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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子(代表的にはトランジスタ)をデバイスとして用いた表示装置、即ち、エレクトロルミネセンス表示装置、液晶表示装置、フィールドエミッション表示装置その他の表示装置に係る技術分野及び該表示装置を映像表示部に備えた電子機器に係る技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、基体上にトランジスタ、即ち薄膜トランジスタやMOSトランジスタを集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス(Electro Luminescence)表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基体上に薄膜形成技術を用いてトランジスタを作り込み、そのトランジスタをマトリクス配列された各画素に配置し、画像表示を行う表示装置として機能させることを特徴とする。
【0003】
典型的なアクティブマトリクス型エレクトロルミネセンス表示装置の構造を図11に示す。図11において、1101は基体であり、その上に薄膜トランジスタ1102が設けられ、薄膜トランジスタ1102に発光素子の陽極として機能する画素電極1103が接続されている。また、画素電極1103上には画素電極1103に対応する位置に開口部を有する絶縁膜が設けられ、それらを覆うように発光体1105及び発光素子の陰極として機能する金属膜1106が設けられている。エレクトロルミネセンス表示装置は、発光体1105に電流注入を行うことにより発光させ、映像表示を行うものである。
【0004】
このとき、画素電極1103及び絶縁膜1104の形成までは通常のプロセスで作製可能であるが、発光体1105として有機化合物を用いる場合、成膜方法としては蒸着法、塗布法、インクジェット法もしくは印刷法が用いられている。また、その上の金属膜1106の形成には、発光体1105の耐熱性が100℃以下と低いため、蒸着法もしくはスパッタ法が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、研究開発の過程において作製した図11の構造のエレクトロルミネセンス表示装置において、薄膜トランジスタのしきい値電圧に異常が見られることを発見した。そして、その原因を究明した結果、陰極となる金属膜を電子ビーム蒸着法で形成した際に、その前後でしきい値電圧(VG)の大幅なシフトが見られることを発見した。その結果を図12に示す。図12に示すデータは、陰極となる金属膜の形成前後における薄膜トランジスタのドレイン電圧−ゲート電圧特性(以下、ID−VG特性という。)である。図12から明らかなように、陰極形成前のしきい値電圧に比べて形成後のしきい値電圧は、マイナス側へ4V程度も移動していることが判明した。またさらに、スイッチング特性の急峻性を示すS値(サブスレッショルド係数)も大きくなっている(悪化している)ことが確認された。
【0006】
これは陰極を形成した際に何らかの損傷が薄膜トランジスタに与えられ、その結果、しきい値電圧及びS値が大きく変化したと考えられる。本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、薄膜トランジスタの特性異常を招くことなく金属膜を形成するための技術を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記薄膜トランジスタの特性異常の原因として考えられたのが、放射線損傷による薄膜トランジスタの動作不良であり、ゲート絶縁膜に電荷もしくは準位が生成されたことによる劣化である。放射線損傷によるトランジスタの動作不良は良く知られており、一般的には放射線(ガンマ線、中性子、エックス線等)の照射によって生じる酸化膜内正電荷の発生、Si−SiO2界面の界面準位の発生、酸化膜内の中性電子トラップの発生の三つに分類される。放射線損傷によるトランジスタの動作不良については、「株式会社リアライズ社、平成3年7月31日発行、谷口研二他編集、“シリコン熱酸化膜とその界面”第167〜182頁」に詳しく記載されている。
【0008】
また、電子ビーム蒸着による成膜においては、電子ビームの照射により溶融した金属から放射線(典型的にはX線)が発生することが知られており、本発明者らは、電子ビーム蒸着の際に発生した放射線によって薄膜トランジスタのゲート絶縁膜等に正電荷の発生や界面準位が生成し、それに起因してしきい値電圧のマイナス側へのシフトという特性異常が観測されるようになったと推測した。
【0009】
