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JP2019161182A - Field-effect transistor and method of manufacturing the same, display element, display device, system - Google Patents

Field-effect transistor and method of manufacturing the same, display element, display device, system Download PDF

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JP2019161182A
JP2019161182A JP2018049885A JP2018049885A JP2019161182A JP 2019161182 A JP2019161182 A JP 2019161182A JP 2018049885 A JP2018049885 A JP 2018049885A JP 2018049885 A JP2018049885 A JP 2018049885A JP 2019161182 A JP2019161182 A JP 2019161182A
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gate insulating
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gate
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JP2018049885A
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定憲 新江
Sadanori Niie
定憲 新江
安藤 友一
Yuichi Ando
友一 安藤
中村 有希
Yuki Nakamura
有希 中村
由希子 安部
Yukiko Abe
由希子 安部
真二 松本
Shinji Matsumoto
真二 松本
雄司 曽根
Yuji Sone
雄司 曽根
植田 尚之
Naoyuki Ueda
尚之 植田
遼一 早乙女
Ryoichi Saotome
遼一 早乙女
嶺秀 草柳
Minehide Kusayanagi
嶺秀 草柳
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

To provide a field-effect transistor of a double gate structure, in which a pin hole is hardly generated and variation in a threshold voltage can be suppressed.SOLUTION: The field-effect transistor includes: a first gate electrode formed on a base material; a first gate insulation layer formed on the first gate electrode; an active layer formed on the first gate electrode; a second gate insulation layer formed on the active layer; a second gate electrode formed on the second gate insulation layer; and a source electrode and drain electrode formed so as to connect with the active layer. Each of the first and second insulation layers is an oxide film including Ath element being an alkali earth metal, and Bth element being at least any one of Ga, Sc, Y, and lanthanoid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電界効果型トランジスタ及びその製造方法、表示素子、表示装置、システムに関する。   The present invention relates to a field effect transistor, a manufacturing method thereof, a display element, a display device, and a system.

液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ(OLED)、電子ペーパー等の平面薄型ディスプレイ(Flat Panel Display:FPD)は、非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いた電界効果型トランジスタを含む駆動回路により駆動されている。   Liquid crystal display (LCD), organic EL (electroluminescence) display (OLED), flat and thin displays such as electronic paper (Flat Panel Display: FPD) use amorphous silicon or polycrystalline silicon as the active layer It is driven by a drive circuit including a field effect transistor.

そして、FPDの開発においては、チャネル形成領域にキャリア移動度が高く素子間のばらつきの小さい酸化物半導体膜を用いた電界効果型トランジスタを作製し、電子デバイス、光デバイス等に応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体膜として酸化亜鉛(ZnO)、In、In−Ga−Zn−O等を用いた電界効果型トランジスタが提案されている。 In the development of FPD, attention is paid to the technology for manufacturing field effect transistors using oxide semiconductor films with high carrier mobility and small variation between elements in the channel formation region, and applying them to electronic devices, optical devices, etc. Has been. For example, a field-effect transistor using zinc oxide (ZnO), In 2 O 3 , In—Ga—Zn—O, or the like as an oxide semiconductor film has been proposed.

又、ダブルゲート構造の電界効果型トランジスタが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電界効果型トランジスタでは、閾値電圧の変動を抑制するために、第1ゲート絶縁層及び第2ゲート絶縁層としてSiOを成膜し、成膜方法としては気相法が好ましいと記載されている。但し、気相法で成膜したSiOでは、ピンホールが発生しやすく、閾値電圧の変動の抑制に悪影響がでることがわかった。 In addition, a field effect transistor having a double gate structure has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this field effect transistor, it is described that SiO 2 is formed as the first gate insulating layer and the second gate insulating layer in order to suppress the fluctuation of the threshold voltage, and the vapor phase method is preferable as the film forming method. Yes. However, it was found that in SiO 2 formed by the vapor phase method, pinholes are likely to occur, and the threshold voltage fluctuation is adversely affected.

本発明は、ピンホールが発生し難く、閾値電圧の変動を抑制できるダブルゲート構造の電界効果型トランジスタを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a field effect transistor having a double gate structure in which pinholes hardly occur and fluctuations in threshold voltage can be suppressed.

本電界効果型トランジスタは、基材上に形成された第1ゲート電極と、前記第1ゲート電極上に形成された第1ゲート絶縁層と、前記第1ゲート絶縁層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第2ゲート絶縁層と、前記第2ゲート絶縁層上に形成された第2ゲート電極と、前記活性層と接続するように形成されたソース及びドレイン電極と、を有し、前記第1ゲート絶縁層及び前記第2ゲート絶縁層は、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素と、を含む酸化物膜であることを要件とする。   The field effect transistor includes a first gate electrode formed on a base material, a first gate insulating layer formed on the first gate electrode, and an active layer formed on the first gate insulating layer. A second gate insulating layer formed on the active layer, a second gate electrode formed on the second gate insulating layer, and a source and drain electrode formed so as to be connected to the active layer, Wherein the first gate insulating layer and the second gate insulating layer are an A element that is an alkaline earth metal, and a B element that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid, It is a requirement that the oxide film contains.

開示の技術によれば、ピンホールが発生し難く、閾値電圧の変動を抑制できるダブルゲート構造の電界効果型トランジスタを提供できる。   According to the disclosed technique, it is possible to provide a field effect transistor having a double gate structure in which pinholes are hardly generated and fluctuations in threshold voltage can be suppressed.

第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a field effect transistor according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the field effect transistor which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the field effect transistor which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係るテレビジョン装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the television apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係るテレビジョン装置の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the television apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係るテレビジョン装置の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the television apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係るテレビジョン装置の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of the television apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る表示素子の説明図である。It is explanatory drawing of the display element which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る有機ELの説明図である。It is explanatory drawing of organic EL which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係るテレビジョン装置の説明図(その4)Explanatory drawing of the television apparatus which concerns on 2nd Embodiment (the 4) 第2の実施の形態に係る他の表示素子の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the other display element which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る他の表示素子の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the other display element which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
[電界効果型トランジスタの構造]
図1は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図1を参照するに、電界効果型トランジスタ10は、基材11と、第1ゲート電極12と、第1ゲート絶縁層13と、活性層14と、第2ゲート絶縁層15と、第2ゲート電極16と、ソース電極17と、ドレイン電極18とを有するダブルゲート構造の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ10は、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
<First Embodiment>
[Structure of field effect transistor]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a field effect transistor according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, a field effect transistor 10 includes a substrate 11, a first gate electrode 12, a first gate insulating layer 13, an active layer 14, a second gate insulating layer 15, and a second gate. This is a double-gate field effect transistor having an electrode 16, a source electrode 17, and a drain electrode 18. The field effect transistor 10 is a typical example of a semiconductor device according to the present invention.

電界効果型トランジスタ10では、絶縁性の基材11上に第1ゲート電極12が形成され、第1ゲート電極12を覆うように第1ゲート絶縁層13が形成されている。そして、第1ゲート絶縁層13上に活性層14が形成され、活性層14を覆うように第2ゲート絶縁層15が形成されている。更に、第2ゲート絶縁層15上に第2ゲート電極16、ソース電極17、及びドレイン電極18が形成されている。ソース電極17及びドレイン電極18は、第2ゲート絶縁層15に形成されたスルーホールを介して活性層14と接続されている。以下、電界効果型トランジスタ10の各構成要素について、詳しく説明する。   In the field effect transistor 10, a first gate electrode 12 is formed on an insulating substrate 11, and a first gate insulating layer 13 is formed so as to cover the first gate electrode 12. An active layer 14 is formed on the first gate insulating layer 13, and a second gate insulating layer 15 is formed so as to cover the active layer 14. Further, a second gate electrode 16, a source electrode 17, and a drain electrode 18 are formed on the second gate insulating layer 15. The source electrode 17 and the drain electrode 18 are connected to the active layer 14 through through holes formed in the second gate insulating layer 15. Hereinafter, each component of the field effect transistor 10 will be described in detail.

