JP5347079B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
ンジウムはよく知られた材料であり、液晶ディスプレイなどで必要とされる透光性を有す
る導電性材料として用いられている。
例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このような
半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタが既に知られている
(例えば、特許文献1乃至特許文献4、および非特許文献1を参照)。
、ホモロガス相を有するInGaO3(ZnO)m(m:自然数)は、In、Gaおよび
Znを有する多元系酸化物半導体として知られている(非特許文献2乃至非特許文献4を
参照)。
ジスタのチャネル層として適用可能であることが確認されている(特許文献5、非特許文
献5および非特許文献6を参照)。
方法を提供し、これを適用した、表示品質が良好であり且つ信頼性の高い表示装置を提供
することを課題とする。
て、該表示装置のアクティブマトリクス基板は、画素部と駆動回路部を有し、少なくとも
該駆動回路部では、バックチャネル部と重畳する位置に更なるゲート電極が設けられてお
り、該トランジスタの作製に際して、酸化物半導体層には加熱処理が行われ、該加熱処理
により、脱水化または脱水素化されることを特徴とする。更には、該加熱処理後に該酸化
物半導体層を覆って酸素を含む絶縁性無機材料により保護絶縁層が形成される。該加熱処
理によりキャリア濃度も変化する。
電圧がシフトしにくく、信頼性の高いトランジスタを作製することができ、このようなト
ランジスタを少なくとも駆動回路部に適用することで、表示装置の信頼性を向上させるこ
とができる。
されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に
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、以下に説明する発明の構成に
おいて、同一部分また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。
くとも駆動回路部に設けられるトランジスタについて説明する。
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置に適用できるトランジスタおよびその
作製方法について説明する。本発明の一態様である表示装置において、少なくとも駆動回
路部に、本実施の形態のトランジスタを適用する。
す。
られた、第1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と、酸化物半導体層403と
、ソース電極およびドレイン電極層405と、を有する。更には、酸化物半導体層403
の一部に接してこれらを覆う第1の保護絶縁層407と、第1の保護絶縁層407上に設
けられ、酸化物半導体層403と重畳する第2のゲート電極層409が設けられている。
なお、第1の保護絶縁層407は、第2のゲート絶縁層と呼ぶこともできる。
化物材料を用いればよい。例えば、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される構造
の酸化物半導体を用いることができ、特に、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体を用い
ることが好ましい。なお、Mは、Ga、Fe、Ni、MnおよびCoから選ばれた一の金
属元素または複数の金属元素を表す。例えば、MがGaの場合には、GaとNiまたはG
aとFeなど、Ga以外の上記した金属元素が含まれる場合がある。
の他の遷移金属元素または該遷移金属の酸化物が含まれていてもよい。
として少なくともGaを含む構造の酸化物半導体をIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体
と呼び、該薄膜をIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜とも呼ぶ。
n−Zn−O系、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn
−O系、Sn−Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−
O系、In−O系、Sn−O系、Zn−O系の酸化物半導体を適用することができる。
である水分(H2O)などを低減する加熱処理(脱水化または脱水素化のための加熱処理
)をして低抵抗化(キャリア濃度が高まり、好ましくは1×1018/cm3以上となる
)させ、該酸化物半導体膜(または加工された酸化物半導体層)に接して第1の保護絶縁
層407を形成することにより、高抵抗化(キャリア濃度が低まる、好ましくは1×10
18/cm3未満、さらに好ましくは1×1014/cm3以下)させてチャネル形成領
域として用いることができる酸化物半導体層を形成することができる。
る過程を経た後、不活性雰囲気下で徐冷(徐々に冷却)を行うことが好ましい。脱水化ま
たは脱水素化のための加熱処理および徐冷を行った後、酸化物半導体層に接して絶縁性酸
化膜の形成などを行って酸化物半導体層のキャリア濃度を低減させることで、トランジス
タ471の信頼性を向上させることができる。
して設けられる層と酸化物半導体層403の界面、具体的にはゲート絶縁層402と酸化
物半導体層403の界面、および第1の保護絶縁層407と酸化物半導体層403の界面
に存在する水分などの不純物を低減する。
領域であり、該高抵抗化酸化物半導体領域をチャネル形成領域として用いることができる
。
あっても、微結晶を含んでいても、多結晶であってもよい。または、「In−Ga−Zn
−O系非単結晶膜」と表記しているが、これに限定されず単結晶であってもよい。
タの電気的特性は安定し、オフ電流の増加などを防止することができる。
する材料は、酸素親和性の高い金属を含有する材料が好ましい。酸素親和性の高い金属を
含有する材料としては、チタン、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム
、ベリリウム、トリウムのいずれか一または複数から選択された材料を用いることが好ま
しい。
化物半導体層403から金属層へと酸素原子が移動し、界面付近においてキャリア密度が
増加し、低抵抗な領域が形成される。該低抵抗な領域は界面を有する膜状であってもよい
。
きる。
面を有する基板400は、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリ
ウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われるガラス基板(「無アルカリガラス基
板」とも呼ばれる。)、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
板などを用いることができる。絶縁表面を有する基板400がマザーガラスの場合には、
第1世代(320mm×400mm)、第2世代(400mm×500mm)、第3世代
(550mm×650mm)、第4世代(680mm×880mm、または730mm×
920mm)、第5世代(1000mm×1200mmまたは1100mm×1250m
m)、第6世代(1500mm×1800mm)、第7世代(1900mm×2200m
m)、第8世代(2160mm×2460mm)、第9世代(2400mm×2800m
m、2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)などの
大きさのものを用いることができる。
極層401の間に形成してもよい。下地絶縁層は、基板400からの不純物元素(ナトリ
ウムなど)の拡散を防止することができる絶縁膜により形成すればよく、例えば窒化シリ
コン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン若しくは酸化窒化シリコンから選ばれた一または
複数の膜により積層して形成することができる。
、アルミニウム、銅、ネオジム若しくはスカンジウムなどの金属材料またはこれらを主成
分とする合金材料を用いて、単層で、または積層して形成することができる。
上にモリブデン層が積層された2層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した2層構
造、銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した2層構造、または窒化チタ
ン層とモリブデン層を積層した2層構造とすることが好ましい。3層の積層構造とする場
合には、タングステン層若しくは窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金
層若しくはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層と、を積層し
た3層構造とすることが好ましい。
ラフィ工程を行って該導電膜上にレジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分
を除去することで形成する。第1のゲート電極層401は、配線および電極(第1のゲー
ト電極層401を含むゲート配線、容量配線、および端子電極など)を構成する。
シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを単層で、または積
層して形成することができる。例えば、原料ガスとして、SiH4と、酸素および窒素の
いずれか一方または双方と、を用いてプラズマCVD法により酸化窒化シリコン層を形成
すればよい。または、酸素と窒素に代えて、一酸化二窒素などを用いてもよい。
てプラズマを発生させて逆スパッタを行い、ゲート絶縁層402の表面に付着しているゴ
ミなどを除去することが好ましい。逆スパッタとは、アルゴン雰囲気下で基板にRF電源
を用いて電圧を印加してプラズマを発生させ、該プラズマに被処理物(例えば、基板)を
曝して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素またはヘリウムな
どを用いてもよい。または、アルゴン雰囲気に酸素、若しくは一酸化二窒素などを加えた
雰囲気で行ってもよい。または、アルゴン雰囲気に塩素若しくは四フッ化メタンなどを加
えた雰囲気で行ってもよい。
ッタリング法により形成する。酸化物半導体膜は、希ガス(例えばアルゴン)雰囲気下、
酸素雰囲気下、または希ガス(例えばアルゴン)および酸素雰囲気下においてスパッタリ
ング法により形成することができる。
してもよい。ゲート絶縁層402と酸化物半導体膜を大気に触れさせることなく連続的に
形成することで、ゲート絶縁層402と酸化物半導体膜の界面が、大気成分や大気中に浮
遊する不純物(水やハイドロカーボンなど)に汚染されることなく形成されるので、トラ
ンジスタの特性のばらつきを低減することができる。
半導体層430を形成する(図2(A)を参照)。
アルゴンなどの希ガス)雰囲気下或いは減圧下において加熱処理を行った後、不活性雰囲
気下で徐冷を行って第2の酸化物半導体層431を形成する(図2(B)を参照)。第1
の酸化物半導体層430に対して、上記の雰囲気下で加熱処理を行うことで、第1の酸化
物半導体層430に含まれる水素および水などの不純物を除去し、第2の酸化物半導体層
431が形成される。
、水または水素などの不純物が含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入
する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、6N(99.99
99%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(すなわち、不純物濃度を
1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
s Rapid Thermal Anneal)法、またはランプ光を用いるLRTA
(Lamp Rapid Thermal Anneal)法などの瞬間加熱する方法な
どを用いることができる。
を用いて説明する。
ャンバー602の外側にはチャンバー602を加熱するヒーター603が設けられている
。チャンバー602内には、基板604を搭載するサセプター605が設けられており、
チャンバー602内に基板604を搬入または搬出する。チャンバー602にはガス供給
手段606および排気手段607が接続されている。ガス供給手段606からは、チャン
バー602にガスが導入される。そして、排気手段607により、チャンバー602内を
排気し、またはチャンバー602内を減圧する。なお、電気炉601は、0.1℃/分以
上20℃/分以下で昇温でき、0.1℃/分以上15℃/分以下で降温できる構成とする
ことが好ましい。
ローラ614と、ストップバルブ615と、を有する。本実施の形態では、図3に示され
るように、ガス供給源611とチャンバー602の間に精製器613を設けることが好ま
しい。精製器613を設けることで、ガス供給源611からチャンバー602内に導入さ
れるガスに含まれる、水または水素などの不純物を除去することが可能であり、チャンバ
ー602内への水または水素などの侵入を防ぐことができる。
入し、チャンバー602内を窒素または希ガス雰囲気とし、200℃以上600℃以下、
好ましくは400℃以上600℃以下に加熱されたチャンバー602において、基板60
4(図1における基板400)上に形成された第1の酸化物半導体層430を加熱するこ
とで、第1の酸化物半導体層430の脱水化または脱水素化を行うことができる。
0℃以上600℃以下に加熱されたチャンバー602において、基板604(図1におけ
る基板400)上に形成された第1の酸化物半導体層430を加熱することで、第1の酸
化物半導体層430の脱水化または脱水素化を行うことができる。
酸化物半導体層430は、不活性ガス雰囲気下或いは減圧下における加熱処理と徐冷によ
って、低抵抗化(キャリア濃度が高まる、好ましくは1×1018/cm3以上)され、
第2の酸化物半導体層431とすることができる。
ができる。
に導入して大気圧として冷却すればよい。
板604を室温の雰囲気下に移動してもよい。この結果、基板604の冷却時間を短縮す
ることができる。
行うこともできる。例えば、窒素または希ガスが充填され、且つ200℃以上600℃以
下、好ましくは400℃以上600℃以下に加熱された第1のチャンバーにおいて、基板
604(図1における基板400)上の第1の酸化物半導体層430を加熱する。次に、
窒素または希ガスが導入された搬送室を経て、窒素または希ガスが充填され、且つ100
℃以下、好ましくは室温である第2のチャンバーに、上記加熱処理された基板を移動し、
冷却する。加熱処理と冷却処理を異なるチャンバーで行うことで、スループットを向上さ
せることができる。
加熱処理は、島状の第1の酸化物半導体層430に加工する前の酸化物半導体膜に対して
行ってもよい。その場合には、不活性ガス雰囲気下或いは減圧下における酸化物半導体膜
の加熱処理後に室温以上100℃未満まで徐冷を行い、加熱装置から基板604(図1に
おける基板400)を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
状態は、非晶質であることが好ましいが、一部が結晶化されていてもよい。
グステンから選ばれた元素、これらの金属元素を主成分とする合金、またはこれらの金属
元素を組み合わせた合金などが挙げられる。
程度の耐熱性を有する導電膜を用いる。例えば、該導電膜をアルミニウムのみで形成する
と、耐熱性が劣り、また腐蝕しやすいなどの問題があるので耐熱性導電性材料と組み合わ
せて形成するとよい。アルミニウムと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン、
タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元
素、または上述した金属元素を主成分とする合金、上述した元素を組み合わせた合金、ま
たは上述した元素を主成分とする窒化物などが挙げられる。
、ソース電極およびドレイン電極層405(ソース電極405aおよびドレイン電極40
5b)を形成する(図2(C)を参照)。なお、第3の酸化物半導体層432は一部(バ
ックチャネル部)がエッチングされており、溝部(凹部)を有する。
の保護絶縁層407は、水分、水素イオンおよびOH−などが低減され(すなわち、これ
らを含まず、または含む場合であってもほとんど含まない。)、これらの外部からの侵入
をブロックし、酸素を含む絶縁性無機材料を用いて形成する。具体的には、酸化シリコン
、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを用いるとよい。
0nmの酸化シリコン膜を形成する。酸化シリコン膜の形成時の基板温度は、室温以上3
00℃以下とすればよく、ここでは100℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法
による形成は、希ガス(例えばアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(例え
ばアルゴン)と酸素の混合ガス雰囲気下において行うことができる。なお、ターゲットと
して酸化シリコンターゲットを用いてもシリコンターゲットを用いてもよい。例えば、シ
リコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリングを行うことで、酸化シ
リコン膜を形成することができる。
により第1の保護絶縁層407として酸化シリコン膜を形成すると、低抵抗化された第3
の酸化物半導体層432における少なくとも第1の保護絶縁層407と接する領域を高抵
抗化(キャリア濃度が低下、好ましくは1×1018/cm3未満)し、高抵抗化酸化物
半導体領域を形成することができる。
および絶縁性酸化物の形成などによって第3の酸化物半導体層432のキャリア濃度を増
減させることが重要である。第3の酸化物半導体層432は、高抵抗化酸化物半導体領域
を有する酸化物半導体層403となる。(図2(D)を参照)。
行い、該導電膜上にレジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して第
2のゲート電極層409(同一の層により形成される配線などを含む)を形成する。第2
のゲート電極層409を所望の上面形状とするため選択的にエッチングする際に、第1の
保護絶縁層407はエッチングストッパーとして機能する。
第2のゲート電極層409となる導電膜を形成する前に第1の保護絶縁層407の所定の
箇所に、第1のゲート電極層401を露出させるように開口部を形成しておく。
チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選
ばれた金属元素の一若しくは複数、または上述した金属元素を主成分とする合金)を用い
ることができる。これらを用いた膜は十分な厚さで形成することで遮光性を有するため、
酸化物半導体層403を遮光することができる。
幅よりも広く、酸化物半導体層403の幅よりも広い。図1(A)に示すように、第2の
ゲート電極層409の幅を酸化物半導体層403の幅よりも広くし、第2のゲート電極層
409が酸化物半導体層403の上面を覆う形状とすることで、酸化物半導体層403を
遮光することができる。酸化物半導体層403の薄い領域は、ソース電極およびドレイン
電極層405で覆われていないため、光が照射されることによりトランジスタ471の電
気的特性に影響を及ぼすおそれがある。例えば、スパッタリング法で形成したIn−Ga
−Zn−O系非単結晶膜は波長450nm以下の光に感度を有するため、酸化物半導体層
403にIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜を用いる場合には、特に波長450nm以下
の光を遮光することができるように第2のゲート電極層409を設けるとよい。
1に加熱処理を行ってもよい。ここで行う加熱処理は、好ましくは温度300℃以下で行
い、第1の保護絶縁層407となる絶縁膜を形成した後であればいつでもよい。例えば、
ここで行う加熱処理として、窒素雰囲気下で350℃、1時間の加熱処理を行う。加熱処
理を行うと、トランジスタ471の電気的特性のばらつきを少なくすることができる。
できる。
。図1(B)に示すように、第2のゲート電極層409Bの下に平坦化層(例えば樹脂層
)を設けてもよい。図1(B)は、第1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と
、酸化物半導体層403と、ソース電極およびドレイン電極層405と、を覆う第1の保
護絶縁層407と第2のゲート電極層409Bの間に樹脂層408を形成した形態を示す
。第2のゲート電極層409Bの下に樹脂層を設けると、これより下の構造物により生じ
る凹凸を緩和し、第2のゲート電極層409Bの被形成面を平坦にすることができる。な
お、樹脂層に限定されず、上面が平坦となる他の方法(スピンコーティング法またはリフ
ロー法など)を用いてもよい。
。
405と、厚さの薄い領域を有する酸化物半導体層403と、を覆う。樹脂層408は、
例えば、0.5μm〜3μmの厚さを有する感光性または非感光性の有機材料を用いるこ
とができる。樹脂層408に用いることができる感光性または非感光性の有機材料として
は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト若しくはベンゾシ
クロブテン、またはこれらを積層して形成したものなどを挙げることができる。ここでは
、樹脂層408として、感光性のポリイミドを塗布法により形成する。ポリイミドを全面
に塗布した後に、露光、現像および焼成を行って、表面が平坦な1.5μmの厚さのポリ
イミドからなる樹脂層408を形成する。
、平坦にすることができる。
間に下地絶縁層410が設けられ、第1のゲート電極層401Cの幅と第2のゲート電極
層409Cの幅の間の関係が図1(A)と異なる形態を示す。
。
ン、または窒化シリコンなどにより形成することができ、基板400としてガラスを用い
た場合のガラス基板からの不純物元素(例えばナトリウムなど)がトランジスタ471C
へと拡散し、特に、このような不純物元素の酸化物半導体層403への侵入をブロックす
ることができる。更には、下地絶縁層410により、第1のゲート電極層401Cの形成
時のエッチング工程で基板400がエッチングされることを防止することができる。
べて、第1のゲート電極層401Cの幅および第2のゲート電極層409Cの幅が異なる
。図1(C)に示すトランジスタ471Cの第1のゲート電極層401Cのチャネル長方
向の長さは、酸化物半導体層403のチャネル長方向の長さよりも大きい。一方で、トラ
ンジスタ471Cの第2のゲート電極層409Cのチャネル長方向の長さは、酸化物半導
体層403のチャネル長方向の長さよりも小さい。図1(C)に示すように、少なくとも
第2のゲート電極層409Cのチャネル長方向の長さは、酸化物半導体層403の薄い領
域(第1の保護絶縁層407と接触している領域)の長さ以上として重なる位置に配置す
ればよく、第2のゲート電極層409Cの長さを小さくすれば寄生容量を低減することが
できる。
露出している酸化物半導体層403の薄い領域に対して酸素ラジカル処理を行ってもよい
。酸素ラジカル処理を行うことによって、酸化物半導体層403の露出面近傍を改質し、
酸素過剰領域とすることができるため、高抵抗領域とすることができる。酸素ラジカルは
、酸素を含むガスを用いてプラズマ発生装置により供給されてもよいし、またはオゾン発
生装置により供給されてもよい。供給された酸素ラジカルまたは酸素を薄膜に照射するこ
とによって酸化物半導体層403の表面(バックチャネル部の表面)を改質することがで
きる。なお、酸素ラジカル処理に限定されず、アルゴンと酸素のラジカル処理を行っても
よい。アルゴンと酸素のラジカル処理とは、アルゴンガスと酸素ガスを導入してプラズマ
を発生させて薄膜表面の改質を行うことである。
電性材料、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)、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てもよい。
電性材料を用いる場合、画素電極と同じ材料とすることで、第2のゲート電極層と画素電
極を同じフォトマスクを用いて形成することもできる。第2のゲート電極層と画素電極を
同じ材料とすることで工程数を削減することができる。透光性を有する導電性材料を第2
のゲート電極層に用いる場合には、薄い領域を有する酸化物半導体層を遮光するための遮
光層を酸化物半導体層の薄い領域と重畳する位置に別途設けることが好ましい。遮光層は
、少なくとも400〜450nmの波長域で約50%未満の光透過率、好ましくは20%
未満の光透過率となる材料および厚さで形成する。例えば、遮光層の材料として、クロム
(酸化クロムまたは窒化クロムでもよい)、窒化チタンなどの金属、または黒色樹脂を用
いることができる。光を遮光するために黒色樹脂を用いる場合、照射される光が強力であ
るほど遮光層の厚さが必要となるため、遮光層が薄膜であることが必要な場合には、遮光
性が高く、精細なエッチング加工および薄膜化が可能な金属を用いることが好ましい。
示したが、多階調マスクを用いて形成した複数(例えば2階調のフォトマスクを用いる場
合の二種類)の厚さの異な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、工程の簡略化および低コスト化が可能となる。なお、本明細書に
おいて、グレートーン露光用マスクや、ハーフトーン露光用マスクを総称して、便宜上、
多階調マスクと呼ぶ。なお、多階調マスクは3階調のものに限定されず、4階調であって
もよく、更に階調数が多くてもよい。
した後、複数の厚さの異なる領域を有するレジストマスクを導電膜上に形成し、そのレジ
ストマスクを用いて厚さの薄い領域を有する酸化物半導体層と、ソース電極およびドレイ
ン電極層を形成する。この場合、ソース電極およびドレイン電極層の端部と酸化物半導体
層の端部が概略一致し、酸化物半導体層の側面が露呈する。従って、第1の保護絶縁層4
07を形成する場合、酸化物半導体層は、ソース電極およびドレイン電極層と重ならない
領域(薄い領域)と側面の双方が、第1の保護絶縁層407と接する構成となる。
域であるので、トランジスタの電気的特性は安定なものとなり、オフ電流の増加などを防
止することができる。従って、電気的特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する表
示装置とすることができる。
る。
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置に適用できるトランジスタであって実
施の形態1とは異なるトランジスタおよびその作製方法について説明する。本発明の一態
様である表示装置において、少なくとも駆動回路部に、本実施の形態のトランジスタを適
用する。
トランジスタ472は、ボトムゲート型のトランジスタであって、基板400上に設けら
れた、第1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と、酸化物半導体層403と、
n型酸化物半導体層404と、ソース電極およびドレイン電極層405と、を有する。更
には、酸化物半導体層403の一部に接してこれらを覆う第1の保護絶縁層407と、第
1の保護絶縁層407上に設けられ、酸化物半導体層403と重畳する第2のゲート電極
層409が設けられている。なお、第1の保護絶縁層407は、第2のゲート絶縁層と呼
ぶこともできる。
型酸化物半導体層404を設けることで、トランジスタ472をより安定に動作させるこ
とができる。
法の一例を示す。
ート電極層401を覆うゲート絶縁層402を形成し、酸化物半導体膜を成膜する工程ま
では実施の形態1と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略し、図1(A)と同じ箇
所は同一の符号を用いて説明する。
る。
する、第1のn型酸化物半導体膜440を形成する(図5(A)を参照)。第1のn型酸
化物半導体膜440としては、第1の酸化物半導体膜433よりも低抵抗の酸化物半導体
膜を用いる。
グ法によりIn(インジウム)、Ga(ガリウム)、およびZn(亜鉛)を含む金属酸化
物(In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1)を用いて得たインジウム、ガリウム
、および亜鉛を含む酸化窒化物膜や、Al−Zn−O系非単結晶膜や、窒素を含ませたA
l−Zn−O系非単結晶膜、すなわち、Al−Zn−O−N系非単結晶膜(AZON膜と
も呼ぶ)を用いてもよい。
、微結晶であっても、多結晶であってもよい。または、単結晶であってもよい。これらの
形成条件やターゲットの組成比を変えることで、第1の酸化物半導体膜433と第1のn
型酸化物半導体膜440の結晶状態を変化させることができる。
ドレイン領域となるn型酸化物半導体層と、チャネル領域を形成する酸化物半導体層40
3の結晶状態は異なっていてもよい。例えば、ソース領域およびドレイン領域となるn型
酸化物半導体層が微結晶を含み、酸化物半導体層403が非晶質であってもよく、ソース
領域およびドレイン領域となるn型酸化物半導体層が非晶質であって、酸化物半導体層4
03が微結晶を含んでいてもよい。
触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続的に形成す
ることで、界面が、水やハイドロカーボンなどの、大気成分や大気中に浮遊する不純物に
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、トランジスタ特性のばらつ
きを低減することができる。なお、ゲート絶縁層402から第1のn型酸化物半導体膜4
40までを連続的に形成してもよい。
の酸化物半導体膜433は、不活性ガス雰囲気下或いは減圧下における加熱処理および徐
冷によって、低抵抗化(キャリア濃度が高まる、好ましくは1×1018/cm3以上)
され、低抵抗化された酸化物半導体膜(第2のn型酸化物半導体膜)とすることができる
。
、ネオン、アルゴンなどの希ガス)下或いは減圧下で行う。第1の酸化物半導体膜433
に対して、上記の雰囲気下で加熱処理を行うことで、第1の酸化物半導体膜433に含ま
れる水素および水などの不純物を除去することができる。
、水、水素などの不純物が含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する
窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、6N(99.9999
%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(すなわち、不純物濃度を1p
pm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
、チャンバー内を窒素または希ガス雰囲気とし、200℃以上600℃以下、好ましくは
400℃以上600℃以下として、基板上に形成された第1の酸化物半導体膜433およ
び第1のn型酸化物半導体膜440を加熱する。または、排気手段によって減圧下で、2
00℃以上600℃以下、好ましくは400℃以上600℃以下として、基板上に形成さ
れた第1の酸化物半導体膜433および第1のn型酸化物半導体膜440を加熱して第2
の酸化物半導体膜および第2のn型酸化物半導体膜を形成する。
お、電気炉は、0.1℃/分以上15℃/分以下で降温できる構成とすることが好ましい
。
ができる。
示しない)をフォトリソグラフィ工程により形成し、エッチング工程により、島状の第2
の酸化物半導体層431および第2のn型酸化物半導体層434に加工する(図5(B)
を参照)。
膜の加工を行った後に加熱処理を行ってもよい。
膜を形成する。
グステンから選ばれた元素、これらの金属元素を主成分とする合金、またはこれらの金属
元素を組み合わせた合金などが挙げられる。
程度の耐熱性を有する導電膜を用いる。
膜をエッチングし、ソース電極およびドレイン電極層405を形成する。なお、同じレジ
ストマスクを用いてソース電極およびドレイン電極層405により形成されるソース電極
とドレイン電極の間に挟まれた領域(バックチャネル部)の第2のn型酸化物半導体層4
34をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域となる第2のn型酸化物半導体層
437を形成する(図5(C)を参照)。なお、第2の酸化物半導体層431は一部のみ
がエッチングされ、溝部(凹部)を有する第3の酸化物半導体層432となる。
などの酸素を含む無機絶縁膜を用いて第1の保護絶縁層407を形成する。ここでは、実
施の形態1と同様に第1の保護絶縁層407としてスパッタリング法を用いて膜厚300
nmの酸化シリコン膜を形成する。
VD法などにより酸化シリコンで第1の保護絶縁層407を形成すると、低抵抗化された
第3の酸化物半導体層432において、少なくとも第1の保護絶縁層407と接する領域
を高抵抗化(キャリア濃度が低まる、好ましくは1×1018/cm3未満)し、高抵抗
化酸化物半導体領域を形成することができる。
および絶縁性酸化物の形成などによって第3の酸化物半導体層432のキャリア濃度を増
減させることが重要である。第3の酸化物半導体層432は、高抵抗化酸化物半導体領域
を有する酸化物半導体層403となる。(図5(D)を参照)。
わち、第1の保護絶縁層407上に第2のゲート電極層409を形成する。
9上に樹脂層を設けると、トランジスタ472の構造により生じる凹凸を緩和し平坦にで
きる。
加熱処理を行ってもよい。加熱処理は、好ましくは温度300℃以下であって、第1の保
護絶縁層407となる絶縁膜を形成した後であればいつでもよい。例えば、窒素雰囲気下
で350℃、1時間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うとトランジスタ472の電気的
特性のばらつきを軽減することができる。
る。なお、トランジスタ472では、第1の保護絶縁層407が第2のゲート絶縁層とし
て機能する。
403と、n型酸化物半導体層404と、ソース電極およびドレイン電極層405と、を
覆う第1の保護絶縁層407と第2のゲート電極層409の間に樹脂層408を形成した
形態を示す。
)では、図4(A)と異なる部分以外は、同一の符号を用いて説明する。
405と、厚さの薄い領域を有する酸化物半導体層403と、を覆う。樹脂層408は、
例えば、0.5μm〜3μmの厚さを有する感光性または非感光性の有機材料により形成
