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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。
、アモルファスシリコン、多結晶シリコンによって作製されている。アモルファスシリコ
ンを用いた薄膜トランジスタは、電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対
応することができ、一方、結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタは電界効果移動度が高
いものの、レーザアニール等の結晶化工程が必要であり、ガラス基板の大面積化には必ず
しも適応しないといった特性を有している。
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、In−G
a−Zn−O系酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、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。さらに、ゲ
ート電極、ソース電極又はドレイン電極も透光性を有する電極を用いることによって、開
口率を向上させる技術が検討されている(特許文献3、4)。
極、ソース電極又はドレイン電極を構成する導電層をそのまま引き延ばし、同じ島(アイ
ランド)で形成される。したがって、トランジスタのゲートと別のトランジスタのゲート
とを接続する配線(ゲート配線と呼ぶ)は、トランジスタのゲート電極と同じ層構造や同
じ材料で形成されており、トランジスタのソースと別のトランジスタのソースとを接続す
る配線(ソース配線と呼ぶ)は、トランジスタのソース電極と同じ層構造や同じ材料で形
成されていることが多い。したがって、ゲート電極並びにソース電極もしくはドレイン電
極として、透光性を有する材料を用いて形成した場合、ゲート配線およびソース配線はゲ
ート電極並びにソース電極もしくはドレイン電極と同様、透光性を有する材料を用いて形
成されることとなる。
亜鉛酸化物、インジウムスズ亜鉛酸化物などは、遮光性及び反射性を有する材料、例えば
、アルミニウム、モリブデン、チタン、タングステン、ネオジム、銅、銀などと比較して
、導電率が低い。したがって、透光性を有する材料を用いて配線を形成すると、配線抵抗
が高くなってしまう。例えば、大型の表示装置を製造する場合、配線が長くなるため、配
線抵抗が非常に高くなり、配線抵抗が高くなると、その配線を伝搬していく信号の波形な
まりが生じ、配線抵抗での電圧降下によって、供給される電圧が小さくなる。そのため、
正確な電圧や電流を供給することが困難となってしまい、正常な表示や動作を行うことが
困難となってしまう。
められている。各画素が高い開口率を持つことにより光利用効率が向上し、表示装置の省
電力化および小型化が達成できる。近年、画素サイズの微細化が進み、より高精細な画像
が求められている。画素サイズの微細化は1つの画素に占めるトランジスタ及び配線の形
成面積が大きくなり画素開口率を低減させている。そこで、規定の画素サイズの中で各画
素の高開口率を得るためには、画素の回路構成に必要な回路要素を効率よくレイアウトす
ることが不可欠である。
的の一とする。または、消費電力の低い半導体装置又はその作製方法を提供することを目
的の一とする。
半導体層を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた第1の導電層と第2の導電
層との順で積層されたゲート電極を含むゲート配線と、酸化物半導体層と、ゲート電極を
含むゲート配線を覆う絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ、酸化物半導体層と電気的に接続さ
れ、第3の導電層と第4の導電層との順で積層されたソース電極を含むソース配線とを有
し、ゲート電極は、第1の導電層で形成され、ゲート配線は、第1の導電層と第2の導電
層で形成され、ソース電極は、第3の導電層で形成され、ソース配線は、第3の導電層と
第4の導電層で形成されていることを含む半導体装置である。
化物半導体層を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた第1の導電層と第2の
導電層との順で積層されたゲート電極を含むゲート配線と、酸化物半導体層と、ゲート電
極を含むゲート配線を覆う絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ、酸化物半導体層と電気的に接
続され、第3の導電層と第4の導電層との順で積層されたソース電極を含むソース配線と
、容量配線とを有し、ゲート電極は、第1の導電層で形成され、ゲート配線は、第1の導
電層と第2の導電層で形成され、ソース電極は、第3の導電層で形成され、ソース配線は
、第3の導電層と第4の導電層で形成され、容量配線は、第5の導電層と第6の導電層で
形成されていることを含む半導体装置である。
化物半導体層を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた第1の導電層と第2の
導電層との順で積層されたゲート電極を含むゲート配線と、酸化物半導体層と、ゲート電
極を含むゲート配線を覆う絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ、酸化物半導体層と電気的に接
続され、第3の導電層と第4の導電層との順で積層されたソース電極を含むソース配線と
、容量配線と、保持容量部とを有し、ゲート電極は、第1の導電層で形成され、ゲート配
線は、第1の導電層と第2の導電層で形成され、ソース電極は、第3の導電層で形成され
、ソース配線は、第3の導電層と第4の導電層で形成され、容量配線は、第5の導電層と
第6の導電層で形成され、保持容量部は、酸化物半導体層、第3の導電層、第5の導電層
、ゲート絶縁膜、及び絶縁膜とで形成されていることを含む半導体装置である。
、第2の導電層及び第4の導電層は、遮光性を有することが好ましい。
ことが好ましい。
(m>0)で表記されるものがある。ここで、Mは、ガリウム(Ga)、鉄(Fe)、ニ
ッケル(Ni)、マンガン(Mn)及びコバルト(Co)から選ばれた一の金属元素又は
複数の金属元素を示す。例えば、MとしてGaが選択される場合には、Gaのみの場合の
他に、GaとNiや、GaとFeなど、Ga以外の上記金属元素が選択される場合を含む
。また、上記酸化物半導体において、Mとして含まれる金属元素の他に、不純物元素とし
てFe、Niその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸化物が含まれているものがある
。本明細書においては、上記酸化物半導体のうち、Mとして少なくともガリウムを含むも
のをIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体と呼び、当該材料を用いた薄膜をIn−Ga−
Zn−O系非単結晶膜と呼ぶことがある。
、透光性を有する領域(光透過率の高い領域)と、遮光性を有する領域(光透過率の低い
領域)とを形成することができる。これにより、マスク数を増加させることなく、透光性
を有する領域(光透過率の高い領域)と、遮光性を有する領域(光透過率の低い領域)と
を形成することができる。
全般を指し、半導体回路、表示装置、電気光学装置、発光表示装置及び電子機器は全て半
導体装置に含まれる。
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。
することができる。そのため、画素内にトランジスタや容量素子を配置する場合であって
も、トランジスタや容量素子が形成された部分においても光を透過させることができるた
め、開口率を向上させることができる。さらに、トランジスタと素子(例えば、別のトラ
ンジスタ)とを接続する配線、または容量素子と素子(例えば、別の容量素子)とを接続
する配線は、抵抗率が低く導電率が高い材料を用いて形成することができるため、信号の
波形なまりを低減し、配線抵抗による電圧降下を低減することができる。
態の記載内容に限定されず、発明の趣旨から逸脱することなく形態及び詳細を様々に変更
し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組
み合わせて実施することができる。なお、以下に説明する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用い、その繰り返しの説明は省略する。
。そして、「層」とは、レジストマスク等により所望の形状にパターン形成されたものを
いう。なお、前述のような「膜」と「層」の区別は便宜的に行うものであり、膜と層を特
に区別することなく用いることがある。また、積層膜の各層についても、膜と層を特に区
別することなく用いることがある。
素を区別するために便宜的に付与しているものであり、数的に限定するものではなく、ま
た配置及び段階の順序を限定するものでもない。
本実施の形態では、半導体装置及びその作製工程について、図1乃至図12を用いて説明
する。
1(A)におけるA−Bで切断した断面図である。
ト配線及び容量配線と交差する2の方向に配置されたソース配線と、ゲート配線とソース
配線の交差部付近のトランジスタ150aを有する画素部を含んでいる。なお、本明細書
において、画素部とは、複数のゲート配線及び複数のソース配線に囲まれた領域のことを
指す。
103aと、酸化物半導体層103aを覆うゲート絶縁膜104と、ゲート絶縁膜104
上に設けられたゲート電極として機能する導電層109aと、酸化物半導体層103aと
導電層109aを覆う絶縁膜112と、絶縁膜112上に設けられ、酸化物半導体層10
3aと電気的に接続され、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層117a、
117bとで構成される、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。
電層109aと、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層117a、117b
を、透光性を有する材料で形成している。このように、トランジスタ150aに、酸化物
半導体層103a、及びゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を、透光性を有する材
料で形成することにより、トランジスタが形成された部分においても光を透過させること
ができるため、画素の開口率を向上させることができる。
有する導電層109aと、遮光性を有する導電層111aとの順で積層されており、トラ
ンジスタ150aのソース電極又はドレイン電極と電気的に接続されるソース配線は、透
光性を有する導電層117aと、遮光性を有する導電層119aとの順で積層されている
。つまり、トランジスタ150aのゲート電極は、ゲート配線を構成する透光性を有する
導電層109aの一部で形成されており、ソース電極又はドレイン電極は、ソース配線を
構成する透光性を有する導電層117aの一部で形成されている。
層することにより、配線抵抗を低減し、消費電力を低減することができる。また、ゲート
配線及びソース配線は、遮光性を有する導電層を用いて構成されているため、画素間を遮
光することができる。つまり、行方向に配置されたゲート配線と、列方向に配置されたソ
ース配線とによって、ブラックマトリクスを用いることなく画素間の隙間を遮光すること
ができる。