なお、本実施の形態では、便宜上、第2ゲート電極16側を上側又は一方の側、基材11側を下側又は他方の側とする。又、各部位の第2ゲート電極16側の面を上面又は一方の面、基材11側の面を下面又は他方の面とする。但し、電界効果型トランジスタ10は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材11の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材11の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。   In the present embodiment, for convenience, the second gate electrode 16 side is defined as the upper side or one side, and the substrate 11 side is defined as the lower side or the other side. Also, the surface on the second gate electrode 16 side of each part is the upper surface or one surface, and the surface on the substrate 11 side is the lower surface or the other surface. However, the field effect transistor 10 can be used upside down, or can be arranged at an arbitrary angle. Moreover, planar view refers to viewing the object from the normal direction of the upper surface of the base material 11, and planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the upper surface of the base material 11. .

基材11の形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材11の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材、フィルム基材等を用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of the base material 11, a structure, and a magnitude | size, According to the objective, it can select suitably. There is no restriction | limiting in particular as a material of the base material 11, Although it can select suitably according to the objective, For example, a glass base material, a ceramic base material, a plastic base material, a film base material etc. can be used.

ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無アルカリガラス、シリカガラス等が挙げられる。又、プラスチック基材やフィルム基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a glass base material, Although it can select suitably according to the objective, For example, an alkali free glass, a silica glass, etc. are mentioned. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a plastic base material or a film base material, Although it can select suitably according to the objective, For example, a polycarbonate (PC), a polyimide (PI), a polyethylene terephthalate (PET), a polyethylene naphthalate (PEN) and the like.

第1ゲート電極12は、基材11上の所定領域に形成されている。第1ゲート電極12は、ダブルゲートを構成する一方のゲート電極である。第1ゲート電極12の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等を用いることができる。又、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物等を用いてもよい。又、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体等を用いてもよい。第1ゲート電極12の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm〜1μmが好ましく、50nm〜300nmがより好ましい。   The first gate electrode 12 is formed in a predetermined region on the base material 11. The first gate electrode 12 is one gate electrode constituting a double gate. There is no restriction | limiting in particular as a material of the 1st gate electrode 12, Although it can select suitably according to the objective, For example, aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), chromium (Cr), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), titanium (Ti) and other metals, alloys thereof, and mixtures of these metals Etc. can be used. In addition, conductive oxides such as indium oxide, zinc oxide, tin oxide, gallium oxide, and niobium oxide, composite compounds thereof, mixtures thereof, and the like may be used. Further, an organic conductor such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT) or polyaniline (PANI) may be used. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the 1st gate electrode 12, Although it can select suitably according to the objective, 10 nm-1 micrometer are preferable and 50 nm-300 nm are more preferable.

第1ゲート絶縁層13は、第1ゲート電極12と活性層14との間に設けられ、第1ゲート電極12と活性層14とを絶縁するための層である。第1ゲート絶縁層13の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm〜3μmが好ましく、100nm〜1μmがより好ましい。   The first gate insulating layer 13 is a layer that is provided between the first gate electrode 12 and the active layer 14 and insulates the first gate electrode 12 and the active layer 14. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the 1st gate insulating layer 13, Although it can select suitably according to the objective, 50 nm-3 micrometers are preferable, and 100 nm-1 micrometer are more preferable.

活性層14は、第1ゲート絶縁層13上に形成されている。活性層14の一部は、チャネル領域となる。活性層14の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm〜1μmが好ましく、10nm〜0.5μmがより好ましい。   The active layer 14 is formed on the first gate insulating layer 13. A part of the active layer 14 becomes a channel region. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the active layer 14, Although it can select suitably according to the objective, 5 nm-1 micrometer are preferable and 10 nm-0.5 micrometer are more preferable.

活性層14の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、多結晶シリコン(p−Si)、アモルファスシリコン(a−Si)、In−Ga−Zn−O等の酸化物半導体、ペンタセン等の有機半導体等が挙げられる。これら中でも、第1ゲート絶縁層13との界面の安定性の点から、酸化物半導体を用いることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a material of the active layer 14, Although it can select suitably according to the objective, For example, a polycrystalline silicon (p-Si), an amorphous silicon (a-Si), In-Ga-Zn-. Examples thereof include oxide semiconductors such as O and organic semiconductors such as pentacene. Among these, it is preferable to use an oxide semiconductor from the viewpoint of the stability of the interface with the first gate insulating layer 13.

第2ゲート絶縁層15は、活性層14と第2ゲート電極16との間に設けられ、活性層14と第2ゲート電極16とを絶縁するための層である。第2ゲート絶縁層15の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm〜3μmが好ましく、100nm〜1μmがより好ましい。   The second gate insulating layer 15 is provided between the active layer 14 and the second gate electrode 16 and is a layer for insulating the active layer 14 and the second gate electrode 16. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the 2nd gate insulating layer 15, Although it can select suitably according to the objective, 50 nm-3 micrometers are preferable, and 100 nm-1 micrometer are more preferable.

第2ゲート電極16は、第2ゲート絶縁層15上において、平面視で第1ゲート電極12及び活性層14と重複する領域に形成されている。第2ゲート電極16は、ダブルゲートを構成する他方のゲート電極である。第2ゲート電極16の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等を用いることができる。又、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物等を用いてもよい。又、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体等を用いてもよい。第2ゲート電極16の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm〜1μmが好ましく、50nm〜300nmがより好ましい。   The second gate electrode 16 is formed on the second gate insulating layer 15 in a region overlapping with the first gate electrode 12 and the active layer 14 in plan view. The second gate electrode 16 is the other gate electrode constituting a double gate. There is no restriction | limiting in particular as a material of the 2nd gate electrode 16, Although it can select suitably according to the objective, For example, aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), chromium (Cr), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), titanium (Ti) and other metals, alloys thereof, and mixtures of these metals Etc. can be used. In addition, conductive oxides such as indium oxide, zinc oxide, tin oxide, gallium oxide, and niobium oxide, composite compounds thereof, mixtures thereof, and the like may be used. Further, an organic conductor such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT) or polyaniline (PANI) may be used. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the 2nd gate electrode 16, Although it can select suitably according to the objective, 10 nm-1 micrometer are preferable and 50 nm-300 nm are more preferable.

ソース電極17及びドレイン電極18は、第2ゲート絶縁層15上に形成されている。ソース電極17及びドレイン電極18は、第2ゲート電極16を間に挟んで所定の間隔を隔てて形成されている。ソース電極17及びドレイン電極18は、第1ゲート電極12へのゲート電圧の印加に応じて電流を取り出すための電極である。なお、ソース電極17及びドレイン電極18と共に、ソース電極17及びドレイン電極18と接続される配線が同一層に形成されてもよい。   The source electrode 17 and the drain electrode 18 are formed on the second gate insulating layer 15. The source electrode 17 and the drain electrode 18 are formed at a predetermined interval with the second gate electrode 16 interposed therebetween. The source electrode 17 and the drain electrode 18 are electrodes for taking out a current in response to application of a gate voltage to the first gate electrode 12. Note that the wiring connected to the source electrode 17 and the drain electrode 18 may be formed in the same layer together with the source electrode 17 and the drain electrode 18.

ソース電極17及びドレイン電極18の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等を用いることができる。   The material of the source electrode 17 and the drain electrode 18 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au) , Silver (Ag), Copper (Cu), Zinc (Zn), Nickel (Ni), Chromium (Cr), Tantalum (Ta), Molybdenum (Mo), Titanium (Ti), etc., alloys thereof, these metals A mixture of the above can be used.

又、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物等を用いてもよい。又、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン(PANI)等の有機導電体等を用いてもよい。ソース電極17及びドレイン電極18の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm〜1μmが好ましく、50nm〜300nmがより好ましい。   In addition, conductive oxides such as indium oxide, zinc oxide, tin oxide, gallium oxide, and niobium oxide, composite compounds thereof, mixtures thereof, and the like may be used. Further, an organic conductor such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT) or polyaniline (PANI) may be used. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the source electrode 17 and the drain electrode 18, Although it can select suitably according to the objective, 10 nm-1 micrometer are preferable and 50 nm-300 nm are more preferable.