することができ、感光性または非感光性の有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポ
リアミド、ポリイミドアミド、レジスト若しくはベンゾシクロブテン、またはこれらを積
層して形成したものなどを挙げることができる。ここでは、樹脂層408として、感光性
のポリイミドを塗布法により形成する。ポリイミドを全面に塗布した後に、露光、現像お
よび焼成を行って、表面が平坦な1.5μmの厚さのポリイミドからなる樹脂層408を
形成する。
、平坦にすることができる。
401の幅および酸化物半導体層403の幅よりも広くすることで、第2のゲート電極層
409によって酸化物半導体層403を遮光することができる。第2のゲート電極層40
9から酸化物半導体層403の全体にゲート電圧を印加できる。
407と樹脂層408を積層した部分が薄い場合には、第2のゲート電極層409とソー
ス電極およびドレイン電極層405との間の寄生容量が問題になることがある。寄生容量
が問題になる場合は、第2のゲート電極層409の幅を狭くして、第2のゲート電極層4
09とソース電極およびドレイン電極層405が重畳する面積を縮小することが好ましい
。重畳する面積を縮小すれば、寄生容量を小さくできる。
が問題にならない場合には、第2のゲート電極を駆動回路の複数のトランジスタを覆う共
通のゲート電極とし、第2のゲート電極の面積を駆動回路とほぼ同じ大きさ、またはそれ
以上としてもよい。
したが、多階調マスクを用いて形成した複数(例えば、2階調のフォトマスクを用いる場
合の二種類)の厚さの異な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、工程の簡略化、低コスト化が可能となる。
して形成した後、複数の厚さの異なる領域を有するレジストマスクを導電膜上に形成し、
そのレジストマスクを用いて厚さの薄い領域を有する酸化物半導体層と、ソース電極およ
びドレイン電極層を形成する。この場合、ソース電極層およびドレイン電極層の端部と酸
化物半導体層の端部が概略一致し、酸化物半導体層の側面が露呈する。従って、第1の保
護絶縁層407を形成する場合、酸化物半導体層は、ソース電極層およびドレイン電極層
と重ならない領域(薄い領域)と側面の双方が第1の保護絶縁層407と接する構成とな
る。
るので、トランジスタの電気的特性は安定化し、オフ電流の増加などを防止することがで
きる。よって、電気的特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置(表示
装置)とすることが可能となる。
る。
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置に適用できるトランジスタであって実
施の形態1および実施の形態2とは異なるトランジスタおよびその作製方法について説明
する。本発明の一態様である表示装置において、少なくとも駆動回路部に、本実施の形態
のトランジスタを適用する。
トランジスタ473は、ボトムゲート型のトランジスタであって、基板400上に設けら
れた、第1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と、酸化物半導体層403と、
ソース電極およびドレイン電極層405(ソース電極405aおよびドレイン電極405
b)と、チャネル保護層406と、を有する。更には、チャネル保護層406に接して第
1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と、酸化物半導体層403と、ソース電
極およびドレイン電極層405と、を覆う第1の保護絶縁層407と、第1の保護絶縁層
407上に酸化物半導体層403と重畳する第2のゲート電極層409が設けられている
。すなわち、本実施の形態にて説明するトランジスタ473は、チャネルストップ型であ
る。
製方法の一例を示す。
ート電極層401を覆うゲート絶縁層402を形成し、酸化物半導体膜を形成する工程ま
では実施の形態1と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略し、図2(A)と同じ箇
所には同一の符号を用いて説明する。
形成し、第1の酸化物半導体膜をエッチングして、島状の第1の酸化物半導体層430を
形成する。なお、ここでのエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチ
ングを用いてもよい(図7(A)を参照)。
酸化物半導体層430は、不活性ガス雰囲気下或いは減圧下における加熱処理および徐冷
によって、低抵抗化(キャリア濃度が高まる、好ましくは1×1018/cm3以上)さ
れ、低抵抗化された第2の酸化物半導体層431とすることができる。
、ネオン、アルゴンなどの希ガス)下或いは減圧下で行う。第1の酸化物半導体層430
に対して、上記の雰囲気下で加熱処理を行うことで、第1の酸化物半導体層430に含ま
れる水素および水などの不純物を除去することができる。
、水、水素などの不純物が含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する
窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、6N(99.9999
%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(すなわち不純物濃度を1pp
m以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
、チャンバー内を窒素または希ガス雰囲気とし、200℃以上600℃以下、好ましくは
400℃以上600℃以下として、加熱されたチャンバーにおいて、基板上に形成された
第1の酸化物半導体層430を加熱する。または、排気手段によって減圧下で、200℃
以上600℃以下、好ましくは400℃以上600℃以下として、基板上に形成された第
1の酸化物半導体層430を加熱して第2の酸化物半導体層431を形成する。
る。なお、電気炉は、0.1℃/分以上15℃/分以下で降温できる構成とすることが好
ましい。
ができる。
る。第2の酸化物半導体層に接して形成するチャネル保護層となる絶縁膜は、水分、水素
イオン、およびOH−などが低減され、これらの外部からの侵入をブロックし、酸素を含
む絶縁性無機材料を用いて形成する。具体的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコンまた
は窒化酸化シリコンを用いて形成する。すなわち、チャネル保護層となる絶縁膜は、実施
の形態1で説明した第1の保護絶縁層407と同様に形成すればよい。
300nmの酸化シリコン膜を形成する。形成時の基板温度は、室温以上300℃以下と
すればよく、ここでは100℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による形成は
、希ガス(例えばアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(例えばアルゴン)
と酸素の混合ガス雰囲気下において行うことができる。なお、ターゲットとして酸化シリ
コンターゲットを用いてもシリコンターゲットを用いてもよい。例えばシリコンターゲッ
トを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコン膜を形成するこ
とができる。
より酸化シリコンでチャネル保護層となる絶縁膜を形成すると、低抵抗化された第2の酸
化物半導体層431において少なくともチャネル保護層となる絶縁膜と接する領域を高抵
抗化(キャリア濃度が低まる、好ましくは1×1018/cm3未満)し、高抵抗化酸化
物半導体領域を形成することができる。
および絶縁性酸化物の形成などによって酸化物半導体層のキャリア濃度を増減させること
が重要である。第2の酸化物半導体層431は、高抵抗化酸化物半導体領域を有する酸化
物半導体層403となる。
スクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してチャネル保護層406を形成する
。なお、第1のゲート電極層401は、チャネル保護層406の幅(チャネル長方向の長
さ)よりも広いことが好ましい(図7(B)を参照)。
護層406上に導電膜を形成する。
グステンから選ばれた元素、これらの金属元素を主成分とする合金、またはこれらの金属
元素を組み合わせた合金などが挙げられる。
程度の耐熱性を有する導電膜を用いる。
膜をエッチングし、ソース電極およびドレイン電極層405(ソース電極405aおよび
ドレイン電極405b)を形成する。このエッチングにおいて、チャネル保護層406は
酸化物半導体層403のエッチングストッパーとして機能するため、酸化物半導体層40
3はエッチングされない。
造であるため、酸化物半導体層403のチャネル形成領域に対する工程時におけるダメー
ジ(エッチング時のプラズマやエッチング剤による膜減りや、酸化など)を防ぐことがで
きる。従って、トランジスタ473の信頼性を向上させることができる。
第1の保護絶縁層407を形成する。第1の保護絶縁層407は、水分、水素イオン、お
よびOH−などが低減され、これらの外部からの侵入をブロックし、酸素を含む絶縁性無
機材料を用いて形成する。具体的には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン
、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化イ
ットリウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルを挙げることができる(図7(D)を参照)
。
わち、第1の保護絶縁層407上に第2のゲート電極層409を形成する。
9上に樹脂層を設けると、トランジスタ473の構造により生じる凹凸を緩和し平坦にで
きる。
熱処理を行ってもよい。加熱処理は、好ましくは温度300℃以下であって、チャネル保
護層406を形成した後であればいつでもよい。例えば、窒素雰囲気下で350℃、1時
間の加熱処理を行う。該加熱処理を行うとトランジスタ473の電気的特性のばらつきを
軽減することができる。
る。なお、トランジスタ473では、チャネル保護層406と第1の保護絶縁層407が
積層された部分が第2のゲート絶縁層として機能する。
)では、図6(A)と異なる部分以外は、同一の符号を用いて説明する。
403と、ソース電極およびドレイン電極層405と、を覆う第1の保護絶縁層407と
第2のゲート電極層409の間に樹脂層408を形成した形態を示す。
405と、チャネル保護層406と、を覆う。樹脂層408は、例えば、厚さが0.5μ
m〜3μmの感光性または非感光性の有機材料により形成することができ、感光性または
非感光性の有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、
レジスト若しくはベンゾシクロブテン、またはこれらを積層して形成したものなどを挙げ
ることができる。ここでは、樹脂層408として、感光性のポリイミドを塗布法により形
成する。ポリイミドを全面に塗布した後に、露光、現像および焼成を行って、表面が平坦
な1.5μmの厚さのポリイミドからなる樹脂層408を形成する。
、平坦にすることができる。
401の幅および酸化物半導体層403の幅よりも広くすることで、第2のゲート電極層
409から酸化物半導体層403の全体にゲート電圧を印加できる。
06、第1の保護絶縁層407および樹脂層408を積層した部分が薄い場合には、第2
のゲート電極層409とソース電極およびドレイン電極層405との間の寄生容量が問題
になることがある。寄生容量が問題になる場合は、第2のゲート電極層409の幅を第1
のゲート電極層401の幅よりも狭くして、第2のゲート電極層409とソース電極およ
びドレイン電極層405が重畳する面積を縮小することが好ましい。重畳する面積を縮小
すれば、寄生容量を小さくできる。さらに、第1のゲート電極層401の幅をチャネル保
護層406の幅よりも狭くし、第2のゲート電極層409の幅をチャネル保護層406の
幅よりも狭くすることで、ソース電極およびドレイン電極層405と重ならないようにし
て寄生容量を更に低減する構成としてもよい。
が問題にならない場合には、第2のゲート電極を駆動回路の複数のトランジスタを覆う共
通のゲート電極とし、第2のゲート電極の面積を駆動回路とほぼ同じ大きさ、またはそれ
以上としてもよい。
るので、トランジスタの電気的特性は安定化し、オフ電流の増加などを防止することがで
きる。よって、電気的特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置(表示
装置)とすることが可能となる。
る。
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置に適用できるトランジスタであって実
施の形態1乃至実施の形態3とは異なるトランジスタおよびその作製方法について説明す
る。本発明の一態様である表示装置において、少なくとも駆動回路部に、本実施の形態の
トランジスタを適用する。
トランジスタ474は、ボトムゲート型のトランジスタであって、基板400上に設けら
れた、第1のゲート電極層401と、ゲート絶縁層402と、酸化物半導体層403と、
n型酸化物半導体層404a、n型酸化物半導体層404bと、ソース電極およびドレイ
ン電極層405(ソース電極405aおよびドレイン電極405b)と、チャネル保護層
406と、を有する。更には、チャネル保護層406に接してこれらを覆う第1の保護絶
縁層407と、第1の保護絶縁層407上に酸化物半導体層403と重畳する第2のゲー
ト電極層409が設けられている。すなわち、本実施の形態にて説明するトランジスタ4
74は、チャネルストップ型である。
製方法の一例を示す。
ート電極層401を覆うゲート絶縁層402を形成し、酸化物半導体膜を形成する工程ま
では実施の形態3と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略し、図7(A)と同じ箇
所には同一の符号を用いて説明する。
る。
酸化物半導体膜433は、不活性ガス雰囲気下或いは減圧下における加熱処理および徐冷
によって、低抵抗化(キャリア濃度が高まる、好ましくは1×1018/cm3以上)さ
れ、低抵抗化された第2の酸化物半導体膜とすることができる。
、ネオン、アルゴンなどの希ガス)下或いは減圧下で行う。第1の酸化物半導体膜433
に対して、上記の雰囲気下で加熱処理を行うことで、第1の酸化物半導体膜433に含ま
れる水素および水などの不純物を除去することができる。
、水、水素などの不純物が含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する
窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、6N(99.9999
%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(すなわち不純物濃度を1pp
m以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
、チャンバー内を窒素または希ガス雰囲気とし、200℃以上600℃以下、好ましくは
400℃以上600℃以下として、加熱されたチャンバーにおいて、基板上に形成された
第1の酸化物半導体膜433を加熱する。
る。なお、電気炉は、0.1℃/分以上15℃/分以下で降温できる構成とすることが好
ましい。
ができる。
2の酸化物半導体膜に接して形成するチャネル保護層となる絶縁膜は、水分、水素イオン
、およびOH−などが低減され、これらの外部からの侵入をブロックし、酸素を含む絶縁
性無機材料を用いて形成する。具体的には、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜
を用いる。
300nmの酸化シリコン膜を形成する。形成時の基板温度は、室温以上300℃以下と
すればよく、ここでは100℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による形成は
、希ガス(例えばアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(例えばアルゴン)
と酸素の混合ガス雰囲気下において行うことができる。なお、ターゲットとして酸化シリ
コンターゲットを用いてもシリコンターゲットを用いてもよい。例えばシリコンターゲッ
トを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコン膜を形成するこ
とができる。
化シリコンでチャネル保護層となる絶縁膜を形成すると、低抵抗化された第2の酸化物半
導体膜において少なくともチャネル保護層となる絶縁膜と接する領域を高抵抗化(キャリ
ア濃度が低まる、好ましくは1×1018/cm3未満)し、高抵抗化酸化物半導体領域
を形成することができる。
および絶縁性酸化物の形成などによって酸化物半導体層のキャリア濃度を増減させること
が重要である。第2の酸化物半導体膜は、高抵抗化酸化物半導体領域を有する第3の酸化
物半導体膜となる。
スクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してチャネル保護層406を形成する
。なお、第1のゲート電極層401は、チャネル保護層406の幅(チャネル長方向の長
さ)よりも広いことが好ましい。
