JP2018022907A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネ
ルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した
電子機器に関する。
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
アクティブマトリクス型の表示装置(液晶表示装置や発光表示装置や電気泳動式表示装置
)が盛んに開発されている。アクティブマトリクス型の表示装置は、画素(又は1ドット
)毎にスイッチング素子が設けられており、単純マトリクス方式に比べて画素密度が増え
た場合に低電圧駆動できるので有利である。
製し、電子デバイスや光デバイスに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導
体膜として酸化亜鉛(ZnO)を用いるTFTや、InGaO3(ZnO)mを用いるT
FTが挙げられる。これらの酸化物半導体膜を用いたTFTを、透光性を有する基板上に
形成し、画像表示装置のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献1及び特許文献2
で開示されている。
造工程が比較的簡単であり、十分な信頼性が求められている。
料を用いる。特に、大面積の表示を行う表示装置を製造する際、配線の抵抗による信号の
遅延問題が顕著になってくる。従って、配線や電極の材料としては、電気抵抗値の低い金
属材料を用いることが望ましい。電気抵抗値の低い金属材料からなるソース電極及びドレ
イン電極と、酸化物半導体膜とが直接接する薄膜トランジスタ構造とすると、コンタクト
抵抗が高くなる恐れがある。コンタクト抵抗が高くなる原因は、ソース電極及びドレイン
電極と、酸化物半導体膜との接触面でショットキー接合が形成されることが要因の一つと
考えられる。
形成され、周波数特性(f特性と呼ばれる)が低くなり、薄膜トランジスタの高速動作を
妨げる恐れがある。
る薄膜トランジスタにおいて、ソース電極またはドレイン電極のコンタクト抵抗を低減し
た薄膜トランジスタ及びその作製方法を提供することを課題の一つとする。
や信頼性を向上させることも課題の一つとする。
のバラツキを低減することも課題の一つとする。特に、液晶表示装置においては、個々の
素子間でのバラツキが大きい場合、そのTFT特性のバラツキに起因する表示むらが発生
する恐れがある。
されたTFT(駆動回路または画素に配置される発光素子に電流を供給するTFT)のオ
ン電流(Ion)のバラツキが大きい場合、表示画面において輝度のバラツキが生じる恐
れがある。
半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間にバッファ層が設けられた逆スタガ型
(ボトムゲート構造)の薄膜トランジスタを含むことを要旨とする。
体層を「IGZO半導体層」とも記す。
そのコンタクト抵抗は極力低減することが望まれる。同様に、ドレイン電極層とIGZO
半導体層とはオーミック性のコンタクトが必要であり、さらに、そのコンタクト抵抗は極
力低減することが望まれる。
層よりもキャリア濃度の高いバッファ層を意図的に設けることによってオーミック性のコ
ンタクトを形成する。
を用いる。バッファ層にn型を付与する不純物元素を含ませてもよい。不純物元素として
、例えば、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、錫、カルシウム、ゲルマニウム、
スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、ハフニウム、ボロン、タリウム、鉛などを
用いることができる。マグネシウム、アルミニウム、チタンなどをバッファ層に含ませる
と、酸素のブロッキング効果などがあり、成膜後の加熱処理などによって半導体層の酸素
濃度を最適な範囲内に保持できる。
る。
ファス状態であることが好ましい。
ート絶縁層上に半導体層と、半導体層上にn型の導電型を有するバッファ層と、バッファ
層上にソース電極層及びドレイン電極層とを含む薄膜トランジスタを有し、半導体層及び
バッファ層はインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体層であり、バッファ層
のキャリア濃度は、半導体層のキャリア濃度より高く、半導体層とソース電極層及びドレ
イン電極層とはバッファ層を介して電気的に接続する。
ート絶縁層上に半導体層と、半導体層上にn型の導電型を有するバッファ層と、バッファ
層上にソース電極層及びドレイン電極層とを含む薄膜トランジスタを有し、半導体層及び
バッファ層はインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体層であり、半導体層は
ソース電極層とドレイン電極層との間に膜厚の薄い領域を含み、バッファ層のキャリア濃
度は、半導体層のキャリア濃度より高く、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層と
はバッファ層を介して電気的に接続する。
ッファ層より低い第2のバッファ層を設けてもよい。第2のバッファ層はn−層として機
能する。
つれ、ホール移動度も高くなる特性を有している。よって、In、Ga、及びZnを含む
酸化物半導体膜のキャリア濃度とホール移動度の関係は図27に示すようになる。半導体
層のチャネルとして適するIGZO膜のキャリア濃度範囲(チャネル用濃度範囲1)は1
×1017atoms/cm3未満(より好ましくは1×1011atoms/cm3以
上)、バッファ層として適するIGZO膜のキャリア濃度範囲(バッファ層濃度範囲2)
は、1×1018atoms/cm3以上(1×1022atoms/cm3以下)が好
ましい。上記IGZO膜のキャリア濃度は、半導体層として用いた場合、室温で、ソース
、ドレイン、及びゲート電圧を印加しない状態での値である。
してノーマリーオンになる恐れがある。よって本明細書に開示するキャリア濃度範囲のI
GZO膜を半導体層のチャネルとして用いることで信頼性の高い薄膜トランジスタとする
ことができる。
タン膜、アルミニウム膜、チタン膜の積層を用いると低抵抗であり、かつアルミニウム膜
にヒロックが発生しにくい。
層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上にn型の
導電型を有するバッファ層を形成し、バッファ層上にソース電極層及びドレイン電極層を
形成し、半導体層及びバッファ層はインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体
層を用いて形成し、バッファ層のキャリア濃度は、半導体層のキャリア濃度より高く、半
導体層とソース電極層及びドレイン電極層とはバッファ層を介して電気的に接続する。
電極層は大気に曝さずに連続的に形成することができる。連続して成膜すると、ごみとな
る大気中の不純物が界面に混入することによる不良を軽減することができる。
電極層はスパッタ法(スパッタリング法)で形成すればよい。ゲート絶縁層及び半導体層
は酸素雰囲気下(又は酸素90%以上、希ガス(アルゴン)10%以下)で、n型の導電
型を有するバッファ層は希ガス(アルゴン)雰囲気下で成膜することが好ましい。
安定する。また、ゲート絶縁層と半導体層を酸素雰囲気下で成膜し、酸素を多く含ませる
ようにすると、劣化による信頼性の低下や、薄膜トランジスタ特性のノーマリーオン側へ
のシフトなどを軽減することができる。
層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上にn型の
導電型を有するバッファ層を形成し、バッファ層上にソース電極層及びドレイン電極層を
形成し、半導体層及びバッファ層はインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体
層を用いて形成し、バッファ層のキャリア濃度は、半導体層のキャリア濃度より高く、半
導体層とソース電極層及びドレイン電極層とはバッファ層を介して電気的に接続し、ゲー
ト絶縁層、半導体層、バッファ層、ソース電極層、及びドレイン電極層は大気に曝さずに
連続的に形成する。
ランジスタを得ることができ、良好な動特性を有する薄膜トランジスタを作製できる。よ
って、電気特性が高く信頼性のよい薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供すること
ができる。
れず、本発明の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、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成におい
て、同一部分又は同様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。
本実施の形態では、薄膜トランジスタ及びその作製工程について、図1乃至図4を用いて
説明する。
1及び図2に示す。図1(A1)は平面図であり、図1(A2)は図1(A1)における
線A1−A2の断面図である。図1(B1)は平面図であり、図1(B2)は図1(B1
)における線B1−B2の断面図である。図2(A1)は平面図であり、図2(A2)は
図2(A1)における線C1−C2の断面図である。
03、n型の導電型を有するバッファ層104a、104b、ソース電極層又はドレイン
電極層105a、105bを含む薄膜トランジスタ170aが設けられている。
又はドレイン電極層105a、105bとIGZO半導体層である半導体層103との間
に、半導体層103よりもキャリア濃度の高いバッファ層104a、104bを意図的に
設けることによってオーミック性のコンタクトを形成する。
含む酸化物半導体膜を用いる。バッファ層104a、104bにn型を付与する不純物元
素を含ませてもよい。不純物元素として、例えばマグネシウム、アルミニウム、チタン、
鉄、錫、カルシウム、ゲルマニウム、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ボロン、タリウム、鉛などを用いることができる。マグネシウム、アルミニウム
、チタンなどをバッファ層に含ませると、酸素のブロッキング効果などがあり、成膜後の
加熱処理などによって半導体層の酸素濃度を最適な範囲内に保持できる。
未満(より好ましくは1×1011atoms/cm3以上)、バッファ層のキャリア濃
度範囲は、1×1018atoms/cm3以上(1×1022atoms/cm3以下
)が好ましい。
してノーマリーオンになる恐れがある。よって本実施の形態のキャリア濃度範囲のIGZ
O膜を半導体層のチャネルとして用いることで信頼性の高い薄膜トランジスタとすること
ができる。
が低く半導体層よりキャリア濃度が高い第2のバッファ層を設ける場合は、第2のバッフ
ァ層のキャリア濃度を、半導体層とバッファ層のキャリア濃度の間の濃度範囲とすればよ
い。
とも呼ぶことができる。なお、バッファ層104a、104bは端部にテーパーを有して
おり、図1(A1)及び図1(B1)の平面図では、バッファ層104a、104bはテ
ーパーの上端部を示している。よって、図1(A1)及び図1(B1)の平面図において
は、ゲート電極層101の端部とバッファ層104a、104bの端部とは一致するよう
に記載されているが、図1(A2)及び図1(B2)に示すようにゲート電極層101と
バッファ層104a、104bとは一部重なっている。これは本明細書の他の図面におい
ても同様である。
ソース電極層又はドレイン電極層105a、105bとを別のマスクを用いてエッチング
加工した例であり、バッファ層104a、104bとソース電極層又はドレイン電極層1
05a、105bとは形状が異なる。
ソース電極層又はドレイン電極層105a、105bとを同じマスクを用いてエッチング
加工した例であり、バッファ層104a、104bとソース電極層又はドレイン電極層1
05a、105bとは同様な形状を反映している。
、半導体層103上において、ソース電極層又はドレイン電極層105a、105bの端
部とバッファ層104a、104bの端部が一致せず、バッファ層104a、104bが
一部露出している例である。
層104a、104bとを同じマスクを用いてエッチング加工する例であり半導体層10
3とバッファ層104a、104bの端部は一致している。なお、図2(A1)(A2)
の薄膜トランジスタ170cは、半導体層103上において、ソース電極層又はドレイン
電極層105a、105bの端部とバッファ層104a、104bの端部も一致する例で
ある。
図11に示す。薄膜トランジスタ170dはソース電極層又はドレイン電極層105a1
、105a2、105a3の積層、ソース電極層又はドレイン電極層105b1、105
b2、105b3の積層を有している。例えば、ソース電極層又はドレイン電極層105
a1、105b1としてチタン膜、105a2、105b2としてアルミニウム膜、10
5a3、105b3としてチタン膜を用いることができる。
1をエッチングストッパーとして用いて、ソース電極層又はドレイン電極層105a2、
105a3、105b2、105b3をウエットエッチングによってエッチングして形成
する。上記ウエットエッチングと同じマスクを用いて、ソース電極層又はドレイン電極層
105a1、105b1、バッファ層104a、104b、半導体層103をドライエッ
チングによってエッチングして形成する。
ース電極層又はドレイン電極層105b1はバッファ層104bの端部とそれぞれ一致し
ており、ソース電極層又はドレイン電極層105a2、105a3、ソース電極層又はド
レイン電極層105b2、105b3は、ソース電極層又はドレイン電極層105a1、
105b1より端部が後退している。
層とがエッチング工程において選択比が低い場合は、エッチングストッパーとして機能す
る導電膜を積層して別のエッチング条件で複数回エッチング工程を行えばよい。
用いて説明する。
図3(A)参照。)。基板100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガ
ラス、若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製され
る無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性
を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、ステンレス合金などの金属基