は、透光性を有する導電層109bで形成することが望ましいが、ソース配線と重なる領
域では、透光性を有する導電層109bと、遮光性を有する導電層111bとの順で積層
させてもよい。また、容量配線には、保持容量部151aが形成されている。保持容量部
151aは、トランジスタ150aのソース電極又はドレイン電極のいずれか一方に接続
されている。保持容量部151aは、ゲート絶縁膜104と絶縁膜112を誘電体として
、電極として機能する酸化物半導体層103bと導電層109bと導電層117bとで構
成されている。
が、容量配線の幅とゲート配線の幅が異なるように形成してもよい。容量配線の幅は、ゲ
ート配線の幅よりも広くすることが好ましい。容量配線の幅を広くすることにより、保持
容量部151aの面積を大きくすることができる。
層109b、導電層117bとで構成することにより、保持容量部151aが形成された
部分においても光を透過させることができるため、開口率を向上させることができる。ま
た、保持容量部151aを、透光性を有する導電層で構成することにより、開口率を下げ
ることなく保持容量部151aを大きくすることができるため、トランジスタがオフにな
ったときでも、画素電極の電位保持特性が向上し、表示品質が向上する。また、フィード
スルー電位を小さくすることができる。
表される発光表示装置の画素部に設けられる画素トランジスタに適用することができる。
そのため、図示した例では、絶縁膜120にコンタクトホール126が設けられ、絶縁膜
120上に画素電極層(透光性を有する導電層122b)が設けられ、絶縁膜120に設
けられたコンタクトホール126を介して、画素電極層(透光性を有する導電層122b
)と、導電層117bと、が接続されている。
)、(B)参照)。
過性を有するガラス基板を用いることができる。上記のガラス基板は無アルカリガラス基
板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、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などのガラス材料が用いられ
ている。他にも、絶縁表面を有する基板100として、セラミック基板、石英基板やサフ
ァイア基板などの絶縁体でなる絶縁性基板、珪素などの半導体材料でなる半導体基板の表
面を絶縁材料で被覆したもの、金属やステンレスなどの導電体でなる導電性基板の表面を
絶縁材料で被覆したもの、などを用いることができる。
00からのアルカリ金属(Li、Cs、Na等)やアルカリ土類金属(Ca、Mg等)や
他の金属元素などの不純物の拡散を防止する機能を有する。なお、Naは、5×1019
/cm3以下、好ましくは1×1018/cm3以下とする。絶縁膜は、窒化シリコン膜
、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、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、窒化酸化アルミニウム膜から選ばれた一ま
たは複数の膜による積層構造により形成することができる。
例えば、In、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲット(In2O3:Ga2O3
:ZnO=1:1:1)を用いたスパッタ法で、酸化物半導体膜101を形成する。スパ
ッタの条件としては、例えば、基板100とターゲットとの距離を30mm〜500mm
、圧力を0.1Pa〜2.0Pa、直流(DC)電源を0.25kW〜5.0kW(直径
8インチのターゲット使用時)、雰囲気をアルゴン雰囲気、酸素雰囲気、又はアルゴンと
酸素との混合雰囲気とすることができる。なお、酸化物半導体膜として、ZnO系非単結
晶膜も用いることができる。また、酸化物半導体膜101の膜厚は、5nm〜200nm
程度とすればよい。
Cスパッタ法、パルス的に直流バイアスを加えるパルスDCスパッタ法などを用いること
ができる。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。
ラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理を行うことにより、絶縁膜の表面に付着してい
るゴミを除去することができる。
い。また、上述したプラズマ処理を行った後、大気に曝すことなく酸化物半導体膜101
を形成することにより、絶縁膜と酸化物半導体膜101の界面にゴミや水分が付着するこ
とを抑制することができる。
スパッタ装置では、同一チャンバーで異なる膜を積層形成することも、同一チャンバーで
複数種類の材料を同時にスパッタして一の膜を形成することもできる。さらに、チャンバ
ー内部に磁界発生機構を備えたマグネトロンスパッタ装置を用いる方法(マグネトロンス
パッタ法)や、マイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRスパッタ法等を用
いてもよい。また、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれ
らの化合物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
ススパッタ法等を用いてもよい。
ストマスク102a、102bを用いて酸化物半導体膜101を選択的にエッチングして
、島状の酸化物半導体層103a、103bを形成する(図2(C)、(D)参照)。レ
ジストマスクの形成にスピンコート法を用いる場合、レジスト膜の均一性の向上のため、
大量のレジスト材料や、大量の現像液が使用され、余分な材料の消費量が多い。特に基板
が大型化すると、スピンコート法を用いる成膜方法では、大型の基板を回転させる機構が
大規模となる点、材料液のロス及び廃液量が多い点で、大量生産上不利である。また、矩
形の基板をスピンコートさせると回転軸を中心とする円形のムラが塗布膜に生じやすい。
そこで、インクジェット法などの液滴吐出法やスクリーン印刷法などを用いて選択的にレ
ジスト材料膜を形成し、露光を行ってレジストマスクを形成することが好ましい。選択的
にレジスト材料膜を形成することによって、レジスト材料の使用量の削減が図れるため大
幅なコストダウンが実現でき、1000mm×1200mm、1100mm×1250m
m、1150mm×1300mmのような大面積基板にも対応できる。
ができる。ここでは、酢酸と硝酸と燐酸との混合液を用いたウエットエッチングにより、
酸化物半導体膜101の不要な部分を除去して、島状の酸化物半導体層103a、103
bを形成する。なお、上記エッチングの後にはレジストマスク102a、102bは除去
する。また、ウエットエッチングに用いるエッチャントは酸化物半導体膜101をエッチ
ングできるものであればよく、上述したものに限られない。ドライエッチングを行う場合
は、塩素を含有するガス、又は塩素を含有するガスに酸素が添加されたガスを用いること
が好ましい。塩素と酸素を含有するガスを用いることで、下地膜として機能する絶縁膜と
、酸化物半導体膜101とのエッチング選択比がとりやすく、絶縁膜へのダメージを十分
に低減できるためである。
RIE法)を用いたエッチング装置や、ECR(Electron Cyclotron
Resonance)やICP(Inductively Coupled Plas
ma)などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。ま
た、ICPエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエ
ッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に13.56MHzの高周波電源
を接続し、さらに下部電極に3.2MHzの低周波電源を接地したECCP(Enhan
ced Capacitively Coupled Plasma)モードのエッチン
グ装置がある。このECCPモードのエッチング装置であれば、例えば基板として第10
世代の一辺が3mを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
こでは、窒素雰囲気下で350℃、1時間の熱処理を行う。この熱処理により酸化物半導
体層103a、103bを構成するIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体の原子レベルの
再配列が行われる。この熱処理(光アニール等も含む)は、酸化物半導体層103a、1
03b中におけるキャリアの移動を阻害する歪みを解放できる点で重要である。なお、上
記の熱処理を行うタイミングは、酸化物半導体層103a、103bの形成後であれば特
に限定されない。
ゲート絶縁膜104上に、導電膜105を形成する(図2(E)、(F)参照)。
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、窒
化酸化アルミニウム膜、又は酸化タンタル膜の単層または積層で設けることができる。ゲ
ート絶縁膜104は、スパッタ法等を用いて膜厚を50nm以上250nm以下で形成す
ることができる。例えば、ゲート絶縁膜104として、スパッタ法により酸化シリコン膜
を100nmの厚さで形成することができる。または、スパッタ法により酸化アルミニウ
ム膜を100nmの厚さで形成することができる。なお、ゲート絶縁膜104は、透光性
を有していることが好ましい。
103a、103bに水分や酸素が侵入することを防止することができる。また、基板1
00に含まれるアルカリ金属(Li、Cs、Na等)やアルカリ土類金属(Ca、Mg等
)や他の金属元素などの不純物が酸化物半導体層に侵入することを防止することができる
。なお、Naは、5×1019/cm3以下、好ましくは1×1018/cm3以下とす
る。したがって、酸化物半導体を用いた半導体装置の半導体特性の変動を抑制することが
できる。また、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛
(ZnO)、窒化チタン等を用いることができる。また、酸化亜鉛を含むインジウム亜鉛
酸化物(Indium Zinc Oxide:IZO)、酸化亜鉛にガリウム(Ga)
をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、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なども用いてもよい。これらの材料をスパッタリング
法により、単層構造又は積層構造で形成することができる。ただし、積層構造とする場合
には、複数の膜の全ての光透過率が十分に高いことが望ましい。
ク107a、107bを用いて導電膜105を選択的にエッチングして、導電層109a
、109bを形成する(図2(G)、(H)参照)。なお、上記エッチングの後にはレジ
ストマスク107a、107bは除去する。この際、後に形成される絶縁膜112の被覆
性を向上し、段切れを防止するために、ゲート電極の端部がテーパー形状となるようエッ
チングすることが好ましい。なお、ゲート電極にはゲート配線等、上記導電膜によって形
成される電極や配線が含まれる。
3(A)、(B)参照)。
ル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(
Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジム(Nd)などの金属材料、またはこれ
らの金属材料を主成分とする合金材料、またはこれらの金属材料を成分とする窒化物を用
