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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-06-09
(45)【発行日】2025-06-17
(54)【発明の名称】表示システム、及び電子機器
(51)【国際特許分類】
G09G 3/3225 20160101AFI20250610BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20250610BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20250610BHJP
H10K 59/123 20230101ALI20250610BHJP
H10K 59/129 20230101ALI20250610BHJP
H10K 77/10 20230101ALI20250610BHJP
H10K 59/95 20230101ALI20250610BHJP
H10D 84/80 20250101ALI20250610BHJP
H10D 84/83 20250101ALI20250610BHJP
H10D 84/85 20250101ALI20250610BHJP
H10D 86/40 20250101ALI20250610BHJP
H10D 30/67 20250101ALI20250610BHJP
H10B 12/00 20230101ALI20250610BHJP
H10B 41/70 20230101ALI20250610BHJP
H10B 63/00 20230101ALI20250610BHJP
H10B 63/10 20230101ALI20250610BHJP
G02B 27/02 20060101ALN20250610BHJP
【ＦＩ】
G09G3/3225
G09G3/20 631A
G09G3/20 611A
G09G3/20 641P
G09G3/20 650J
G09G3/20 621M
G09G3/20 680G
G09G3/20 680H
G09F9/30 365
G09F9/30 338
H10K59/123
H10K59/129
H10K77/10
H10K59/95
H10D84/80 101
H10D84/83 E
H10D84/83 101E
H10D84/85 H
H10D86/40 101Z
H10D30/67 103B
H10B12/00 801
H10B12/00 671Z
H10B41/70
H10B63/00
H10B63/10
G02B27/02 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022566513
(86)(22)【出願日】2021-11-26
(86)【国際出願番号】 IB2021060993
(87)【国際公開番号】W WO2022118151
(87)【国際公開日】2022-06-09
【審査請求日】2024-11-19
(31)【優先権主張番号】P 2020202341
(32)【優先日】2020-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020205918
(32)【優先日】2020-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 舜平
(72)【発明者】
【氏名】大貫 達也
(72)【発明者】
【氏名】木村 肇
【審査官】塚本 丈二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２２５６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－７８２３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０９６４２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０３５９５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１０８３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００１４９０４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｇ ３／３２２５
Ｇ０９Ｇ ３／２０
Ｇ０９Ｆ ９／３０
Ｈ１０Ｋ ５９／１２３
Ｈ１０Ｋ ５９／１２９
Ｈ１０Ｋ ７７／１０
Ｈ１０Ｋ ５９／９５
Ｈ１０Ｄ ８４／８０
Ｈ１０Ｄ ８４／８３
Ｈ１０Ｄ ８４／８５
Ｈ１０Ｄ ８６／４０
Ｈ１０Ｄ ３０／６７
Ｈ１０Ｂ １２／００
Ｈ１０Ｂ ４１／７０
Ｈ１０Ｂ ６３／００
Ｈ１０Ｂ ６３／１０
Ｇ０２Ｂ ２７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１層と、第２層と、表示部と、を有し、前記表示部は、前記第１層に重畳する領域に位置し、
前記第２層は、前記第１層に重畳する領域に位置し、
前記第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、
前記第１層は、前記シリコンをチャネル形成領域に含む、複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有し、
前記第２層は、金属酸化物をチャネル形成領域に含む複数の第３トランジスタを有し、
前記第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、
前記第１回路は、それぞれに前記第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、
前記第２回路は、それぞれに前記第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、を有し、
前記第３トランジスタは、前記第１層に含まれる前記記憶装置が有するトランジスタとして機能し、
前記表示部は、画素を有し、
前記画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有し、
前記画素は、前記ソースドライバ回路と、前記ゲートドライバ回路と、に電気的に接続され、
前記記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、
前記ＧＰＵは、前記記憶装置から読み出された前記画像データを、デコードする機能を有し、
前記ソースドライバ回路は、デコードされた前記画像データを前記画素に送信する機能を有し、
前記ＥＬ補正回路は、前記発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、
前記タイミングコントローラは、前記表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する、
表示システム。
【請求項2】
請求項１において、前記第２層は、メモリセルを有する、
表示システム。
【請求項3】
請求項１又は請求項２において、前記第２回路は、前記第２トランジスタが含まれている、ＣＰＵを有し、
前記ＣＰＵは、前記記憶装置と、前記ＧＰＵと、前記ＥＬ補正回路と、前記タイミングコントローラと、から選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有する、
表示システム。
【請求項4】
請求項１乃至請求項３において、前記ＧＰＵは、人工ニューラルネットワークの演算を行って、前記表示部に表示された画像を前記演算の結果に基づいて補正を行う機能を有する、
表示システム。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４において、
前記金属酸化物は、インジウム酸化物である、
表示システム。
【請求項6】
請求項１乃至請求項５のいずれか一の表示システムと、筐体と、を有する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、表示システム、及び電子機器に関する。
【0002】
なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、駆動方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、信号処理装置、プロセッサ、電子機器、システム、それらの駆動方法、それらの製造方法、又はそれらの検査方法を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【0003】
ＶＲ（仮想現実）、ＡＲ（拡張現実）などのＸＲ（ＶＲ、ＡＲなどの総称）向けに適用可能な表示装置が求められている。具体的には、例えば、現実感、及び没入感を高めるために、当該表示装置としては、精細度の高いこと、色再現性の高いことなどが望まれている。
【0004】
また、当該表示装置に適用可能なものとしては、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光デバイスを備える発光装置などが挙げられる。また、特許文献１には、有機ＥＬが含まれる発光デバイスを備えた、高画素数、高精細の表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２０１９／２２０２７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のとおり、ＸＲ向けの機器としては、表示品位が高い表示装置が求められている。また、ＸＲ向けの表示装置としては、例えば、眼鏡型の筐体、ゴーグル型の筐体に備える必要があるため、表示装置のサイズを概ね対角２インチ以下、対角１インチ以下などまでに小さくする必要がある。
【0007】
また、表示装置には、ドライバ回路、表示させる画像をあらかじめ保存する記憶装置、デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）、エンコードされた画像を復元するためのデコーダ、などの周辺回路が必要となる。さらに、表示品位を高める場合には、画像データを補正する回路が備わっていることが好ましい。このため、これらの周辺回路を設ける場合、筐体サイズが大きくなり、当該筐体の装着者への負担が大きくなる場合がある。また、周辺回路が増えると、表示装置内において画素と周辺回路との信号のアクセスが増加するため、アクセス時間、及び消費電力も増加する場合がある。
【0008】
本発明の一態様は、回路面積が低減された表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力が低減された表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、表示品位が高い表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、上述したいずれかの半導体装置を有するシステムを提供することを課題の一とする。
【0009】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題の全てを解決する必要はない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
（１）
本発明の一態様は、第１層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む、複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＣＰＵと、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、高周波回路と、を有する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＣＰＵは、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、高周波回路と、から選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。また、高周波回路は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、及び記憶装置のいずれか一で生成された電気信号をＲＦ信号に変換して外部に送信する機能と、外部から取得したＲＦ信号を電気信号に変換してＣＰＵ、ＧＰＵ、及び記憶装置のいずれか一に送信する機能を有する。
本発明の一態様は、第１層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む、複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＣＰＵと、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、高周波回路と、を有する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＣＰＵは、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、高周波回路と、から選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。また、高周波回路は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、及び記憶装置のいずれか一で生成された電気信号をＲＦ信号に変換して外部に送信する機能と、外部から取得したＲＦ信号を電気信号に変換してＣＰＵ、ＧＰＵ、及び記憶装置のいずれか一に送信する機能を有する。
【0011】
（２）
又は、本発明の一態様は、第１層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、を有する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。
又は、本発明の一態様は、第１層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、を有する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。
【0012】
（３）
又は、本発明の一態様は、第１層と、第２層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置し、第２層は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。また、第２層は、金属酸化物をチャネル形成領域に含む複数の第３トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、を有する。また、第３トランジスタは、第１層に含まれる記憶装置が有するトランジスタとして機能する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。
又は、本発明の一態様は、第１層と、第２層と、表示部と、を有する表示システムである。また、表示部は、第１層に重畳する領域に位置し、第２層は、第１層に重畳する領域に位置している。第１層は、シリコンを材料とする半導体基板を有し、また、第１層は、シリコンをチャネル形成領域に含む複数の第１トランジスタ、及び複数の第２トランジスタを有する。また、第２層は、金属酸化物をチャネル形成領域に含む複数の第３トランジスタを有する。第１層は、第１回路と、第２回路とを有し、第１回路は、それぞれに第１トランジスタが含まれている、ソースドライバ回路、及びゲートドライバ回路を有し、第２回路は、それぞれに第２トランジスタが含まれている、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、を有する。また、第３トランジスタは、第１層に含まれる記憶装置が有するトランジスタとして機能する。表示部は、画素を有し、画素は、有機ＥＬを含む発光デバイスを有する。また、画素は、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、に電気的に接続されている。記憶装置は、画像データを保持する機能を有し、ＧＰＵは、記憶装置から読み出された画像データを、デコードする機能を有し、ソースドライバ回路は、デコードされた画像データを画素に送信する機能を有し、ＥＬ補正回路は、発光デバイスが発光する光の輝度を補正する機能を有し、タイミングコントローラは、表示部に画像を表示させるフレームレートを増減させる機能を有する。
【0013】
（４）
又は、本発明の一態様は、上記（３）において、第２層がメモリセルを有する構成としてもよい。
又は、本発明の一態様は、上記（３）において、第２層がメモリセルを有する構成としてもよい。
【0014】
（５）
又は、本発明の一態様は、上記（２）乃至（４）のいずれか一において、第２回路が、第２トランジスタを含むＣＰＵを有する構成としてもよい。また、ＣＰＵは、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、から選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有することが好ましい。
又は、本発明の一態様は、上記（２）乃至（４）のいずれか一において、第２回路が、第２トランジスタを含むＣＰＵを有する構成としてもよい。また、ＣＰＵは、記憶装置と、ＧＰＵと、ＥＬ補正回路と、タイミングコントローラと、から選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有することが好ましい。
【0015】
（６）
又は、本発明の一態様は、上記（１）乃至（５）のいずれか一において、ＧＰＵは人工ニューラルネットワークの演算を行って、表示部に表示された画像を演算の結果に基づいて補正を行う機能を有する構成としてもよい。
又は、本発明の一態様は、上記（１）乃至（５）のいずれか一において、ＧＰＵは人工ニューラルネットワークの演算を行って、表示部に表示された画像を演算の結果に基づいて補正を行う機能を有する構成としてもよい。
【0016】
（７）
又は、本発明の一態様は、上記（１）乃至（６）のいずれか一の表示システムと、筐体と、を有する電子機器である。
又は、本発明の一態様は、上記（１）乃至（６）のいずれか一の表示システムと、筐体と、を有する電子機器である。
【0017】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子（トランジスタ、ダイオード、フォトダイオード等）を含む回路、同回路を有する装置等をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、及びパッケージにチップを収納した電子部品は、半導体装置の一例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置及び電子機器等は、それ自体が半導体装置である場合があり、半導体装置を有している場合がある。
【0018】
また、本明細書等において、ＸとＹとが接続されていると記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又は文章に開示されているものとする。Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層など）であるとする。
【0019】
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示デバイス、発光デバイス、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、又は、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。
【0020】
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（デジタルアナログ変換回路、アナログデジタル変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅又は電流量などを大きくできる回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。
【0021】
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含むものとする。
【0022】
また、例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。又は、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。又は、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【0023】
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【0024】
また、本明細書等において、「抵抗素子」とは、例えば、０Ωよりも高い抵抗値を有する回路素子、０Ωよりも高い抵抗値を有する配線などとすることができる。そのため、本明細書等において、「抵抗素子」は、抵抗値を有する配線、ソース－ドレイン間に電流が流れるトランジスタ、ダイオード、コイルなどを含むものとする。そのため、「抵抗素子」という用語は、「抵抗」、「負荷」、「抵抗値を有する領域」などの用語に言い換えることができる場合がある。逆に「抵抗」、「負荷」、「抵抗値を有する領域」という用語は、「抵抗素子」などの用語に言い換えることができる場合がある。抵抗値としては、例えば、好ましくは１ｍΩ以上１０Ω以下、より好ましくは５ｍΩ以上５Ω以下、更に好ましくは１０ｍΩ以上１Ω以下とすることができる。また、例えば、１Ω以上１×１０９Ω以下としてもよい。
【0025】
また、本明細書等において、「容量素子」とは、例えば、０Ｆよりも高い静電容量の値を有する回路素子、０Ｆよりも高い静電容量の値を有する配線の領域、寄生容量、トランジスタのゲート容量などとすることができる。また、「容量素子」、「寄生容量」、「ゲート容量」などという用語は、「容量」などの用語に言い換えることができる場合がある。逆に、「容量」という用語は、「容量素子」、「寄生容量」、「ゲート容量」などの用語に言い換えることができる場合がある。また、「容量」の「一対の電極」という用語は、「一対の導電体」、「一対の導電領域」、「一対の領域」などに言い換えることができる場合がある。なお、静電容量の値としては、例えば、０．０５ｆＦ以上１０ｐＦ以下とすることができる。また、例えば、１ｐＦ以上１０μＦ以下としてもよい。
【0026】
また、本明細書等において、トランジスタは、ゲート、ソース、及びドレインと呼ばれる３つの端子を有する。ゲートは、トランジスタの導通状態を制御する制御端子である。ソース又はドレインとして機能する２つの端子は、トランジスタの入出力端子である。２つの入出力端子は、トランジスタの導電型（ｎチャネル型、ｐチャネル型）及びトランジスタの３つの端子に与えられる電位の高低によって、一方がソースとなり他方がドレインとなる。このため、本明細書等においては、ソース及びドレインの用語は、互いに言い換えることができる場合がある。また、本明細書等では、トランジスタの接続関係を説明する際、「ソース又はドレインの一方」（又は第１電極、又は第１端子）、「ソース又はドレインの他方」（又は第２電極、又は第２端子）という表記を用いる。なお、トランジスタの構造によっては、上述した３つの端子に加えて、バックゲートを有する場合がある。この場合、本明細書等において、トランジスタのゲート又はバックゲートの一方を第１ゲートと呼称し、トランジスタのゲート又はバックゲートの他方を第２ゲートと呼称することがある。更に、同じトランジスタにおいて、「ゲート」と「バックゲート」の用語は互いに入れ換えることができる場合がある。また、トランジスタが、３以上のゲートを有する場合は、本明細書等においては、それぞれのゲートを第１ゲート、第２ゲート、第３ゲートなどと呼称することがある。
【0027】
例えば、本明細書等において、トランジスタの一例としては、ゲート電極が２個以上のマルチゲート構造のトランジスタを用いることができる。マルチゲート構造にすると、チャネル形成領域が直列に接続されるため、複数のトランジスタが直列に接続された構造となる。よって、マルチゲート構造により、オフ電流の低減、トランジスタの耐圧向上（信頼性の向上）を図ることができる。または、マルチゲート構造により、飽和領域で動作する時に、ドレインとソースとの間の電圧が変化しても、ドレインとソースとの間の電流があまり変化せず、傾きがフラットである電圧・電流特性を得ることができる。傾きがフラットである電圧・電流特性を利用すると、理想的な電流源回路、又は非常に高い抵抗値をもつ能動負荷を実現することができる。その結果、特性のよい差動回路又はカレントミラー回路などを実現することができる。
【0028】
また、回路図上では、単一の回路素子が図示されている場合でも、当該回路素子が複数の回路素子を有する場合がある。例えば、回路図上に１個の抵抗が記載されている場合は、２個以上の抵抗が直列に電気的に接続されている場合を含むものとする。また、例えば、回路図上に１個の容量が記載されている場合は、２個以上の容量が並列に電気的に接続されている場合を含むものとする。また、例えば、回路図上に１個のトランジスタが記載されている場合は、２個以上のトランジスタが直列に電気的に接続され、かつそれぞれのトランジスタのゲート同士が電気的に接続されている場合を含むものとする。また、同様に、例えば、回路図上に１個のスイッチが記載されている場合は、当該スイッチが２個以上のトランジスタを有し、２個以上のトランジスタが直列、又は並列に電気的に接続され、それぞれのトランジスタのゲート同士が電気的に接続されている場合を含むものとする。
【0029】
また、本明細書等において、ノードは、回路構成、又はデバイス構造に応じて、端子、配線、電極、導電層、導電体、不純物領域等と言い換えることが可能である。また、端子、配線等をノードと言い換えることが可能である。
【0030】
また、本明細書等において、「電圧」と「電位」は、適宜言い換えることができる。「電圧」は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電位（接地電位）とすると、「電圧」を「電位」に言い換えることができる。なお、グラウンド電位は必ずしも０Ｖを意味するとは限らない。また、電位は相対的なものであり、基準となる電位が変わることによって、配線に与えられる電位、回路などに印加される電位、回路などから出力される電位なども変化する。
【0031】
また、本明細書等において、「高レベル電位」、「低レベル電位」という用語は、特定の電位を意味するものではない。例えば、２本の配線において、両方とも「高レベル電位を供給する配線として機能する」と記載されていた場合、両方の配線が与えるそれぞれの高レベル電位は、互いに等しくなくてもよい。また、同様に、２本の配線において、両方とも「低レベル電位を供給する配線として機能する」と記載されていた場合、両方の配線が与えるそれぞれの低レベル電位は、互いに等しくなくてもよい。
【0032】
「電流」とは、電荷の移動現象（電気伝導）のことであり、例えば、「正の荷電体の電気伝導が起きている」という記載は、「その逆向きに負の荷電体の電気伝導が起きている」と換言することができる。そのため、本明細書等において、「電流」とは、特に断らない限り、キャリアの移動に伴う電荷の移動現象（電気伝導）をいうものとする。ここでいうキャリアとは、電子、正孔、アニオン、カチオン、錯イオン等が挙げられ、電流の流れる系（例えば、半導体、金属、電解液、真空中など）によってキャリアが異なる。また、配線等における「電流の向き」は、正電荷となるキャリアが移動する方向とし、正の電流量で記載する。換言すると、負電荷となるキャリアが移動する方向は、電流の向きと逆の方向となり、負の電流量で表現される。そのため、本明細書等において、電流の正負（又は電流の向き）について断りがない場合、「素子Ａから素子Ｂに電流が流れる」等の記載は「素子Ｂから素子Ａに電流が流れる」等に言い換えることができるものとする。また、「素子Ａに電流が入力される」等の記載は「素子Ａから電流が出力される」等に言い換えることができるものとする。
【0033】
また、本明細書等において、「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において「第２」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
【0034】
また、本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている場合がある。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書等で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。例えば、「導電体の上面に位置する絶縁体」の表現では、示している図面の向きを１８０度回転することによって、「導電体の下面に位置する絶縁体」と言い換えることができる。
【0035】
また、「上」又は「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上又は直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
【0036】
また、本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、場合によっては、又は、状況に応じて、「膜」、「層」などの語句を使わずに、別の用語に入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」又は「導電膜」という用語を、「導電体」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁層」、「絶縁膜」という用語を、「絶縁体」という用語に変更することが可能な場合がある。
【0037】
また、本明細書等において「電極」、「配線」、「端子」などの用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」、又は「配線」の用語は、複数の「電極」又は「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。また、例えば、「端子」は「配線」又は「電極」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。更に、「端子」の用語は、複数の「電極」、「配線」、「端子」などが一体となって形成されている場合なども含む。そのため、例えば、「電極」は「配線」又は「端子」の一部とすることができ、また、例えば、「端子」は「配線」又は「電極」の一部とすることができる。また、「電極」、「配線」、「端子」などの用語は、場合によって、「領域」などの用語に置き換える場合がある。
【0038】
また、本明細書等において、「配線」、「信号線」、「電源線」などの用語は、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「配線」という用語を、「信号線」という用語に変更することが可能な場合がある。また、例えば、「配線」という用語を、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号線」、「電源線」などの用語を、「配線」という用語に変更することが可能な場合がある。「電源線」などの用語は、「信号線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で「信号線」などの用語は、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、配線に印加されている「電位」という用語を、場合によっては、又は、状況に応じて、「信号」などという用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号」などの用語は、「電位」という用語に変更することが可能な場合がある。