板の表面に絶縁膜を設けた基板を適用しても良い。基板100の大きさは、320mm×
400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720m
m、680mm×880mm、730mm×920mm、1000mm×1200mm、
1100mm×1250mm、1150mm×1300mm、1500mm×1800m
m、1900mm×2200mm、2160mm×2460mm、2400mm×280
0mm、又は2850mm×3050mm等を用いることができる。
スパッタ法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸化珪素
膜の単層、又は積層で形成すればよい。
ニウムなどの金属材料またはその合金材料を用いて形成する。ゲート電極層101は、ス
パッタ法や真空蒸着法で基板100上に導電膜を形成し、当該導電膜上にフォトリソグラ
フィ技術またはインクジェット法によりマスクを形成し、当該マスクを用いて導電膜をエ
ッチングすることで、形成することができる。また、銀、金、銅などの導電性ナノペース
トを用いてインクジェット法により吐出し焼成して、ゲート電極層101を形成すること
ができる。なお、ゲート電極層101の密着性向上と基板や下地膜へのゲート電極層10
1の形成材料の拡散を防ぐバリアメタルとして、上記金属材料の窒化物膜を、基板100
及びゲート電極層101の間に設けてもよい。また、ゲート電極層101は単層構造とし
ても積層構造としてもよく、例えば基板100側からモリブデン膜とアルミニウム膜との
積層、モリブデン膜とアルミニウムとネオジムとの合金膜との積層、チタン膜とアルミニ
ウム膜との積層、チタン膜、アルミニウム膜及びチタン膜との積層などを用いることがで
きる。
がテーパー状になるように加工することが望ましい。
る。連続して成膜すると、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されること
なく各積層界面を形成することができる。
特性が重要であり、この電気特性が表示装置の性能を左右する。特に、薄膜トランジスタ
の電気特性のうち、しきい値電圧(Vth)が重要である。電界効果移動度が高くともし
きい値電圧値が高い、或いはしきい値電圧値がマイナスであると、回路として制御するこ
とが困難である。しきい値電圧値が高く、しきい値電圧の絶対値が大きい薄膜トランジス
タの場合には、駆動電圧が低い状態では薄膜トランジスタとしてのスイッチング機能を果
たすことができず、負荷となる恐れがある。また、しきい値電圧値がマイナスであると、
ゲート電圧が0Vでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリーオ
ンとなりやすい。
チャネルが形成されて、ドレイン電流が流れ出すトランジスタが望ましい。駆動電圧を高
くしないとチャネルが形成されないトランジスタや、負の電圧状態でもチャネルが形成さ
れてドレイン電流が流れるトランジスタは、回路に用いる薄膜トランジスタとしては不向
きである。
電圧が0Vにできるだけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成されることが望ましい。
ート絶縁層の界面に大きく影響すると考えられる。
性を向上させるとともに、製造工程の複雑化を防ぐことができ、量産性と高性能の両方を
備えた薄膜トランジスタを実現する。
スタの電気的特性の劣化、しきい値電圧のばらつき、ノーマリーオンになりやすいといっ
た問題を招く。酸化物半導体層とゲート絶縁層とを連続成膜することで、このような水素
化合物を排除することができる。
、減圧下で連続成膜することで良好な界面を有し、リーク電流が低く、且つ、電流駆動能
力の高い薄膜トランジスタを実現することができる。
膜111は酸素雰囲気下(又は酸素90%以上、希ガス(アルゴン、又はヘリウムなど)
10%以下)で成膜することが好ましい。
安定する。また、ゲート絶縁層と半導体層を酸素雰囲気下で成膜し、酸素を多く含ませる
ようにすると、劣化による信頼性の低下や、薄膜トランジスタがノーマリーオンとなるこ
とを軽減することができる。
化窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜で形成することができる。図2(A1)(A2)に
示す薄膜トランジスタ170cはゲート絶縁層102を積層する例である。
窒化珪素膜との順に積層して形成することができる。なお、ゲート絶縁層102を2層と
せず、基板側から窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜と、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜
と、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜との順に3層積層して形成することができる。また
、ゲート絶縁層102を、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸化珪
素膜の単層で形成することができる。
珪素膜を形成し、窒化珪素膜上にスパッタ法により酸化珪素膜を積層してもよい。プラズ
マCVD法によりゲート電極層101上に窒化珪素膜と酸化珪素膜を順に積層し、酸化珪
素膜上にさらにスパッタ法により酸化珪素膜を積層してもよい。
あって、濃度範囲として酸素が55〜65原子%、窒素が1〜20原子%、Siが25〜
35原子%、水素が0.1〜10原子%の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化珪
素膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、濃度範囲とし
て酸素が15〜30原子%、窒素が20〜35原子%、Siが25〜35原子%、水素が
15〜25原子%の範囲で含まれるものをいう。
物、窒化物、酸化窒化物、又は窒化酸化物の一種又はそれらの化合物を少なくとも2種以
上含む化合物を用いることもできる。
ト絶縁層102中のハロゲン元素の濃度は、濃度ピークにおいて1×1015atoms
/cm3以上1×1020atoms/cm3以下とすればよい。
ば、半導体膜111として、スパッタ法を用いて、In、Ga、及びZnを含む酸化物半
導体膜を膜厚50nmで形成すればよい。具体的な条件例としては、直径8インチのIn
、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲットを用いて、基板とターゲットの間との距
離を170mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源0.5kW、アルゴン又は酸素雰囲
気下で成膜することができる。また、パルス直流(DC)電源を用いると、ごみが軽減で
き、膜厚分布も均一となるために好ましい。
形成する(図3(B)参照。)。半導体層112は、フォトリソグラフィ技術または液滴
吐出法によりマスク113を形成し、当該マスク113を用いて半導体膜111をエッチ
ングすることで、形成することができる。
配線の段切れを防ぐことができる。
Znを含む酸化物半導体膜であるn型の導電型を有する半導体膜114を形成する(図3
(C)参照。)。n型の導電型を有する半導体膜114上にマスク116を形成する。マ
スク116は、フォトリソグラフィ技術またはインクジェット法により形成する。n型の
導電型を有する半導体膜114をマスク116を用いてエッチングにより加工し、n型の
導電型を有する半導体膜115を形成する(図3(D)参照。)。n型の導電型を有する
半導体膜115は膜厚2〜100nm(好ましくは20〜50nm)とすればよい。n型
の導電型を有する半導体膜114は希ガス(好ましくはアルゴン)雰囲気下で成膜するこ
とが好ましい。
法以外の他の成膜方法としては、パルスレーザー蒸着法(PLD法)及び電子ビーム蒸着
法などの気相法を用いることができる。気相法の中でも、材料系の組成を制御しやすい点
では、PLD法が、量産性の点からは、上述したようにスパッタ法が適している。
エッチングには、クエン酸やシュウ酸などの有機酸をエッチャントに用いることができる
。例えば、50nmの半導体膜111はITO07N(関東化学社製)を使い150秒で
エッチング加工できる。
。
ム、モリブデンなどの耐熱性向上元素若しくはヒロック防止元素が添加されたアルミニウ
ム合金の単層または積層で形成することが好ましい。また、n型の導電型を有する半導体
膜と接する側の膜を、チタン、タンタル、モリブデン、タングステン、またはこれらの元
素の窒化物で形成し、その上にアルミニウムまたはアルミニウム合金を形成した積層構造
としても良い。更には、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上面及び下面を、チタン
、タンタル、モリブデン、タングステン、またはこれらの元素の窒化物で挟んだ積層構造
としてもよい。ここでは、導電膜117として、チタン膜、アルミニウム膜、及びチタン
膜の積層導電膜を用いる。
膜にヒロックが発生しにくい。
銅などの導電性ナノペーストを用いてスクリーン印刷法、インクジェット法等を用いて吐
出し焼成して形成しても良い。
エッチングし分離して、ソース電極層又はドレイン電極層105a、105bを形成する
(図3(F)参照。)。本実施の形態の図3のように導電膜117をウエットエッチング
すると、導電膜117は等方的にエッチングされるため、マスク118の端部と、ソース
電極層又はドレイン電極層105a、105bの端部はより一致せずより後退している。
次に、マスク118を用いてn型の導電型を有する半導体膜115をエッチングして、バ
ッファ層104a、104bを形成する(図3(G)参照。)。なお、エッチング条件に
もよるがn型の導電型を有する半導体膜115のエッチング工程において、半導体層11
2の露出領域も一部エッチングされ、半導体層103となる。よってバッファ層104a
、104bの間の半導体層103のチャネル領域は図3(G)に示すように膜厚の薄い領
域となる。IGZO半導体層である半導体層103において、薄い膜厚の領域が、2nm
以上200nm以下、好ましくは20nm以上150nm以下とする。
、半導体層103のエッチングによるダメージを回復することができる。プラズマ処理は
O2、N2O、好ましくは酸素を含むN2、He、Ar雰囲気下で行うことが好ましい。
また、上記雰囲気にCl2、CF4を加えた雰囲気下で行ってもよい。なお、プラズマ処
理は、無バイアスで行うことが好ましい。
04bの端部は一致せずずれており、ソース電極層又はドレイン電極層105a、105
bの端部の外側に、バッファ層104a、104bの端部が形成される。
することができる。
12上にn型の導電型を有する半導体膜114と導電膜121とを順に積層する(図4(
B)参照。)。この場合導電型を有する半導体膜114と導電膜121とを大気に曝さな
いでスパッタ法で連続的に成膜することができる。
122を用いて導電膜121をウエットエッチング加工してソース電極層又はドレイン電
極層105a、105bを形成する(図4(C)参照。)。
4a、104bを形成する(図4(D)参照。)。同工程で半導体層112の一部もエッ
チングされ、半導体層103となる。図4のように、バッファ層104a、104bとソ
ース電極層又はドレイン電極層105a、105bとを形成するエッチングに同じマスク
を用いると、マスク数を減らすことができるため、工程簡略化、低コスト化が計れる。
い。保護膜としてはゲート絶縁層と同様に形成することができる。なお、保護膜は、大気
中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、
緻密な膜が好ましい。例えば、薄膜トランジスタ170a、170b、170c上に保護
膜として酸化珪素膜と窒化珪素膜との積層を形成すればよい。
後に加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は成膜後であればどの工程で行ってもよい
が、成膜直後、導電膜117の形成後、保護膜の形成後などで行うことができる。また、
他の加熱処理と兼ねて行ってもよい。また加熱温度は300℃以上400℃以下、好まし
くは350℃とすればよい。図2のように半導体層103及びバッファ層104a、10
4bを連続成膜する場合、積層した後に加熱処理を行ってもよい。加熱処理は半導体層1
03とバッファ層104a、104bと別工程で複数回行ってもよい。
04bの端部は一致せずずれた形状となることで、ソース電極層又はドレイン電極層10
5a、105bの端部の距離が離れるため、ソース電極層又はドレイン電極層105a、
105b間のリーク電流やショートを防止することができる。このため、信頼性が高く、
且つ耐圧の高い薄膜トランジスタを作製することができる。
104bの端部とソース電極及びドレイン電極の端部を一致する形状としてもよい。ソー
ス電極層又はドレイン電極層105a、105bを形成するためのエッチング及びバッフ
ァ層104a、104bを形成するためのエッチングをドライエッチングで行うと図2(
A1)(A2)の薄膜トランジスタ170cのような形状にすることができる。また、n
型の導電型を有する半導体膜115をソース電極及びドレイン電極105a、105bを
マスクとしてエッチングし、バッファ層104a、104bを形成しても図2(A1)(
A2)の薄膜トランジスタ170cのような形状にすることができる。
ない、ゲート電極層、ゲート絶縁層、半導体層(In、Ga、及びZnを含む酸化物半導
体層)、ソース電極層及びドレイン電極層という積層構造であると、ゲート電極層とソー
ス電極層又はドレイン電極層との距離が近くなり、間に生じる寄生容量が増加してしまう
。さらに、この寄生容量の増加は、半導体層の薄膜化によってより顕著になる。本実施の
形態では、In、Ga、及びZnを含むn型の導電型を有する酸化物半導体層というよう
なキャリア濃度が高いバッファ層を設ける、ゲート電極層、ゲート絶縁層、半導体層、バ
ッファ層、ソース電極層及びドレイン電極層という積層構造を有する薄膜トランジスタと
しているため、半導体層の膜厚が薄膜であっても寄生容量を抑制することができる。
ンジスタを得ることができ、良好な動特性を有する薄膜トランジスタを作製できる。よっ
て、電気特性が高く信頼性のよい薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供することが
