本發(fā)明的一個(gè)方式涉及成像裝置。

注意，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于上述技術(shù)領(lǐng)域。本說(shuō)明書(shū)等所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)方式的技術(shù)領(lǐng)域涉及一種物體、方法或者制造方法。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種工序(process)、機(jī)器(machine)、產(chǎn)品(manufacture)或者組合物(composition ofmatter)。由此，具體而言，作為本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的一個(gè)方式的技術(shù)領(lǐng)域的例子可以舉出半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發(fā)光裝置、照明裝置、蓄電裝置、存儲(chǔ)裝置、成像裝置、這些裝置的驅(qū)動(dòng)方法或者這些裝置的制造方法。

在本說(shuō)明書(shū)等中，半導(dǎo)體裝置是指通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而能夠工作的所有裝置。晶體管、半導(dǎo)體電路為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式。另外,存儲(chǔ)裝置、顯示裝置、成像裝置、電子設(shè)備有時(shí)包含半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

作為其中具有光電傳感器的像素配置為矩陣狀的半導(dǎo)體裝置，已知CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。作為成像元件CMOS圖像傳感器被設(shè)置在如數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)等眾多便攜式設(shè)備中。近年來(lái)，成像的清晰度增加、便攜式設(shè)備被小型化、且功耗被減少，因此CMOS圖像傳感器中的像素被制造得更小。

在CMOS圖像傳感器中，在光電傳感器上形成濾色片，使用該濾色片對(duì)入射光進(jìn)行分光，然后使用光電傳感器檢測(cè)出各顏色的光，由此取得彩色的成像數(shù)據(jù)。然而，因?yàn)闉V色片透射特定波長(zhǎng)范圍的光并吸收其他波長(zhǎng)的光，所以入射光的利用效率低。因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了使用對(duì)入射光進(jìn)行分光的構(gòu)成要素代替濾色片的技術(shù)。

[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]國(guó)際公開(kāi)第2009/153937號(hào)小冊(cè)子

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，為了取得RGB各顏色的成像數(shù)據(jù)而需要對(duì)直接取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行使用外部的處理電路的運(yùn)算處理。由此，為了實(shí)現(xiàn)成像裝置的低功耗化或高速化而優(yōu)選采用能夠省略上述運(yùn)算處理等的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種為了取得各顏色的成像數(shù)據(jù)而不需要進(jìn)行使用外部的處理電路的運(yùn)算處理的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種能夠拍攝彩色圖像而不使用濾色片的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種耗電量低的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種適于高速工作的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種高靈敏度的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種動(dòng)態(tài)范圍較廣的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種高分辨率的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種低成本的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種高可靠性的成像裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種新穎的成像裝置等。本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的之一是提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置等。

注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要實(shí)現(xiàn)所有上述目的。除上述目的外的目的從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載中是顯而易見(jiàn)的，并且可以從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的所述記載中抽出。

本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種包括分光元件的成像裝置。

本發(fā)明的一個(gè)方式是一種成像裝置，包括：像素電路；以及分光元件，其中，像素電路包括第一電路、第二電路、第三電路及第一電容元件，第一電路包括第一光電轉(zhuǎn)換元件、第一晶體管及第二晶體管，第二電路包括第二光電轉(zhuǎn)換元件、第三晶體管及第四晶體管，第三電路包括第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管及第二電容元件，分光元件設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件或第二光電轉(zhuǎn)換元件上，第一光電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端子與第一晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接，第二晶體管的源極和漏極中的一個(gè)與第一晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接，第一晶體管的源極和漏極中的另一個(gè)與第一電容元件的一個(gè)端子電連接，第二光電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端子與第三晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接，第四晶體管的源極和漏極中的一個(gè)與第三晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接，第四晶體管的源極和漏極中的另一個(gè)與第一電容元件的一個(gè)端子電連接，第五晶體管的源極和漏極中的一個(gè)與第一電容元件的另一個(gè)端子電連接，第二電容元件的一個(gè)端子與第一電容元件的另一個(gè)端子電連接，第六晶體管的柵極與第一電容元件的另一個(gè)端子電連接，并且，第六晶體管的源極和漏極中的一個(gè)與第七晶體管的源極和漏極中的一個(gè)電連接。

第一光電轉(zhuǎn)換元件及第二光電轉(zhuǎn)換元件優(yōu)選具有相同的結(jié)構(gòu)。

第一電容元件的電容值優(yōu)選大于第二電容元件的電容值。

第一光電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端子、第一晶體管的源極和漏極中的一個(gè)以及第一電容元件的一個(gè)端子之間的電容值優(yōu)選等于第二光電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端子、第三晶體管的源極和漏極中的一個(gè)以及第一電容元件的一個(gè)端子之間的電容值。

分光元件可以設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件上，從入射到像素電路的光(W)去除了與紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光成分中的任何一個(gè)的W-R、W-G或W-B的光可以入射到第一光電轉(zhuǎn)換元件，合成了入射到像素電路的光(W)及去除的光的W+R、W+G或W+B可以入射到第二光電轉(zhuǎn)換元件。

在上述結(jié)構(gòu)中，相鄰的像素中的上述去除的光的一部分也可以入射到第二光電轉(zhuǎn)換元件。

另外，分光元件也可以設(shè)置在第二光電轉(zhuǎn)換元件上，從入射到像素電路的光(W)去除了與紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光成分的1/2中的任何兩個(gè)的W-(R/2)-(B/2)、W-(R/2)-(G/2)或W-(B/2)-(G/2)的光也可以入射到第二光電轉(zhuǎn)換元件，合成了入射到像素電路的光(W)及去除的光的W+(R/2)+(B/2)、W+(R/2)+(G/2)或W+(B/2)+(G/2)也可以入射到第一光電轉(zhuǎn)換元件。

第一至第七晶體管的一部分或全部?jī)?yōu)選在活性層中包含氧化物半導(dǎo)體，該氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選包含In、Zn及M(M為Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種能夠得到高質(zhì)量的成像數(shù)據(jù)的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種能夠補(bǔ)償像素電路所包括的放大晶體管的電特性的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種耗電量低的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種適于高速工作的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種高靈敏度的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種動(dòng)態(tài)范圍較廣的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種高分辨率的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種低成本的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種高可靠性的成像裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種新穎的成像裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置等。

注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要具有所有上述效果。另外，可以從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載顯而易見(jiàn)地看出并抽出這些效果外的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是成像裝置所包括的像素的電路圖；

圖2是說(shuō)明成像裝置所包括的分光元件及光電轉(zhuǎn)換元件的位置關(guān)系的示意圖；

圖3是說(shuō)明成像裝置所包括的分光元件及光電轉(zhuǎn)換元件的位置關(guān)系的示意圖；

圖4是說(shuō)明像素的方式的俯視圖；

圖5是說(shuō)明像素的截面的圖；

圖6是說(shuō)明像素電路的工作的時(shí)序圖；

圖7是像素電路及說(shuō)明像素電路的工作的時(shí)序圖；

圖8是成像裝置所包括的像素的電路圖；

圖9是說(shuō)明像素的排列的圖；

圖10是包括電路部的成像裝置的截面圖；

圖11是說(shuō)明彎曲的成像裝置的圖；

圖12是說(shuō)明全局快門(mén)方式的工作的時(shí)序圖；

圖13是說(shuō)明卷簾快門(mén)方式的工作的時(shí)序圖；

圖14是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖15是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖16是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖17是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖18是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖19是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖20是說(shuō)明晶體管的溝道寬度方向上的截面的圖；

圖21是說(shuō)明晶體管的溝道長(zhǎng)度方向上的截面的圖；

圖22是說(shuō)明半導(dǎo)體層的俯視圖及截面圖；

圖23是說(shuō)明半導(dǎo)體層的俯視圖及截面圖；

圖24是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖25是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖26是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖27是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖28是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖29是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖30是說(shuō)明晶體管的溝道寬度方向上的截面的圖；

圖31是說(shuō)明晶體管的溝道長(zhǎng)度方向上的截面的圖；

圖32是說(shuō)明晶體管的俯視圖；

圖33是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖34是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖35是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖36是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖37是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖38是說(shuō)明晶體管的制造方法的圖；

圖39是說(shuō)明電子設(shè)備的圖；

圖40是成像裝置所包括的像素的電路圖；

圖41是成像裝置所包括的像素的電路圖；

圖42是說(shuō)明像素的方式的俯視圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。注意，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是，本發(fā)明的方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定于以下所示的實(shí)施方式的記載內(nèi)容中。注意，在以下說(shuō)明的發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同的附圖中共同使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重復(fù)說(shuō)明。注意，有時(shí)在不同的附圖中適當(dāng)?shù)厥÷曰蚋淖兿嗤瑯?gòu)成要素的陰影。

例如，在本說(shuō)明書(shū)等中，當(dāng)明確地記載有“X與Y連接”時(shí)，意味著如下情況：X與Y電連接；X與Y在功能上連接；X與Y直接連接。因此，不局限于規(guī)定的連接關(guān)系(例如，附圖或文中所示的連接關(guān)系等)，附圖或文中所示的連接關(guān)系以外的連接關(guān)系也包含于附圖或文中。

在此，X和Y為對(duì)象物(例如，裝置、元件、電路、布線(xiàn)、電極、端子、導(dǎo)電膜、層等)。

作為X與Y直接連接的情況的一個(gè)例子，可以舉出在X與Y之間沒(méi)有連接能夠電連接X(jué)與Y的元件(例如開(kāi)關(guān)、晶體管、電容元件、電感器、電阻元件、二極管、顯示元件、發(fā)光元件和負(fù)載等)，并且X與Y沒(méi)有通過(guò)能夠電連接X(jué)與Y的元件(例如開(kāi)關(guān)、晶體管、電容元件、電感器、電阻元件、二極管、顯示元件、發(fā)光元件和負(fù)載等)連接的情況。

作為X和Y電連接的情況的一個(gè)例子，可以在X和Y之間連接一個(gè)以上的能夠電連接X(jué)和Y的元件(例如開(kāi)關(guān)、晶體管、電容元件、電感器、電阻元件、二極管、顯示元件、發(fā)光元件、負(fù)載等)。此外，開(kāi)關(guān)具有控制導(dǎo)通或關(guān)閉的功能。換言之，開(kāi)關(guān)具有其成為導(dǎo)通狀態(tài)(開(kāi)啟狀態(tài))或非導(dǎo)通狀態(tài)(關(guān)閉狀態(tài))而控制是否使電流流過(guò)的功能?；蛘?，開(kāi)關(guān)具有選擇并切換電流路徑的功能。另外，X和Y電連接的情況包括X與Y直接連接的情況。

作為X和Y在功能上連接的情況的一個(gè)例子，可以在X和Y之間連接一個(gè)以上的能夠在功能上連接X(jué)和Y的電路(例如，邏輯電路(反相器、NAND電路、NOR電路等)、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(DA轉(zhuǎn)換電路、AD轉(zhuǎn)換電路、γ(伽馬)校正電路等)、電位電平轉(zhuǎn)換電路(電源電路(升壓電路、降壓電路等)、改變信號(hào)的電位電平的電平轉(zhuǎn)移器電路等)、電壓源、電流源、切換電路、放大電路(能夠增大信號(hào)振幅或電流量等的電路、運(yùn)算放大器、差動(dòng)放大電路、源極跟隨電路、緩沖器電路等)、信號(hào)產(chǎn)生電路、存儲(chǔ)電路、控制電路等)。注意，例如，即使在X與Y之間夾有其他電路，當(dāng)從A輸出的信號(hào)傳送到B時(shí)，也可以說(shuō)X與Y在功能上是連接著的。另外，X與Y在功能上連接的情況包括X與Y直接連接的情況及X與Y電連接的情況。

此外，當(dāng)明確地記載有“X與Y電連接”時(shí)，在本說(shuō)明書(shū)等中意味著如下情況：X與Y電連接(即，以中間夾有其他元件或其他電路的方式連接X(jué)與Y)；X與Y在功能上連接(即，以中間夾有其他電路的方式在功能上連接X(jué)與Y)；X與Y直接連接(即，以中間不夾有其他元件或其他電路的方式連接X(jué)與Y)。即，在本說(shuō)明書(shū)等中，當(dāng)明確地記載有“電連接”時(shí)與只明確地記載有“連接”時(shí)的情況相同。

注意，例如，在晶體管的源極(或第一端子等)通過(guò)Z1(或沒(méi)有通過(guò)Z1)與X電連接，晶體管的漏極(或第二端子等)通過(guò)Z2(或沒(méi)有通過(guò)Z2)與Y電連接的情況下以及在晶體管的源極(或第一端子等)與Z1的一部分直接連接，Z1的另一部分與X直接連接，晶體管的漏極(或第二端子等)與Z2的一部分直接連接，Z2的另一部分與Y直接連接的情況下，可以表現(xiàn)為如下。

例如，可以表現(xiàn)為“X、Y、晶體管的源極(或第一端子等)及晶體管的漏極(或第二端子等)互相電連接，并按X、晶體管的源極(或第一端子等)、晶體管的漏極(或第二端子等)及Y的順序電連接”?；蛘?，可以表現(xiàn)為“晶體管的源極(或第一端子等)與X電連接，晶體管的漏極(或第二端子等)與Y電連接，X、晶體管的源極(或第一端子等)、晶體管的漏極(或第二端子等)與Y依次電連接”。或者，可以表現(xiàn)為“X通過(guò)晶體管的源極(或第一端子等)及漏極(或第二端子等)與Y電連接，X、晶體管的源極(或第一端子等)、晶體管的漏極(或第二端子等)、Y依次設(shè)置為相互連接”。通過(guò)使用與這種例子相同的表現(xiàn)方法規(guī)定電路結(jié)構(gòu)中的連接順序，可以區(qū)別晶體管的源極(或第一端子等)與漏極(或第二端子等)而決定技術(shù)范圍。

另外，作為其他表現(xiàn)方法，例如可以表現(xiàn)為“晶體管的源極(或第一端子等)至少通過(guò)第一連接路徑與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑是通過(guò)晶體管的源極(或第一端子等)與晶體管的漏極(或第二端子等)之間的路徑，所述第一連接路徑是通過(guò)Z1的路徑，晶體管的漏極(或第二端子等)至少通過(guò)第三連接路徑與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑，所述第三連接路徑是通過(guò)Z2的路徑”?；蛘?，也可以表示為“晶體管的源極(或第一端子等)至少在第一連接路徑上通過(guò)Z1與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑具有通過(guò)晶體管的連接路徑，晶體管的漏極(或第二端子等)至少在第三連接路徑上通過(guò)Z2與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑”?；蛘?，也可以表現(xiàn)為“晶體管的源極(或第一端子等)至少經(jīng)過(guò)第一電路徑，通過(guò)Z1與X電連接，所述第一電路徑不具有第二電路徑，所述第二電路徑是從晶體管的源極(或第一端子等)到晶體管的漏極(或第二端子等)的電路徑，晶體管的漏極(或第二端子等)至少經(jīng)過(guò)第三電路徑，通過(guò)Z2與Y電連接，所述第三電路徑不具有第四電路徑，所述第四電路徑是從晶體管的漏極(或第二端子等)到晶體管的源極(或第一端子等)的電路徑”。通過(guò)使用與這些例子同樣的表現(xiàn)方法規(guī)定電路結(jié)構(gòu)中的連接路徑，可以區(qū)別晶體管的源極(或第一端子等)和漏極(或第二端子等)來(lái)確定技術(shù)范圍。

注意，這種表現(xiàn)方法是一個(gè)例子，不局限于上述表現(xiàn)方法。在此，X、Y、Z1及Z2為對(duì)象物(例如，裝置、元件、電路、布線(xiàn)、電極、端子、導(dǎo)電膜及層等)。

另外，即使在電路圖上獨(dú)立的構(gòu)成要素彼此電連接，也有時(shí)一個(gè)構(gòu)成要素兼有多個(gè)構(gòu)成要素的功能。例如，在布線(xiàn)的一部分用作電極時(shí)，一個(gè)導(dǎo)電膜兼有布線(xiàn)和電極的兩個(gè)構(gòu)成要素的功能。因此，本說(shuō)明書(shū)中的“電連接”的范疇內(nèi)還包括這種一個(gè)導(dǎo)電膜兼有多個(gè)構(gòu)成要素的功能的情況。

另外，根據(jù)情況或狀態(tài)，可以互相調(diào)換“膜”和“層”。例如，有時(shí)可以將“導(dǎo)電層”變換為“導(dǎo)電膜”。此外，有時(shí)可以將“絕緣膜”變換為“絕緣層”。

實(shí)施方式1

在本實(shí)施方式中，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置可以使用分光元件代替濾色片。由此，可以抑制濾色片的光導(dǎo)致的吸收的損失并增加入射到光電轉(zhuǎn)換元件的光量。也就是說(shuō)，可以提高成像裝置的靈敏度。

另外，為了從被分光的光取出紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)的成像數(shù)據(jù)，利用檢測(cè)出從兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件得到的信號(hào)的差分的方法。也就是說(shuō)，不需要利用外部電路的運(yùn)算，而可以實(shí)現(xiàn)成像裝置的低功耗化及高速化。

圖1是能夠用于本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置的像素電路的電路圖。該像素電路大致被分為光電轉(zhuǎn)換部和信號(hào)生成部。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，說(shuō)明光電轉(zhuǎn)換部包括電路31和電路32的結(jié)構(gòu)。另外，說(shuō)明信號(hào)生成部包括電路33的結(jié)構(gòu)。此外，說(shuō)明光電轉(zhuǎn)換部與信號(hào)生成部通過(guò)電容元件C-1連接的結(jié)構(gòu)。