レイン領域として機能するn型酸化物半導体膜を形成する。n型酸化物半導体膜としては
、第3の酸化物半導体膜よりも低抵抗の酸化物半導体膜となる膜を用いることができる。
n(インジウム)、Ga(ガリウム)、およびZn(亜鉛)を含む金属酸化物(In2O
3:Ga2O3:ZnO=1:1:1)を用いて得たインジウム、ガリウム、および亜鉛
を含む酸窒化物膜や、Al−Zn−O系非単結晶膜や、窒素を含ませたAl−Zn−O系
非単結晶膜、すなわちAl−Zn−O−N系非単結晶膜(AZON膜とも呼ぶ)を用いて
もよい。
、微結晶であっても、多結晶であってもよい。または、これに限定されず、単結晶であっ
てもよい。これらの形成条件やターゲットの組成比を変えることで、第3の酸化物半導体
膜とn型酸化物半導体膜の結晶状態は変化する。
ドレイン領域となるn型酸化物半導体膜と、チャネル領域を形成する第3の酸化物半導体
膜の結晶状態は異なっていてもよい。例えば、ソース領域およびドレイン領域となるn型
酸化物半導体膜が微結晶を含み、第3の酸化物半導体膜が非晶質であってもよく、ソース
領域およびドレイン領域となるn型酸化物半導体膜が非晶質であって、第3の酸化物半導
体膜が微結晶を含んでいてもよい。
成し、n型酸化物半導体膜と第3の酸化物半導体膜の不要な部分をエッチングにより除去
して酸化物半導体層403を形成する(図9(B)参照。)。
成し、エッチングによりチャネル保護層となる絶縁膜と第3の酸化物半導体膜の不要な部
分を除去し、該レジストマスクを縮小し、エッチングによりチャネル保護層となる絶縁膜
の不要な部分を更に除去してチャネル保護層406を形成してもよい。この場合には、チ
ャネル保護層となる絶縁膜上に最初に形成するレジストマスクは、多階調マスクにより形
成された、厚さの異なる複数の領域を有するレジストマスクであることが好ましい。
グステンから選ばれた元素、これらの金属元素を主成分とする合金、またはこれらの金属
元素を組み合わせた合金などが挙げられる。
程度の耐熱性を有する導電膜を用いる。
膜をエッチングし、ソース電極およびドレイン電極層405を形成する。
電極層405により形成されるソース電極とドレイン電極の間に挟まれた領域をエッチン
グにより除去して、ソース領域およびドレイン領域となるn型酸化物半導体層404を形
成する。
化物半導体層404を設けることで、金属配線のみの場合に比べて、トランジスタ474
を安定して動作をさせることができる。
ッチングストッパーとして機能するため、酸化物半導体層403はエッチングされない。
チャネル保護層406は、酸化物半導体層403のチャネル形成領域に対する工程時にお
けるダメージ(エッチング時のプラズマやエッチング剤による膜減りや、酸化など)を防
ぐことができる。従って、トランジスタ474の信頼性を向上させることができる(図9
(C)を参照。)。
第1の保護絶縁層407を形成する(図9(D)を参照)。第1の保護絶縁層407は、
水分、水素イオン、およびOH−などが低減され、これらの外部からの侵入をブロックし
、酸素を含む絶縁性無機材料を用いて形成する。具体的には、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルを挙げることができる
。
わち、第1の保護絶縁層407上に第2のゲート電極層409を形成する。
9上に樹脂層を設けると、トランジスタ474の構造により生じる凹凸を緩和し平坦にで
きる。
熱処理を行ってもよい。加熱処理は、好ましくは温度300℃以下であって、チャネル保
護層406を形成した後であればいつでもよい。例えば、窒素雰囲気下で350℃、1時
間の熱処理を行う。該加熱処理を行うとトランジスタ474の電気的特性のばらつきを軽
減することができる。
る。なお、トランジスタ474では、チャネル保護層406と第1の保護絶縁層407が
積層された部分が第2のゲート絶縁層として機能する。
8(B)では、図8(A)と異なる部分以外は、同一の符号を用いて説明する。
403と、n型酸化物半導体層404と、ソース電極およびドレイン電極層405と、を
覆う第1の保護絶縁層407と第2のゲート電極層409の間に樹脂層408を形成した
形態を示す。
405と、チャネル保護層406と、を覆う。樹脂層408は、例えば、厚さが0.5μ
m〜3μmの感光性または非感光性の有機材料により形成することができ、感光性または
非感光性の有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、
レジストまたはベンゾシクロブテン、またはこれらを積層して形成したものなどを挙げる
ことができる。ここでは、樹脂層408として、感光性のポリイミドを塗布法により形成
する。ポリイミドを全面に塗布した後に、露光、現像および焼成を行って、表面が平坦な
1.5μmの厚さのポリイミドからなる樹脂層408を形成する。
、平坦にすることができる。
401の幅および酸化物半導体層403の幅よりも広くすることで、第2のゲート電極層
409から酸化物半導体層403全体にゲート電圧を印加できる。
06、第1の保護絶縁層407および樹脂層408を積層した部分が薄い場合には、第2
のゲート電極層409とソース電極およびドレイン電極層405との間の寄生容量が問題
になることがある。寄生容量が問題になる場合は、第2のゲート電極層409の幅を第1
のゲート電極層401の幅よりも狭くして、ソース電極およびドレイン電極層405と重
畳する面積を縮小することが好ましい。重畳する面積を縮小すれば、寄生容量を小さくで
きる。さらに、第1のゲート電極層401の幅をチャネル保護層406の幅よりも狭くし
、第2のゲート電極層409の幅をチャネル保護層406の幅よりも狭くすることで、ソ
ース電極層またはドレイン電極層と重ならないようにして寄生容量を更に低減する構成と
してもよい。
が問題にならない場合には、第2のゲート電極を駆動回路の複数のトランジスタを覆う共
通のゲート電極とし、第2のゲート電極の面積を駆動回路とほぼ同じ大きさ、またはそれ
以上としてもよい。
るので、トランジスタの電気的特性は安定化し、オフ電流の増加などを防止することがで
きる。よって、電気的特性が良好で信頼性のよいトランジスタを有する半導体装置(表示
装置)とすることが可能となる。
る。
本実施の形態は、2つのnチャネル型トランジスタを用いた駆動回路のインバータ回路
の構成の一例を説明する。図10(A)に示すトランジスタは、実施の形態1の図1(A
)に示したトランジスタ471などと同一であるため、同じ部分には同じ符号を用いて説
明する。なお、n型酸化物半導体層14a及びn型酸化物半導体層14bは、実施の形態
2のn型酸化物半導体層404と同様であり、樹脂層17は、実施の形態1の樹脂層40
8と同様であり、第1の保護絶縁層18は、実施の形態1の第1の保護絶縁層407と同
様であり、第2のゲート電極層470は、実施の形態1の第2のゲート電極層409と同
様である。
る。2つのnチャネル型トランジスタを組み合わせてインバータ回路を形成する場合、エ
ンハンスメント型トランジスタとデプレッション型トランジスタとを組み合わせて形成す
る場合(以下、EDMOS回路という)と、エンハンスメント型トランジスタ同士で形成
する場合(以下、EEMOS回路という)がある。
ランジスタ20および第2のトランジスタ43は、逆スタガ型のチャネルエッチ型トラン
ジスタであり、酸化物半導体層上にソース領域またはドレイン領域を介して配線が設けら
れているトランジスタの一例である。
2を設けられている。第1のゲート電極11および第3のゲート電極42の材料は、モリ
ブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム若しく
はスカンジウムなどの金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でま
たは積層して形成することができる。
は、酸化物半導体層16および第2の酸化物半導体層47を設ける。
子となる電極層(ドレイン電極層15b)が設けられ、第2端子となる電極層は、第1の
ゲート絶縁層13に形成されたコンタクトホール44を介して第3のゲート電極42と直
接接続する。第2の酸化物半導体層47上には第3端子411となる電極層を設ける。
ゲート絶縁層13と、第1のゲート絶縁層13を介して第1のゲート電極11と重なる酸
化物半導体層16と、を有し、第1端子となる電極層(ソース電極層15a)は、負の電
圧VDLが印加される電源線(負電源線)である。この電源線は、接地電位の電源線(接
地電源線)としてもよい。ただし、インバータ回路においては、第2端子となる電極層(
ドレイン電極層15b)に接続される配線の電位によっては、第1端子となる電極層はド
レイン電極層となり、第2端子となる電極層がソース電極層となる場合がある。
て第3のゲート電極42と重なる第2の酸化物半導体層47と、を有し、第3端子411
は、正の電圧VDHが印加される電源線(正電源線)である。なお、インバータ回路にお
いては、第2端子となる電極層(ドレイン電極層15b)に接続される配線の電位によっ
ては、第2端子となる電極層がソース電極層となり、第3端子411となる電極層がドレ
イン電極層となる場合がある。
08a(ソース領域またはドレイン領域とも呼ぶ)を設け、第2の酸化物半導体層47と
第3端子411との間にはバッファ層408b(ドレイン領域またはソース領域とも呼ぶ
)を設ける。
線Z1−Z2で切断した断面が図10(A)に相当する。
施の形態では、酸化物半導体層16上に第2のゲート絶縁層と、該第2のゲート絶縁層上
に第2のゲート電極19を設け、第2のゲート電極19に印加する電圧によってトランジ
スタ20のしきい値電圧を調整する。
15b)は、第1のゲート絶縁層13に形成されたコンタクトホール44を介して第3の
ゲート電極42と直接接続する例を示したが、特に限定されず、接続電極を別途設けて第
2端子となる電極層(ドレイン電極層15b)と第3のゲート電極42とを接続電極を介
して接続させてもよい。
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置について、ブロック図、回路図、各信
号などの電位変化を示す波形図、上面図(レイアウト図)などを参照して説明する。
11(A)に示す液晶表示装置は、基板800上に表示素子を備えた画素を複数有する画
素部801と、各画素のゲート電極に接続された走査線の電位を制御する走査線駆動回路
802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803と、を
有する。各画素には、図11(B)に示すトランジスタ804が設けられている。トラン
ジスタ804は、第1の制御信号G1と第2の制御信号G2によって、In端子とOut
端子間の電気的な制御を行う素子である。なお、図11(B)に示すトランジスタ804
のシンボルは、上記実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一で説明したトランジスタ
に相当する。
する形態を示したが、走査線駆動回路802の一部を、別の基板に形成したICなどによ
り実装してもよい。信号線駆動回路803の一部を、別の基板に形成したICなどにより
実装してもよい。走査線駆動回路802を基板800上に複数設けてもよい。
護回路、および画素部の位置関係を説明する図である。絶縁表面を有する基板820上に
は走査線823Aと制御線823Bと信号線824が交差して配置され、画素部827が
構成されている。なお、画素部827は、図11に示す画素部801に相当する。なお、
制御線823Bを信号線824と平行に配置してもよい。
28は、走査線823A、制御線823Bおよび信号線824に接続された画素トランジ
スタ829、保持容量部830、画素電極831を含んで構成されている。
9と接続され、保持容量部830の他方の電極と容量線832が接続されている。画素電
極831は表示素子(液晶素子、発光素子、コントラスト媒体(電子インク)など)を駆
動する一方の電極を構成する。これらの表示素子の他方の電極(対向電極とも呼ぶ)は、
コモン端子833に接続されている。コモン端子からは共通電位(コモン電位とも呼ぶ)
が表示素子の対向電極に供給される。
れている。保護回路835は、走査線駆動回路802と画素部827の間に配設されてい
る。本実施の形態では、複数の保護回路により構成される保護回路835を配設すること
で、走査線823A、制御線823B、信号線824、および容量線832に静電気など
によるサージ電圧が印加された場合に、画素トランジスタ829などが破壊されないよう
に構成されている。そのため、保護回路835には、サージ電圧が印加されたときに、コ
モン配線に電荷を逃がすことができるように構成されている。
配設する例を示している。ただし、保護回路835の配設位置や、保護回路835に設け
る保護回路の数はこれに限定されない。
829に適用することで、画素トランジスタ829のしきい値電圧の調整とトランジスタ
のオン電流の増大の一方または双方を実現することが可能となる。
ここで、画素828の動作について説明する。図13(A)は、任意の画素に接続された
走査線823A、制御線823B、信号線824、および容量線832のそれぞれの電位
についての波形を示す。図13(A)は、走査線823Aの電位変化の概略を表す波形G
1、制御線823Bの電位変化の概略を表す波形G2、信号線824の電位変化の概略を
表す波形D、および容量線832の電位変化を表す波形COMについて横軸を時間、縦軸
を電位としてこれらの時間変化を表したものである。なお、波形G1の高電源電位はV1
と表し、波形G1の低電源電位はV2と表し、波形G2の電位はVCと表し、波形Dの高
電源電位はVD1と表し、波形Dの低電源電位はVD2と表し、波形COMの電位はVC
OMと表す。なお、図13に示されるように、波形G1がV2からV1になった瞬間から
、V1が再びV2になり、再度V1になるまでの期間が、1フレーム期間である。図13
に示されるように、波形G1がV2からV1になった瞬間から、V1が再びV2になるま
での期間が、1ゲート選択期間である。
あるとき、VD1からVD2の範囲にある信号線824の電位が画素828内の保持容量
部830に保持される。また図13(A)で1フレーム期間の1ゲート選択期間以外の期
間、すなわち走査線823AがV2であるとき、VD1からVD2の範囲にある信号線8
24の電位に関わらず、画素828内の保持容量部830は1ゲート選択期間に入力され
た電位を保持する。なお、制御線823Bの電位変化の概略を表す波形G2は、走査線8
23Aによる画素トランジスタ829の導通または非導通の制御が誤動作しない範囲で固
定された電位とすることが好ましい。制御線823Bの電位VcをVD2以下、好ましく
はV2からVD2の範囲とすることで、走査線823Aによる画素トランジスタ829の
導通または非導通の制御が誤作動しないようにすることができる。
の電位変化の概略を表す波形図を示す。図13(B)が図13(A)と異なる点は、信号
線824の電位変化を示す波形Dを具体的に示した点(図13(A)ではVD1からVD
2の範囲にある任意の電位としている)、画素828内の保持容量部830に保持される
電位変化の波形Cpixを示した点にある。図13(B)では、波形G1をV1にする前
に波形DをVD2からVD1にし、その後波形G1をV1にして画素828内の保持容量
部830に保持される電位、すなわち波形Cpixの電位を上昇させる(図13(B)に
示す最初の1ゲート選択期間を参照)。図13(B)では、波形G1をV1にする前に波
形DをVD1からVD2にし、その後波形G1をV1にして画素828内の保持容量部8
30の電位、すなわち波形Cpixの電位を下降させる(図13(B)に示す2回目の1
ゲート選択期間を参照)。波形G1をV1とする前に波形DをVD2からVD1、または
VD1からVD2にしておくことで、信号の遅延などによる誤作動を軽減することができ
る。なお、図13(B)中、波形Dと波形Cpixは同じ電位となる期間があるが、明瞭
にするためにずらして示している。
り、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示したトランジスタと同様の作用効果
を得ることに加え、画素トランジスタ829のしきい値電圧の制御を行うことができる。
特に、制御線823Bの波形G2を固定された電位にすることにより、しきい値電圧の安
定したトランジスタを得ることができ、好ましい。
す波形図は、一例であって、他の駆動方法を組み合わせて用いてもよい。他の駆動方法の
一例としては、一定期間毎、1フレーム毎、または1画素毎に、共通電極の共通電位(コ
モン電位)に対して、画素電極に印加される電圧の極性を反転させる駆動方法(いわゆる
反転駆動)を用いてもよい。反転駆動を行うことによって、画像のちらつき(フリッカ)
などの表示ムラおよび表示素子(例えば液晶素子)の劣化を抑制することができる。なお
、反転駆動の例としては、フレーム反転駆動をはじめ、ソースライン反転駆動、ゲートラ
イン反転駆動、ドット反転駆動などが挙げられる。なお、表示方式として、プログレッシ
ブ方式またはインターレース方式などを用いることができる。画素に複数のサブ画素(副
画素ともいう)を設ける構成としてもよい。
ジスタは、実施の形態1に示すものと同様、チャネルエッチ型である。図14中の鎖線A
−Bで切断した断面が図1(C)の断面に相当する。なお、図14に示す画素のレイアウ
ト図は、走査線823Aの延伸する方向にRGB(Rは赤、Gは緑、Bは青)の3色に対
応した画素を並べて配設した、いわゆるストライプ配置する例について示しているが、こ