できる。
本実施の形態は、マルチゲート構造の薄膜トランジスタの例である。従って、他は実施の
形態1と同様に行うことができ、実施の形態1と同一部分又は同様な機能を有する部分、
及び工程の繰り返しの説明は省略する。
)乃至図7(A)(B)を用いて説明する。
る線E1−E2の薄膜トランジスタ171aを示す断面図に相当する。
導体層153a、153b、バッファ層154a、154b、154c、ソース電極層又
はドレイン電極層155a、155bを含むマルチゲート構造の薄膜トランジスタ171
aが設けられている。
ッファ層154a、154b、154cはn型の導電型を有するIn、Ga、及びZnを
含む酸化物半導体層である。ソース領域又はドレイン領域(n+層)として機能するバッ
ファ層154a、154b、154cは、半導体層153a、153bよりキャリア濃度
が高い。
接続しており、他方でそれぞれ半導体層153aはバッファ層154aを介してソース電
極層又はドレイン電極層155aと、半導体層153bはバッファ層154bを介してソ
ース電極層又はドレイン電極層155bと電気的に接続している。
薄膜トランジスタ171bを示す平面図であり、図6(B)は、図6(A)における線F
1−F2の薄膜トランジスタ171bを示す断面図に相当する。図6の薄膜トランジスタ
171bにおいてはバッファ層154c上にソース電極層又はドレイン電極層155a、
155bと同工程で形成される配線層156が設けられ、半導体層153aと半導体層1
53bとはバッファ層154cと配線層156によって電気的に接続されている。
薄膜トランジスタ171cを示す平面図であり、図7(B)は、図7(A)における線G
1−G2の薄膜トランジスタ171cを示す断面図に相当する。図7の薄膜トランジスタ
171cにおいては、半導体層153aと半導体層153bとが連続した一層の半導体層
153として形成されている例である。半導体層153はゲート絶縁層152を介して、
ゲート電極層151a、151bを跨るように設けられる。
される半導体層は連続して設けられてもよいし、バッファ層及び配線層などを介して複数
の半導体層が電気的に接続して設けられてもよい。
薄膜トランジスタを含む半導体装置は高い電気特性及び高信頼性を付与することができる
。
を示すが、より多くのゲート電極層を有するトリプルゲート構造などにも適用することが
できる。
本実施の形態は、薄膜トランジスタにおいてバッファ層を積層する例である。従って、他
は実施の形態1又は実施の形態2と同様に行うことができ、実施の形態1又は実施の形態
2と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程の繰り返しの説明は省略する。
いて説明する。
106a、106b、バッファ層104a、104b、ソース電極層又はドレイン電極層
105a、105bを含む薄膜トランジスタ173が設けられている。
4bとの間にそれぞれ第2のバッファ層としてバッファ層106a、106bが設けられ
ている。
4a、104b、バッファ層106a、106bはn型の導電型を有するIn、Ga、及
びZnを含む酸化物半導体層である。
バッファ層106a、106b)は、キャリア濃度が半導体層103より高く、バッファ
層104a、104bより低い。バッファ層104a、104bがn+層として機能する
のに対して、第2のバッファ層(バッファ層106a、106b)はn−層として機能す
る。
toms/cm3未満(より好ましくは1×1011atoms/cm3以上)、バッフ
ァ層として適するキャリア濃度範囲は、1×1018atoms/cm3以上(1×10
22atoms/cm3以下)が好ましい。
としてノーマリーオンになる恐れがある。よって本実施の形態のキャリア濃度範囲のIG
ZO膜を半導体層103のチャネルとして用いることで信頼性の高い薄膜トランジスタと
することができる。
して機能するバッファ層104a、104bよりキャリア濃度が低く半導体層103より
キャリア濃度が高い濃度範囲とすればよい。
は積層構造としてもよく、そのキャリア濃度は半導体層からソース電極層又はドレイン電
極層へ向かって高くなるように制御する。
うな薄膜トランジスタを含む半導体装置は高い電気特性及び高信頼性を付与することがで
きる。
本実施の形態は、実施の形態1において、薄膜トランジスタの形状及び作製方法が一部異
なる例である。従って、他は実施の形態1と同様に行うことができ、実施の形態1と同一
部分又は同様な機能を有する部分、及び工程の繰り返しの説明は省略する。
いて、図9及び図10を用いて説明する。図9(A1)は薄膜トランジスタ174の平面
図、図9(A2)及び図10は図9(A1)における線D1−D2の薄膜トランジスタ及
びその作製工程を示す断面図に相当する。
、バッファ層104a、104b、ソース電極層又はドレイン電極層105a、105b
を含む薄膜トランジスタ174が設けられている。
4a、104bはn型の導電型を有するIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体層であ
る。ソース領域又はドレイン領域(n+層)として機能するバッファ層104a、104
bは、半導体層103よりキャリア濃度が高い。
と、バッファ層104bを介してソース電極層又はドレイン電極層105bと電気的に接
続している。
極層101を形成する。次に、ゲート電極層101上に、ゲート絶縁層102、In、G
a、及びZnを含む酸化物半導体膜である半導体膜である半導体膜131、n型の導電型
を有するIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体膜であるn型の導電型を有する半導体
膜132、導電膜133を順に形成する(図10(A)参照。)。
、n型の導電型を有するIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体膜であるn型の導電型
を有する半導体膜132、導電膜133を大気に触れさせることなく連続的に形成するこ
とができる。大気に触れさせることなく連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊す
る汚染不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、薄膜ト
ランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
示す。マスク135を形成するためレジストを形成する。レジストは、ポジ型レジストま
たはネガ型レジストを用いることができる。ここでは、ポジ型レジストを用いて示す。
露光する。
ことが可能なマスクであり、一度の露光及び現像工程により、複数(代表的には二種類)
の厚さの領域を有するレジストマスクを形成することが可能である。このため、多階調マ
スクを用いることで、フォトマスクの枚数を削減することが可能である。
子で構成される。遮光部においては、光の透過量が0%である。一方、回折格子はスリッ
ト、ドット、メッシュ等の光透過部の間隔を、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔と
することにより、光の透過量を制御することができる。なお、回折格子は、周期的なスリ
ット、ドット、メッシュ、または非周期的なスリット、ドット、メッシュどちらも用いる
ことができる。
回折格子は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができ
る。
り、遮光部及び回折格子が設けられていない領域では光の透過量は100%である。また
、回折格子においては、10〜70%の範囲で調整可能である。回折格子における光の透
過量の調整は、回折格子のスリット、ドット、またはメッシュの間隔及びピッチの調整に
より可能である。
部で構成される。半透過部は、MoSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、Cr
Siなどを用いることができる。遮光部は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材
料を用いて形成することができる。
り、遮光部及び半透過部が設けられていない領域では光の透過量は100%である。また
、半透過部においては、10〜70%の範囲で調整可能である。半透過部に於ける光の透
過量の調整は、半透過部の材料により調整により可能である。
異なる領域を有するマスク135を形成することができる。
電膜133をエッチングし分離する。この結果、半導体膜136、n型の導電型を有する
半導体膜137、及び導電膜138を形成することができる(図10(B)参照。)。
る。このとき、膜厚の薄い領域のマスクのレジスト(ゲート電極層101の一部と重畳す
る領域)は除去され、分離されたマスク139を形成することができる(図10(C)参
照。)。
05a、105bを形成する。本実施の形態のように導電膜138をウエットエッチング
すると、導電膜138は等方的にエッチングされるため、マスク139の端部と、ソース
電極層又はドレイン電極層105a、105bの端部は一致せずより後退し、ソース電極
層又はドレイン電極層105a、105bの外側にn型の導電型を有する半導体膜137
及び半導体膜136が突出した形状となる。次に、マスク139を用いてn型の導電型を
有する半導体膜137及び半導体膜136をエッチングして、バッファ層104a、10
4b、半導体層103を形成する(図10(D)参照。)。なお、半導体層103は一部
のみがエッチングされ、溝部を有する半導体層となる。
することができ、同様に、半導体層103の端部が、一部エッチングされ露出した形状と
なる。この後、マスク139を除去する。
。
領域を有するレジストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため
、工程簡略化、低コスト化が計れる。
本実施の形態では、本明細書で開示する発明の半導体装置の一例である表示装置において
、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素部に配置する薄膜トランジスタを作製
する例について以下に説明する。
って形成する。また、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示す薄膜トランジス
タはnチャネル型TFTであるため、駆動回路のうち、nチャネル型TFTで構成するこ
とができる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成する。
のブロック図の一例を図12(A)に示す。図12(A)に示す表示装置は、基板530
0上に表示素子を備えた画素を複数有する画素部5301と、各画素を選択する走査線駆
動回路5302と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路53
03とを有する。
ル型TFTであり、nチャネル型TFTで構成する信号線駆動回路について図13を用い
て説明する。
02_M、第1の配線5611、第2の配線5612、第3の配線5613及び配線56
21_1〜5621_Mを有する。スイッチ群5602_1〜5602_Mそれぞれは、
第1の薄膜トランジスタ5603a、第2の薄膜トランジスタ5603b及び第3の薄膜
トランジスタ5603cを有する。
線S1〜Sm(図示せず。)により信号線駆動回路5303と接続され、走査線駆動回路
5302から行方向に伸張して配置された複数の走査線G1〜Gn(図示せず。)により
走査線駆動回路5302と接続され、信号線S1〜Sm並びに走査線G1〜Gnに対応し
てマトリクス状に配置された複数の画素(図示せず。)を有する。そして、各画素は、信
号線Sj(信号線S1〜Smのうちいずれか一)、走査線Gi(走査線G1〜Gnのうち
いずれか一)と接続される。
及び配線5621_1〜5621_Mに接続される。そして、スイッチ群5602_1〜
5602_Mにそれぞれは、第1の配線5611、第2の配線5612、第3の配線56
13及びスイッチ群5602_1〜5602_Mそれぞれに対応した配線5621_1〜
5621_Mに接続される。そして、配線5621_1〜5621_Mそれぞれは、第1
の薄膜トランジスタ5603a、第2の薄膜トランジスタ5603b及び第3の薄膜トラ
ンジスタ5603cを介して、3つの信号線に接続される。例えば、J列目の配線562
1_J(配線5621_1〜配線5621_Mのうちいずれか一)は、スイッチ群560
2_Jが有する第1の薄膜トランジスタ5603a、第2の薄膜トランジスタ5603b
及び第3の薄膜トランジスタ5603cを介して、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線
Sj+1に接続される。
号が入力される。
、スイッチ群5602_1〜5602_Mは、画素部と同一基板上に形成されていること
が望ましい。したがって、ドライバIC5601とスイッチ群5602_1〜5602_
MとはFPCなどを介して接続するとよい。
照して説明する。なお、図14のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択され
ている場合のタイミングチャートを示している。さらに、i行目の走査線Giの選択期間
は、第1のサブ選択期間T1、第2のサブ選択期間T2及び第3のサブ選択期間T3に分
割されている。さらに、図13の信号線駆動回路は、他の行の走査線が選択されている場
合でも図14と同様の動作をする。
スタ5603a、第2の薄膜トランジスタ5603b及び第3の薄膜トランジスタ560
3cを介して、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に接続される場合について
示している。
1の薄膜トランジスタ5603aのオン・オフのタイミング5703a、第2の薄膜トラ
ンジスタ5603bのオン・オフのタイミング5703b、第3の薄膜トランジスタ56
03cのオン・オフのタイミング5703c及びJ列目の配線5621_Jに入力される
信号5721_Jを示している。
択期間T2及び第3のサブ選択期間T3において、それぞれ別のビデオ信号が入力される
。例えば、第1のサブ選択期間T1において配線5621_Jに入力されるビデオ信号は
信号線Sj−1に入力され、第2のサブ選択期間T2において配線5621_Jに入力さ
れるビデオ信号は信号線Sjに入力され、第3のサブ選択期間T3において配線5621