【0039】
本明細書等において、半導体の不純物とは、例えば、半導体層を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物である。不純物が含まれることにより、例えば、半導体の欠陥準位密度が高くなること、キャリア移動度が低下すること、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素（水にも含まれる）、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。具体的には、半導体がシリコン層である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１５族元素など（但し、酸素、水素は含まない）がある。
【0040】
本明細書等において、スイッチとは、導通状態（オン状態）、又は、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。又は、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。そのため、スイッチは、制御端子とは別に、電流を流す端子を２つ、又は３つ以上有する場合がある。一例としては、電気的なスイッチ、機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。
【0041】
電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなど）、ダイオード（例えば、ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオード、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど）、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、例えば、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に短絡されているとみなせる状態、ソース電極とドレイン電極との間に電流を流すことができる状態、をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。
【0042】
機械的なスイッチの一例としては、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ）技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
【0043】
また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。
【0044】
なお、本明細書等において、各色の発光デバイス（ここでは青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び赤（Ｒ））で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をＳＢＳ（Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ）構造と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、白色光を発することのできる発光デバイスを白色発光デバイスと呼ぶ場合がある。なお、白色発光デバイスは、着色層（例えば、カラーフィルタ）と組み合わせることで、フルカラー表示の表示装置とすることができる。
【0045】
また、発光デバイスは、シングル構造と、タンデム構造とに大別することができる。シングル構造のデバイスは、一対の電極間に１つの発光ユニットを有し、当該発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光層の各々の発光が補色の関係となるような発光層を選択すればよい。例えば、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する構成を得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。
【0046】
タンデム構造のデバイスは、一対の電極間に２以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、複数の発光ユニットの発光層からの光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。なお、白色発光が得られる構成については、シングル構造の構成と同様である。なお、タンデム構造のデバイスにおいて、複数の発光ユニットの間には、電荷発生層などの中間層を設けると好適である。
【0047】
また、上述の白色発光デバイス（シングル構造またはタンデム構造）と、ＳＢＳ構造の発光デバイスと、を比較した場合、ＳＢＳ構造の発光デバイスは、白色発光デバイスよりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合は、ＳＢＳ構造の発光デバイスを用いると好適である。一方で、白色発光デバイスは、製造プロセスがＳＢＳ構造の発光デバイスよりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、又は製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。
【0048】
本明細書において、「平行」とは、二つの直線が－１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、－５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」又は「概略平行」とは、二つの直線が－３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」又は「概略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【発明の効果】
【0049】
本発明の一態様によって、回路面積が低減された表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、消費電力が低減された表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、表示品位が高い表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規な半導体装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、上述したいずれかの半導体装置を有するシステムを提供することができる。
【0050】
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【0051】
図１Ａは表示装置の構成例を示す図であり、図１Ｂは表示システムの構成例を示す図である。
図２は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図３Ａは表示装置の構成例を示す図であり、図３Ｂは表示システムの構成例を示す図である。
図４は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図５Ａ乃至図５Ｇは、メモリセルの構成例を示した回路図である。
図６は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図７Ａ、及び図７Ｂは、表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図８は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図９Ａ、及び図９Ｂは、表示システムの構成例を示す図である。
図１０は、表示システムの構成例を示す図である。
図１１Ａ、及び図１１Ｂは、表示システムの構成例を示す図である。
図１２は、表示システムの構成例を示す図である。
図１３は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図１４Ａ、及び図１４Ｂは、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図１５Ａ乃至図１５Ｃは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図１６は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図１７Ａ、及び図１７Ｂは、トランジスタの構成例を示した断面模式図である。
図１８Ａ、及び図１８Ｂは、トランジスタの構成例を示した断面模式図である。
図１９は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図２０は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図２１ＡはＩＧＺＯの結晶構造の分類を説明する図であり、図２１Ｂは結晶性ＩＧＺＯのＸＲＤスペクトルを説明する図であり、図２１Ｃは結晶性ＩＧＺＯの極微電子線回折パターンを説明する図である。
図２２Ａ乃至図２２Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、表示モジュールの構成例を示す図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図２５Ａ乃至図２５Ｃは、電子機器の構成例を示す図である。
図２６Ａ乃至図２６Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図２は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図３Ａは表示装置の構成例を示す図であり、図３Ｂは表示システムの構成例を示す図である。
図４は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図５Ａ乃至図５Ｇは、メモリセルの構成例を示した回路図である。
図６は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図７Ａ、及び図７Ｂは、表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図８は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図９Ａ、及び図９Ｂは、表示システムの構成例を示す図である。
図１０は、表示システムの構成例を示す図である。
図１１Ａ、及び図１１Ｂは、表示システムの構成例を示す図である。
図１２は、表示システムの構成例を示す図である。
図１３は、表示システムの構成例を示したブロック図である。
図１４Ａ、及び図１４Ｂは、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図１５Ａ乃至図１５Ｃは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図１６は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図１７Ａ、及び図１７Ｂは、トランジスタの構成例を示した断面模式図である。
図１８Ａ、及び図１８Ｂは、トランジスタの構成例を示した断面模式図である。
図１９は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図２０は、表示装置、又は表示システムの構成例を示した断面模式図である。
図２１ＡはＩＧＺＯの結晶構造の分類を説明する図であり、図２１Ｂは結晶性ＩＧＺＯのＸＲＤスペクトルを説明する図であり、図２１Ｃは結晶性ＩＧＺＯの極微電子線回折パターンを説明する図である。
図２２Ａ乃至図２２Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、表示モジュールの構成例を示す図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図２５Ａ乃至図２５Ｃは、電子機器の構成例を示す図である。
図２６Ａ乃至図２６Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0052】
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い意味での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ又は単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物が含まれている場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有するトランジスタのチャネル形成領域を構成し得る場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼称することができる。また、ＯＳトランジスタと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
【0053】
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【0054】
また、本明細書等において、各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。
【0055】
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）と、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）との少なくとも一つの内容に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことができる。
【0056】
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
【0057】
なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）と、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）との少なくとも一つの図に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
【0058】
本明細書に記載の実施の形態について図面を参照しながら説明している。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態の発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、斜視図などにおいて、図面の明確性を期すために、一部の構成要素の記載を省略している場合がある。
【0059】
本明細書等において、複数の要素に同じ符号を用いる場合、特に、それらを区別する必要があるときには、符号に“＿１”、“［ｎ］”、“［ｍ，ｎ］”等の識別用の符号を付記して記載する場合がある。また、図面等において、符号に“＿１”、“［ｎ］”、“［ｍ，ｎ］”等の識別用の符号を付記している場合、本明細書等において区別する必要が無いときには、識別用の符号を記載しない場合がある。
【0060】
また、本明細書の図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
【0061】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムについて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムについて説明する。
【0062】
＜表示装置の構成例＞
図１Ａは、本発明の一態様の表示装置を模式的に表した図である。図１Ａに示す表示装置１００は、表示部ＤＳＰと、回路部ＳＩＣと、を有する。また、表示装置１００は、基板上に回路部ＳＩＣが形成され、更に回路部ＳＩＣ上に表示部ＤＳＰが形成された構成となっている。
図１Ａは、本発明の一態様の表示装置を模式的に表した図である。図１Ａに示す表示装置１００は、表示部ＤＳＰと、回路部ＳＩＣと、を有する。また、表示装置１００は、基板上に回路部ＳＩＣが形成され、更に回路部ＳＩＣ上に表示部ＤＳＰが形成された構成となっている。
【0063】
表示部ＤＳＰは、表示装置１００において画像を表示する領域を有し、回路部ＳＩＣから送信されるデータ信号を基に画像を表示する機能を有する。また、表示部ＤＳＰは、画素が規則的に配置されている構成とすることができる。例えば、表示部ＤＳＰに配置されている画素は、マトリクス状に配置されていてもよい。また、表示部ＤＳＰの複数の画素の配置は、ストライプ型配列としてもよいし、モザイク型配列としてもよいし、デルタ型配列としてもよい。そのため、本実施の形態では、表示部ＤＳＰを画素アレイと呼ぶ場合がある。なお、表示部ＤＳＰの画面比率（アスペクト比）については、特に限定はない。例えば、表示部ＤＳＰとしては、１：１（正方形）、４：３、１６：９、１６：１０など様々な画面比率に対応することができる。
【0064】
回路部ＳＩＣは、表示装置１００におけるソースドライバ回路、ゲートドライバ回路、デジタルアナログ変換回路、及びレベルシフタを含む周辺回路ＤＲＶを有する。つまり、周辺回路ＤＲＶは、表示部ＤＳＰに画像を表示させるための駆動回路として機能する。
【0065】
回路部ＳＩＣは、一例として、基板上にトランジスタ、容量などを設けることによって構成することができる。当該基板としては、シリコン、ゲルマニウムなどを材料とした半導体基板（例えば、単結晶基板）を用いることができる。また、半導体基板以外では、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、サファイアガラス基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムを用いることができる。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ樹脂、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。なお、表示装置１００の作製工程において熱処理が含まれている場合、基板としては、熱に対して耐性の高い材料を選択することが好ましい。
【0066】
なお、本実施の形態では、回路部ＳＩＣに含まれる基板は、シリコンなどを材料として有する半導体基板として説明する。
【0067】
回路部ＳＩＣに含まれる基板を、例えば、シリコンを材料とする半導体基板とすることによって、周辺回路ＤＲＶに含まれるトランジスタを当該半導体基板に形成することができる。このとき、当該トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタ（以後、Ｓｉトランジスタと呼称する）となる。Ｓｉトランジスタは、高い電界効果移動度を有するため、大きいオン電流を流すことができる。これにより、周辺回路ＤＲＶの駆動速度を速くすること、信号のレンジの幅を広げること、などが可能となる。
【0068】
また、回路部ＳＩＣとして、単結晶シリコンを有する材料を用いる場合、回路部ＳＩＣのサイズとしては、対角０．１インチ以上５インチ以下、好ましくは対角０．５インチ以上３インチ以下、さらに好ましくは、対角１インチ以上２インチ以下とすることができる。なお、回路部ＳＩＣの上方に表示部ＤＳＰが設けられるため、表示部ＤＳＰのサイズは、回路部ＳＩＣのサイズに応じて決めることができる。また、表示部ＤＳＰから射出される光量は、表示部ＤＳＰのサイズに依存する。例えば、回路部ＳＩＣのサイズを対角１インチとした場合、対角０．５インチのサイズと比較して４倍程度の光量を表示部ＤＳＰから取り出すことができるので好適である。
【0069】
＜表示システムの構成例＞
次に、本発明の一態様の表示システムについて説明する。
次に、本発明の一態様の表示システムについて説明する。
【0070】
図１Ｂは、本発明の一態様の表示システムを模式的に表した図である。図１Ｂに示す表示システム２００は、図１Ａの表示装置１００の回路部ＳＩＣに機能回路ＭＦＮＣが設けられている点で、表示装置１００と異なっている。そのため、図１Ｂの表示システム２００において、表示部ＤＳＰと周辺回路ＤＲＶの説明については、図１Ａの表示装置１００の記載を参酌する。
【0071】
なお、本明細書等において、表示システムとは、表示装置に機能回路を設けた構成を言うものとする。また、表示システムは画像を表示する構成であるため、表示システムを表示装置と言い換えることができるものとする。
【0072】
機能回路ＭＦＮＣには、例えば、表示部ＤＳＰに表示させるための画像データが保存されている記憶装置、エンコードされている画像データを復元するためのデコーダ、画像データを処理するためのＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、電源回路、補正回路、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを設けることができる。
【0073】
具体的な構成例として、図２に、表示システム２００のブロック図を示す。
【0074】
なお、図２において、太い配線（例えば、配線ＧＬ、配線ＳＬ、及び配線ＢＳＬ）は、複数の配線、又はバス配線として記載している。
【0075】
図２の表示システム２００において、表示部ＤＳＰは、一例として複数の画素ＰＸがマトリクス状に配置されている。画素ＰＸとしては、例えば、液晶表示デバイス、有機ＥＬを含む発光デバイス、マイクロＬＥＤなどの発光ダイオードを含む発光デバイスの少なくとも一が適用された画素とすることができる。なお、本実施の形態では、表示部ＤＳＰの画素ＰＸには、有機ＥＬが含まれる発光デバイスが適用されたものとして説明する。また、複数の画素ＰＸのそれぞれは、同一の色ではなく、異なる色を発光する画素としてもよい。例えば、複数の画素ＰＸは、赤、緑、及び青の三色を発光する画素としてもよい。このため、本明細書等では、画素を副画素として説明することができる場合がある。
【0076】
また、図２の表示システム２００において、回路部ＳＩＣに含まれる周辺回路ＤＲＶは、一例として、ソースドライバ回路１１、デジタルアナログ変換回路１２、ゲートドライバ回路１３、及びレベルシフタ１４を有する。
【0077】
また、図２の表示システム２００において、回路部ＳＩＣに含まれる機能回路ＭＦＮＣは、一例として、記憶装置２１、ＧＰＵ（ＡＩアクセラレータ）２２、ＥＬ補正回路２３、タイミングコントローラ２４、ＣＰＵ（ＮｏｆｆＣＰＵ（登録商標））２５、センサコントローラ２６、及び電源回路２７を有する。
【0078】
また、図２の表示システム２００は、周辺回路ＤＲＶに含まれる回路、及び機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路のそれぞれには、一例として、バス配線ＢＳＬが電気的に接続されている構成となっている。
【0079】
ソースドライバ回路１１は、一例として、表示部ＤＳＰに含まれる画素ＰＸに対して、画像データを送信する機能を有する。そのため、ソースドライバ回路１１は、配線ＳＬを介して、画素ＰＸに電気的に接続されている。
【0080】
デジタルアナログ変換回路１２は、一例として、後述するＧＰＵ、後述するＥＬ補正回路などによってデジタル処理された画像データをアナログデータに変換する機能を有する。アナログデータに変換された画像データは、ソースドライバ回路１１を介して、表示部ＤＳＰに送信される。なお、デジタルアナログ変換回路１２は、ソースドライバ回路１１に含まれていてもよいし、ソースドライバ回路１１、デジタルアナログ変換回路１２、表示部ＤＳＰの順に画像データが送信される構成としてもよい。
【0081】
ゲートドライバ回路１３は、一例として、表示部ＤＳＰにおいて、画像データの送信先となる画素ＰＸを選択する機能を有する。そのため、ゲートドライバ回路１３は、配線ＧＬを介して、画素ＰＸに電気的に接続されている。
【0082】
レベルシフタ１４は、一例として、ソースドライバ回路１１、デジタルアナログ変換回路１２、ゲートドライバ回路１３などに対して入力される信号を適切なレベルに変換する機能を有する。
【0083】
記憶装置２１は、一例として、表示部ＤＳＰに表示させる画像データを保存する機能を有する。なお、記憶装置２１は、画像データをデジタルデータ又はアナログデータとして保存する構成とすることができる。
【0084】
また、記憶装置２１に画像データを保存する場合、記憶装置２１としては不揮発性メモリとすることが好ましい。この場合、記憶装置２１としては、例えば、ＮＡＮＤ型メモリなどを適用することができる。
【0085】
また、記憶装置２１にＧＰＵ２２、ＥＬ補正回路２３、ＣＰＵ２５などで生じる一時データを保存する場合、記憶装置２１としては揮発性メモリとすることが好ましい。この場合、記憶装置２１としては、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを適用することができる。
【0086】
ＧＰＵ２２は、一例として、記憶装置２１から読み出された画像データを、表示部ＤＳＰに描画するための処理を行う機能を有する。特に、ＧＰＵ２２は、並列にパイプライン処理を行う構成となっているため、表示部ＤＳＰに表示させる画像データを高速に処理することができる。また、ＧＰＵ２２は、エンコードされた画像をデコードするためのデコーダとしての機能も有することができる。
【0087】
また、機能回路ＭＦＮＣには、表示部ＤＳＰの表示品位を高めることができる回路が複数含まれていてもよい。当該回路としては、例えば、表示部ＤＳＰに表示された画像の色ムラを検知して、当該色ムラを補正して最適な画像にする補正回路（調色、調光）を設けてもよい。また、表示部ＤＳＰの画素に液晶表示デバイスが適用されている場合、機能回路ＭＦＮＣには、ガンマ補正回路を設けてもよい。また、表示部ＤＳＰの画素に有機ＥＬが用いられた発光デバイスが適用されている場合、機能回路ＭＦＮＣには、ＥＬ素子の輝度のばらつきを補正するＥＬ補正回路を設けてもよい。なお、本実施の形態では、表示部ＤＳＰの画素ＰＸには、有機ＥＬが含まれる発光デバイスが適用されたものとして説明しているため、機能回路ＭＦＮＣには、一例として、ＥＬ補正回路２３を含めている。なお、表示部ＤＳＰに含まれる有機ＥＬとしては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）がそれぞれ、独立に設けられた構造（ＳＢＳ、Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ構造）、またはタンデム構造（Ｒ、Ｇ、Ｂなどの複数の色が中間層（電荷発生層）を介して直列に接続された構造）と、着色層（例えば、カラーフィルタ）と、を組み合わせた構造などを用いることができる。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。なお、表示部ＤＳＰから発光される光の輝度としては、例えば、５００ｃｄ／ｍ２以上、好ましくは１０００ｃｄ／ｍ２以上１００００ｃｄ／ｍ２以下、さらに好ましくは２０００ｃｄ／ｍ２以上５０００ｃｄ／ｍ２以下とすることができる。
【0088】
また、上記で説明した画像補正には、人工知能を用いてもよい。例えば、画素に備えられている表示デバイスに流れる電流（又は表示デバイスに印加される電圧）をモニタリングして取得し、表示部ＤＳＰに表示された画像をイメージセンサなどで取得し、電流（又は電圧）と画像を人工知能の演算（例えば、人工ニューラルネットワークなど）の入力データとして扱い、その出力結果で当該画像の補正の有無を判断させてもよい。
【0089】
また、人工知能の演算は、画像補正だけでなく、画像データのアップコンバート処理にも応用することができる。これにより、解像度の小さい画像データを表示部ＤＳＰの解像度に合わせて、アップコンバート処理を行うことで、表示品位の高い画像を表示部ＤＳＰに表示させることができる。
【0090】
なお、上述した人工知能の演算は、機能回路ＭＦＮＣに含まれるＧＰＵ２２を用いて行うことができる。つまり、ＧＰＵ２２を用いて、各種補正の演算を行うことができる。各種補正の演算としては、例えば、色ムラ補正、及びアップコンバートが挙げられる。また、ＧＰＵ２２は、図２に示すとおり、色ムラ補正する回路２２ａ、及びアップコンバートを行う回路２２ｂを有する構成としてもよい。
【0091】
なお、本明細書等において、人工知能の演算を行うＧＰＵをＡＩアクセラレータと呼称する。つまり、本明細書等では、機能回路ＭＦＮＣに備えられているＧＰＵをＡＩアクセラレータと置き換えて説明する場合がある。
【0092】
タイミングコントローラ２４は、一例として、表示部ＤＳＰに画像を表示させるフレームレートを増減する機能を有する。例えば、表示部ＤＳＰに静止画を表示させる場合、表示システム２００は、タイミングコントローラ２４によってフレームレートを下げて駆動させることができ、また、例えば、表示部ＤＳＰに動画を表示させる場合、表示システム２００は、タイミングコントローラ２４によってフレームレートを上げて駆動させることができる。つまり、表示システム２００にタイミングコントローラ２４を設けることによって、静止画、又は動画に応じてフレームレートを変化させることができる。特に、表示部ＤＳＰに静止画を表示させる場合には、フレームレートを下げて動作させることができるため、表示システム２００の消費電力の低減を図ることができる。
【0093】
ＣＰＵ２５は、一例として、オペレーティングシステムの実行、データの制御、各種演算、プログラムの実行などの汎用の処理を行う機能を有する。表示システム２００では、ＣＰＵ２５は、例えば、記憶装置２１における画像データの書き込み動作又は読み出し動作、画像データの補正動作、後述するセンサへの動作、などの命令を行う役割を有する。また、例えば、ＣＰＵ２５は、記憶装置２１と、ＧＰＵ２２と、ＥＬ補正回路２３と、タイミングコントローラ２４と、高周波回路と、機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路などから選ばれた一又は二以上に制御信号を送信する機能を有してもよい。
【0094】
また、ＣＰＵ２５は、一時的にデータをバックアップする回路（以下、バックアップ回路と呼称する）を有してもよい。バックアップ回路は、例えば、電源電圧の供給が停止したとしても、当該データを保持することができることが好ましい。例えば、表示部ＤＳＰで静止画を表示した場合、現在の静止画と異なる画像を表示するまでは、ＣＰＵ２５は機能を停止することができる。そのため、ＣＰＵ２５で処理中のデータをバックアップ回路に一時的に退避させて、その後ＣＰＵ２５への電源電圧の供給を停止して、ＣＰＵ２５を停止させることによって、ＣＰＵ２５における動的な消費電力を低くすることができる。また、本明細書等では、バックアップ回路を有するＣＰＵをＮｏｆｆＣＰＵと呼称する。
【0095】
センサコントローラ２６は、一例として、センサを制御する機能を有する。また、図２では、当該センサに電気的に接続するための配線として、配線ＳＮＣＬを図示している。
【0096】
当該センサとしては、例えば、表示部ＤＳＰの上方、下方、又は表示部ＤＳＰの内部に備えることができるタッチセンサとすることができる。
【0097】
また、当該センサとしては、例えば、照度センサとすることができる。特に、表示部ＤＳＰを照らす外光の強さを照度センサによって取得することで、外光に合わせて、表示部ＤＳＰに表示する画像の明るさ（輝度）を変化させることができる。例えば、外光が明るい場合、表示部ＤＳＰに表示する画像の輝度を高くして、当該画像の視認性を高めることができる。逆に、外光が暗い場合、表示部ＤＳＰに表示する画像の輝度を低くして、消費電力を低くすることができる。
【0098】