れに限定されず、デルタ配置、またはベイヤー配置したレイアウトであってもよい。なお
、RGBの三色に限定されず、それ以上でもよく、例えば、RGBW(Wは白)、または
RGBに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加したものなどを用いてもよい
。なお、RGBの各色要素の画素毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。
なる配線として機能する第1の導電層1101、画素トランジスタ829のチャネル領域
を形成する酸化物半導体層1102、信号線824となる配線および容量線832の他方
の電極となる配線として機能する第2の導電層1103、画素電極831となる画素電極
層1104、制御線823Bとなる配線として機能する第3の導電層1105、および第
2の導電層1103と画素電極831とのコンタクトをとるための開口部1106(コン
タクト穴ともいう)について示すものである。図14では、第1の導電層1101と平行
して設けられた第3の導電層1105が、酸化物半導体層1102の上に延設する構成に
ついて示したが、図15に示すように第1の導電層1101上および酸化物半導体層11
02上を覆って設けられた構成としてもよい。図15に示す構成として、遮光性を有する
導電性材料で第3の導電層1105を形成した場合、図14のレイアウト図に比べて第3
の導電層1105の遮光性をさらに高めることができる。
イン領域の対向部分を、U字状、またはC字状の形状としてもよい。または、第1のゲー
ト電極として機能する第1の導電層1101を、U字状またはC字状の形状としてもよい
。なお、第1のゲート電極として機能する第1の導電層1101のチャネル長方向の幅は
、酸化物半導体層1102の幅よりも広くするとよい。そして、第2のゲート電極として
機能する第3の導電層1105の幅(チャネル長方向の幅)は、第1の導電層1101の
幅より狭く、酸化物半導体層1102の幅よりも狭い。
6は、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示したトランジスタを用いて、走査
線に接続された第1のゲート電極と制御線に接続された第2のゲート電極とを接続させて
同電位となる場合を示す。なお、図16では、図12での説明と同じ箇所に関しては、繰
り返しの説明を省略する。
護回路、および画素部の位置関係を説明する図である。図16が図12と異なる点は、制
御線823Bがなく、図12での走査線823Aに対応する走査線823を有する点にあ
る。図16に示すように走査線823に第2のゲート電極を接続して画素トランジスタを
制御することにより、制御線を省略することができ、配線の数、および信号線入力端子8
22の数を削減することができる。
示す。図16での画素828の動作について説明する。図17は、任意の画素に接続され
た走査線823、信号線824、および容量線832のそれぞれの電位についての波形を
示す。なお図17では図13(A)との違いを明瞭化するため、走査線823に接続され
て等しくなる第1のゲート電極の電位と第2のゲート電極の電位をわずかにずらして分け
て示す。図17は、第1のゲート電極の電位変化の概略を表す波形G1、第2のゲート電
極の電位変化の概略を表す波形G2、信号線824の電位変化の概略を表す波形D、およ
び容量線832の電位変化を表す波形COMについて横軸を時間、縦軸を電位としてこれ
らの時間変化を表したものである。なお、波形G1と波形G2の高電源電位はV1と表し
、波形G1と波形G2の低電源電位はV2と表し、波形Dの高電源電位はVD1と表し、
波形Dの低電源電位はVD2と表し、波形COMの電位はVCOMと表す。なお、図17
に示されるように、波形G1がV2からV1になった瞬間から、V1が再びV2になり、
再度V1になるまでの期間が、1フレーム期間である。図17に示されるように、波形G
1がV2からV1になった瞬間から、V1が再びV2になるまでの期間が、1ゲート選択
期間である。
、VD1からVD2の範囲にある信号線824の電位が画素828内の保持容量部830
に保持される。また図17で1フレーム期間の1ゲート選択期間以外の期間、すなわち走
査線823がV2であるとき、VD1からVD2の範囲にある信号線824の電位に関わ
らず、画素828内の保持容量部830は1ゲート選択期間に入力された電位を保持する
。
829のチャネルとなる領域を増やすことができ、画素トランジスタ829を流れる電流
量を増やすことができるため、表示素子を高速に動作させることができる。波形G1と波
形G2を同じ電位で駆動させる場合の他の構成として、図18に示されるように、第1の
走査線駆動回路802Aおよび第2の走査線駆動回路802Bを設ける構成が挙げられる
。図18に示すように、第1の走査線駆動回路802Aおよび第2の走査線駆動回路80
2Bが、走査信号を供給する第1の走査線823Cおよび第2の走査線823Dにより、
トランジスタを制御してもよい。
の駆動方法を組み合わせて用いてもよい。他の駆動方法の一例としては、一定期間毎、1
フレーム毎、または1画素毎に、共通電極の共通電位(コモン電位)に対して、画素電極
に印加される電圧の極性を反転させる、駆動方法(上記した、いわゆる反転駆動)を用い
てもよい。反転駆動を用いることで、上記と同様の効果を奏する。
ンジスタは、実施の形態1に示すものと同様、チャネルエッチ型である。なお、図19に
示す画素のレイアウト図は、走査線823の延伸する方向にRGB(Rは赤、Gは緑、B
は青)の3色に対応した画素を並べて配設した、いわゆるストライプ配置する例について
示しているが、これに限定されず、デルタ配置、またはベイヤー配置したレイアウトであ
ってもよい。なお、RGBの三色に限定されず、例えば、RGBW(Wは白)、またはR
GBに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加したものなどを用いてもよい。
なお、RGBの各色要素の画素毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。
る配線として機能する第1の導電層1101、画素トランジスタ829のチャネル領域を
形成する酸化物半導体層1102、信号線824となる配線および容量線832の他方の
電極となる配線として機能する第2の導電層1103、画素電極831となる画素電極層
1104、第1の導電層1101に接続された第3の導電層1105、および第2の導電
層1103と画素電極831とのコンタクトをとるため、または第1の導電層1101と
第3の導電層1105とのコンタクトをとるための開口部1106(コンタクト穴ともい
う)について示すものである。図19では、第3の導電層1105が、酸化物半導体層1
102の上に画素トランジスタ829毎に設けられる構成について示したが、図20に示
すように第1の導電層1101上および酸化物半導体層1102上を覆って設ける構成と
してもよい。図20に示す構成として、遮光性を有する導電性材料で第3の導電層110
5を形成した場合、図19のレイアウト図に比べて第3の導電層1105の遮光性をさら
に高めることができる。
イン領域の対向部分を、U字状、またはC字状の形状としてもよい。または、ゲート電極
として機能する第1の導電層1101を、U字状またはC字状の形状とする構成でもよい
。なお、第1のゲート電極として機能する第1の導電層1101のチャネル長方向の幅は
、酸化物半導体層1102の幅よりも広くするとよい。なお、第2のゲート電極として機
能する第3の導電層1105の幅(チャネル長方向の幅)は、第1の導電層1101の幅
より広く、酸化物半導体層1102の幅よりも広い。
タを用いることにより、上記実施の形態で説明した効果に加えて、しきい値電圧を適切な
ものとすることができる。
に対して、適宜、組み合わせ、または置き換えなどを自由に行うことができる。
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示した酸化物半導体層
を用いたトランジスタを適用した発光表示装置について説明する。発光表示装置が有する
表示素子として、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例として示す
。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、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれ
ている。
孔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、それらの
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の発光素子
は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
分類される。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。
備する発光表示装置の画素の一例を示す。
(例えばIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜)をチャネル形成領域に用いたnチャネル型
のトランジスタを1つの画素につき2つ有する例を示す。
用トランジスタ6402(第2のトランジスタ)、容量素子6403および発光素子64
04を有する。スイッチング用トランジスタ6401では、第1のゲート電極が走査線6
406Aに接続され、第2のゲート電極が制御線6406Bに接続され、第1の電極(ソ
ース電極およびドレイン電極の一方)が信号線6405に接続され、第2の電極(ソース
電極およびドレイン電極の他方)が駆動用トランジスタ6402のゲートに接続されてい
る。駆動用トランジスタ6402では、第1のゲート電極が容量素子6403を介して電
源線6407に接続され、第2のゲート電極が制御線6406Bに接続され、第1の電極
が電源線6407に接続され、第2の電極が発光素子6404の第1の電極(画素電極)
に接続されている。発光素子6404の第2の電極は共通電極6408に相当する。共通
電極6408は、同一基板上に形成される共通電位線と電気的に接続され、その接続部分
を共通接続部とすればよい。
いる。なお、低電源電位とは、電源線6407に設定される高電源電位を基準にして低電
源電位<高電源電位を満たす電位をいい、低電源電位としては、例えばGND、0Vなど
が挙げられる。この高電源電位と低電源電位との電位差を発光素子6404に印加して、
発光素子6404に電流を流して発光素子6404を発光させるため、高電源電位と低電
源電位との電位差が発光素子6404の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの
電位を設定する。
することも可能である。駆動用トランジスタ6402のゲート容量は、例えばチャネル領
域とゲート電極との間で形成されていればよい。
素子6404の順方向電圧+駆動用トランジスタ6402のしきい値電圧以上の電圧をか
ける。発光素子6404の順方向の電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており
、少なくとも順方向しきい値電圧を含む。なお、駆動用トランジスタ6402が飽和領域
で動作するようなビデオ信号を入力すると、発光素子6404に電流を流すことができる
。電源線6407の電位は、駆動用トランジスタ6402を飽和領域で動作させるため、
駆動用トランジスタ6402の第1のゲートの電位よりも高くする。ビデオ信号をアナロ
グ値とすることで、発光素子6404にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆
動を行うことができる。
形態4のいずれか一に示したトランジスタと同様に、スイッチング用トランジスタ640
1と駆動用トランジスタ6402のしきい値電圧の制御を行うことができる。特に、駆動
用トランジスタ6402では、飽和領域で動作するようにビデオ信号を入力することとな
る。そのため、制御線6406Bの電位によってしきい値電圧の制御を行うことにより、
しきい値電圧のシフトによって生じる、入力するビデオ信号と発光素子の輝度との間のず
れを小さくすることができる。その結果、表示装置の表示品質の向上を図ることが出来る
。
タであり、制御線6406Bによる第2のゲートの電位の制御を行わなくてもよい。すな
わち、制御線6406Bは、駆動用トランジスタ6402の第2のゲートのみに接続され
ていてもよい。
たにスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタまたは論理回路などを追加してもよい
。
駆動用トランジスタ6402が十分にオンするかまたはオフするかの二つの状態のいずれ
かとなるようなビデオ信号を入力する。つまり、駆動用トランジスタ6402は線形領域
で動作させる。駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させるため、駆動用トラン
ジスタ6402の第1のゲートは、電源線6407の電位よりも高い電位とする。なお、
信号線6405には、(電源線電圧+駆動用トランジスタ6402のVth)以上の電圧
をかける。図21と同じ画素構成を用いることができる。
スタがnチャネル型のトランジスタを例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図
22(A)(B)(C)に示される駆動用トランジスタであるトランジスタ7001、ト
ランジスタ7011およびトランジスタ7021は、実施の形態1で示すトランジスタ4
71などと同様に作製することができ、酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いたトラ
ンジスタである。
い。そして、基板上にトランジスタおよ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構造(トップエミッション)や、基板側の面から発光を取り出す下面
射出構造(ボトムエミッション)や、基板側および基板とは反対側の面の双方から発光を
取り出す両面射出構造(デュアルエミッション)の発光素子があり、図22に示すように
、本実施の形態では、いずれも適用することができる。
トランジスタとし、トランジスタ7001と電気的に接続する発光素子7002から発せ
られる光が陽極7005側に射出される場合の画素の断面図を示す。トランジスタ700
1は、保護層7007と樹脂層7017で覆われ、さらに樹脂層7017上に窒化シリコ
ンにより形成された第2の保護絶縁層7018を有し、トランジスタ7001のチャネル
はIn−Zn−O系酸化物半導体により形成されている。
ンジスタ7001が電気的に接続されており、陰極7003上に発光層7004、陽極7
005が順に積層されて形成されている。陰極7003は仕事関数が小さく、且つ光を反
射する導電性材料であればよく、様々な材料を用いることができる。例えば、Ca、Al
、MgAg、AlLiなどが望ましい。
7009が酸化物半導体層を覆っており、第2のゲート電極7009が酸化物半導体層を
遮光している。第2のゲート電極7009は、トランジスタ7001のしきい値電圧を制
御する。陰極7003と第2のゲート電極7009とを同じ材料により同一の層で形成す
ることで、工程数を削減することができる。
からなる隔壁7006が設けられている。隔壁7006の一部から露出している陰極70
03の一部と、隔壁7006の双方に重なるように発光層7004が設けられている。
成されていてもよい。複数の層が積層されて形成されている場合には、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して形成する
。なお、これらの層を必ずしも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または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てもよい。
子7002が形成されている。図22(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。
トランジスタとし、トランジスタ7011と電気的に接続する発光素子7012から発せ
られる光が陰極7013側に射出される場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ70
11は、保護層7007と樹脂層7017で覆われ、さらに樹脂層7017上に窒化シリ
コンにより形成された第2の保護絶縁層7018を有し、トランジスタ7011のチャネ
ルがIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体により形成されている。
れた透光性を有する導電膜7010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と陽極7015が順に積層されて形成されている
。なお、陽極7015が透光性を有する場合、陽極7015上を覆うように、光を反射ま
たは遮蔽する遮蔽膜7016が成膜されていてもよい。陰極7013は、図22(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、その厚さは、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。
