covered with an insulating film 924, and the insulating film 924 covers the common potential line 97
Multiple openings are located in positions that overlap with 5. These openings are manufactured using the same process as the contact holes that connect either the source electrode 971 or the drain electrode 973 of the transistor 910 to the first electrode 930.

また、共通電位線975及び共通電極977が開口において接続する。共通電極977
は、絶縁膜924上に設けられ、接続端子電極915や、画素部の第1の電極930と同
じ材料及び同じ工程で作製される。
Furthermore, the common potential line 975 and the common electrode 977 are connected at the opening. Common electrode 977
It is provided on the insulating film 924 and is manufactured using the same material and process as the connection terminal electrode 915 and the first electrode 930 of the pixel portion.

このように、画素部902のスイッチング素子の作製工程と共通させて共通接続部を作
製することができる。
In this way, the common connection section can be manufactured by sharing the manufacturing process with that of the switching element of the pixel section 902.

共通電極977は、シール材に含まれる導電性粒子と接触する電極であり、基板906
の第2の電極931と電気的に接続が行われる。
The common electrode 977 is an electrode that comes into contact with conductive particles contained in the sealing material, and is located on the substrate 906.
An electrical connection is made with the second electrode 931.

また、図22(C)に示すように、共通電位線985を、トランジスタ910のゲート
電極と同じ材料、同じ工程で形成してもよい。
Alternatively, as shown in Figure 22(C), the common potential line 985 may be formed using the same material and process as the gate electrode of the transistor 910.

図22(C)に示す共通接続部において、共通電位線985は、ゲート絶縁膜922及
び絶縁膜924の下層に設けられ、ゲート絶縁膜922及び絶縁膜924は、共通電位線
985と重なる位置に複数の開口を有する。該開口は、トランジスタ910のソース電極
971又はドレイン電極973の一方と第1の電極930とを接続するコンタクトホール
と同じ工程で絶縁膜924をエッチングした後、さらにゲート絶縁膜922を選択的にエ
ッチングすることで形成される。
In the common connection shown in Figure 22(C), the common potential line 985 is provided in the lower layers of the gate insulating film 922 and the insulating film 924, and the gate insulating film 922 and the insulating film 924 have a plurality of openings in positions that overlap with the common potential line 985. These openings are formed by etching the insulating film 924 in the same process as etching the contact holes that connect one of the source electrode 971 or drain electrode 973 of the transistor 910 to the first electrode 930, and then selectively etching the gate insulating film 922.

また、共通電位線985及び共通電極987が開口において接続する。共通電極987
は、絶縁膜924上に設けられ、接続端子電極915や、画素部の第1の電極930と同
じ材料及び同じ工程で作製される。
Furthermore, the common potential line 985 and the common electrode 987 are connected at the opening. Common electrode 987
It is provided on the insulating film 924 and is manufactured using the same material and process as the connection terminal electrode 915 and the first electrode 930 of the pixel portion.

以上より、保持容量の一方の電極として、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜と同
じ形成工程で形成される酸化物半導体膜を用いることで、開口率を高めつつ、電荷容量を
大きくした保持容量を有する半導体装置を作製することができる。例えば、本実施の形態
における半導体装置においても、画素密度を300ppi以上とする場合、画素の開口率
を50%以上、さらには画素の開口率を55%以上、さらには画素の開口率を60%以上
にすることができる。また、開口率を高めることによって表示品位が優れた半導体装置を
得ることができる。
As described above, by using an oxide semiconductor film formed by the same formation process as the oxide semiconductor film included in the transistor as one electrode of the retaining capacitance, it is possible to manufacture a semiconductor device having a retaining capacitance with increased charge capacitance while increasing the aperture ratio. For example, in the semiconductor device of this embodiment, when the pixel density is 300 ppi or more, the aperture ratio of the pixels can be increased to 50% or more, further to 55% or more, and even further to 60% or more. In addition, by increasing the aperture ratio, a semiconductor device with excellent display quality can be obtained.

また、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜は酸素欠損が低減され、水素、窒素など
の不純物が低減されていることから、本発明の一態様である半導体装置は、良好な電気特
性を有する半導体装置である。
Furthermore, since the oxide semiconductor film contained in the transistor has reduced oxygen vacancies and reduced impurities such as hydrogen and nitrogen, one embodiment of the present invention is a semiconductor device with good electrical characteristics.

なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて
用いることができる。
Furthermore, the configurations shown in this embodiment can be used in appropriate combination with the configurations shown in other embodiments.