光電轉(zhuǎn)換部中的電路31包括光電二極管61、晶體管51及晶體管52。另外，電路32包括光電二極管62、晶體管53及晶體管54。

作為光電二極管61、62可以采用硅襯底中形成有pn結(jié)或pin結(jié)的二極管元件。或者，也可以采用使用非晶硅膜或微晶硅膜等的pin結(jié)二極管元件等。注意，例示出電路31及電路32包括光電二極管的結(jié)構(gòu)，但是電路31及電路32也可以包括其他光電轉(zhuǎn)換元件。例如，也可以使用二極管連接的晶體管。此外，也可以使用硅、鍺、硒等形成利用光電效果的可變電阻等。

另外，也可以采用利用了所謂雪崩倍增(avalanche multiplication)現(xiàn)象的包含硒的光電轉(zhuǎn)換元件。在該光電轉(zhuǎn)換元件中，可以得到相對(duì)于入射光量的電子放大量大的高靈敏度傳感器。

作為硒類(lèi)材料，可以使用非晶硒或結(jié)晶硒。例如，通過(guò)在形成非晶硒之后進(jìn)行加熱處理，可以得到結(jié)晶硒。另外，通過(guò)使結(jié)晶硒的結(jié)晶粒徑小于像素間距，可以減少各像素的特性偏差。

信號(hào)生成部所包括的電路33包括晶體管55、晶體管56、晶體管57及電容元件C-2。

在電路31中，光電二極管61的一個(gè)端子與晶體管51的源極和漏極中的一個(gè)及晶體管52的源極和漏極中的一個(gè)電連接。晶體管52的源極和漏極中的另一個(gè)與電容元件C-1的一個(gè)端子電連接。

在電路32中，光電二極管62的一個(gè)端子與晶體管53的源極和漏極中的一個(gè)及晶體管54的源極和漏極中的一個(gè)電連接。晶體管54的源極和漏極中的另一個(gè)與電容元件C-1的一個(gè)端子電連接。

在此，將連接晶體管52的源極和漏極中的另一個(gè)、晶體管54的源極和漏極中的另一個(gè)及電容元件C-1的一個(gè)端子的每一個(gè)的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為第一電荷積蓄部(FD1)。

在電路33中，晶體管55的源極和漏極中的一個(gè)、晶體管56的柵極及電容元件C-2的一個(gè)端子與電容元件C-1的另一個(gè)端子電連接。另外，晶體管56的源極和漏極中的一個(gè)與晶體管57的源極和漏極中的一個(gè)電連接。

在此，將連接晶體管55的源極和漏極中的另一個(gè)、晶體管56的柵極、電容元件C-2的一個(gè)端子及電容元件C-1的另一個(gè)端子的每一個(gè)的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為第二電荷積蓄部(FD2)。

電容元件C-1的電容值優(yōu)選大于電容元件C-2的電容值。此外，光電二極管61的一個(gè)端子、晶體管51的源極和漏極中的一個(gè)以及電容元件C-1的一個(gè)端子之間的電容值優(yōu)選等于光電二極管62的一個(gè)端子、晶體管53的源極和漏極中的一個(gè)以及電容元件C-1的一個(gè)端子之間的電容值。

光電二極管61、62的另一個(gè)端子與布線(xiàn)VPD電連接。晶體管51、53的源極和漏極中的另一個(gè)與布線(xiàn)VPR電連接。晶體管55的源極和漏極中的另一個(gè)與布線(xiàn)VFR電連接。電容元件C-2的另一個(gè)端子與布線(xiàn)VC電連接。晶體管56的源極和漏極中的另一個(gè)與布線(xiàn)VO電連接。布線(xiàn)VPD和布線(xiàn)VC可以被用作公共布線(xiàn)。在圖1的結(jié)構(gòu)中，布線(xiàn)VPR、布線(xiàn)VFR及布線(xiàn)VO可以被用作公共布線(xiàn)。

晶體管51、53的柵極與布線(xiàn)PR電連接。晶體管52的柵極與布線(xiàn)TX1電連接，晶體管54的柵極與布線(xiàn)TX2電連接。晶體管55的柵極與布線(xiàn)FR電連接。晶體管57的柵極與布線(xiàn)SEL電連接，源極和漏極中的另一個(gè)與布線(xiàn)OUT(輸出)電連接。

注意，也可以對(duì)布線(xiàn)VO供應(yīng)GND、VSS、VDD等的電位。在此，電位或電壓是相對(duì)的。因此，GND不局限于0V。

光電二極管61(PD1)、光電二極管62(PD2)是受光元件并可以具有生成與入射到像素電路的光對(duì)應(yīng)的電流的功能。晶體管52、54可以具有控制電荷從光電二極管61、62積蓄在電荷積蓄部(FD1)中的功能。晶體管51、53可以具有將電荷積蓄部(FD1)的電位復(fù)位的功能。晶體管55可以具有將電荷積蓄部(FD2)的電位復(fù)位的功能。晶體管56可以具有將與電荷積蓄部(FD2)的電位對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出的功能。晶體管57在讀出時(shí)控制像素電路的選擇的功能。

布線(xiàn)VPR、布線(xiàn)VPD、布線(xiàn)VC、布線(xiàn)VFR及布線(xiàn)VO可以具有電源線(xiàn)的功能。布線(xiàn)PR、布線(xiàn)TX1、布線(xiàn)TX2、布線(xiàn)FR、布線(xiàn)SEL及布線(xiàn)OUT可以具有信號(hào)線(xiàn)的功能。

圖2A至圖2C是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置所包括的分光元件與光電轉(zhuǎn)換元件之間的位置關(guān)系的示意圖。

圖2A示出用來(lái)檢測(cè)出紅色(R)的成像數(shù)據(jù)的兩個(gè)像素(Pixel-R1及Pixel-R2)相鄰的狀態(tài)。在此，PD1相當(dāng)于圖1所示的光電二極管61，PD2相當(dāng)于光電二極管62。

分光元件65R設(shè)置在PD1上。成為成像的對(duì)象的光(W：相當(dāng)于包括RGB的光成分的白色光)入射到分光元件65R。入射到分光元件65R的W被分光為以R的波長(zhǎng)成分為中心的光(R)和以從W去除以R的波長(zhǎng)成分為中心的光的光(W-R)。

W-R以在分光元件65R內(nèi)大致行進(jìn)的方式從分光元件65R射出到PD1。另外，R以與W-R不同的角度從分光元件65R射出到PD2。

注意，圖2A示出R/2從分光元件65R端在兩個(gè)方向上射出的情況。在此情況下，通過(guò)合成從作為相鄰的像素的Pixel-R2的分光元件65R射出的R/2，R照射到Pixel-R1的PD2。另外，合成該R和不經(jīng)過(guò)分光元件65R的W的W+R入射到PD2。

另外，雖然圖2A示出R/2從分光元件65R在兩個(gè)方向上射出的結(jié)構(gòu)，但是也可以具有如圖3A所示的R在一個(gè)方向上射出的結(jié)構(gòu)。

圖2B示出用來(lái)檢測(cè)出藍(lán)色(B)的數(shù)據(jù)的兩個(gè)像素(Pixel-B1及Pixel-B2)相鄰的狀態(tài)。在此，PD1相當(dāng)于圖1所示的光電二極管61，PD2相當(dāng)于光電二極管62。

分光元件65B設(shè)置在PD1上。成為成像的對(duì)象的入射光(W)入射到分光元件65B。入射到分光元件65B的W被分光為以B的波長(zhǎng)成分為中心的光(B)和以從W去除以B的波長(zhǎng)成分為中心的光的光(W-B)。

在圖2B中，W-B入射到PD1的說(shuō)明及W+B入射到PD2的說(shuō)明是與用來(lái)檢測(cè)出上述R的成像數(shù)據(jù)的像素的說(shuō)明同樣的。此外，也可以采用圖3B的結(jié)構(gòu)代替圖2B的結(jié)構(gòu)。

圖2C示出用來(lái)檢測(cè)出綠色(G)的成像數(shù)據(jù)的兩個(gè)像素(Pixel-G1及Pixel-G2)相鄰的狀態(tài)。在此，PD1相當(dāng)于圖1所示的光電二極管61，PD2相當(dāng)于光電二極管62。

分光元件65G設(shè)置在PD1上。成為成像的對(duì)象的光(W：相當(dāng)于合成RGB的白色光)入射到分光元件65G。入射到分光元件65G的W被分光為以R的波長(zhǎng)成分為中心的光的一部分(R/2)、以B的波長(zhǎng)成分為中心的光的一部分(B/2)和以從W去除以R/2及B/2的光(W-(R/2)-(B/2))。

W-(R/2)-(B/2)以在分光元件65R內(nèi)大致行進(jìn)的方式從分光元件65R射出到PD2。另外，R/2及B/2以與W-(R/2)-(B/2)不同的角度從分光元件65G射出。例如，如圖2C所示，從Pixel-G1的分光元件65G射出的R/2被入射到Pixel-G1的PD1，B/2被入射到相鄰的Pixel-G2的PD1?；蛘?，如圖3C所示，也可以具有R/2及B/2在相同的方向上從分光元件65G射出的結(jié)構(gòu)。

注意，雖然作為用來(lái)獲得R或B的成像數(shù)據(jù)的方式說(shuō)明圖2A和圖2B及圖3A和圖3B，但是通過(guò)改變分光元件，也可以實(shí)現(xiàn)用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的方式。此外，雖然作為用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的方式說(shuō)明圖2C和圖3C，但是通過(guò)改變分光元件，也可以實(shí)現(xiàn)用來(lái)獲得R或B的成像數(shù)據(jù)的方式。

圖4A和圖4B是像素的頂面的方式的一個(gè)例子。雖然圖4A示出圖2A或圖3A所示的用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素，但是圖2B或圖3B所示的用來(lái)獲得B的成像數(shù)據(jù)的像素也可以具有相同的結(jié)構(gòu)。

因?yàn)樵诒景l(fā)明的一個(gè)方式中利用從PD1及PD2輸出的信號(hào)的差分，所以?xún)烧叩碾娞匦詢(xún)?yōu)選相同。也就是說(shuō)，PD1及PD2優(yōu)選具有相同的結(jié)構(gòu)。注意，只要兩者的電特性相同，則其結(jié)構(gòu)也可以不同。

分光元件65R配置在PD1的中央附近的上方，從分光元件65R分光的以R的波長(zhǎng)成分為中心的光在設(shè)置有PD2的方向上射出。像素是微型像素，在照射到像素整體的外部光中，大致相同量的光被入射到PD1的上方及PD2的上方。入射到PD1的上方的光被分光元件65R引入而分光為W-R及R。因此，在圖2A的結(jié)構(gòu)中，W-R被入射到PD1，R/2被入射到PD2和與此相鄰的像素的PD2的每一個(gè)。在圖3A的結(jié)構(gòu)中，R被入射到相同像素的PD2。

圖4B是圖2C或圖3C所示的用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的像素。分光元件65R配置在PD2的中央附近的上方，從分光元件65G分光的以R及B的波長(zhǎng)成分為中心的光在設(shè)置有PD1的方向上射出。與用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素同樣，大致相同量的光被入射到PD1的上方及PD2的上方。入射到PD2的上方的光被圖4B所示的區(qū)域66引入，入射到該區(qū)域的光的一半分被入射到分光元件65G。也就是說(shuō)，從分光元件65G射出的以R及B的波長(zhǎng)成分為中心的光為R/2及B/2。因此，在圖2C的結(jié)構(gòu)中，W-(R/2)-(B/2)被入射到PD2，R/2及B/2分別被入射到PD1和與此相鄰的像素的PD1。在圖3C的結(jié)構(gòu)中，R/2及B/2被入射到相同像素的PD1。

注意，雖然圖4A和圖4B示出像素、光電二極管及分光元件的頂面形狀為矩形的方式，但是不局限于此。上述構(gòu)成要素的頂面形狀也可以為圓形、六角形等的多角形等。例如，如圖4C所示的圖4A的變形例子那樣，像素也可以為兩個(gè)六角形相鄰的多角形，光電二極管也可以為大致六角形，分光元件也可以為大致圓形。此外，上述矩形、六角形等的多角形的構(gòu)成要素所包括的角部也可以具有曲率。

圖5A是用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素的截面的一個(gè)例子。PD1及PD2隔著元件分離層1500分離，在元件分離層1500上設(shè)置有防止混色的遮光層1510。在光電二極管(PD1、PD2)上設(shè)置有對(duì)可見(jiàn)光具有高透光性的絕緣層1520，在絕緣層1520上以與光電二極管成對(duì)的方式設(shè)置有微透鏡1540。

并且，在經(jīng)過(guò)微透鏡1540的光的光路上設(shè)置有分光元件65R。對(duì)分光元件65R的種類(lèi)沒(méi)有限制，例如可以使用棱鏡或衍射光柵等光學(xué)元件。另外，也可以作為分光元件使用對(duì)可見(jiàn)光具有透光性的高折射率的板狀體等。例如，可以使用氮化硅膜等形成該高折射率的板狀體。此外，也可以組合分光元件和其他構(gòu)成要素。例如，也可以組合棱鏡、衍射光柵、高折射率的板狀體等分光元件和鏡子、導(dǎo)光板等構(gòu)成要素。

作為一個(gè)例子，圖5B示出組合分光元件65R和鏡子67的方式。通過(guò)使用鏡子67，可以提高從分光元件65R射出的光的光路的自由度。此外，鏡子可以使用金屬等反射率高的材料形成，也可以具有組合折射率不同的材料而引起全反射的結(jié)構(gòu)。另外，圖42是圖5B中的像素的俯視圖的一個(gè)例子。

另外，如圖5C所示，在光電二極管上也可以設(shè)置微透鏡1541。

注意，雖然在圖5A、圖5B及圖5C中說(shuō)明用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素，但是用來(lái)獲得B的成像數(shù)據(jù)的像素及用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的像素也可以具有相同的結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)上述像素的結(jié)構(gòu)沒(méi)有限制，也可以具有上述之外的絕緣層、上述之外的遮光層、鈍化層膜、粘合層、抗反射膜、光吸收層等。另外，也可以在微透鏡1540與光電二極管(PD1、PD2)之間包括著色層。

接著，說(shuō)明包括圖1所示的電路的用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素的工作。圖6A是說(shuō)明該像素的工作的時(shí)序圖。在此，布線(xiàn)VPD為低電位，布線(xiàn)VPR為高電位，布線(xiàn)VC為低電位，布線(xiàn)VFR為高電位，布線(xiàn)VO為高電位。

在時(shí)刻T1至?xí)r刻T2，將布線(xiàn)PR設(shè)定為“H”(“高”)，將布線(xiàn)FR設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)TX1設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)TX2設(shè)定為“H”。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)FD2的電位被設(shè)定為布線(xiàn)VFR的電位，節(jié)點(diǎn)FD1的電位被設(shè)定為布線(xiàn)VPR的電位(復(fù)位工作)。

在時(shí)刻T2至?xí)r刻T3，將布線(xiàn)PR設(shè)定為“L”(“低”)，將布線(xiàn)FR設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)TX1設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)TX2設(shè)定為“L”。此時(shí)，與照射到光電二極管61(PD1)的光，即W-R的光強(qiáng)度(I(W-R))成正比，節(jié)點(diǎn)FD1的電位下降ΔV1’(參照算式1，α’為比例系數(shù))。另外，照射到光電二極管61(PD1)的光越強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)FD1的電位的下降越快(積蓄工作1)。

[算式1]

ΔV1′＝α′·(W-R) (1)

在時(shí)刻T3，將布線(xiàn)FR設(shè)定為“L”，將布線(xiàn)TX1設(shè)定為“L”。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)FD2的電位保持為布線(xiàn)VPR的電位。另外，節(jié)點(diǎn)FD1的電位保持為從布線(xiàn)VPR的電位下降ΔV1’的電位。

在時(shí)刻T4至?xí)r刻T5，將布線(xiàn)PR設(shè)定為“H”。此時(shí)，光電二極管61(PD1)的陰極的電位及光電二極管62(PD2)的陰極的電位被設(shè)定為布線(xiàn)VPR的電位(復(fù)位工作2)。在時(shí)刻T3至?xí)r刻T5，因?yàn)楣怆姸O管61(PD1)及光電二極管62(PD2)的陰極的電位下降，所以?xún)?yōu)選在時(shí)刻T5(將布線(xiàn)TX1及布線(xiàn)TX2設(shè)定為“H”)之前將陰極的電位設(shè)定為布線(xiàn)VPR的電位。由此，不發(fā)生剛在時(shí)刻T5之后節(jié)點(diǎn)FD1的電位急速下降的現(xiàn)象，即噪聲的現(xiàn)象，從而能夠高精度地取得成像數(shù)據(jù)。

另外，為了獲得同樣的效果，優(yōu)選使電容元件C-1的電容值充分大于光電二極管61(PD1)的陰極的電容值及光電二極管62(PD2)的陰極的電容值。

在時(shí)刻T5至?xí)r刻T6，將布線(xiàn)PR設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)FR設(shè)定為“L”，將布線(xiàn)TX1設(shè)定為“H”，將布線(xiàn)TX2設(shè)定為“H”。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)FD1的電位被設(shè)定為布線(xiàn)VPR的電位。也就是說(shuō)，節(jié)點(diǎn)FD1的電位比時(shí)刻T3至?xí)r刻T4高ΔV1’。在此，節(jié)點(diǎn)FD2的電位由于電容元件C-1的電容C1與電容元件C-2的電容C2及晶體管56的柵極電容Cg的合成電容的電容耦合而上升ΔV1(參照算式2，α為比例系數(shù))。

[算式2]

在時(shí)刻T6至?xí)r刻T7，將布線(xiàn)PR設(shè)定為“L”，將布線(xiàn)FR設(shè)定為“L”，將布線(xiàn)TX1設(shè)定為“L”，將布線(xiàn)TX2設(shè)定為“H”。此時(shí)，與照射到光電二極管62(PD2)的光，即W+R的光強(qiáng)度(I(W+R))成正比，節(jié)點(diǎn)FD1的電位下降ΔV2’(參照算式3)。另外，照射到光電二極管62(PD2)的光越強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)FD1的電位越低(積蓄工作2)。