例えば厚さ20nmのアルミニウム膜を、陰極7013として用いることができる。
、複数の層が積層されて形成されていてもよい。陽極7015は光を透過する必要はない
が、図22(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としては、例えば光を反射する金属膜などを用いることができるが
、これに限定されない。例えば黒の顔料を添加した樹脂などを用いることもできる。
られた第2のゲート電極7019が酸化物半導体層を覆う構成としている。本実施の形態
では、第2のゲート電極7019の材料として、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物
を用いる。第2のゲート電極7019は、トランジスタ7011のしきい値電圧を制御す
る。透光性を有する導電膜7010と第2のゲート電極7019とを同じ材料により同一
の層で形成することで、工程数を削減することができる。トランジスタ7011の酸化物
半導体層は、第2のゲート電極7019の上方の遮蔽膜7016によって遮光されている
。
子7012が形成されている。図22(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。
トランジスタとし、トランジスタ7021と電気的に接続する発光素子7022から発せ
られる光が陽極7025側と陰極7023側の双方に抜ける場合の画素の断面図を示す。
トランジスタ7021は、保護層7007と樹脂層7017で覆われ、さらに樹脂層70
17上に窒化シリコンにより形成された第2の保護絶縁層7018を有し、トランジスタ
7021のチャネルはZn−O系酸化物半導体により形成されている。
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と陽極7025が順に積層されて形成されている。陰極7023は、
図22(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、その厚さは、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm
程度)とする。例えば厚さ20nmのアルミニウム膜を、陰極7023として用いること
ができる。
、複数の層が積層されて形成されていてもよい。陽極7025は、図22(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。
子7022が形成されている。図22(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。
従って、第2のゲート電極7029の材料としては、遮光性を有する導電性材料(例えば
、Ti、窒化チタン、Al、Wなど)を用いる。ここでは、第2のゲート電極7029の
材料としては、チタンを用いる。第2のゲート電極7029によってトランジスタ702
1のしきい値電圧を制御する。トランジスタ7021の酸化物半導体層は、第2のゲート
電極7029によって遮光されている。トランジスタ7021と接続する接続電極702
8は、第2のゲート電極7029と同一の材料(すなわち、チタン)により同一の層とし
て形成する。
素子として無機EL素子を用いてもよい。
タ)と発光素子が接続されている例を示したが、駆動用トランジスタと発光素子との間に
電流制御用トランジスタが接続されていてもよい。
断面について、図23を用いて説明する。図23(A)は、第1の基板上に形成されたト
ランジスタと発光素子を、第2の基板との間にシール材によって封止した発光表示パネル
の上面図であり、図23(B)は、図23(A)のH−Iにおける断面図に相当する。
線駆動回路4503b、走査線駆動回路4504aおよび走査線駆動回路4504bを囲
ってシール材4505が設けられている。また画素部4502、信号線駆動回路4503
a、信号線駆動回路4503b、走査線駆動回路4504a、および走査線駆動回路45
04b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、信号線駆動回路4503b、走査線駆動回路4504aおよび走査線
駆動回路4504bは、第1の基板4500とシール材4505と第2の基板4506と
によって、充填材4503と共に密封されている。このように外気に曝されないように気
密性が高く、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
ムなど)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
線駆動回路4503b、走査線駆動回路4504aおよび走査線駆動回路4504bは、
トランジスタを複数有しており、図23(B)では、画素部4502に含まれるトランジ
スタ4510と、信号線駆動回路4503aに含まれるトランジスタ4509と、を例示
している。
を用いる。本実施の形態において、トランジスタ4509とトランジスタ4510はnチ
ャネル型トランジスタである。トランジスタ4509とトランジスタ4510は、第1の
保護層4507上の樹脂層4508と、樹脂層4508上の第2の保護絶縁層4514と
、で覆われている。なお、窒化シリコンにより形成された第2の保護絶縁層4514は、
樹脂層4508の上面と側面を覆って形成されている。トランジスタ4509の上方には
、第2のゲート電極4522が設けられており、トランジスタ4510の上方には、第2
のゲート電極4521が設けられている。第2のゲート電極4521と第2のゲート電極
4522は、同一の層により形成されており、トランジスタのしきい値電圧の制御を行い
、酸化物半導体層の保護層としても機能する。
、酸化物半導体層全体にゲート電圧を印加することができるようにするとよい。第2のゲ
ート電極4522を遮光性の導電性材料により形成する場合、トランジスタ4509の酸
化物半導体層への光を遮断することができる。第2のゲート電極4522を遮光性の導電
性材料により形成する場合、酸化物半導体の光感度によるトランジスタの電気特性の変動
を防止し、安定に動作させることができる。
ジスタ4510の第1のゲート電極の幅よりも狭くするとよい。第2のゲート電極452
1の幅をトランジスタ4510の第1のゲート電極の幅よりも狭くすることで、トランジ
スタ4510のソース電極またはドレイン電極と重なる面積を縮小して寄生容量を小さく
することができる。第2のゲート電極4521の幅は、トランジスタ4510の酸化物半
導体層の幅よりも狭く、一部しか遮光していないが、さらに上方には第2の電極層451
3が設けられており、第2の電極層4513を遮光性の導電性材料により形成することで
、酸化物半導体層全体を遮光することができる。
10のソース電極またはドレイン電極と接続されている。なお、発光素子4511は、第
1の電極層4517と、電界発光層4512と、第2の電極層4513と、が積層された
構造であるが、これに限定されない。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。
。特に感光性の材料を用いて第1の電極層4517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。
成されていてもよい。
極層4513と隔壁4520を覆って保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化シ
リコン膜、窒化酸化シリコン膜、DLC膜などを挙げることができる。
走査線駆動回路4504bまたは画素部4502に与えられる各種信号と電位は、FPC
4518aおよびFPC4518bから供給されている。
7と同じ材料で同一の層として形成され、端子電極4516は、トランジスタ4509お
よびトランジスタ4510が有するソース電極およびドレイン電極と同じ材料で同一の層
として形成されている。なお、端子電極4516の下には、トランジスタ4509及びト
ランジスタ4510のゲート絶縁層4501を有する。
介して電気的に接続されている。
あることを要する。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の基板を用いる。
化樹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、シリコーン樹脂、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。ここでは、充填材として窒
素を用いる。
相差板(λ/4板、λ/2板)またはカラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けても
よいし、偏光板また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。
よび走査線駆動回路4504bは、別の基板上に単結晶半導体膜または多結晶半導体膜に
よって形成してもよい。なお、信号線駆動回路のみ、或いは走査線駆動回路の一部または
全部を別の基板上に形成してもよい。
することができる。
能である。
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一に示した酸化物半導体層
を用いたトランジスタを適用した液晶表示装置について説明する。実施の形態1乃至実施
の形態4のいずれか一の酸化物半導体層を用いたトランジスタを駆動回路、さらには画素
部に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。なお、該トランジス
タを用いて、駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に形成し、システムオン
パネルを作製することができる。
ローラを含むICなどを実装した状態にあるモジュールと、を含む。さらに、該液晶表示
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は、電
流を表示素子に供給するための手段を各画素に備える。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よいし、画素電極となる導電膜を成膜した
後に、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よいし、あらゆる形態があ
てはまる。
は光源(照明装置含む)を指す。なおコネクター、例えばFPC(Flexible p
rinted circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bo
nding)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液晶表示装置に含む。
用いて説明する。図24(A1)および(A2)は、液晶素子4013を第1の基板40
01と第2の基板4006との間にシール材4005を配して封止したパネルの上面図を
示し、図24(B)は、図24(A1)および(A2)のM−Nにおける断面図に相当す
る。
004とを囲むようにして、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4
002と走査線駆動回路4004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。本実施の形態におい
て液晶層4008は、特に限定されないが、ブルー相を示す液晶材料を用いる。ブルー相
を示す液晶材料は、電圧無印加状態から電圧印加状態においては、応答速度が1msec
以下と短く、高速応答が可能である。ブルー相を示す液晶材料として液晶およびカイラル
剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用い
る。例えば、5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。
液晶は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液
晶などを用いる。
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また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。
、第1の基板4001上に信号線駆動回路4003bが形成され、かつ別途用意された基
板上に単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003a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24(A1
)は、信号線駆動回路をCOG方法により実装する例であり、図24(A2)は、信号線
駆動回路をTAB方法により実装する例である。
、トランジスタを複数有しており、図24(B)では、画素部4002に含まれるトラン
ジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれるトランジスタ4011と、が示さ
れている。トランジスタ4010およびトランジスタ4011上には第1の保護絶縁層4
020、第2の保護絶縁層である樹脂層4021および第3の保護絶縁層4022が設け
られている。トランジスタ4010およびトランジスタ4011には、実施の形態1乃至
実施の形態4のいずれか一に示した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、トランジスタ4010およびトランジスタ4011は酸化物半導体層をチャネ
ル形成領域に用いるnチャネル型トランジスタである。
第2の保護絶縁層である樹脂層4021と、第3の保護絶縁層4022と、により覆われ
ている。第1の保護絶縁層4020は、トランジスタ4010およびトランジスタ401
1の酸化物半導体層およびゲート絶縁層4019上に接して設けられる。
ド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシなどの、耐熱性を有する有機
材料を用いて形成することができる。またこれらの有機材料の他に、低誘電率材料(lo
w−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
)などを用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させて
、絶縁層を形成してもよい。なお、樹脂層4021は、透光性樹脂層であり、本実施の形
態では感光性ポリイミド樹脂を用いる。
、スピンコート、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、オフセット印刷など)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナ
イフコーターなどを用いることができる。
酸化物半導体層を汚染する不純物元素(ナトリウムなど)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、PCVD法やスパッタリング法を用いて、酸化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜
、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜または窒化酸化アルミニウム膜を単層で
、または積層して形成すればよい。
リコンにより形成される。窒化シリコンにより形成される下地絶縁層4007と第3の保
護絶縁層4022は、画素部の外側で接する構造となっており、第2の保護絶縁層である
樹脂層4021の側面も封止し、窒化シリコン膜でトランジスタ4010およびトランジ
スタ4011を囲み、トランジスタ4010およびトランジスタ4011の信頼性を向上
させている。
位置には、第2のゲート電極4028が形成される。第3の保護絶縁層4022上であっ
てトランジスタ4010の酸化物半導体層と重なる位置には、第2のゲート電極4029
が形成される。
電極層4030は、トランジスタ4010と電気的に接続されている。第2のゲート電極
4028および第2のゲート電極4029は、共通電極層4031と共通の電位とするこ
とができる。第2のゲート電極4028および第2のゲート電極4029は、共通電極層
4031により形成される。第2のゲート電極4028および第2のゲート電極4029
は、遮光性の材料を用いて形成すれば、トランジスタ4011およびトランジスタ401
0の酸化物半導体層を遮光する遮光層としても機能させることができる。
異なる電位とすることができ、この場合には第2のゲート電極4028および第2のゲー
ト電極4029と電気的に接続される制御線を設け、制御線の電位によってトランジスタ
4010およびトランジスタ4011のしきい値電圧の制御を行う構成とする。
029は第1のゲート電極に接続されていてもよいし、フローティングであってもよい。
を含む。本実施の形態では、基板に概略平行(すなわち水平な方向)な電界を生じさせ、
基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いる。このような方式
として、IPS(In Plane Switching)モードで用いる電極構成や、
FFS(Fringe Field Switching)モードで用いる電極構成が適
用できる。なお、第1の基板4001および第2の基板4006の外側にはそれぞれ偏光