第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15は、酸化物である。本実施の形態で用いる酸化物(以下、第1の酸化物とする)は、アルカリ土類金属である第A元素と、ガリウム(Ga)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素とを少なくとも含有し、必要に応じて、その他の成分を含有する。前記第1の酸化物に含まれるアルカリ土類金属は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。   The first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 are oxides. An oxide used in this embodiment (hereinafter referred to as a first oxide) includes an element A that is an alkaline earth metal, gallium (Ga), scandium (Sc), yttrium (Y), and a lanthanoid. It contains at least one element B and, if necessary, other components. The alkaline earth metal contained in the first oxide may be one type or two or more types.

アルカリ土類金属としては、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)が挙げられる。   Examples of the alkaline earth metal include beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra).

ランタノイドとしては、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、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)が挙げられる。   Lanthanoids include lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium. (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).

前記第1の酸化物は、常誘電体アモルファス酸化物であることが好ましい。常誘電体アモルファス酸化物は、大気中において安定であり、かつ広範な組成範囲で安定的にアモルファス構造を形成することができる。但し、前記第1の酸化物の一部に結晶が含まれていてもよい。   The first oxide is preferably a paraelectric amorphous oxide. The paraelectric amorphous oxide is stable in the atmosphere and can stably form an amorphous structure in a wide composition range. However, crystals may be included in part of the first oxide.

第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15がアモルファス材料で形成されていることは、トランジスタの特性を向上させる点で好ましい形態である。第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15が結晶性の材料で形成されていると結晶粒界に起因するリーク電流を低く抑えることができず、トランジスタ特性の悪化につながるためである。   Forming the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 with an amorphous material is a preferable form in terms of improving the characteristics of the transistor. This is because if the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 are formed of a crystalline material, the leakage current due to the crystal grain boundary cannot be suppressed low, leading to deterioration of transistor characteristics.

又、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15が常誘電体であることは、トランジスタのトランスファ特性におけるヒステリシスを低減させる点で必要となる。トランジスタをメモリ等の用途で使用する特殊な場合は例外であるが、通常トランジスタのスイッチング特性を利用するデバイスにおいてはヒステリシスが存在することは好ましくない。   In addition, it is necessary that the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 are paraelectric in terms of reducing hysteresis in the transfer characteristics of the transistor. The exception is the special case where the transistor is used for a memory or the like, but it is not preferable that hysteresis exists in a device that normally uses the switching characteristics of the transistor.

常誘電体とは、圧電体、焦電体、強誘電体以外の誘電体であり、すなわち圧力によって分極が発生したり、外部電界のない状態で自発分極を有したりすることがない誘電体を指す。又、圧電体、焦電体及び強誘電体は、その特性を発現させるために結晶である必要がある。すなわち、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15をアモルファス材料で形成すると、必然的に第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15は常誘電体となる。   A paraelectric material is a dielectric material other than a piezoelectric material, pyroelectric material, or ferroelectric material, that is, a dielectric material that does not generate polarization due to pressure or has spontaneous polarization in the absence of an external electric field. Point to. In addition, the piezoelectric body, pyroelectric body and ferroelectric body need to be crystals in order to exhibit their characteristics. That is, when the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 are formed of an amorphous material, the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 inevitably become a paraelectric material.

アルカリ土類金属酸化物は大気中の水分や二酸化炭素と反応しやすく、容易に水酸化物や炭酸塩に変化してしまい、単独では電子デバイスへの応用は適さない。又、Ga、Sc、Y、及びランタノイド等の単純酸化物は結晶化しやすく、リーク電流が問題となる。しかし、前記第1の酸化物は、大気中において安定でかつ広範な組成領域で常誘電性のアモルファス膜を形成できるため、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15に適している。   Alkaline earth metal oxides easily react with moisture and carbon dioxide in the atmosphere and easily change to hydroxides and carbonates, and are not suitable for application to electronic devices alone. In addition, simple oxides such as Ga, Sc, Y, and lanthanoids are easily crystallized, and leakage current becomes a problem. However, the first oxide is suitable for the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 because it is stable in the atmosphere and can form a paraelectric amorphous film in a wide composition region.

Ceはランタノイドの中で特異的に4価になりアルカリ土類金属との間でペロブスカイト構造の結晶を形成するため、アモルファス相を得るためには第B元素がCeではないことが好ましい。   Ce is specifically tetravalent among lanthanoids and forms crystals with a perovskite structure with an alkaline earth metal. Therefore, in order to obtain an amorphous phase, the element B is preferably not Ce.

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

高誘電率膜を作製するという観点からすると、Ba、Sr、Lu、La等の元素の組成比を高めることが好ましい。又、前記第1の酸化物は、大気中の水分、酸素に対する優れたバリア性にも優れているため、層間絶縁膜の材料として用いることも可能である。   From the viewpoint of producing a high dielectric constant film, it is preferable to increase the composition ratio of elements such as Ba, Sr, Lu, and La. Further, since the first oxide has an excellent barrier property against moisture and oxygen in the atmosphere, it can also be used as a material for an interlayer insulating film.

前記第1の酸化物は、更に、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、及びTaの少なくとも何れかである第C元素を含むことが好ましい。これによってアモルファス相が更に安定化し、又、熱安定性、耐熱性、及び緻密性をより向上させることができる。   The first oxide preferably further includes a C element that is at least one of Al, Ti, Zr, Hf, Nb, and Ta. As a result, the amorphous phase is further stabilized, and thermal stability, heat resistance, and denseness can be further improved.

前記第1の酸化物におけるアルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素との組成比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下の範囲であることが好ましい。   The composition ratio of the element A, which is an alkaline earth metal in the first oxide, to the element B, which is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid, is not particularly limited and depends on the purpose. However, the following range is preferable.

前記第1の酸化物において、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素との組成比(第A元素:第B元素)としては、酸化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、Ga、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)換算で、10.0mol%〜67.0mol%:33.0mol%〜90.0mol%が好ましい。 In the first oxide, as a composition ratio (element A: element B) of an element A that is an alkaline earth metal and element B that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid the oxide (BeO, MgO, CaO, SrO , BaO, Ga 2 O 3, Sc 2 O 3, Y 2 O 3, La 2 O 3, Ce 2 O 3, Pr 2 O 3, Nd 2 O 3, Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , in lu 2 O 3) in terms of, 10.0mol% ~67.0mol%: 33.0mol% ~90.0mol% is preferred.

前記第1の酸化物におけるアルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素と、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、及びTaの少なくとも何れかである第C元素との組成比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下の範囲であることが好ましい。   An element A which is an alkaline earth metal in the first oxide, an element B which is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid, and Al, Ti, Zr, Hf, Nb, and Ta. There is no restriction | limiting in particular as a composition ratio with the C element which is at least any one, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that it is the following ranges.

前記第1の酸化物において、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素と、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、及びTaの少なくとも何れかである第C元素との組成比(A元素:B元素:C元素)としては、酸化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、Ga、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、TiO、ZrO、HfO、Nb、Ta)換算で、5.0mol%〜22.0mol%:33.0mol%〜90.0mol:5.0mol%〜45.0mol%が好ましい。 In the first oxide, an A element that is an alkaline earth metal, a B element that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, and Ta As the composition ratio (A element: B element: C element) with at least one of the above elements, oxides (BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, Ga 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 in O 5) conversion, 5.0mol% ~22.0m l%: 33.0mol% ~90.0mol: 5.0mol% ~45.0mol% is preferred.

前記第1の酸化物における酸化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、Ga、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、TiO、ZrO、HfO、Nb、Ta)の割合は、例えば、蛍光X線分析、電子線マイクロ分析(EPMA)、誘電結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES)等により酸化物の陽イオン元素を分析することにより算出できる。 Oxide in the first oxide (BeO, MgO, CaO, SrO , BaO, Ga 2 O 3, Sc 2 O 3, Y 2 O 3, La 2 O 3, Ce 2 O 3, Pr 2 O 3, Nd 2 O 3, Pm 2 O 3, Sm 2 O 3, Eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Tb 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Er 2 O 3, Tm 2 O 3, The ratio of Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 ) is, for example, fluorescent X-ray analysis, electron beam microanalysis ( EPMA), dielectric-coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES), and the like can be calculated by analyzing the cation element of oxide.