[算式3]

ΔV2′＝α′·I(W+R) (3)

此外，節(jié)點(diǎn)FD2的電位下降ΔV2(參照算式4)。也就是說(shuō)，節(jié)點(diǎn)FD2的電位是比布線(xiàn)VFR的電位低ΔV2-ΔV1的電位。在此，如果滿(mǎn)足算式5，則滿(mǎn)足ΔV2-ΔV1＝2αIR(參照算式6)，由此節(jié)點(diǎn)FD2的電位為依賴(lài)于入射光W的R成分的電位。

[算式4]

[算式5]

I(W+R)-I(W-R)＝I(2R)＝2I(R) (5)

[算式6]

ΔV2-ΔV1＝α·I(W+R)-α·I(W-R)＝2αI(R) (6)

在時(shí)刻T8至?xí)r刻T9，將布線(xiàn)SEL設(shè)定為“H”(選擇工作)。此時(shí)，與節(jié)點(diǎn)FD2的電位對(duì)應(yīng)的電位被輸出到布線(xiàn)OUT。也就是說(shuō)，入射光W的R成分的光強(qiáng)度越強(qiáng)，布線(xiàn)OUT的電位越高。

雖然作為用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的工作說(shuō)明上述內(nèi)容，但是用來(lái)獲得B的成像數(shù)據(jù)的工作也可以同樣地進(jìn)行。

接著，說(shuō)明用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的像素的工作。圖6B是說(shuō)明該像素的工作的時(shí)序圖。在用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的像素中，W+(R/2)+(B/2)被入射到光電二極管61(PD1)，W-(R/2)-(B/2)被入射到光電二極管62(PD2)。

圖6B的時(shí)序圖的與圖6A的時(shí)序圖不同之處是：時(shí)刻T6至?xí)r刻T7的期間為時(shí)刻T2至?xí)r刻T3的3倍(A:B＝1:3)。也就是說(shuō)，圖6A的說(shuō)明中的ΔV1及ΔV2可以替換為算式7、算式8。

[算式7]

[算式8]

因此，節(jié)點(diǎn)FD2的電位是比布線(xiàn)VFR的電位低ΔV2-ΔV1的電位。在此，如果滿(mǎn)足算式9，則滿(mǎn)足ΔV2-ΔV1＝2αIG(參照算式10)，由此節(jié)點(diǎn)FD2的電位為依賴(lài)于入射光W的G成分的電位。

[算式9]

[算式10]

注意，雖然在上述說(shuō)明中通過(guò)調(diào)整期間而調(diào)整受光量，但是也可以通過(guò)調(diào)整光電二極管的受光面積而調(diào)整受光量。例如，通過(guò)以受光面積為PD1:PD2＝1:3且滿(mǎn)足A:B＝1:1的方式進(jìn)行工作，可以獲得G的成像數(shù)據(jù)。

可以采用如下結(jié)構(gòu)：由讀出電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路將布線(xiàn)OUT的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后作為圖像數(shù)據(jù)輸出該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。注意，雖然也可以采用由像素外的讀出電路進(jìn)行差分運(yùn)算的結(jié)構(gòu)，但是通過(guò)在像素內(nèi)進(jìn)行差分運(yùn)算，容易延長(zhǎng)曝光時(shí)間。

另外，優(yōu)選的是，作為構(gòu)成像素的晶體管的一部分或全部，使用包含關(guān)態(tài)電流(off-state current)優(yōu)良的氧化物半導(dǎo)體的晶體管。通過(guò)使用該晶體管，可以構(gòu)成電荷保持特性高的像素。在上述結(jié)構(gòu)中容易保持減法數(shù)據(jù)，由此上述結(jié)構(gòu)適于在像素內(nèi)進(jìn)行差分運(yùn)算的結(jié)構(gòu)。

另外，當(dāng)將包含氧化物半導(dǎo)體的晶體管用于像素電路時(shí)，可以擴(kuò)大成像的動(dòng)態(tài)范圍。在圖1A所示的電路結(jié)構(gòu)中，在入射到光電二極管61、62的光的強(qiáng)度較大時(shí)，節(jié)點(diǎn)FD1的電位較低。由于使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的關(guān)態(tài)電流極低，因此即使柵極電位極小也可以正確地輸出與該柵極電位對(duì)應(yīng)的電流。由此，可以擴(kuò)大能夠檢測(cè)出的照度范圍，即擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。

由于包含氧化物半導(dǎo)體的晶體管具有關(guān)態(tài)電流較小的特性，可以在極長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持節(jié)點(diǎn)FD1及節(jié)點(diǎn)FD2的電荷。因此，可以適用全局快門(mén)方式，其中不使電路結(jié)構(gòu)或工作方法為復(fù)雜地適用在全像素中同時(shí)進(jìn)行電荷的存儲(chǔ)工作。因此，即使在拍攝對(duì)象為運(yùn)動(dòng)物體的情況下也可以容易地獲得畸變較小的圖像。另外，通過(guò)采用全局快門(mén)方式，也可以延長(zhǎng)曝光時(shí)間(進(jìn)行電荷的儲(chǔ)存工作的期間)，由此適于低照度環(huán)境下的成像。

另外，用來(lái)控制節(jié)點(diǎn)FD1、節(jié)點(diǎn)FD2的電位的晶體管等被要求其噪音少的晶體管。使用后面所述的包含兩層或三層的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的溝道是埋入型溝道，并且該晶體管具有極高的抗噪聲性能。因此，通過(guò)使用該晶體管可以得到噪音少的圖像。

根據(jù)上述本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠從入射光W取得R、G、B的每個(gè)成分的成像數(shù)據(jù)。注意，雖然在上述說(shuō)明中示出利用使用對(duì)R及B進(jìn)行分光的分光元件根據(jù)差分檢測(cè)求得G的方式，但是也可以采用利用使用對(duì)R及G進(jìn)行分光的分光元件根據(jù)差分檢測(cè)求得B的方式。另外，也可以采用利用使用對(duì)B及G進(jìn)行分光的分光元件根據(jù)差分檢測(cè)求得R的方式。

此外，如圖40A所示，能夠用于本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置的像素電路也可以具有使用一個(gè)電路31構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部的方式。在此情況下，通過(guò)將圖1的電路的工作的說(shuō)明中的照射到PD1的光和照射到PD2的光交替地照射到圖40A所示的PD1，可以得到各顏色的成像數(shù)據(jù)。

另外，也可以采用光電轉(zhuǎn)換部包括三個(gè)以上的電路的結(jié)構(gòu)。例如，在圖40B所示的像素電路中，光電轉(zhuǎn)換部包括電路31、電路32及電路34，該電路34包括光電二極管63(PD3)、晶體管58及晶體管59。

此外，如圖7A所示，在能夠用于本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置的像素電路中，光電二極管的連接方向也可以與圖1所示的電路不同。在此情況下，布線(xiàn)VPD為高電位，布線(xiàn)VPR為低電位，布線(xiàn)VC為低電位，布線(xiàn)VFR為高電位，布線(xiàn)VO為高電位。

關(guān)于用來(lái)獲得R及B的成像數(shù)據(jù)的像素的工作，可以與圖6A所示的時(shí)序圖同樣地輸入信號(hào)，F(xiàn)D1及FD2的電位如圖7B的時(shí)序圖所示那樣變化。在時(shí)刻T7，節(jié)點(diǎn)FD2的電位是比布線(xiàn)VFR的電位高ΔV2-ΔV1的電位。另外，為了獲得G的成像數(shù)據(jù)，與圖6B的時(shí)序圖同樣，圖7B的時(shí)序圖也可以將時(shí)刻T6至?xí)r刻T7的期間設(shè)定為時(shí)刻T2至?xí)r刻T3的三倍?；蛘?，可以將光電二極管的受光面積設(shè)定為PD1:PD2＝1:3。

此外，如圖8所示，能夠用于本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置的像素電路也可以采用從圖1所示的電路去除晶體管51及晶體管53的結(jié)構(gòu)。在此情況下，布線(xiàn)VC為低電位，布線(xiàn)VFR為高電位，布線(xiàn)VO為高電位。另外，布線(xiàn)PR也可以被用作電源線(xiàn)。

在此情況下，通過(guò)將布線(xiàn)PR設(shè)定為高電位，可以進(jìn)行節(jié)點(diǎn)FD1的復(fù)位工作。當(dāng)在預(yù)定期間將布線(xiàn)PR設(shè)定為高電位時(shí)，PD1、PD2被施加正向偏壓。在該期間，通過(guò)將TX1、TX2設(shè)定為“H”，可以將節(jié)點(diǎn)FD1設(shè)定為布線(xiàn)PR的電位。另外，當(dāng)在預(yù)定期間將布線(xiàn)PR設(shè)定為低電位時(shí)，PD1、PD2被施加反向偏壓。在該期間，通過(guò)將TX1、TX2設(shè)定為“H”，可以進(jìn)行積蓄工作。另外，在這些工作中可以使用圖6A和圖6B所示的時(shí)序圖。

另外，如圖41A所示，作為圖8所示的像素電路的結(jié)構(gòu)，也可以使用一個(gè)電路31構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部。另外，如圖41B所示，也可以使用三個(gè)以上的電路構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部。

另外，作為用來(lái)獲得上述R、G、B的成像數(shù)據(jù)的像素的排列，例如可以采用圖9A和圖9B所示的方式。圖9A和圖9B示出3×3的像素的頂面方式的一個(gè)例子，對(duì)RGB的順序沒(méi)有限制。在用來(lái)獲得R及B的成像數(shù)據(jù)的像素中，在分光元件的符號(hào)的下側(cè)設(shè)置有PD1。另外，在用來(lái)獲得G的成像數(shù)據(jù)的像素中，在分光元件的符號(hào)的下側(cè)設(shè)置有PD2。

另外，也可以采用使用濾色片對(duì)R、G、B中的任何一個(gè)成分進(jìn)行分光的結(jié)構(gòu)。圖9C是一個(gè)例子，是在用來(lái)獲得R的成像數(shù)據(jù)的像素上設(shè)置濾色片(R)的方式。另外，也可以采用使用濾色片對(duì)R、G、B中的任何兩個(gè)成分進(jìn)行分光的結(jié)構(gòu)。圖9D是一個(gè)例子，是在用來(lái)獲得R及G的成像數(shù)據(jù)的像素上分別設(shè)置濾色片(R)、濾色片(G)的方式。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，容易制造分光元件或?yàn)V色片，從而容易實(shí)現(xiàn)微型化、低成本化。

注意，雖然在圖9A至圖9D中示出在縱方向上排列RGB的方式，但是也可以采用在橫方向上排列RGB的方式。此外，如圖9E所示，也可以采用包括半個(gè)間距錯(cuò)開(kāi)的像素的結(jié)構(gòu)。圖9E的結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于包括濾色片的結(jié)構(gòu)。

圖10A示出包括電路部的成像裝置的截面圖的一個(gè)例子。電路部90是在硅襯底中具有活性區(qū)域的晶體管51和將氧化物半導(dǎo)體用作活性層的晶體管52的組合，例如可以構(gòu)成反相器電路或存儲(chǔ)電路等。電路部92是使用硅襯底40形成的光電二極管60和將氧化物半導(dǎo)體用作活性層的晶體管56的組合，例如能夠構(gòu)成圖1所示的電路31或電路32等。注意，以虛線(xiàn)表示的布線(xiàn)及接觸插頭表示其深度方向上的位置與其他布線(xiàn)及接觸插頭不同。

在此，電路部92相當(dāng)于圖1所示的光電轉(zhuǎn)換部的一部分，光電二極管60相當(dāng)于圖1所示的光電二極管61或光電二極管62。另外，晶體管56相當(dāng)于圖1所示的晶體管51或晶體管53。

在圖10A中，可以將光電二極管60與晶體管56重疊地形成，因此可以提高像素的集成度。換而言之，可以提高成像裝置的分辨率。此外，在電路部92所占的區(qū)域中硅襯底40中沒(méi)有形成晶體管，由此可以擴(kuò)大光電二極管的面積。因此，即使在低照度環(huán)境下也可以得到噪音少的圖像。

注意，圖10A和圖10B示出使用同一硅襯底40形成光電二極管60和晶體管51的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此，例如也可以使用硅襯底40形成晶體管51，并對(duì)晶體管51貼合使用其他襯底形成的光電二極管。另外，也可以不使用硅襯底40形成晶體管51，而與晶體管52、晶體管56同樣地，使用將氧化物半導(dǎo)體用作活性層的晶體管作為晶體管51。如圖10B所示，可以使用硅襯底40設(shè)置晶體管51、晶體管52、晶體管56(未圖示晶體管52)。晶體管51以外的元件也可以使用硅襯底40形成。例如，可以使用硅襯底40形成電容元件、二極管、電阻元件等。

另外，當(dāng)圖10A所示的結(jié)構(gòu)包括晶體管51及光電二極管60時(shí)，在晶體管52與晶體管56之間設(shè)置有絕緣層80。

設(shè)置在晶體管51的活性區(qū)域附近的絕緣層中的氫使硅的懸空鍵終結(jié)。因此，該氫具有提高晶體管51的可靠性的效果。另一方面，設(shè)置在晶體管52及晶體管56等的活性層的氧化物半導(dǎo)體層附近的絕緣層中的氫成為氧化物半導(dǎo)體中生成載流子的主要原因之一。因此，該氫有可能引起晶體管52及晶體管56等的可靠性的下降。因此，當(dāng)層疊包含使用硅類(lèi)半導(dǎo)體材料的晶體管的一個(gè)層與包含使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的另一個(gè)層時(shí)，優(yōu)選在它們之間設(shè)置具有防止氫擴(kuò)散的功能的絕緣層80。通過(guò)設(shè)置絕緣層80將氫封閉在一個(gè)層中，可以提高晶體管51的可靠性。同時(shí)，由于能夠抑制氫從一個(gè)層擴(kuò)散到另一個(gè)層，所以可以同時(shí)提高晶體管52及晶體管56等的可靠性。

絕緣層80例如可以使用氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧氮化鎵、氧化釔、氧氮化釔、氧化鉿、氧氮化鉿、氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)等。

作為硅襯底40不局限于塊硅襯底，也可以使用SOI襯底。此外，也可以使用以鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵、砷化鋁鎵、磷化銦、氮化鎵、有機(jī)半導(dǎo)體為材料的襯底代替硅襯底40。

注意，晶體管51不局限于平面型晶體管而可以采用各種類(lèi)型的晶體管。例如，可以是FIN(鰭)型、TRI-GATE(三柵)型晶體管等。

根據(jù)情況，晶體管56除了氧化物半導(dǎo)體以外還可以包含各種半導(dǎo)體。此外，也可以包含硅、鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵、砷化鋁鎵、磷化銦、氮化鎵、有機(jī)半導(dǎo)體等。

如圖11A1及圖11B1所示，可以使成像裝置彎曲。圖11A1示出使成像裝置在該附圖中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)X1-X2的方向上彎曲的狀態(tài)。圖11A2是沿著圖11A1中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)X1-X2所示的部分的截面圖。圖11A3是沿著圖11A1中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)Y1-Y2所示的部分的截面圖。

圖11B1示出使成像裝置在該附圖中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)X3-X4的方向上彎曲且在該附圖中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)Y3-Y4的方向上彎曲的狀態(tài)。圖11B2是沿著圖11B1中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)X3-X4所示的部分的截面圖。圖11B3是沿著圖11B1中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)Y3-Y4所示的部分的截面圖。

通過(guò)使成像裝置彎曲，可以降低像場(chǎng)彎曲或像散(astigmatism)。因此，可以使與成像裝置組合使用的透鏡等的光學(xué)設(shè)計(jì)變?nèi)菀?。例如，由于可以減少用來(lái)進(jìn)行像差校正的透鏡的數(shù)量，所以可以容易地實(shí)現(xiàn)使用成像裝置的半導(dǎo)體裝置等的小型化或輕量化。此外，可以提高成像圖像的質(zhì)量。

注意，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)方式?；蛘撸谄渌膶?shí)施方式中，將說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于這些。例如，雖然示出將本發(fā)明的一個(gè)方式應(yīng)用于成像裝置的例子，但是本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。在一些情況下，或者，根據(jù)情況，也可以不將本發(fā)明的一個(gè)方式應(yīng)用于成像裝置。例如，可以將本發(fā)明的一個(gè)方式應(yīng)用于具有其他的功能的半導(dǎo)體裝置。

本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式2

在本實(shí)施方式中說(shuō)明像素電路的驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)例子。

如在實(shí)施方式1中所說(shuō)明的那樣，像素電路的工作就是反復(fù)進(jìn)行復(fù)位工作、積蓄工作以及選擇工作。作為控制整個(gè)像素矩陣的成像方法，已知全局快門(mén)方式及卷簾快門(mén)方式。

圖12是利用全局快門(mén)方式時(shí)的時(shí)序圖。在圖12中，以以矩陣狀具有多個(gè)像素電路且在該像素電路中具有圖1所示的電路的成像裝置為例，對(duì)第一行至第n行(n為3以上的自然數(shù))的像素電路的工作進(jìn)行說(shuō)明。

在圖12中，信號(hào)501、信號(hào)502以及信號(hào)503為輸入連接于第一行、第二行以及第n行的各像素電路的布線(xiàn)PR的信號(hào)。此外，信號(hào)504、信號(hào)506以及信號(hào)508為輸入連接于第一行、第二行以及第n行的各像素電路的布線(xiàn)TX1的信號(hào)。此外，信號(hào)505、信號(hào)507以及信號(hào)509為輸入連接于第一行、第二行以及第n行的各像素電路的布線(xiàn)TX2的信號(hào)。此外，信號(hào)510、信號(hào)511以及信號(hào)512為輸入連接于第一行、第二行以及第n行的各像素電路的布線(xiàn)SEL的信號(hào)。