いて、単層又は積層で形成することができる。アルミニウムなどの低抵抗導電性材料で形
成することが望ましい。
者の膜が反応を起こしてしまう場合がある。例えば、導電膜105にITOを用い、導電
膜106にアルミニウムを用いた場合、化学反応が起きてしまう場合がある。したがって
、化学反応が起きることを避けるために、導電膜105と導電膜106との間に、高融点
材料を用いることが望ましい。例えば、高融点材料の例としては、モリブデン、チタン、
タングステン、タンタル、クロムなどがあげられる。そして、高融点材料を用いた膜の上
に、導電率の高い材料を用いて、導電膜106を多層膜とすることは、好適である。導電
率の高い材料としては、アルミニウム、銅、銀などがあげられる。例えば、導電膜106
を積層構造で形成する場合には、1層目をモリブデン、2層目をアルミニウム、3層目を
モリブデンの積層、若しくは、1層目をモリブデン、2層目にネオジムを微量に含むアル
ミニウム、3層目をモリブデンの積層で形成することができる。
いて導電膜106をエッチングする(図3(C)、(D)参照)。上記エッチングの後に
はレジストマスク110は除去する。その結果、導電膜106は、レジストマスク110
が形成されている部分を残して除去され、導電層109aが露出する。これにより、導電
層111aと導電層109aとは、それぞれの層が有する表面積が異なる。つまり、導電
層109aが有する表面積は、導電層111aが有する表面積よりも大きい。または、導
電層111aと導電層109aとは、導電層111aと導電層109aとが重なった領域
と、導電層111aと導電層109aとが重なっていない領域とを有する。
光性を有する導電層109aがある領域では、ゲート電極として機能する。ゲート電極と
して機能する導電層109aを、透光性を有する材料で形成することにより、ゲート電極
が形成された部分においても光を透過させることができるため、画素の開口率を向上させ
ることができる。また、ゲート配線として機能する導電層111aを、遮光性を有する導
電層で形成することにより、配線抵抗を低減し、消費電力を低減することができる。また
、ゲート配線は、遮光性を有する導電層を用いて構成されているため、画素間を遮光する
ことができる。また、コントラストを向上させることができる。
る工程について説明したが、形成する順番を逆としてもよい。つまり、ゲート配線として
機能する遮光性を有する導電層111aを形成した後に、ゲート電極として機能する透光
性を有する導電層109a、109bを形成することもできる(図8(A)、(C)参照
)。
いる。容量配線は、画素領域では、透光性を有する導電層109bで形成することが望ま
しいが、後に形成されるソース配線と重なる領域では、透光性を有する導電層109bと
、遮光性を有する導電層111bとの順で積層させてもよい(図1(A)参照)。このよ
うな構成とすることにより、抵抗を下げることができる。
が、容量配線の幅とゲート配線の幅が異なるように形成してもよい。容量配線の幅は、ゲ
ート配線の幅よりも広くすることが好ましい。保持容量部151aの表面積を大きくする
ことができる。
ト電極の形成後のいずれかにおいて、酸化物半導体層103a、103bの一部の領域又
は全部の領域の導電率を高める処理を行ってもよい。例えば、導電率を高める処理として
、水素化処理などが挙げられる。水素を含んだ窒化珪素を酸化物半導体層103bの上層
に配置し、熱を加えることにより、酸化物半導体層の水素化処理を行うことができる。ま
たは、水素雰囲気中で熱を加えることにより、水素化することも可能である。また、図6
に示すように、酸化物半導体層103aのチャネル形成領域と重なる領域に、チャネル保
護層127を形成することにより、酸化物半導体層103aに、選択的に導電率が高めら
れた領域を形成することができる。
導体層103aのチャネル部に、水素が入ることを低減することができる。なお、チャネ
ル保護層127は、導電率を高める処理を行った後、除去してもよい。または、チャネル
保護層127は、レジストで形成することも可能である。その場合は、水素化処理の後、
レジストを除去することが好ましい。このように、酸化物半導体層103a、103bに
対し、導電率を高める処理を行うことにより、トランジスタの電流を流れやすくし、容量
素子の電極の抵抗を下げることができる。
したが、ゲート絶縁膜104上に設けてもよい。また、チャネル保護層127と、ゲート
電極として機能する導電層109aの形を調整して、導電層109aよりもチャネル保護
層127の方を大きくすることにより、オフセット領域を形成することができる。
能する絶縁膜112を形成した後、絶縁膜112に酸化物半導体層に達するコンタクトホ
ールを形成し、酸化物半導体層の表面の一部を露出させる(図3(E)、(F)参照)。
有する絶縁膜、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜や、エポキシ、
ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有
機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる膜を単層又は積層構造で設ける
ことができる。なお、絶縁膜112は、透光性を有していることが好ましい。
い。概ね同じ材料とは、主成分の元素が同じ材料のことであり、不純物レベルでは、含ま
れる元素の種類や濃度などが異なっている場合がある。このように、概ね同じ材料を用い
ることにより、スパッタや蒸着などで導電膜113を形成する場合、導電膜105と材料
を共有できるというメリットがある。材料を共有できることにより、同じ製造装置を用い
ることができ、製造工程をスムーズに流すことができ、スループットを向上させることが
可能となり、低コスト化を実現することが可能となる。
ク115a、115bを用いて導電膜113を選択的にエッチングして、導電層117a
、及び導電層117bを形成する(図4(A)、(B)参照)。なお、上記エッチングの
後にはレジストマスク115a、115bは除去する。
)、(D)参照)。
ル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(
Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジム(Nd)などの金属材料、またはこれ
らの金属材料を主成分とする合金材料、またはこれらの金属材料を成分とする窒化物を用
いて、単層又は積層で形成することができる。アルミニウムなどの低抵抗導電性材料で形
成することが望ましい。
望ましい。または、導電膜114は、導電膜106とは異なる積層構造で形成されること
が望ましい。なぜなら、半導体装置の作製工程において、加えられる温度が導電膜114
と導電膜106とでは異なる場合が多いからである。通常、導電膜106の方が、高温な
状態になることが多い。したがって、導電膜106の方が融点の高い材料または積層構造
を用いることが望ましい。または、導電膜106の方が、ヒロックがおきにくい材料また
は積層構造を用いることが望ましい。または、導電膜114は、映像信号が供給される信
号線を構成する場合があるため、導電膜106よりも配線抵抗が小さい材料又は積層構造
を用いることが望ましい。
様に、導電膜113(又は、導電層117a、117b)の上に導電膜114を形成した
場合、両者の膜が反応を起こしてしまう場合がある。したがって、導電膜113上に導電
膜114を形成する場合においても、導電膜113と導電膜114との間に、高融点材料
を用いることが望ましい。例えば、高融点材料の例としては、モリブデン、チタン、タン
グステン、タンタル、クロムなどがあげられる。そして、高融点材料を用いた膜の上に、
導電率の高い材料を用いて、導電膜114を多層膜で形成することは、好適である。導電
率の高い材料としては、アルミニウム、銅、銀などがあげられる。
いて導電膜114をエッチングする(図4(E)、(F)参照)。上記エッチングの後に
はレジストマスク118は除去する。その結果、導電膜114は、レジストマスク118
が形成されている部分を残して除去され、導電層117aが露出する。これにより、導電
層119aと導電層117aとは、それぞれの層が有する表面積が異なる。つまり、導電
層117aが有する表面積は、導電層119aが有する表面積よりも大きい。または、導
電層119aと117aとは、導電層119aと導電層117aとが重なった領域と、導
電層119aと導電層117aとが重なっていない領域とを有する。
光性を有する導電層117aがある領域では、ソース電極又はドレイン電極として機能す
る。ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層117a、117bを、透光性を
有する導電層で形成することにより、ソース電極又はドレイン電極が形成された部分にお
いても光を透過させることができるため、画素の開口率を向上させることができる。また
、ソース配線として機能する導電層119aを、遮光性を有する導電層で形成することに
より、配線抵抗を低減し、消費電力を低減することができる。また、ソース配線は、遮光
性を有する導電層119aを用いて構成されているため、画素間を遮光することができる
。つまり、行方向に配置されたゲート配線と、列方向に配置されたソース配線とによって
、ブラックマトリクスを用いることなく画素間の隙間を遮光することができる。
る工程について説明したが、形成する順番を逆としてもよい。つまり、ソース配線として
機能する遮光性を有する導電層119aを形成した後に、ソース電極又はドレイン電極と
して機能する透光性を有する導電層109a、109bを形成することもできる(図8(
A)、(B)参照)。
ても機能する。容量配線には、保持容量部151aが、ゲート絶縁膜104と絶縁膜11
2を誘電体として、電極として機能する酸化物半導体層103bと導電層109bと導電
層117bとで構成される。このような構成とすることにより、抵抗を下げることができ
る。
保持容量部151aが形成された部分においても光を透過させることができるため、開口
率を向上させることができる。また、保持容量部151aを、透光性を有する材料で構成
することにより、保持容量部151aを大きくすることもできるため、トランジスタがオ
フになったときでも、画素電極の電位保持特性が向上し、表示品質が向上する。また、フ
ィードスルー電位を小さくすることができる。
、トランジスタ150a、保持容量部151aを、透光性を有する素子とすることができ
る。なお、酸化物半導体層103bを用いてゲート絶縁膜104を誘電体として、保持容
量部を形成する場合には、導電層109bで形成する容量配線の電位は、対向電極の電位
(コモン線の電位)よりも、高くしておくことが可能である。酸化物半導体層103bに
電荷を誘起させることができ、酸化物半導体層103bが保持容量部の電極として機能し
やすくすることができる。一方、酸化物半導体層103bを用いずに保持容量部を形成す
る場合、又は酸化物半導体層103bに水素化処理などにより、導電率を高める処理が行
われている場合には、対向電極(共通電極)と同電位にしてもよい。これにより、配線の
数を低減することができる。
し、該レジストマスクを用いて、絶縁膜120をエッチングし、絶縁膜120にコンタク
トホールを形成する(図5(A)、(B)参照)。絶縁膜120は、トランジスタ150
a、保持容量部151a、又は配線などが形成された表面を平坦にする絶縁膜として機能
することが可能である。トランジスタ150a、保持容量部151aを、透光性を有する
素子として形成することができるため、それらが配置されている領域も、開口領域として