板4032および偏光板4033が設けられている。
基板またはプラスチック基板などを用いることができる。プラスチック基板としては、F
RP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(
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。または、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。
り、液晶層4008の膜厚(セルギャップ)を調整するために設けられている。なお、こ
れに限定されず、球状のスペーサを用いていてもよい。柱状のポストスペーサ4035は
、第2のゲート電極4029と重なる位置に配置する。
、偏光板は基板の内側に設けてもよい。
24においては、トランジスタ4010およびトランジスタ4011の上方を覆うように
遮光層4034が第2の基板4006側に設けられている。遮光層4034を設けること
により、コントラストを更に向上させ、トランジスタの安定に動作させることができる。
させることができ、酸化物半導体層の光感度によるトランジスタの電気特性の変動を防止
し、安定に動作させることができる。
ゲート電極4029は、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材料を用いて形
成することができる。
び第2のゲート電極4029は、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性
組成物を用いて形成することができる。
画素部4002に与えられる各種信号および電位は、FPC4018から供給される。
て、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、酸化
物半導体を用いた非線形素子により設けることが好ましい。
端子電極4016がトランジスタ4010およびトランジスタ4011のソース電極およ
びドレイン電極層と同一の層により形成されている。
して電気的に接続されている。
した例を示しているが、これに限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても
よいし、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
もよい。
1がシール材2602により固着され、これらの間にトランジスタなどを含む素子層26
03および液晶層2604が設けられている。
ダイオードを配置すればよい。RGB方式の場合には、液晶表示装置の表示エリアを複数
に分割した分割領域に、赤の発光ダイオード2610R、緑の発光ダイオード2610G
および青の発光ダイオード2610Bをそれぞれ配置する。
偏光板2607、および光学シート2613が配設されている。光源は、赤の発光ダイオ
ード2610R、緑の発光ダイオード2610Gおよび青の発光ダイオード2610Bと
反射板2611により構成され、回路基板2612に設けられたLED制御回路2614
は、フレキシブル配線基板2609により素子基板2600の配線回路部2608と接続
され、さらに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。
によって、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置とする例を示したがこれに限定
されず、バックライトの光源として冷陰極管または白色LEDを用い、カラーフィルタを
設けてもよい。
TN(Twisted Nematic)モード、MVA(Multi−domain
Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Ver
tical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetri
c aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Com
pensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelec
tric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroel
ectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。
能である。
本実施の形態は、酸化物半導体層を有するトランジスタを複数有する半導体装置として
電子ペーパーの一例について説明する。
に用いられる表示部に配置されるトランジスタ581としては、実施の形態1乃至実施の
形態4のいずれか一で説明したトランジスタを用いる。
る。ツイス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て
、該球形粒子を第1の電極層と第2の電極層の間に配置し、第1の電極層と第2の電極層
の間に電位差を生じさせて球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法をいう
。
は、第1の保護絶縁層584、第2の保護絶縁層である樹脂層585および第3の保護絶
縁層586に形成された開口部を介してソース電極またはドレイン電極と電気的に接続し
ている。第1の保護絶縁層584はトランジスタ581を覆い、第1の保護絶縁層584
上の樹脂層585上には第2のゲート電極582が設けられ、第2のゲート電極582を
覆って第3の保護絶縁層586が設けられている。トランジスタ581が有する酸化物半
導体層は、第1の保護絶縁層584と、第2の保護絶縁層である樹脂層585と、第2の
ゲート電極582と、第3の保護絶縁層586とによって保護される構成となっている。
粒子589は、キャビティ594、黒色領域590aおよび白色領域590bを有し、球
形粒子589の周囲は、樹脂などの充填材595で充填されている(図26(A)参照。
)。第1の電極層587は画素電極に相当し、第2の電極層588は共通電極に相当する
。第2の電極層588は、トランジスタ581と同一基板上に設けられる共通電位線と電
気的に接続されている。共通接続部において、一対の基板間に導電性粒子を配置して第2
の電極層588と共通電位線とを電気的に接続することができる。
液体と、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〜
200μm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の電極層に電位差を生じさせると、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、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、補助ライトが不要であり、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。更には、表示部に電力を
供給することなく一度表示した像を保持することが可能である。そのため、該電子ペーパ
ーが電波発信源から無線により信号および電力を供給する構成である場合に、電波発信源
から表示機能付き半導体装置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
とが可能である。
子に用いることで、半導体装置として製造コストが低減された電子ペーパーを作製するこ
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、クレジットカードなどの各種カードにおける表示な
どに適用することができる。電子機器の一例を図26(B)に示す。
701と第2の筐体2703の2つの筐体で構成されている。第1の筐体2701と第2
の筐体2703は、軸部2711により結合されており、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、紙の書籍と同様に動作させることが可能
となる。
第2の表示部2707が組み込まれている。第1の表示部2705と第2の表示部270
7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26(B)の第1の
表示部2705)には文章を表示し、左側の表示部(図26(B)の第2の表示部270
7)には画像を表示することができる。
えている。例えば、第1の筐体2701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ていても
よい。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
ダプタや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有
していてもよい。
信により、電子書籍のサーバから所望の書籍データなどを購入し、ダウンロード可能な構
成としてもよい。
能である。
実施の形態1乃至実施の形態4のいずれか一において作製されるトランジスタを含む半
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)、コンピュータ
などに接続されるモニタ、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。
ている。表示部9603により、映像を表示することが可能である。ここでは、壁960
0に固定して筐体9601の裏側を支持した構成を示している。
、リモコン操作機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。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。
るとよい。受信機に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。
されており、連結部9893により、開閉可能な構成で連結されている。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。
図27(B)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98
86、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ
9888(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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9889)など
を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成はこれらに限定されず、少なくとも半導体
装置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してもよい。図
27(B)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またはデータを
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27(B)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定され
ず、その他の様々な機能を有していてもよい。
体1001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1
004、スピーカ1005、マイク1006などを備えている。
情報を入力することができる。電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表
示部1002を指などで触れることにより行うことができる。
主とする表示モードであり、第2のモードは、文字などの情報の入力を主とする入力モー
ドである。第3のモード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。
を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の画面の大部分を用いて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)を判別して、
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。
タン1003を操作することにより行われる。または、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1002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
替える構成とすればよい。
示部1002のタッチ操作による入力が一定期間行われない場合には、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。
002に掌や指を触れたときに、掌紋、指紋などを撮像することで、本人認証を行うこと
ができる。なお、表示部1002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。
9413を含む表示装置9410と、筐体9401に操作ボタン9402、外部入力端子
9403、マイク9404、スピーカ9405、および着信時に発光する発光部9406
を含む通信装置9400と、を有する。表示機能を有する表示装置9410は、電話とし
ての機能を有する通信装置9400と矢印で示すように脱着可能であり、表示装置941
0と通信装置9400の短軸同士を取り付けることも、表示装置9410と通信装置94
00の長軸同士を取り付けることもできる。なお、表示機能のみを必要とする場合、通信
装置9400から表示装置9410を取り外し、表示装置9410を単独で用いることが
できる構成としてもよい。通信装置9400と表示装置9410とは無線通信または有線
通信により画像や入力情報などを授受することができ、それぞれ充電可能なバッテリーを
有するとよい。
能である。
、BT試験という)がある。BT試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起
こるトランジスタの特性変化を、短時間で評価することができる。特に、BT試験前後に
おけるトランジスタのしきい値電圧の変化量は、信頼性を調べるための重要な指標となる
。BT試験前後において、しきい値電圧の変化量が少ないほど信頼性が高い。
トランジスタのソースおよびドレインを同電位とし、ゲートにソースおよびドレインとは
異なる電位を一定時間与える。基板温度は、試験目的に応じて適宜設定すればよい。なお
、ゲートに与える電位がソースおよびドレインの電位よりも高い場合を+BT試験といい
、ゲートに与える電位がソースおよびドレインの電位よりも低い場合を−BT試験という
。
により決定することができる。ゲート絶縁膜中の電界強度は、ゲート、ソースおよびドレ
イン間の電位差をゲート絶縁膜の膜厚で除して決定される。例えば、膜厚が100nmの
ゲート絶縁膜中の電界強度を2MV/cmとしたい場合には、電位差を20Vとすればよ
い。
理を、窒素雰囲気中で250℃、350℃、450℃とした3種類の試料のそれぞれにつ
いてBT試験を行った結果を説明する。
電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう
が、電子回路において、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との
電位差のことを該ある一点における電位として示すことが多いため、以下の説明では、あ
る一点における電位と基準となる電位(例えば、接地電位)との差を該ある一点における
電位として示した場合において、特に指定する場合を除き、該ある一点における電位を電
圧ともいう。
1時間とし、+BT試験および−BT試験それぞれについて行った。
測定するため、基板温度を40℃とし、ソース−ドレイン間電圧(以下、ドレイン電圧と
いう)を10Vとし、ソース−ゲート間電圧(以下、ゲート電圧という)を−20V〜+
20Vまで変化させたときのソース−ドレイン電流(以下、ドレイン電流という)の変化
特性、すなわちVg−Id特性を測定した。ここでは、基板温度を試料表面への吸湿対策
として40℃としているが、特に問題がなければ、室温(25℃)下で測定してもかまわ
ない。
電位を0Vとした。続いて、ゲート絶縁膜中の電界強度が2MV/cmとなるように、ゲ
ートに電圧を印加した。ここでは、トランジスタのゲート絶縁膜の厚さが100nmであ
ったため、ゲートに+20Vを印加し、そのまま1時間保持した。ここでは時間を1時間
としたが、目的に応じて適宜時間を変更してもよい。
げた。この時、基板温度が下がりきる前に電圧の印加をやめてしまうと、余熱の影響によ
りトランジスタに与えられたダメージが回復されてしまうため、電圧は印加したままで基
板温度を下げる必要がある。基板温度が40℃になった後、電圧の印加を終了させた。
d特性を得た。
、基板温度を150℃まで上昇させた後にゲートに印加する電圧を−20Vとする点が異
なる。
試験を行うことが重要である。例えば、一度+BT試験を行ったトランジスタを用いて―
BT試験を行うと、先に行った+BT試験の影響により、―BT試験結果を正しく評価す