本発明の要旨は、トランジスタが形成される基体上に前掲の放射線を遮蔽する手段を設けた状態で電子ビーム蒸着法による金属膜の形成を行い、該トランジスタの放射線損傷を防ぐことを特徴するものである。その目的を達成するため、本発明の第一は、トランジスタ上に鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素を含有した絶縁膜(放射線吸収能を有する絶縁膜という。以下、同じ。)を設けた状態で電子ビーム蒸着法により金属膜を形成することを特徴とする。また、さらに好ましくは、その際、放射線吸収膜を無機絶縁膜で覆うことを特徴とする。
【0010】
また、放射線吸収膜の代わりとして、鉛もしくは鉄を含む金属膜をトランジスタのソース電極及びドレイン電極またはブラックマスク(遮光膜)として用いることによりトランジスタを放射線照射から保護することも可能である。
【0011】
本発明の第二は、トランジスタの層間絶縁膜の一部として、鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素を含有した絶縁膜(放射線吸収能を有する絶縁膜という。以下、同じ。)を用い、放射線吸収能を有する絶縁膜によりチャネル形成領域を保護した状態で電子ビーム蒸着法により金属膜を形成することを特徴とする。
【0012】
また、本発明の第三は、トランジスタのソース配線、ドレイン配線、ゲート配線もしくは遮光膜(一般的にブラックマトリクスと呼ばれる。)の一部又は全部として、鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素からなる導電膜(放射線吸収能を有する導電膜という。以下、同じ。)を用い、当該放射線吸収能を有する導電膜によりチャネル形成領域を保護した状態で電子ビーム蒸着法により金属膜を形成することを特徴とする。
【0013】
また、本発明の第四は、トランジスタのソース配線、ドレイン配線、ゲート配線もしくは遮光膜の一部又は全部として、鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素を含む導電膜(放射線吸収能を有する元素を含む導電膜という。以下、同じ。)を用い、当該放射線吸収能を有する元素を含む導電膜によりチャネル形成領域を保護した状態で電子ビーム蒸着法により金属膜を形成することを特徴とする。
【0014】
鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素を絶縁膜中または導電膜中に含有させることにより当該絶縁膜または導電膜に放射線の遮蔽機能を持たせることができる。そして、その絶縁膜または導電膜によりトランジスタのチャネル形成領域を保護した状態(チャネル形成領域と蒸着源との間に前記絶縁膜または導電膜を設けることを意味する。)で上方から電子ビーム蒸着法により金属膜を形成するため、放射線がトランジスタ(特にチャネル形成領域及び該チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜)に到達することを抑制することができる。
【0015】
なお、このように放射線遮蔽機能を持たせた絶縁膜または導電膜は、そのまま表示装置の構成の一部とすることができる。また、絶縁膜の場合、鉛や鉄といった金属元素を含有させることにより抵抗率が下がるが、当該放射線吸収能を有する絶縁膜を他の絶縁膜で覆ったり挟んだりすることにより層間絶縁膜としての絶縁性は十分に確保することができる。
【0016】
また、放射線吸収能を有する絶縁膜を用いる場合、その内部に含まれる鉛もしくは鉄の量(濃度)は高ければその分だけ放射線吸収能が向上するが、反面、抵抗が低くなるという弊害を招く。従って、含有させる鉛もしくは鉄の濃度は、放射線吸収能を有する絶縁膜の抵抗率が1.0×1012Ωcm以上、好ましくは1.0×1014Ωcm以上となるように調節することが好ましい。また、鉛もしくは鉄の粒子を絶縁物で包んだ粒子を分散させて抵抗率の低下を抑制することも可能である。
【0017】
なお、上記放射線吸収能を有する絶縁膜の代わりに、炭化珪素膜、窒化ガリウム膜、ダイヤモンド膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜その他の放射線に対する耐性の高い薄膜を用いることも可能である。
【0018】
また、放射線吸収能を有する導電膜を用いる場合、鉛、鉄その他の放射線吸収能を有する元素からなる導電膜をそのまま用いることもできるが、他の導電膜(放射線吸収能を有する元素からなる導電膜以外の導電膜をいう。以下、同じ。)に放射線吸収能を有する元素を含有させた導電膜を用いることも可能である。このときの含有濃度は、1〜30原子%(代表的には1〜10原子%)とすれば良い。
【0019】
以下、本発明の実施の形態について、それぞれ図面を参照して説明する。