_Jに入力されるビデオ信号は信号線Sj+1に入力される。さらに、第1のサブ選択期
間T1、第2のサブ選択期間T2及び第3のサブ選択期間T3において、配線5621_
Jに入力されるビデオ信号をそれぞれData_j−1、Data_j、Data_j+
1とする。
aがオンし、第2の薄膜トランジスタ5603b及び第3の薄膜トランジスタ5603c
がオフする。このとき、配線5621_Jに入力されるData_j−1が、第1の薄膜
トランジスタ5603aを介して信号線Sj−1に入力される。第2のサブ選択期間T2
では、第2の薄膜トランジスタ5603bがオンし、第1の薄膜トランジスタ5603a
及び第3の薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621_Jに入力
されるData_jが、第2の薄膜トランジスタ5603bを介して信号線Sjに入力さ
れる。第3のサブ選択期間T3では、第3の薄膜トランジスタ5603cがオンし、第1
の薄膜トランジスタ5603a及び第2の薄膜トランジスタ5603bがオフする。この
とき、配線5621_Jに入力されるData_j+1が、第3の薄膜トランジスタ56
03cを介して信号線Sj+1に入力される。
、1ゲート選択期間中に1つの配線5621から3つの信号線にビデオ信号を入力するこ
とができる。したがって、図13の信号線駆動回路は、ドライバIC5601が形成され
る基板と、画素部が形成されている基板との接続数を信号線の数に比べて約1/3にする
ことができる。接続数が約1/3になることによって、図13の信号線駆動回路は、信頼
性、歩留まりなどを向上できる。
択期間それぞれにおいて、ある1つの配線から複数の信号線それぞれにビデオ信号を入力
することができれば、薄膜トランジスタの配置や数、駆動方法などは限定されない。
ぞれにビデオ信号を入力する場合は、薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタを制御する
ための配線を追加すればよい。ただし、1ゲート選択期間を4つ以上のサブ選択期間に分
割すると、1つのサブ選択期間が短くなる。したがって、1ゲート選択期間は、2つ又は
3つのサブ選択期間に分割されることが望ましい。
ジ期間Tp、第1のサブ選択期間T1、第2のサブ選択期間T2、第3の選択期間T3に
分割してもよい。さらに、図15のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択さ
れるタイミング、第1の薄膜トランジスタ5603aのオン・オフのタイミング5803
a、第2の薄膜トランジスタ5603bのオン・オフのタイミング5803b、第3の薄
膜トランジスタ5603cのオン・オフのタイミング5803c及びJ列目の配線562
1_Jに入力される信号5821_Jを示している。図15に示すように、プリチャージ
期間Tpにおいて第1の薄膜トランジスタ5603a、第2の薄膜トランジスタ5603
b及び第3の薄膜トランジスタ5603cがオンする。このとき、配線5621_Jに入
力されるプリチャージ電圧Vpが第1の薄膜トランジスタ5603a、第2の薄膜トラン
ジスタ5603b及び第3の薄膜トランジスタ5603cを介してそれぞれ信号線Sj−
1、信号線Sj、信号線Sj+1に入力される。第1のサブ選択期間T1において第1の
薄膜トランジスタ5603aがオンし、第2の薄膜トランジスタ5603b及び第3の薄
膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621_Jに入力されるDat
a_j−1が、第1の薄膜トランジスタ5603aを介して信号線Sj−1に入力される
。第2のサブ選択期間T2では、第2の薄膜トランジスタ5603bがオンし、第1の薄
膜トランジスタ5603a及び第3の薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき
、配線5621_Jに入力されるData_jが、第2の薄膜トランジスタ5603bを
介して信号線Sjに入力される。第3のサブ選択期間T3では、第3の薄膜トランジスタ
5603cがオンし、第1の薄膜トランジスタ5603a及び第2の薄膜トランジスタ5
603bがオフする。このとき、配線5621_Jに入力されるData_j+1が、第
3の薄膜トランジスタ5603cを介して信号線Sj+1に入力される。
ブ選択期間の前にプリチャージ選択期間を設けることによって、信号線をプリチャージで
きるため、画素へのビデオ信号の書き込みを高速に行うことができる。なお、図15にお
いて、図14と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能
を有する部分の詳細な説明は省略する。
ッファを有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。走査線駆動
回路において、シフトレジスタにクロック信号(CLK)及びスタートパルス信号(SP
)が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファに
おいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、1ライン分の画素のト
ランジスタのゲート電極が接続されている。そして、1ライン分の画素のトランジスタを
一斉にONにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが
用いられる。
て説明する。
ップフロップ5701_i(フリップフロップ5701_1〜5701_n)で構成され
る。また、第1のクロック信号、第2のクロック信号、スタートパルス信号、リセット信
号が入力されて動作する。
目のフリップフロップ5701_i(フリップフロップ5701_1〜5701_nのう
ちいずれか一)は、図17に示した第1の配線5501が第7の配線5717_i−1に
接続され、図17に示した第2の配線5502が第7の配線5717_i+1に接続され
、図17に示した第3の配線5503が第7の配線5717_iに接続され、図17に示
した第6の配線5506が第5の配線5715に接続される。
5712に接続され、偶数段目のフリップフロップでは第3の配線5713に接続され、
図17に示した第5の配線5505が第4の配線5714に接続される。
1の配線5711に接続され、n段目のフリップフロップ5701_nの図17に示す第
2の配線5502は第6の配線5716に接続される。
16を、それぞれ第1の信号線、第2の信号線、第3の信号線、第4の信号線と呼んでも
よい。さらに、第4の配線5714、第5の配線5715を、それぞれ第1の電源線、第
2の電源線と呼んでもよい。
ップフロップは、第1の薄膜トランジスタ5571、第2の薄膜トランジスタ5572、
第3の薄膜トランジスタ5573、第4の薄膜トランジスタ5574、第5の薄膜トラン
ジスタ5575、第6の薄膜トランジスタ5576、第7の薄膜トランジスタ5577及
び第8の薄膜トランジスタ5578を有する。なお、第1の薄膜トランジスタ5571、
第2の薄膜トランジスタ5572、第3の薄膜トランジスタ5573、第4の薄膜トラン
ジスタ5574、第5の薄膜トランジスタ5575、第6の薄膜トランジスタ5576、
第7の薄膜トランジスタ5577及び第8の薄膜トランジスタ5578は、nチャネル型
トランジスタであり、ゲート・ソース間電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth)を上回
ったとき導通状態になるものとする。
が第4の配線5504に接続され、第1の薄膜トランジスタ5571の第2の電極(ソー
ス電極またはドレイン電極の他方)が第3の配線5503に接続される。
薄膜トランジスタ5572第2の電極が第3の配線5503に接続される。
薄膜トランジスタ5573の第2の電極が第2の薄膜トランジスタ5572のゲート電極
に接続され、第3の薄膜トランジスタ5573のゲート電極が第5の配線5505に接続
される。
薄膜トランジスタ5574の第2の電極が第2の薄膜トランジスタ5572のゲート電極
に接続され、第4の薄膜トランジスタ5574のゲート電極が第1の薄膜トランジスタ5
571のゲート電極に接続される。
薄膜トランジスタ5575の第2の電極が第1の薄膜トランジスタ5571のゲート電極
に接続され、第5の薄膜トランジスタ5575のゲート電極が第1の配線5501に接続
される。
薄膜トランジスタ5576の第2の電極が第1の薄膜トランジスタ5571のゲート電極
に接続され、第6の薄膜トランジスタ5576のゲート電極が第2の薄膜トランジスタ5
572のゲート電極に接続される。
薄膜トランジスタ5577の第2の電極が第1の薄膜トランジスタ5571のゲート電極
に接続され、第7の薄膜トランジスタ5577のゲート電極が第2の配線5502に接続
される。第8の薄膜トランジスタ5578の第1の電極が第6の配線5506に接続され
、第8の薄膜トランジスタ5578の第2の電極が第2の薄膜トランジスタ5572のゲ
ート電極に接続され、第8の薄膜トランジスタ5578のゲート電極が第1の配線550
1に接続される。
のゲート電極、第5の薄膜トランジスタ5575の第2の電極、第6の薄膜トランジスタ
5576の第2の電極及び第7の薄膜トランジスタ5577の第2の電極の接続箇所をノ
ード5543とする。さらに、第2の薄膜トランジスタ5572のゲート電極、第3の薄
膜トランジスタ5573の第2の電極、第4の薄膜トランジスタ5574の第2の電極、
第6の薄膜トランジスタ5576のゲート電極及び第8の薄膜トランジスタ5578の第
2の電極の接続箇所をノード5544とする。
504を、それぞれ第1の信号線、第2の信号線、第3の信号線、第4の信号線と呼んで
もよい。さらに、第5の配線5505を第1の電源線、第6の配線5506を第2の電源
線と呼んでもよい。
に示すnチャネル型TFTのみで作製することも可能である。実施の形態1乃至実施の形
態4のいずれか一に示すnチャネル型TFTはトランジスタの移動度が大きいため、駆動
回路の駆動周波数を高くすることが可能となる。また、実施の形態1乃至実施の形態4の
いずれか一に示すnチャネル型TFTはn型を有するインジウム、ガリウム、及び亜鉛を
含む酸化物半導体層であるバッファ層により寄生容量が低減されるため、周波数特性(f
特性と呼ばれる)が高い。例えば、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示すn
チャネル型TFTを用いた走査線駆動回路は、高速に動作させることが出来るため、フレ
ーム周波数を高くすること、または、黒画面挿入を実現することなども実現することが出
来る。
駆動回路を配置することなどによって、さらに高いフレーム周波数を実現することが出来
る。複数の走査線駆動回路を配置する場合は、偶数行の走査線を駆動する為の走査線駆動
回路を片側に配置し、奇数行の走査線を駆動するための走査線駆動回路をその反対側に配
置することにより、フレーム周波数を高くすることを実現することが出来る。
示装置を作製する場合、少なくとも一つの画素に複数の薄膜トランジスタを配置するため
、走査線駆動回路を複数配置することが好ましい。アクティブマトリクス型発光表示装置
のブロック図の一例を図12(B)に示す。
る画素部5401と、各画素を選択する第1の走査線駆動回路5402及び第2の走査線
駆動回路5404と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路5
403とを有する。
合、画素はトランジスタのオンとオフの切り替えによって、発光もしくは非発光の状態と
なる。よって、面積階調法または時間階調法を用いて階調の表示を行うことができる。面
積階調法は、1画素を複数の副画素に分割し、各副画素を独立にビデオ信号に基づいて駆
動させることによって、階調表示を行う駆動法である。また時間階調法は、画素が発光す
る期間を制御することによって、階調表示を行う駆動法である。
している。具体的に時間階調法で表示を行なう場合、1フレーム期間を複数のサブフレー
ム期間に分割する。そしてビデオ信号に従い、各サブフレーム期間において画素の発光素
子を発光または非発光の状態にする。複数のサブフレーム期間に分割することによって、
1フレーム期間中に画素が実際に発光する期間のトータルの長さを、ビデオ信号により制
御することができ、階調を表示することができる。
流制御用TFTとの2つを配置する場合、スイッチング用TFTのゲート配線である第1
の走査線に入力される信号を第1走査線駆動回路5402で生成し、電流制御用TFTの
ゲート配線である第2の走査線に入力される信号を第2の走査線駆動回路5404で生成
している例を示しているが、第1の走査線に入力される信号と、第2の走査線に入力され
る信号とを、共に1つの走査線駆動回路で生成するようにしても良い。また、例えば、ス
イッチング素子が有する各トランジスタの数によって、スイッチング素子の動作を制御す
るのに用いられる第1の走査線が、各画素に複数設けられることもあり得る。この場合、
複数の第1の走査線に入力される信号を、全て1つの走査線駆動回路で生成しても良いし
、複数の各走査線駆動回路で生成しても良い。
できる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成することができる
。また、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか
一に示すnチャネル型TFTのみで作製することも可能である。
電気的に接続する素子を利用して電子インクを駆動させる電子ペーパーに用いてもよい。
電子ペーパーは、電気泳動表示装置(電気泳動ディスプレイ)も呼ばれており、紙と同じ
読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて軽い形状とすることが可能という利
点を有している。
子と、マイナスの電荷を有する第2の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒または溶質に
複数分散されたものであり、マイクロカプセルに電界を印加することによって、マイクロ
カプセル中の粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒子の色のみを表示す
るものである。なお、第1の粒子または第2の粒子は染料を含み、電界がない場合におい
て移動しないものである。また、第1の粒子の色と第2の粒子の色は異なるもの(無色を
含む)とする。