(実施の形態4)
本発明の一態様である半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用する
ことができる。電子機器としては、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機
ともいう。)、コンピュータ用などのモニタ、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、
遊技機(パチンコ機、スロットマシン等)、ゲーム筐体が挙げられる。これらの電子機器
の一例を図23に示す。
(Embodiment 4)
One aspect of the present invention, a semiconductor device, can be applied to various electronic devices (including amusement machines). Examples of electronic devices include television equipment (also called televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, and more.
Digital photo frames, mobile phones, portable game consoles, personal digital assistants, audio playback devices,
Examples include amusement machines (pachinko machines, slot machines, etc.) and game cabinets. An example of these electronic devices is shown in Figure 23.

図23(A)は、表示部を有するテーブル9000を示している。テーブル9000は
、筐体9001に表示部9003が組み込まれており、表示部9003により映像を表示
することが可能である。なお、4本の脚部9002により筐体9001を支持した構成を
示している。また、電力供給のための電源コード9005を筐体9001に有している。
Figure 23(A) shows a table 9000 having a display unit. The table 9000 has a display unit 9003 incorporated into a housing 9001, and the display unit 9003 is capable of displaying images. The housing 9001 is supported by four legs 9002. A power cord 9005 for power supply is also attached to the housing 9001.

上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部9003に用いることが可能で
ある。それゆえ、表示部9003の表示品位を高くすることができる。
The semiconductor device shown in any of the above embodiments can be used in the display unit 9003. Therefore, the display quality of the display unit 9003 can be improved.

表示部9003は、タッチ入力機能を有しており、テーブル9000の表示部9003
に表示された表示ボタン9004を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力する
ことができ、また他の家電製品との通信を可能とする、又は制御を可能とすることで、画
面操作により他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。例えば、イメージ
センサ機能を有する半導体装置を用いれば、表示部9003にタッチ入力機能を持たせる
ことができる。
The display unit 9003 has a touch input function, and the display unit 9003 of the table 9000
By touching the display buttons 9004 shown on the screen with a finger, the user can operate the screen or input information. Furthermore, by enabling communication with or control of other home appliances, the device can also function as a control device that controls other home appliances through screen operation. For example, by using a semiconductor device with an image sensor function, the display unit 9003 can be given a touch input function.

また、筐体9001に設けられたヒンジによって、表示部9003の画面を床に対して
垂直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、
大きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブル
に表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
Furthermore, the hinges provided on the housing 9001 allow the screen of the display unit 9003 to be positioned perpendicular to the floor, enabling its use as a television system. In a small room,
While installing a large-screen television system reduces available space, a table with a built-in display unit allows for more efficient use of room space.

図23(B)は、テレビジョン装置9100を示している。テレビジョン装置9100
は、筐体9101に表示部9103が組み込まれており、表示部9103により映像を表
示することが可能である。なお、ここではスタンド9105により筐体9101を支持し
た構成を示している。
Figure 23(B) shows the television device 9100.
In this configuration, a display unit 9103 is incorporated into the housing 9101, and the display unit 9103 is capable of displaying images. Note that this configuration shows the housing 9101 supported by a stand 9105.

テレビジョン装置9100の操作は、筐体9101が備える操作スイッチや、別体のリ
モコン操作機9110により行うことができる。リモコン操作機9110が備える操作キ
ー9109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部9103に表示さ
れる映像を操作することができる。また、リモコン操作機9110に、当該リモコン操作
機9110から出力する情報を表示する表示部9107を設ける構成としてもよい。
The television device 9100 can be operated using the operation switches on the housing 9101 or a separate remote control unit 9110. The remote control unit 9110 has operation keys 9109 that allow for channel and volume control, and control of the image displayed on the display unit 9103. The remote control unit 9110 may also be configured to include a display unit 9107 that displays information output from the remote control unit 9110.

図23(B)に示すテレビジョン装置9100は、受信機やモデムなどを備えている。
テレビジョン装置9100は、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、
さらにモデムを介して有線又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)又は双方向(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。
The television system 9100 shown in Figure 23(B) includes a receiver, a modem, and the like.
The television equipment 9100 can receive general television broadcasts using a receiver.
Furthermore, by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, it is possible to perform one-way (sender to receiver) or two-way (sender to receiver, or receiver to receiver) information communication.