利用することができる。そのため、トランジスタ150a、保持容量部151a、又は配
線などによる凹凸を緩和して、これらの素子が形成された上部を平坦にすることは有益で
ある。
能することが可能である。絶縁膜120は、例えば、窒化珪素を有する膜で形成すること
ができる。窒化珪素を有する膜は、不純物をブロッキングする効果が高いため好適である
。または、絶縁膜120は、有機材料を有する膜で形成することができる。有機材料の例
として、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどが好適である。これらの有機材料は、凹
凸を平坦にする機能が高いため好適である。したがって、絶縁膜120を、窒化珪素を有
する膜と、有機材料を有する膜とで積層構造とする場合には、下側に窒化珪素を有する膜
を配置し、上側に有機材料を有する膜を配置することが好適である。なお、絶縁膜120
を積層構造で形成する場合には、それぞれの膜の透光性が十分に高いことが望ましい。ま
た、感光性材料も用いることができる。その場合には、絶縁膜120にエッチングを行い
、コンタクトホールを形成することがなくなる。
00側にカラーフィルタを設けることにより、対向基板側にカラーフィルタを設ける必要
がなくなり、2つの基板の位置を調整するためのマージンが必要なくなるため、パネルの
製造を容易にすることができる。なお、絶縁膜120は、形成しなくてもよい。ソース電
極、ソース配線と同じ層上に画素電極があってもよい。
D)参照)。導電膜121は、導電膜105、導電膜113を形成した材料と概ね同じ材
料を有して構成されることが望ましい。このように、概ね同じ材料を用いることにより、
スパッタや蒸着などで導電膜121を形成する場合、導電膜105、導電膜113と材料
を共有できるというメリットがある。材料を共有できることにより、同じ製造装置を用い
ることができ、製造工程をスムーズに流すことができ、スループットを向上させることが
可能となり、低コスト化を実現することが可能となる。
て導電膜121を選択的にエッチングして、導電層122a、122bを形成する(図5
(E)、(F)参照)。なお、上記エッチングの後にはレジストマスクは除去する。
22a、122bは、コンタクトホールを介して、ソース配線、ソース電極、ゲート配線
、ゲート電極、画素電極、容量配線、保持容量部の電極などを互いに接続させることがで
きる。したがって、導電層122a、122bは、導体と導体とを接続するための配線と
して機能させることができる。
透光性を有するトランジスタ150a及び透光性を有する保持容量部151aを形成する
ことができる。そのため、画素内に、トランジスタや保持容量部を配置する場合であって
も、トランジスタや保持容量部が形成された部分においても光を透過させることができる
ため、開口率を向上させることができる。さらに、トランジスタと素子(例えば、別のト
ランジスタ)とを接続する配線は、抵抗率が低く導電率が高い材料を用いて形成すること
ができるため、信号の波形なまりを低減し、配線抵抗による電圧降下を低減することがで
きる。
装置は、多くの部分で図1と共通している。したがって、以下においては、重複する部分
は省略し、異なる点について説明する。また、図7(A)は、平面図であり、図7(B)
は、図7(A)におけるA−Bで切断した断面図、図7(C)は、図7(A)におけるC
−Dで切断した断面図である。
層との順で積層する例を示したが、遮光性を有する導電層と透光性を有する導電層との順
で形成することもできる(図7参照)。ゲート電極として機能する透光性を有する導電層
109aが、ゲート配線として機能する遮光性を有する導電層111aと接続されていれ
ばよい。ゲート配線と同様に、ソース電極又はドレイン電極として機能する透光性を有す
る導電層117aが、ソース配線として機能する遮光性を有する導電層119aと接続さ
れていればよい。
装置は、多くの部分で図1と共通している。したがって、以下においては、重複する部分
は省略し、異なる点について説明する。また、図8(A)は、平面図であり、図8(B)
は、図8(A)におけるA−Bで切断した断面図、図8(C)は、図8(A)におけるC
−Dで切断した断面図である。
との順で積層する例を示したが、ゲート配線及びソース配線は、遮光性を有する導電層で
形成することもできる(図8参照)。ゲート電極として機能する透光性を有する導電層1
09aと、ゲート配線として機能する遮光性を有する導電層111aとが接続されていれ
ばよい。ゲート配線と同様に、ソース電極又はドレイン電極として機能する透光性を有す
る導電層117aと、ソース配線として機能する遮光性を有する導電層119aとが接続
されていればよい。
スタのゲート配線幅に依存するが、本実施の形態では、画素内にトランジスタを形成する
ことができるため、トランジスタを大きく形成することができる。例えば、図9に示すよ
うに、ゲート配線幅よりもトランジスタのチャネル幅Wの方が長い、又はチャネル長Lの
方が長いトランジスタを作製することができる。トランジスタを大きくすることにより、
その電流能力を十分上げることができ、画素への信号書き込み時間を短縮することができ
る。または、オフ電流を低減することができ、ちらつきなどを低減することができる。よ
って、高精細な表示装置を提供することができる。
ず、画素電極を隣り合う画素のゲート配線と絶縁膜、ゲート絶縁膜を介して重ねて保持容
量を設けることができる。
導体装置は、多くの部分で図1と共通している。したがって、以下においては、重複する
部分は省略し、異なる点について説明する。また、図11(A)は、平面図であり、図1
1(B)は、図11(A)におけるA−Bで切断した断面図である。
に、容量配線を構成する透光性を有する導電層109cと、ソース電極又はドレイン電極
として機能する導電層117cとを用いている点にある。そのため、容量配線は、対向電
極と同じ電位とすることができる。また、保持容量部151cに、酸化物半導体層を用い
ていないため、容量値が小さくなってしまうので、図11に示す導電層109cと導電層
117cの表面積を図1に示す導電層109bと導電層117bよりも大きくすることが
好ましい。保持容量部151cの大きさは、画素ピッチの7割以上、又は8割以上とする
ことが好ましい。また、画素電極のコンタクトを導電層117c上の導電層119b上で
とることとしている。以下、図1で示した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する
。
ことができる。保持容量部151cを大きくすることによって、トランジスタがオフにな
ったときでも、画素電極の電位保持特性が向上し、表示品質が向上する。また、フィード
スルー電位を小さくすることができる。また、保持容量部151cを大きく形成した場合
であっても、保持容量部151cが形成された部分においても光を透過させることができ
るため、開口率を高めることができ、消費電力を低減することができる。また、画素電極
のコンタクトホールによる凹凸で、液晶の配向乱れがあったとしても、遮光性を有する導
電層119bにより、光漏れを防止することができる。
導体装置は、多くの部分で図1と共通している。したがって、以下においては、重複する
部分は省略し、異なる点について説明する。また、図12は、平面図である。
層109aと導電層111aの順で積層されるゲート配線と、導電層117a、119a
の順で積層されるソース配線と、スイッチング用のトランジスタ150a、駆動用のトラ
ンジスタ150c、保持容量部151d、導電層117eと導電層119cの順で積層さ
れる電源線を有している。
あり、絶縁表面を有する基板上に、酸化物半導体層103aと、酸化物半導体層103a
を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極として機能する導電層1
09aと、酸化物半導体層103aと導電層109aを覆う絶縁膜と、絶縁膜上に設けら
れ、酸化物半導体層103aと電気的に接続され、ソース電極又はドレイン電極として機
能する導電層117a、117bとで構成されている。また、駆動用のトランジスタ15
0cは、絶縁表面を有する基板上に酸化物半導体層103c、酸化物半導体層103cを
覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極として機能する導電層10
9dと、酸化物半導体層103cと導電層109dを覆う絶縁膜112と、絶縁膜112
上に設けられ、酸化物半導体層103cと電気的に接続され、ソース電極又はドレイン電
極として機能する導電層117e、117fとを有している。保持容量部151dは、ゲ
ート絶縁膜と絶縁膜を誘電体として、電極として機能する酸化物半導体層103dと導電
層109dと導電層117eとで構成されている。
スタ150cの2つのトランジスタを有する場合について説明したが、1つの画素に3つ
以上のトランジスタを設けることもできる。
タが形成された部分において光を透過させることができるため、開口率を高めることがで
きる。
ジスタ部分で光が透過する必要がない。よって、画素部はトランジスタや容量素子を、透
光性を有する材料で形成して、周辺駆動回路部分のトランジスタは、遮光性を有する材料
で形成してもよい。
本実施の形態では、半導体装置の作製工程の一例について図13乃至図22を用いて説明
する。なお、本実施の形態における半導体装置及びその作製工程は、多くの部分で実施の
形態1と共通している。したがって、以下においては、重複する部分は省略し、異なる点
について詳細に説明する。
B)は、図13(A)におけるA−Bで切断した断面図である。
103aと、保持容量部151a用の酸化物半導体層103bを形成したのに対して、図
13では、トランジスタ250の酸化物半導体層と保持容量部251の酸化物半導体層を
一つのアイランドにした点にある。
なる。また、コンタクトホールの数を低減することができるため、コンタクト抵抗を低減
することができる。また、コンタクト不良を低減することができる。
、本実施の形態では、多階調マスクを用いて半導体装置を作製する場合について説明する
。
る(図14(A)、(B)参照)。
施の形態1に示す基板100、酸化物半導体層103a、103bを参照することができ
る。また、絶縁表面を有する基板200上に下地膜として機能する絶縁膜を設けてもよい
。
膜206を形成する(図14(C)、(D)参照)。
の形態1に示すゲート絶縁膜104、導電膜105、導電膜106を参照することができ
る。
207a、207bは、多階調マスクを用いることにより、厚さの異なる領域を有するレ
ジストマスクを形成することができる。多階調マスクを用いることで、使用するフォトマ
スクの枚数が低減され、作製工程が減少するため好ましい。本実施の形態において、導電
膜205、206のパターンを形成する工程と、導電膜213、214のパターンを形成
する工程において、多階調マスクを用いることができる。
露光領域、半露光領域及び未露光領域の3段階の光量で露光を行う。多階調マスクを用い
ることで、一度の露光及び現像工程によって、複数(代表的には二種類)の厚さを有する
レジストマスクを形成することができる。そのため、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できる。
(A−1)には、グレートーンマスク403を示し、図19(B−1)にはハーフトーン
マスク414を示す。
層により形成された遮光部401、及び遮光層のパターンにより設けられた回折格子部4
02で構成されている。
ット又はメッシュ等を有することで、光の透過率を制御する。なお、回折格子部402に
設けられるスリット、ドット又はメッシュは周期的なものであってもよいし、非周期的な