いわゆる誘電泳動的効果を利用したディスプレイである。電気泳動ディスプレイは、液晶
表示装置には必要な偏光板、対向基板も電気泳動表示装置には必要なく、厚さや重さが半
減する。
の電子インクはガラス、プラスチック、布、紙などの表面に印刷することができる。また
、カラーフィルタや色素を有する粒子を用いることによってカラー表示も可能である。
ロカプセルを複数配置すればアクティブマトリクス型の表示装置が完成し、マイクロカプ
セルに電界を印加すれば表示を行うことができる。例えば、実施の形態1乃至実施の形態
4のいずれか一の薄膜トランジスタによって得られるアクティブマトリクス基板を用いる
ことができる。
半導体材料、磁性材料、液晶材料、強誘電性材料、エレクトロルミネセント材料、エレク
トロクロミック材料、磁気泳動材料から選ばれた一種の材料、またはこれらの複合材料を
用いればよい。
である。
ここでは、少なくともゲート絶縁層と酸化物半導体層の積層を大気に触れることなく、連
続成膜を行う逆スタガ型の薄膜トランジスタの作製例を以下に示す。ここでは、連続成膜
を行う工程までの工程を示し、その後の工程は、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれ
か一に従って薄膜トランジスタを作製すればよい。
の成膜工程までの一連のプロセス中、被処理基板の置かれている雰囲気が大気等の汚染雰
囲気に触れることなく、常に真空中または不活性ガス雰囲気(窒素雰囲気または希ガス雰
囲気)で制御されていることを言う。連続成膜を行うことにより、清浄化された被処理基
板の水分等の再付着を回避して成膜を行うことができる。
は本明細書における連続成膜の範囲にあるとする。
う場合、第1の成膜工程を終えた後、大気にふれることなくチャンバー間を基板搬送して
第2の成膜を施すことも本明細書における連続成膜の範囲にあるとする。
工程、または第2の工程に必要な温度とするため基板を加熱または冷却する工程等を有し
ても、本明細書における連続成膜の範囲にあるとする。
の成膜工程と第2の成膜工程の間にある場合、本明細書でいう連続成膜の範囲には当ては
まらないとする。
造装置を用いることが好ましい。
た搬送室80が設けられ、搬送室80には、搬送室内へ搬入および搬出する基板を複数枚
収納するカセットケースをセットするカセット室82が連結されている。
れる。ここでは、上面形状が六角形の搬送室80に5つの処理室を連結する例を示す。な
お、搬送室の上面形状を変更することで、連結できる処理室の数を変えることができ、例
えば、四角形とすれば3つの処理室が連結でき、八角形とすれば7つの処理室が連結でき
る。
ーとする。スパッタチャンバーは、少なくともチャンバー内部に、スパッタターゲット、
ターゲットをスパッタするための電力印加機構やガス導入手段、所定位置に基板を保持す
る基板ホルダー等が設けられている。また、スパッタチャンバー内を減圧状態とするため
、チャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段がスパッタチャンバーに設けられている。
があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタ法もある。RFスパッタ
法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DCスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合
に用いられる。
装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種
類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRスパッタ
法を用いるスパッタ装置がある。
それらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけ
るバイアススパッタ法もある。
どを行う加熱チャンバー、スパッタリング後に基板を冷却する冷却チャンバー、或いはプ
ラズマ処理を行うチャンバーとする。
、カセット室82に設けられた真空排気手段によりカセット室を減圧状態とする。なお、
予め、各処理室および搬送室80内部をそれぞれに設けられた真空排気手段により減圧し
ておく。こうしておくことで、各処理室間を基板が搬送されている間、大気に触れること
なく清浄な状態を維持することができる。
。例えば、基板とゲート電極の間にプラズマCVD法で得られる窒化シリコン膜、窒化酸
化シリコン膜などの下地絶縁膜を設けてもよい。基板94としてアルカリ金属を含むガラ
ス基板を用いる場合、下地絶縁膜は、基板からナトリウム等の可動イオンがその上の半導
体領域中に侵入して、TFTの電気特性が変化することを抑制する作用を有する。
ト絶縁膜を形成した基板を用いる。プラズマCVD法で成膜された窒化シリコン膜は緻密
であり、1層目のゲート絶縁膜とすることでピンホールなどの発生を抑えることができる
。なお、ここではゲート絶縁膜を積層とする例を示すが特に限定されず、単層または3層
以上の積層を用いてもよい。
から抜き取り、ゲートバルブ84を開いて第1の処理室89内に搬送し、ゲートバルブ8
4を閉める。第1の処理室89では、加熱ヒータやランプ加熱で基板を加熱して基板94
に付着している水分などを除去する。特に、ゲート絶縁膜に水分が含まれるとTFTの電
気特性が変化する恐れがあるため、スパッタ成膜前の加熱は有効である。なお、カセット
室82に基板をセットした段階で十分に水分が除去されている場合には、この加熱処理は
不要である。
ズマ処理を行ってもよい。また、カセット室82に加熱手段を設けてカセット室82で水
分を除去する加熱を行ってもよい。
ゲートバルブ85を開いて第2の処理室90内に搬送し、ゲートバルブ85を閉める。
ーとする。第2の処理室90では、2層目のゲート絶縁膜として酸化シリコン膜(SiO
x膜)の成膜を行う。2層目のゲート絶縁膜として、酸化シリコン膜の他に、酸化アルミ
ニウム膜(Al2O3膜)、酸化マグネシウム膜(MgOx膜)、窒化アルミニウム膜(
AlNx膜)、酸化イットリウム膜(YOx膜)などを用いることができる。
し、ナトリウム等の可動イオンの固定化をさせてもよい。その方法としては、チャンバー
内にハロゲン元素を含むガスを導入してスパッタリングを行う。ただし、ハロゲン元素を
含むガスを導入する場合にはチャンバーの排気手段に除害設備を設ける必要がある。ゲー
ト絶縁膜に含ませるハロゲン元素の濃度は、SIMS(二次イオン質量分析計)を用いた
分析により得られる濃度ピークが1×1015cm−3以上1×1020cm−3以下の
範囲内とすることが好ましい。
を用いるスパッタ方法や、ターゲットとして単結晶シリコンを用い、酸素ガスと化学反応
させてSiOx膜を得るリアクティブスパッタ法を用いることができる。ここでは酸素を
限りなく多くSiOx膜中に含ませるために、ターゲットとして人工石英を用い、酸素の
みの雰囲気下、または酸素が90%以上、且つ、Arが10%以下の雰囲気下でスパッタ
リングを行い、酸素過剰のSiOx膜を形成する。
1により基板を搬送室80に搬送し、ゲートバルブ86を開いて第3の処理室91内に搬
送し、ゲートバルブ86を閉める。
ーとする。第3の処理室91では、半導体層として酸化金属層(IGZO膜)の成膜を行
う。In、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲットを用いて、希ガス雰囲気下、ま
たは酸素雰囲気下で成膜することができる。ここでは酸素を限りなく多くIGZO膜中に
含ませるために、ターゲットとしてIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体を用い、酸
素のみの雰囲気下、または酸素が90%以上、且つ、Arが10%以下の雰囲気下でパル
スDCスパッタ法のスパッタリングを行い、酸素過剰のIGZO膜を形成する。
連続成膜することにより、酸素過剰の膜同士のため界面状態を安定させ、TFTの信頼性
を向上させることができる。IGZO膜の成膜前に基板が大気に触れた場合、水分などが
付着し、界面状態に悪影響を与え、しきい値のバラツキや、電気特性の劣化、ノーマリー
オンのTFTになってしまう症状などを引き起こす恐れがある。水分は水素化合物であり
、大気に触れることなく、連続成膜することによって、水素化合物が界面に存在すること
を排除することができる。従って、連続成膜することにより、しきい値のバラツキの低減
や、電気特性の劣化の防止や、TFTがノーマリーオン側にシフトすることを低減、望ま
しくはシフトをなくすことができる。
及びZnを含む酸化物半導体ターゲットとの両方を設置し、シャッターを用いて順次積層
して連続成膜することによって同一チャンバー内で積層を行うこともできる。シャッター
は、ターゲットと基板の間に設け、成膜を行うターゲットはシャッターを開け、成膜を行
わないターゲットはシャッターにより閉じる。同一チャンバー内で積層する利点としては
、使用するチャンバーの数を減らせる点と、異なるチャンバー間を基板搬送する間にパー
ティクル等が基板に付着することを防止できる点である。
を搬送室80に搬送する。
て基板を搬出し、フォトリソグラフィ技術を用いて酸素過剰のIGZO膜のパターニング
を行うが、グレートーンマスクを用いる工程であれば引き続き、以下に示す連続成膜を行
う。
、ゲートバルブ87を閉める。
ーとする。第4の処理室92では、希ガスのみの雰囲気下でパルスDCスパッタ法のスパ
ッタリングを行い、酸素過剰のIGZO膜上に接してバッファ層となる第2のIGZO膜
を形成する。この第2のIGZO膜は酸素過剰のIGZO膜よりも膜中の酸素濃度が低い
。また、第2のIGZO膜としては、酸素過剰のIGZO膜よりも高いキャリア濃度とす
ることが好ましく、ターゲットとしてIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体にさらに
MgやAlやTiを含むターゲットを用いてもよい。MgやAlやTiは、酸化反応しや
すい材料であり、これらの材料を第2のIGZO膜に含ませると酸素のブロッキング効果
などがあり、成膜後の加熱処理などを行ったとしても半導体層の酸素濃度を最適な範囲内
に保持できる。この第2のIGZO膜はソース領域またはドレイン領域として機能する。
を搬送室80に搬送し、ゲートバルブ88を開いて第5の処理室93内に搬送し、ゲート
バルブ88を閉める。
ーとする。第5の処理室93では、ソース電極層またはドレイン電極層となる金属多層膜
(導電膜)の成膜を行う。第5の処理室93のスパッタチャンバーにチタンのターゲット
と、アルミニウムのターゲットとの両方を設置し、シャッターを用いて順次積層して連続
成膜することによって同一チャンバー内で積層を行う。ここでは、チタン膜上にアルミニ
ウム膜を積層し、さらにアルミニウム膜上にチタン膜を積層する。
Ox膜と酸素過剰のIGZO膜と第2のIGZO膜と金属多層膜とを連続成膜することが
できる。特に、酸素過剰のIGZO膜の界面状態がより安定し、TFTの信頼性を向上さ
せることができる。IGZO膜の成膜前後に基板が大気に触れた場合、水分などが付着し
、界面状態に悪影響を与え、しきい値のバラツキや、電気特性の劣化、ノーマリーオンの
TFTになってしまう症状などを引き起こす恐れがある。水分は水素化合物であり、大気
に触れることなく、連続成膜することによって、水素化合物がIGZO膜の界面に存在す
ることを排除することができる。従って、4層を連続成膜することにより、しきい値のバ
ラツキの低減や、電気特性の劣化の防止や、TFTがノーマリーオン側にシフトすること
を低減、望ましくはシフトをなくすことができる。
レイン電極層となる金属多層膜の成膜とを連続成膜することにより、第2のIGZO膜と
金属多層膜との間で良好な界面状態を実現でき、接触抵抗を低減できる。
及びZnを含む酸化物半導体ターゲットとの両方を設置し、シャッターを用いて順次導入
するガスを切り替えて3層を連続成膜することによって同一チャンバー内で積層を行うこ
ともできる。同一チャンバー内で積層する利点としては、使用するチャンバーの数を減ら
せる点と、異なるチャンバー間を基板搬送する間にパーティクル等が基板に付着すること
を防止できる点である。
終えた後、カセット室の真空を大気に開放して、基板およびカセットを取り出す。
0℃〜400℃の加熱処理、好ましくは350℃以上の加熱処理を行うことができる。こ
の加熱処理を行うことにより逆スタガ型の薄膜トランジスタの電気特性を向上させること
ができる。この加熱処理は、酸素過剰のIGZO膜の成膜後であれば特に限定されず、例
えば、酸素過剰のIGZO膜の成膜直後や、金属多層膜成膜直後に行うことができる。
ウェットエッチングを用いて形成してもよいし、複数回のエッチングに分けてそれぞれ選
択的にエッチングしてもよい。
型の薄膜トランジスタが作製できる。
直列に連結するインライン方式の製造装置を用いて大気に触れることなく連続成膜を行っ
てもよい。
式の処理室としたが、基板を垂直に立て、縦置き方式の処理室としてもよい。縦置き方式
の処理室は、フェイスダウン方式の処理室よりもフットプリントが小さいメリットがあり
、さらに基板の自重により撓む恐れのある大面積の基板を用いる場合に有効である。
本明細書で開示する発明の薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さ
らには駆動回路に用いて表示機能を有する半導体装置(表示装置ともいう)を作製するこ
とができる。また、本明細書で開示する発明の薄膜トランジスタを駆動回路の一部または
全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる
。
素子(発光表示素子ともいう)を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によ
って輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機EL(Electr
o Luminescence)、有機EL等が含まれる。また、電子インクなど、電気
的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。
を含むIC等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに本発明の一形態は、該表
示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関