上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部9103、9107に用いるこ
とが可能である。それゆえ、テレビジョン装置の表示品位を向上させることができる。
The semiconductor device shown in any of the above embodiments can be used in the display units 9103 and 9107. Therefore, the display quality of the television device can be improved.

図23(C)はコンピュータ9200であり、本体9201、筐体9202、表示部9
203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス920
6などを含む。
Figure 23(C) shows the computer 9200, consisting of the main unit 9201, the casing 9202, and the display unit 9
203, Keyboard 9204, External connection port 9205, Pointing device 920
Includes 6, etc.

上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部9203に用いることが可能で
ある。それゆえ、コンピュータ9200の表示品位を向上させることができる。
The semiconductor device shown in any of the above embodiments can be used in the display unit 9203. Therefore, the display quality of the computer 9200 can be improved.

表示部9003は、タッチ入力機能を有しており、テーブル9000の表示部9003
に表示された表示ボタンを指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することがで
き、また他の家電製品との通信を可能とする、又は制御を可能とすることで、画面操作に
より他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。例えば、イメージセンサ機
能を有する半導体装置を用いれば、表示部9003にタッチ入力機能を持たせることがで
きる。
The display unit 9003 has a touch input function, and the display unit 9003 of the table 9000
By touching the display buttons shown on the screen with a finger, users can operate the screen and input information. Furthermore, by enabling communication with or control of other home appliances, it can also function as a control device that controls other home appliances through screen operation. For example, by using a semiconductor device with an image sensor function, the display unit 9003 can be given a touch input function.

また、筐体9001に設けられたヒンジによって、表示部9003の画面を床に対して
垂直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、
大きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブル
に表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
Furthermore, the hinges provided on the housing 9001 allow the screen of the display unit 9003 to be positioned perpendicular to the floor, enabling its use as a television system. In a small room,
While installing a large-screen television system reduces available space, a table with a built-in display unit allows for more efficient use of room space.

図24(A)及び図24(B)は2つ折り可能なタブレット型端末である。図24(A
)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示
部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モ
ード切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。
Figures 24(A) and 24(B) show a foldable tablet device.
The ) is in an open state, and the tablet terminal has a housing 9630, a display unit 9631a, a display unit 9631b, a display mode switching switch 9034, a power switch 9035, a power saving mode switching switch 9036, a fastener 9033, and an operation switch 9038.

上記実施の形態のいずれかに示す半導体装置は、表示部9631a、表示部9631b
に用いることが可能である。それゆえ、タブレット端末の表示品位を向上させることがで
きる。
The semiconductor device shown in any of the above embodiments includes a display unit 9631a and a display unit 9631b.
It can be used for this purpose. Therefore, it can improve the display quality of tablet devices.

表示部9631aは、一部をタッチパネルの領域9632aとすることができ、表示さ
れた操作キー9638にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部96
31aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領
域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部96
31aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9
631aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表
示画面として用いることができる。
The display unit 9631a can be partially designated as a touch panel area 9632a, allowing data input by touching the displayed operation keys 9638.
In 31a, as an example, a configuration is shown in which half of the area has a display-only function and the other half has a touch panel function, but the configuration is not limited to this.
The entire area of 31a may also be configured to have touch panel functionality. For example, the display unit 9
The entire surface of 631a can be used as a touch panel by displaying keyboard buttons, and the display unit 9631b can be used as a display screen.

また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一
部をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部9631bにキーボードボタン表示することができる。
Furthermore, similar to the display unit 9631a, a portion of the display unit 9631b can be designated as the touch panel area 9632b. Also, by touching the location where the keyboard display switching button 9639 on the touch panel is displayed with a finger or stylus, the keyboard buttons can be displayed on the display unit 9631b.

また、タッチパネルの領域9632aとタッチパネルの領域9632bに対して同時に
タッチ入力することもできる。
Furthermore, touch input can be performed simultaneously on both the touch panel area 9632a and the touch panel area 9632b.

また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示又は横表示などの表示の向きを
切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えス
イッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光
の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セン
サだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を
内蔵させてもよい。
Furthermore, the display mode switch 9034 allows switching between vertical and horizontal display orientations, and selecting between monochrome and color displays. The power saving mode switch 9036 optimizes the display brightness according to the amount of ambient light detected by the light sensor built into the tablet device during use. The tablet device may also incorporate other detection devices such as gyroscopes, accelerometers, and other sensors that detect tilt, in addition to the light sensor.