另外，期間515是一次拍攝所要的期間。期間516是各行的像素電路同時(shí)進(jìn)行復(fù)位工作及積蓄工作的期間。各行的像素電路依次進(jìn)行選擇工作。作為一個(gè)例子，期間517是第一行的像素電路進(jìn)行選擇工作的期間。如此，在全局快門(mén)方式中，在全像素電路大致同時(shí)進(jìn)行復(fù)位工作及積蓄工作，并按行依次進(jìn)行讀出工作。

也就是說(shuō)，在全局快門(mén)方式中，由于在所有像素電路中大致同時(shí)進(jìn)行積蓄工作，因此確保各行的像素電路中的成像的同時(shí)性。因此，即使拍攝對(duì)象為運(yùn)動(dòng)物體也可以獲得畸變小的圖像。

另一方面，圖13是使用卷簾快門(mén)方式的情況的時(shí)序圖。關(guān)于信號(hào)501至512，可以參照?qǐng)D10A和圖10B的說(shuō)明。期間615是一次拍攝所要的期間。期間621是第一行的像素進(jìn)行復(fù)位工作及積蓄工作的期間。期間622是第二行的像素進(jìn)行復(fù)位工作及積蓄工作的期間。期間623是第n行的像素進(jìn)行復(fù)位工作及積蓄工作的期間。此外，期間617是第一行的像素電路進(jìn)行選擇工作的期間。如上所述，在卷簾快門(mén)方式中，由于積蓄工作不是在所有像素電路中同時(shí)進(jìn)行，而是按行依次進(jìn)行，因此不能確保各行的像素電路之間的成像的同時(shí)性。因此，在第一行與最終行的成像的時(shí)序不同，由此在運(yùn)動(dòng)物體為拍攝對(duì)象時(shí)圖像的畸變變大。

為了實(shí)現(xiàn)全局快門(mén)方式，需要直到來(lái)自各像素的信號(hào)的讀出結(jié)束為止長(zhǎng)時(shí)間保持電荷積蓄部(FD2)的電位。通過(guò)將由氧化物半導(dǎo)體形成溝道形成區(qū)域的關(guān)態(tài)電流極小的晶體管用作晶體管55等，可以長(zhǎng)時(shí)間保持電荷積蓄部(FD2)的電位。另一方面，在將由硅等形成溝道形成區(qū)域的晶體管用作晶體管55等時(shí)，因?yàn)殛P(guān)態(tài)電流大所以無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持電荷積蓄部(FD2)的電位，因此無(wú)法使用全局快門(mén)方式。

如上所述，通過(guò)將由氧化物半導(dǎo)體形成溝道形成區(qū)域的晶體管用于像素電路，可以容易實(shí)現(xiàn)全局快門(mén)方式。

本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式3

在本實(shí)施方式中，參照附圖對(duì)能夠用于本發(fā)明的一個(gè)方式的具有氧化物半導(dǎo)體的晶體管進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式的附圖中，為了明確起見(jiàn)，放大、縮小或省略部分構(gòu)成要素。

圖14A及圖14B是本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管101的俯視圖及截面圖。圖14A是俯視圖，圖14A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)B1-B2方向上的截面相當(dāng)于圖14B。另外，圖14A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)B3-B4方向上的截面相當(dāng)于圖20A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)B1-B2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)B3-B4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管101包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的氧化物半導(dǎo)體層130、與氧化物半導(dǎo)體層130電連接的導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150、與氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、與導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170接觸的絕緣層175以及與絕緣層175接觸的絕緣層180。此外，根據(jù)需要也可以對(duì)絕緣層180附加平坦化膜的功能。

這里，導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170分別可以用作源電極層、漏電極層、柵極絕緣膜及柵電極層。

此外，圖14B所示的區(qū)域231、區(qū)域232及區(qū)域233分別可以用作源區(qū)域、漏區(qū)域及溝道形成區(qū)域。區(qū)域231與導(dǎo)電層140接觸且區(qū)域232與導(dǎo)電層150接觸，通過(guò)作為導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150使用容易與氧鍵合的導(dǎo)電材料可以降低區(qū)域231及區(qū)域232的電阻。

具體而言，由于氧化物半導(dǎo)體層130與導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150接觸，在氧化物半導(dǎo)體層130中產(chǎn)生氧缺損，該氧缺損與殘留在氧化物半導(dǎo)體層130中或從外部擴(kuò)散的氫之間的相互作用使區(qū)域231及區(qū)域232成為低電阻的n型。

另外，晶體管的“源極”和“漏極”的功能在使用極性不同的晶體管的情況下或在電路工作中電流方向變化的情況等下，有時(shí)互相調(diào)換。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，“源極”和“漏極”可以互相調(diào)換。此外，“電極層”也可以稱(chēng)為“布線(xiàn)”。

此外，示出導(dǎo)電層170由導(dǎo)電層171及導(dǎo)電層172的兩層形成的例子，但也可以采用一層或三層以上的疊層。同樣也可以應(yīng)用于本實(shí)施方式所說(shuō)明的其他晶體管。

此外，示出導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150為單層的例子，但也可以采用兩層以上的疊層。同樣也可以應(yīng)用于本實(shí)施方式所說(shuō)明的其他晶體管。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖15A及圖15B所示的結(jié)構(gòu)。圖15A是晶體管102的俯視圖，圖15A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)C1-C2方向上的截面相當(dāng)于圖15B。另外，圖15A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)C3-C4方向上的截面相當(dāng)于圖20B。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)C1-C2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)C3-C4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管102除了用作柵極絕緣膜的絕緣層160的端部不與用作柵電極層的導(dǎo)電層170的端部對(duì)齊之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管101相同。在晶體管102中，由于導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150的較寬的部分由絕緣層160覆蓋，所以在導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150與導(dǎo)電層170之間的電阻高，因此晶體管102具有柵極泄漏電流小的特征。

晶體管101及晶體管102是具有導(dǎo)電層170與導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150重疊的區(qū)域的頂柵結(jié)構(gòu)。為了減少寄生電容，優(yōu)選將該區(qū)域的溝道長(zhǎng)度方向上的寬度設(shè)定為3nm以上且小于300nm。另一方面，由于不在氧化物半導(dǎo)體層130中形成偏置區(qū)域，所以容易形成通態(tài)電流(on-state current)大的晶體管。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖16A及圖16B所示的結(jié)構(gòu)。圖16A是晶體管103的俯視圖，圖16A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)D1-D2方向上的截面相當(dāng)于圖16B。另外，圖16A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)D3-D4方向上的截面相當(dāng)于圖20A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)D1-D2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)D3-D4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管103包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的氧化物半導(dǎo)體層130、與氧化物半導(dǎo)體層130接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、覆蓋氧化物半導(dǎo)體層130、絕緣層160及導(dǎo)電層170的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180、通過(guò)設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部與氧化物半導(dǎo)體層130電連接的導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150。此外，根據(jù)需要也可以包括與絕緣層180、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150接觸的絕緣層(平坦化膜)等。

這里，導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170分別可以用作源電極層、漏電極層、柵極絕緣膜及柵電極層。

此外，圖16B所示的區(qū)域231、區(qū)域232及區(qū)域233分別可以用作源區(qū)域、漏區(qū)域及溝道形成區(qū)域。區(qū)域231及區(qū)域232與絕緣層175接觸，例如通過(guò)作為絕緣層175使用含氫的絕緣材料可以降低區(qū)域231及區(qū)域232的電阻。

具體而言，經(jīng)過(guò)直到形成絕緣層175為止的工序在區(qū)域231及區(qū)域232中產(chǎn)生的氧缺損與從絕緣層175擴(kuò)散到區(qū)域231及區(qū)域232的氫之間的相互作用使區(qū)域231及區(qū)域232成為低電阻的n型。此外，作為含氫的絕緣材料，例如可以使用氮化硅膜、氮化鋁膜等。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖17A及圖17B所示的結(jié)構(gòu)。圖17A是晶體管104的俯視圖，圖17A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)E1-E2方向上的截面相當(dāng)于圖17B。另外，圖17A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)E3-E4方向上的截面相當(dāng)于圖20A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)E1-E2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)E3-E4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管104除了導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150重疊于氧化物半導(dǎo)體層130的端部且與其接觸之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管103相同。

此外，圖17B所示的區(qū)域331及區(qū)域334可以用作源區(qū)域，區(qū)域332及區(qū)域335可以用作漏區(qū)域，區(qū)域333可以用作溝道形成區(qū)域?？梢砸耘c晶體管101中的區(qū)域231及區(qū)域232相同的方式降低區(qū)域331及區(qū)域332的電阻。此外，可以以與晶體管103中的區(qū)域231及區(qū)域232相同的方式降低區(qū)域334及區(qū)域335的電阻。另外，當(dāng)溝道長(zhǎng)度方向上的區(qū)域334及區(qū)域335的長(zhǎng)度為100nm以下，優(yōu)選為50nm以下時(shí)，柵極電場(chǎng)有助于防止通態(tài)電流大幅度地下降，所以也可以采用不進(jìn)行上述低電阻化的結(jié)構(gòu)。

晶體管103及晶體管104的結(jié)構(gòu)是不具有導(dǎo)電層170與導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150重疊的區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的晶體管由于柵電極層與源電極層及漏電極層之間的寄生電容極小，所以適用于高速工作。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖18A及圖18B所示的結(jié)構(gòu)。圖18A是晶體管105的俯視圖，圖18A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)F1-F2方向上的截面相當(dāng)于圖18B。另外，圖18A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)F3-F4方向上的截面相當(dāng)于圖20A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)F1-F2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)F3-F4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管105包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的氧化物半導(dǎo)體層130、與氧化物半導(dǎo)體層130電連接的導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151、與氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、與氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層141、導(dǎo)電層151、絕緣層160及導(dǎo)電層170接觸的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180、通過(guò)設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部分別與導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151電連接的導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152。此外，根據(jù)需要也可以具有與絕緣層180、導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152接觸的絕緣層等。

這里，導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151與氧化物半導(dǎo)體層130的頂面接觸而不與側(cè)面接觸。

除了包括導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151、包括設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部、通過(guò)該開(kāi)口部分別與導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151電連接的導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152之處以外，晶體管105具有與晶體管101相同的結(jié)構(gòu)?？梢詫?dǎo)電層140(導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層142)用作源電極層，且可以將導(dǎo)電層150(導(dǎo)電層151及導(dǎo)電層152)用作漏電極層。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖19A及圖19B所示的結(jié)構(gòu)。圖19A是晶體管106的俯視圖，圖19A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)G1-G2方向上的截面相當(dāng)于圖19B。另外，圖19A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)G3-G4方向上的截面相當(dāng)于圖20A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)G1-G2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)G3-G4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管106包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的氧化物半導(dǎo)體層130、與氧化物半導(dǎo)體層130電連接的導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151、與氧化物半導(dǎo)體層130接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、與絕緣層120、氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層141、導(dǎo)電層151、絕緣層160及導(dǎo)電層170接觸的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180、通過(guò)設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部分別與導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151電連接的導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152。此外，根據(jù)需要也可以具有與絕緣層180、導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152接觸的絕緣層(平坦化膜)等。

這里，導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151與氧化物半導(dǎo)體層130的頂面接觸而不與側(cè)面接觸。

晶體管106除了包括導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管103相同?？梢詫?dǎo)電層140(導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層142)用作源電極層，且可以將導(dǎo)電層150(導(dǎo)電層151及導(dǎo)電層152)用作漏電極層。

在晶體管105及晶體管106中，由于導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150不與絕緣層120接觸，所以絕緣層120中的氧不容易被導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150奪取，可以容易將氧從絕緣層120供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體層130。

此外，也可以對(duì)晶體管103中的區(qū)域231及區(qū)域232、晶體管104及晶體管106中的區(qū)域334及區(qū)域335添加用來(lái)形成氧缺損來(lái)提高導(dǎo)電率的雜質(zhì)。作為在氧化物半導(dǎo)體層中形成氧缺損的雜質(zhì)，例如可以使用選自磷、砷、銻、硼、鋁、硅、氮、氦、氖、氬、氪、氙、銦、氟、氯、鈦、鋅及碳中的一種以上。作為該雜質(zhì)的添加方法，可以使用等離子體處理法、離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)離子注入法(Plasma-immersion ion implantation method)等。

通過(guò)將上述元素作為雜質(zhì)元素添加到氧化物半導(dǎo)體層，氧化物半導(dǎo)體層中的金屬元素與氧之間的鍵合被切斷，形成氧缺損。通過(guò)包含在氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺損與殘留在氧化物半導(dǎo)體層中或在后面添加的氫之間的相互作用，可以提高氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率。

另外，當(dāng)對(duì)添加雜質(zhì)元素形成有氧缺損的氧化物半導(dǎo)體添加氫時(shí)，氫進(jìn)入氧缺損處而在導(dǎo)帶附近形成施主能級(jí)。其結(jié)果是，可以形成氧化物導(dǎo)電體。另外，這里氧化物導(dǎo)電體是指導(dǎo)電體化的氧化物半導(dǎo)體。

氧化物導(dǎo)電體是簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，可以推測(cè)其導(dǎo)帶端與費(fèi)米能級(jí)一致或大致一致。因此，氧化物導(dǎo)電體層與用作源電極層及漏電極層的導(dǎo)電層之間得到歐姆接觸，可以降低氧化物導(dǎo)電體層與用作源電極層及漏電極層的導(dǎo)電層之間的接觸電阻。

另外，如圖21A至圖21F的溝道長(zhǎng)度方向的截面圖以及圖20C及圖20D的溝道寬度方向的截面圖所示，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以包括氧化物半導(dǎo)體層130與襯底115之間的導(dǎo)電層173。通過(guò)將該導(dǎo)電層用作第二柵電極層(背柵極)，能夠進(jìn)一步增加通態(tài)電流或控制閾值電壓。此外，在圖21A至圖21F所示的截面圖中，也可以使導(dǎo)電層173的寬度比氧化物半導(dǎo)體層130小。再者，也可以使導(dǎo)電層173的寬度比導(dǎo)電層170小。

當(dāng)想要增加通態(tài)電流時(shí)，例如，對(duì)導(dǎo)電層170及導(dǎo)電層173供應(yīng)相同的電位來(lái)實(shí)現(xiàn)雙柵晶體管即可。另外，當(dāng)想要控制閾值電壓時(shí)，對(duì)導(dǎo)電層173供應(yīng)與導(dǎo)電層170不同的恒電位即可。為了對(duì)導(dǎo)電層170及導(dǎo)電層173供應(yīng)相同的電位，例如，如圖20D所示，通過(guò)接觸孔使導(dǎo)電層170與導(dǎo)電層173電連接即可。

此外，在圖14A至圖19B的晶體管101至晶體管106中示出氧化物半導(dǎo)體層130為單層的例子，但是氧化物半導(dǎo)體層130也可以為疊層。晶體管101至晶體管106的氧化物半導(dǎo)體層130可以與圖22A至圖22C或圖23A至圖23C所示的氧化物半導(dǎo)體層130調(diào)換。

圖22A至圖22C是兩層結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層130的俯視圖及截面圖。圖22A是俯視圖，圖22A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)A1-A2方向上的截面相當(dāng)于圖22B。另外，圖22A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)A3-A4方向上的截面相當(dāng)于圖22C。

圖23A至圖23C是三層結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層130的俯視圖及截面圖。圖23A是俯視圖，圖23A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)A1-A2方向上的截面相當(dāng)于圖23B。另外，圖23A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)A3-A4方向上的截面相當(dāng)于圖23C。

作為氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c可以使用其組成彼此不同的氧化物半導(dǎo)體層等。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖24A及圖24B所示的結(jié)構(gòu)。圖24A是晶體管107的俯視圖，圖24A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)H1-H2方向上的截面相當(dāng)于圖24B。另外，圖24A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)H3-H4方向上的截面相當(dāng)于圖30A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)H1-H2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)H3-H4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管107包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的由氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b形成的疊層、與該疊層電連接的導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150、與該疊層、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150接觸的氧化物半導(dǎo)體層130c、與氧化物半導(dǎo)體層130c接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、與導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、氧化物半導(dǎo)體層130c、絕緣層160及導(dǎo)電層170接觸的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180。此外，根據(jù)需要也可以對(duì)絕緣層180附加平坦化膜的功能。

晶體管107除了在區(qū)域231及區(qū)域232中氧化物半導(dǎo)體層130為兩層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b)、在區(qū)域233中氧化物半導(dǎo)體層130為三層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)、以及在導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150與絕緣層160之間夾有氧化物半導(dǎo)體層的一部分(氧化物半導(dǎo)體層130c)之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管101相同。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖25A及圖25B所示的結(jié)構(gòu)。圖25A是晶體管108的俯視圖，圖25A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)I1-I2方向上的截面相當(dāng)于圖25B。另外，圖25A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)I3-I4方向上的截面相當(dāng)于圖30B。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)I1-I2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)I3-I4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管108與晶體管107之間的不同點(diǎn)為絕緣層160及氧化物半導(dǎo)體層130c的端部不與導(dǎo)電層170的端部對(duì)齊。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖26A及圖26B所示的結(jié)構(gòu)。圖26A是晶體管109的俯視圖，圖26A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)J1-J2方向上的截面相當(dāng)于圖26B。另外，圖26A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)J3-J4方向上的截面相當(dāng)于圖30A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)J1-J2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)J3-J4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管109包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的由氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b形成的疊層、與該疊層接觸的氧化物半導(dǎo)體層130c、與氧化物半導(dǎo)體層130c接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、覆蓋該疊層、氧化物半導(dǎo)體層130c、絕緣層160及導(dǎo)電層170的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180、通過(guò)設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部與該疊層電連接的導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150。此外，根據(jù)需要也可以包括與絕緣層180、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150接觸的絕緣層(平坦化膜)等。