[電界効果型トランジスタの製造方法]
次に、図1に示す電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。図2は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
[Method for Manufacturing Field Effect Transistor]
Next, a method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the field effect transistor according to the first embodiment.

まず、図2(a)に示す工程では、基材11を準備する。そして、基材11上に、所定形状の第1ゲート電極12を形成する。基材11の表面の清浄化及び密着性向上の点で、第1ゲート電極12を形成する前に、酸素プラズマ、UVオゾン、UV照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。基材11、第1ゲート電極12の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。   First, in the step shown in FIG. 2A, the base material 11 is prepared. Then, a first gate electrode 12 having a predetermined shape is formed on the substrate 11. From the viewpoint of cleaning the surface of the substrate 11 and improving adhesion, it is preferable to perform pretreatment such as oxygen plasma, UV ozone, and UV irradiation cleaning before forming the first gate electrode 12. The material and thickness of the base material 11 and the first gate electrode 12 can be appropriately selected as described above.

第1ゲート電極12の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the 1st gate electrode 12, According to the objective, it can select suitably, For example, film-forming by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a dip coating method, a spin coat method, a die coat method etc. Subsequently, a method of patterning by photolithography can be mentioned. Another example is a method of directly forming a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

次に、図2(b)に示す工程では、基材11上に、第1ゲート電極12を被覆する第1ゲート絶縁層13を形成する。第1ゲート絶縁層13の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、化学気相蒸着(CVD)法、原子層蒸着(ALD)法等の真空プロセスが挙げられる。第1ゲート絶縁層13の形成方法の他の例としては、第1の酸化物の前駆体を含有する塗布液(ゲート絶縁層形成用塗布液)を調合し、ゲート絶縁層形成用塗布液を被塗物上に塗布又は印刷し、これを適切な条件で焼成する方法が挙げられる。   Next, in the step shown in FIG. 2B, the first gate insulating layer 13 that covers the first gate electrode 12 is formed on the base material 11. There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the 1st gate insulating layer 13, According to the objective, it can select suitably, For example, a sputtering method, a pulse laser deposition (PLD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method And vacuum processes such as atomic layer deposition (ALD). As another example of the method of forming the first gate insulating layer 13, a coating liquid (gate insulating layer forming coating liquid) containing a first oxide precursor is prepared, and the gate insulating layer forming coating liquid is prepared. The method of apply | coating or printing on a to-be-coated article, and baking this on suitable conditions is mentioned.

次に、図2(c)に示す工程では、第1ゲート絶縁層13上に、所定形状の活性層14を形成する。活性層14の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法が挙げられる。活性層14の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。   Next, in a step shown in FIG. 2C, an active layer 14 having a predetermined shape is formed on the first gate insulating layer 13. There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the active layer 14, According to the objective, it can select suitably, For example, after film-forming by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a dip coating method, a spin coat method, a die coating method etc., There is a method of patterning by photolithography. Another example is a method of directly forming a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. The material and thickness of the active layer 14 can be appropriately selected as described above.

次に、図2(d)に示す工程では、第1ゲート絶縁層13上に、活性層14を被覆する第2ゲート絶縁層15を形成する。第2ゲート絶縁層15の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、化学気相蒸着(CVD)法、原子層蒸着(ALD)法等の真空プロセスが挙げられる。第2ゲート絶縁層15の形成方法の他の例としては、第1の酸化物の前駆体を含有する塗布液(ゲート絶縁層形成用塗布液)を調合し、ゲート絶縁層形成用塗布液を被塗物上に塗布又は印刷し、これを適切な条件で焼成する方法が挙げられる。   Next, in the step shown in FIG. 2D, a second gate insulating layer 15 that covers the active layer 14 is formed on the first gate insulating layer 13. There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the 2nd gate insulating layer 15, According to the objective, it can select suitably, For example, a sputtering method, a pulse laser deposition (PLD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method And vacuum processes such as atomic layer deposition (ALD). As another example of the method of forming the second gate insulating layer 15, a coating liquid (gate insulating layer forming coating liquid) containing a first oxide precursor is prepared, and the gate insulating layer forming coating liquid is prepared. The method of apply | coating or printing on a to-be-coated article, and baking this on suitable conditions is mentioned.

次に、図2(e)に示す工程では、第2ゲート絶縁層15上に、所定形状の第2ゲート電極16を形成する。第2ゲート電極16の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。   Next, in the step shown in FIG. 2E, a second gate electrode 16 having a predetermined shape is formed on the second gate insulating layer 15. The material and thickness of the second gate electrode 16 can be appropriately selected as described above.

第2ゲート電極16の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the 2nd gate electrode 16, According to the objective, it can select suitably, For example, film-forming by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a dip coating method, a spin coat method, a die coat method etc. Subsequently, a method of patterning by photolithography can be mentioned. Another example is a method of directly forming a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

次に、図2(f)に示す工程では、第2ゲート絶縁層15上に、所定形状のソース電極17及びドレイン電極18を形成する。具体的には、まず、第2ゲート絶縁層15を貫通して活性層14の表面を露出するスルーホールを、エッチングやレーザ加工等により形成する。その後、スルーホールを充填すると共に、スルーホール内から第2ゲート絶縁層15上に延在するソース電極17及びドレイン電極18を形成する。図示しないが、スルーホールと活性層14の間に導電膜パターンを形成する場合、当該導電膜パターンをソース電極及びドレイン電極とし、スルーホール内に充填される導電膜を引き出し配線とすることも可能である。   Next, in the step shown in FIG. 2F, a source electrode 17 and a drain electrode 18 having a predetermined shape are formed on the second gate insulating layer 15. Specifically, first, a through hole that penetrates the second gate insulating layer 15 and exposes the surface of the active layer 14 is formed by etching, laser processing, or the like. Thereafter, the through hole is filled, and the source electrode 17 and the drain electrode 18 extending from the through hole to the second gate insulating layer 15 are formed. Although not shown, when a conductive film pattern is formed between the through hole and the active layer 14, the conductive film pattern can be used as a source electrode and a drain electrode, and the conductive film filled in the through hole can be used as a lead-out wiring. It is.

ソース電極17及びドレイン電極18の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法が挙げられる。ソース電極17及びドレイン電極18の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。以上の工程で、電界効果型トランジスタ10が完成する。   There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the source electrode 17 and the drain electrode 18, According to the objective, it can select suitably, For example, a sputtering method, a vacuum evaporation method, a dip coating method, a spin coat method, a die coat method etc. There is a method of patterning by photolithography after film formation. Another example is a method of directly forming a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure. The material and thickness of the source electrode 17 and the drain electrode 18 can be appropriately selected as described above. Through the above steps, the field effect transistor 10 is completed.

このように、本実施の形態に係る電界効果型トランジスタ10では、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15として、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素とを含む酸化物膜(第1の酸化物膜)を用いている。   As described above, in the field effect transistor 10 according to the present exemplary embodiment, the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 include the element A that is an alkaline earth metal, Ga, Sc, Y, and An oxide film (first oxide film) containing a B element which is at least one of lanthanoids is used.

発明者らの検討によれば、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15として第1の酸化物膜を用いることにより、SiO絶縁膜を用いた場合と比べてピンホールの発生を抑制することができる。 According to the study by the inventors, the use of the first oxide film as the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 causes the generation of pinholes as compared with the case where the SiO 2 insulating film is used. Can be suppressed.

すなわち、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15としてSiO絶縁膜を用いてピンホールが発生すると、閾値電圧の変動を抑制できなくなり、ダブルゲート構造の電界効果型トランジスタが正常に機能しなくなる。これに対して、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15として第1の酸化物膜を用いることにより、ピンホールの発生を抑制できるため、閾値電圧の変動を抑制することが可能となる。又、ピンホールの発生を抑制することにより、リーク電流の発生を抑制することができる。 That is, when a pinhole is generated using an SiO 2 insulating film as the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15, the threshold voltage fluctuation cannot be suppressed, and the double-gate field effect transistor functions normally. No longer. On the other hand, by using the first oxide film as the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15, it is possible to suppress the generation of pinholes, and thus it is possible to suppress fluctuations in the threshold voltage. Become. Further, by suppressing the generation of pinholes, the generation of leakage current can be suppressed.

〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態とは層構造の異なる電界効果型トランジスタの例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification of First Embodiment>
The modification of the first embodiment shows an example of a field effect transistor having a layer structure different from that of the first embodiment. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

図3は、第1の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図3に示す各電界効果型トランジスタ10Aは、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。   FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a field effect transistor according to a modification of the first embodiment. Each field effect transistor 10A shown in FIG. 3 is a typical example of a semiconductor device according to the present invention.

図3に示す電界効果型トランジスタ10Aは、第2ゲート絶縁層15上に第2ゲート電極16を被覆する層間絶縁膜19が設けられ、層間絶縁膜19上にソース電極17及びドレイン電極18が設けられた点が、電界効果型トランジスタ10(図1参照)と相違する。電界効果型トランジスタ10Aにおいて、ソース電極17及びドレイン電極18は、第2ゲート絶縁層15及び層間絶縁膜19に形成されたスルーホールを介して活性層14と接続されている。   In the field effect transistor 10A shown in FIG. 3, an interlayer insulating film 19 that covers the second gate electrode 16 is provided on the second gate insulating layer 15, and a source electrode 17 and a drain electrode 18 are provided on the interlayer insulating film 19. This is different from the field effect transistor 10 (see FIG. 1). In the field effect transistor 10 </ b> A, the source electrode 17 and the drain electrode 18 are connected to the active layer 14 through through-holes formed in the second gate insulating layer 15 and the interlayer insulating film 19.

層間絶縁膜19の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリコン酸化膜(SiO)等を用いることができる。層間絶縁膜19の平均膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm〜3μmが好ましく、100nm〜1μmがより好ましい。層間絶縁膜19の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、プラズマCVD法等を用いることができる。 As the material of the interlayer insulating film 19 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, it may be a silicon oxide film (SiO 2) or the like. There is no restriction | limiting in particular as an average film thickness of the interlayer insulation film 19, Although it can select suitably according to the objective, 50 nm-3 micrometers are preferable, and 100 nm-1 micrometer are more preferable. There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the interlayer insulation film 19, Although it can select suitably according to the objective, For example, plasma CVD method etc. can be used.

なお、図3では、層間絶縁膜19の平面形状を第2ゲート絶縁層15の平面形状と一致させているが、これには限定されない。例えば、層間絶縁膜19の平面形状を第2ゲート絶縁層15の平面形状よりも小さくしてもよい。或いは、層間絶縁膜19の平面形状を第2ゲート絶縁層15の平面形状よりも大きくし、第2ゲート絶縁層15の側面を被覆してもよい。   In FIG. 3, the planar shape of the interlayer insulating film 19 is matched with the planar shape of the second gate insulating layer 15, but this is not limitative. For example, the planar shape of the interlayer insulating film 19 may be smaller than the planar shape of the second gate insulating layer 15. Alternatively, the planar shape of the interlayer insulating film 19 may be made larger than the planar shape of the second gate insulating layer 15 to cover the side surface of the second gate insulating layer 15.

このように、第2ゲート絶縁層上に層間絶縁膜を設けてもよい。第2ゲート絶縁層上に層間絶縁膜を設けることにより、電界効果型トランジスタの構成要素(活性層、第1ゲート電極、第2ゲート電極等)を、大気中の水分、酸素、水素等から保護することができる。又、第2ゲート絶縁層上に層間絶縁膜を設けることにより、電界効果型トランジスタ上に形成される層の材料や、その形成プロセスから電界効果型トランジスタを保護することができる。この他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   As described above, an interlayer insulating film may be provided over the second gate insulating layer. By providing an interlayer insulating film on the second gate insulating layer, field effect transistor components (active layer, first gate electrode, second gate electrode, etc.) are protected from moisture, oxygen, hydrogen, etc. in the atmosphere. can do. Further, by providing an interlayer insulating film on the second gate insulating layer, the field effect transistor can be protected from the material of the layer formed on the field effect transistor and the formation process thereof. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムの例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a display element, an image display device, and a system using the field effect transistor according to the first embodiment is shown. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

(表示素子)
第2の実施の形態に係る表示素子は、少なくとも、光制御素子と、光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子、エレクトロクロミック(EC)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子等が挙げられる。
(Display element)
The display element according to the second embodiment includes at least a light control element and a drive circuit that drives the light control element, and further includes other members as necessary. The light control element is not particularly limited as long as it is an element that controls the light output according to the drive signal, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an electroluminescence (EL) element, an electrochromic (EC) ) Elements, liquid crystal elements, electrophoretic elements, electrowetting elements and the like.

駆動回路としては、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The drive circuit is not particularly limited as long as it has the field effect transistor according to the first embodiment, and can be appropriately selected according to the purpose. There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably.

第2の実施の形態に係る表示素子は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを有しているため、閾値電圧の変動を抑制することが可能となり、トランジスタ特性が良好である。その結果、高品質の表示を行うことが可能となる。   Since the display element according to the second embodiment includes the field-effect transistor according to the first embodiment, it is possible to suppress fluctuations in threshold voltage and good transistor characteristics. As a result, high quality display can be performed.

(画像表示装置)
第2の実施の形態に係る画像表示装置は、少なくとも、第2の実施の形態に係る複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。複数の表示素子としては、マトリックス状に配置された複数の第2の実施の形態に係る表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(Image display device)
The image display device according to the second embodiment includes at least a plurality of display elements according to the second embodiment, a plurality of wirings, and a display control device. It has a member. The plurality of display elements are not particularly limited as long as they are the display elements according to the plurality of second embodiments arranged in a matrix, and can be appropriately selected according to the purpose.

複数の配線は、複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The plurality of wirings are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose as long as the gate voltage and the image data signal can be individually applied to each field effect transistor in the plurality of display elements.

表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを複数の配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The display control device is not particularly limited as long as the gate voltage and signal voltage of each field effect transistor can be individually controlled via a plurality of wirings according to image data, and is appropriately selected according to the purpose. can do. There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably.

第2の実施の形態に係る画像表示装置は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを備えた表示素子を有しているため、高品質の画像を表示することが可能となる。   Since the image display device according to the second embodiment includes the display element including the field effect transistor according to the first embodiment, it is possible to display a high-quality image.

(システム)
第2の実施の形態に係るシステムは、少なくとも、第2の実施の形態に係る画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、画像データを前記画像表示装置に出力する。
(system)
The system according to the second embodiment includes at least an image display device according to the second embodiment and an image data creation device. The image data creation device creates image data based on the image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device.

システムは、第2の実施の形態に係る画像表示装置を備えているため、画像情報を高精細に表示することが可能となる。   Since the system includes the image display device according to the second embodiment, the image information can be displayed with high definition.

以下、第2の実施の形態に係る表示素子、画像表示装置、及びシステムについて、具体的に説明する。   Hereinafter, the display element, the image display apparatus, and the system according to the second embodiment will be specifically described.

図4には、第2の実施の形態に係るシステムとしてのテレビジョン装置500の概略構成が示されている。なお、図4における接続線は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。   FIG. 4 shows a schematic configuration of a television apparatus 500 as a system according to the second embodiment. In addition, the connection line in FIG. 4 shows the flow of a typical signal and information, and does not show all the connection relations of each block.

第2の実施の形態に係るテレビジョン装置500は、主制御装置501、チューナ503、ADコンバータ(ADC)504、復調回路505、TS(Transport Stream)デコーダ506、音声デコーダ511、DAコンバータ(DAC)512、音声出力回路513、スピーカ514、映像デコーダ521、映像・OSD合成回路522、映像出力回路523、画像表示装置524、OSD描画回路525、メモリ531、操作装置532、ドライブインターフェース(ドライブIF)541、ハードディスク装置542、光ディスク装置543、IR受光器551、及び通信制御装置552等を備えている。   A television apparatus 500 according to the second embodiment includes a main controller 501, a tuner 503, an AD converter (ADC) 504, a demodulation circuit 505, a TS (Transport Stream) decoder 506, an audio decoder 511, and a DA converter (DAC). 512, audio output circuit 513, speaker 514, video decoder 521, video / OSD synthesis circuit 522, video output circuit 523, image display device 524, OSD drawing circuit 525, memory 531, operation device 532, drive interface (drive IF) 541 A hard disk device 542, an optical disk device 543, an IR light receiver 551, a communication control device 552, and the like.