し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子
基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素
電極となる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態で
あっても良いし、あらゆる形態があてはまる。
源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC(Flexible pr
inted circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bon
ding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り
付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュ
ール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回
路)が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
。
晶表示装置を示す。図19(A)は液晶表示装置の平面図であり、図19(B)は図19
(A)における線V−Xの断面図である。半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ20
1としては、実施の形態2で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、IGZO半導体層
及びn型の導電型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジスタである
。また、実施の形態1、実施の形態3、又は実施の形態4で示す薄膜トランジスタも本実
施の薄膜トランジスタ201として適用することもできる。
の逆スタガ型の薄膜トランジスタ201、ゲート配線層203、容量配線層204を含む
。
トランジスタ201、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、及び表示素子に用い
る電極層255、配向膜として機能する絶縁層261、偏光板268が設けられた基板2
00と、配向膜として機能する絶縁層263、表示素子に用いる電極層265、カラーフ
ィルタとして機能する着色層264、偏光板267が設けられた基板266とが液晶層2
62を挟持して対向しており、液晶表示素子260を有している。
あり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直
前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善
するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層262に用
いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が10μs〜1
00μsと短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい
。
示装置でも適用できる。
内側に着色層264、表示素子に用いる電極層265という順に設ける例を示すが、偏光
板267は基板266の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も図19
に限定されず、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。ま
た、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けてもよい。
ジスタの信頼性を向上させるため、実施の形態1で得られた薄膜トランジスタを保護膜や
平坦化絶縁膜として機能する絶縁層(絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213)で覆
う構成となっている。なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの
汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、CVD法等
を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜の単層、又
は積層で形成すればよい。また、保護膜として、プロセスガスに有機シランガスと酸素を
用いて、プラズマCVD法で酸化珪素膜を形成してもよい。
シラン(TMS:化学式Si(CH3)4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(T
MCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラ
ザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3)、またはトリスジメ
チルアミノシラン(SiH(N(CH3)2)3)などの化合物である。
ック防止に効果がある。ここでは、絶縁層211として、プラズマCVD法を用いて酸化
珪素膜を形成する。酸化珪素膜の成膜用プロセスガスには、TEOS、およびO2を用い
、その流量比は、TEOS\O2=15\750(sccm)である。成膜工程の基板温
度は300℃である。
プラズマCVD法を用いて窒化珪素膜を形成する。窒化珪素膜の成膜用プロセスガスには
、SiH4、N2、NH3およびH2を用いる。保護膜の一層として窒化珪素膜を用いる
と、ナトリウム等の可動イオンが半導体領域中に侵入して、TFTの電気特性を変化させ
ることを抑制することができる。
ってもよい。
、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料
を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シ
ロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いること
ができる。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、またはアリー
ル基のうち少なくとも1種を有していてもよい。なお、これらの材料で形成される絶縁膜
を複数積層させることで、絶縁層213を形成してもよい。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキ
ル基、または芳香族炭化水素のうち、少なくとも1種を有していてもよい。
コート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、オ
フセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコータ
ー等を用いることができる。絶縁層213を材料液を用いて形成する場合、ベークする工
程で同時に、IGZO半導体層のアニール(300℃〜400℃)を行ってもよい。絶縁
層213の焼成工程とIGZO半導体層のアニールを兼ねることで効率よく半導体装置を
作製することが可能となる。
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す
。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を
有する導電性材料を用いることができる。
電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、
シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上である
ことが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm
以下であることが好ましい。
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。
。
である。
本実施の形態では、本明細書で開示する発明の半導体装置として電子ペーパーの例を示す
。
ス型の電子ペーパーを示す。半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ581としては、
実施の形態2で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、IGZO半導体層及びn型の導
電型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。また、実施
の形態1、実施の形態3、又は実施の形態4で示す薄膜トランジスタも本実施の薄膜トラ
ンジスタ581として適用することもできる。
トボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用いる電極層であ
る第1の電極層及び第2の電極層の間に配置し、第1の電極層及び第2の電極層に電位差
を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。
スタであり、ソース電極層又はドレイン電極層によって第1の電極層587と、絶縁層5
83、584、及び585に形成する開口で接しており電気的に接続している。第1の電
極層587と、基板596に設けられた第2の電極層588との間には黒色領域590a
及び白色領域590bを有し、周りに液体で満たされているキャビティ594を含む球形
粒子589が設けられており、球形粒子589の周囲は樹脂等の充填材595で充填され
ている(図26参照。)。
と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径10μm〜20
0μm程度のマイクロカプセルを用いる。第1の電極層と第2の電極層との間に設けられ
るマイクロカプセルは、第1の電極層と第2の電極層によって、電場が与えられると、白
い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この
原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれてい
る。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要で
あり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また
、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能で
あるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置(単に表示装置、又は表示装置を具備
する半導体装置ともいう)を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくこと
が可能となる。
。
である。
本実施の形態では、本明細書で開示する発明の半導体装置として発光表示装置の例を示す
。表示装置の有する表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発
光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機
化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子
、後者は無機EL素子と呼ばれている。
がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャ
リア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成
し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このよう
な発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明す
る。
ィブマトリクス型の発光表示装置を示す。図22(A)は発光表示装置の平面図であり、
図22(B)は図22(A)における線Y−Zの断面図である。なお、図23に、図22
に示す発光表示装置の等価回路を示す。
施の形態2で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、IGZO半導体層及びn型の導電
型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。また、実施の
形態3、又は実施の形態4で示す薄膜トランジスタも本実施の薄膜トランジスタ301、
302として適用することもできる。
トランジスタ301、薄膜トランジスタ302、発光素子303、容量素子304、ソー
ス配線層305、ゲート配線層306、電源線307を含む。薄膜トランジスタ301、
302はnチャネル型薄膜トランジスタである。
ランジスタ302、絶縁層311、絶縁層312、絶縁層313、隔壁321、及び発光
素子303に用いる第1の電極層320、電界発光層322、第2の電極層323を有し
ている。
を用いて形成することが好ましい。
1の電極層320として、陰極を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事
関数が小さい材料、例えば、Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等を用いることが
できる。
に感光性の材料を用い、第1の電極層320上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連
続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
れていてもどちらでも良い。
極層323は、実施の形態7に画素電極層として列挙した透光性を有する導電性材料を用
いた透光性導電膜で形成することができる。上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜また
はチタン膜を用いても良い。第1の電極層320と電界発光層322と第2の電極層32
3とが重なり合うことで、発光素子303が形成されている。この後、発光素子303に
酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第2の電極層323及び隔壁32