電源回路２７は、一例として、周辺回路ＤＲＶに含まれている回路、機能回路ＭＦＮＣに含まれている回路、表示部ＤＳＰに含まれている画素などに対して供給する電圧を生成する機能を有する。なお、電源回路２７は、電圧を供給する回路を選択する機能を有してもよい。例えば、電源回路２７は、表示部ＤＳＰに静止画を表示させている期間では、ＣＰＵ２５、ＧＰＵ２２などに対しての電圧供給を停止することによって、表示システム２００全体の消費電力を低減することができる。
【0099】
＜表示装置、及び表示システムの変形例１＞
ところで、図１Ｂでは、周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣに含まれるトランジスタは、半導体基板上に形成されたトランジスタが用いられている。本実施の形態では、シリコンを材料とした半導体基板上にトランジスタが形成され、周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣにはＳｉトランジスタが含まれている例を示しているが、本発明の一態様の表示装置、又は表示システムは、Ｓｉトランジスタとは特性が異なるトランジスタを図１Ａ、及び図１Ｂに適用することができる。
ところで、図１Ｂでは、周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣに含まれるトランジスタは、半導体基板上に形成されたトランジスタが用いられている。本実施の形態では、シリコンを材料とした半導体基板上にトランジスタが形成され、周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣにはＳｉトランジスタが含まれている例を示しているが、本発明の一態様の表示装置、又は表示システムは、Ｓｉトランジスタとは特性が異なるトランジスタを図１Ａ、及び図１Ｂに適用することができる。
【0100】
例えば、本発明の一態様の表示装置は、図３Ａに示すとおり、回路部ＳＩＣと、表示部ＤＳＰと、の間に層ＯＳＣが形成された構成（表示装置１００Ａ）としてもよい。また、例えば、本発明の一態様の表示システムは、図３Ｂに示すとおり、図３Ａと同様に、回路部ＳＩＣと、表示部ＤＳＰと、の間に層ＯＳＣが形成された構成（表示システム２００Ａ）としてもよい。
【0101】
層ＯＳＣは、例えば、ＯＳトランジスタを含む構成とすることができる。ＯＳトランジスタのチャネル形成領域は、実施の形態４で説明する金属酸化物を有する。当該金属酸化物は、例えば、インジウム、元素Ｍ（アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種の元素）、亜鉛から選ばれる一又は複数の材料とすることができる。特に、インジウム、ガリウム、亜鉛からなる金属酸化物が、ＯＳトランジスタの半導体層に含まれることによって、当該半導体層のバンドギャップを大きくすることができる。そのため、ＯＳトランジスタのオフ電流を小さくすることができる。
【0102】
ＯＳトランジスタは、半導体基板上だけでなく、絶縁体基板、導電体基板、更には導電膜、絶縁膜、半導体膜上に形成することができるため、Ｓｉトランジスタが形成された半導体基板上（回路部ＳＩＣ上）に容易に設けることができる。
【0103】
また、層ＯＳＣは、ＯＳトランジスタだけでなく、容量などの回路素子を有してもよい。また、層ＯＳＣは、内部に回路を有してもよい。
【0104】
回路部ＳＩＣ上に層ＯＳＣを設けることにより、回路部ＳＩＣで形成された回路に、層ＯＳＣに含まれるＯＳトランジスタを用いることができるため、当該回路において、ＯＳトランジスタのオフ電流が小さい特性を利用することができる。
【0105】
層ＯＳＣに含まれるＯＳトランジスタは、例えば、パワーゲーティングを行うためのスイッチとして適用することができる。具体的には、例えば、当該スイッチは、周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路に備えることができる。当該回路を一時的に停止させるとき、当該スイッチをオフ状態にすることによって、電源回路２７などから当該回路への電源電圧の供給を停止させることができる。
【0106】
層ＯＳＣに含まれるＯＳトランジスタは、例えば、記憶装置２１のメモリセルに含まれる書き込みトランジスタとして適用することができる。メモリセルに含まれる書き込みトランジスタにＯＳトランジスタを適用することによって、書き込みトランジスタのソース－ドレイン間のリーク電流（オフ電流）を小さくすることができるため、当該メモリセルに書き込まれているデータを長時間保持することができる。これにより、メモリセルに保持されているデータのリフレッシュ動作の間隔を長くすることができるため、表示システム２００の消費電力を低減することができる。
【0107】
また、層ＯＳＣには、周辺回路ＤＲＶに含まれる回路、機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路などで扱われるデータを一時的に保存する記憶装置を設けてもよい。例えば、図４に示す表示システム２００Ａのブロック図のとおり、層ＯＳＣに記憶装置ＭＤＶを設けてもよい。また、図４に示す記憶装置ＭＤＶでは、複数のメモリセルＭＣがマトリクス状に配置されている例を示している。また、図４の表示システム２００Ａの機能回路ＭＦＮＣには、一例として、メモリセルＭＣにおけるデータの書き込み動作、読み出し動作、消去動作などを行うメモリ制御回路３１を設けている。
【0108】
メモリ制御回路３１は、一例として、記憶装置ＭＤＶに含まれるメモリセルＭＣに対する、ワード線ドライバ回路、ビット線ドライバ回路などを有する。そのため、層ＯＳＣに含まれているメモリセルＭＣと、メモリ制御回路３１と、は、配線ＭＬによって、電気的に接続されている。
【0109】
＜＜メモリセルの構成例１＞＞
次に、メモリセルＭＣに適用することができる、メモリセルの回路構成例について説明する。メモリセルＭＣには、例えば、ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）（登録商標）、又はＮＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）（登録商標）と呼ばれる記憶回路のメモリセルを適用することができる。
次に、メモリセルＭＣに適用することができる、メモリセルの回路構成例について説明する。メモリセルＭＣには、例えば、ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）（登録商標）、又はＮＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）（登録商標）と呼ばれる記憶回路のメモリセルを適用することができる。
【0110】
図５Ａには、ＤＯＳＲＡＭのメモリセルの回路構成の例を示している。メモリセルＭＣ１は、トランジスタＭ１と、容量ＣＡと、を有する。なお、トランジスタＭ１は、フロントゲート（単にゲートと呼ぶ場合がある。）、及びバックゲートを有する。
【0111】
トランジスタＭ１の第１端子は、容量ＣＡの第１端子と電気的に接続され、トランジスタＭ１の第２端子は、配線ＢＩＬと電気的に接続され、トランジスタＭ１のゲートは、配線ＷＯＬと電気的に接続され、トランジスタＭ１のバックゲートは、配線ＢＧＬと電気的に接続されている。容量ＣＡの第２端子は、配線ＣＶＬと電気的に接続されている。
【0112】
トランジスタＭ１は、メモリセルＭＣ１における書き込みトランジスタとして機能する。また、上述したとおり、トランジスタＭ１は、一例として、ＯＳトランジスタとしている。
【0113】
また、配線ＢＩＬ、配線ＷＯＬ、配線ＣＡＬ、配線ＢＧＬは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0114】
配線ＢＩＬは、一例として、ビット線として機能し、配線ＷＯＬは、一例として、ワード線として機能する。配線ＣＡＬは、一例として、容量ＣＡの第２端子に所定の電位を印加するための配線として機能する。なお、データの書き込み時、及び読み出し時において、配線ＣＶＬには、低レベル電位（基準電位という場合がある。）を印加することが好ましい。
【0115】
配線ＢＧＬは、トランジスタＭ１のバックゲートに電位を印加するための配線として機能する。配線ＢＧＬに任意の電位を印加することによって、トランジスタＭ１のしきい値電圧を増減することができる。
【0116】
なお、図５ＡのメモリセルＭＣ１では、トランジスタＭ１のバックゲートは、配線ＢＧＬに電気的に接続されている構成としているが、トランジスタＭ１のオン電流を高くする目的として、メモリセルＭＣ１は、トランジスタＭ１のゲートとバックゲートとを電気的に接続した構成としてもよい。また、図５ＡのメモリセルＭＣ１において、トランジスタＭ１にはバックゲートが設けられていなくてもよい。
【0117】
データの書き込み及び読み出しは、配線ＷＯＬに高レベル電位を印加し、トランジスタＭ１をオン状態にし、配線ＢＩＬと容量ＣＡの第１端子との間を導通状態にすることによって行われる。
【0118】
具体的には、データの書き込みは、配線ＢＩＬに書き込むデータに応じた電位を印加し、トランジスタＭ１を介して、容量ＣＡの第１端子に当該電位を書き込むことで行われる。データの書き込み後は、配線ＷＯＬに低レベル電位を印加して、トランジスタＭ１をオフ状態にすることで、当該電位をメモリセルＭＣ１に保持することができる。
【0119】
また、データの読み出しは、初めに、配線ＢＩＬを適当な電位、例えば、低レベル電位と高レベル電位の中間の電位にプリチャージして、次に配線ＢＩＬを電気的に浮遊状態にする。そして、その後に、配線ＷＯＬに高レベル電位を印加して、トランジスタＭ１をオン状態にして、配線ＢＩＬの電位を変化させる。配線ＢＩＬの電位の変化は、容量ＣＡの第１端子に書き込まれた電位に応じて決まるため、変化した配線ＢＩＬの電位から、メモリセルＭＣ１に保持されたデータを読み出すことができる。
【0120】
また、上述したメモリセルＭＣ１は、図５Ａに図示した回路構成に限定されず、メモリセルＭＣ１の回路の構成を適宜変更してもよい。
【0121】
図５Ｂは、ＮＯＳＲＡＭのメモリセルの回路構成の例を示している。メモリセルＭＣ２は、トランジスタＭ２と、トランジスタＭ３と、容量ＣＢと、を有する。なお、トランジスタＭ２は、フロントゲート（単にゲートと呼ぶ場合がある。）、及びバックゲートを有する。
【0122】
トランジスタＭ２は、メモリセルＭＣ２における書き込みトランジスタとして機能する。なお、上述したとおり、当該書き込みトランジスタは、一例として、ＯＳトランジスタとしている。
【0123】
また、トランジスタＭ３は、メモリセルＭＣ２における読み出しトランジスタとして機能する。当該読み出しトランジスタは、上述したとおり、ＯＳトランジスタとしている。なお、本動作例において、トランジスタＭ３は、特に断りのない場合は、飽和領域で動作するものとする。すなわち、トランジスタＭ３のゲート電圧、ソース電圧、及びドレイン電圧は、飽和領域で動作する範囲での電圧に適切にバイアスされているものとする。
【0124】
ところで、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３の少なくとも一は、Ｓｉトランジスタとしてもよい。つまり、メモリセルＭＣ２に含まれるＳｉトランジスタとするトランジスタを回路部ＳＩＣに形成し、メモリセルＭＣ２に含まれる残りのトランジスタをＯＳトランジスタとして層ＯＳＣに形成することができる。
【0125】
トランジスタＭ２の第１端子は、容量ＣＢの第１端子と電気的に接続され、トランジスタＭ２の第２端子は、配線ＷＢＬと電気的に接続され、トランジスタＭ２のゲートは、配線ＷＯＬと電気的に接続され、トランジスタＭ２のバックゲートは、配線ＢＧＬと電気的に接続されている。容量ＣＢの第２端子は、配線ＣＡＬと電気的に接続されている。トランジスタＭ３の第１端子は、配線ＲＢＬと電気的に接続され、トランジスタＭ３の第２端子は、配線ＳＯＬと電気的に接続され、トランジスタＭ３のゲートは、容量ＣＢの第１端子と電気的に接続されている。
【0126】
また、配線ＲＢＬ、配線ＷＢＬ、配線ＷＯＬ、配線ＣＡＬ、配線ＢＧＬ、及び配線ＳＯＬは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0127】
配線ＷＢＬは、書き込みビット線として機能し、配線ＲＢＬは、読み出しビット線として機能し、配線ＷＯＬは、ワード線として機能する。配線ＣＡＬは、容量ＣＢの第２端子に所定の電位を印加するための配線として機能する。データ保持の最中において、配線ＣＡＬには、低レベル電位（基準電位という場合がある）を印加するのが好ましく、データの書き込み時、データの読み出し時において、配線ＣＡＬには、高レベル電位を印加するのが好ましい。
【0128】
配線ＢＧＬは、トランジスタＭ２のバックゲートに電位を印加するための配線として機能する。配線ＢＧＬに任意の電位を印加することによって、トランジスタＭ２のしきい値電圧を増減することができる。なお、図５ＡのトランジスタＭ１と同様に、トランジスタＭ２は、トランジスタＭ２のゲートとバックゲートとを電気的に接続された構成としてもよいし、バックゲートが設けられていない構成としてもよい。
【0129】
データの書き込みは、配線ＷＯＬに高レベル電位を印加し、トランジスタＭ２をオン状態にし、配線ＷＢＬと容量ＣＢの第１端子との間を導通状態にすることによって行われる。具体的には、トランジスタＭ２がオン状態のときに、配線ＷＢＬに記録する情報に対応する電位を印加し、容量ＣＢの第１端子、及びトランジスタＭ３のゲートに該電位を書き込む。その後、配線ＷＯＬに低レベル電位を印加し、トランジスタＭ２をオフ状態にすることによって、容量ＣＢの第１端子の電位、及びトランジスタＭ３のゲートの電位が保持される。
【0130】
データの読み出しは、配線ＳＯＬに所定の電位を印加することによって行われる。トランジスタＭ３のソース－ドレイン間に流れる電流、及びトランジスタＭ３の第１端子の電位は、トランジスタＭ３のゲートの電位、及びトランジスタＭ３の第２端子の電位によって決まるので、トランジスタＭ３の第１端子に電気的に接続されている配線ＲＢＬの電位を読み出すことによって、容量ＣＢの第１端子（又はトランジスタＭ３のゲート）に保持されている電位を読み出すことができる。つまり、容量ＣＢの第１端子（又はトランジスタＭ３のゲート）に保持されている電位から、このメモリセルに書き込まれている情報を読み出すことができる。
【0131】
また、上述したメモリセルＭＣ２は、図５Ｂに図示した回路構成に限定されず、メモリセルＭＣ２の回路の構成を適宜変更してもよい。例えば、配線ＷＢＬと配線ＲＢＬを一本の配線ＢＩＬとしてまとめた構成であってもよい。そのメモリセルの回路構成例を図５Ｃに示す。メモリセルＭＣ２Ａは、メモリセルＭＣ２の配線ＷＢＬと配線ＲＢＬを一本の配線ＢＩＬとして、トランジスタＭ２の第２端子、及びトランジスタＭ３の第１端子が、配線ＢＩＬと接続されている構成となっている。つまり、メモリセルＭＣ２Ａは、書き込みビット線と、読み出しビット線と、を１本の配線ＢＩＬとして動作する構成となっている。
【0132】
＜＜メモリセルの構成例２＞＞
また、層ＯＳＣのメモリセルＭＣに適用することができる、ＤＯＳＲＡＭ、ＮＯＳＲＡＭ以外の記憶回路のメモリセルとしては、例えば、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、相変化メモリ（ＰＣＭ、ＰＲＡＭなどと呼称する場合がある）、強誘電メモリが挙げられる。以下に、これらの回路構成について説明する。
また、層ＯＳＣのメモリセルＭＣに適用することができる、ＤＯＳＲＡＭ、ＮＯＳＲＡＭ以外の記憶回路のメモリセルとしては、例えば、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、相変化メモリ（ＰＣＭ、ＰＲＡＭなどと呼称する場合がある）、強誘電メモリが挙げられる。以下に、これらの回路構成について説明する。
【0133】
図５Ｄに示すメモリセルＭＣ３は、ＳＴＴ－ＭＲＡＭ（Ｓｐｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｔｏｒｑｕｅ－Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の一例である。
【0134】
メモリセルＭＣ３は、トランジスタＭ１０と、ＭＴＪ（磁気トンネル接合）素子ＭＥと、を有する。
【0135】
トランジスタＭ１０としては、例えば、トランジスタＭ１、及びトランジスタＭ２と同様に、ＯＳトランジスタを適用することができる。
【0136】
ＭＴＪ素子ＭＥは、自由層を有する層ＦＬと、トンネル絶縁体を有する層ＴＩＳと、固定層を有する層ＲＬと、を有し、層ＴＩＳを介して層ＦＬと層ＲＬとが重畳している。
【0137】
トランジスタＭ１０の第１端子は、ＭＴＪ素子ＭＥの層ＲＬに電気的に接続され、トランジスタＭ１０の第２端子は、配線ＳＬに電気的に接続され、トランジスタＭ１０のゲートは配線ＷＬに電気的に接続されている。ＭＴＪ素子ＭＥの層ＦＬは、配線ＢＬに電気的に接続されている。
【0138】
また、配線ＢＬ、配線ＷＬ、及び配線ＳＬは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0139】
配線ＢＬは、一例として、メモリセルＭＣ３に対する書き込みビット線、又は読み出しビット線として機能する。
【0140】
配線ＷＬは、一例として、メモリセルＭＣ３に対するワード線として機能する。
【0141】
配線ＳＬは、一例として、定電圧を与える配線として機能する。当該定電圧としては、例えば、低レベル電位とすることができる。
【0142】
なお、図面には図示していないが、層ＯＳＣのメモリセルＭＣには、ＳＴＴ－ＭＲＡＭだけでなく、ＳＯＴ－ＭＲＡＭ（Ｓｐｉｎ Ｏｒｂｉｔ Ｔｏｒｑｕｅ－Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を適用することができる。
【0143】
図５Ｅに示すメモリセルＭＣ４は、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の一例である。
【0144】
メモリセルＭＣ４は、トランジスタＭ１０と、抵抗変化素子ＲＭと、を有する。
【0145】
トランジスタＭ１０としては、例えば、トランジスタＭ１、及びトランジスタＭ２と同様に、ＯＳトランジスタを適用することができる。
【0146】
図５Ｅに示す通り、メモリセルＭＣ４は、図５ＤのメモリセルＭＣ３のＭＴＪ素子ＭＥを抵抗変化素子ＲＭに置き換えた構成となっている。なお、図５ＥのメモリセルＭＣでは、抵抗変化素子ＲＭの第１端子は、トランジスタＭ１０の第１端子に電気的に接続され、抵抗変化素子ＲＭの第２端子は、配線ＢＬに電気的に接続されているものとする。
【0147】
また、配線ＢＬ、配線ＷＬ、及び配線ＳＬは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0148】
配線ＢＬは、一例として、メモリセルＭＣ４に対する書き込みビット線、又は読み出しビット線として機能する。
【0149】
配線ＷＬは、一例として、メモリセルＭＣ４に対するワード線として機能する。
【0150】
配線ＳＬは、一例として、定電圧を与える配線として機能する。当該定電圧としては、例えば、基準電位とすることができる。
【0151】
図５Ｆに示すメモリセルＭＣ５は、相変化メモリを有する記憶回路の一例である。
【0152】
メモリセルＭＣ５は、トランジスタＭ１０と、相変化メモリＰＣＭ１と、を有する。
【0153】
トランジスタＭ１０としては、例えば、トランジスタＭ１、及びトランジスタＭ２と同様に、ＯＳトランジスタを適用することができる。
【0154】
相変化メモリＰＣＭ１は、一例として電極ＴＥと、相変化層ＣＨＬと、電極ＢＥと、を有し、電極ＴＥ、相変化層ＣＨＬ、電極ＢＥの順に電気的に接続されている。
【0155】
また、相変化層ＣＨＬとしては、例えばカルコゲナイドガラスを適用することができる。なお、本実施の形態では、相変化層ＣＨＬは、カルコゲナイドガラスを適用したものとして説明する。
【0156】
電極ＴＥと、電極ＢＥと、は互いに相変化層ＣＨＬと接触する面積が異なることが好ましい。例えば、図５Ｆでは、電極ＴＥと相変化層ＣＨＬの接触面積は、電極ＢＥと相変化層ＣＨＬの接触面積よりも大きく図示している。電極ＢＥと相変化層ＣＨＬの接触面積を小さくすることで、相変化層ＣＨＬに対して局所的に熱を与えることができるため、電極ＴＥ付近の相変化層ＣＨＬよりも電極ＢＥ付近の相変化層ＣＨＬでの相変化が起こりやすくなる。
【0157】
図５Ｆに示す通り、メモリセルＭＣ５は、図５ＤのメモリセルＭＣ３のＭＴＪ素子ＭＥを相変化メモリＰＣＭ１に置き換えた構成となっている。なお、図５ＦのメモリセルＭＣでは、相変化メモリＰＣＭ１の電極ＢＥは、トランジスタＭ１０の第１端子に電気的に接続され、相変化メモリＰＣＭ１の電極ＴＥは、配線ＢＬに電気的に接続されているものとする。
【0158】
また、配線ＢＬ、配線ＷＬ、及び配線ＳＬは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0159】
配線ＢＬは、一例として、メモリセルＭＣ５に対する書き込みビット線、又は読み出しビット線として機能する。
【0160】
配線ＷＬは、一例として、メモリセルＭＣ５に対するワード線として機能する。
【0161】
配線ＳＬは、一例として、定電圧を与える配線として機能する。当該定電圧としては、例えば、低レベル電位とすることができる。
【0162】
図５Ｇに示すメモリセルＭＣ６は、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の一例である。
【0163】
メモリセルＭＣ６は、トランジスタＭ１１と、強誘電キャパシタＦＥＡと、有する。
【0164】
トランジスタＭ１１としては、例えば、トランジスタＭ１、及びトランジスタＭ２と同様に、ＯＳトランジスタを適用することができる。
【0165】
トランジスタＭ１１の第１端子は、配線ＢＬに電気的に接続され、トランジスタＭ１１の第２端子は、強誘電キャパシタＦＥＡの第１端子に電気的に接続され、トランジスタＭ１１のゲートは、配線ＷＬに電気的に接続されている。また、強誘電キャパシタＦＥＡの第２端子は、配線ＦＣＡに電気的に接続されている。
【0166】
また、配線ＢＬ、配線ＷＬ、配線ＦＣＡは、図４の表示システム２００Ａにおける、配線ＭＬに相当する。
【0167】
配線ＢＬは、一例として、メモリセルＭＣ６に書き込まれるデータを送信する配線として機能する。
【0168】
配線ＷＬは、一例として、データの書き込み先となるメモリセルＭＣ６を選択するための配線として機能する。
【0169】
配線ＦＣＡは、一例として、メモリセルＭＣ６にデータを書き込むときに、強誘電キャパシタＦＥＡに含まれる、強誘電性を有しうる材料に分極を生じさせる程度の可変電位を与える配線として機能する。
【0170】
ここで、強誘電キャパシタＦＥＡに含まれる強誘電性を有しうる材料について説明する。
【0171】
強誘電性を有しうる材料としては、例えば、酸化ハフニウムとすることが好ましい。また、強誘電キャパシタＦＥＡに含まれる誘電体として酸化ハフニウムを用いる場合、酸化ハフニウムの膜厚は、１０ｎｍ以下とすることが好ましく、５ｎｍ以下とすることがより好ましく、２ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。
【0172】
または、強誘電性を有しうる材料としては、酸化ハフニウム以外としては、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムジルコニウム（ＨｆＺｒＯＸ（Ｘは０よりも大きい実数とする））などの金属酸化物が挙げられる。または、強誘電性を有しうる材料としては、酸化ハフニウムに元素Ｊ１（ここでの元素Ｊ１は、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）などから選ばれた一つ又は複数。）を添加した材料が挙げられる。ここで、ハフニウム原子と元素Ｊ１の原子数の比は適宜設定することができ、例えば、ハフニウム原子と元素Ｊ１の原子数を１：１またはその近傍にすればよい。又は、強誘電性を有しうる材料としては、酸化ジルコニウムに元素Ｊ２（ここでの元素Ｊ２は、ハフニウム（Ｈｆ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）などから選ばれた一つ又は複数。）を添加した材料などが挙げられる。また、ジルコニウム原子と元素Ｊ２の原子数の比は適宜設定することができ、例えば、ジルコニウム原子と元素Ｊ２の原子数を１：１またはその近傍にすればよい。また、強誘電性を有しうる材料として、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯＸ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム（ＳＢＴ）、ビスマスフェライト（ＢＦＯ）、チタン酸バリウム、などのペロブスカイト構造を有する圧電性セラミックを用いてもよい。
【0173】
また、強誘電性を有しうる材料としては、窒化アルミニウムスカンジウム（Ａｌ１－ａＳｃａＮｂ（ａは０より大きく、０．５より小さい実数であり、ｂは１またはその近傍の値である。））、Ａｌ－Ｇａ－Ｓｃ窒化物、Ｇａ－Ｓｃ窒化物などが挙げられる。また、強誘電性を有しうる材料としては、元素Ｍ１と、元素Ｍ２と、窒素と、を有する金属窒化物が挙げられる。ここで、元素Ｍ１は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などから選ばれた一つまたは複数である。また、元素Ｍ２は、ホウ素（Ｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）などから選ばれた一つまたは複数である。なお、元素Ｍ１の原子数と元素Ｍ２の原子数の比は適宜設定することができる。また、元素Ｍ１と、窒素と、を有する金属酸化物は、元素Ｍ２を含まなくても、強誘電性を有する場合がある。また、強誘電性を有しうる材料としては、上記金属窒化物に元素Ｍ３が添加された材料が挙げられる。なお、元素Ｍ３は、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）などから選ばれた一つまたは複数である。ここで、元素Ｍ１の原子数、元素Ｍ２の原子数、および元素Ｍ３の原子数の比は適宜設定することができる。なお、上記の金属窒化物は、少なくとも、第１３族元素と、第１５族元素である窒素とを含むため、当該金属窒化物を、ＩＩＩ－Ｖ族の強誘電体、ＩＩＩ族窒化物の強誘電体などと呼ぶ場合がある。
【0174】
また、強誘電性を有しうる材料としては、ＳｒＴａＯ２Ｎ、ＢａＴａＯ２Ｎなどのペロブスカイト型酸窒化物、κアルミナ型構造のＧａＦｅＯ３などが挙げられる。
【0175】
また、強誘電性を有しうる材料としては、例えば、上記に列挙した材料から選ばれた複数の材料からなる混合物又は化合物とすることができる。又は、強誘電性を有しうる材料としては、上記に列挙した材料から選ばれた複数の材料からなる積層構造とすることができる。ところで、上記に列挙した材料などは、成膜条件だけでなく、各種プロセスなどによっても結晶構造（特性）が変わり得る可能性があるため、本明細書等では強誘電性を発現する材料を強誘電体と呼ぶだけではなく、強誘電性を有しうる材料または強誘電性を有せしめる材料とも呼んでいる。また、強誘電体には、強誘電性を発現する材料のみでなく、強誘電性を有しうる材料も含まれるものとする。
【0176】
中でも強誘電性を有しうる材料として、酸化ハフニウム、あるいは酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムを有する材料は、数ｎｍといった薄膜に加工しても強誘電性を有しうることができるため、好ましい。ここで、強誘電性を有しうる材料の膜厚は、１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下（代表的には、２ｎｍ以上９ｎｍ以下）にすることができる。例えば、膜厚を、８ｎｍ以上１２ｎｍ以下にすることが好ましい。薄膜化することができる強誘電体層とすることで、容量素子の一対の電極に当該強誘電体層を挟むことができ、また、当該容量素子を微細化されたトランジスタなどの半導体素子に組み合わせて半導体装置を形成することができる。なお、本明細書等において、強誘電性を有しうる材料を層状にしたものを指して、強誘電体層、金属酸化物膜、または金属窒化物膜と呼ぶ場合がある。また、このような、強誘電体層、金属酸化物膜、または金属窒化物膜を有する装置を、本明細書等において、強誘電体デバイスと呼ぶ場合がある。
【0177】
また、強誘電性を有しうる材料としてＨｆＺｒＯＸを用いる場合、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、特に熱ＡＬＤ法を用いて成膜することが好ましい。また、熱ＡＬＤ法を用いて、強誘電性を有しうる材料を成膜する場合、プリカーサとして炭化水素（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ、ＨＣともいう）を含まない材料を用いると好適である。強誘電性を有しうる材料中に、水素、及び炭素のいずれか一方または双方が含まれる場合、強誘電性を有しうる材料の結晶化を阻害する場合がある。このため、上記のように、炭化水素を含まないプリカーサを用いることで、強誘電性を有しうる材料中の、水素、及び炭素のいずれか一方または双方の濃度を低減することが好ましい。例えば、炭化水素を含まないプリカーサとしては、塩素系材料があげられる。なお、強誘電性を有しうる材料として、酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムを有する材料（ＨｆＺｒＯｘ）を用いる場合、プリカーサとしては、ＨｆＣｌ４ＺｒＣｌ４の少なくとも一を用いればよい。
【0178】
なお、強誘電性を有しうる材料を用いた膜を成膜する場合、膜中の不純物、ここでは水素、炭化水素、及び炭素の少なくとも一以上を徹底的に排除することで、高純度真性な強誘電性を有する膜を形成することができる。なお、高純度真性な強誘電性を有する膜と、後述する実施の形態に示す高純度真性な酸化物半導体とは、製造プロセスの整合性が非常に高い。よって、生産性が高い半導体装置の作製方法を提供することができる。
【0179】
また、強誘電性を有しうる材料としてＨｆＺｒＯＸ用いる場合、熱ＡＬＤ法を用いて酸化ハフニウムと酸化ジルコニウムとを１：１の組成になるように交互に成膜すると好ましい。
【0180】
また、熱ＡＬＤ法を用いて、強誘電性を有しうる材料を成膜する場合、酸化剤はＨ２ＯまたはＯ３を用いることができる。ただし、熱ＡＬＤ法の酸化剤としては、これに限定されない。例えば、熱ＡＬＤ法の酸化剤としては、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ、及びＨ２Ｏ２の中から選ばれるいずれか一または複数を含んでもよい。
【0181】
また、強誘電性を有しうる材料の結晶構造は、特に限定されない。例えば、強誘電性を有しうる材料の結晶構造としては、立方晶系、正方晶系、直方晶系、及び単斜晶系の中から選ばれるいずれか一または複数とすればよい。特に強誘電性を有しうる材料としては、直方晶系の結晶構造を有すると、強誘電性が発現するため好ましい。または、強誘電性を有しうる材料として、アモルファス構造と、結晶構造とを有する複合構造としてもよい。
【0182】
なお、図５ＧのメモリセルＭＣ６では、強誘電キャパシタＦＥＡを用いたＦｅＲＡＭを一例として説明したが、層ＯＳＣに適用できるメモリセルＭＣとしては、ＦＴＪ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ、又はＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子、及び／又はＦｅＦＥＴ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＦＥＴ）を用いたメモリセルとしてよい（図示しない）。
【0183】