晶體管109除了在區(qū)域231及區(qū)域232中氧化物半導(dǎo)體層130為兩層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b)、在區(qū)域233中氧化物半導(dǎo)體層130為三層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管103相同。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖27A及圖27B所示的結(jié)構(gòu)。圖27A是晶體管110的俯視圖，圖27A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)K1-K2方向上的截面相當(dāng)于圖27B。另外，圖27A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)K3-K4方向上的截面相當(dāng)于圖30A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)K1-K2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)K3-K4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管110除了在區(qū)域231及區(qū)域232中氧化物半導(dǎo)體層130為兩層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b)、在區(qū)域233中氧化物半導(dǎo)體層130為三層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管104相同。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖28A及圖28B所示的結(jié)構(gòu)。圖28A是晶體管111的俯視圖，圖28A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)L1-L2方向上的截面相當(dāng)于圖28B。另外，圖28A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)L3-L4方向上的截面相當(dāng)于圖30A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)L1-L2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)L3-L4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管111包括與襯底115接觸的絕緣層120、與絕緣層120接觸的由氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b形成的疊層、與該疊層電連接的導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151、與該疊層、導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151接觸的氧化物半導(dǎo)體層130c、與氧化物半導(dǎo)體層130c接觸的絕緣層160、與絕緣層160接觸的導(dǎo)電層170、與該疊層、導(dǎo)電層141、導(dǎo)電層151、氧化物半導(dǎo)體層130c、絕緣層160及導(dǎo)電層170接觸的絕緣層175、與絕緣層175接觸的絕緣層180、通過(guò)設(shè)置在絕緣層175及絕緣層180中的開(kāi)口部分別與導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151電連接的導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152。此外，根據(jù)需要也可以具有與絕緣層180、導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152接觸的絕緣層(平坦化膜)等。

晶體管111除了在區(qū)域231及區(qū)域232中氧化物半導(dǎo)體層130為兩層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b)、在區(qū)域233中氧化物半導(dǎo)體層130為三層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)、以及在導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151與絕緣層160之間夾有氧化物半導(dǎo)體層的一部分(氧化物半導(dǎo)體層130c)之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管105相同。

此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以采用圖29A及圖29B所示的結(jié)構(gòu)。圖29A是晶體管112的俯視圖，圖29A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)M1-M2方向上的截面相當(dāng)于圖29B。另外，圖29A所示的點(diǎn)劃線(xiàn)M3-M4方向上的截面相當(dāng)于圖30A。另外，有時(shí)將點(diǎn)劃線(xiàn)M1-M2方向稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線(xiàn)M3-M4方向稱(chēng)為溝道寬度方向。

晶體管112除了在區(qū)域331、區(qū)域332、區(qū)域334及區(qū)域335中氧化物半導(dǎo)體層130為兩層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b)、在區(qū)域333中氧化物半導(dǎo)體層130為三層(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)之處以外其他結(jié)構(gòu)與晶體管106相同。

另外，如圖31A至圖31F的溝道長(zhǎng)度方向的截面圖以及圖30C及圖30D的溝道寬度方向的截面圖所示，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管也可以包括氧化物半導(dǎo)體層130與襯底115之間的導(dǎo)電層173。通過(guò)將該導(dǎo)電層用作第二柵電極層(背柵極)，能夠進(jìn)一步增加通態(tài)電流或控制閾值電壓。此外，在圖31A至圖31F所示的截面圖中，也可以使導(dǎo)電層173的寬度比氧化物半導(dǎo)體層130小。再者，也可以使導(dǎo)電層173的寬度比導(dǎo)電層170小。

在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中的導(dǎo)電層140(源電極層)及導(dǎo)電層150(漏電極層)中，如圖32A和圖32B所示的俯視圖(只圖示氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150)那樣，導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150的寬度(W_SD)也可以比氧化物半導(dǎo)體層的寬度(W_OS)大或小。當(dāng)滿(mǎn)足W_OS≥W_SD(W_SD為W_OS以下)的關(guān)系時(shí)，柵極電場(chǎng)容易施加到氧化物半導(dǎo)體層130整體，可以提高晶體管的電特性。

在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管(晶體管101至晶體管109)中的任何結(jié)構(gòu)中，作為柵電極層的導(dǎo)電層170隔著作為柵極絕緣膜的絕緣層160在溝道寬度方向上電性上包圍氧化物半導(dǎo)體層130，由此可以增加通態(tài)電流。將這種晶體管結(jié)構(gòu)稱(chēng)為surrounded channel(s-channel)結(jié)構(gòu)。

在具有氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的晶體管以及具有氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的晶體管中，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層130的兩層或三層的材料，可以將電流流過(guò)在氧化物半導(dǎo)體層130b中。由于電流流過(guò)氧化物半導(dǎo)體層130b，因此不容易受到界面散射的影響，所以可以獲得很大的通態(tài)電流。另外，通過(guò)增加氧化物半導(dǎo)體層130b的厚度，可以增加通態(tài)電流。例如，也可以將氧化物半導(dǎo)體層130b的厚度設(shè)定為100nm至200nm。

通過(guò)使用上述結(jié)構(gòu)的晶體管，可以使半導(dǎo)體裝置具有良好的電特性。

注意，在本說(shuō)明書(shū)中，例如，溝道長(zhǎng)度是指在晶體管的俯視圖中，半導(dǎo)體(或在晶體管處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，在半導(dǎo)體中電流流過(guò)的部分)和柵電極重疊的區(qū)域或者形成溝道的區(qū)域中的源極(源區(qū)域或源電極)和漏極(漏區(qū)域或漏電極)之間的距離。另外，在一個(gè)晶體管中，溝道長(zhǎng)度不一定在所有的區(qū)域中成為相同的值。也就是說(shuō)，一個(gè)晶體管的溝道長(zhǎng)度有時(shí)不限于一個(gè)值。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，溝道長(zhǎng)度是形成溝道的區(qū)域中的任一個(gè)值、最大值、最小值或平均值。

例如，溝道寬度是指半導(dǎo)體(或在晶體管處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，在半導(dǎo)體中電流流過(guò)的部分)和柵電極重疊的區(qū)域或者形成溝道的區(qū)域中的源極和漏極相對(duì)的部分的長(zhǎng)度。另外，在一個(gè)晶體管中，溝道寬度不一定在所有的區(qū)域中成為相同的值。也就是說(shuō)，一個(gè)晶體管的溝道寬度有時(shí)不限于一個(gè)值。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，溝道寬度是形成溝道的區(qū)域中的任一個(gè)值、最大值、最小值或平均值。

另外，在有的晶體管結(jié)構(gòu)中，有時(shí)實(shí)際上形成溝道的區(qū)域中的溝道寬度(下面稱(chēng)為實(shí)效溝道寬度)和晶體管的俯視圖所示的溝道寬度(下面稱(chēng)為視在溝道寬度)不同。例如，在柵電極覆蓋半導(dǎo)體的側(cè)面的情況下，有時(shí)因?yàn)閷?shí)效溝道寬度大于視在溝道寬度，所以不能忽略其影響。例如，在微型且柵電極覆蓋半導(dǎo)體的側(cè)面的晶體管中，有時(shí)形成在半導(dǎo)體的側(cè)面上的溝道區(qū)域的比例大于形成在半導(dǎo)體的頂面上的溝道區(qū)域的比例。在此情況下，實(shí)效溝道寬度大于視在溝道寬度。

在上述情況下，有時(shí)難以通過(guò)實(shí)測(cè)估計(jì)實(shí)效溝道寬度。例如，為了根據(jù)設(shè)計(jì)值估計(jì)實(shí)效溝道寬度，需要預(yù)先知道半導(dǎo)體的形狀作為假定。因此，當(dāng)半導(dǎo)體的形狀不清楚時(shí)，難以準(zhǔn)確地測(cè)量實(shí)效溝道寬度。

于是，在本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)視在溝道寬度稱(chēng)為“圍繞溝道寬度(SCW：Surrounded Channel Width)”。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，在簡(jiǎn)單地表示“溝道寬度”時(shí)，有時(shí)是指圍繞溝道寬度或視在溝道寬度?；蛘?，在本說(shuō)明書(shū)中，在簡(jiǎn)單地表示“溝道寬度”時(shí)，有時(shí)表示實(shí)效溝道寬度。注意，通過(guò)對(duì)截面TEM圖像進(jìn)行分析等，可以決定溝道長(zhǎng)度、溝道寬度、實(shí)效溝道寬度、視在溝道寬度、圍繞溝道寬度等的值。

另外，在通過(guò)計(jì)算求得晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率或每個(gè)溝道寬度的電流值等時(shí)，有時(shí)使用圍繞溝道寬度進(jìn)行計(jì)算。在此情況下，該值有時(shí)不同于使用實(shí)效溝道寬度進(jìn)行計(jì)算時(shí)的值。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實(shí)施方式4

在本實(shí)施方式中對(duì)實(shí)施方式5所示的晶體管的構(gòu)成要素進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

襯底115包括形成有晶體管及/或光電二極管的硅襯底、以及形成在硅襯底上的絕緣層、布線(xiàn)和被用作接觸插頭的導(dǎo)電體等。此外，在使用硅襯底形成p溝道型晶體管的情況下，優(yōu)選使用具有n^-型導(dǎo)電型的硅襯底。或者，也可以使用具有n^-型或i型硅層的SOI襯底。此外，優(yōu)選在該硅襯底中的形成晶體管的表面的晶面取向?yàn)?110)面。通過(guò)在(110)面形成p溝道型晶體管，可以提高遷移率。

絕緣層120除了具有防止雜質(zhì)從包含在襯底115中的構(gòu)成要素?cái)U(kuò)散的功能以外，還可以具有對(duì)氧化物半導(dǎo)體層130供應(yīng)氧的功能。因此，絕緣層120優(yōu)選為含氧的絕緣膜，更優(yōu)選為包含比化學(xué)計(jì)量組成多的氧的絕緣膜。例如，絕緣層120為通過(guò)在膜表面溫度為100℃以上且700℃以下，優(yōu)選為100℃以上且500℃以下的加熱處理中利用TDS(Thermal Desorption Spectroscopy：熱脫附譜)法而得到的換算為氧原子的氧釋放量為1.0×10¹⁹atoms/cm³以上的膜。此外，絕緣層120還具有層間絕緣膜的功能，并且也可以利用CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學(xué)機(jī)械拋光)法等進(jìn)行平坦化處理，以使其表面平坦。

例如，作為絕緣層120可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿和氧化鉭等氧化物絕緣膜、氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁和氮氧化鋁等氮化物絕緣膜或者這些氧化物的混合材料。此外，也可以使用上述材料的疊層。

在本實(shí)施方式中，以晶體管所具有的氧化物半導(dǎo)體層130具有從絕緣層120一側(cè)依次層疊氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的三層結(jié)構(gòu)的情況為主而進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

此外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層130為單層時(shí)，使用本實(shí)施方式所示的相當(dāng)于上述氧化物半導(dǎo)體層130b的層即可。

此外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層130為兩層時(shí)，使用從絕緣層120一側(cè)依次層疊本實(shí)施方式所示的相當(dāng)于氧化物半導(dǎo)體層130b的層及相當(dāng)于氧化物半導(dǎo)體層130c的層的疊層即可。當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以調(diào)換氧化物半導(dǎo)體層130b與氧化物半導(dǎo)體層130c。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層130為四層以上時(shí)，例如可以采用對(duì)本實(shí)施方式所說(shuō)明的三層結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層130加上其他氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)。

例如，氧化物半導(dǎo)體層130b使用其電子親和勢(shì)(真空能級(jí)與導(dǎo)帶底之間的能量差)大于氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c的氧化物半導(dǎo)體。電子親和勢(shì)是從真空能級(jí)與價(jià)帶頂之間的能量差(電離電位)減去導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間的能量差(能隙)的值。

氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c優(yōu)選包含一種以上的構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層130b的金屬元素。例如，氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c優(yōu)選使用其導(dǎo)帶底的能量比氧化物半導(dǎo)體層130b的導(dǎo)帶底的能量更接近真空能級(jí)0.05eV、0.07eV、0.1eV或0.15eV以上且2eV、1eV、0.5eV或0.4eV以下的氧化物半導(dǎo)體形成。

在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對(duì)導(dǎo)電層170施加電場(chǎng)時(shí)，溝道形成在氧化物半導(dǎo)體層130中的導(dǎo)帶底的能量最低的氧化物半導(dǎo)體層130b中。

另外，氧化物半導(dǎo)體層130a包含一種以上的構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層130b的金屬元素，因此，與氧化物半導(dǎo)體層130b與絕緣層120接觸時(shí)的兩者的界面相比，在氧化物半導(dǎo)體層130b與氧化物半導(dǎo)體層130a的界面不容易形成界面能級(jí)。上述界面能級(jí)有時(shí)形成溝道，因此有時(shí)導(dǎo)致晶體管的閾值電壓的變動(dòng)。所以，通過(guò)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層130a，能夠抑制晶體管的閾值電壓等電特性的偏差。此外，可以提高該晶體管的可靠性。

另外，氧化物半導(dǎo)體層130c包含一種以上的構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層130b的金屬元素，因此，與氧化物半導(dǎo)體層130b與柵極絕緣膜(絕緣層160)接觸時(shí)的兩者的界面相比，在氧化物半導(dǎo)體層130b與氧化物半導(dǎo)體層130c的界面不容易發(fā)生載流子散射。所以，通過(guò)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層130c，能夠提高晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。

例如，氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c可以使用如下材料：包含Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf且該元素的原子數(shù)比高于氧化物半導(dǎo)體層130b的材料。具體而言，上述元素的原子數(shù)比為氧化物半導(dǎo)體層130b的1.5倍以上，優(yōu)選為2倍以上，更優(yōu)選為3倍以上。上述元素與氧堅(jiān)固地鍵合，所以具有抑制在氧化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生氧缺損的功能。由此可說(shuō)，與氧化物半導(dǎo)體層130b相比，在氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c中難以產(chǎn)生氧缺損。

另外，能夠用于氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選至少包含In或Zn?；蛘?，優(yōu)選包含In和Zn的兩者。另外，為了減少使用該氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性偏差，除了上述元素以外，優(yōu)選還包含穩(wěn)定劑(stabilizer)。

作為穩(wěn)定劑，可以舉出Ga、Sn、Hf、Al或Zr等。另外，作為其他穩(wěn)定劑，可以舉出鑭系元素的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu等。

例如，作為氧化物半導(dǎo)體，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鎵、氧化鋅、In-Zn氧化物、Sn-Zn氧化物、Al-Zn氧化物、Zn-Mg氧化物、Sn-Mg氧化物、In-Mg氧化物、In-Ga氧化物、In-Ga-Zn氧化物、In-Al-Zn氧化物、In-Sn-Zn氧化物、Sn-Ga-Zn氧化物、Al-Ga-Zn氧化物、Sn-Al-Zn氧化物、In-Hf-Zn氧化物、In-La-Zn氧化物、In-Ce-Zn氧化物、In-Pr-Zn氧化物、In-Nd-Zn氧化物、In-Sm-Zn氧化物、In-Eu-Zn氧化物、In-Gd-Zn氧化物、In-Tb-Zn氧化物、In-Dy-Zn氧化物、In-Ho-Zn氧化物、In-Er-Zn氧化物、In-Tm-Zn氧化物、In-Yb-Zn氧化物、In-Lu-Zn氧化物、In-Sn-Ga-Zn氧化物、In-Hf-Ga-Zn氧化物、In-Al-Ga-Zn氧化物、In-Sn-Al-Zn氧化物、In-Sn-Hf-Zn氧化物、In-Hf-Al-Zn氧化物。

注意，例如In-Ga-Zn氧化物是指作為主要成分包含In、Ga和Zn的氧化物。另外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，將由In-Ga-Zn氧化物構(gòu)成的膜稱(chēng)為IGZO膜。

另外，也可以使用以InMO₃(ZnO)_m(m＞0，且m不是整數(shù))表示的材料。注意，M表示選自Ga、Y、Zr、La、Ce或Nd中的一種金屬元素或多種金屬元素。另外，也可以使用以In₂SnO₅(ZnO)_n(n＞0，且n是整數(shù))表示的材料。

另外，在氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c為至少包含銦、鋅及M(M為Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金屬)的In-M-Zn氧化物，且氧化物半導(dǎo)體層130a的原子數(shù)比為In:M:Zn＝x₁:y₁:z₁，氧化物半導(dǎo)體層130b的原子數(shù)比為In:M:Zn＝x₂:y₂:z₂，氧化物半導(dǎo)體層130c的原子數(shù)比為In:M:Zn＝x_3:y_3:z₃的情況下，y₁/x₁及y₃/x₃優(yōu)選為大于y₂/x₂。y₁/x₁及y₃/x₃為y₂/x₂的1.5倍以上，優(yōu)選為2倍以上，更優(yōu)選為3倍以上。此時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體層130b中，在y₂為x₂以上的情況下，能夠使晶體管的電特性變得穩(wěn)定。注意，在y₂為x₂的3倍以上的情況下，晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率降低，因此y₂優(yōu)選小于x₂的3倍。

氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c中的除了Zn及O之外的In與M的原子百分比優(yōu)選為In的比率低于50atomic％且M的比率為50atomic％以上，更優(yōu)選為In的比率低于25atomic％且M的比率為75atomic％以上。另外，氧化物半導(dǎo)體層130b中的除了Zn及O之外的In與M的原子百分比優(yōu)選為In的比率為25atomic％以上且M的比率低于75atomic％，更優(yōu)選為In的比率為34atomic％以上且M的比率低于66atomic％。