また、図24(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示
しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表
示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネ
ルとしてもよい。
Furthermore, while Figure 24(A) shows an example where the display area of display unit 9631b and display unit 9631a are the same, this is not particularly limited, and the size of one and the other may be different, and the display quality may also be different. For example, one display panel may be capable of displaying a higher resolution than the other.

図24(B)は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、太陽電池9
633、充放電制御回路9634を有する。なお、図24(B)では充放電制御回路96
34の一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成につい
て示している。
Figure 24(B) shows the closed state, and the tablet terminal consists of a housing 9630 and a solar cell 9
633, It has a charge/discharge control circuit 9634. Note that in Figure 24(B), the charge/discharge control circuit 96
As an example of 34, a configuration having a battery 9635 and a DC-DC converter 9636 is shown.

なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態
にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
Furthermore, since the tablet device is foldable, the casing 9630 can be closed when not in use. Therefore, the display units 9631a and 9631b can be protected.
We can provide tablet devices that are highly durable and reliable from a long-term use perspective.

また、この他にも図24(A)及び図24(B)に示したタブレット型端末は、様々な
情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。
Furthermore, the tablet terminals shown in Figures 24(A) and 24(B) may also have functions such as displaying various information (still images, videos, text images, etc.), displaying a calendar, date, or time on the display unit, a touch input function for touch input operation or editing of the information displayed on the display unit, and a function for controlling processing by various software (programs).

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル
、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、
筐体9630の片面又は両面に設けることができ、バッテリー9635の充電を効率的に
行う構成とすることができるため好適である。なお、バッテリー9635としては、リチ
ウムイオン電池を用いると、小型化を図れるなどの利点がある。
The solar cell 9633 mounted on the surface of the tablet device can supply power to the touch panel, display unit, or video signal processing unit, etc.
It is preferable because it can be provided on one or both sides of the housing 9630, and allows for efficient charging of the battery 9635. Furthermore, using a lithium-ion battery as the battery 9635 has advantages such as enabling miniaturization.

また、図24(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図24(
C)にブロック図を示し説明する。図24(C)には、太陽電池9633、バッテリー9
635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3
、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ963
6、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3が、図24(B)に示す充放電制御
回路9634に対応する箇所となる。
Furthermore, the configuration and operation of the charge/discharge control circuit 9634 shown in Figure 24(B) are shown in Figure 24(
A block diagram is shown and explained in C). Figure 24(C) shows the solar cell 9633 and the battery 9
635, DC-DC converter 9636, converter 9637, switch SW1 to SW3
The display unit 9631 is shown, along with the battery 9635 and the DC-DC converter 963.
6. The converter 9637 and switches SW1 to SW3 correspond to the charge/discharge control circuit 9634 shown in Figure 24(B).

まず、外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明す
る。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようD
CDCコンバータ9636で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に
太陽電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ
9637で表示部9631に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部
9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッテリー
9635の充電を行う構成とすればよい。
First, we will explain an example of operation when electricity is generated by the solar cell 9633 using ambient light. The power generated by the solar cell is set to a voltage that is sufficient to charge the battery 9635.
The CDC converter 9636 performs voltage boosting or bucking. When power from the solar cell 9633 is used to operate the display unit 9631, switch SW1 is turned on, and the converter 9637 boosts or bucks the voltage to the voltage required by the display unit 9631. When the display unit 9631 is not being used, SW1 is turned off and SW2 is turned on to charge the battery 9635.

なお、太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず
、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段による
バッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を
送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う
構成としてもよい。
The solar cell 9633 is shown as an example of a power generation means, but it is not particularly limited, and the battery 9635 may be charged using other power generation means such as piezoelectric elements or thermoelectric elements (Peltier elements). For example, a contactless power transmission module that transmits and receives power wirelessly (non-contact) to charge the battery, or a combination of other charging means may be used.

なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて
用いることができる。
Furthermore, the configurations shown in this embodiment can be used in appropriate combination with the configurations shown in other embodiments.