1上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、DLC
膜等を形成することができる。
が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等
)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図24(A)(B)(C)の
半導体装置に用いられる駆動用TFTであるTFT7001、7011、7021は、実
施の形態1で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、IGZO半導体層及びn型の導電
型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。また、実施の
形態2、実施の形態3、又は実施の形態4で示す薄膜トランジスタをTFT7001、7
011、7021として適用することもできる。
して、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取
り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対
側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本実施の形態の画素構成はど
の射出構造の発光素子にも適用することができる。
せられる光が陽極7005側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図24(A)では、
発光素子7002の陰極7003と駆動用TFTであるTFT7001が電気的に接続さ
れており、陰極7003上に発光層7004、陽極7005が順に積層されている。陰極
7003は仕事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電膜であれば様々の材料を用いる
ことができる。例えば、Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等が望ましい。そして
発光層7004は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成され
ていてもどちらでも良い。複数の層で構成されている場合、陰極7003上に電子注入層
、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を
全て設ける必要はない。陽極7005は光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて
形成し、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むイン
ジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫
酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケ
イ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いても良い。
相当する。図24(A)に示した画素の場合、発光素子7002から発せられる光は、矢
印で示すように陽極7005側に射出する。
011がn型で、発光素子7012から発せられる光が陰極7013側に射出する場合の
、画素の断面図を示す。図24(B)では、駆動用TFT7011と電気的に接続された
透光性を有する導電膜7017上に、発光素子7012の陰極7013が成膜されており
、陰極7013上に発光層7014、陽極7015が順に積層されている。なお、陽極7
015が透光性を有する場合、陽極上を覆うように、光を反射または遮蔽するための遮蔽
膜7016が成膜されていてもよい。陰極7013は、図24(A)の場合と同様に、仕
事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその膜厚は
、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの膜
厚を有するアルミニウム膜を、陰極7013として用いることができる。そして発光層7
014は、図24(A)と同様に、単数の層で構成されていても、複数の層が積層される
ように構成されていてもどちらでも良い。陽極7015は光を透過する必要はないが、図
24(A)と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。そして
遮蔽膜7016は、例えば光を反射する金属等を用いることができるが、金属膜に限定さ
れない。例えば黒の顔料添加した樹脂等を用いることもできる。
に相当する。図24(B)に示した画素の場合、発光素子7012から発せられる光は、
矢印で示すように陰極7013側に射出する。
では、駆動用TFT7021と電気的に接続された透光性を有する導電膜7027上に、
発光素子7022の陰極7023が成膜されており、陰極7023上に発光層7024、
陽極7025が順に積層されている。陰極7023は、図24(A)の場合と同様に、仕
事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその膜厚は
、光を透過する程度とする。例えば20nmの膜厚を有するAlを、陰極7023として
用いることができる。そして発光層7024は、図24(A)と同様に、単数の層で構成
されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極70
25は、図24(A)と同様に、光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成す
ることができる。
22に相当する。図24(C)に示した画素の場合、発光素子7022から発せられる光
は、矢印で示すように陽極7025側と陰極7023側の両方に射出する。
L素子を設けることも可能である。
発光素子が電気的に接続されている例を示したが、駆動用TFTと発光素子との間に電流
制御用TFTが接続されている構成であってもよい。
本明細書で開示する発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
。
である。
次に、半導体装置の一形態である表示パネルの構成について、以下に示す。本実施の形態
では、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置の一形態である液晶表示パネル(液
晶パネルともいう)、表示素子として発光素子を有する半導体装置の一形態である発光表
示パネル(発光パネルともいう)について説明する。
び断面について、図25を用いて説明する。図25は、第1の基板上に形成されたIGZ
O半導体層及びn型の導電型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジ
スタ及び発光素子を、第2の基板との間にシール材によって封止した、パネルの上面図で
あり、図25(B)は、図25(A)のH−Iにおける断面図に相当する。
3b、及び走査線駆動回路4504a、4504bを囲むようにして、シール材4505
が設けられている。また画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び
走査線駆動回路4504a、4504bの上に第2の基板4506が設けられている。よ
って画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路45
04a、4504bは、第1の基板4501とシール材4505と第2の基板4506と
によって、充填材4507と共に密封されている。
503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、薄膜トランジスタを複数有し
ており、図25(B)では、画素部4502に含まれる薄膜トランジスタ4510と、信
号線駆動回路4503aに含まれる薄膜トランジスタ4509とを例示している。
GZO半導体層を含む薄膜トランジスタに相当し、実施の形態1、実施の形態2、実施の
形態3、又は実施の形態4に示す薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形
態において、薄膜トランジスタ4509、4510はnチャネル型薄膜トランジスタであ
る。
層4517は、薄膜トランジスタ4510のソース電極層またはドレイン電極層と電気的
に接続されている。なお発光素子4511の構成は、本実施の形態に示した構成に限定さ
れない。発光素子4511から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子4511の構
成は適宜変えることができる。
、または画素部4502に与えられる各種信号及び電位は、FPC4518a、4518
bから供給されている。
れ、配線4516は、発光素子4511が有する第1の電極層4517と同じ導電膜から
形成されている。
電気的に接続されている。
い。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフ
ィルムのような透光性を有する材料を用いる。
脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、
ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA
(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施の形態は充填材として窒素
を用いた。
位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよ
い。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により
反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜によって形成された駆動回
路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、又は走査線駆動回
路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、本実施の形態は図25の構成に
限定されない。
び断面について、図20を用いて説明する。図20は、第1の基板4001上に形成され
たIGZO半導体層及びn型の導電型を有するIGZO半導体層を含む信頼性の高い薄膜
トランジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、第2の基板4006との間
にシール材4005によって封止した、パネルの上面図であり、図20(B)は、図20
(A1)(A2)のM−Nにおける断面図に相当する。
ようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回
路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査
線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006
とによって、液晶層4008と共に封止されている。また第1の基板4001上のシール
材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶
半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。
ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。図20(A1)
は、COG方法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図20(A2)は、
TAB方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
薄膜トランジスタを複数有しており、図20(B)では、画素部4002に含まれる薄膜
トランジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれる薄膜トランジスタ4011
とを例示している。
GZO半導体層を含む薄膜トランジスタに相当し、実施の形態1、実施の形態2、実施の
形態3、又は実施の形態4に示す薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形
態において、薄膜トランジスタ4010、4011はnチャネル型薄膜トランジスタであ
る。
気的に接続されている。そして液晶素子4013の対向電極層4031は第2の基板40
06上に形成されている。画素電極層4030と対向電極層4031と液晶層4008と
が重なっている部分が、液晶素子4013に相当する。なお、画素電極層4030、対向
電極層4031はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層4032、4033が設けられ、
絶縁層4032、4033を介して液晶層4008を挟持している。
テンレス)、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PV
F(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、ポリエステルフィルム
またはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVF
フィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
画素電極層4030と対向電極層4031との間の距離(セルギャップ)を制御するため
に設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。
002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。
と同じ導電膜から形成され、配線4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のゲ
ート電極層と同じ導電膜で形成されている。
気的に接続されている。
装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路