ものであってもよい。
折格子部402を構成する遮光層は、金属膜を用いて形成すればよく、好ましくはクロム
又は酸化クロム等により設けられる。
ように、遮光部401に重畳する領域における透光率は0%となり、遮光部401又は回
折格子部402が設けられていない領域における透光率は100%となる。また、回折格
子部402における透光率は、概ね10%〜70%の範囲であり、回折格子のスリット、
ドット又はメッシュの間隔等により調節可能である。
透光層により形成された半透光部412及び遮光層により形成された遮光部413で構成
されている。
を用いて形成することができる。遮光部413は、グレートーンマスクの遮光層と同様の
金属膜を用いて形成すればよく、好ましくはクロム又は酸化クロム等により設けられる。
ように、遮光部413に重畳する領域における透光率は0%となり、遮光部413又は半
透光部412が設けられていない領域における透光率は100%となる。また、半透光部
412における透光率は、概ね10%〜70%の範囲であり、形成する材料の種類又は形
成する膜厚等により調整可能である。
光レベルのマスクを形成することができ、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できる。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できる。
層301a、301b及び遮光層301cで構成されている。したがって、導電膜206
上には、後に保持容量部251の電極及びゲート電極となる箇所には、レジストマスク2
07a、207bが薄く形成され、後にゲート配線となる箇所にはレジストマスク207
aが厚く形成される(14(E)、(F)参照)。
的にエッチングして除去し、導電層208a、209a、導電層208b、209bを形
成する(図15(A)、(B)参照)。
う。レジストマスク207a、207bに対して酸素プラズマによるアッシングを行うこ
とにより、レジストマスク207bは除去され、導電層208bが露出する。また、レジ
ストマスク207aは縮小し、レジストマスク210として残存する(図15(C)、(
D)参照)。このように、多階調マスクで形成したレジストマスクを用いることにより、
追加のレジストマスクを用いることがなくなるため、工程を簡略化することができる。
る(図16(A)、(B)参照)。上記エッチングの後にはレジストマスク210は除去
する。
その結果、導電層208bは除去され、導電層209bが露出する。また、導電層208
aは、レジストマスク210が形成されている部分を残して除去され、導電層209aが
露出する。これにより、導電層208aと導電層209aとは、それぞれの層が有する表
面積が大きく異なる。つまり、導電層209aが有する表面積は、導電層208aが有す
る表面積よりも大きい。または、導電層208aと導電層209aとは、導電層208a
と導電層209aとが重なった領域と、導電層208aと導電層209aとが重なってい
ない領域とを有する。
光性を有する導電層209aがある領域では、ゲート電極として機能する。ゲート電極と
して機能する導電層209aを、透光性を有する材料で形成することにより、画素の開口
率を向上させることができる。また、ゲート配線として機能する導電層209aと導電層
211aとを、透光性を有する導電層と遮光性を有する導電層との順で積層することによ
り、配線抵抗を低減し、消費電力を低減することができる。また、ゲート配線は、遮光性
を有する導電層を用いて構成されているため、画素間を遮光することができる。
透光性を有する導電層209bで形成することが望ましいが、後に形成されるソース配線
と重なる領域では、透光性を有する導電層209bと、遮光性を有する導電層211bと
の順で積層させてもよい。
光と透過率の高い領域)と、遮光性を有する領域(光透過率の低い領域)とを形成するこ
とができる。これにより、マスクを増加させることなく、透光性を有する領域(光透過率
の高い領域)と、遮光性を有する領域(光透過率の低い領域)とを形成することができる
。
能する絶縁膜212を形成した後、絶縁膜212に酸化物半導体層に達するコンタクトホ
ールを形成し、酸化物半導体層の表面の一部を露出させる。絶縁膜212の材料及び作製
方法については、実施の形態1に示す絶縁膜112を参照することができる。
)参照)。導電膜213、導電膜214の材料及び作製方法については、実施の形態1に
示す導電膜113、導電膜114を参照することができる。
bを形成する(図17(A)、(B)参照)。ハーフトーンマスクは、光を透過する基板
302上に半透過層303b及び遮光層303aで構成されている。したがって、導電膜
214上には、後にソース電極又はドレイン電極なる箇所には、薄いレジストマスク21
5b、後に、ソース配線となる箇所には厚いレジストマスク215aが形成される。
的にエッチングして除去し、導電層216a、217a、導電層216b、217bを形
成する(図17(C)、(D)参照)。
う。レジストマスク215a、215bに対して酸素プラズマによるアッシングを行うこ
とにより、レジストマスク215bは除去され、導電層217bが露出する。また、レジ
ストマスク215aは縮小し、レジストマスク218として残存する。このように、多階
調マスクで形成したレジストマスクを用いることにより、追加のレジストマスクを用いる
ことがなくなるため、工程を簡略化することができる。
る(図18(A)、(B)参照)。その結果、導電層216bは除去され、導電層217
bが露出する。また、導電層216aは、レジストマスク218が形成されている部分を
残して除去され、導電層219aが形成される。これにより、導電層219aと導電層2
17aとは、それぞれの層が有する表面積が大きく異なる。つまり、導電層217aが有
する表面積は、導電層219aが有する表面積よりも大きい。または、導電層219aと
導電層217aとは、導電層219aと導電層217aとが重なった領域と、導電層21
9aと導電層217aとが重なっていない領域とを有する。なお、上記エッチングの後に
は、レジストマスク218は除去する。
光性を有する導電層217aがある領域では、ソース電極又はドレイン電極として機能す
る。ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層217a、217bを、透光性を
有する導電層で形成することにより、画素の開口率を向上させることができる。また、ソ
ース配線として機能する導電層217aと導電層219aとを、透光性を有する導電層と
、遮光性を有する導電層との順で積層することにより、配線抵抗を低減し、消費電力を低
減することができる。また、ソース配線は、遮光性を有する導電層219aを用いて構成
されているため、画素間を遮光することができる。つまり、行方向に配置されたゲート配
線と、列方向に配置されたソース配線とによって、ブラックマトリクスを用いることなく
画素間の隙間を遮光することができる。
持容量部251が、ゲート絶縁膜204と絶縁膜212を誘電体として、電極として機能
する酸化物半導体層203aと導電層209bと導電層217bとで構成される。
持容量部251が形成された部分においても光を透過させることができるため、開口率を
向上させることができる。また、保持容量部251を、透光性を有する材料で構成するこ
とにより、保持容量部251を大きくすることもできるため、トランジスタがオフになっ
たときでも、画素電極の電位保持特性が向上し、表示品質が向上する。また、フィードス
ルー電位を小さくすることができる。
ランジスタ250、保持容量部251を、透光性を有する素子とすることができる。
し、該レジストマスクを用いて、絶縁膜220をエッチングし、絶縁膜220にコンタク
トホールを形成する。次に、絶縁膜220及びコンタクトホール上に導電膜221を形成
する。絶縁膜220、導電膜221の材料及び作製方法は、実施の形態1の絶縁膜120
、導電膜121を参照することができる。なお、絶縁膜220は、形成しなくてもよい。
ソース電極、ソース配線と同じ層上に画素電極があってもよい。
て導電膜221を選択的にエッチングして、導電膜222a、222bを形成する(図1
8(C)、(D)参照)。なお、上記エッチングの後にはレジストマスクは除去する。
露光部分、中間露光部分、及び未露光部分の3つの露光レベルのマスクを形成することが
でき、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できる。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できる。また、本実施の形態で示す作製方法により、透
光性を有するトランジスタ250及び透光性を有する保持容量部251を形成することが
できる。そのため、画素内に、トランジスタと素子(例えば、別のトランジスタ)とを接
続する配線は、抵抗率が低く導電率が高い材料を用いて形成することができるため、信号
の波形なまりを低減し、配線抵抗による電圧降下を低減することができる。また、トラン
ジスタ250の半導体層と保持容量部251の酸化物半導体層を一つのアイランドにした
ため、酸化物半導体層を形成するためのレイアウトが容易となる。また、コンタクトホー
ルの数を低減することができるため、コンタクト抵抗を低減することができる。また、コ
ンタクト不良を低減することができる。なお、本実施の形態では、ゲート配線を形成する
工程と、ソース配線を形成する工程の両方の工程で多階調マスクを用いる場合について説
明したが、ゲート配線を形成する工程と、ソース配線を形成する工程のどちらか一方で用
いてもよい。
半導体装置は、多くの部分で図1と共通している。したがって、以下においては、重複す
る部分は省略し、異なる点について説明する。また、図20(A)は、平面図であり、図
20(B)は、図20(A)におけるA−Bで切断した断面図である。
性を有する導電層111cとの順で積層し、図1よりも遮光性を有する導電層111cの
面積を大きくしている点にある。また、画素電極と導電層117bとのコンタクトを容量
配線の遮光性を有する導電層111c上でとることとした。以下、図1で示した構成と同
様であるため、詳細な説明は省略する。
形成することができるため、信号の波形なまりを低減し、配線抵抗による電圧降下を低減
することができる。また、画素電極のコンタクトホールによる凹凸で、液晶の配向乱れが
あったとしても、容量配線の遮光性を有する導電層111cにより、光漏れを防止するこ
とができる。
ジスタ部分で光が透過する必要がない。よって、画素部はトランジスタや容量素子を、透
光性を有する材料で形成して、周辺駆動回路部分のトランジスタは、遮光性を有する材料
で形成してもよい。
本実施の形態では、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。
(A)に示す。図21(A)に示す表示装置は、基板5300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5303とを有する。
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。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
ム期間中に画素が発光する期間の合計の長さを、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。