【0020】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の形態について、図13を用いて説明する。図13(A)に示す画素構成は、公知の構成であり、1301はデータ信号線、1302はゲート信号線、1303は電源線、1304はスイッチング用の薄膜トランジスタ(スイッチングTFTという。以下、同じ。)、1305は電荷保持用のコンデンサ、1306は発光素子に電流を供給するための駆動用薄膜トランジスタ(駆動TFTという。以下、同じ。)、1307は駆動TFTのドレインに接続された画素電極であり、画素電極1307は発光素子の陽極として機能する。なお、ここで発光素子とは、一対の電極(陽極及び陰極)の間に発光体(発光層、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリア阻止層その他の発光に必要な有機化合物もしくは無機化合物を積層してなる積層体を指す。)を設けた素子をいう。例えば、本実施の形態においては、発光素子としてエレクトロルミネセンス素子を設ける。
【0021】
そして、本発明の最も特徴的な点は、画素電極1307以外の部分(画素電極の端部を除く。)に、前掲の放射線吸収膜1308を設けた点にある。本実施の形態では、放射線吸収膜1308として、鉛を含有させた有機樹脂膜を用いる。このとき、鉛の微粒子を分散させても良いし、鉛の微粒子を絶縁体で包んだ粒子を分散させても良い。
【0022】
このときのA−A’における切断面に相当する図面を図13(B)に示す。図13(B)において、1310は基体であり、ガラス基体、石英基体、プラスチック基体その他の透光性基体を用いることができる。基体1310の上には公知の半導体プロセスを用いて駆動TFT1306が形成される。また、駆動TFT1306に接続されるように形成された画素電極1307の端部及び少なくとも駆動TFT及びスイッチングTFTを覆い隠すように、格子状にパターン化された放射線吸収膜1308が設けられる。
【0023】
これら画素電極1307及び放射線吸収膜1308の上には発光体1311、陰極として機能する金属膜1312及びパッシベーション膜1313が設けられる。発光体1311は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリア阻止層、発光層その他のキャリアの再結合に寄与する有機化合物もしくは無機化合物またはこれらの積層体を指す。この発光体1311の構成は、公知の構成を用いることができる。また、金属膜1312としては、周期表の1族もしくは2族に属する元素を含むアルミニウム膜もしくは銀薄膜等を用いることができる。また、パッシベーション膜1313としては、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、その他の水分や酸素に高いブロッキング性を示す絶縁膜を用いることができる。
【0024】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる金属膜1312を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線は放射線吸収膜1308に遮られて薄膜トランジスタ(特にゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜)に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0025】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0026】
〔実施の形態2〕
本実施の形態は、画素部の信号線に伝送されるビデオ信号やゲート信号を制御する駆動回路を画素部と同一基体上に設けた場合の例である。図14は、駆動回路を一体形成したエレクトロルミネセンス表示装置において、画素電極以外の部分に放射線吸収膜を設けた状態を示す上面図である。
【0027】
図14において、基体1401にはデータ信号線駆動回路1402、ゲート信号線駆動回路1403a及び1403b、信号処理回路(補正回路、メモリ回路、演算回路その他の信号処理のための回路。以下、同じ。)1404a及び1404b、画素部1405が設けられ、画素部1405を構成する複数の画素の各々には、画素電極1406が設けられている。
【0028】
本実施の形態の場合、画素電極1406以外の部分(画素電極の端部を除く。)すべてに対して放射線吸収膜1407を設けることによって、データ信号線駆動回路1402、ゲート信号線駆動回路1403a及び1403b並びに信号処理回路1404a及び1404bを構成するトランジスタに放射線が照射されることを防ぐことができる。その結果、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となり、駆動回路や信号処理回路の動作の安定性を確保できる。
【0029】
〔実施の形態3〕