上記のとおり、表示装置を構成することによって、つまり、表示部ＤＳＰの下部に周辺回路ＤＲＶを設けることによって、表示部ＤＳＰと周辺回路ＤＲＶとの間の配線の引き回しを、従来よりも短くすることができるため、画像データなどの送信にかかる時間を短くすることができる。また、配線の長さを従来よりも短くできるため、表示装置の消費電力を低くすることができる。
【0184】
また、表示部ＤＳＰと、回路部ＳＩＣと、の間に層ＯＳＣを設けることにより、表示部ＤＳＰが受ける回路部ＳＩＣで発生した熱の影響を緩和することができる。特に表示部ＤＳＰに含まれる表示素子が熱に対する耐性が低い場合は、図３Ａ、図３Ｂ、図４などに示す構成にすることにより、表示部ＤＳＰに含まれる表示素子の寿命を長くすることができる。また、回路部ＳＩＣの下方に冷却機構を設けることによって、回路部ＳＩＣで発生する熱の影響を少なくすることができる（図示しない）。当該冷却機構としては、例えば、熱伝導の高い材料を用いたヒートシンク、冷却水を用いた水冷式ヒートシンク、ファンなどが挙げられる。
【0185】
＜表示装置、及び表示システムの変形例２＞
また、図４では、回路部ＳＩＣと、表示部ＤＳＰと、の間の層ＯＳＣに記憶装置ＭＤＶを設けた例を示したが、層ＯＳＣでは、記憶装置以外の回路、装置などを備えてもよい。例えば、周辺回路ＤＲＶ、及び／又は機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路の一部を層ＯＳＣに形成してもよい。
また、図４では、回路部ＳＩＣと、表示部ＤＳＰと、の間の層ＯＳＣに記憶装置ＭＤＶを設けた例を示したが、層ＯＳＣでは、記憶装置以外の回路、装置などを備えてもよい。例えば、周辺回路ＤＲＶ、及び／又は機能回路ＭＦＮＣに含まれる回路の一部を層ＯＳＣに形成してもよい。
【0186】
図６の表示システム２００Ｂは、図４の表示システム２００Ａにおいて、周辺回路ＤＲＶの一部の回路を層ＯＳＣに形成した一例を示している。なお、図６では、配線ＳＬと配線ＧＬとが交わっている部分があるが、両者の配線は互いに直接的に接続されていない。
【0187】
図６の表示システム２００Ｂは、図４の表示システム２００Ａにおける周辺回路ＤＲＶの一部を、回路ＤＲＶａとして回路部ＳＩＣに形成し、図４の表示システム２００Ａにおける周辺回路ＤＲＶの残りを、回路ＤＲＶｂとして層ＯＳＣに形成した一例を示している。具体的には、表示システム２００Ｂは、回路ＤＲＶａがソースドライバ回路１１と、デジタルアナログ変換回路１２と、を有し、回路ＤＲＶｂがゲートドライバ回路１３と、レベルシフタ１４と、を有する構成となっている。
【0188】
ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタよりも電気的に高耐性である。そのため、層ＯＳＣに形成するトランジスタをＯＳトランジスタとすることで、層ＯＳＣに含まれる回路（例えば、ゲートドライバ回路１３、レベルシフタ１４など）は、電圧に対して高い耐性を得ることができる。このため、当該回路を層ＯＳＣに形成することにより、当該回路にかかる電気的な負荷を低減することができる。
【0189】
＜表示装置、及び表示システムの変形例３＞
図１Ｂに示した表示システム２００は、回路部ＳＩＣに周辺回路ＤＲＶと、機能回路ＭＦＮＣとが含まれている構成としたが、本発明の一態様の表示システムは、回路部ＳＩＣに機能回路ＭＦＮＣを設けた構成とし、表示部ＤＳＰの駆動は、表示システム２００の外部回路によって行ってもよい。
図１Ｂに示した表示システム２００は、回路部ＳＩＣに周辺回路ＤＲＶと、機能回路ＭＦＮＣとが含まれている構成としたが、本発明の一態様の表示システムは、回路部ＳＩＣに機能回路ＭＦＮＣを設けた構成とし、表示部ＤＳＰの駆動は、表示システム２００の外部回路によって行ってもよい。
【0190】
例えば、本発明の一態様の表示システムは、図７Ａに示す構成とすることができる。表示システム２００Ｃは、表示部ＤＳＰと、回路部ＳＩＣと、を有し、回路部ＳＩＣは、機能回路ＭＦＮＣを有する構成となっている。また、表示部ＤＳＰは、回路部ＣＨＰに電気的に接続されており、回路部ＣＨＰは周辺回路ＤＲＶを有する。回路部ＣＨＰは、例えば、外付けのドライバＩＣとすることができる。
【0191】
また、回路部ＣＨＰを表示システム２００Ｃへ実装する方法としては例えば、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式などがある。
【0192】
また、表示システム２００Ｃにおいて、表示部ＤＳＰと、回路部ＳＩＣと、に含まれるトランジスタは、例えば、Ｓｉトランジスタとすることができる。また、Ｓｉトランジスタ以外としては、ＯＳトランジスタとしてもよい。
【0193】
また、表示システム２００Ｃは、回路部ＣＨＰと表示部ＤＳＰとが電気的に接続する構成ではなく、図７Ｂに示すとおり、回路部ＣＨＰと回路部ＳＩＣとが電気的に接続する構成としてもよい。
【0194】
また、図７Ａ、又は図７Ｂに示す表示システム２００Ｃの具体的な構成の一例を、図８に示す。なお、図８では、表示システム２００Ｃに含まれる機能回路ＭＦＮＣのバス配線ＢＳＬと、回路部ＣＨＰのバス配線と、が電気的に接続されている構成としている。
【0195】
上記のとおり、図１Ｂの表示システム２００において、表示部ＤＳＰを駆動させる周辺回路ＤＲＶを回路部ＳＩＣに設けず、ドライバＩＣなどとして表示システム２００の外部に設けてもよい。
【0196】
本実施の形態で述べたとおり、表示装置、又は表示システムを構成することによって、つまり、表示部ＤＳＰの下部に周辺回路ＤＲＶ及び機能回路ＭＦＮＣを設けることによって、画像データの送信時間の低減、消費電力の低減に加え、回路面積を増やさずに補正回路、ＧＰＵなども設けることができる。これにより、表示部ＤＳＰの表示品位を高めることができる。また、回路面積が増えないため、後の実施の形態で説明する電子機器の筐体におけるサイズなどの制約を受けにくくなる。
【0197】
ところで、従来の表示装置（例えば、Ｓｉトランジスタが用いられた表示装置）では、画素アレイと周辺回路とが同じ平面上に設けられている構成となっているが、ＯＳトランジスタを表示装置のトランジスタに適用することにより、画素回路、周辺回路の微細化が可能となる。これにより、画素回路、及び画素回路の周辺部分（額縁と呼ばれる場合がある）の面積を小さくすることができる。例えば、従来のＸＲ向けの表示装置（例えば、Ｓｉトランジスタが用いられた表示装置）では、概ね３０００ｐｐｉ以下の解像度であるが、ＯＳトランジスタをＸＲ向けの表示装置に適用することにより、５０００ｐｐｉ以上の解像度を実現することができる。
【0198】
また、有機ＥＬを含む発光デバイスを表示装置の画素に用いた場合の、当該発光デバイスの輝度についても考える。Ｓｉトランジスタで定電流源を構成した場合、Ｓｉトランジスタは耐圧が低いため、現実的には、３０００ｐｐｉの表示装置において１０００ｃｄ／ｍ２以下の輝度しか出力できない。一方、ＯＳトランジスタで定電流源を構成した場合、ＯＳトランジスタは耐圧が高いため、例えば、５０００ｐｐｉ以上７０００ｐｐｉ以下の表示装置において、概ね１００００ｃｄ／ｍ２前後の輝度を出力することができる。
【0199】
また、例えば、図１Ｂの表示システム２００などにおいて、回路部ＳＩＣの半導体基板をシリコンとしたとき、システム（インターフェイス、コンバータ、ドライバ、メモリ、ＣＰＵ、ＧＰＵ）をテクノロジーノード６ｎｍから７ｎｍで内装することができる。これにより、表示システム２００を構成する回路の面積を低減することができる。
【0200】
上述したとおり、Ｓｉトランジスタ又はＯＳＬＳＩが用いられた表示システムの内容を、下記の表にまとめる。なお、本明細書などにおいて、ＯＳＬＳＩとは、半導体基板上に形成されたＳｉトランジスタの上方にさらにＯＳトランジスタを形成した集積回路をいう。
【0201】
【表1】
【0202】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0203】
（実施の形態２）
本実施の形態では、高周波（ＲＦ）回路を備える、表示システムの構成について説明する。
本実施の形態では、高周波（ＲＦ）回路を備える、表示システムの構成について説明する。
【0204】
図９Ａは、本発明の一態様の表示システムを模式的に表した図である。図９Ａに示す表示システム２００Ｄは、図１Ｂの表示システム２００の回路部ＳＩＣに含まれる機能回路ＭＦＮＣに、高周波回路４１を設けた構成となっている。なお、図９Ａには、高周波回路４１と無線通信を行う装置ＥＸＤＶも図示している。
【0205】
また、本実施の形態では、表示システム２００Ｄと装置ＥＸＤＶとを切り分けて説明しているが、本発明の一態様の表示システムは、表示システムと無線通信を行う外部装置も含めることができる。つまり、本発明の一態様の表示システムは、装置ＥＸＤＶが含まれていてもよい。
【0206】
高周波回路４１は、例えば、アンテナ、デュプレクサ、ローノイズアンプ、パワーアンプ、ローカルオシレータ、ダウンコンバージョンミキサ、アップコンバージョンミキサ、バンドパスフィルタ、アナログデジタル変換回路などを有する。
【0207】
特に、高周波回路４１は、デュプレクサを有することによって、送信用のＲＦ信号経路と受信用のＲＦ信号経路とを電気的に分離することができる。このため、高周波回路４１に備えられるアンテナを、送信用アンテナと受信用アンテナとを共用した１個のアンテナとすることができる。これにより、表示システム２００Ｄの回路面積をより低減することができる。
【0208】
なお、本実施の形態において、高周波回路４１は、第１層に含まれる回路（例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、記憶装置など）のいずれか一で生成された電気信号をＲＦ信号に変換して、表示システム２００Ｄの外部に送信する機能を有する。また、高周波回路４１は、外部から取得したＲＦ信号を電気信号に変換して、第１層に含まれる回路（例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、記憶装置など）のいずれか一に送信する機能を有する。
【0209】
なお、装置ＥＸＤＶとしては、様々な電子機器などを適用することができる。例えば、装置ＥＸＤＶが表示システム２００Ｄに備えられている筐体の外部に存在する場合、装置ＥＸＤＶとしては、例えば、スピーカ（イヤホン、ヘッドホンなども含む）、スマートフォンなどの携帯情報端末、ウェアラブル型情報端末、タブレット型情報端末、デスクトップ型情報端末、サーバ、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）搭載の装置などの電子機器とすることができる。
【0210】
例えば、図１０に示すとおり、表示システム２００Ｄをヘッドマウント型ディスプレイである電子機器ＨＭＤの表示部とし、装置ＥＸＤＶをクラウドコンピューティングＣＬＤ上に存在するサーバである装置ＥＸＤＶ１としてもよい。また、装置ＥＸＤＶを携帯情報端末（例えば、スマートフォンなど）である装置ＥＸＤＶ２としてもよい。また、装置ＥＸＤＶをウェアラブル型情報端末である装置ＥＸＤＶ３としてもよい。
【0211】
表示システム２００Ｄの機能回路ＭＦＮＣに高周波回路４１を設けることによって、図１０に示すとおり、サーバ、携帯情報端末、ウェアラブル型情報端末などの電子機器と無線通信を行うことができる。これにより、装置ＥＸＤＶ１、装置ＥＸＤＶ２などから送信される画像データを、電子機器ＨＭＤの表示システム２００Ｄの高周波回路４１によって受信することができ、当該画像データを表示システム２００Ｄの表示部ＤＳＰに表示することができる。
【0212】
また、表示システム２００Ｄと装置ＥＸＤＶとの間に通信される情報は、画像データに限定されない。例えば、図１１Ａに示すとおり、電子機器ＨＭＤを装着しているユーザ（電子機器ＨＭＤを身につけていない人間でもよい）が、指ＦＧで装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３を入力インターフェイスとして、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３から表示システム２００Ｄに対して、表示システム２００Ｄを操作するためのＲＦ信号を送信してもよい。このとき、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３の表示部を非表示状態にして、かつ電子機器ＨＭＤの表示システム２００Ｄの表示部ＤＳＰには、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３の表示部に、ＡＲによって、本来、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３に表示させる画像を当てはめるように表示させてもよい。具体的には、一例として、図１１Ａに示すとおり、実際に指ＦＧで操作される装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３の表示部は非表示となっており、電子機器ＨＭＤの表示システム２００Ｄの表示部ＤＳＰには、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３に操作画面が映し出されているような表示画像ＤＰＣを表示させてもよい。
【0213】
また、例えば、図１１Ｂに示すとおり、電子機器ＨＭＤを装着しているユーザが、自身の手ＨＮＤを動かすことによって、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３を操作するためのＲＦ信号を電子機器ＨＭＤから装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３に送信してもよい。このとき、電子機器ＨＭＤは、手ＨＮＤの動作を認識するための撮像装置、赤外線センサなどを備えていることが好ましい。また、手ＨＮＤ（指ＦＧ、手首などを含む）には、動作を認識するセンサ機器を身につけておき、電子機器ＨＭＤが当該センサ機器からのセンシング情報を受け取ることで、手ＨＮＤの動作を認識させてもよい。これにより、装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３が電子機器ＨＭＤを装着しているユーザから離れていても、当該ユーザが装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３を操作することが可能となる。具体的には、例えば、図１１Ｂに示すとおり、電子機器ＨＭＤの表示システム２００Ｄの表示部ＤＳＰには、電子機器ＨＭＤの外界の景色と、操作領域ＯＰＡと操作領域ＯＰＡ内のアイコンＩＣＮが合成された表示画像ＤＰＣを表示することができる。このとき、手ＨＮＤ（図１１Ｂでは指ＦＧ）によって、アイコンＩＣＮに触れるなどのジェスチャーで操作を行うことで、遠隔で装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３を操作することができる。
【0214】
また、図１１Ａ、又は図１１Ｂの場合において、電子機器ＨＭＤの表示システム２００Ｄの表示部ＤＳＰに映し出す画像としては、電子機器ＨＭＤの外界の景色ではなく装置ＥＸＤＶ２、又は装置ＥＸＤＶ３が本来表示させる画像としてもよい。また、当該画像は、４Ｋ２Ｋで表示されることが好ましく、８Ｋ４Ｋで表示されることがより好ましく、１６Ｋ８Ｋで表示されることがさらに好ましい。
【0215】
また、表示システム２００Ｄと、装置ＥＸＤＶと、の間との通信は、無線中継器を介して、行われていてもよい。これにより、表示システム２００Ｄは、表示システム２００Ｄの近くに存在する電子機器だけでなく、遠方に存在する電子機器と通信を行うことができる。また、この場合、容量の大きいデータを送信するため、遅延時間を短くするため、通信速度を速くするため、第５世代（５Ｇ）の通信規格が用いられることが好ましい。なお、５Ｇ（第５世代移動通信システム）では、例えば、３．７ＧＨｚ帯、４．５ＧＨｚ帯、２８ＧＨｚ帯などの通信周波数が使用される。
【0216】
５Ｇに対応する半導体装置は、シリコンなど１種類の元素を主成分として用いる半導体を用いて作製される場合が多いため、図９Ａの表示システム２００Ｄのとおり、機能回路ＭＦＮＣに含まれる高周波回路４１は、回路部ＳＩＣの半導体基板（特にシリコンを材料とした半導体基板）上に作製することができる。
【0217】
また、装置ＥＸＤＶが、表示システム２００Ｄに備えられている筐体の外部でなく、表示システム２００Ｄと同じ筐体に備えられている場合、装置ＥＸＤＶとしては、例えば、図１Ｂの表示システム２００の機能回路ＭＦＮＣに含まれている一部の回路としてもよい。
【0218】
具体的には、図９Ｂに示すとおり、機能回路ＭＦＮＣの一部の回路を機能回路ＭＦＮＣａとして回路部ＳＩＣ側に設け、機能回路ＭＦＮＣの残りの回路を機能回路ＭＦＮＣｂとして装置ＥＸＤＶに設けてもよい。また、図９Ｂでは、機能回路ＭＦＮＣａには、高周波回路４１ａが設けられ、機能回路ＭＦＮＣｂには、高周波回路４１ｂが設けられており、高周波回路４１ａと高周波回路４１ｂとが無線通信を行っている例を示している。なお、図９Ｂでは、機能回路ＭＦＮＣａと機能回路ＭＦＮＣｂとをまとめて機能回路ＭＦＮＣとしている。つまり、図９Ｂに示す機能回路ＭＦＮＣの内部で無線通信を行う構成となっている。
【0219】
図９Ｂに示す表示システム２００Ｄの構成を適用することによって、機能回路ＭＦＮＣの内部で無線通信を行うことができる。これにより、機能回路ＭＦＮＣａと機能回路ＭＦＮＣｂとの間に電気信号を送受信するための配線を設ける必要が無くなるため、筐体内部の回路面積を低減することができる。
【0220】
図９Ｂの構成を適用できる例としては、ヘッドマウントディスプレイとそれに備え付けられているヘッドホンの構成が挙げられる。具体的には、図１２に示すとおり、表示システム２００Ｄは、ヘッドマウントディスプレイである電子機器ＨＭＤの表示部に適用し、装置ＥＸＤＶはヘッドホン部ＨＰに適用して、高周波回路４１ａから高周波回路４１ｂに無線通信で音声データを送信することによって、当該表示部に映し出された画像に合わせて、装置ＥＸＤＶを有するヘッドホンが当該音声データを再生することができる。
【0221】
また、図９Ａ、又は図９Ｂに示す表示システム２００Ｄの具体的な構成の一例を、図１３に示す。図１３に示すとおり、高周波回路４１は、バス配線ＢＳＬに電気的に接続されており、高周波回路４１によって、ＲＦ信号ＲＦＳを電気信号に変換して、ＣＰＵ２５などの所定の回路に送信する、また、ＣＰＵ２５などの所定の回路からの電気信号をＲＦ信号ＲＦＳに変換して装置ＥＸＤＶに送信することができる。
【0222】
なお、本実施の形態で説明した図９Ａ、図９Ｂ、図１３は、図１の表示システム２００の回路部ＳＩＣの機能回路ＭＦＮＣに高周波回路４１を設けた例として説明したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、本発明の一態様は、図３の表示システム２００Ａの回路部ＳＩＣの機能回路ＭＦＮＣに高周波回路４１を設けた構成としてもよい（図示しない）。
【0223】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0224】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示装置、又は表示システムの構成について、説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示装置、又は表示システムの構成について、説明する。
【0225】
図１４Ａは、図１Ａに示した表示装置、又は図１Ｂ、及び図２に示した表示システムの構成例を示した断面図である。なお、図１４Ａにおける表示システムは、回路部ＳＩＣにトランジスタ１７０が含まれ、表示部ＤＳＰにトランジスタ１８０と、発光デバイス２６０Ｒと、発光デバイス２６０Ｇと、発光デバイス２６０Ｂと、が含まれている構成となっている。なお、本明細書では、発光デバイス２６０Ｒと、発光デバイス２６０Ｇと、発光デバイス２６０Ｂと、をまとめて発光デバイス２６０と呼称する。また、図１４Ａには、トランジスタ１７０及びトランジスタ１８０のチャネル長方向の断面図を示している。
【0226】
トランジスタ１７０は、基板１０１上に設けられ、素子分離層１７１、導電体１７５、絶縁体１７４、基板１０１の一部からなる半導体領域１７３、ソース領域又はドレイン領域として機能する低抵抗領域１７２ａ、及び低抵抗領域１７２ｂを有する。なお、トランジスタ１７０は、例えば、上記実施の形態で説明した周辺回路ＤＲＶに含まれるソースドライバ回路１１、又はゲートドライバ回路１３に適用することができる。また、例えば、トランジスタ１７０は、機能回路ＭＦＮＣに含まれる記憶装置２１、ＧＰＵ２２などに適用することができる。
【0227】
また、基板１０１としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）を用いることが好ましい。
【0228】
トランジスタ１７０は、一例として、半導体領域１７３の上面及びチャネル幅方向の側面が絶縁体１７４を介して導電体１７５に覆われている。このように、トランジスタ１７０をＦｉｎ型とすることにより、実効上のチャネル幅が増大することによりトランジスタ１７０のオン特性を向上させることができる。また、ゲート電極の電界の寄与を高くすることができるため、トランジスタ１７０のオフ特性を向上させることができる。
【0229】
なお、トランジスタ１７０は、ｐチャネル型、あるいはｎチャネル型のいずれでもよい。
【0230】
半導体領域１７３のチャネルが形成される領域、その近傍の領域、ソース領域、又はドレイン領域となる低抵抗領域１７２ａ、及び低抵抗領域１７２ｂなどにおいて、シリコン系半導体などの半導体を含むことが好ましく、単結晶シリコンを含むことが好ましい。又は、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＡｌＡｓ（ガリウムアルミニウムヒ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）などを有する材料で形成してもよい。結晶格子に応力を与え、格子間隔を変化させることで有効質量を制御したシリコンを用いた構成としてもよい。又はＧａＡｓとＧａＡｌＡｓ等を用いることで、トランジスタ１７０をＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）としてもよい。
【0231】
ゲート電極として機能する導電体１７５は、ヒ素、リンなどのｎ型の導電性を付与する元素、もしくはホウ素などのｐ型の導電性を付与する元素を含むシリコンなどの半導体材料、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。
【0232】
なお、導電体の材料によって仕事関数が決まるため、当該導電体の材料を選択することで、トランジスタのしきい値電圧を調整することができる。具体的には、導電体に窒化チタン、窒化タンタルなどの材料を用いることが好ましい。さらに導電性と埋め込み性を両立するために導電体にタングステン、アルミニウムなどの金属材料を積層として用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが耐熱性の点で好ましい。
【0233】
素子分離層１７１は、基板１０１上に形成されている複数のトランジスタ同士を分離するために設けられている。素子分離層１７１は、例えば、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法、メサ分離法などを用いて形成することができる。
【0234】
なお、図１４Ａに示すトランジスタ１７０は一例であり、その構造に限定されず、回路構成、駆動方法などに応じて適切なトランジスタを用いればよい。例えば、トランジスタ１７０は、ＦＩＮ型ではなく、プレーナ型の構造としてもよい。
【0235】
図１４Ａに示すトランジスタ１７０には絶縁体１１６、絶縁体１１７、及び絶縁体１１８が順に積層されている。
【0236】
絶縁体１１６、及び絶縁体１１７として、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよい。
【0237】
なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。また、本明細書中において、酸化窒化アルミニウムとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化アルミニウムとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
【0238】
絶縁体１１７は、絶縁体１１６及び絶縁体１１７に覆われているトランジスタ１７０などによって生じる段差を平坦化する平坦化膜としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁体１１７の上面は、平坦性を高めるために化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等を用いた平坦化処理により平坦化されていてもよい。
【0239】
また、絶縁体１１８には、基板１０１、又はトランジスタ１７０などから、絶縁体１１８より上方の領域に、水素、不純物などが拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。
【0240】
水素に対するバリア性を有する膜の一例として、ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いることができる。ここで、絶縁体１１８より上方に設けられている回路素子に、水素が拡散することで、当該回路素子の特性が低下する場合がある。したがって、当該回路素子と、トランジスタ１７０との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
【0241】
水素の脱離量は、例えば、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）などを用いて分析することができる。例えば、絶縁体１１８の水素の脱離量は、ＴＤＳ分析において、膜の表面温度が５０℃から５００℃の範囲において、水素原子に換算した脱離量が、絶縁体１１８の面積当たりに換算して、１０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下、好ましくは５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下であればよい。
【0242】
なお、絶縁体１１８は、絶縁体１１７よりも誘電率が低いことが好ましい。例えば、絶縁体１１８の比誘電率は４未満が好ましく、３未満がより好ましい。また例えば、絶縁体１１８の比誘電率は、絶縁体１１７の比誘電率の０．７倍以下が好ましく、０．６倍以下がより好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。
【0243】
また、絶縁体１１６、絶縁体１１７、及び絶縁体１１８には、絶縁体１１８より上方に設けられている回路素子（例えば、表示部ＤＳＰに含まれるトランジスタ１８０、発光デバイス２６０Ｒ乃至発光デバイス２６０Ｂなど）と接続する導電体１２６等が埋め込まれている。なお、導電体１２６は、プラグ又は配線としての機能を有する。また、プラグ又は配線としての機能を有する導電体は、複数の構造をまとめて同一の符号を付与する場合がある。また、本明細書等において、配線と、配線と接続するプラグとが一体物であってもよい。すなわち、導電体の一部が配線として機能する場合、及び導電体の一部がプラグとして機能する場合もある。
【0244】
各プラグ、及び配線（導電体１２６、後述する導電体１２７、導電体１２８等）の材料としては、金属材料、合金材料、金属窒化物材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を、単層又は積層して用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステン、モリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく、タングステンを用いることが好ましい。又は、アルミニウム、銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。低抵抗導電性材料を用いることで配線抵抗を低くすることができる。
【0245】
なお、絶縁体１１８よりも上層には、配線層を設けてもよい（図示しない）。
【0246】
図１４Ａにおいて、絶縁体１１８よりも上方には、絶縁体２２１が積層されている。絶縁体２２１は、トランジスタ１８０の下地膜として機能する。
【0247】
また、絶縁体２２１上には、トランジスタ１８０のゲート電極、又は配線として機能する導電体２１１が形成されている。
【0248】
また、絶縁体２２１上、及び導電体２１１上には、トランジスタ１８０のゲート絶縁膜として機能する絶縁体２２２が形成されている。
【0249】
また、絶縁体２２１、及び絶縁体２２２には、トランジスタ１８０、及び回路部ＳＩＣに含まれる回路素子などと接続する導電体１２７等が埋め込まれている。なお、導電体１２７は、プラグ又は配線としての機能を有する。
【0250】
また、絶縁体２２２上には、半導体２３１が形成されている。なお、図１４Ａにおいて、半導体２３１は、導電体２１１に重畳する領域を含むように形成されている。
【0251】
半導体２３１としては、例えば、実施の形態４で説明する金属酸化物を適用することができる。また、半導体２３１としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体材料を適用することができる。また、半導体２３１としては、例えば、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＧｅなどの化合物半導体を用いることができる。また、半導体２３１としては、例えば、カーボンナノチューブ、有機半導体を用いることができる。
【0252】
また、絶縁体２２２上、導電体１２７上、及び半導体２３１上には、導電体２１２が形成されている。なお、導電体２１２は、導電体２１２が一対として、半導体２３１を介するように形成されている。また、導電体２１２の一対のうちの一方は、トランジスタ１８０のソース又はドレインの一方として機能し、導電体２１２の一対のうちの他方は、トランジスタ１８０のソース又はドレインの他方として機能する。また、図１４Ａにおいて、導電体２１２の一対のうちの一方は、導電体１２７に電気的に接続されるように形成されている。
【0253】
なお、図１４Ａでは、導電体１２７は、トランジスタ１８０のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている例を示しているが、導電体１２７は、トランジスタ１８０のソース又はドレインの他方に電気的に接続されていてもよいし、トランジスタ１８０のゲートに電気的に接続されていてもよい。
【0254】
絶縁体２２２上、導電体２１２上、及び半導体２３１上には、絶縁体２２３、及び絶縁体２２４が順に形成されている。
【0255】
次に、絶縁体２２４上に備えることができる、発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、発光デバイス２６０Ｂについて、説明する。なお、それぞれの発光デバイスは、異なる色を発光することが好ましい。本実施の形態では、一例として、発光デバイス２６０Ｒが赤色を呈し、発光デバイス２６０Ｇが緑色を呈し、発光デバイス２６０Ｂが青色を呈する構成とし、また、各発光デバイスの区別を簡単にするため、各発光デバイスの発光領域内にＲ、Ｇ、Ｂの符号を付すこととする。
【0256】
絶縁体２２４上には、絶縁体２５１が形成されている。
【0257】
また、絶縁体２２４、及び絶縁体２５１には、トランジスタ１８０、及び回路部ＳＩＣに含まれる回路素子などと接続する導電体１２８等が埋め込まれている。なお、導電体１２８は、プラグ又は配線としての機能を有する。
【0258】