を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部の
みを別途形成して実装しても良い。
導体装置として液晶表示モジュールを構成する一例を示している。
ール材2602により固着され、その間にTFT等を含む画素部2603、液晶層を含む
表示素子2604、着色層2605、偏光板2606が設けられ表示領域を形成している
。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、
青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対
向基板2601の外側には偏光板2606、偏光板2607、拡散板2613が配設され
ている。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は
、フレキシブル配線基板2609によりTFT基板2600の配線回路部2608と接続
され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、
液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
n−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field S
witching)モード、MVA(Multi−domain Vertical A
lignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alig
nment)、ASM(Axially Symmetric aligned Mic
ro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Bire
fringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid C
rystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid
Crystal)などを用いることができる。
である。
本明細書で開示する発明の半導体装置は、電子ペーパーとして適用することができる。電
子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能
である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、電車など
の乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することが
できる。電子機器の一例を図28、図29に示す。
の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、本明細書で開示する発
明を適用した電子ペーパーを用いれば短時間で広告の表示を変えることができる。また、
表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、ポスターは無線で情報を送受信で
きる構成としてもよい。
紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、本明細書で開示する
発明を適用した電子ペーパーを用いれば人手を多くかけることなく短時間で広告の表示を
変えることができる。また表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、広告は
無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
筐体2701および筐体2703の2つの筐体で構成されている。筐体2701および筐
体2703は、軸部2711により一体とされており、該軸部2711を軸として開閉動
作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能
となる。
込まれている。表示部2705および表示部2707は、続き画面を表示する構成として
もよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とするこ
とで、例えば右側の表示部(図29では表示部2705)に文章を表示し、左側の表示部
(図29では表示部2707)に画像を表示することができる。
701において、電源2721、操作キー2723、スピーカ2725などを備えている
。操作キー2723により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキー
ボードやポインティングディバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や
側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSB
ケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成
としてもよい。さらに、電子書籍2700は、電子辞書としての機能を持たせた構成とし
てもよい。
電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすること
も可能である。
本明細書で開示する発明に係る半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適
用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテ
レビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタル
ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう
)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機など
が挙げられる。
00は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9703により、映
像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド9605により筐体9601
を支持した構成を示している。
コン操作機9610により行うことができる。リモコン操作機9610が備える操作キー
9609により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部9603に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機9610に、当該リモコン操作機
9610から出力する情報を表示する表示部9607を設ける構成としてもよい。
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向
(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
ルフォトフレーム9700は、筐体9701に表示部9703が組み込まれている。表示
部9703は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影
した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
Bケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構
成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に
備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒
体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像デー
タを取り込み、取り込んだ画像データを表示部9703に表示させることができる。
。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
れており、連結部9893により、開閉可能に連結されている。筐体9881には表示部
9882が組み込まれ、筐体9891には表示部9883が組み込まれている。また、図
31(A)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部9884、記録媒体挿入部988
6、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ9
888(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9889)等を備え
ている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本発明に
係る半導体装置の一形態を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構
成とすることができる。図31(A)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されている
プログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通
信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図31(A)に示す携帯型遊技機が有す
る機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
マシン9900は、筐体9901に表示部9903が組み込まれている。また、スロット
マシン9900は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン
投入口、スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン9900の構成は上述の
ものに限定されず、少なくとも本発明に係る半導体装置の一形態を備えた構成であればよ
く、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
1に組み込まれた表示部1002の他、操作ボタン1003、外部接続ポート1004、
スピーカ1005、マイク1006などを備えている。
力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部100
2を指などで触れることにより行うことができる。
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部1002の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機1000の向き(縦か横か)を判断して、表
示部1002の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
ボタン1003の操作により行われる。また、表示部1002に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
部1002のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
02に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
Claims (2)
- ゲート電極層と、
前記ゲート電極層上の、ゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上の、酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上の、第1の層と、
前記酸化物半導体層上の、第2の層と、
前記第1の層を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続された第1の金属層と、
前記第2の層を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続された第2の金属層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、前記ゲート電極層と重なる領域にチャネル形成領域を有し、
前記酸化物半導体層は、前記ゲート電極層と重なる領域に凹部を有し、
前記酸化物半導体層の一端部は、前記第1の層を越えた第1の領域にあり、
前記酸化物半導体層の他端部は、前記第2の層を越えた第2の領域にあり、
前記第1の領域の厚さは、前記第1の金属層と重なる領域の酸化物半導体層の厚さより小さく、
前記第2の領域の厚さは、前記第2の金属層と重なる領域の酸化物半導体層の厚さより小さく、
前記酸化物半導体層は、Inと、Gaと、Znと、を有することを特徴とする半導体装置。 - ゲート電極層と、
前記ゲート電極層上の、ゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上の、酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上の、第1の層と、
前記酸化物半導体層上の、第2の層と、
前記第1の層を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続された第1の金属層と、
前記第2の層を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続された第2の金属層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、前記ゲート電極層と重なる領域にチャネル形成領域を有し、
前記酸化物半導体層は、前記ゲート電極層と重なる領域に凹部を有し、
前記酸化物半導体層は、前記酸化物半導体層の一端と、前記凹部との間に第1の領域を有し、
前記酸化物半導体層は、前記酸化物半導体層の他端と、前記凹部との間に第2の領域を有し、
前記第1の領域の厚さは、前記第1の金属層と重なる領域の酸化物半導体層の厚さより小さく、
前記第2の領域の厚さは、前記第2の金属層と重なる領域の酸化物半導体層の厚さより小さく、
前記酸化物半導体層は、Inと、Gaと、Znと、を有することを特徴とする半導体装置。
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