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

チューナ503は、アンテナ610で受信された放送波の中から、予め設定されているチャンネルの放送を選局する。ADC504は、チューナ503の出力信号(アナログ情報)をデジタル情報に変換する。復調回路505は、ADC504からのデジタル情報を復調する。   The tuner 503 selects a preset channel broadcast from the broadcast waves received by the antenna 610. The ADC 504 converts the output signal (analog information) of the tuner 503 into digital information. The demodulation circuit 505 demodulates the digital information from the ADC 504.

TSデコーダ506は、復調回路505の出力信号をTSデコードし、音声情報及び映像情報を分離する。音声デコーダ511は、TSデコーダ506からの音声情報をデコードする。DAコンバータ(DAC)512は、音声デコーダ511の出力信号をアナログ信号に変換する。   The TS decoder 506 performs TS decoding on the output signal of the demodulation circuit 505 and separates audio information and video information. The audio decoder 511 decodes the audio information from the TS decoder 506. The DA converter (DAC) 512 converts the output signal of the audio decoder 511 into an analog signal.

音声出力回路513は、DAコンバータ(DAC)512の出力信号をスピーカ514に出力する。映像デコーダ521は、TSデコーダ506からの映像情報をデコードする。映像・OSD合成回路522は、映像デコーダ521の出力信号とOSD描画回路525の出力信号を合成する。   The audio output circuit 513 outputs the output signal of the DA converter (DAC) 512 to the speaker 514. The video decoder 521 decodes the video information from the TS decoder 506. The video / OSD synthesis circuit 522 synthesizes the output signal of the video decoder 521 and the output signal of the OSD drawing circuit 525.

映像出力回路523は、映像・OSD合成回路522の出力信号を画像表示装置524に出力する。OSD描画回路525は、画像表示装置524の画面に文字や図形を表示するためのキャラクタ・ジェネレータを備えており、操作装置532やIR受光器551からの指示に応じて表示情報が含まれる信号を生成する。   The video output circuit 523 outputs the output signal of the video / OSD synthesis circuit 522 to the image display device 524. The OSD drawing circuit 525 includes a character generator for displaying characters and figures on the screen of the image display device 524, and a signal including display information in response to an instruction from the operation device 532 or the IR light receiver 551. Generate.

メモリ531には、AV(Audio−Visual)データ等が一時的に蓄積される。操作装置532は、例えばコントロールパネル等の入力媒体(図示省略)を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置501に通知する。ドライブIF541は、双方向の通信インターフェースであり、一例としてATAPI(AT Attachment Packet Interface)に準拠している。   The memory 531 temporarily stores AV (Audio-Visual) data and the like. The operating device 532 includes an input medium (not shown) such as a control panel, for example, and notifies the main controller 501 of various information input by the user. The drive IF 541 is a bi-directional communication interface, and is compliant with ATAPI (AT Attachment Packet Interface) as an example.

ハードディスク装置542は、ハードディスクと、このハードディスクを駆動するための駆動装置等から構成されている。駆動装置は、ハードディスクにデータを記録すると共に、ハードディスクに記録されているデータを再生する。光ディスク装置543は、光ディスク(例えば、DVD)にデータを記録すると共に、光ディスクに記録されているデータを再生する。   The hard disk device 542 includes a hard disk and a drive device for driving the hard disk. The drive device records data on the hard disk and reproduces data recorded on the hard disk. The optical disk device 543 records data on an optical disk (for example, DVD) and reproduces data recorded on the optical disk.

IR受光器551は、リモコン送信機620からの光信号を受信し、主制御装置501に通知する。通信制御装置552は、インターネットとの通信を制御する。インターネットを介して各種情報を取得することができる。   The IR light receiver 551 receives the optical signal from the remote control transmitter 620 and notifies the main controller 501 of it. The communication control device 552 controls communication with the Internet. Various information can be acquired via the Internet.

画像表示装置524は、一例として図5に示されるように、表示器700、及び表示制御装置780を有している。表示器700は、一例として図6に示されるように、複数(ここでは、n×m個)の表示素子702がマトリックス状に配置されたディスプレイ710を有している。   As shown in FIG. 5 as an example, the image display device 524 includes a display 700 and a display control device 780. As shown in FIG. 6 as an example, the display 700 includes a display 710 in which a plurality of (here, n × m) display elements 702 are arranged in a matrix.

又、ディスプレイ710は、一例として図7に示されるように、X軸方向に沿って等間隔に配置されているn本の走査線(X0、X1、X2、X3、・・・・・、Xn−2、Xn−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本のデータ線(Y0、Y1、Y2、Y3、・・・・・、Ym−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本の電流供給線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、・・・・・、Ym−1i)を有している。そして、走査線とデータ線とによって、表示素子702を特定することができる。   In addition, as shown in FIG. 7 as an example, the display 710 includes n scanning lines (X0, X1, X2, X3,..., Xn) arranged at equal intervals along the X-axis direction. -2, Xn-1), m data lines (Y0, Y1, Y2, Y3, ..., Ym-1) arranged at equal intervals along the Y-axis direction, in the Y-axis direction M current supply lines (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i,..., Ym-1i) arranged at equal intervals along the line. The display element 702 can be specified by the scan line and the data line.

各表示素子702は、一例として図8に示されるように、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子750と、この有機EL素子750を発光させるためのドライブ回路720とを有している。すなわち、ディスプレイ710は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ELディスプレイである。又、ディスプレイ710は、カラー対応の32インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 8 as an example, each display element 702 includes an organic EL (electroluminescence) element 750 and a drive circuit 720 for causing the organic EL element 750 to emit light. That is, the display 710 is a so-called active matrix type organic EL display. The display 710 is a color-compatible 32-inch display. The size is not limited to this.

有機EL素子750は、一例として図9に示されるように、有機EL薄膜層740と、陰極712と、陽極714とを有している。   As an example, the organic EL element 750 includes an organic EL thin film layer 740, a cathode 712, and an anode 714, as shown in FIG.

有機EL素子750は、例えば、電界効果型トランジスタの横に配置することができる。この場合、有機EL素子750と電界効果型トランジスタとは、同一の基材上に形成することができる。但し、これに限定されず、例えば、電界効果型トランジスタの上に有機EL素子750が配置されても良い。この場合には、ゲート電極に透明性が要求されるので、ゲート電極には、ITO(Indium Tin Oxide)、In、SnO、ZnO、Gaが添加されたZnO、Alが添加されたZnO、Sbが添加されたSnO等の導電性を有する透明な酸化物が用いられる。 The organic EL element 750 can be disposed beside a field effect transistor, for example. In this case, the organic EL element 750 and the field effect transistor can be formed on the same substrate. However, it is not limited to this, For example, the organic EL element 750 may be arrange | positioned on a field effect transistor. In this case, since the gate electrode needs to be transparent, the gate electrode was added with ITO (Indium Tin Oxide), In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, Ga added ZnO, Al. A transparent oxide having conductivity such as SnO 2 to which ZnO or Sb is added is used.

有機EL素子750において、陰極712には、Alが用いられている。なお、Mg−Ag合金、Al−Li合金、ITO等を用いても良い。陽極714には、ITOが用いられている。なお、In、SnO、ZnO等の導電性を有する酸化物、Ag−Nd合金等を用いても良い。 In the organic EL element 750, Al is used for the cathode 712. Note that an Mg—Ag alloy, an Al—Li alloy, ITO, or the like may be used. ITO is used for the anode 714. Note that a conductive oxide such as In 2 O 3 , SnO 2 , or ZnO, an Ag—Nd alloy, or the like may be used.