Claims (2)

第1の導電層及び第2の導電層と、
前記第1の導電層の上方の領域と前記第2の導電層の上方の領域とを有する、第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の上方の領域を有する第1の金属酸化物層と、
前記第1の絶縁層の上方の領域を有する第2の金属酸化物層と、
第3の導電層と、
第4の導電層と、
第5の導電層と、
前記第3の導電層の上方の領域と前記第4の導電層の上方の領域と前記第5の導電層の上方の領域とを有する、第2の絶縁層と、
透光性を有する第6の導電層と、を有し、
前記第1の導電層は、画素が有するトランジスタのゲート電極として機能する領域を有し、
前記第2の導電層は、前記第2の金属酸化物層に電位を供給する機能を有し、
前記第1の絶縁層は、前記トランジスタのゲート絶縁層として機能する領域を有し、
前記第1の金属酸化物層は、前記トランジスタのチャネル形成領域として機能する領域を有し、
前記第2の金属酸化物層は、透光性を有し、
前記第3の導電層は、前記トランジスタのソース又はドレインの一方に映像信号に対応する電位を供給する機能を有し、
前記第4の導電層は、前記トランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第6の導電層とを電気的に接続する機能を有し、
前記第5の導電層は、前記第2の導電層と前記第2の金属酸化物層とを電気的に接続する機能を有し、
前記第2の絶縁層は、透光性を有し、
前記第6の導電層は、液晶素子の画素電極として機能する領域を有し、
前記第6の導電層の一部と前記第2の絶縁層の一部と前記第2の金属酸化物層の一部とは、容量を形成し、
前記画素の平面視において、前記第1の導電層は、第1の方向に延びて配置され、
前記画素の平面視において、前記第2の導電層は、前記第1の方向に延びて配置され、
前記画素の平面視において、前記第1の導電層は、前記第1の方向と交差する第2の方向に突出した領域を含む第1の領域と、前記第1の領域よりも前記第2の方向の幅が狭い第2の領域と、を有し、
前記画素の平面視において、前記第1の金属酸化物層の全体は、前記第1の領域と重なるように配置され、
前記画素の平面視において、前記第4の導電層と前記第6の導電層とが接する領域は、前記第2の領域と前記第2の導電層とに挟まれた領域に配置され、
前記画素の平面視において、前記第6の導電層と前記第2の金属酸化物層とが重なる領域は、前記第2の方向の幅が前記第1の方向の幅よりも大きく、
前記画素の平面視において、前記第2の方向における前記第1の導電層と前記第2の導電層との距離は、前記第2の方向における前記第6の導電層と前記第2の金属酸化物層とが重なる領域の幅よりも小さく、
前記第5の導電層は、前記第1の絶縁層に設けられた第1のコンタクトホールを介して前記第2の導電層と電気的に接続され、
前記第6の導電層は、前記第2の絶縁層に設けられた第2のコンタクトホールを介して前記第4の導電層と電気的に接続され、
前記液晶素子の液晶層の上方の領域を有する遮光層は、前記第1の金属酸化物層と重なりを有し、且つ、前記第1のコンタクトホールと重なりを有し、且つ、前記第2のコンタクトホールと重なりを有し、且つ、前記第5の導電層と前記第2の金属酸化物層とが重なる領域と重なりを有する、液晶表示装置。
A first conductive layer and a second conductive layer,
A first insulating layer having a region above the first conductive layer and a region above the second conductive layer,
A first metal oxide layer having a region above the first insulating layer,
A second metal oxide layer having a region above the first insulating layer,
A third conductive layer,
A fourth conductive layer,
A fifth conductive layer,
A second insulating layer having a region above the third conductive layer, a region above the fourth conductive layer, and a region above the fifth conductive layer,
It has a sixth conductive layer that is translucent,
The first conductive layer has a region that functions as the gate electrode of a transistor in the pixel,
The second conductive layer has the function of supplying potential to the second metal oxide layer.
The first insulating layer has a region that functions as a gate insulating layer for the transistor,
The first metal oxide layer has a region that functions as a channel formation region of the transistor,
The second metal oxide layer is translucent,
The third conductive layer has the function of supplying a potential corresponding to the video signal to either the source or the drain of the transistor.
The fourth conductive layer has the function of electrically connecting the source or drain of the transistor to the sixth conductive layer.
The fifth conductive layer has the function of electrically connecting the second conductive layer and the second metal oxide layer.
The second insulating layer is translucent,
The sixth conductive layer has a region that functions as a pixel electrode of the liquid crystal element,
A portion of the sixth conductive layer, a portion of the second insulating layer, and a portion of the second metal oxide layer form a capacitance.
In a plan view of the pixel, the first conductive layer is arranged extending in a first direction.
In a plan view of the pixel, the second conductive layer is arranged extending in the first direction.
In a plan view of the pixel, the first conductive layer has a first region including a region protruding in a second direction intersecting the first direction, and a second region having a narrower width in the second direction than the first region.
In a plan view of the pixel, the entirety of the first metal oxide layer is arranged to overlap with the first region.
In a plan view of the pixel, the region where the fourth conductive layer and the sixth conductive layer are in contact is located in the region sandwiched between the second region and the second conductive layer.
In a plan view of the pixel, the region where the sixth conductive layer and the second metal oxide layer overlap has a width in the second direction greater than the width in the first direction.
In a plan view of the pixel, the distance between the first conductive layer and the second conductive layer in the second direction is smaller than the width of the region where the sixth conductive layer and the second metal oxide layer overlap in the second direction.
The fifth conductive layer is electrically connected to the second conductive layer via a first contact hole provided in the first insulating layer.
The sixth conductive layer is electrically connected to the fourth conductive layer via a second contact hole provided in the second insulating layer.
A liquid crystal display device wherein the light-shielding layer having a region above the liquid crystal layer of the liquid crystal element overlaps with the first metal oxide layer, overlaps with the first contact hole, overlaps with the second contact hole, and overlaps with the region where the fifth conductive layer and the second metal oxide layer overlap .
請求項において、
前記第1の金属酸化物層及び前記第2の金属酸化物層は、インジウムを含む、液晶表示装置。
In claim 1 ,
A liquid crystal display device wherein the first metal oxide layer and the second metal oxide layer contain indium.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102333604B1 (en) 2014-05-15 2021-11-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and display device including the same
CN114694524B (en) * 2018-12-29 2023-08-25 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 A kind of OLED display panel and intelligent terminal
JP7325080B2 (en) * 2019-02-18 2023-08-14 Next Innovation合同会社 Joining means and joining method of members
US12283600B2 (en) * 2019-06-07 2025-04-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising transistor, load, and wiring configured to supply power supply potential to the load