另外，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體層130b的銦的含量多于氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c的銦的含量。在氧化物半導(dǎo)體中，重金屬的s軌道主要有助于載流子傳導(dǎo)，并且，通過(guò)增加In的比率來(lái)增加s軌道的重疊，由此In的比率多于M的氧化物的遷移率比In的比率等于或少于M的氧化物高。因此，通過(guò)將銦含量高的氧化物用于氧化物半導(dǎo)體層130b，可以實(shí)現(xiàn)高場(chǎng)效應(yīng)遷移率的晶體管。

氧化物半導(dǎo)體層130a的厚度為3nm以上且100nm以下，優(yōu)選為5nm以上且50nm以下，更優(yōu)選為5nm以上且25nm以下。另外，氧化物半導(dǎo)體層130b的厚度為3nm以上且200nm以下，優(yōu)選為10nm以上且150nm以下，更優(yōu)選為15nm以上且100nm以下。此外，氧化物半導(dǎo)體層130c的厚度為1nm以上且50nm以下，優(yōu)選為2nm以上且30nm以下，更優(yōu)選為3nm以上且15nm以下。另外，氧化物半導(dǎo)體層130b優(yōu)選比氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c厚。

此外，為了對(duì)將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道的晶體管賦予穩(wěn)定的電特性，降低氧化物半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)濃度使氧化物半導(dǎo)體層成為本征(i型)或?qū)嵸|(zhì)上本征是有效的。在此，“實(shí)質(zhì)上本征”是指氧化物半導(dǎo)體層的載流子密度低于1×10¹⁷/cm³，低于1×10¹⁵/cm³，或者低于1×10¹³/cm³。

此外，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層來(lái)說(shuō)，氫、氮、碳、硅以及主要成分以外的金屬元素是雜質(zhì)。例如，氫和氮引起施主能級(jí)的形成，而增高載流子密度。此外，硅引起氧化物半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)能級(jí)的形成。該雜質(zhì)能級(jí)成為陷阱，有可能使晶體管的電特性劣化。因此，優(yōu)選降低氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c中或各層的界面的雜質(zhì)濃度。

為了使氧化物半導(dǎo)體層成為本征或?qū)嵸|(zhì)上本征，控制通過(guò)SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry：二次離子質(zhì)譜)分析預(yù)測(cè)的硅濃度，以使其具有低于1×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于1×10¹⁸atoms/cm³的區(qū)域。此外，控制氫濃度，以使其具有2×10²⁰atoms/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁹atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁹atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下的區(qū)域。此外，例如在氧化物半導(dǎo)體層的某個(gè)深度或氧化物半導(dǎo)體層的某個(gè)區(qū)域優(yōu)選為如下：氮濃度低于5×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁷atoms/cm³以下。

如果以高濃度包含硅或碳，氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性則有可能降低。為了防止氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性的降低，例如控制硅濃度，以使其具有低于1×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于1×10¹⁸atoms/cm³的區(qū)域。此外，控制碳濃度，以具有低于1×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于1×10¹⁸atoms/cm³的區(qū)域。

此外，將如上述那樣的被高純度化了的氧化物半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域的晶體管的關(guān)態(tài)電流極小。例如，可以使以源極與漏極之間的電壓為0.1V、5V或10V左右時(shí)的晶體管的每溝道寬度的關(guān)態(tài)電流降低到幾yA/μm至幾zA/μm。

另外，作為晶體管的柵極絕緣膜，大多使用包含硅的絕緣膜，因此優(yōu)選如本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管那樣不使氧化物半導(dǎo)體層的用作溝道的區(qū)域與柵極絕緣膜接觸。另外，當(dāng)溝道形成在柵極絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體層的界面時(shí)，在該界面產(chǎn)生載流子散射而使晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率降低。從上述觀點(diǎn)來(lái)看，可以說(shuō)優(yōu)選使氧化物半導(dǎo)體層的用作溝道的區(qū)域與柵極絕緣膜分開(kāi)。

因此，通過(guò)使氧化物半導(dǎo)體層130具有氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的疊層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)系佬纬稍谘趸锇雽?dǎo)體層130b中，由此能夠形成具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率及穩(wěn)定的電特性的晶體管。

在氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的能帶結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)帶底的能量連續(xù)地變化。這從由于氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的組成相互相似，氧容易在上述三者中互相擴(kuò)散的情況上，也可以得到理解。由此可以說(shuō)，雖然氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c是組成互不相同的疊層體，但是在物性上是連續(xù)的。因此，在附圖中，被層疊的各氧化物半導(dǎo)體層的界面由虛線(xiàn)表示。

主要成分相同而層疊的氧化物半導(dǎo)體層130不是簡(jiǎn)單地將各層層疊，而以形成連續(xù)結(jié)合(在此，尤其是指各層之間的導(dǎo)帶底的能量連續(xù)地變化的U型阱(U Shape Well)結(jié)構(gòu))的方式形成。換言之，以在各層的界面之間不存在會(huì)形成俘獲中心或復(fù)合中心等缺陷能級(jí)的雜質(zhì)的方式形成疊層結(jié)構(gòu)。如果，雜質(zhì)混入被層疊的氧化物半導(dǎo)體層的層間，能帶則失去連續(xù)性，因此載流子在界面被俘獲或者復(fù)合而消失。

例如，氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c可以使用In:Ga:Zn＝1:3:2、1:3:3、1:3:4、1:3:6、1：4：5、1:6:4或1:9:6(原子數(shù)比)的In-Ga-Zn氧化物等，氧化物半導(dǎo)體層130b可以使用In:Ga:Zn＝1:1:1、2:1:3、5:5:6或3:1:2(原子數(shù)比)等的In-Ga-Zn氧化物等。另外，氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的原子數(shù)比作為誤差包括上述原子數(shù)比的±20％的變動(dòng)。

氧化物半導(dǎo)體層130中的氧化物半導(dǎo)體層130b用作阱(well)，溝道形成在氧化物半導(dǎo)體層130b中。另外，氧化物半導(dǎo)體層130的導(dǎo)帶底的能量連續(xù)地變化，因此，也可以將氧化物半導(dǎo)體層130稱(chēng)為U型阱。另外，也可以將具有上述結(jié)構(gòu)的溝道稱(chēng)為埋入溝道。

另外，雖然在氧化物半導(dǎo)體層130a與氧化硅膜等絕緣層之間以及氧化物半導(dǎo)體層130c與氧化硅膜等絕緣層的界面附近有可能形成起因于雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)，但是通過(guò)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c，可以使氧化物半導(dǎo)體層130b和該陷阱能級(jí)相隔。

注意，氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130c的導(dǎo)帶底的能量與氧化物半導(dǎo)體層130b的導(dǎo)帶底的能量之間的能量差小時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體層130b的電子越過(guò)該能量差到達(dá)陷阱能級(jí)。當(dāng)電子被陷阱能級(jí)俘獲時(shí)，在絕緣層界面產(chǎn)生負(fù)電荷，使得晶體管的閾值電壓向正方向漂移。

氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c優(yōu)選包含結(jié)晶部。尤其是，通過(guò)使用c軸取向結(jié)晶，能夠?qū)w管賦予穩(wěn)定的電特性。另外，c軸取向的結(jié)晶抗彎曲，由此可以提高使用柔性襯底的半導(dǎo)體裝置的可靠性。

作為用作源電極層的導(dǎo)電層140及用作漏電極層的導(dǎo)電層150，例如可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd、Sc及該金屬材料的合金的材料的單層或疊層。典型的是，特別優(yōu)選使用容易與氧鍵合的Ti或在后面能以較高的溫度進(jìn)行處理的熔點(diǎn)高的W。此外，也可以使用低電阻的Cu或Cu-Mn等合金與上述材料的疊層。此外，在晶體管105、晶體管106、晶體管111、晶體管112中，例如可以作為導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151使用W，作為導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152使用Ti及Al的疊層膜等。

上述材料具有從氧化物半導(dǎo)體層抽出氧的性質(zhì)。由此，在與上述材料接觸的氧化物半導(dǎo)體層的一部分的區(qū)域中，氧化物半導(dǎo)體層中的氧被脫離，而在氧化物半導(dǎo)體層中形成氧缺損。包含于層中的微量的氫與該氧缺損鍵合而使該區(qū)域n型化。因此，可以將該n型化的區(qū)域用作晶體管的源極或漏極。

作為用作柵極絕緣膜的絕緣層160，可以使用包含氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿和氧化鉭中的一種以上的絕緣膜。此外，絕緣層160也可以是上述材料的疊層。另外，絕緣層160也可以包含La、氮、Zr等作為雜質(zhì)。

另外，說(shuō)明絕緣層160的疊層結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。絕緣層160例如包含氧、氮、硅、鉿等。具體地，優(yōu)選包含氧化鉿及氧化硅或者氧化鉿及氧氮化硅。

氧化鉿及氧化鋁的相對(duì)介電常數(shù)比氧化硅及氧氮化硅高。因此，使用氧化鉿或氧化鋁的絕緣層160可以具有比使用氧化硅的絕緣層160大的厚度，由此可以減少隧道電流引起的泄漏電流。就是說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)態(tài)電流小的晶體管。再者，與包括非晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿相比，包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿具有的相對(duì)介電常數(shù)高。因此，為了形成關(guān)態(tài)電流小的晶體管，優(yōu)選使用包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿。作為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的例子，可以舉出單斜晶系或立方晶系等。但是，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。

此外，作為與氧化物半導(dǎo)體層130接觸的絕緣層120及絕緣層160也可以具有氮氧化物的能級(jí)密度低的區(qū)域。作為氮氧化物的能級(jí)密度低的氧化物絕緣層，可以使用氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜或氮氧化物的釋放量少的氧氮化鋁膜等。

氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜是在熱脫附譜分析法(TDS(Thermal Desorption Spectroscopy))中氨釋放量比氮氧化物的釋放量多的膜，典型的是氨釋放量為1×10¹⁸個(gè)/cm³以上且5×10¹⁹個(gè)/cm³以下。此外，上述氨釋放量是通過(guò)膜表面溫度為50℃以上且650℃以下，優(yōu)選為50℃以上且550℃以下的加熱處理而得到的釋放量。

通過(guò)作為絕緣層120及絕緣層160使用上述氧化物絕緣層，可以降低晶體管的閾值電壓的漂移，由此可以降低晶體管的電特性變動(dòng)。

作為用作柵電極層的導(dǎo)電層170例如可以使用Al、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Mo、Ru、Ag、Mn、Nd、Sc、Ta及W等的導(dǎo)電膜。另外，也可以使用上述材料的合金或上述材料的導(dǎo)電氮化物。此外，也可以使用選自上述材料、上述材料的合金及上述材料的導(dǎo)電氮化物中的多種材料的疊層。典型的是，可以使用鎢、鎢與氮化鈦的疊層、鎢與氮化鉭的疊層等。另外，也可以使用低電阻的Cu或Cu-Mn等合金或者上述材料與Cu或Cu-Mn等合金的疊層。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電層171使用氮化鉭，作為導(dǎo)電層172使用鎢，以便形成導(dǎo)電層170。

作為絕緣層175可以使用含氫的氮化硅膜或氮化鋁膜等。在實(shí)施方式2所示的晶體管103、晶體管104、晶體管106、晶體管109、晶體管110及晶體管112中，通過(guò)作為絕緣層175使用含氫的絕緣膜可以使氧化物半導(dǎo)體層的一部分n型化。另外，氮化絕緣膜還用作阻擋水分等的膜，可以提高晶體管的可靠性。

作為絕緣層175也可以使用氧化鋁膜。尤其是，優(yōu)選在實(shí)施方式2所示的晶體管101、晶體管102、晶體管105、晶體管107、晶體管108及晶體管111中作為絕緣層175使用氧化鋁膜。氧化鋁膜的不使氫、水分等雜質(zhì)以及氧透過(guò)的阻擋效果高。因此，將氧化鋁膜適合用作具有如下效果的保護(hù)膜：在晶體管的制造工序中及制造晶體管之后，防止氫、水分等雜質(zhì)向氧化物半導(dǎo)體層130混入；防止氧的從氧化物半導(dǎo)體層釋放；防止氧的從絕緣層120的不需要的釋放。另外，也可以將包含于氧化鋁膜中的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體層中。

在絕緣層175上優(yōu)選形成有絕緣層180。作為該絕緣層可以使用包含氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿及氧化鉭中的一種以上的絕緣膜。此外，該絕緣層也可以是上述材料的疊層。

在此，絕緣層180優(yōu)選與絕緣層120同樣地包含比化學(xué)計(jì)量組成多的氧。能夠?qū)慕^緣層180釋放的氧穿過(guò)絕緣層160擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體層130的溝道形成區(qū)域，因此能夠?qū)π纬稍跍系佬纬蓞^(qū)域中的氧缺損填補(bǔ)氧。由此，能夠獲得穩(wěn)定的晶體管電特性。

為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高集成化，必須進(jìn)行晶體管的微型化。另一方面，已知伴隨著晶體管的微型化，晶體管的電特性劣化。尤其是，溝道寬度的縮短導(dǎo)致通態(tài)電流的降低。

在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管107至晶體管112中，以覆蓋其中形成溝道的氧化物半導(dǎo)體層130b的方式形成有氧化物半導(dǎo)體層130c，溝道形成層與柵極絕緣膜沒(méi)有接觸。因此，能夠抑制在溝道形成層與柵極絕緣膜的界面產(chǎn)生的載流子散射，而可以增高晶體管的通態(tài)電流。

在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中，如上所述，以在溝道寬度方向上電性上包圍氧化物半導(dǎo)體層130的方式形成有柵電極層(導(dǎo)電層170)，由此柵極電場(chǎng)除了在與頂面垂直的方向上之外，還在與側(cè)面垂直的方向上施加到氧化物半導(dǎo)體層130。換言之，對(duì)溝道形成層整體施加?xùn)艠O電場(chǎng)而實(shí)效溝道寬度擴(kuò)大，由此可以進(jìn)一步增加通態(tài)電流。

在本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體層130具有兩層或三層結(jié)構(gòu)的晶體管中，通過(guò)將其中形成溝道的氧化物半導(dǎo)體層130b形成在氧化物半導(dǎo)體層130a上，來(lái)高效地抑制界面能級(jí)的產(chǎn)生。此外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體層130具有三層結(jié)構(gòu)的晶體管中，通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體層130b位于三層結(jié)構(gòu)的中間，來(lái)同時(shí)得到消除從上下方混入的雜質(zhì)的影響等的效果。因此，除了可以增高上述晶體管的通態(tài)電流之外，還可以實(shí)現(xiàn)閾值電壓的穩(wěn)定化及S值(亞閾值)的下降。因此，可以降低Icut(柵極電壓VG為0V時(shí)的電流)，而可以降低功耗。另外，由于晶體管的閾值電壓穩(wěn)定，所以可以提高半導(dǎo)體裝置的長(zhǎng)期可靠性。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管可以抑制隨著微細(xì)化導(dǎo)致的電特性劣化，由此可以說(shuō)適合于集成度高的半導(dǎo)體裝置。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實(shí)施方式5

在本實(shí)施方式中，對(duì)實(shí)施方式3所說(shuō)明的晶體管101以及晶體管107的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

首先，說(shuō)明包括在襯底115中的硅晶體管的制造方法。在此，作為一個(gè)例子，說(shuō)明p溝道型晶體管的制造方法。作為硅襯底使用n^-型單晶硅襯底，在其表面上形成由絕緣層(也稱(chēng)為場(chǎng)氧化膜)分離的元件形成區(qū)域。元件分離區(qū)域可以使用LOCOS法(Local Oxidation of Silicon：硅局部氧化)或STI法(Shallow Trench Isolation：淺溝槽隔離)等形成。

這里襯底不局限于單晶硅襯底，還可以使用SOI(Silicon on Insulator：絕緣體上硅)襯底等。

接著，以覆蓋元件形成區(qū)域的方式形成柵極絕緣膜。例如，可以通過(guò)進(jìn)行加熱處理使元件形成區(qū)域的表面氧化來(lái)形成氧化硅膜。此外，也可以在形成氧化硅膜之后進(jìn)行氮化處理使氧化硅膜的表面氮化。

接著，以覆蓋柵極絕緣膜的方式形成導(dǎo)電膜。作為導(dǎo)電膜，可以使用選自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Nb等中的元素或以上述元素為主要成分的合金材料或化合物材料。另外，可以使用通過(guò)上述元素的氮化而獲得的金屬氮化膜。此外，可以使用以摻雜了磷等雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料。

接著，通過(guò)對(duì)導(dǎo)電膜選擇性地進(jìn)行蝕刻，在柵極絕緣膜上形成柵電極層。

接著，以覆蓋柵電極層的方式形成氧化硅膜或氮化硅膜等絕緣膜，進(jìn)行回蝕刻來(lái)在柵電極層的側(cè)面形成側(cè)壁。

接著，以覆蓋元件形成區(qū)域以外的區(qū)域的方式選擇性地形成抗蝕劑掩模，以該抗蝕劑掩模及柵電極層為掩模導(dǎo)入雜質(zhì)元素來(lái)形成p⁺型雜質(zhì)區(qū)域。這里，為了形成p溝道型晶體管，作為雜質(zhì)元素，可以使用B或Ga等賦予p型的雜質(zhì)元素。

通過(guò)上述步驟完成在硅襯底中具有活性區(qū)域的p溝道型晶體管。注意，優(yōu)選在該晶體管上形成氮化硅膜或氧化鋁膜等鈍化膜。

接著，在形成有晶體管的硅襯底上形成層間絕緣膜，形成各種接觸插頭及各種布線(xiàn)。

接著，使用圖33A至圖34C說(shuō)明晶體管102的制造方法。注意，附圖的左側(cè)示出晶體管的溝道長(zhǎng)度方向的截面，右側(cè)示出溝道寬度方向的截面。另外，由于溝道寬度方向的附圖是放大圖，所以各構(gòu)成要素的視在膜厚度在左邊的附圖與右邊的附圖之間不同。