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

又、図8に示すように、ドライブ回路720は、2つの電界効果型トランジスタ810及び820、コンデンサ830を有している。電界効果型トランジスタ810は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Gは、所定の走査線に接続され、ソース電極Sは、所定のデータ線に接続されている。又、ドレイン電極Dは、コンデンサ830の一方の端子に接続されている。   As shown in FIG. 8, the drive circuit 720 includes two field effect transistors 810 and 820 and a capacitor 830. The field effect transistor 810 operates as a switch element. The gate electrode G is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S is connected to a predetermined data line. The drain electrode D is connected to one terminal of the capacitor 830.

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

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

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

表示制御装置780は、一例として図10に示されるように、画像データ処理回路782、走査線駆動回路784、及びデータ線駆動回路786を有している。   As an example, the display control device 780 includes an image data processing circuit 782, a scanning line driving circuit 784, and a data line driving circuit 786, as shown in FIG.

画像データ処理回路782は、映像出力回路523の出力信号に基づいて、ディスプレイ710における複数の表示素子702の輝度を判断する。走査線駆動回路784は、画像データ処理回路782の指示に応じてn本の走査線に個別に電圧を印加する。データ線駆動回路786は、画像データ処理回路782の指示に応じてm本のデータ線に個別に電圧を印加する。   The image data processing circuit 782 determines the brightness of the plurality of display elements 702 in the display 710 based on the output signal of the video output circuit 523. The scanning line driving circuit 784 individually applies voltages to the n scanning lines in accordance with an instruction from the image data processing circuit 782. The data line driving circuit 786 individually applies voltages to the m data lines in accordance with an instruction from the image data processing circuit 782.

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

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

例えば、光制御素子が液晶素子の場合は、上記ディスプレイ710として、液晶ディスプレイ用いる。この場合においては、図11に示されるように、表示素子703における電流供給線は不要となる。   For example, when the light control element is a liquid crystal element, a liquid crystal display is used as the display 710. In this case, as shown in FIG. 11, the current supply line in the display element 703 is not necessary.

又、この場合では、一例として図12に示されるように、ドライブ回路730は、図8に示される電界効果型トランジスタ(810、820)と同様な1つの電界効果型トランジスタ840のみで構成することができる。電界効果型トランジスタ840では、ゲート電極Gが所定の走査線に接続され、ソース電極Sが所定のデータ線に接続されている。又、ドレイン電極Dが液晶素子770の画素電極、及びコンデンサ760に接続されている。なお、図12における符号762、772は、夫々コンデンサ760、液晶素子770の対向電極(コモン電極)である。   In this case, as shown in FIG. 12 as an example, the drive circuit 730 is composed of only one field effect transistor 840 similar to the field effect transistor (810, 820) shown in FIG. Can do. In the field effect transistor 840, the gate electrode G is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S is connected to a predetermined data line. The drain electrode D is connected to the pixel electrode of the liquid crystal element 770 and the capacitor 760. Note that reference numerals 762 and 772 in FIG. 12 denote a counter electrode (common electrode) of the capacitor 760 and the liquid crystal element 770, respectively.

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

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

[実施例1]
実施例1では、図1に示す電界効果型トランジスタ10を作製した。
[Example 1]
In Example 1, the field effect transistor 10 shown in FIG. 1 was produced.

(第1ゲート電極の形成)
最初に、基材11上に第1ゲート電極12を形成した。具体的には、ガラス製の基材11上に、DCスパッタリングにより導電膜であるAl合金膜を成膜した。そして、フォトリソグラフィ、エッチングによりAl合金膜をパターニングし、第1ゲート電極12を得た。
(Formation of the first gate electrode)
First, the first gate electrode 12 was formed on the substrate 11. Specifically, an Al alloy film as a conductive film was formed on a glass substrate 11 by DC sputtering. Then, the Al alloy film was patterned by photolithography and etching to obtain the first gate electrode 12.

(第1ゲート絶縁層の形成)
次に、第1ゲート絶縁層13を形成した。具体的には、所定の溶液を混合してゲート絶縁層形成用塗布液を作製し、基材11及び第1ゲート電極12上へ滴下しスピンコートした。続いて、大気中で乾燥処理後、O雰囲気下で焼成を行い、第1ゲート絶縁層13としてLaSrO絶縁膜を得た。
(Formation of first gate insulating layer)
Next, the first gate insulating layer 13 was formed. Specifically, a predetermined solution was mixed to prepare a coating solution for forming a gate insulating layer, which was dropped onto the substrate 11 and the first gate electrode 12 and spin-coated. Subsequently, after drying in the air, firing was performed in an O 2 atmosphere to obtain a LaSrO insulating film as the first gate insulating layer 13.

(活性層の形成)
次に、活性層14を形成した。具体的には、所定の溶液を混合して活性層形成用塗布液を作製し、第1ゲート絶縁層13上へ滴下しスピンコートした。続いて、大気中で乾燥処理後、O雰囲気下で焼成を行い、InGaZnO膜を形成した。そして、フォトリソグラフィ、エッチングによりInGaZnO膜をパターニングし、活性層14を得た。
(Formation of active layer)
Next, the active layer 14 was formed. Specifically, a coating solution for forming an active layer was prepared by mixing a predetermined solution, dropped onto the first gate insulating layer 13 and spin-coated. Subsequently, after drying in the air, firing was performed in an O 2 atmosphere to form an InGaZnO film. Then, the InGaZnO film was patterned by photolithography and etching to obtain an active layer 14.

(第2ゲート絶縁層の形成)
次に、第2ゲート絶縁層15を形成した。具体的には、所定の溶液を混合してゲート絶縁層形成用塗布液を作製し、第1ゲート絶縁層13及び活性層14上へ滴下しスピンコートした。続いて、大気中で乾燥処理後、O雰囲気下で焼成を行い、第2ゲート絶縁層15としてLaSrO絶縁膜を得た。
(Formation of second gate insulating layer)
Next, the second gate insulating layer 15 was formed. Specifically, a coating solution for forming a gate insulating layer was prepared by mixing a predetermined solution, and dropped onto the first gate insulating layer 13 and the active layer 14 and spin-coated. Subsequently, after drying in the air, firing was performed in an O 2 atmosphere to obtain a LaSrO insulating film as the second gate insulating layer 15.

(第2ゲート電極の形成)
次に、第2ゲート絶縁層15上に第2ゲート電極16を形成した。具体的には、第2ゲート絶縁層15上に、DCスパッタリングにより導電膜であるAl合金膜を成膜した。そして、フォトリソグラフィ、エッチングによりAl合金膜をパターニングし、第2ゲート電極16を得た。
(Formation of second gate electrode)
Next, the second gate electrode 16 was formed on the second gate insulating layer 15. Specifically, an Al alloy film as a conductive film was formed on the second gate insulating layer 15 by DC sputtering. Then, the Al alloy film was patterned by photolithography and etching to obtain the second gate electrode 16.

(ソース電極及びドレイン電極の形成)
次に、第2ゲート絶縁層15上にソース電極17及びドレイン電極18を形成した。具体的には、第2ゲート絶縁層15を貫通して活性層14の表面を露出するスルーホールを形成後、スルーホール内及び第2ゲート絶縁層上に、DCスパッタリングにより導電膜であるTi膜を成膜した。そして、フォトリソグラフィ、エッチングによりTi膜をパターニングし、ソース電極17及びドレイン電極18を得た。
(Formation of source electrode and drain electrode)
Next, the source electrode 17 and the drain electrode 18 were formed on the second gate insulating layer 15. Specifically, after forming a through hole that penetrates the second gate insulating layer 15 and exposes the surface of the active layer 14, a Ti film that is a conductive film is formed in the through hole and on the second gate insulating layer by DC sputtering. Was deposited. Then, the Ti film was patterned by photolithography and etching to obtain the source electrode 17 and the drain electrode 18.

[実施例2]
実施例2では、図3に示す電界効果型トランジスタ10Aを作製した。
[Example 2]
In Example 2, the field effect transistor 10A shown in FIG. 3 was produced.