を配置する場合であって、一方のスイッチング用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、他方のスイッチング用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
成す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、1つ
の画素が有するスイッチング用TFTの数によって、スイッチング素子の動作を制御する
ために用いられる走査線が、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
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。
る。また、実施の形態1、2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。
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、2に示すnチャネル型TF
Tのみで作製することも可能である。
ジスタにおいて、光を透過させる必要がない。よって、画素部分はトランジスタや容量素
子において光を透過させて、周辺駆動回路部分では、トランジスタにおいて光を透過させ
なくてもよい。
)は、多階調マスクを用いて形成した場合である。多階調マスクを用いずに薄膜トランジ
スタを形成する場合は、ゲート電極として機能する導電層111a、ソース電極又はドレ
イン電極として機能する導電層119a、119bを、遮光性を有する導電層で形成する
ことができる(図22(A)参照)。多階調マスクを用いて薄膜トランジスタを形成する
場合は、ゲート電極、ソース電極又はドレイン電極は、それぞれ、透光性を有する導電層
と遮光性を有する導電層とを積層して形成することができる。
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)とも呼ばれており、紙と同
じ読みやすさを実現し、他の表示装置に比べ消費電力を抑え、且つ、薄型、軽量とするこ
とが可能である。
である。
次に、半導体装置の一形態である表示装置の構成について説明する。本実施の形態では、
表示装置として、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を有する発光表示装置に
ついて説明する。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。
23は、デジタル時間階調駆動を適用可能な画素構成の一例を示す図である。ここでは酸
化物半導体層(In−Ga−Zn−O系非単結晶膜)をチャネル形成領域に用いるnチャ
ネル型のトランジスタを1つの画素に2つ用いる例を示す。
発光素子6404及び容量素子6403を有している。スイッチング用トランジスタ64
01はゲートが走査線6406に接続され、第1電極(ソース電極及びドレイン電極の一
方)が信号線6405に接続され、第2電極(ソース電極及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は、
ゲートが容量素子6403を介して電源線6407に接続され、第1電極が電源線640
7に接続され、第2電極が発光素子6404の第1電極(画素電極)に接続されている。
発光素子6404の第2電極は共通電極6408に相当する。
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であり、低電源電位としては例えばGND、0Vなどが設
定されていても良い。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。
ことも可能である。駆動用トランジスタ6402のゲート容量については、チャネル領域
とゲート電極との間で容量が形成されていてもよい。
駆動用トランジスタ6402が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるような
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、電源線6407の電圧よりも
高い電圧を駆動用トランジスタ6402のゲートにかける。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。
らせることで、図23と同じ画素構成を用いることができる。
の順方向電圧+駆動用トランジスタ6402のVth以上の電圧をかける。発光素子64
04の順方向電圧とは、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
オ信号を入力することで、発光素子6404に電流を流すことができる。駆動用トランジ
スタ6402を飽和領域で動作させるため、電源線6407の電位は、駆動用トランジス
タ6402のゲート電位よりも高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、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。
にスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ又は論理回路などを追加してもよい。
明する。ここでは、駆動用TFTが図12に示すトランジスタ150c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)、図24(B)、図24(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、2で示すトランジスタと同様に作製でき、In−Ga−Zn−O系非単結晶膜
を半導体層として含む高い電気特性を有する薄膜トランジスタである。
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、図23に示す画素構成はどの
射出構造の発光素子にも適用することができる。
cであり、発光素子7002から発せられる光が陽極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7
005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、MgA
g、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。
料で形成すると工程を簡略化できるため好ましい。
011が図12に示すトランジスタ150cであり、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T
FT7011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701
2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7015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膜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7014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701
5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、黒の顔料を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。
料で形成すると工程を簡略化できるため好ましい。
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膜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7025
は、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。
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。
材料で形成すると工程を簡略化できるため好ましい。また、駆動回路において酸化物半導
体層上に設けるゲート電極は、導電膜7027及び陰極7023と同じ材料を用いて積層
させると、工程を簡略化できることに加え、積層することにより配線抵抗を低下させるこ
とができ、好ましい。
L素子を設けることも可能である。
と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。
示した構成に限定されるものではなく、開示した技術的思想に基づく各種の変形が可能で
ある。
断面について、図25(A)、図25(B)を用いて説明する。図25(A)は、第1の
基板上に形成された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。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。
4503b、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。薄膜
トランジスタ4509、4510は、In−Ga−Zn−O系非単結晶膜を半導体層とし
て含む信頼性の高い実施の形態1〜3に示す薄膜トランジスタを適用することができる。
ジスタ部分において光を透過させる必要がない。よって、画素部4502ではトランジス
タや容量素子を、透光性を有する材料で形成し、周辺駆動回路部分のトランジスタでは、
遮光性を有する材料で形成してもよい。
極層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、第1の電極層4517、電界発
光層4512、第2の電極層4513の積層構造であるが、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451
1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、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。
されていてもどちらでも良い。
4513及び隔壁4520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。
、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。
517と同じ導電膜から形成され、端子電極4516は、薄膜トランジスタ4509、4
510が有するソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜から形成されている。
して電気的に接続されている。
ければならない。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、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEV
A(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。
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。
、別途用意された単結晶半導体基板、或いは絶縁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(A)及び図25(B)の構成に限定されない。
である。
次に、半導体装置の一形態である表示装置の他の構成について説明する。本実施の形態で
