JP2016027626A - 半導体装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置及び半導体装置の作製方法について、図1乃至図12を参照して説明する。
図1(A)は、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ100の上面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す一点鎖線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図1(C)は、図1(A)に示す一点鎖線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。なお、図1(A)において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ100の構成要素の一部(ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等)を省略して図示している。また、一点鎖線X1−X2方向をチャネル長方向、一点鎖線Y1−Y2方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図1(A)と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板102として用いてもよい。なお、基板102として、ガラス基板を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
第1のゲート電極として機能する導電膜104、及びソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜112a、112bとしては、クロム(Cr)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
トランジスタ100の第1のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜106、107としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜106、107の積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または3層以上の絶縁膜を用いてもよい。
酸化物半導体膜108としては、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物、In−M−Zn酸化物を用いることができる。とくに、酸化物半導体膜108としては、In−M−Zn酸化物を用いると好ましい。
絶縁膜114、116は、酸化物半導体膜108に酸素を供給する機能を有する。また、絶縁膜118は、トランジスタ100の保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜114、116は、酸素を有する。また、絶縁膜114は、酸素を透過することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜114は、後に形成する絶縁膜116を形成する際の、酸化物半導体膜108へのダメージ緩和膜としても機能する。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図2(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図3(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図4(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図5(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図6(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図7(A)乃至(C)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、図1(A)乃至(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、図8(A)乃至(D)を用いて説明する。なお、先に説明した機能と同様の機能を有する場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
次に、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ100の作製方法について、図10乃至図12を用いて以下詳細に説明する。なお、図10乃至図12は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。また、図10(A)、(C)、(E)、(G)、図11(A)、(C)、(E)、及び図12(A)、(C)、(E)、(G)は、トランジスタ100の作製途中のチャネル長方向の断面図であり、図10(B)、(D)、(F)、(H)、図11(B)、(D)、(F)、及び図12(B)、(D)、(F)、(H)は、トランジスタ100の作製途中のチャネル幅方向の断面図である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置に含まれる酸化物半導体膜について以下詳細に説明を行う。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
まずは、CAAC−OSについて説明する。
次に、nc−OSについて説明する。
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。
以下では、CAAC−OSの成膜モデルの一例について説明する。
本実施の形態においては、先の実施の形態で例示したトランジスタを有する表示装置の一例について、図21乃至図25を用いて以下説明を行う。
図22及び図23に示す表示装置700は、引き回し配線部711と、画素部702と、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及び容量素子790を有する。また、ソースドライバ回路部704は、トランジスタ752を有する。
図22に示す表示装置700は、液晶素子775を有する。液晶素子775は、導電膜772、導電膜774、及び液晶層776を有する。導電膜774は、第2の基板705側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図22に示す表示装置700は、導電膜772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