以下示出氧化物半導(dǎo)體層130具有氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的三層結(jié)構(gòu)的例子。在氧化物半導(dǎo)體層130具有兩層結(jié)構(gòu)的情況下，使用氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b，在氧化物半導(dǎo)體層130具有單層結(jié)構(gòu)的情況下，使用氧化物半導(dǎo)體層130b即可。

首先，在襯底115上形成絕緣層120。關(guān)于襯底115的種類(lèi)及絕緣層120的材料可以參照實(shí)施方式4的說(shuō)明。絕緣層120可以利用濺射法、CVD法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束外延)法等形成。

另外，也可以利用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)離子注入法、等離子體處理法等對(duì)絕緣層120添加氧。通過(guò)添加氧，可以更容易地將氧從絕緣層120供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體層130中。

另外，在襯底115表面由絕緣體構(gòu)成，并且，雜質(zhì)不會(huì)擴(kuò)散到后面形成的氧化物半導(dǎo)體層130中的情況下，也可以不設(shè)置絕緣層120。

接著，在絕緣層120上通過(guò)濺射法、CVD法及MBE法等形成成為氧化物半導(dǎo)體層130a的氧化物半導(dǎo)體膜130A、成為氧化物半導(dǎo)體層130b的氧化物半導(dǎo)體膜130B及成為氧化物半導(dǎo)體層130c的氧化物半導(dǎo)體膜130C(參照?qǐng)D33A)。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層130為疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選使用具備裝載閉鎖室的多腔室成膜裝置(例如，濺射裝置)以不暴露于大氣的方式連續(xù)地層疊各個(gè)層。優(yōu)選的是，在濺射裝置中的各腔室中，能夠使用低溫泵等吸附式真空泵進(jìn)行高真空抽氣(抽空到5×10^-7Pa至1×10^-4Pa左右)且將襯底加熱到100℃以上，優(yōu)選為500℃以上，來(lái)盡可能地去除對(duì)氧化物半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)是雜質(zhì)的水等。另外，優(yōu)選組合渦輪分子泵和冷阱來(lái)防止將包含碳成分或水分等的氣體從排氣系統(tǒng)倒流到腔室內(nèi)。此外，也可以使用組合渦輪分子泵和低溫泵的排氣系統(tǒng)。

為了獲得高純度本征氧化物半導(dǎo)體，不僅需要對(duì)腔室進(jìn)行高真空抽氣，而且優(yōu)選進(jìn)行濺射氣體的高純度化。通過(guò)使被用作濺射氣體的氧氣體或氬氣體高純度化直到露點(diǎn)為-40℃以下，優(yōu)選為-80℃以下，更優(yōu)選為-100℃以下，能夠盡可能地防止水分等混入氧化物半導(dǎo)體膜。

氧化物半導(dǎo)體膜130A、氧化物半導(dǎo)體膜130B及氧化物半導(dǎo)體膜130C可以使用實(shí)施方式4所說(shuō)明的材料。另外，在作為成膜方法利用濺射法時(shí)，可以以實(shí)施方式4所說(shuō)明的材料為靶材進(jìn)行成膜。

注意，如在實(shí)施方式4中詳細(xì)說(shuō)明的那樣，作為氧化物半導(dǎo)體膜130B，選擇電子親和勢(shì)大于氧化物半導(dǎo)體膜130A及氧化物半導(dǎo)體膜130C的材料。

另外，當(dāng)形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，優(yōu)選利用濺射法。作為濺射法，可以使用RF濺射法、DC濺射法、AC濺射法等。

在形成氧化物半導(dǎo)體膜130C之后也可以進(jìn)行第一加熱處理。第一加熱處理在250℃以上且650℃以下，優(yōu)選為300℃以上且500℃以下的溫度下且在惰性氣體氣氛、包含10ppm以上的氧化氣體的氣氛或減壓下進(jìn)行即可。作為第一加熱處理，也可以進(jìn)行惰性氣體氣氛下的加熱處理，然后為了補(bǔ)充脫離了的氧而進(jìn)行包含10ppm以上的氧化氣體的氣氛下的加熱處理。通過(guò)第一加熱處理，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜130A、氧化物半導(dǎo)體膜130B及氧化物半導(dǎo)體膜130C的結(jié)晶性，還可以從絕緣層120、氧化物半導(dǎo)體膜130A、氧化物半導(dǎo)體膜130B及氧化物半導(dǎo)體膜130C去除氫或水等雜質(zhì)。此外，第一加熱處理也可以在后面所述的形成氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的蝕刻之后進(jìn)行。

接著，在氧化物半導(dǎo)體膜130A上形成第一導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層例如可以使用下述方法形成。

首先，在氧化物半導(dǎo)體膜130A上形成第一導(dǎo)電膜。作為第一導(dǎo)電膜可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd、Sc及該金屬材料的合金的材料的單層或疊層。

接著，在第一導(dǎo)電膜上形成負(fù)型抗蝕劑膜，利用電子束曝光、液浸曝光、EUV曝光等方法對(duì)該抗蝕劑膜進(jìn)行曝光，且進(jìn)行顯影處理，由此形成第一抗蝕劑掩模。此外，優(yōu)選在第一導(dǎo)電膜與抗蝕劑膜之間作為密接劑形成有機(jī)涂敷膜。另外，也可以利用納米壓印法形成第一抗蝕劑掩模。

接著，使用第一抗蝕劑掩模選擇性地蝕刻第一導(dǎo)電膜，對(duì)第一抗蝕劑掩模進(jìn)行灰化，由此形成導(dǎo)電層。

接著，將上述導(dǎo)電層用作硬掩模，選擇性地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜130A、氧化物半導(dǎo)體膜130B及氧化物半導(dǎo)體膜130C，去除上述導(dǎo)電層，形成由氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及氧化物半導(dǎo)體層130c的疊層構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體層130(參照?qǐng)D33B)。此外，也可以使用第一抗蝕劑掩模形成氧化物半導(dǎo)體層130而不形成上述導(dǎo)電層。這里，也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體層130注入氧離子。

接著，以覆蓋氧化物半導(dǎo)體層130的方式形成第二導(dǎo)電膜。第二導(dǎo)電膜使用能夠用于實(shí)施方式6所說(shuō)明的導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150的材料形成即可。第二導(dǎo)電膜可以利用濺射法、CVD法、MBE法等形成。

接著，在成為源區(qū)域及漏區(qū)域的部分上形成第二抗蝕劑掩模。對(duì)第二導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，形成導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150(參照?qǐng)D33C)。

接著，在氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150上形成絕緣膜160A。絕緣膜160A使用能夠用于實(shí)施方式4所說(shuō)明的絕緣層160的材料形成即可。絕緣膜160A可以利用濺射法、CVD法、MBE法等形成。

接著，也可以進(jìn)行第二加熱處理。第二加熱處理可以在與第一加熱處理相同的條件下進(jìn)行。通過(guò)第二加熱處理可以使注入到氧化物半導(dǎo)體層130的氧擴(kuò)散到整個(gè)氧化物半導(dǎo)體層130。此外，也可以進(jìn)行第三加熱處理得到上述效果而不進(jìn)行第二加熱處理。

接著，在絕緣膜160A上形成成為導(dǎo)電層170的第三導(dǎo)電膜171A及第四導(dǎo)電膜172A。第三導(dǎo)電膜171A及第四導(dǎo)電膜172A使用能夠用于實(shí)施方式4所說(shuō)明的導(dǎo)電層171及導(dǎo)電層172的材料形成即可。第三導(dǎo)電膜171A及第四導(dǎo)電膜172A可以利用濺射法、CVD法、MBE法等形成。

接著，在第四導(dǎo)電膜172A上形成第三抗蝕劑掩模156(參照?qǐng)D34A)。然后，使用第三抗蝕劑掩模156選擇性地蝕刻第三導(dǎo)電膜171A、第四導(dǎo)電膜172A及絕緣膜160A，形成由導(dǎo)電層171及導(dǎo)電層172構(gòu)成的導(dǎo)電層170及絕緣層160(參照?qǐng)D34B)。另外，當(dāng)采用不對(duì)絕緣膜160A進(jìn)行蝕刻的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以制造晶體管102。

接著，在氧化物半導(dǎo)體層130、導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170上形成絕緣層175。關(guān)于絕緣層175的材料可以參照實(shí)施方式3的說(shuō)明。在晶體管101中優(yōu)選使用氧化鋁膜。絕緣層175可以利用濺射法、CVD法、MBE法等形成。

接著，在絕緣層175上形成絕緣層180(參照?qǐng)D34C)。關(guān)于絕緣層180的材料可以參照實(shí)施方式4。此外，關(guān)于絕緣層180可以利用濺射法、CVD法、MBE法等形成。

另外，也可以利用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)離子注入法、等離子體處理法等對(duì)絕緣層175及/或絕緣層180添加氧。通過(guò)添加氧，可以更容易地將氧從絕緣層175及/或絕緣層180供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體層130中。

接著，也可以進(jìn)行第三加熱處理。第三加熱處理可以在與第一加熱處理相同的條件下進(jìn)行。通過(guò)第三加熱處理，容易使絕緣層120、絕緣層175、絕緣層180釋放過(guò)剩氧，可以減少氧化物半導(dǎo)體層130的氧缺損。

接著，說(shuō)明晶體管107的制造方法。注意，關(guān)于與上述晶體管101的制造方法相同的工序省略其詳細(xì)說(shuō)明。

在襯底115上形成絕緣層120，利用濺射法、CVD法、MBE法等在該絕緣層上形成成為氧化物半導(dǎo)體層130a的氧化物半導(dǎo)體膜130A及成為氧化物半導(dǎo)體層130b的氧化物半導(dǎo)體膜130B(參照?qǐng)D35A)。

接著，將第一導(dǎo)電膜形成在氧化物半導(dǎo)體膜130B上，與上述方法相同地使用第一抗蝕劑掩模形成導(dǎo)電層，然后以該導(dǎo)電層為硬掩模選擇性地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜130A及氧化物半導(dǎo)體膜130B，去除上述導(dǎo)電層來(lái)形成由氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b構(gòu)成的疊層(參照?qǐng)D35B)。此外，也可以使用第一抗蝕劑掩模形成該疊層而不形成硬掩模。這里，也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b注入氧離子。

接著，以覆蓋上述疊層的方式形成第二導(dǎo)電膜。在成為源區(qū)域及漏區(qū)域的部分上形成第二抗蝕劑掩模，使用該第二抗蝕劑掩模蝕刻第二導(dǎo)電膜的一部分，形成導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150(參照?qǐng)D35C)。

接著，在氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b的疊層上且在導(dǎo)電層140及導(dǎo)電層150上形成成為氧化物半導(dǎo)體層130c的氧化物半導(dǎo)體膜130C。再者，在氧化物半導(dǎo)體膜130C上形成絕緣膜160A、第三導(dǎo)電膜171A及第四導(dǎo)電膜172A。

接著，在第四導(dǎo)電膜172A上形成第三抗蝕劑掩模156(參照?qǐng)D36A)。使用該抗蝕劑掩模選擇性地蝕刻第三導(dǎo)電膜171A、第四導(dǎo)電膜172A、絕緣膜160A及氧化物半導(dǎo)體膜130C，形成由導(dǎo)電層171及導(dǎo)電層172構(gòu)成的導(dǎo)電層170、絕緣層160及氧化物半導(dǎo)體層130c(參照?qǐng)D36B)。此時(shí)，如果使用第四抗蝕劑掩模蝕刻絕緣膜160A及氧化物半導(dǎo)體膜130C，則可以制造晶體管108。

接著，在絕緣層120、氧化物半導(dǎo)體層130(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)、導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170上形成絕緣層175及絕緣層180(參照?qǐng)D36C)。

通過(guò)上述工序可以制造晶體管107。

接著，說(shuō)明晶體管111的制造方法。注意，關(guān)于與上述晶體管102的制造方法相同的工序省略其詳細(xì)說(shuō)明。

在襯底115上形成絕緣層120，利用濺射法、CVD法、MBE法等在該絕緣層上形成成為氧化物半導(dǎo)體層130a的氧化物半導(dǎo)體膜130A及成為氧化物半導(dǎo)體層130b的氧化物半導(dǎo)體膜130B。將第一導(dǎo)電膜形成在氧化物半導(dǎo)體膜130B上，使用第一抗蝕劑掩模形成導(dǎo)電層141a(參照?qǐng)D37A)。

然后，以導(dǎo)電層141a為硬掩模選擇性地蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜130A及氧化物半導(dǎo)體膜130B，來(lái)形成由氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b及導(dǎo)電層141a構(gòu)成的疊層(參照?qǐng)D37B)。這里，也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b注入氧離子。

接著，在成為源區(qū)域及漏區(qū)域的部分上形成第二抗蝕劑掩模，使用該第二抗蝕劑掩模蝕刻導(dǎo)電層141a的一部分，形成導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151(參照?qǐng)D37C)。

接著，在氧化物半導(dǎo)體層130a及氧化物半導(dǎo)體層130b的疊層上且在導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151上形成成為氧化物半導(dǎo)體層130c的氧化物半導(dǎo)體膜130C。再者，在氧化物半導(dǎo)體膜130C上形成絕緣膜160A、第三導(dǎo)電膜171A及第四導(dǎo)電膜172A。

接著，在第四導(dǎo)電膜172A上形成第三抗蝕劑掩模156(參照?qǐng)D38A)。使用該抗蝕劑掩模選擇性地蝕刻第三導(dǎo)電膜171A、第四導(dǎo)電膜172A、絕緣膜160A及氧化物半導(dǎo)體膜130C，形成由導(dǎo)電層171及導(dǎo)電層172構(gòu)成的導(dǎo)電層170、絕緣層160及氧化物半導(dǎo)體層130c(參照?qǐng)D38B)。

接著，在絕緣層120、氧化物半導(dǎo)體層130(氧化物半導(dǎo)體層130a、氧化物半導(dǎo)體層130b、氧化物半導(dǎo)體層130c)、導(dǎo)電層140、導(dǎo)電層150、絕緣層160及導(dǎo)電層170上形成絕緣層175及絕緣層180。

接著，在絕緣層175及絕緣層180中設(shè)置到達(dá)導(dǎo)電層141及導(dǎo)電層151的開(kāi)口部，以覆蓋該開(kāi)口部的方式形成第五導(dǎo)電膜。在第五導(dǎo)電膜上設(shè)置第四抗蝕劑掩模，使用該抗蝕劑掩模選擇性地蝕刻第五導(dǎo)電膜，形成導(dǎo)電層142及導(dǎo)電層152(參照?qǐng)D38C)。

通過(guò)上述工序可以制造晶體管107。

注意，雖然本實(shí)施方式所說(shuō)明的金屬膜、半導(dǎo)體膜及無(wú)機(jī)絕緣膜等各種膜可以典型地利用濺射法或等離子體CVD法形成，但是也可以利用熱CVD法等其他方法形成。作為熱CVD法的例子，可以舉出MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition：有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積)法或ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法等。

由于熱CVD法是不使用等離子體的成膜方法，因此具有不產(chǎn)生等離子體損傷所引起的缺陷的優(yōu)點(diǎn)。

可以以如下方法進(jìn)行利用熱CVD法的成膜：將源氣體及氧化劑同時(shí)供應(yīng)到腔室內(nèi)，將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，使其在襯底附近或在襯底上起反應(yīng)。

另外，可以以如下方法進(jìn)行利用ALD法的成膜：將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，將用于反應(yīng)的源氣體引入腔室并起反應(yīng)，并且按該順序反復(fù)地引入氣體。另外，也可以將源氣體與惰性氣體(氬或氮等)用作載流子氣體一并地進(jìn)行引入。例如，也可以將兩種以上的源氣體依次供應(yīng)到腔室內(nèi)。此時(shí)，在第一源氣體起反應(yīng)之后引入惰性氣體，然后引入第二源氣體，以防止多種源氣體混合?；蛘撸部梢圆灰攵栊詺怏w而通過(guò)真空抽氣將第一源氣體排出，然后引入第二源氣體。第一源氣體附著到襯底表面且起反應(yīng)來(lái)形成第一層，之后引入的第二源氣體附著且起反應(yīng)，由此第二層層疊在第一層上而形成薄膜。通過(guò)按該順序反復(fù)多次地引入氣體直到獲得所希望的厚度為止，可以形成臺(tái)階覆蓋性良好的薄膜。由于薄膜的厚度可以根據(jù)反復(fù)引入氣體的次數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，ALD法可以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)厚度而適用于制造微型FET。

利用MOCVD法或ALD法等熱CVD法可以形成以上所示的實(shí)施方式所公開(kāi)的金屬膜、半導(dǎo)體膜、無(wú)機(jī)絕緣膜等各種膜，例如，當(dāng)形成In-Ga-Zn-O膜時(shí)，可以使用三甲基銦(In(CH₃)₃)、三甲基鎵(Ga(CH₃)₃)及二甲基鋅(Zn(CH₃)₂)。不局限于上述組合，也可以使用三乙基鎵(Ga(C₂H₅)₃)代替三甲基鎵，并使用二乙基鋅(Zn(C₂H₅)₂)代替二甲基鋅。

例如，在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化鉿膜時(shí)，使用如下兩種氣體：通過(guò)使包含溶劑和鉿前體的液體(鉿醇鹽、四二甲基酰胺鉿(TDMAH，Hf[N(CH₃)₂]₄)或四(乙基甲基酰胺)鉿等鉿酰胺)氣化而得到的源氣體；以及用作氧化劑的臭氧(O₃)。