ることができない。一度+BT試験を行ったトランジスタを用いて、再度+BT試験を行
った場合なども同様である。ただし、これらの影響を踏まえて、あえてBT試験を繰り返
す場合はこの限りではない。
特性を示す。図29(A)は、ソースおよびドレイン形成前に行う熱処理を、窒素雰囲気
中で250℃として作製したトランジスタの+BT試験結果である。図29(B)は同3
50℃、図29(C)は同450℃とした場合の+BT試験結果である。
特性を示す。図30(A)は、ソースおよびドレイン形成前に行う熱処理を、窒素雰囲気
中で250℃として作製したトランジスタの−BT試験結果である。図30(B)は同3
50℃、図30(C)は同450℃とした場合の−BT試験結果である。
アルミニウム層(100nm)とチタン層(5nm)を積層した3層の積層構造とした。
第2のゲート電極は、各画素に対して独立に引き回す構成とした。なお、比較例として、
第2のゲート電極を設けなかった場合の+BT試験の結果を図31に示し、−BT試験の
結果を図32に示す。図31(A)は同250℃、図31(B)は同350℃、図31(
C)は同450℃とした場合の+BT試験結果である。図32(A)は同250℃、図3
2(B)は同350℃、図32(C)は同450℃とした場合の−BT試験結果である。
している。なお、実線は初期特性を示し、破線はストレス印加後の特性を示している。
に従って、+BT試験後のしきい値電圧の変化量が小さくなっていくことがわかる。そし
て、図30と図32の比較から、第2のゲート電極を設けることで、−BT試験後のしき
い値電圧の変化量が小さくなっていくことがわかる。
以上である場合に、少なくとも+BT試験での信頼性を向上させることができる。そして
、図30と図32より、第2のゲート電極を設けることで、−BT試験での信頼性を向上
させることができる。従って、ソースおよびドレイン形成前に行う熱処理の温度が概ね4
00℃以上とし、第2のゲート電極を設けることで、+BT試験および−BT試験での信
頼性を向上させることができる。
BT試験での信頼性をともに向上させることができる。
のドライバ回路に適用することが特に有効である。
温脱離分析装置(Thermal Desorption Spectroscopy。
以下、TDSと呼ぶ。)測定で測定した結果について、図34、図35、および図36を
参照して説明する。
質量分析計で検出し、同定する分析装置であり、試料表面と内部から脱離するガスおよび
分子が観察できる。電子科学株式会社製のTDS(製品名:EMD−WA1000S)を
用い、測定条件は、昇温約10℃/分とし、1×10−8(Pa)から測定を開始して、
測定中は約1×10−7(Pa)の真空度である。
実際にはエッチングしているので膜厚約30nm)のIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜
を成膜した試料(サンプル1)を比較したTDSの測定結果を示すグラフである。図34
はH2OについてのTDS測定結果を示したものであるが、300℃付近にピークが見ら
れることからIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜から水分(H2O)などの不純物が脱離
していることが確認できる。
膜した試料(サンプル1)と、ガラス基板上に設定膜厚50nmのIn−Ga−Zn−O
系非単結晶膜を成膜した後、大気雰囲気下において加熱温度350℃で1時間の加熱処理
を行った試料(サンプル2)と、窒素雰囲気下において加熱温度350℃で1時間の加熱
処理を行った試料(サンプル3)と、を比較したものであり、H2OについてのTDS測
定結果を示したものである。図35の結果から、サンプル3において、300℃付近のピ
ークがサンプル2よりも低減されているため、窒素雰囲気での加熱処理により水分(H2
O)などの不純物が脱離されていることが確認できる。従って、大気雰囲気において加熱
処理を行うよりも窒素雰囲気において加熱処理を行ったほうが、膜中の水分(H2O)な
どの不純物が低減されていることがわかる。
膜した試料(サンプル1)と、窒素雰囲気下での加熱温度を250℃として1時間の加熱
処理を行った試料(サンプル4)と、窒素雰囲気下での加熱温度を350℃として1時間
の加熱処理を行った試料(サンプル3)と、窒素雰囲気下での加熱温度を450℃として
1時間の加熱処理を行った試料(サンプル5)と、窒素雰囲気下での加熱温度を350℃
とし10時間の加熱処理を行った試料(サンプル6)を比較したものであり、H2Oにつ
いてのTDS測定結果を示したものである。図36の結果から、測定した温度の範囲内に
おいて、窒素雰囲気下での加熱温度が高いほど、In−Ga−Zn−O系非単結晶膜中か
ら脱離する水分(H2O)などの不純物が低減されていることがわかる。
)などの不純物が脱離したことを示す第1のピークと、300℃近傍で水分(H2O)な
どの不純物が脱離したことを示す第2のピークが確認できる。
週間程度放置しても200℃以上で脱離する水分は観測されず、加熱処理によって、In
−Ga−Zn−O系非単結晶膜が安定になることが判明している。
250℃、275℃、300℃、325℃、350℃、375℃、400℃、425℃、
450℃として、それぞれのキャリア濃度を測定した結果を図33に示す。なお、In−
Ga−Zn−O系非単結晶膜上に酸化物絶縁膜を形成すると、図33中の点線に示すキャ
リア濃度(1×1014/cm3)以下となる。
7(A)は、酸化物半導体膜(In−Ga−Zn−O系非単結晶膜)の物性(キャリア濃
度とHall移動度)を評価するための物性評価用試料510の立体視図を示す。ここで
、物性評価用試料510を作製して室温にてHall効果測定を行い、酸化物半導体膜の
キャリア濃度とHall移動度を評価した。物性評価用試料510は、基板500上に酸
化窒化シリコンからなる絶縁膜501を形成し、その上に評価対象となる10mm×10
mmの酸化物半導体膜502を形成し、その上にそれぞれ直径1mmの電極503、電極
504、電極505および電極506を形成して作製した。図37(B)は、Hall移
動度の測定結果を示し、図37(C)は、導電率の測定結果を示す。なお、Hall効果
測定から求めた酸化物半導体膜のキャリア濃度は、図33に示したものである。
n−O系非単結晶膜中から水分(H2O)などの不純物が脱離することと、キャリア濃度
の変動との間に関係があることがわかる。すなわち、In−Ga−Zn−O系非単結晶膜
中から水分(H2O)などの不純物が脱離することによってキャリア濃度が増加すること
がわかる。
Arのそれぞれについて測定を行ったところ、H、O、およびOHは、はっきりとピーク
が観測できたが、H2、O2、N、N2、およびArはピークが観測できなかった。試料
は、ガラス基板に設定膜厚50nmのIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜を成膜したもの
を用いており、加熱条件は、窒素雰囲気下250℃1時間、窒素雰囲気下350℃1時間
、窒素雰囲気下350℃10時間、窒素雰囲気下450℃1時間とし、比較例として加熱
処理なしのIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜と、ガラス基板のみとをそれぞれ測定した
。図38は、HのTDS結果を示し、図39は、OのTDS結果を示し、図40は、OH
のTDS結果を示し、図41はH2のTDS結果を示す。なお、上記加熱条件での窒素雰
囲気の酸素密度は、20ppm以下である。
おける、加熱処理に伴う酸素の拡散現象を計算した結果について、図42および図43を
用いて説明する。ここでは、計算用のソフトウェアとしては、富士通株式会社製のMat
erials Explorer5.0を用いた。
01を、酸素密度の低い層703上に酸素密度の高い層705が積層された構造とした。
のZn原子、および54個のO原子からなるアモルファス構造とした。
Zn原子、および66個のO原子からなるアモルファス構造とした。
古典MD(分子動力学)計算を行った。時間刻み幅は0.2fsとし、総計算時間は20
0psに設定した。ポテンシャルは、金属−酸素結合、および酸素−酸素結合にBorn
−Mayer−Huggins型を適用した。更には、酸化物半導体層701の上端と下
端の原子の動きを固定した。
層703であり、z軸座標の1.15nmから2.3nmまでが酸素密度の高い層705
である。MD計算前の酸素の密度分布は実線707で示し、MD計算後の酸素の密度分布
は破線709で示す。
り、酸素密度の高い層705において、酸素の密度が高い。一方、破線709においては
、酸素密度の低い層703および酸素密度の高い層705において、酸素密度が均質であ
ることが分かる。
に、酸素密度の分布に偏りが有る場合、加熱処理により酸素密度が高い方から低い方へ拡
散し、酸素密度が均質になることが分かる。
第1の保護絶縁層407を形成することで、酸化物半導体層403および絶縁性酸化物に
より第1の保護絶縁層407の界面において酸素密度が高まるため、当該酸素が酸化物半
導体層403の酸素密度の低い方へ拡散し、酸化物半導体層431が高抵抗化する。以上
のことから、本発明の一態様における表示装置が有するトランジスタの信頼性を向上させ
ることができる。
11 ゲート電極
13 ゲート絶縁層
14a n型酸化物半導体層
14b n型酸化物半導体層
15a ソース電極層
15b ドレイン電極層
16 酸化物半導体層
17 樹脂層
18 保護絶縁層
19 ゲート電極
20 トランジスタ
42 ゲート電極
43 トランジスタ
44 コンタクトホール
47 酸化物半導体層
400 基板
401 ゲート電極層
401C ゲート電極層
402 ゲート絶縁層
403 酸化物半導体層
404 n型酸化物半導体層
404a n型酸化物半導体層
404b n型酸化物半導体層
405 ソース電極およびドレイン電極層
405a ソース電極
405b ドレイン電極
406 チャネル保護層
407 保護絶縁層
408 樹脂層
408a バッファ層
408b バッファ層
409 ゲート電極層
409B ゲート電極層
409C ゲート電極層
410 下地絶縁層
411 端子
430 酸化物半導体層
431 酸化物半導体層
432 酸化物半導体層
433 酸化物半導体膜
434 n型酸化物半導体層
437 n型酸化物半導体層
440 n型酸化物半導体膜
470 ゲート電極層
471 トランジスタ
471B トランジスタ
471C トランジスタ
472 トランジスタ
472B トランジスタ
473 トランジスタ
473B トランジスタ
474 トランジスタ
474B トランジスタ
500 基板
501 絶縁膜
502 酸化物半導体膜
503 電極
504 電極
505 電極
506 電極
510 物性評価用試料
581 トランジスタ
582 ゲート電極
584 保護絶縁層
585 樹脂層
586 保護絶縁層
587 電極層
588 電極層
589 球形粒子
590a 黒色領域
590b 白色領域
594 キャビティ
595 充填材
601 電気炉
602 チャンバー
603 ヒーター
604 基板
605 サセプター
606 ガス供給手段
607 排気手段
611 ガス供給源
612 圧力調整弁
613 精製器
614 マスフローコントローラ
615 ストップバルブ
701 酸化物半導体層
703 酸素密度の低い層
705 酸素密度の高い層
707 実線
709 破線
800 基板
801 画素部
802 走査線駆動回路
802A 走査線駆動回路
802B 走査線駆動回路
803 信号線駆動回路
804 トランジスタ
820 基板
822 信号線入力端子
823 走査線
823A 走査線
823B 制御線
823C 走査線
823D 走査線
824 信号線
827 画素部
828 画素
829 画素トランジスタ
830 保持容量部
831 画素電極
832 容量線
833 コモン端子
835 保護回路
1000 携帯電話機
1001 筐体
1002 表示部
1003 操作ボタン
1004 外部接続ポート
1005 スピーカ
1006 マイク
1101 導電層
1102 酸化物半導体層
1103 導電層
1104 画素電極層
1105 導電層
1106 開口部
2600 素子基板
2601 対向基板
2602 シール材
2603 素子層
2604 液晶層
2606 偏光板
2607 偏光板
2608 配線回路部
2609 フレキシブル配線基板
2610B 発光ダイオード
2610G 発光ダイオード
2610R 発光ダイオード
2611 反射板
2612 回路基板
2613 光学シート
2614 LED制御回路
2700 電子書籍
2701 筐体
2703 筐体
2705 表示部
2707 表示部
2711 軸部
2721 電源
2723 操作キー
2725 スピーカ
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4003a 信号線駆動回路
4003b 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 基板
4007 下地絶縁層
4008 液晶層
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016 端子電極
4017 異方性導電膜
4018 FPC
4019 ゲート絶縁層
4020 保護絶縁層
4021 樹脂層
4022 保護絶縁層
4028 ゲート電極
4029 ゲート電極
4030 画素電極層
4031 共通電極層
4032 偏光板
4033 偏光板
4034 遮光層
4035 ポストスペーサ
4500 基板
4501 ゲート絶縁層
4502 画素部
4503 充填材
4503a 信号線駆動回路
4503b 信号線駆動回路
4504a 走査線駆動回路
4504b 走査線駆動回路
4505 シール材
4506 基板
4507 保護層
4508 樹脂層
4509 トランジスタ
4510 トランジスタ
4511 発光素子
4512 電界発光層
4513 電極層
4514 保護絶縁層
4515 接続端子電極
4516 端子電極
4517 電極層
4518a FPC
4518b FPC
4519 異方性導電膜
4520 隔壁
4521 ゲート電極
4522 ゲート電極
6400 画素
6401 スイッチング用トランジスタ
6402 駆動用トランジスタ
6403 容量素子
6404 発光素子
6405 信号線
6406A 走査線
6406B 制御線
6407 電源線
6408 共通電極
7001 トランジスタ
7002 発光素子
7003 陰極
7004 発光層
7005 陽極
7006 隔壁
7007 保護層
7009 ゲート電極
7010 導電膜
7011 トランジスタ
7012 発光素子
7013 陰極
7014 発光層
7015 陽極
7016 遮蔽膜
7017 樹脂層
7018 保護絶縁層
7019 ゲート電極
7021 トランジスタ
7022 発光素子
7023 陰極
7024 発光層
7025 陽極
7027 導電膜
7028 接続電極
7029 ゲート電極
9400 通信装置
9401 筐体
9402 操作ボタン
9403 外部入力端子
9404 マイク
9405 スピーカ
9406 発光部
9410 表示装置
9411 筐体
9412 表示部
9413 操作ボタン
9600 壁
9601 筐体
9603 表示部
9607 表示部
9609 操作キー
9610 リモコン操作機
9881 筐体
9882 表示部
9883 表示部
9884 スピーカ部
9885 操作キー
9886 記録媒体挿入部
9887 接続端子
9888 センサ
9889 マイクロフォン
9890 LEDランプ
9891 筐体
9893 連結部
Claims (2)
- 基板上方に第1の導電層と、
前記第1の導電層上方に第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上方に酸化物半導体層と、
前記半導体層上方に第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層上方に第2の導電層及び第3の導電層と、
前記第2の導電層上方及び前記第3の導電層上方に第3の絶縁層と、
前記第3の絶縁層上方に第4の導電層と、
前記第4の導電層上方に第4の絶縁層と、を有し、
前記第1の導電層はトランジスタの第1のゲートとして機能することができる領域を有し、
前記第1の絶縁層は前記トランジスタの第1のゲート絶縁層として機能することができる領域を有し、
前記第2の絶縁層は前記トランジスタのチャネル保護層として機能することができる領域を有し、
前記第2の導電層は前記トランジスタのソースまたはドレインの一方として機能することができる領域を有し、
前記第3の導電層は前記トランジスタのソースまたはドレインの他方として機能することができる領域を有し、
前記第3の導電層は画素電極と電気的に接続し、
前記第3の絶縁層は前記トランジスタの第2のゲート絶縁層として機能することができる領域を有し、
前記第4の導電層は前記トランジスタの第2のゲートとして機能することができる領域を有し、
前記第4の導電層は透光性を有する導電層を有し、
前記第4の導電層は遮光性を有する層と重なる領域を有し、
前記画素電極は透光性を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記第4の導電層と前記画素電極は同一の導電層から形成されていることを特徴とする半導体装置。
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