は、表示装置として液晶素子を有する液晶表示装置について説明する。
面について、図26(A1)、図26(A2)、図26(B)を用いて説明する。図26
(A1)、図26(A2)は、第1の基板4001上に形成された実施の形態1〜3で示
したIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜を半導体層として含む薄膜トランジスタ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26(B)は、図26(A1)、図26(A
2)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26(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26(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26(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401
1とを例示している。薄膜トランジスタ4010、4011上には絶縁層4021が設け
られている。薄膜トランジスタ4010、4011は、In−Ga−Zn−O系非単結晶
膜を半導体層として含む実施の形態1〜3に示す薄膜トランジスタを適用することができ
る。
ジスタ部分において光を透過させる必要がない。よって、画素部4002ではトランジス
タや容量素子を、透光性を有する材料で形成し、周辺駆動回路部分のトランジスタでは、
遮光性を有する材料で形成してもよい。
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400
6上に形成されている。画素電極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。
せることができるため、開口率を向上させることができる。さらに、各画素電極間には隙
間が必要であり、隙間部分には液晶に電界が加わらない。そのため、その隙間部分は、光
を透過させないことが望ましい。そこで、格子状の配線部分をブラックマトリクスとして
利用することができる。
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。また、対向電極層4031は
、薄膜トランジスタ4010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る
。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層403
1と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材400
5に含有させる。
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4008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〜
100μs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。
表示装置でも半透過型液晶表示装置でも適用できる。
に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に
設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、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1〜3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4021で覆う構成となっている。絶縁層402
1は、1層又は2層以上の積層構造で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。保護膜は、スパッタ法を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪
素膜、窒化酸化珪素膜、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、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成すればよい。本実施の形態で
は保護膜をスパッタ法で形成する例を示すが、特に限定されずプラズマCVD法などの種
々の方法で形成すればよい。
合は、保護膜の一層目として、例えばスパッタ法を用いて酸化珪素膜を形成する。保護膜
として酸化珪素膜を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層として用いるアルミニウ
ム膜のヒロック防止に効果がある。
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、T
FTの電気特性を変化させることを抑制することができる。
い。また、保護膜を形成した後にバックゲートを形成する。
ミド、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。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
4021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、またはアリール基のうち少なくとも1種を有していてもよい。
、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4021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、半導体層のアニール(300℃〜400℃)を行ってもよい。絶
縁層4021の焼成工程と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。
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。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。
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。
0と同じ導電膜から形成され、端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、401
1のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
て電気的に接続されている。
、第1の基板4001に実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。
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。
次に、半導体装置の一形態である電子ペーパーについて説明する。電子ペーパーは、紙と
同じ読みやすさを実現し、他の表示装置に比べ消費電力を抑え、且つ、薄型、軽量とする
ことが可能である。
導体装置の画素部に用いられる薄膜トランジスタ581としては、上記の実施形態で示す
画素部の薄膜トランジスタと同様に作製でき、In−Ga−Zn−O系非単結晶膜を半導
体層として含む薄膜トランジスタである。
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。
はドレイン電極層は第1の電極層587と、絶縁層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と第2の電極層588との間には黒色領域59
0a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28参照。)。
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る。電気泳動表示素子は、液晶素子
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、電源供給源(例えば、電波発
信源)から電子ペーパー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。
開示した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、コンピュータを内蔵しており、様々なデータ処理を行うことが可能である。この
ような携帯情報端末機器9200としては、PDA(Personal Digital
Assistance)が挙げられる。
ている。筐体9201と筐体9203は、連結部9207で折りたたみ可能に連結されて
いる。筐体9201には表示部9202が組み込まれており、筐体9203はキーボード
9205を備えている。もちろん、携帯情報端末機器9200の構成は上述のものに限定
されず、少なくともバックゲート電極を有する薄膜トランジスタ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。同一基板上に駆動回路と
画素部を形成することにより製造コストが低減され、電気特性の高い薄膜トランジスタを
有する携帯情報端末機器を実現できる。
メラ9500は、筐体9501に表示部9503が組み込まれ、その他に各種操作部が設
けられている。なお、デジタルビデオカメラ9500の構成は特に限定されず、少なくと
もバックゲート電極を有する薄膜トランジスタ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。同一基板上に駆動回路と画素部を形成する
ことにより製造コストが低減され、電気特性の高い薄膜トランジスタを有するデジタルビ
デオカメラを実現できる。
9102および筐体9101の2つの筐体で構成されており、連結部9103により折り
たたみ可能に連結されている。筐体9102には表示部9104が組み込まれており、筐
体9101には操作キー9106が設けられている。なお、携帯電話機9100の構成は
特に限定されず、少なくともバックゲート電極を有する薄膜トランジスタを備えた構成で
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。同一基板上に駆
動回路と画素部を形成することにより製造コストが低減され、電気特性の高い薄膜トラン
ジスタを有する携帯電話機を実現できる。
800は、開閉可能に連結された筐体9801と筐体9804を備えている。筐体980
4には表示部9802が組み込まれ、筐体9801はキーボード9803などを備えてい
る。なお、コンピュータ9800の構成は特に限定されず、少なくともバックゲート電極
を有する薄膜トランジスタ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。同一基板上に駆動回路と画素部を形成することにより製造コス
トが低減され、電気特性の高い薄膜トランジスタを有するコンピュータを実現できる。
00は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9603により、映
像を表示することが可能である。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。
している。携帯電話機1000は、筐体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1004、スピーカ1005、マイク1006などを
備えている。