絶縁体２５１上、導電体１２８上には、発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、及び発光デバイス２６０Ｂのそれぞれの画素電極２６１が形成されている。
【0259】
また、画素電極２６１の端部を覆って、絶縁体２７２が設けられている。絶縁体２７２の端部は、テーパー形状であることが好ましい。
【0260】
画素電極２６１の上面と、絶縁体２７２の一部の表面には、ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂが形成されている。また、形成時には、ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂの端部は、絶縁体２７２上に位置することが好ましい。
【0261】
なお、図１４Ａでは、複数の画素電極２６１上に、赤色（Ｒ）の発光を呈するＥＬ層２６２Ｒ、緑色（Ｇ）の発光を呈するＥＬ層２６２Ｇ、及び青色（Ｂ）の発光を呈するＥＬ層２６２Ｂがそれぞれ独立に設けられている。このように、複数の画素電極２６１上に色毎に異なる発光層を形成する構造を、本明細書等では、ＳＢＳ（Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ）構造と呼称する。
【0262】
また、図１４Ａの表示装置（表示システム）では、ＳＢＳ構造となっているが、当該表示装置（当該表示システム）は、複数の画素電極２６１上に、連なるように白色の発光を呈する発光層を形成し、当該複数の画素電極２６１上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の着色層（例えば、カラーフィルタ）を設けた構造としてもよい。特に、白色の発光層を後述するタンデム構造で形成することによって、高輝度かつ長寿命の白色の発光デバイスとすることができる。
【0263】
ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層（発光層）のほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。
【0264】
例えば、ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂとしては、図１５Ａに示すように、層４４２０、発光層４４１１、層４４３０などの複数の層で構成することができる。層４４２０は、例えば電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）および電子輸送性の高い物質を含む層（電子輸送層）などを有することができる。発光層４４１１は、例えば発光性の化合物を有する。層４４３０は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）および正孔輸送性の高い物質を含む層（正孔輸送層）を有することができる。
【0265】
一対の電極間に設けられた層４４２０、発光層４４１１および層４４３０を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書等では図１５Ａの構成をシングル構造と呼ぶ。
【0266】
なお、図１５Ｂに示すように層４４２０と層４４３０との間に複数の発光層（発光層４４１１、発光層４４１２、発光層４４１３）が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
【0267】
また、図１５Ｃに示すように、複数の発光ユニット（ＥＬ層２６２ａ、ＥＬ層２６２ｂ）が中間層（電荷発生層）４４４０を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、図１５Ｃに示すような構成をタンデム構造として呼称するが、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。
【0268】
発光デバイス２６０の発光色は、ＥＬ層２６２を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光デバイス２６０にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
【0269】
白色の光を発する発光デバイスは、発光層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。
【0270】
発光層には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質を２以上含むことが好ましい。または、発光物質が２以上有し、それぞれの発光物質の発光は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
【0271】
また、図１４Ａに示すように、異なる色の発光デバイス間において、２つのＥＬ層の間に隙間が設けられている。このように、ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する２つのＥＬ層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じること（クロストークともいう）を好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
【0272】
ＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂは、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた真空蒸着法などにより、作り分けることができる。または、フォトリソグラフィ法により、これらを作り分けてもよい。フォトリソグラフィ法を用いることで、メタルマスクを用いた場合では実現することが困難である高い精細度の表示装置を実現することができる。
【0273】
絶縁体２７２上、ＥＬ層２６２Ｒ上、ＥＬ層２６２Ｇ上、及びＥＬ層２６２Ｇ上には、共通電極２６３が設けられている。共通電極２６３は、各発光デバイスに共通な一続きの層として設けられている。
【0274】
この場合、発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、及び発光デバイス２６０Ｂは、画素電極２６１、及び共通電極２６３との間に、それぞれＥＬ層２６２Ｒ、ＥＬ層２６２Ｇ、及びＥＬ層２６２Ｂが設けられる構成となる。ＥＬ層２６２Ｒは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。また、発光デバイス２６０Ｇが有するＥＬ層２６２Ｇは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光デバイス２６０Ｂが有するＥＬ層２６２Ｂは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
【0275】
また、図１４Ａに示すとおり、画素電極２６１は、発光デバイス毎に設けられている。ここで、例えば、反対に画素電極２６１を、反射性を有する導電体材料を選択し、共通電極２６３を、透光性を有する導電体材料を選択することで、上面射出型（トップエミッション型）の表示装置とすることができる。
【0276】
また、共通電極２６３上には、発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、及び発光デバイス２６０Ｂを覆って、保護層２７１が設けられている。保護層２７１は、上方から各発光デバイスに水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
【0277】
保護層２７１としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層２７１としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。なお、保護層２７１としては、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、及びスパッタリング法を用いて形成すればよい。なお、保護層２７１として、無機絶縁膜を含む構成について例示したがこれに限定されない。例えば、保護層２７１として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜との積層構造としてもよい。
【0278】
上述した発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、及び発光デバイス２６０Ｂは、一例として、それぞれマトリクス状に配列することができる。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
【0279】
また、発光デバイス２６０Ｒ、発光デバイス２６０Ｇ、及び発光デバイス２６０Ｂとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、無機化合物（量子ドット材料など）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）などが挙げられる。
【0280】
また、本発明の一態様の表示装置、又は表示システムは、図１４Ａの構成に限定されない。図１４Ａでは、３種の色の発光デバイスを用いた表示装置、又は表示システムについて説明したが、本発明の一態様の表示装置、又は表示システムは、例えば、白色の発光デバイスと、各色の着色層を用いた表示装置、又は表示システムとしてもよい。また、この場合、白色の発光デバイスとしては、例えば、図１５Ａ、又は図１５Ｂに示すシングル構造の発光層を用いてもよく、又は図１５Ｃに示すタンデム構造の発光層を用いてもよい。
【0281】
図１４Ｂでは、白色の光を呈する発光デバイス２６０Ｗを有する。発光デバイス２６０Ｗは、画素電極と共通電極２６３との間に白色の光を呈するＥＬ層２６２Ｗを有する。
【0282】
ＥＬ層２６２Ｗとしては、例えば、それぞれの発光色が補色の関係になるように選択された、２以上の発光層を積層した構成とすることができる。また、発光層間に電荷発生層を挟持した、積層型のＥＬ層を用いてもよい。
【0283】
図１４Ｂには、３つの発光デバイス２６０Ｗを並べて示している。左の発光デバイス２６０Ｗの上部には着色層２６４Ｒが設けられている。着色層２６４Ｒは、赤色の光を透過するバンドパスフィルタとして機能する。同様に、中央の発光デバイス２６０Ｗの上部には緑色の光を透過する着色層２６４Ｇが設けられ、右の発光デバイス２６０Ｗの上部には、青色の光を透過する着色層２６４Ｂが設けられている。これにより、表示装置はカラーの画像を表示することができる。
【0284】
ここで、隣接する２つの発光デバイス２６０Ｗ間において、ＥＬ層２６２Ｗと、共通電極２６３とがそれぞれ分離されている。これにより、隣接する２つの発光デバイス２６０Ｗにおいて、ＥＬ層２６２Ｗを介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。特に、ＥＬ層２６２Ｗとして、２つの発光層の間に電荷発生層が設けられる、積層型のＥＬ素子を用いた場合では、精細度が高いほど、すなわち隣接画素間の距離が小さいほど、クロストークの影響が顕著となり、コントラストが低下してしまうといった問題がある。そのため、このような構成とすることで、高い精細度と、高いコントラストを兼ね備える表示装置を実現できる。
【0285】
ＥＬ層２６２Ｗ及び共通電極２６３の分離は、フォトリソグラフィ法により行うことが好ましい。これにより、発光デバイス間の間隔を狭めることができるため、例えばメタルマスク等のシャドーマスクを用いた場合と比較して、高い開口率の表示装置を実現することができる。
【0286】
図１６は、図３Ａに示した表示装置、又は図４、及び図６に示した表示システムの構成例を示した断面図である。なお、図１６における表示システムは、回路部ＳＩＣにトランジスタ１７０が含まれ、層ＯＳＣにトランジスタ５００が含まれ、表示部ＤＳＰにトランジスタ１８０と、発光デバイス２６０Ｒと、発光デバイス２６０Ｇと、発光デバイス２６０Ｂと、が含まれている構成となっている。また、図１６には、トランジスタ１７０、トランジスタ１８０、トランジスタ５００のチャネル長方向の断面図を示している。
【0287】
また、回路部ＳＩＣと表示部ＤＳＰについては、図１４Ａの説明を援用できるため、以下では、層ＯＳＣに含まれるトランジスタ５００とその周辺の構成について説明する。
【0288】
回路部ＳＩＣの絶縁体１１８の上方には、絶縁体５１２が形成されている。絶縁体５１２は、酸素、水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。
【0289】
また、絶縁体５１２としては、例えば、絶縁体１１６と同様の材料を用いることができる。
【0290】
【0291】
絶縁体５１４には、基板１０１、又はトランジスタ１７０を設ける領域などから、トランジスタ５００が設けられている領域に、水素、不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。したがって、絶縁体５１４には、例えば、ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いることができる。
【0292】
また、絶縁体５１６としては、例えば、絶縁体１１６と同様の材料を用いることができる。
【0293】
絶縁体５１６の上方には、トランジスタ５００が設けられている。
【0294】
図１７Ａ、及び図１７Ｂに示すように、トランジスタ５００は、絶縁体５１４上の絶縁体５１６と、絶縁体５１４または絶縁体５１６に埋め込まれるように配置された導電体５０３（導電体５０３ａ、および導電体５０３ｂ）と、絶縁体５１６上、および導電体５０３上の絶縁体５２２と、絶縁体５２２上の絶縁体５２４と、絶縁体５２４上の酸化物５３０ａと、酸化物５３０ａ上の酸化物５３０ｂと、酸化物５３０ｂ上の導電体５４２ａと、導電体５４２ａ上の絶縁体５７１ａと、酸化物５３０ｂ上の導電体５４２ｂと、導電体５４２ｂ上の絶縁体５７１ｂと、酸化物５３０ｂ上の絶縁体５５２と、絶縁体５５２上の絶縁体５５０と、絶縁体５５０上の絶縁体５５４と、絶縁体５５４上に位置し、酸化物５３０ｂの一部と重なる導電体５６０（導電体５６０ａ、および導電体５６０ｂ）と、絶縁体５２２、絶縁体５２４、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、導電体５４２（導電体５４２ａ、および導電体５４２ｂ）、絶縁体５７１（絶縁体５７１ａ、および絶縁体５７１ｂ）上に配置される絶縁体５４４と、を有する。ここで、図１７Ａ、及び図１７Ｂに示すように、絶縁体５５２は、絶縁体５２２の上面、絶縁体５２４の側面、酸化物５３０ａの側面、酸化物５３０ｂの側面および上面、導電体５４２の側面、絶縁体５７１の側面、絶縁体５４４の側面、絶縁体５８０の側面、および絶縁体５５０の下面と接する。また、導電体５６０の上面は、絶縁体５５４の上部、絶縁体５５０の上部、絶縁体５５２の上部、および絶縁体５８０の上面と高さが概略一致するように配置される。また、絶縁体５７４は、導電体５６０の上面、絶縁体５５２の上部、絶縁体５５０の上部、絶縁体５５４の上部、および絶縁体５８０の上面の少なくともいずれかの一部と接する。
【0295】
絶縁体５８０、および絶縁体５４４には、酸化物５３０ｂに達する開口が設けられる。当該開口内に、絶縁体５５２、絶縁体５５０、絶縁体５５４、および導電体５６０が配置されている。また、トランジスタ５００のチャネル長方向において、絶縁体５７１ａ、および導電体５４２ａと、絶縁体５７１ｂ、および導電体５４２ｂと、の間に導電体５６０、絶縁体５５２、絶縁体５５０、および絶縁体５５４が設けられている。絶縁体５５４は、導電体５６０の側面と接する領域と、導電体５６０の底面と接する領域と、を有する。
【0296】
酸化物５３０は、絶縁体５２４の上に配置された酸化物５３０ａと、酸化物５３０ａの上に配置された酸化物５３０ｂと、を有することが好ましい。酸化物５３０ｂ下に酸化物５３０ａを有することで、酸化物５３０ａよりも下方に形成された構造物から、酸化物５３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。
【0297】
なお、トランジスタ５００では、酸化物５３０が、酸化物５３０ａ、および酸化物５３０ｂの２層を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、トランジスタ５００は、酸化物５３０ｂの単層、または３層以上の積層構造を有する構成とすることができる。又は、酸化物５３０ａ、および酸化物５３０ｂのそれぞれが積層構造を有する構成とすることができる。
【0298】
導電体５６０は、第１のゲート（トップゲートともいう。）電極として機能し、導電体５０３は、第２のゲート（バックゲートともいう。）電極として機能する。また、絶縁体５５２、絶縁体５５０、及び絶縁体５５４は、第１のゲート絶縁体として機能し、絶縁体５２２、および絶縁体５２４は、第２のゲート絶縁体として機能する。なお、ゲート絶縁体は、ゲート絶縁層、またはゲート絶縁膜と呼ぶ場合もある。また、導電体５４２ａは、ソースまたはドレインの一方として機能し、導電体５４２ｂは、ソースまたはドレインの他方として機能する。また、酸化物５３０の導電体５６０と重畳する領域の少なくとも一部はチャネル形成領域として機能する。
【0299】
ここで、図１７Ａにおけるチャネル形成領域近傍の拡大図を図１８Ａに示す。酸化物５３０ｂに酸素が供給されることで、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域にチャネル形成領域が形成される。よって、図１８Ａに示すように、酸化物５３０ｂは、トランジスタ５００のチャネル形成領域として機能する領域５３０ｂｃと、領域５３０ｂｃを挟むように設けられ、ソース領域またはドレイン領域として機能する領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂと、を有する。領域５３０ｂｃは、少なくとも一部が導電体５６０と重畳している。言い換えると、領域５３０ｂｃは、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域に設けられている。領域５３０ｂａは、導電体５４２ａに重畳して設けられており、領域５３０ｂｂは、導電体５４２ｂに重畳して設けられている。
【0300】
チャネル形成領域として機能する領域５３０ｂｃは、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂよりも、酸素欠損（本明細書等では、金属酸化物中の酸素欠損をＶＯ（ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙ）と呼称する場合がある。）が少なく、または不純物濃度が低いため、キャリア濃度が低い高抵抗領域である。よって領域５３０ｂｃは、ｉ型（真性）または実質的にｉ型であるということができる。
【0301】
金属酸化物を用いたトランジスタは、金属酸化物中のチャネルが形成される領域に不純物または酸素欠損（ＶＯ）が存在すると、電気特性が変動しやすく、信頼性が悪くなる場合がある。また、酸素欠損（ＶＯ）近傍の水素が、酸素欠損（ＶＯ）に水素が入った欠陥（以下、ＶＯＨと呼称する場合がある。）を形成し、キャリアとなる電子を生成する場合がある。このため、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性（ゲート電極に電圧を印加しなくてもチャネルが存在し、トランジスタに電流が流れる特性）となりやすい。したがって、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域では、不純物、酸素欠損、およびＶＯＨはできる限り低減されていることが好ましい。
【0302】
また、ソース領域またはドレイン領域として機能する領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂは、酸素欠損（ＶＯ）が多く、または水素、窒素、金属元素などの不純物濃度が高い、ことでキャリア濃度が増加し、低抵抗化した領域である。すなわち、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂは、領域５３０ｂｃと比較して、キャリア濃度が高く、低抵抗なｎ型の領域である。
【0303】
ここで、チャネル形成領域として機能する領域５３０ｂｃのキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ－３以下であることが好ましく、１×１０１７ｃｍ－３未満であることがより好ましく、１×１０１６ｃｍ－３未満であることがさらに好ましく、１×１０１３ｃｍ－３未満であることがさらに好ましく、１×１０１２ｃｍ－３未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域として機能する領域５３０ｂｃのキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、１×１０－９ｃｍ－３とすることができる。
【0304】
また、領域５３０ｂｃと領域５３０ｂａまたは領域５３０ｂｂとの間に、キャリア濃度が、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂのキャリア濃度と同等、またはそれよりも低く、領域５３０ｂｃのキャリア濃度と同等、またはそれよりも高い、領域が形成されていてもよい。つまり、当該領域は、領域５３０ｂｃと領域５３０ｂａまたは領域５３０ｂｂとの接合領域として機能する。当該接合領域は、水素濃度が、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂの水素濃度と同等、またはそれよりも低く、領域５３０ｂｃの水素濃度と同等、またはそれよりも高くなる場合がある。また、当該接合領域は、酸素欠損が、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂの酸素欠損と同等、またはそれよりも少なく、領域５３０ｂｃの酸素欠損と同等、またはそれよりも多くなる場合がある。
【0305】
なお、図１８Ａでは、領域５３０ｂａ、領域５３０ｂｂ、および領域５３０ｂｃが酸化物５３０ｂに形成される例について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、上記の各領域が酸化物５３０ｂだけでなく、酸化物５３０ａまで形成されてもよい。
【0306】
また、酸化物５３０において、各領域の境界を明確に検出することが困難な場合がある。各領域内で検出される金属元素、ならびに水素、および窒素などの不純物元素の濃度は、領域ごとの段階的な変化に限らず、各領域内でも連続的に変化していてもよい。つまり、チャネル形成領域に近い領域であるほど、金属元素、ならびに水素、および窒素などの不純物元素の濃度が減少していればよい。
【0307】
トランジスタ５００は、チャネル形成領域を含む酸化物５３０（酸化物５３０ａ、および酸化物５３０ｂ）に、半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）を用いることが好ましい。
【0308】
また、半導体として機能する金属酸化物は、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。このように、バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【0309】
酸化物５３０として、例えば、インジウム、元素Ｍおよび亜鉛を有するＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。また、酸化物５３０として、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、インジウム酸化物を用いてもよい。
【0310】
ここで、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。
【0311】
このように、酸化物５３０ｂの下に酸化物５３０ａを配置することで、酸化物５３０ａよりも下方に形成された構造物からの、酸化物５３０ｂに対する、不純物および酸素の拡散を抑制することができる。
【0312】
また、酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂが、酸素以外に共通の元素を有する（主成分とする）ことで、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面における欠陥準位密度を低くすることができるため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、高いオン電流が得られる。
【0313】
酸化物５３０ｂは、結晶性を有することが好ましい。特に、酸化物５３０ｂとして、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることが好ましい。
【0314】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性の高い、緻密な構造を有しており、不純物、及び欠陥（例えば、酸素欠損（ＶＯなど）が少ない金属酸化物である。特に、金属酸化物の形成後に、金属酸化物が多結晶化しない程度の温度（例えば、４００℃以上６００℃以下）で加熱処理することで、ＣＡＡＣ－ＯＳをより結晶性の高い、緻密な構造にすることができる。このようにして、ＣＡＡＣ－ＯＳの密度をより高めることで、当該ＣＡＡＣ－ＯＳ中の不純物または酸素の拡散をより低減することができる。
【0315】
一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
【0316】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域に不純物および酸素欠損が存在すると、電気特性が変動しやすく、信頼性が悪くなる場合がある。また、酸素欠損近傍の水素が、酸素欠損に水素が入った欠陥（以下、ＶＯＨと呼ぶ場合がある。）を形成し、キャリアとなる電子を生成する場合がある。このため、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性（ゲート電極に電圧を印加しなくてもチャネルが存在し、トランジスタに電流が流れる特性）となりやすい。したがって、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域では、不純物、酸素欠損、およびＶＯＨはできる限り低減されていることが好ましい。言い換えると、酸化物半導体中のチャネルが形成される領域は、キャリア濃度が低減され、ｉ型（真性化）または実質的にｉ型であることが好ましい。
【0317】
これに対して、酸化物半導体の近傍に、加熱により脱離する酸素（以下、過剰酸素と呼ぶ場合がある。）を含む絶縁体を設け、熱処理を行うことで、当該絶縁体から酸化物半導体に酸素を供給し、酸素欠損、およびＶＯＨを低減することができる。ただし、ソース領域またはドレイン領域に過剰な量の酸素が供給されると、トランジスタ５００のオン電流の低下、または電界効果移動度の低下を引き起こすおそれがある。さらに、ソース領域またはドレイン領域に供給される酸素の量が基板面内でばらつくことで、トランジスタを有する半導体装置の特性にばらつきが出ることになる。
【0318】
よって、酸化物半導体中において、チャネル形成領域として機能する領域５３０ｂｃは、キャリア濃度が低減され、ｉ型または実質的にｉ型であることが好ましいが、ソース領域またはドレイン領域として機能する領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂは、キャリア濃度が高く、ｎ型であることが好ましい。つまり、酸化物半導体の領域５３０ｂｃの酸素欠損、およびＶＯＨを低減し、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂには過剰な量の酸素が供給されないようにすることが好ましい。
【0319】
そこで、本実施の形態では、酸化物５３０ｂ上に導電体５４２ａおよび導電体５４２ｂを設けた状態で、酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行い、領域５３０ｂｃの酸素欠損、およびＶＯＨの低減を図る。ここで、マイクロ波処理とは、例えばマイクロ波を用いて高密度プラズマを発生させる電源を有する装置を用いた処理のことを指す。
【0320】
酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行うことで、マイクロ波、またはＲＦ等の高周波を用いて酸素ガスをプラズマ化し、当該酸素プラズマを作用させることができる。このとき、マイクロ波、またはＲＦ等の高周波を領域５３０ｂｃに照射することもできる。プラズマ、マイクロ波などの作用により、領域５３０ｂｃのＶＯＨを分断し、水素Ｈを領域５３０ｂｃから除去し、酸素欠損ＶＯを酸素で補償することができる。つまり、領域５３０ｂｃにおいて、「ＶＯＨ→Ｈ＋ＶＯ」という反応が起きて、領域５３０ｂｃの水素濃度を低減することができる。よって、領域５３０ｂｃ中の酸素欠損、およびＶＯＨを低減し、キャリア濃度を低下させることができる。
【0321】
また、酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行う際、マイクロ波、またはＲＦ等の高周波、酸素プラズマなどの作用は、導電体５４２ａおよび導電体５４２ｂに遮蔽され、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂには及ばない。さらに、酸素プラズマの作用は、酸化物５３０ｂ、および導電体５４２を覆って設けられている、絶縁体５７１、および絶縁体５８０によって、低減することができる。これにより、マイクロ波処理の際に、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂで、ＶＯＨの低減、および過剰な量の酸素供給が発生しないので、キャリア濃度の低下を防ぐことができる。
【0322】
また、絶縁体５５２となる絶縁膜の成膜後、または絶縁体５５０となる絶縁膜の成膜後に、酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行うとことが好ましい。このように絶縁体５５２、または絶縁体５５０を介して、酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行うことで、効率良く領域５３０ｂｃ中へ酸素を注入することができる。また、絶縁体５５２を導電体５４２の側面、および領域５３０ｂｃの表面と接するように配置することで、領域５３０ｂｃへ必要量以上の酸素の注入を抑制し、導電体５４２の側面の酸化を抑制することができる。また、絶縁体５５０となる絶縁膜の成膜時に導電体５４２の側面の酸化を抑制することができる。
【0323】
また、領域５３０ｂｃ中に注入される酸素は、酸素原子、酸素分子、酸素ラジカル（Ｏラジカルともいう、不対電子をもつ原子または分子、あるいはイオン）など様々な形態がある。なお、領域５３０ｂｃ中に注入される酸素は、上述の形態のいずれか一または複数であれば好ましく、特に酸素ラジカルであると好適である。また、絶縁体５５２、および絶縁体５５０の膜質を向上させることができるので、トランジスタ５００の信頼性が向上する。
【0324】
このようにして、酸化物半導体の領域５３０ｂｃで選択的に酸素欠損、およびＶＯＨを除去して、領域５３０ｂｃをｉ型または実質的にｉ型とすることができる。さらに、ソース領域またはドレイン領域として機能する領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂに過剰な酸素が供給されるのを抑制し、導電性を維持することができる。これにより、トランジスタ５００の電気特性の変動を抑制し、基板面内でトランジスタ５００の電気特性のばらつきを少なくすることができる。
【0325】