例如，在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化鋁膜時(shí)，使用如下兩種氣體：通過(guò)使包含溶劑和鋁前體的液體(三甲基鋁(TMA，Al(CH₃)₃)等)氣化而得到的源氣體；以及用作氧化劑的H₂O。作為其它材料有三(二甲基酰胺)鋁、三異丁基鋁、鋁三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)等。

例如，在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化硅膜時(shí)，使六氯乙硅烷附著在被成膜面上，供應(yīng)氧化氣體(O₂、一氧化二氮)的自由基使其與附著物起反應(yīng)。

例如，在使用利用ALD法的成膜裝置形成鎢膜時(shí)，依次引入WF₆氣體和B₂H₆氣體形成初始鎢膜，然后依次引入WF₆氣體和H₂氣體形成鎢膜。注意，也可以使用SiH₄氣體代替B₂H₆氣體。

例如，在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化物半導(dǎo)體膜如In-Ga-Zn-O膜時(shí)，依次引入In(CH₃)₃氣體和O₃氣體形成In-O層，然后依次引入Ga(CH₃)₃氣體和O₃氣體形成GaO層，之后依次引入Zn(CH₃)₂和O₃氣體形成ZnO層。注意，這些層的順序不局限于上述例子。此外，也可以使用這些氣體來(lái)形成混合化合物層如In-Ga-O層、In-Zn-O層、Ga-Zn-O層等。注意，雖然也可以使用利用Ar等惰性氣體進(jìn)行鼓泡而得到的H₂O氣體代替O₃氣體，但是優(yōu)選使用不包含H的O₃氣體。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實(shí)施方式6

下面，說(shuō)明可用于本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。

在本說(shuō)明書(shū)中，“平行”是指兩條直線(xiàn)形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態(tài)。因此，也包括該角度為-5°以上且5°以下的狀態(tài)。此外，“垂直”是指兩條直線(xiàn)形成的角度為80°以上且100°以下的狀態(tài)。因此，也包括該角度為85°以上且95°以下的狀態(tài)。

在本說(shuō)明書(shū)中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。

氧化物半導(dǎo)體膜大致分為非單晶氧化物半導(dǎo)體膜和單晶氧化物半導(dǎo)體膜。非單晶氧化物半導(dǎo)體膜包括CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)膜、多晶氧化物半導(dǎo)體膜、微晶氧化物半導(dǎo)體膜以及非晶氧化物半導(dǎo)體膜等。

首先，對(duì)CAAC-OS膜進(jìn)行說(shuō)明。

CAAC-OS膜是包含多個(gè)c軸取向的結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體膜之一。

在利用透射電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)觀察CAAC-OS膜的明視場(chǎng)圖像與衍射圖案的復(fù)合分析圖像(也稱(chēng)為高分辨率TEM圖像)中，觀察到多個(gè)結(jié)晶部。然而，即使在高分辨率TEM圖像中，也觀察不到結(jié)晶部與結(jié)晶部之間的邊界，即晶界(grain boundary)。因此，可以說(shuō)在CAAC-OS膜中，不容易發(fā)生起因于晶界的電子遷移率的降低。

當(dāng)從大致平行于樣品面的方向觀察CAAC-OS膜的截面的高分辨率TEM圖像時(shí)，觀察到在結(jié)晶部中金屬原子配列為層狀。各金屬原子層具有反映了形成CAAC-OS膜的面(也稱(chēng)為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀并以平行于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方式排列。

另一方面，根據(jù)從大致垂直于樣品面的方向觀察的CAAC-OS膜的平面的高分辨率TEM圖像可知在結(jié)晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結(jié)晶部之間金屬原子的排列沒(méi)有規(guī)律性。

使用X射線(xiàn)衍射(XRD:X-Ray Diffraction)裝置對(duì)CAAC-OS膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。例如，當(dāng)利用out-of-plane(面外)法分析包括InGaZnO₄的結(jié)晶的CAAC-OS膜時(shí)，在衍射角(2θ)為31°附近時(shí)會(huì)出現(xiàn)峰值。由于該峰值來(lái)源于InGaZnO₄結(jié)晶的(009)面，由此可知CAAC-OS膜中的結(jié)晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。

注意，當(dāng)利用out-of-plane法分析包括InGaZnO₄結(jié)晶的CAAC-OS膜時(shí)，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時(shí)還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不具有c軸取向的結(jié)晶。優(yōu)選的是，在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時(shí)出現(xiàn)峰值而在2θ為36°附近時(shí)不出現(xiàn)峰值。

CAAC-OS膜是雜質(zhì)濃度低的氧化物半導(dǎo)體膜。雜質(zhì)是指氫、碳、硅、過(guò)渡金屬元素等氧化物半導(dǎo)體膜的主要成分以外的元素。尤其是，硅等元素因?yàn)槠渑c氧的結(jié)合力比構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體膜的金屬元素與氧的結(jié)合力更強(qiáng)而成為因從氧化物半導(dǎo)體膜奪取氧而打亂氧化物半導(dǎo)體膜的原子排列使得結(jié)晶性降低的主要因素。此外，鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等因?yàn)槠湓影霃?分子半徑)大而在包含在氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)部時(shí)成為打亂氧化物半導(dǎo)體膜的原子排列使得結(jié)晶性降低的主要因素。注意，包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)有時(shí)成為載流子陷阱或載流子發(fā)生源。

此外，CAAC-OS膜是缺陷態(tài)密度低的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺損有時(shí)成為載流子陷阱或者通過(guò)俘獲氫而成為載流子發(fā)生源。

將雜質(zhì)濃度低且缺陷態(tài)密度低(氧缺損的個(gè)數(shù)少)的狀態(tài)稱(chēng)為“高純度本征”或“實(shí)質(zhì)上高純度本征”。高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜具有較少的載流子發(fā)生源，因此可以具有較低的載流子密度。因此，使用該氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管很少具有負(fù)閾值電壓的電特性(也稱(chēng)為常開(kāi)啟特性)。此外，高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜具有較少的載流子陷阱。因此，使用該氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變動(dòng)小，而成為高可靠性晶體管。此外，被氧化物半導(dǎo)體膜的載流子陷阱俘獲的電荷到被釋放需要長(zhǎng)時(shí)間，有時(shí)像固定電荷那樣動(dòng)作。因此，使用雜質(zhì)濃度高且缺陷態(tài)密度高的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性有時(shí)不穩(wěn)定。

此外，在使用CAAC-OS膜的晶體管中，起因于可見(jiàn)光或紫外光的照射的電特性的變動(dòng)小。

接下來(lái)，說(shuō)明微晶氧化物半導(dǎo)體膜。

在微晶氧化物半導(dǎo)體膜的高分辨率TEM圖像中有觀察到結(jié)晶部及觀察不到明確的結(jié)晶部的區(qū)域。微晶氧化物半導(dǎo)體膜中含有的結(jié)晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下，或1nm以上且10nm以下。尤其是，將具有尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的納米晶(nc：nanocrystal)的氧化物半導(dǎo)體膜稱(chēng)為nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor：納米晶氧化物半導(dǎo)體)膜。另外，例如在nc-OS膜的高分辨率TEM圖像中，不經(jīng)常觀察到明確的晶界。

nc-OS膜在微小區(qū)域(例如1nm以上且10nm以下的區(qū)域，特別是1nm以上且3nm以下的區(qū)域)中其原子排列具有周期性。另外，nc-OS膜在不同的結(jié)晶部之間觀察不到晶體取向的規(guī)律性。因此，在膜整體上觀察不到取向性。所以，有時(shí)nc-OS膜在某些分析方法中與非晶氧化物半導(dǎo)體膜沒(méi)有差別。例如，在通過(guò)利用使用其束徑比結(jié)晶部大的X射線(xiàn)的XRD裝置的out-of-plane法對(duì)nc-OS膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，檢測(cè)不出表示結(jié)晶面的峰值。此外，在對(duì)nc-OS膜進(jìn)行使用其束徑比結(jié)晶部大(例如，50nm以上)的電子射線(xiàn)的電子衍射(選區(qū)域電子衍射)時(shí)，觀察到類(lèi)似光暈圖案的衍射圖案。另一方面，在對(duì)nc-OS膜進(jìn)行使用其束徑近于結(jié)晶部或者比結(jié)晶部小的電子射線(xiàn)的納米束電子衍射時(shí)，觀察到斑點(diǎn)。另外，在nc-OS膜的納米束電子衍射圖案中，有時(shí)觀察到分布為圓圈狀的斑點(diǎn)。而且，在nc-OS膜的納米束電子衍射圖案中，有時(shí)還觀察到環(huán)狀的區(qū)域內(nèi)的多個(gè)斑點(diǎn)。

nc-OS膜是其規(guī)律性比非晶氧化物半導(dǎo)體膜高的氧化物半導(dǎo)體膜。因此，nc-OS膜的缺陷態(tài)密度比非晶氧化物半導(dǎo)體膜低。但是，nc-OS膜在不同的結(jié)晶部之間觀察不到晶體取向的規(guī)律性。所以，nc-OS膜的缺陷態(tài)密度比CAAC-OS膜高。

接著，對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行說(shuō)明。

非晶氧化物半導(dǎo)體膜是具有無(wú)序的原子排列并不具有結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體膜。其一個(gè)例子為具有如石英那樣的無(wú)定形狀態(tài)的氧化物半導(dǎo)體膜。

在非晶氧化物半導(dǎo)體膜的高分辨率TEM圖像中，觀察不到結(jié)晶部。

使用XRD裝置對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)利用out-of-plane法分析時(shí)，檢測(cè)不到表示結(jié)晶面的峰值。另外，在非晶氧化物半導(dǎo)體膜的電子衍射圖案中，觀察到光暈圖案。另外，在非晶氧化物半導(dǎo)體膜的納米束電子衍射圖案中，觀察不到斑點(diǎn)，而觀察到光暈圖案。

此外，氧化物半導(dǎo)體膜有時(shí)具有呈現(xiàn)nc-OS膜與非晶氧化物半導(dǎo)體膜之間的物性的結(jié)構(gòu)。將具有這種結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜特別稱(chēng)為amorphous-like氧化物半導(dǎo)體(amorphous-like OS：amorphous-like Oxide Semiconductor，類(lèi)非晶氧化物半導(dǎo)體)膜。

在amorphous-like OS膜的高分辨率TEM圖像中，有時(shí)觀察到空洞(也稱(chēng)為空隙)。此外，在高分辨率TEM圖像中，有明確地確認(rèn)到結(jié)晶部的區(qū)域及確認(rèn)不到結(jié)晶部的區(qū)域。amorphous-like OS膜有時(shí)因TEM觀察時(shí)的微量的電子照射而產(chǎn)生晶化，由此觀察到結(jié)晶部的生長(zhǎng)。另一方面，在優(yōu)質(zhì)的nc-OS膜中，幾乎觀察不到因TEM觀察時(shí)的微量的電子照射而產(chǎn)生晶化。

此外，amorphous-like OS膜及nc-OS膜的結(jié)晶部的大小的測(cè)量可以使用高分辨率TEM圖像進(jìn)行。例如，InGaZnO₄的結(jié)晶具有層狀結(jié)構(gòu)，在In-O層之間具有兩個(gè)Ga-Zn-O層。InGaZnO₄的結(jié)晶的單位晶格具有三個(gè)In-O層和六個(gè)Ga-Zn-O層的一共九個(gè)層在c軸方向上重疊為層狀的結(jié)構(gòu)。因此，這些彼此相鄰的層之間的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱(chēng)為d值)大致相等，從結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析求出其值，即0.29nm。因此，著眼于高分辨率TEM圖像的晶格條紋，在晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的區(qū)域，每個(gè)晶格條紋都被認(rèn)為是與InGaZnO₄的結(jié)晶的a-b面對(duì)應(yīng)。

注意，氧化物半導(dǎo)體膜例如也可以是包括非晶氧化物半導(dǎo)體膜、amorphous-like OS膜、微晶氧化物半導(dǎo)體膜和CAAC-OS膜中的兩種以上的疊層膜。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實(shí)施方式7

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置及包含該成像裝置的半導(dǎo)體裝置可以用于顯示設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)或具備記錄媒體的圖像再現(xiàn)裝置(典型的是，能夠播放記錄媒體如數(shù)字通用磁盤(pán)(DVD：Digital Versatile Disc)等并具有可以顯示該圖像的顯示器的裝置)中。另外，作為可以使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置及包含該成像裝置的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備，可以舉出移動(dòng)電話(huà)、包括便攜式的游戲機(jī)、便攜式數(shù)據(jù)終端、電子書(shū)閱讀器、拍攝裝置諸如視頻成像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)等、護(hù)目鏡型顯示器(頭部安裝顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置(汽車(chē)音響系統(tǒng)、數(shù)字音頻播放器等)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、多功能打印機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)(ATM)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。圖39A至圖39F示出這些電子設(shè)備的具體例子。

圖39A是便攜式游戲機(jī)，該便攜式游戲機(jī)包括框體901、框體902、顯示部903、顯示部904、麥克風(fēng)905、揚(yáng)聲器906、操作鍵907、觸屏筆908以及相機(jī)909等。注意，雖然圖39A所示的便攜式游戲機(jī)包括兩個(gè)顯示部903和顯示部904，但是便攜式游戲機(jī)所包括的顯示部的個(gè)數(shù)不限于此?？梢詫⒈景l(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置用于相機(jī)909。

圖39B是便攜式數(shù)據(jù)終端，該便攜式數(shù)據(jù)終端包括第一框體911、顯示部912、相機(jī)919等。通過(guò)顯示部912所具有的觸摸功能可以輸入且輸出信息。可以將本發(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置用于相機(jī)909。

圖39C是數(shù)碼相機(jī)，該數(shù)碼相機(jī)包括框體921、快門(mén)按鈕922、麥克風(fēng)923、發(fā)光部927以及透鏡925等?？梢詫⒈景l(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置具備在透鏡925的焦點(diǎn)的位置上。

圖39D是手表型信息終端，該手表型信息終端包括框體931、顯示部932、腕帶933以及相機(jī)939等。顯示部932也可以是觸摸屏?？梢詫⒈景l(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置用于相機(jī)909。

圖39E是視頻攝像機(jī)，該視頻攝像機(jī)包括第一框體941、第二框體942、顯示部943、操作鍵944、透鏡945、連接部946等。操作鍵944及透鏡945設(shè)置在第一框體941中，顯示部943設(shè)置在第二框體942中。并且，第一框體941和第二框體942由連接部946連接，由連接部946可以改變第一框體941和第二框體942之間的角度。顯示部943所顯示的影像也可以根據(jù)連接部946所形成的第一框體941和第二框體942之間的角度切換?？梢詫⒈景l(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置具備在透鏡945的焦點(diǎn)的位置上。

圖39F是移動(dòng)電話(huà)，在框體951中設(shè)置有顯示部952、麥克風(fēng)957、揚(yáng)聲器954、相機(jī)959、輸入輸出端子956以及操作用的按鈕955等?？梢詫⒈景l(fā)明的一個(gè)方式的成像裝置用于相機(jī)959。

本實(shí)施方式可以與本說(shuō)明書(shū)所示的其他的實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。

符號(hào)說(shuō)明

31 電路

32 電路

33 電路

34 電路

40 硅襯底

51 晶體管

52 晶體管

53 晶體管

54 晶體管

55 晶體管

56 晶體管

57 晶體管

58 晶體管

59 晶體管

60 光電二極管

61 光電二極管

62 光電二極管

63 光電二極管

65B 分光元件

65G 分光元件

65R 分光元件

66 區(qū)域

67 鏡子

80 絕緣層

90 電路部

92 電路部

101 晶體管

102 晶體管

103 晶體管

104 晶體管

105 晶體管

106 晶體管

107 晶體管

108 晶體管

109 晶體管

110 晶體管

111 晶體管

112 晶體管

115 襯底

120 絕緣層

130 氧化物半導(dǎo)體層

130a 氧化物半導(dǎo)體層

130A 氧化物半導(dǎo)體膜

130b 氧化物半導(dǎo)體層

130B 氧化物半導(dǎo)體膜

130c 氧化物半導(dǎo)體層

130C 氧化物半導(dǎo)體膜

140 導(dǎo)電層

141 導(dǎo)電層

141a 導(dǎo)電層

142 導(dǎo)電層

150 導(dǎo)電層

151 導(dǎo)電層

152 導(dǎo)電層

156 抗蝕劑掩模

160 絕緣層

160A 絕緣膜

170 導(dǎo)電層

171 導(dǎo)電層

171A 導(dǎo)電膜

172 導(dǎo)電層

172A 導(dǎo)電膜

173 導(dǎo)電層

175 絕緣層

180 絕緣層

231 區(qū)域

232 區(qū)域

233 區(qū)域

331 區(qū)域

332 區(qū)域

333 區(qū)域

334 區(qū)域

335 區(qū)域

501 信號(hào)

502 信號(hào)

503 信號(hào)

504 信號(hào)

505 信號(hào)

506 信號(hào)

507 信號(hào)

508 信號(hào)

509 信號(hào)

510 信號(hào)

511 信號(hào)

512 信號(hào)

515 期間

516 期間

517 期間

615 期間

617 期間

621 期間

622 期間

623 期間

901 框體

902 框體

903 顯示部

904 顯示部

905 麥克風(fēng)

906 揚(yáng)聲器

907 操作鍵

908 觸屏筆

909 相機(jī)

911 框體

912 顯示部

919 相機(jī)

921 框體

922 快門(mén)按鈕

923 麥克風(fēng)

925 透鏡

927 發(fā)光部

931 框體

932 顯示部

933 腕帶

939 相機(jī)

941 框體

942 框體

943 顯示部

944 操作鍵

945 透鏡

946 連接部

951 框體

952 顯示部

954 揚(yáng)聲器

955 按鈕

956 輸入輸出端子

957 麥克風(fēng)

959 相機(jī)

1500 元件分離層

1510 遮光層

1520 絕緣層

1540 微透鏡

1541 微透鏡。