まず、実施例1と同様の方法で、基材11上に、第1ゲート電極12、第1ゲート絶縁層13、活性層14、第2ゲート絶縁層15、及び第2ゲート電極16を形成した。   First, the first gate electrode 12, the first gate insulating layer 13, the active layer 14, the second gate insulating layer 15, and the second gate electrode 16 were formed on the base material 11 in the same manner as in Example 1. .

(層間絶縁膜の形成)
次に、層間絶縁膜19を形成した。具体的には、第2ゲート絶縁層15及び第2ゲート電極16上に、プラズマCVD法により、層間絶縁膜19として膜厚200nmのSiO絶縁膜を形成した。
(Formation of interlayer insulation film)
Next, an interlayer insulating film 19 was formed. Specifically, a 200 nm thick SiO 2 insulating film was formed as the interlayer insulating film 19 on the second gate insulating layer 15 and the second gate electrode 16 by plasma CVD.

(ソース電極及びドレイン電極の形成)
次に、層間絶縁膜19上にソース電極17及びドレイン電極18を形成した。具体的には、第2ゲート絶縁層15及び層間絶縁膜19を貫通して活性層14の表面を露出するスルーホールを形成後、スルーホール内及び層間絶縁膜19上に、DCスパッタリングにより導電膜であるTi膜を成膜した。そして、フォトリソグラフィ、エッチングによりTi膜をパターニングし、ソース電極17及びドレイン電極18を得た。
(Formation of source electrode and drain electrode)
Next, the source electrode 17 and the drain electrode 18 were formed on the interlayer insulating film 19. Specifically, after forming a through hole that penetrates the second gate insulating layer 15 and the interlayer insulating film 19 and exposes the surface of the active layer 14, a conductive film is formed in the through hole and on the interlayer insulating film 19 by DC sputtering. A Ti film was formed. Then, the Ti film was patterned by photolithography and etching to obtain the source electrode 17 and the drain electrode 18.

[実施例3〜8]
実施例1から、第1ゲート絶縁層13、活性層14、及び第2ゲート絶縁層15の組成を表1に示す組成に変更し、実施例1と全く同じプロセスで図1に示す電界効果型トランジスタ10を作製した。
[Examples 3 to 8]
From Example 1, the composition of the first gate insulating layer 13, the active layer 14, and the second gate insulating layer 15 is changed to the composition shown in Table 1, and the field effect type shown in FIG. A transistor 10 was manufactured.

[比較例]
第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15として、プラズマCVD法により、SiO絶縁膜を形成した。これ以外は実施例1と全く同じプロセスで電界効果型トランジスタを作製した。
[Comparative example]
As the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15, SiO 2 insulating films were formed by plasma CVD. Except for this, a field effect transistor was fabricated in exactly the same process as in Example 1.

[評価]
実施例1〜8及び比較例の電界効果型トランジスタについて、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15におけるピンホールのあり/なしを確認し、表1に結果を記載した。ピンホールのあり/なしは、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により確認した。
[Evaluation]
Regarding the field effect transistors of Examples 1 to 8 and Comparative Example, the presence / absence of pinholes in the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 was confirmed, and the results are shown in Table 1. The presence / absence of a pinhole was confirmed by an atomic force microscope (AFM).

Figure 2019161182
表1に示すように、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15としてSiO絶縁膜を用いた場合(比較例)には、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15にピンホールの発生が確認できた。
Figure 2019161182
As shown in Table 1, when a SiO 2 insulating film is used as the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 (comparative example), the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 The occurrence of pinholes was confirmed.

一方、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15としてアルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素とを含む酸化物膜を用いた場合(実施例1〜8)には、第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15にピンホールの発生は確認できなかった。   On the other hand, as the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15, an oxide film containing an A element that is an alkaline earth metal and a B element that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid In the case of using (Examples 1 to 8), generation of pinholes in the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 could not be confirmed.

このように、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素とを含む酸化物膜を用いることで、ピンホールが発生し難い第1ゲート絶縁層13及び第2ゲート絶縁層15を形成することが可能となることが確認された。これにより、閾値電圧の変動を抑制した電界効果型トランジスタを実現することができる。   As described above, by using an oxide film including the element A that is an alkaline earth metal and the element B that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid, pinholes are less likely to occur. It was confirmed that the first gate insulating layer 13 and the second gate insulating layer 15 can be formed. Thereby, it is possible to realize a field effect transistor in which fluctuation of the threshold voltage is suppressed.

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments and the like have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made to the above-described embodiments and the like without departing from the scope described in the claims. Variations and substitutions can be added.

10、10A 電界効果型トランジスタ
11 基材
12 第1ゲート電極
13 第1ゲート絶縁層
14 活性層
15 第2ゲート絶縁層
16 第2ゲート電極
17 ソース電極
18 ドレイン電極
19 層間絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A Field effect transistor 11 Base material 12 1st gate electrode 13 1st gate insulating layer 14 Active layer 15 2nd gate insulating layer 16 2nd gate electrode 17 Source electrode 18 Drain electrode 19 Interlayer insulating film

特開2009−176865号公報JP 2009-176865 A

Claims (7)

基材上に形成された第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極上に形成された第1ゲート絶縁層と、
前記第1ゲート絶縁層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第2ゲート絶縁層と、
前記第2ゲート絶縁層上に形成された第2ゲート電極と、
前記活性層と接続するように形成されたソース及びドレイン電極と、を有し、
前記第1ゲート絶縁層及び前記第2ゲート絶縁層は、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素と、を含む酸化物膜である電界効果型トランジスタ。
A first gate electrode formed on the substrate;
A first gate insulating layer formed on the first gate electrode;
An active layer formed on the first gate insulating layer;
A second gate insulating layer formed on the active layer;
A second gate electrode formed on the second gate insulating layer;
A source and drain electrode formed to connect to the active layer,
The first gate insulating layer and the second gate insulating layer each include an oxide film including an element A that is an alkaline earth metal and a element B that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid. A field effect transistor.
前記活性層は、酸化物半導体である請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the active layer is an oxide semiconductor. 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
請求項1又は2に記載の電界効果型トランジスタとを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を備える表示素子。
A light control element whose light output is controlled according to a drive signal;
A display element comprising: the field effect transistor according to claim 1; and a drive circuit that drives the light control element.
前記光制御素子は、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子、液晶素子、電気泳動素子、又はエレクトロウェッティング素子である請求項3に記載の表示素子。   The display element according to claim 3, wherein the light control element is an electroluminescence element, an electrochromic element, a liquid crystal element, an electrophoretic element, or an electrowetting element. 請求項3又は4に記載の表示素子を複数個マトリクス状に配置した表示器と、
夫々の前記表示素子を個別に制御する表示制御装置と、を有する表示装置。
A display device in which a plurality of display elements according to claim 3 or 4 are arranged in a matrix,
A display control device for individually controlling each of the display elements.
請求項5に記載の表示装置と、
前記表示装置に画像データを供給する画像データ作成装置と、を有するシステム。
A display device according to claim 5;
An image data creation device for supplying image data to the display device.
基材上に第1ゲート電極を形成する工程と、
前記第1ゲート電極上に第1ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記第1ゲート絶縁層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第2ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記第2ゲート絶縁層上に第2ゲート電極を形成する工程と、
前記活性層に接続されるソース及びドレイン電極を形成する工程と、を有し、
前記第1ゲート絶縁層及び前記第2ゲート絶縁層は、アルカリ土類金属である第A元素と、Ga、Sc、Y、及びランタノイドの少なくとも何れかである第B元素と、を含む酸化物膜である電界効果型トランジスタの製造方法。
Forming a first gate electrode on a substrate;
Forming a first gate insulating layer on the first gate electrode;
Forming an active layer on the first gate insulating layer;
Forming a second gate insulating layer on the active layer;
Forming a second gate electrode on the second gate insulating layer;
Forming source and drain electrodes connected to the active layer,
The first gate insulating layer and the second gate insulating layer each include an oxide film including an element A that is an alkaline earth metal and a element B that is at least one of Ga, Sc, Y, and a lanthanoid. A method of manufacturing a field effect transistor.
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