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077822A (en) 2003-09-01 2005-03-24 Casio Comput Co Ltd Transistor array substrate manufacturing method and transistor array substrate
JP2007121530A (en) 2005-10-26 2007-05-17 Epson Imaging Devices Corp Liquid crystal device
US20090141203A1 (en) 2007-12-03 2009-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Display devices including an oxide semiconductor thin film transistor
JP2011085800A (en) 2009-10-16 2011-04-28 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012083738A (en) 2010-09-15 2012-04-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal display device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2737757B2 (en) * 1997-02-27 1998-04-08 セイコーエプソン株式会社 Liquid crystal device
JP3683463B2 (en) 1999-03-11 2005-08-17 シャープ株式会社 Active matrix substrate, manufacturing method thereof, and image sensor using the substrate
GB2372620A (en) * 2001-02-27 2002-08-28 Sharp Kk Active Matrix Device
JP4604440B2 (en) * 2002-02-22 2011-01-05 日本電気株式会社 Channel etch type thin film transistor
JP4179800B2 (en) * 2002-05-24 2008-11-12 ソニー株式会社 Display device and manufacturing method thereof
GB0318611D0 (en) * 2003-08-08 2003-09-10 Koninkl Philips Electronics Nv Circuit for signal amplification and use of the same in active matrix devices
JP5148912B2 (en) 2006-04-06 2013-02-20 株式会社半導体エネルギー研究所 Liquid crystal display device, semiconductor device, and electronic device
US9041202B2 (en) * 2008-05-16 2015-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of the same
US8115883B2 (en) 2009-08-27 2012-02-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and method for manufacturing the same
WO2011033911A1 (en) * 2009-09-16 2011-03-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20120084751A (en) * 2009-10-05 2012-07-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR102142450B1 (en) * 2009-10-30 2020-08-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and method for manufacturing the same
TWI432865B (en) 2010-12-01 2014-04-01 友達光電股份有限公司 Pixel structure and its making method
JP5859839B2 (en) * 2011-01-14 2016-02-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Storage element driving method and storage element
TWI570920B (en) * 2011-01-26 2017-02-11 半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device and method of manufacturing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077822A (en) 2003-09-01 2005-03-24 Casio Comput Co Ltd Transistor array substrate manufacturing method and transistor array substrate
JP2007121530A (en) 2005-10-26 2007-05-17 Epson Imaging Devices Corp Liquid crystal device
US20090141203A1 (en) 2007-12-03 2009-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Display devices including an oxide semiconductor thin film transistor
JP2011085800A (en) 2009-10-16 2011-04-28 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012083738A (en) 2010-09-15 2012-04-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal display device

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