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つ操作は、表示部1
002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。
、表示部9412、及び操作ボタン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、及び
着信時に発光する発光部9406を含む通信装置9400とを有しており、表示機能を有
する表示装置9410は電話機能を有する通信装置9400と矢印の2方向に脱着可能で
ある。よって、表示装置9410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9400の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機
能のみを必要とする場合、通信装置9400より表示装置9410を取り外し、表示装置
9410を単独で用いることもできる。通信装置9400と表示装置9410とは無線通
信又は有線通信により画像又は入力情報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。
101 酸化物半導体膜
102 ゲート絶縁膜
102a レジストマスク
103a 酸化物半導体層
103b 酸化物半導体層
103c 酸化物半導体層
103d 酸化物半導体層
103e 酸化物半導体層
104 ゲート絶縁膜
105 導電膜
106 導電膜
107a レジストマスク
107b レジストマスク
108a 導電層
108b 導電層
109a 導電層
109b 導電層
109c 導電層
109d 導電層
110 レジストマスク
111a 導電層
111b 導電層
111c 導電層
112 絶縁膜
113 導電膜
114 導電膜
115 導電膜
115a レジストマスク
115b レジストマスク
116a 導電層
1116b 導電層
116b 導電層
117a 導電層
117b 導電層
117c 導電層
117d 導電層
117e 導電層
117f 導電層
117g 導電層
118 レジストマスク
119a 導電層
119b 導電層
119c 導電層
120 絶縁膜
121 導電膜
122a 導電層
122b 導電層
126 コンタクトホール
127 チャネル保護層
150 トランジスタ
150a トランジスタ
150b トランジスタ
150c トランジスタ
151a 保持容量部
151b 保持容量部
151c 保持容量部
151d 保持容量部
180 グレートーンマスク
185 ハーフトーンマスク
200 基板
203a 酸化物半導体層
204 ゲート絶縁膜
205 導電膜
206 導電膜
207a レジストマスク
207b レジストマスク
208a 導電層
208b 導電層
209a 導電層
209b 導電層
210 レジストマスク
211 導電層
211a 導電層
211b 導電層
212 絶縁膜
213 導電膜
214 導電膜
215a レジストマスク
215b レジストマスク
216a 導電層
216b 導電層
217a 導電層
217b 導電層
218 レジストマスク
219a 導電層
220 絶縁膜
221 導電膜
222a 導電膜
250 トランジスタ
251 保持容量部
300 基板
301a 半透過層
301b 半透過層
301c 遮光層
302 基板
303a 遮光層
303b 半透過層
307 酸化物半導体層
308 酸化物半導体層
310a 導電層
310b 導電層
311a 酸化物半導体層
311b 酸化物半導体層
313 バリア膜
314 透明導電層
315 チャネル保護層
323 導電膜
350 薄膜トランジスタ
400 基板
401 遮光部
402 回折格子部
403 グレートーンマスク
411 基板
412 半透光部
413 遮光部
414 ハーフトーンマスク
581 薄膜トランジスタ
585 絶縁層
587 電極層
588 電極層
589 球形粒子
594 キャビティ
595 充填材
1000 携帯電話機
1001 筐体
1002 表示部
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
2600 TFT基板
2601 対向基板
2602 シール材
2603 画素部
2604 表示素子
2605 着色層
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
2610 冷陰極管
2611 反射板
2612 回路基板
2613 拡散板
301a 半透過層
301c 遮光層
303a 遮光層
303b 半透過層
590a 黒色領域
590b 白色領域
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶層
4010 薄膜トランジスタ
4011 薄膜トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 絶縁層
4021 絶縁層
4030 画素電極
4031 対向電極層
4032 絶縁層
4501 基板
4502 画素部
4503a 信号線駆動回路
4504a 走査線駆動回路
4505 シール材
4506 基板
4507 充填材
4509 薄膜トランジスタ
4510 薄膜トランジスタ
4511 発光素子
4512 電界発光層
4513 電極層
4515 接続端子電極
4516 端子電極
4517 電極層
4518a FPC
4519 異方性導電膜
4520 隔壁
5300 基板
5301 画素部
5302 走査線駆動回路
5303 信号線駆動回路
5400 基板
5401 画素部
5402 走査線駆動回路
5403 信号線駆動回路
5404 走査線駆動回路
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
6406 走査線
6407 電源線
6408 共通電極
7001 TFT
7002 発光素子
7003 陰極
7004 発光層
7005 陽極
7011 駆動用TFT
7012 発光素子
7013 陰極
7014 発光層
7015 陽極
7016 遮蔽膜
7017 導電膜
7021 駆動用TFT
7022 発光素子
7023 陰極
7024 発光層
7025 陽極
7027 導電膜
9100 携帯電話機
9101 筐体
9102 筐体
9103 連結部
9104 表示部
9106 操作キー
9200 携帯情報端末機器
9201 筐体
9202 表示部
9203 筐体
9205 キーボード
9207 連結部
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
9500 デジタルビデオカメラ
9501 筐体
9503 表示部
9600 テレビジョン装置
9601 筐体
9603 表示部
9605 スタンド
9607 表示部
9609 操作キー
9610 リモコン操作機
9700 デジタルフォトフレーム
9701 筐体
9703 表示部
9800 コンピュータ
9801 筐体
9802 表示部
9803 キーボード
9804 筐体
Claims (6)
- 画素電極と、
前記画素電極と電気的に接続され、第1の酸化物半導体層を有する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第2の酸化物半導体層を有する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第3の酸化物半導体層を有する容量と、を有し、
前記容量は、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第1の導電層と、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第2の導電層とを有し、
前記第1の導電層は、前記第1の酸化物半導体層に接する領域と、前記第2の導電層と重なる領域とを有し、
前記第2の導電層は、前記第1の酸化物半導体層と重なる領域を有し、且つ前記第2のトランジスタと電気的に接続され、
平面視において、前記第3の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きく、
前記平面視において、前記第1の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きい、表示装置。 - 画素電極と、
前記画素電極と電気的に接続され、第1の酸化物半導体層を有する第1のトランジスタと、
ソース配線および前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第2の酸化物半導体層を有する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第3の酸化物半導体層を有する容量と、を有し、
前記容量は、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第1の導電層と、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第2の導電層と、を有し、
前記第1の導電層は、前記第1の酸化物半導体層に接する領域と、前記第2の導電層と重なる領域とを有し、
前記第2の導電層は、前記第1の酸化物半導体層と重なる領域を有し、且つ前記第2の酸化物半導体層と重なる領域を有さず、
平面視において、前記第3の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きく、
前記平面視において、前記第1の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きい、表示装置。 - 画素電極と、
前記画素電極と電気的に接続され、第1の酸化物半導体層を有する第1のトランジスタと、
ソース配線および前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第2の酸化物半導体層を有する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され、第3の酸化物半導体層を有する容量と、を有し、
前記容量は、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第1の導電層と、前記第3の酸化物半導体層に重なる領域を有する第2の導電層とを有し、
前記第1の導電層は、前記第1の酸化物半導体層に接する領域と、前記第2の導電層と重なる領域とを有し、
前記第2の導電層は、前記第1の酸化物半導体層と重なる領域を有し、且つ平面視において前記ソース配線の延伸方向に延在した形状を有し、
前記平面視において、前記第3の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きく、
前記平面視において、前記第1の酸化物半導体層の面積は、前記第2の酸化物半導体層の面積よりも大きい、表示装置。 - 請求項2または3において、
前記平面視において、前記第2の導電層は、前記ソース配線の延伸方向において第1の幅と、前記ソース配線に交差するゲート配線の延伸方向において第2の幅とを有し、
前記第1の幅は、前記第2の幅よりも大きい、表示装置。 - 請求項4において、
前記ゲート配線は、前記第2の導電層と同じ材料を有する、表示装置。 - 請求項2乃至4のいずれか一において、
前記ソース配線は、前記第1の導電層と同じ材料を有する、表示装置。
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