以上のような構成にすることで、トランジスタ特性のばらつきが少ない半導体装置を提供することができる。また、信頼性が良好な半導体装置を提供することができる。また、良好な電気特性を有する半導体装置を提供することができる。
【0326】
また、図１７Ｂに示すように、トランジスタ５００のチャネル幅方向の断面視において、酸化物５３０ｂの側面と酸化物５３０ｂの上面との間に、湾曲面を有してもよい。つまり、当該側面の端部と当該上面の端部は、湾曲してもよい（以下、ラウンド状ともいう。）。
【0327】
上記湾曲面での曲率半径は、０ｎｍより大きく、導電体５４２と重なる領域の酸化物５３０ｂの膜厚より小さい、または、上記湾曲面を有さない領域の長さの半分より小さいことが好ましい。上記湾曲面での曲率半径は、具体的には、０ｎｍより大きく２０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１５ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とする。このような形状にすることで、絶縁体５５２、絶縁体５５０、絶縁体５５４、および導電体５６０の、酸化物５３０ｂへの被覆性を高めることができる。
【0328】
酸化物５３０は、化学組成が異なる複数の酸化物層の積層構造を有することが好ましい。具体的には、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、主成分である金属元素に対する元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、主成分である金属元素に対する元素Ｍの原子数比より、大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。
【0329】
また、酸化物５３０ｂは、ＣＡＡＣ－ＯＳなどの結晶性を有する酸化物であることが好ましい。ＣＡＡＣ－ＯＳなどの結晶性を有する酸化物は、不純物、及び欠陥（酸素欠損など）が少なく、結晶性の高い、緻密な構造を有している。よって、ソース電極またはドレイン電極による、酸化物５３０ｂからの酸素の引き抜きを抑制することができる。これにより、熱処理を行っても、酸化物５３０ｂから酸素が引き抜かれることを低減できるので、トランジスタ５００は、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対して安定である。
【0330】
ここで、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂの接合部において、伝導帯下端はなだらかに変化する。換言すると、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂの接合部における伝導帯下端は、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようにするためには、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面に形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。
【0331】
具体的には、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂが、酸素以外に共通の元素を主成分として有することで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、酸化物５３０ｂがＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、酸化物５３０ａとして、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物、Ｍ－Ｚｎ酸化物、元素Ｍの酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、インジウム酸化物などを用いてもよい。
【0332】
具体的には、酸化物５３０ａとして、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］もしくはその近傍の組成、またはＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：０．５［原子数比］もしくはその近傍の組成の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｂとして、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］もしくはその近傍の組成、またはＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］もしくはその近傍の組成の金属酸化物を用いればよい。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。また、元素Ｍとして、ガリウムを用いることが好ましい。
【0333】
なお、金属酸化物をスパッタリング法により成膜する場合、上記の原子数比は、成膜された金属酸化物の原子数比に限られず、金属酸化物の成膜に用いるスパッタリングターゲットの原子数比であってもよい。
【0334】
また、図１７Ａなどに示すように、酸化物５３０の上面および側面に接して、酸化アルミニウムなどにより形成される絶縁体５５２を設けることにより、酸化物５３０と絶縁体５５２の界面およびその近傍に、酸化物５３０に含まれるインジウムが偏在する場合がある。これにより、酸化物５３０の表面近傍が、インジウム酸化物に近い原子数比、またはＩｎ－Ｚｎ酸化物に近い原子数比になる。このように酸化物５３０、特に酸化物５３０ｂの表面近傍のインジウムの原子数比が大きくなることで、トランジスタ５００の電界効果移動度を向上させることができる。
【0335】
酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂを上述の構成とすることで、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。そのため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さくなり、トランジスタ５００は大きいオン電流、および高い周波数特性を得ることができる。
【0336】
絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、及び絶縁体５８１の少なくとも一は、水、水素などの不純物が、基板側から、または、トランジスタ５００の上方からトランジスタ５００に拡散するのを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。したがって、絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１の少なくとも一は、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料を用いることが好ましい。
【0337】
なお、本明細書において、バリア絶縁膜とは、バリア性を有する絶縁膜のことを指す。本明細書において、バリア性とは、対応する物質の拡散を抑制する機能（透過性が低いともいう）とする。または、対応する物質を、捕獲、および固着する（ゲッタリングともいう）機能とする。
【0338】
絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１としては、水、水素などの不純物、および酸素の拡散を抑制する機能を有する絶縁体を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを用いることができる。例えば、絶縁体５１２、絶縁体５４４、および絶縁体５７６として、より水素バリア性が高い、窒化シリコンなどを用いることが好ましい。また、例えば、絶縁体５１４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、および絶縁体５８１として、水素を捕獲および水素を固着する機能が高い、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムなどを用いることが好ましい。これにより、水、水素などの不純物が絶縁体５１２、および絶縁体５１４を介して、基板側からトランジスタ５００側に拡散することを抑制できる。または、水、水素などの不純物が絶縁体５８１よりも外側に配置されている層間絶縁膜などから、トランジスタ５００側に拡散するのを抑制することができる。または、絶縁体５２４などに含まれる酸素が、絶縁体５１２、および絶縁体５１４を介して基板側に、拡散するのを抑制することができる。または、絶縁体５８０などに含まれる酸素が、絶縁体５７４などを介してトランジスタ５００より上方に、拡散するのを抑制することができる。この様に、トランジスタ５００を、水、水素などの不純物、および酸素の拡散を抑制する機能を有する絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５７１、絶縁体５４４、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１で取り囲む構造とすることが好ましい。
【0339】
ここで、絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１として、アモルファス構造を有する酸化物を用いることが好ましい。例えば、ＡｌＯｘ（ｘは０より大きい任意数）、またはＭｇＯｙ（ｙは０より大きい任意数）などの金属酸化物を用いることが好ましい。このようなアモルファス構造を有する金属酸化物では、酸素原子がダングリングボンドを有しており、当該ダングリングボンドで水素を捕獲または固着する性質を有する場合がある。このようなアモルファス構造を有する金属酸化物をトランジスタ５００の構成要素として用いる、またはトランジスタ５００の周囲に設けることで、トランジスタ５００に含まれる水素、またはトランジスタ５００の周囲に存在する水素を捕獲または固着することができる。特にトランジスタ５００のチャネル形成領域に含まれる水素を捕獲または固着することが好ましい。アモルファス構造を有する金属酸化物をトランジスタ５００の構成要素として用いる、またはトランジスタ５００の周囲に設けることで、良好な特性を有し、信頼性の高いトランジスタ５００、および半導体装置を作製することができる。
【0340】
また、絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１は、アモルファス構造であることが好ましいが、一部に多結晶構造の領域が形成されていてもよい。また、絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１は、アモルファス構造の層と、多結晶構造の層と、が積層された多層構造であってもよい。例えば、アモルファス構造の層の上に多結晶構造の層が形成された積層構造でもよい。
【0341】
絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１の成膜は、例えば、スパッタリング法を用いて行えばよい。スパッタリング法は、成膜ガスに水素を含む分子を用いなくてよいので、絶縁体５１２、絶縁体５１４、絶縁体５４４、絶縁体５７１、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５８１の水素濃度を低減することができる。なお、成膜方法は、スパッタリング法に限られるものではなく、化学気相成長（ＣＶＤ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法などを適宜用いてもよい。
【0342】
また、絶縁体５１２、絶縁体５４４、および絶縁体５７６の抵抗率を低くすることが好ましい場合がある。例えば、絶縁体５１２、絶縁体５４４、および絶縁体５７６の抵抗率を概略１×１０１３Ωｃｍとすることで、半導体装置作製工程のプラズマ等を用いる処理において、絶縁体５１２、絶縁体５４４、および絶縁体５７６が、導電体５０３、導電体５４２、導電体５６０などのチャージアップを緩和することができる場合がある。絶縁体５１２、絶縁体５４４、および絶縁体５７６の抵抗率は、好ましくは、１×１０１０Ωｃｍ以上１×１０１５Ωｃｍ以下とする。
【0343】
また、絶縁体５１６、絶縁体５７４、絶縁体５８０、および絶縁体５８１は、絶縁体５１４よりも誘電率が低いことが好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体５１６、絶縁体５８０、および絶縁体５８１として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素および窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンなどを適宜用いればよい。
【0344】
また、絶縁体５８１は、一例として、層間膜、平坦化膜などとして機能する絶縁体とすることが好ましい。
【0345】
導電体５０３は、酸化物５３０、および導電体５６０と、重なるように配置する。ここで、導電体５０３は、絶縁体５１６に形成された開口に埋め込まれて設けることが好ましい。また、導電体５０３の一部が絶縁体５１４に埋め込まれる場合がある。
【0346】
導電体５０３は、導電体５０３ａ、および導電体５０３ｂを有する。導電体５０３ａは、当該開口の底面および側壁に接して設けられる。導電体５０３ｂは、導電体５０３ａに形成された凹部に埋め込まれるように設けられる。ここで、導電体５０３ｂの上部の高さは、導電体５０３ａの上部の高さおよび絶縁体５１６の上部の高さと概略一致する。
【0347】
ここで、導電体５０３ａは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。
【0348】
導電体５０３ａに、水素の拡散を低減する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体５０３ｂに含まれる水素などの不純物が、絶縁体５２４等を介して、酸化物５３０に拡散するのを防ぐことができる。また、導電体５０３ａに、酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体５０３ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。したがって、導電体５０３ａとしては、上記導電性材料を単層または積層とすればよい。例えば、導電体５０３ａは、窒化チタンを用いればよい。
【0349】
また、導電体５０３ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。例えば、導電体５０３ｂは、タングステンを用いればよい。
【0350】
導電体５０３は、第２のゲート電極として機能する場合がある。その場合、導電体５０３に印加する電位を、導電体５６０に印加する電位と、連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ５００のしきい値電圧（Ｖｔｈ）を制御することができる。特に、導電体５０３に負の電位を印加することにより、トランジスタ５００のＶｔｈをより大きくし、オフ電流を低減することが可能となる。したがって、導電体５０３に負の電位を印加したほうが、印加しない場合よりも、導電体５６０に印加する電位が０Ｖのときのドレイン電流を小さくすることができる。
【0351】
なお、酸化物５３０を高純度真性とし、酸化物５３０から不純物が極力排除された状態であるとする場合、導電体５０３、及び／または導電体５６０に電位を与えずに、トランジスタ５００をノーマリーオフとする（トランジスタ５００のしきい値電圧を０Ｖより大きくする）ことが期待できる場合がある。この場合においては、導電体５６０と、導電体５０３とを接続し、同一電位が与えられるようにすると好適である。
【0352】
また、導電体５０３の電気抵抗率は、上記の導電体５０３に印加する電位を考慮して設計され、導電体５０３の膜厚は当該電気抵抗率に合わせて設定される。また、絶縁体５１６の膜厚は、導電体５０３とほぼ同じになる。ここで、導電体５０３の設計が許す範囲で導電体５０３および絶縁体５１６の膜厚を薄くすることが好ましい。絶縁体５１６の膜厚を薄くすることで、絶縁体５１６中に含まれる水素などの不純物の絶対量を低減することができるので、当該不純物が酸化物５３０に拡散するのを低減することができる。
【0353】
なお、導電体５０３は、上面から見て、酸化物５３０の導電体５４２ａおよび導電体５４２ｂと重ならない領域の大きさよりも、大きく設けるとよい。特に、図１７Ｂに示すように、導電体５０３は、酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂのチャネル幅方向の端部よりも外側の領域においても、延伸していることが好ましい。つまり、酸化物５３０のチャネル幅方向における側面の外側において、導電体５０３と、導電体５６０とは、絶縁体を介して重畳していることが好ましい。当該構成を有することで、第１のゲート電極として機能する導電体５６０の電界と、第２のゲート電極として機能する導電体５０３の電界によって、酸化物５３０のチャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。本明細書において、第１のゲート、および第２のゲートの電界によって、チャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。
【0354】
なお、本明細書等において、Ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造のトランジスタとは、一対のゲート電極の一方および他方の電界によって、チャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を表す。また、本明細書等で開示するＳ－ｃｈａｎｎｅｌ構造は、Ｆｉｎ型構造およびプレーナ型構造とは異なる。Ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造を採用することで、短チャネル効果に対する耐性を高める、別言すると短チャネル効果が発生し難いトランジスタとすることができる。
【0355】
トランジスタ５００を、ノーマリーオフとして、且つ上記のＳ－Ｃｈａｎｎｅｌ構造とすることで、チャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。そのため、トランジスタ５００をＧＡＡ（Ｇａｔｅ Ａｌｌ Ａｒｏｕｎｄ）構造、またはＬＧＡＡ（Ｌａｔｅｒａｌ Ｇａｔｅ Ａｌｌ Ａｒｏｕｎｄ）構造と捉えることもできる。トランジスタ５００をＳ－Ｃｈａｎｎｅｌ構造、ＧＡＡ構造、またはＬＧＡＡ構造とすることで、酸化物５３０と、ゲート絶縁膜との界面または界面近傍に形成されるチャネル形成領域を、酸化物５３０のバルク全体とすることができる。別言すると、トランジスタ５００をＳ－Ｃｈａｎｎｅｌ構造、ＧＡＡ構造、またはＬＧＡＡ構造とすることで、キャリアパスをバルク全体として用いる、いわゆるＢｕｌｋ－Ｆｌｏｗタイプとすることができる。Ｂｕｌｋ－Ｆｌｏｗタイプのトランジスタ構造とすることで、トランジスタに流れる電流密度を向上させることが可能となるため、トランジスタのオン電流の向上、またはトランジスタの電界効果移動度を高めることが期待できる。
【0356】
また、図１７Ｂに示すように、導電体５０３は延伸させて、配線としても機能させている。ただし、これに限られることなく、導電体５０３の下に、配線として機能する導電体を設ける構成にしてもよい。また、導電体５０３は、必ずしも各トランジスタに一個ずつ設ける必要はない。例えば、導電体５０３を複数のトランジスタで共有する構成にしてもよい。
【0357】
なお、トランジスタ５００では、導電体５０３は、導電体５０３ａ、および導電体５０３ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５０３は、単層、または３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。
【0358】
絶縁体５２２、および絶縁体５２４は、ゲート絶縁体として機能する。
【0359】
絶縁体５２２は、水素（例えば、水素原子、水素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。また、絶縁体５２２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体５２２は、絶縁体５２４よりも水素および酸素の一方または双方の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。
【0360】
絶縁体５２２は、絶縁性材料であるアルミニウムおよびハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。当該絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウムおよびハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）などを用いることが好ましい。このような材料を用いて絶縁体５２２を形成した場合、絶縁体５２２は、酸化物５３０から基板側への酸素の放出と、トランジスタ５００の周辺部から酸化物５３０への水素等の不純物の拡散と、を抑制する層として機能する。よって、絶縁体５２２を設けることで、水素等の不純物が、トランジスタ５００の内側へ拡散することを抑制し、酸化物５３０中の酸素欠損の生成を抑制することができる。また、導電体５０３が、絶縁体５２４、又は酸化物５３０が有する酸素と反応することを抑制することができる。
【0361】
または、上記絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。または、これらの絶縁体を窒化処理してもよい。また、絶縁体５２２は、これらの絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは窒化シリコンを積層して用いてもよい。
【0362】
また、絶縁体５２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウムなどの、いわゆるｈｉｇｈ－ｋ材料を含む絶縁体を単層または積層で用いてもよい。トランジスタの微細化、および高集積化が進むと、ゲート絶縁体の薄膜化により、リーク電流などの問題が生じる場合がある。ゲート絶縁体として機能する絶縁体にｈｉｇｈ－ｋ材料を用いることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。また、絶縁体５２２として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などの誘電率が高い物質を用いることができる場合もある。
【0363】
酸化物５３０と接する絶縁体５２４は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコンなどを適宜用いればよい。
【0364】
また、トランジスタ５００の作製工程中において、酸化物５３０の表面が露出した状態で、加熱処理を行うと好適である。当該加熱処理は、例えば、１００℃以上６００℃以下、より好ましくは３５０℃以上５５０℃以下で行えばよい。なお、加熱処理は、窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気、または酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、もしくは１０％以上含む雰囲気で行う。例えば、加熱処理は酸素雰囲気で行うことが好ましい。これにより、酸化物５３０に酸素を供給して、酸素欠損（ＶＯ）の低減を図ることができる。また、加熱処理は減圧状態で行ってもよい。または、加熱処理は、窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、または１０％以上含む雰囲気で行ってもよい。または、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、または１０％以上含む雰囲気で加熱処理した後に、連続して窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気で加熱処理を行ってもよい。
【0365】
なお、酸化物５３０に加酸素化処理を行うことで、酸化物５３０中の酸素欠損を、供給された酸素により修復させる、別言すると「ＶＯ＋Ｏ→ｎｕｌｌ」という反応を促進させることができる。さらに、酸化物５３０中に残存した水素に供給された酸素が反応することで、当該水素をＨ２Ｏとして除去する（脱水化する）ことができる。これにより、酸化物５３０中に残存していた水素が酸素欠損に再結合してＶＯＨが形成されるのを抑制することができる。
【0366】
なお、絶縁体５２２、および絶縁体５２４が、２層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。また、絶縁体５２４は、酸化物５３０ａと重畳して島状に形成してもよい。この場合、絶縁体５４４が、絶縁体５２４の側面および絶縁体５２２の上面に接する構成になる。
【0367】
導電体５４２ａ、および導電体５４２ｂは酸化物５３０ｂの上面に接して設けられる。導電体５４２ａおよび導電体５４２ｂは、それぞれトランジスタ５００のソース電極またはドレイン電極として機能する。
【0368】
導電体５４２（導電体５４２ａ、および導電体５４２ｂ）としては、例えば、タンタルを含む窒化物、チタンを含む窒化物、モリブデンを含む窒化物、タングステンを含む窒化物、タンタルおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物などを用いることが好ましい。本発明の一態様においては、タンタルを含む窒化物が特に好ましい。また、例えば、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物などを用いてもよい。これらの材料は、酸化しにくい導電性材料、または、酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため、好ましい。
【0369】
なお、酸化物５３０ｂなどに含まれる水素が、導電体５４２ａまたは導電体５４２ｂに拡散する場合がある。特に、導電体５４２ａおよび導電体５４２ｂに、タンタルを含む窒化物を用いることで、酸化物５３０ｂなどに含まれる水素は、導電体５４２ａまたは導電体５４２ｂに拡散しやすく、拡散した水素は、導電体５４２ａまたは導電体５４２ｂが有する窒素と結合することがある。つまり、酸化物５３０ｂなどに含まれる水素は、導電体５４２ａまたは導電体５４２ｂに吸い取られる場合がある。
【0370】
また、導電体５４２の側面と導電体５４２の上面との間に、湾曲面が形成されないことが好ましい。当該湾曲面が形成されない導電体５４２とすることで、チャネル幅方向の断面における、導電体５４２の断面積を大きくすることができる。これにより、導電体５４２の導電率を大きくし、トランジスタ５００のオン電流を大きくすることができる。
【0371】
絶縁体５７１ａは、導電体５４２ａの上面に接して設けられており、絶縁体５７１ｂは、導電体５４２ｂの上面に接して設けられている。絶縁体５７１は、少なくとも酸素に対するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。したがって、絶縁体５７１は、酸素の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体５７１は、絶縁体５８０よりも酸素の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。絶縁体５７１としては、例えば、窒化シリコンなどのシリコンを含む窒化物を用いればよい。また、絶縁体５７１は、水素などの不純物を捕獲する機能を有することが好ましい。その場合、絶縁体５７１としては、アモルファス構造を有する金属酸化物、例えば、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムなどの絶縁体を用いればよい。特に、絶縁体５７１として、アモルファス構造を有する酸化アルミニウム、またはアモルファス構造の酸化アルミニウムを用いることで、より効果的に水素を捕獲または固着できる場合があるため好ましい。これにより、良好な特性を有し、信頼性の高いトランジスタ５００、および半導体装置を作製することができる。
【0372】
絶縁体５４４は、絶縁体５２４、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、導電体５４２、および絶縁体５７１を覆うように設けられる。絶縁体５４４として、水素を捕獲および水素を固着する機能を有することが好ましい。その場合、絶縁体５４４としては、窒化シリコンまたは、アモルファス構造を有する金属酸化物、例えば、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムなどの絶縁体を含むことが好ましい。また、例えば、絶縁体５４４として、酸化アルミニウムと、当該酸化アルミニウム上の窒化シリコンの積層膜を用いてもよい。
【0373】
上記のような絶縁体５７１および絶縁体５４４を設けることで、酸素に対するバリア性を有する絶縁体で導電体５４２を包み込むことができる。つまり、絶縁体５２４、および絶縁体５８０に含まれる酸素が、導電体５４２に拡散するのを防ぐことができる。これにより、絶縁体５２４、および絶縁体５８０に含まれる酸素によって、導電体５４２が直接酸化されて抵抗率が増大し、オン電流が低減するのを抑制することができる。
【0374】
絶縁体５５２は、ゲート絶縁体の一部として機能する。絶縁体５５２としては、酸素に対するバリア絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁体５５２としては、上述の絶縁体５７４に用いることができる絶縁体を用いればよい。絶縁体５５２として、アルミニウムおよびハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。当該絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウムおよびハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）、ハフニウムおよびシリコンを含む酸化物（ハフニウムシリケート）などを用いることができる。本実施の形態では、絶縁体５５２として、酸化アルミニウムを用いる。この場合、絶縁体５５２は、少なくとも酸素と、アルミニウムと、を有する絶縁体となる。
【0375】
図１７Ｂに示すように、絶縁体５５２は、酸化物５３０ｂの上面および側面、酸化物５３０ａの側面、絶縁体５２４の側面、および絶縁体５２２の上面に接して設けられる。つまり、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、および絶縁体５２４の導電体５６０と重なる領域は、チャネル幅方向の断面において、絶縁体５５２に覆われている。これにより、熱処理などを行った際に、酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂで酸素が脱離するのを、酸素に対するバリア性を有する絶縁体５５２でブロックすることができる。よって、酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂに酸素欠損（Ｖｏ）が形成されるのを低減することができる。これにより、領域５３０ｂｃに形成される、酸素欠損（Ｖｏ）、およびＶＯＨを低減することができる。よって、トランジスタ５００の電気特性を良好にし、信頼性を向上させることができる。
【0376】