図23に示す表示装置700は、発光素子782を有する。発光素子782は、導電膜784、EL層786、及び導電膜788を有する。図23に示す表示装置700は、発光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示することができる。
ここで、カラー表示を実現するための画素構成の一例を、図24及び図25を用いて説明しておく。なお、以下では白色光を発光する発光素子を光源に用いた場合について説明を行う。図24(A)、図24(B)、図25(A)、および図25(B)は、図21の画素部702に示した領域870を拡大した平面図である。例えば、図24(A)に示すように、3つの画素830を副画素として機能させて、まとめて1つの画素840として用いる。3つの画素830それぞれに対応する着色層を、赤、緑、青、とすることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、図24(A)では、赤色の光を発する画素830を画素830Rと示し、緑色の光を発する画素830を画素830Gと示し、青色の光を発する画素830を画素830Bと示している。また、着色層の色は、赤、緑、青、以外であってもよく、例えば、着色層に黄、シアン、マゼンダなどを用いてもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図26を用いて説明を行う。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示モジュール及び電子機器について、図28及び図29を用いて説明を行う。
DL_n データ線
DL_Y データ線
DL_1 データ線
GL 走査線
GL_m 走査線
GL_X 走査線
GL_1 走査線
L1 チャネル長
L3 チャネル長
L4 チャネル長
L5 チャネル長
L7 チャネル長
L8 チャネル長
W1 チャネル幅
W3 チャネル幅
W4 チャネル幅
100 トランジスタ
100A トランジスタ
100B トランジスタ
102 基板
104 導電膜
106 絶縁膜
107 絶縁膜
108 酸化物半導体膜
108a 酸化物半導体膜
108b 酸化物半導体膜
108c 酸化物半導体膜
112a 導電膜
112b 導電膜
114 絶縁膜
116 絶縁膜
117 保護膜
118 絶縁膜
120a 導電膜
120b 導電膜
121 絶縁膜
122 導電膜
130 トランジスタ
131 薬液
133 酸素
140 トランジスタ
142a 開口部
142b 開口部
142c 開口部
142d 開口部
150 トランジスタ
160 トランジスタ
170 トランジスタ
180 トランジスタ
185a 領域
185b 領域
501 画素回路
502 画素部
504 駆動回路部
504a ゲートドライバ
504b ソースドライバ
506 保護回路
507 端子部
550 トランジスタ
552 トランジスタ
554 トランジスタ
560 容量素子
562 容量素子
570 液晶素子
572 発光素子
650 トランジスタ
651 トランジスタ
652 トランジスタ
653 トランジスタ
654 トランジスタ
655 容量素子
656 発光素子
700 表示装置
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
760 接続電極
764 絶縁膜
766 絶縁膜
767 保護膜
768 絶縁膜
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
784 導電膜
786 EL層
788 導電膜
790 容量素子
830 画素
830B 画素
830G 画素
830R 画素
830W 画素
830Y 画素
840 画素
870 領域
5100 ペレット
5100a ペレット
5100b ペレット
5101 イオン
5102 酸化亜鉛層
5103 粒子
5105a ペレット
5105a1 領域
5105a2 ペレット
5105b ペレット
5105c ペレット
5105d ペレット
5105d1 領域
5105e ペレット
5120 基板
5130 ターゲット
5161 領域
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8007 バックライト
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 携帯情報端末
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
Claims (8)
- 酸化物半導体膜と、
ゲート電極と、
第1の絶縁膜と、
第2の絶縁膜と、
第1の導電膜と、
第2の導電膜と、
第3の導電膜と、
を有し、
前記第1の絶縁膜を介して、前記ゲート電極上に前記酸化物半導体膜が設けられ、
前記第2の絶縁膜を介して、前記酸化物半導体膜上に前記第3の導電膜が設けられ、
前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜は、それぞれ、前記酸化物半導体膜の上面と接し、
前記第3の導電膜は前記ゲート電極と電気的に接続され、
前記酸化物半導体膜は、前記第1の導電膜と重なる第1の領域と、前記第2の導電膜と重なる第2の領域と、前記ゲート電極および前記第3の導電膜と重なる第3の領域とを有し、
前記第1の領域は、前記第2の領域と対向している第1の端部を有し、
前記第2の領域は、前記第1の領域と対向している第2の端部を有し、
上面から見たときの前記第1の端部の長さは、上面から見たときの前記第2の端部の長さよりも短い半導体装置。 - 請求項1において、
前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜を囲んでおり、上面から見た形状が環状である半導体装置。 - 請求項1又は2において、
前記酸化物半導体膜が、厚さが0nmを超え20nm以下の領域を有する半導体装置。 - 請求項1乃至3の何れか一項において、
前記酸化物半導体膜は、c軸に配向する結晶部を有する半導体装置。 - 請求項1乃至4の何れか一項において、
前記酸化物半導体膜は、In、M、Znを含み(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、Nd、またはHf)、且つ、Inの含有量がMの含有量よりも多い領域を含む半導体装置。 - トランジスタと、
前記トランジスタと電気的に接続されている画素電極と、を有し、
前記トランジスタは、請求項1乃至5の何れか一項に記載の半導体装置を有する表示装置。 - 請求項6の表示装置を有する電子機器。
- 請求項6の表示装置と、
マイクロフォン、スピーカ、および操作キーの少なくとも1つを有する電子機器。
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