また、逆に、絶縁体５８０および絶縁体５５０などに過剰な量の酸素が含まれていても、当該酸素が酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂに過剰に供給されるのを抑制することができる。よって、領域５３０ｂｃを介して、領域５３０ｂａおよび領域５３０ｂｂが過剰に酸化され、トランジスタ５００のオン電流の低下、または電界効果移動度の低下を起こすのを抑制することができる。
【0377】
また、図１７Ａに示すように、絶縁体５５２は、導電体５４２、絶縁体５７１、絶縁体５４４、および絶縁体５８０、それぞれの側面に接して設けられる。よって、導電体５４２の側面が酸化され、当該側面に酸化膜が形成されるのを低減することができる。これにより、トランジスタ５００のオン電流の低下、または電界効果移動度の低下を起こすのを抑制することができる。
【0378】
また、絶縁体５５２は、絶縁体５５４、絶縁体５５０、および導電体５６０と、ともに、絶縁体５８０などに形成された開口に設ける必要がある。トランジスタ５００の微細化を図るにあたって、絶縁体５５２の膜厚は薄いことが好ましい。絶縁体５５２の膜厚は、０．１ｎｍ以上、０．５ｎｍ以上、又は１．０ｎｍ以上とすることが好ましく、かつ１．０ｎｍ以下、３．０ｎｍ以下、又は５．０ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、上述した下限値、及び上限値はそれぞれ組み合わせることができるものとする。この場合、絶縁体５５２は、少なくとも一部において、上記のような膜厚の領域を有していればよい。また、絶縁体５５２の膜厚は絶縁体５５０の膜厚より薄いことが好ましい。この場合、絶縁体５５２は、少なくとも一部において、絶縁体５５０より膜厚が薄い領域を有していればよい。
【0379】
絶縁体５５２を上記のように膜厚を薄く成膜するには、ＡＬＤ法を用いて成膜することが好ましい。ＡＬＤ法は、プリカーサ及びリアクタントの反応を熱エネルギーのみで行う熱ＡＬＤ法、プラズマ励起されたリアクタントを用いるＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）法などがある。ＰＥＡＬＤ法では、プラズマを利用することで、より低温での成膜が可能となり好ましい場合がある。
【0380】
ＡＬＤ法は、原子の性質である自己制御性を利用し、一層ずつ原子を堆積することができるので、極薄の成膜が可能、アスペクト比の高い構造への成膜が可能、ピンホールなどの欠陥の少ない成膜が可能、被覆性に優れた成膜が可能、低温での成膜が可能、などの効果がある。よって、絶縁体５５２を絶縁体５８０などに形成された開口の側面などに被覆性良く、上記のような薄い膜厚で成膜することができる。
【0381】
なお、ＡＬＤ法で用いるプリカーサには炭素などを含むものがある。このため、ＡＬＤ法により設けられた膜は、他の成膜法により設けられた膜と比較して、炭素などの不純物を多く含む場合がある。なお、不純物の定量は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、またはＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて行うことができる。
【0382】
絶縁体５５０は、ゲート絶縁体の一部として機能する。絶縁体５５０は、絶縁体５５２の上面に接して配置することが好ましい。絶縁体５５０は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素および窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンなどを用いることができる。特に、酸化シリコン、および酸化窒化シリコンは熱に対し安定であるため好ましい。この場合、絶縁体５５０は、少なくとも酸素とシリコンと、を有する絶縁体となる。
【0383】
絶縁体５５０は、絶縁体５２４と同様に、絶縁体５５０中の水、水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体５５０の膜厚は、下限値としては１ｎｍ以上、又は０．５ｎｍ以上とすることが好ましく、かつ上限値としては１５ｎｍ以下、又は２０ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、上述した下限値、及び上限値はそれぞれ組み合わせることができるものとする。この場合、絶縁体５５０は、少なくとも一部において、上記のような膜厚の領域を有していればよい。
【0384】
図１７Ａ、及び図１７Ｂなどでは、絶縁体５５０を単層とする構成について示したが、本発明はこれに限られず、２層以上の積層構造としてもよい。例えば図１８Ｂに示すように、絶縁体５５０を、絶縁体５５０ａと、絶縁体５５０ａ上の絶縁体５５０ｂの２層の積層構造にしてもよい。
【0385】
図１８Ｂに示すように、絶縁体５５０を２層の積層構造とする場合、下層の絶縁体５５０ａは、酸素を透過しやすい絶縁体を用いて形成し、上層の絶縁体５５０ｂは、酸素の拡散を抑制する機能を有する絶縁体を用いて形成することが好ましい。このような構成にすることで、絶縁体５５０ａに含まれる酸素が、導電体５６０へ拡散するのを抑制することができる。つまり、酸化物５３０へ供給する酸素量の減少を抑制することができる。また、絶縁体５５０ａに含まれる酸素による導電体５６０の酸化を抑制することができる。例えば、絶縁体５５０ａは、上述した絶縁体５５０に用いることができる材料を用いて設け、絶縁体５５０ｂは、アルミニウムおよびハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。当該絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウムおよびハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）、ハフニウムおよびシリコンを含む酸化物（ハフニウムシリケート）などを用いることができる。本実施の形態では、絶縁体５５０ｂとして、酸化ハフニウムを用いる。この場合、絶縁体５５０ｂは、少なくとも酸素と、ハフニウムと、を有する絶縁体となる。また、絶縁体５５０ｂの膜厚は、下限値としては０．５ｎｍ以上、又は１．０ｎｍ以上とすることが好ましく、かつ上限値としては３．０ｎｍ以下、又は５．０ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、上述した下限値、及び上限値はそれぞれ組み合わせることができるものとする。この場合、絶縁体５５０ｂは、少なくとも一部において、上記のような膜厚の領域を有していればよい。
【0386】
なお、絶縁体５５０ａに酸化シリコン、酸化窒化シリコンなどを用いる場合、絶縁体５５０ｂは、比誘電率が高いｈｉｇｈ－ｋ材料である絶縁性材料を用いてもよい。ゲート絶縁体を、絶縁体５５０ａと絶縁体５５０ｂとの積層構造とすることで、熱に対して安定、かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。したがって、ゲート絶縁体の物理膜厚を保持したまま、トランジスタ動作時に印加するゲート電位の低減化が可能となる。また、ゲート絶縁体として機能する絶縁体の等価酸化膜厚（ＥＯＴ）の薄膜化が可能となる。よって、絶縁体５５０の絶縁耐圧を高くすることができる。
【0387】
絶縁体５５４は、ゲート絶縁体の一部として機能する。絶縁体５５４としては、水素に対するバリア絶縁膜を用いることが好ましい。これにより、導電体５６０に含まれる水素などの不純物が、絶縁体５５０、および酸化物５３０ｂに拡散するのを防ぐことができる。絶縁体５５４としては、上述した絶縁体５７６に用いることができる絶縁体を用いればよい。例えば、絶縁体５５４としてＰＥＡＬＤ法で成膜した窒化シリコンを用いればよい。この場合、絶縁体５５４は、少なくとも窒素と、シリコンと、を有する絶縁体となる。
【0388】
また、絶縁体５５４が、さらに酸素に対するバリア性を有してもよい。これにより、絶縁体５５０に含まれる酸素が、導電体５６０へ拡散するのを抑制することができる。
【0389】
また、絶縁体５５４は、絶縁体５５２、絶縁体５５０、および導電体５６０と、ともに、絶縁体５８０などに形成された開口に設ける必要がある。トランジスタ５００の微細化を図るにあたって、絶縁体５５４の膜厚は薄いことが好ましい。絶縁体５５４の膜厚は、下限値としては０．１ｎｍ以上、０．５ｎｍ以上、又は１．０ｎｍ以上とすることが好ましく、かつ上限値としては３．０ｎｍ以下、又は５．０ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、上述した下限値、及び上限値はそれぞれ組み合わせることができるものとする。この場合、絶縁体５５４は、少なくとも一部において、上記のような膜厚の領域を有していればよい。また、絶縁体５５４の膜厚は絶縁体５５０の膜厚より薄いことが好ましい。この場合、絶縁体５５４は、少なくとも一部において、絶縁体５５０より膜厚が薄い領域を有していればよい。
【0390】
導電体５６０は、トランジスタ５００の第１のゲート電極として機能する。導電体５６０は、導電体５６０ａと、導電体５６０ａの上に配置された導電体５６０ｂと、を有することが好ましい。例えば、導電体５６０ａは、導電体５６０ｂの底面および側面を包むように配置されることが好ましい。また、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、導電体５６０の上部の高さの位置は、絶縁体５５０の上部の高さの位置と概略一致している。なお、図１７Ａおよび図１７Ｂでは、導電体５６０は、導電体５６０ａと導電体５６０ｂの２層構造として示しているが、導電体５６０は、当該２層構造以外としては、単層構造、又は３層以上の積層構造とすることができる。
【0391】
導電体５６０ａは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。
【0392】
また、導電体５６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、絶縁体５５０に含まれる酸素により、導電体５６０ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。
【0393】
また、導電体５６０は、配線としても機能するため、導電性が高い導電体を用いることが好ましい。例えば、導電体５６０ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることができる。また、導電体５６０ｂは、積層構造とすることができる。具体的には、例えば、導電体５６０ｂは、チタン、または窒化チタンと上記導電性材料との積層構造とすることができる。
【0394】
また、トランジスタ５００では、導電体５６０は、絶縁体５８０などに形成されている開口を埋めるように自己整合的に形成される。導電体５６０をこのように形成することにより、導電体５４２ａと導電体５４２ｂとの間の領域に、導電体５６０を位置合わせすることなく確実に配置することができる。
【0395】
また、図１７Ｂに示すように、トランジスタ５００のチャネル幅方向において、絶縁体５２２の底面を基準としたときの、導電体５６０の、導電体５６０と酸化物５３０ｂとが重ならない領域の底面の高さは、酸化物５３０ｂの底面の高さより低いことが好ましい。ゲート電極として機能する導電体５６０が、絶縁体５５０などを介して、酸化物５３０ｂのチャネル形成領域の側面および上面を覆う構成とすることで、導電体５６０の電界を酸化物５３０ｂのチャネル形成領域全体に作用させやすくなる。よって、トランジスタ５００のオン電流を増大させ、周波数特性を向上させることができる。絶縁体５２２の底面を基準としたときの、酸化物５３０ａおよび酸化物５３０ｂと、導電体５６０とが、重ならない領域における導電体５６０の底面の高さと、酸化物５３０ｂの底面の高さと、の差は、下限値としては０ｎｍ以上、３ｎｍ以上、又は５ｎｍ以上とすることが好ましく、かつ上限値としては２０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、上述した下限値、及び上限値はそれぞれ組み合わせることができるものとする。
【0396】
絶縁体５８０は、絶縁体５４４上に設けられ、絶縁体５５０、および導電体５６０が設けられる領域に開口が形成されている。また、絶縁体５８０の上面は、平坦化されていてもよい。
【0397】
層間膜として機能する絶縁体５８０は、誘電率が低いことが好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。絶縁体５８０は、例えば、絶縁体５１６と同様の材料を用いて設けることが好ましい。特に、酸化シリコンおよび酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好ましい。特に、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、空孔を有する酸化シリコンなどの材料は、加熱により脱離する酸素を含む領域を容易に形成することができるため好ましい。
【0398】
絶縁体５８０は、絶縁体５８０中の水、水素などの不純物濃度は低減されていることが好ましい。例えば、絶縁体５８０は、酸化シリコン、酸化窒化シリコンなどのシリコンを含む酸化物を適宜用いればよい。
【0399】
絶縁体５７４は、水、水素などの不純物が、上方から絶縁体５８０に拡散するのを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましく、水素などの不純物を捕獲する機能を有することが好ましい。また、絶縁体５７４は、酸素の透過を抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。絶縁体５７４としては、アモルファス構造を有する金属酸化物、例えば、酸化アルミニウムなどの絶縁体を用いればよい。この場合、絶縁体５７４は、少なくとも酸素と、アルミニウムと、を有する絶縁体となる。絶縁体５１２と絶縁体５８１に挟まれた領域内で、絶縁体５８０に接して、水素などの不純物を捕獲する機能を有する、絶縁体５７４を設けることで、絶縁体５８０などに含まれる水素などの不純物を捕獲し、当該領域内における、水素の量を一定値にすることができる。特に、絶縁体５７４として、アモルファス構造を有する酸化アルミニウムを用いることで、より効果的に水素を捕獲または固着できる場合があるため好ましい。これにより、良好な特性を有し、信頼性の高いトランジスタ５００、および半導体装置を作製することができる。
【0400】
絶縁体５７６は、水、水素などの不純物が、上方から絶縁体５８０に拡散するのを抑制するバリア絶縁膜として機能する。絶縁体５７６は、絶縁体５７４の上に配置される。絶縁体５７６としては、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンなどの、シリコンを含む窒化物を用いることが好ましい。例えば、絶縁体５７６としてスパッタリング法で成膜された窒化シリコンを用いればよい。絶縁体５７６をスパッタリング法で成膜することで、密度が高い窒化シリコン膜を形成することができる。また、絶縁体５７６として、スパッタリング法で成膜された窒化シリコンの上に、さらに、ＰＥＡＬＤ法または、ＣＶＤ法で成膜された窒化シリコンを積層してもよい。
【0401】
また、トランジスタ５００の第１端子、又は第２端子の一方は、プラグとして機能する導電体５４０ａに電気的に接続され、トランジスタ５００の第１端子、又は第２端子の他方は、導電体５４０ｂに電気的に接続されている。なお、導電体５４０ａ、導電体５４０ｂなどは、上方の表示部ＤＳＰ、又は下方の回路部ＳＩＣに電気的に接続するための配線として機能する場合がある。なお、本明細書等では、導電体５４０ａ、及び導電体５４０ｂをまとめて導電体５４０と呼ぶこととする。
【0402】
導電体５４０ａは、一例として、導電体５４２ａと重畳する領域に設けられている。具体的には、導電体５４２ａと重畳する領域において、図１７Ａに示す絶縁体５７１、絶縁体５４４、絶縁体５８０、絶縁体５７４、絶縁体５７６、及び絶縁体５８１には開口部が形成されており、導電体５４０ａは、当該開口部の内側に設けられている。また、導電体５４０ｂは、一例として、導電体５４２ｂと重畳する領域に設けられている。具体的には、導電体５４２ｂと重畳する領域において、図１７Ａに示す絶縁体５７１、絶縁体５４４、絶縁体５８０、絶縁体５７４、絶縁体５７６、及び絶縁体５８１には開口部が形成されており、導電体５４０ｂは、当該開口部の内側に設けられている。
【0403】
さらに、図１７Ａに示すとおり、導電体５４２ａと重畳する領域の開口部の側面と導電体５４０ａとの間には、不純物に対してバリア性を有する絶縁体として、絶縁体５４１ａを設けてもよい。同様に、導電体５４２ｂと重畳する領域の開口部の側面と導電体５４０ｂとの間には、不純物に対してバリア性を有する絶縁体として、絶縁体５４１ｂを設けてもよい。なお、本明細書等では、絶縁体５４１ａ、及び絶縁体５４１ｂをまとめて絶縁体５４１と呼ぶこととする。
【0404】
導電体５４０ａおよび導電体５４０ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体５４０ａおよび導電体５４０ｂは積層構造としてもよい。
【0405】
また、導電体５４０を積層構造とする場合、絶縁体５７４、絶縁体５７６、絶縁体５８１、絶縁体５８０、絶縁体５４４、および絶縁体５７１の近傍に配置される第１の導電体には、水、水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、ルテニウム、酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。また、水、水素などの不純物の透過を抑制する機能を有する導電性材料は、単層または積層で用いてもよい。また、絶縁体５７６より上層に含まれる水、水素などの不純物が、導電体５４０ａおよび導電体５４０ｂを通じて酸化物５３０に混入することを抑制することができる。
【0406】
絶縁体５４１ａおよび絶縁体５４１ｂとしては、絶縁体５４４などに用いることができるバリア絶縁膜を用いればよい。例えば、絶縁体５４１ａおよび絶縁体５４１ｂとして、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化シリコンなどの絶縁体を用いればよい。絶縁体５４１ａおよび絶縁体５４１ｂは、絶縁体５７４、絶縁体５７６、および絶縁体５７１に接して設けられるので、絶縁体５８０などに含まれる水、水素などの不純物が、導電体５４０ａおよび導電体５４０ｂを通じて酸化物５３０に混入するのを抑制することができる。特に、窒化シリコンは水素に対するブロッキング性が高いので好適である。また、絶縁体５８０に含まれる酸素が導電体５４０ａおよび導電体５４０ｂに吸収されるのを防ぐことができる。
【0407】
絶縁体５４１ａおよび絶縁体５４１ｂを、図１７Ａに示すように積層構造にする場合、絶縁体５８０などの開口の内壁に接する第１の絶縁体と、その内側の第２の絶縁体は、酸素に対するバリア絶縁膜と、水素に対するバリア絶縁膜を組み合わせて用いることが好ましい。
【0408】
例えば、第１の絶縁体として、ＡＬＤ法で成膜された酸化アルミニウムを用い、第２の絶縁体として、ＰＥＡＬＤ法で成膜された窒化シリコンを用いればよい。このような構成にすることで、導電体５４０の酸化を抑制し、さらに、導電体５４０に水素が混入するのを低減することができる。
【0409】
なお、トランジスタ５００では、絶縁体５４１の第１の絶縁体および絶縁体５４１の第２の導電体を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、絶縁体５４１を単層、または３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ５００では、導電体５４０の第１の導電体および導電体５４０の第２の導電体を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５４０を単層、または３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。
【0410】
なお、本発明の一態様の半導体装置に含まれるトランジスタの構造は、図１６、図１７Ａ、及び図１７Ｂに示したトランジスタ５００に限定されない。本発明の一態様の半導体装置に含まれるトランジスタの構造は、状況に応じて、変更してもよい。
【0411】
また、本実施の形態において、表示部ＤＳＰに含まれるトランジスタ１８０は、ボトムゲート構造のトランジスタとしたが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図１４Ａに示す表示装置（表示システム）は、図１９に示す表示装置（表示システム）のとおり、表示部ＤＳＰに含まれるトランジスタ１８０を層ＯＳＣに適用できるＯＳトランジスタと同様の構成としてもよい。また、図１９に示す表示装置（表示システム）は、図１６に示す表示装置（表示システム）と同様に、図２０に示す表示装置（表示システム）のとおり、層ＯＳＣを設けてもよい。つまり、本発明の一態様の表示システムは、複数積層されたＯＳトランジスタを有する構成とすることができる。
【0412】
上記のとおり、回路部ＳＩＣと、回路部ＳＩＣの上方に表示部ＤＳＰを設けることによって、画像を処理する機能、画像を補正する機能、フレームレートを可変する機能、人工知能を利用した機能などを有する表示装置、又は表示システム（本明細書では、当該表示装置、又は当該表示システムを超高精細ＯＬＥＤシステムディスプレイと呼ぶ）を構成することができる。また、回路部ＳＩＣと、回路部ＳＩＣと、の間に層ＯＳＣを設けることによって、回路部ＳＩＣに含まれる半導体基板上に形成されるトランジスタとは別のトランジスタを設けることができるため、回路部ＳＩＣに含まれる周辺回路ＤＲＶ、及び機能回路ＭＦＮＣにおいて設計の幅を広げることができる。また、層ＯＳＣに回路を設けることで、超高精細ＯＬＥＤシステムディスプレイの回路面積の増加を防ぐことができる。
【0413】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0414】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）について説明する。
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）について説明する。
【0415】
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【0416】
＜結晶構造の分類＞
まず、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図２１Ａを用いて説明を行う。図２１Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。
まず、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図２１Ａを用いて説明を行う。図２１Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。
【0417】
図２１Ａに示すように、酸化物半導体は、大きく分けて「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（結晶性）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」と、に分類される。また、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ」の中には、ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓが含まれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の中には、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が含まれる（ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ａｎｄ ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）。なお、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の分類には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ、及びｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓは除かれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌ」の中には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、及びｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌが含まれる。
【0418】
なお、図２１Ａに示す太枠内の構造は、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」との間の中間状態であり、新しい境界領域（Ｎｅｗ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｈａｓｅ）に属する構造である。すなわち、当該構造は、エネルギー的に不安定な「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」、及び「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」とは全く異なる構造と言い換えることができる。
【0419】
なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。ここで、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」に分類されるＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜のＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ－Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを図２１Ｂに示す（縦軸は強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を任意単位（ａ．ｕ．）で表している）。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ－Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。以降、図２１Ｂに示すＧＩＸＤ測定で得られるＸＲＤスペクトルを、単にＸＲＤスペクトルと記す場合がある。なお、図２１Ｂに示すＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、図２１Ｂに示すＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜の厚さは、５００ｎｍである。
【0420】
図２１Ｂに示すように、ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、明確な結晶性を示すピークが検出される。具体的には、ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、２θ＝３１°近傍に、ｃ軸配向を示すピークが検出される。なお、図２１Ｂに示すように、２θ＝３１°近傍のピークは、ピーク強度が検出された角度を軸に左右非対称である。
【0421】
また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ Ｂｅａｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう。）にて評価することができる。ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜の回折パターンを、図２１Ｃに示す。図２１Ｃは、電子線を基板に対して平行に入射するＮＢＥＤによって観察される回折パターンである。なお、図２１Ｃに示すＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、極微電子線回折法では、プローブ径を１ｎｍとして電子線回折が行われる。
【0422】
図２１Ｃに示すように、ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ｃ軸配向を示す複数のスポットが観察される。
【0423】
＜＜酸化物半導体の構造＞＞
なお、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、図２１Ａとは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、及びｎｃ－ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
なお、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、図２１Ａとは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、及びｎｃ－ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
【0424】
ここで、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、及びａ－ｌｉｋｅ ＯＳの詳細について、説明を行う。
【0425】
［ＣＡＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＡＣ－ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ－ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ－ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ－ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
ＣＡＡＣ－ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ－ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ－ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ－ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
【0426】
なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。
【0427】
また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ像において、格子像として観察される。
【0428】
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。
【0429】
また、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう。）を対称中心として、点対称の位置に観測される。
【0430】
上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないこと、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化すること、などによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
【0431】
なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ－ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、及びＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
【0432】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、及び欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物、欠陥（酸素欠損など）などの少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。したがって、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ－ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
【0433】
［ｎｃ－ＯＳ］
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ－ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、及び非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ－ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、及び非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
【0434】
［ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ］
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆又は低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆又は低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。
【0435】
＜＜酸化物半導体の構成＞＞
次に、上述のＣＡＣ－ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ－ＯＳは材料構成に関する。
次に、上述のＣＡＣ－ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ－ＯＳは材料構成に関する。
【0436】
［ＣＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【0437】
さらに、ＣＡＣ－ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。
【0438】
ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、およびＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、および［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。
【0439】
具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。
【0440】
なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【0441】
例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【0442】
ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ－ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、および良好なスイッチング動作を実現することができる。
【0443】
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ＣＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【0444】
＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
【0445】
上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
【0446】
トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１３ｃｍ－３以下、より好ましくは１×１０１１ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ－３未満であり、１×１０－９ｃｍ－３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性又は実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性又は実質的に高純度真性な酸化物半導体を呼称する場合がある。
【0447】
また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
【0448】
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【0449】
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【0450】
＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
【0451】
酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコン、炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコン、炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコン、炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【0452】
また、酸化物半導体にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【0453】
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【0454】
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満にする。
【0455】
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【0456】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0457】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器の一例として、表示装置、表示システムの少なくとも一が適用されたヘッドマウントディスプレイの例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器の一例として、表示装置、表示システムの少なくとも一が適用されたヘッドマウントディスプレイの例について説明する。
【0458】
【0459】
ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１、表示部８３０２、操作ボタン８３０３、及びバンド状の固定具８３０４を有する。
【0460】
操作ボタン８３０３は、電源ボタンなどの機能を有する。また操作ボタン８３０３の他にボタンを有していてもよい。
【0461】
また、図２２Ｃに示すように、表示部８３０２と使用者の目の位置との間に、レンズ８３０５を有していてもよい。レンズ８３０５により、使用者は表示部８３０２を拡大してみることができるため、より臨場感が高まる。このとき、図２２Ｃに示すように、視度調節のためにレンズの位置を変化させるダイヤル８３０６を有していてもよい。
【0462】
表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することができる。本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一は、極めて精細度が高いため、図２２Ｃのようにレンズ８３０５を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。
【0463】
【0464】
表示部８３０２は、左右２つの領域にそれぞれ右目用の画像と、左目用の画像の２つの画像を並べて表示することができる。これにより、両眼視差を用いた立体映像を表示することができる。
【0465】
また、表示部８３０２の全域に亘って、両方の目で視認可能な一つの画像を表示してもよい。これにより、視野の両端に亘ってパノラマ映像を表示することが可能となるため、現実感が高まる。
【0466】
ここで、ヘッドマウントディスプレイ８３００は、ユーザの頭部の大きさ、または目の位置などに応じて、表示部８３０２の曲率を適切な値に変化させる機構を有することが好ましい。例えば、表示部８３０２の曲率を調整するためのダイヤル８３０７を操作することで、ユーザ自身が表示部８３０２の曲率を調整してもよい。または、筐体８３０１にユーザの頭部の大きさ、または目の位置などを検出するセンサ（例えばカメラ、接触式センサ、非接触式センサなど）を設け、センサの検出データに基づいて表示部８３０２の曲率を調整する機構を有していてもよい。
【0467】
また、レンズ８３０５を用いる場合には、表示部８３０２の曲率と同期して、レンズ８３０５の位置及び角度を調整する機構を備えることが好ましい。または、ダイヤル８３０６が、レンズの角度を調整する機能を有していてもよい。
【0468】
図２２Ｅ及び図２２Ｆには、表示部８３０２の曲率を制御する駆動部８３０８を備える例を示している。駆動部８３０８は、表示部８３０２の少なくとも一部と固定されている。駆動部８３０８は、表示部８３０２と固定される部分が変形または移動することにより、表示部８３０２を変形させる機能を有する。
【0469】
図２２Ｅには、頭部の大きさが比較的大きなユーザ８３１０が筐体８３０１を装着している場合の模式図である。このとき、表示部８３０２の形状が、曲率が比較的小さく（曲率半径が大きく）なるように、駆動部８３０８により調整されている。
【0470】
一方、図２２Ｆには、ユーザ８３１０と比較して頭部の大きさが小さいユーザ８３１１が、筐体８３０１を装着している場合を示している。また、ユーザ８３１１は、ユーザ８３１０と比較して、両目の間隔が狭い。このとき、表示部８３０２の形状は、表示部８３０２の曲率が大きく（曲率半径が小さく）なるように、駆動部８３０８により調整される。図２２Ｆには、図２２Ｅでの表示部８３０２の位置及び形状を破線で示している。
【0471】
このように、ヘッドマウントディスプレイ８３００は、表示部８３０２の曲率を調整する機構を有することで、老若男女様々なユーザに、最適な表示を提供することができる。
【0472】
また、表示部８３０２に表示するコンテンツに応じて、表示部８３０２の曲率を変化させることで、ユーザに高い臨場感を与えることもできる。例えば、表示部８３０２の曲率を振動させることで揺れを表現することができる。このように、コンテンツ内の場面に合わせた様々な演出をすることができ、ユーザに新たな体験を提供することができる。さらにこのとき、筐体８３０１に設けた振動モジュールと連動させることにより、より臨場感の高い表示が可能となる。
【0473】
なお、ヘッドマウントディスプレイ８３００は、図２２Ｄに示すように２つの表示部８３０２を有していてもよい。
【0474】
２つの表示部８３０２を有することで、使用者は片方の目につき１つの表示部を見ることができる。これにより、視差を用いた３次元表示等を行う際であっても、高い解像度の映像を表示することができる。また、表示部８３０２は使用者の目を概略中心とした円弧状に湾曲している。これにより、使用者の目から表示部の表示面までの距離が一定となるため、使用者はより自然な映像を見ることができる。また、表示部からの光の輝度及び色度が見る角度によって変化してしまうような場合であっても、表示部の表示面の法線方向に使用者の目が位置するため、実質的にその影響を無視することができるため、より現実感のある映像を表示することができる。
【0475】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0476】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
【0477】
図２３Ａに示す表示モジュール６０００は、上部カバー６００１と下部カバー６００２との間に、ＦＰＣ６００５が接続された表示装置６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、及びバッテリ６０１１を有する。
【0478】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置、表示システムの少なくとも一を、表示装置６００６に用いることができる。表示装置６００６により、極めて消費電力の低い表示モジュールを実現することができる。
【0479】
上部カバー６００１及び下部カバー６００２は、表示装置６００６のサイズに合わせて、形状及び寸法を適宜変更することができる。
【0480】
表示装置６００６はタッチパネルとしての機能を有していてもよい。
【0481】
フレーム６００９は、表示装置６００６の保護機能、プリント基板６０１０の動作により発生する電磁波を遮断する機能、放熱板としての機能等を有していてもよい。
【0482】
プリント基板６０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路、バッテリ制御回路等を有する。
【0483】
図２３Ｂは、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール６０００の断面概略図である。
【0484】
表示モジュール６０００は、プリント基板６０１０に設けられた発光部６０１５及び受光部６０１６を有する。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂ）を有する。
【0485】
表示装置６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０及びバッテリ６０１１と重ねて設けられている。表示装置６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。
【0486】
発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示装置６００６の上部を経由し、導光部６０１７ｂを通って受光部６０１６に達する。例えば指またはスタイラスなどの被検知体により、光６０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
【0487】
発光部６０１５は、例えば表示装置６００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部６０１６は、発光部６０１５と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
【0488】
発光部６０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができ、特に、赤外線を発する光源を用いることが好ましい。受光部６０１６は、発光部６０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
【0489】
光６０１８を透過する導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂにより、発光部６０１５と受光部６０１６とを表示装置６００６の下側に配置することができ、外光が受光部６０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いると、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
【0490】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0491】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用可能な、電子機器の例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用可能な、電子機器の例について説明する。
【0492】
図２４Ａに示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることができる携帯情報端末機である。
【0493】
電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、及び光源６５０８を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。
【0494】
表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することができる。
【0495】
図２４Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。
【0496】
筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。
【0497】
保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が図示しない接着層により固定されている。
【0498】
また、表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されている。また、当該折り返された部分に、ＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。またＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。
【0499】
表示パネル６５１１には、例えば、フレキシブルディスプレイパネルを適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
【0500】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0501】
（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製された表示装置、表示システムの少なくとも一を備える電子機器について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製された表示装置、表示システムの少なくとも一を備える電子機器について説明する。
【0502】
以下で例示する電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を備えるものである。したがって、高い解像度が実現された電子機器である。また高い解像度と、大きな画面が両立された電子機器とすることができる。
【0503】
本発明の一態様は、表示装置と、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、タッチセンサ、及び操作ボタンのうち、少なくとも一つと、を有する。
【0504】
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
【0505】
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
【0506】
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像、情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
【0507】
本発明の一態様の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【0508】
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、ノート型のパーソナルコンピュータ、モニタ装置、デジタルサイネージ、パチンコ機、ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
【0509】
本発明の一態様が適用された電子機器は、家屋、またはビルなどの建物の内壁または外壁、自動車等の内装または外装等が有する平面または曲面に沿って組み込むことができる。
【0510】
図２５Ａは、ファインダー８１００を取り付けた状態のカメラ８０００の外観を示す図である。
【0511】
カメラ８０００は、筐体８００１、表示部８００２、操作ボタン８００３、シャッターボタン８００４等を有する。またカメラ８０００には、着脱可能なレンズ８００６が取り付けられている。
【0512】
なおカメラ８０００は、レンズ８００６と筐体とが一体となっていてもよい。
【0513】
カメラ８０００は、シャッターボタン８００４を押す、またはタッチパネルとして機能する表示部８００２をタッチすることにより撮像することができる。
【0514】
筐体８００１は、電極を有するマウントを有し、ファインダー８１００のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
【0515】
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３を有する。
【0516】
筐体８１０１は、カメラ８０００のマウントと係合するマウントにより、カメラ８０００に取り付けられている。ファインダー８１００はカメラ８０００から受信した映像等を表示部８１０２に表示させることができる。
【0517】
ボタン８１０３は、電源ボタン等としての機能を有する。
【0518】
カメラ８０００の表示部８００２、及びファインダー８１００の表示部８１０２に、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することができる。なお、ファインダーが内蔵されたカメラ８０００であってもよい。
【0519】
図２５Ｂは、ウェアラブル端末の一例である情報端末５９００の外観を示す図である。情報端末５９００は、筐体５９０１、表示部５９０２、操作ボタン５９０３、リューズ５９０４、バンド５９０５などを有する。
【0520】
ウェアラブル端末は、上記実施の形態で説明した表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することで、表示部５９０２において、表示品位の高い画像を表示することができる。
【0521】
図２５Ｃは、ゲーム機の一例である携帯ゲーム機５２００の外観を示す図である。携帯ゲーム機５２００は、筐体５２０１、表示部５２０２、ボタン５２０３等を有する。
【0522】
また、携帯ゲーム機５２００の映像は、テレビジョン装置、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、ゲーム用ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなどの表示装置によって、出力することができる。
【0523】
携帯ゲーム機５２００に上記実施の形態で説明した表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することによって、表示部５２０２において、表示品位の高い画像を表示することができる。また、低消費電力の携帯ゲーム機５２００を実現することができる。また、低消費電力により、回路からの発熱を低減することができるため、発熱によるその回路自体、周辺回路、及びモジュールへの影響を少なくすることができる。
【0524】
図２６Ａは、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
【0525】
ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
【0526】
ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した映像情報を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３はカメラを備え、使用者の眼球またはまぶたの動きの情報を入力手段として用いることができる。
【0527】
また、装着部８２０１には、使用者に触れる位置に、使用者の眼球の動きに伴って流れる電流を検知可能な複数の電極が設けられ、視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流により、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能、使用者の頭部の動きに合わせて表示部８２０４に表示する映像を変化させる機能などを有していてもよい。
【0528】
表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することができる。
【0529】
図２６Ｂ、図２６Ｃ、及び図２６Ｄは、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。
【0530】
使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると、使用者が高い臨場感を感じることができるため好ましい。また、表示部８３０２の異なる領域に表示された別の画像を、レンズ８３０５を通して視認することで、視差を用いた３次元表示等を行うこともできる。なお、表示部８３０２を１つ設ける構成に限られず、表示部８３０２を２つ設け、使用者の片方の目につき１つの表示部を配置してもよい。
【0531】
なお、表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置、表示システムの少なくとも一を適用することができる。本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置は、極めて精細度が高いため、図２６Ｄのようにレンズ８３０５を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。
【0532】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0533】
ＤＳＰ：表示部、ＯＳＣ：層、ＳＩＣ：回路部、ＣＨＰ：回路部、ＤＲＶ：周辺回路、ＭＦＮＣ：機能回路、ＭＦＮＣａ：機能回路、ＭＦＮＣｂ：機能回路、ＤＲＶａ：回路、ＤＲＶｂ：回路、ＭＤＶ：記憶装置、ＰＸ：画素、ＭＣ：メモリセル、ＧＬ：配線、ＳＬ：配線、ＳＮＣＬ：配線、ＭＬ：配線、ＢＳＬ：バス配線、ＭＣ１：メモリセル、ＭＣ２：メモリセル、ＭＣ２Ａ：メモリセル、ＭＣ３：メモリセル、ＭＣ４：メモリセル、ＭＣ５：メモリセル、ＭＣ６：メモリセル、Ｍ１：トランジスタ、Ｍ２：トランジスタ、Ｍ３：トランジスタ、Ｍ１０：トランジスタ、Ｍ１１：トランジスタ、ＣＡ：容量、ＣＢ：容量、ＭＥ：ＭＴＪ素子、ＦＬ：層、ＴＩＳ：層、ＲＬ：層、ＲＭ：抵抗変化素子、ＰＣＭ１：相変化メモリ、ＴＥ：電極、ＣＨＬ：相変化層、ＢＥ：電極、ＦＥＡ：強誘電キャパシタ、ＷＯＬ：配線、ＢＩＬ：配線、ＣＶＬ：配線、ＢＧＬ：配線、ＣＡＬ：配線、ＲＢＬ：配線、ＷＢＬ：配線、ＳＯＬ：配線、ＷＬ：配線、ＢＬ：配線、ＦＣＡ：配線、ＨＭＤ：電子機器、ＥＸＤＶ：装置、ＥＸＤＶ１：装置、ＥＸＤＶ２：装置、ＥＸＤＶ３：装置、ＲＦＳ：ＲＦ信号、ＣＬＤ：クラウドコンピューティング、ＨＰ：ヘッドホン部、ＦＧ：指、ＨＮＤ：手、ＤＰＣ：表示画像、ＯＰＡ：操作領域、ＩＣＮ：アイコン、１１：ソースドライバ回路、１２：デジタルアナログ変換回路、１３：ゲートドライバ回路、１４：レベルシフタ、２１：記憶装置、２２：ＧＰＵ、２２ａ：回路、２２ｂ：回路、２３：ＥＬ補正回路、２４：タイミングコントローラ、２５：ＣＰＵ、２６：センサコントローラ、２７：電源回路、３１：メモリ制御回路、４１：高周波回路、４１ａ：高周波回路、４１ｂ：高周波回路、１００：表示装置、１００Ａ：表示装置、１０１：基板、１１６：絶縁体、１１７：絶縁体、１１８：絶縁体、１２６：導電体、１２７：導電体、１２８：導電体、１７０：トランジスタ、１７１：素子分離層、１７２ａ：低抵抗領域、１７２ｂ：低抵抗領域、１７３：半導体領域、１７４：絶縁体、１７５：導電体、１８０：トランジスタ、２００：表示システム、２００Ａ：表示システム、２００Ｂ：表示システム、２００Ｃ：表示システム、２００Ｄ：表示システム、２１１：導電体、２１２：導電体、２２１：絶縁体、２２２：絶縁体、２２３：絶縁体、２２４：絶縁体、２３１：半導体、２５１：絶縁体、２６０Ｒ：発光デバイス、２６０Ｇ：発光デバイス、２６０Ｂ：発光デバイス、２６０Ｗ：発光デバイス、２６１：画素電極、２６２Ｒ：ＥＬ層、２６２Ｇ：ＥＬ層、２６２Ｂ：ＥＬ層、２６２Ｗ：ＥＬ層、２６２ａ：ＥＬ層、２６２ｂ：ＥＬ層、２６３：共通電極、２６４Ｒ：着色層、２６４Ｇ：着色層、２６４Ｂ：着色層、２７１：保護層、２７２：絶縁体、５００：トランジスタ、５０３：導電体、５０３ａ：導電体、５０３ｂ：導電体、５１２：絶縁体、５１４：絶縁体、５１６：絶縁体、５２２：絶縁体、５２４：絶縁体、５３０：酸化物、５３０ａ：酸化物、５３０ｂ：酸化物、５３０ｂａ：領域、５３０ｂｂ：領域、５３０ｂｃ：領域、５４０：導電体、５４０ａ：導電体、５４０ｂ：導電体、５４１：絶縁体、５４１ａ：絶縁体、５４１ｂ：絶縁体、５４２：導電体、５４２ａ：導電体、５４２ｂ：導電体、５４４：絶縁体、５５０：絶縁体、５５０ａ：絶縁体、５５０ｂ：絶縁体、５５２：絶縁体、５５４：絶縁体、５６０：導電体、５６０ａ：導電体、５６０ｂ：導電体、５７１：絶縁体、５７１ａ：絶縁体、５７１ｂ：絶縁体、５７４：絶縁体、５７６：絶縁体、５８０：絶縁体、５８１：絶縁体、４４１１：発光層、４４１２：発光層、４４１３：発光層、４４２０：層、４４３０：層、５２００：携帯ゲーム機、５２０１：筐体、５２０２：表示部、５２０３：ボタン、５９００：情報端末、５９０１：筐体、５９０２：表示部、５９０３：操作ボタン、５９０４：リューズ、５９０５：バンド、６０００：表示モジュール、６００１：上部カバー、６００２：下部カバー、６００５：ＦＰＣ、６００６：表示装置、６００９：フレーム、６０１０：プリント基板、６０１１：バッテリ、６０１５：発光部、６０１７ａ：導光部、６０１７ｂ：導光部、６０１８：光、６５００：電子機器、６５０１：筐体、６５０２：表示部、６５０３：電源ボタン、６５０４：ボタン、６５０５：スピーカ、６５０６：マイク、６５０７：カメラ、６５０８：光源、６５１０：保護部材、６５１１：表示パネル、６５１２：光学部材、６５１３：タッチセンサパネル、６５１５：ＦＰＣ、６５１６：ＩＣ、６５１７：プリント基板、６５１８：バッテリ、８０００：カメラ、８００１：筐体、８００２：表示部、８００３：操作ボタン、８００４：シャッターボタン、８００６：レンズ、８１００：ファインダー、８１０１：筐体、８１０２：表示部、８１０３：ボタン、８２００：ヘッドマウントディスプレイ、８２０１：装着部、８２０２：レンズ、８２０３：本体、８２０４：表示部、８２０５：ケーブル、８２０６：バッテリ、８３００：ヘッドマウントディスプレイ、８３０１：筐体、８３０２：表示部、８３０３：操作ボタン、８３０４：固定具、８３０５：レンズ、８３０６：ダイヤル、８３０７：ダイヤル、８３０８：駆動部、８３１０：ユーザ、８３１１：ユーザ
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図22D】
【図22E】
【図22F】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図26D】