本実施の形態では、放射線吸収膜の表面を絶縁膜で覆った構成とする例を図15を用いて説明する。図15は、図13(B)に相当する断面図であり、放射線吸収膜1308が絶縁膜1501で覆われている以外は、すべて図13(B)の構成と同一である。従って、図13(B)と同一の符号を付してある。
【0030】
絶縁膜1501は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜その他の絶縁膜を用いることができるが、放射線吸収膜1308との密着性の良い絶縁膜であることが望ましい。また、後に画素電極1307に対応する部分をエッチングして除去する必要があるため、画素電極1307の材料との選択比を確保できる絶縁膜でなければならない。画素電極1307としては、酸化物導電膜(代表的にはITO膜)もしくは金属膜(代表的にはチタン膜もしくは窒化チタン膜)が用いられるが、これらの材料との選択比が大きい絶縁膜の組み合わせは実験的に決めれば良い。
【0031】
以上の構成とすることにより電子ビーム蒸着法により金属膜を形成するにあたって、トランジスタの放射線照射に起因する動作不良を防ぐことができる。なお、本実施の形態の構成は、実施の形態1及び2に組み合わせても良い。
【0032】
〔実施の形態4〕
本実施の形態では、陽極として機能する画素電極を金属膜で形成する例を図16を用いて説明する。図16は、図13(B)に相当する断面図であり、画素電極1601及び陰極1602の材料が変更されている以外は、すべて図13(B)の構成と同一である。従って、図13(B)と同一の符号を付してある。
【0033】
画素電極1601は、陽極として用いるならば、チタン膜、窒化チタン膜、白金薄膜もしくは金薄膜といった金属膜または最表面が酸化物導電膜となるように積層形成した酸化物導電膜と金属膜の積層膜を用いることができる。これらの場合、光は図面の上方へと出射することになるため、陰極1602は透光性を有している必要がある。従って、陰極1602としては、発光体1311に接する側に周期表の1族もしくは2族に属する元素を含むアルミニウム膜もしくは銀薄膜を20〜70nm程度の薄さに設け、その上に酸化物導電膜を積層形成して全体として透光性を有する金属膜とすれば良い。
【0034】
また、画素電極1601を陰極として用いるならば、周期表の1族もしくは2族に属する元素を含むアルミニウム膜もしくは銀薄膜を最表面とした金属膜を用いることができる。この場合も光は図面の上方へと出射することになるため、陰極1602は透光性を有している必要がある。従って、陰極1602としては、酸化物導電膜を用いれば良い。
【0035】
以上の構成とすることにより電子ビーム蒸着法により金属膜を形成するにあたって、トランジスタの放射線照射に起因する動作不良を防ぐことができる。なお、本実施の形態の構成は、実施の形態1乃至3に組み合わせても良い。
〔実施の形態5〕
本発明の実施の形態について、図1を用いて説明する。図1(A)に示す画素構成において、101はデータ信号線、102はゲート信号線、103は電源線、104はスイッチング用の薄膜トランジスタ(スイッチングTFTという。以下、同じ。)、105は電荷保持用のコンデンサ、106は発光素子に電流を供給するための駆動用薄膜トランジスタ(駆動TFTという。以下、同じ。)、107は駆動TFTのドレインに接続された画素電極であり、画素電極107は発光素子の陽極として機能する。また、112は、対向電極であり、対向電極112は発光素子の陰極として機能する。なお、ここで発光素子とは、一対の電極(陽極及び陰極)の間に発光体(発光層、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリア阻止層その他の発光に必要な有機化合物もしくは無機化合物を積層してなる積層体を指す。)を設けた素子をいう。例えば、本実施の形態においては、発光素子としてエレクトロルミネセンス素子を設ける。
【0036】
このときのA−A’における切断面に相当する図面を図1(B)に示す。図1(B)において、110は基体であり、ガラス基体、石英基体、プラスチック基体その他の透光性基体を用いることができる。基体110の上には半導体プロセスを用いて駆動TFT106が形成される。また、駆動TFT106に接続されるように形成された画素電極107の端部及び少なくとも駆動TFT及びスイッチングTFTを覆い隠すように、格子状にパターン化された絶縁膜108が設けられる。
【0037】
これら画素電極107及び絶縁膜108の上には発光体111、陰極として機能する対向電極112及びパッシベーション膜113が設けられる。発光体111は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリア阻止層、発光層その他のキャリアの再結合に寄与する有機化合物もしくは無機化合物またはこれらの積層体を指す。この発光体111の構成は、公知の構成を用いることができる。また、対向電極112としては、周期表の1族もしくは2族に属する元素を含むアルミニウム膜もしくは銀薄膜等を用いることができるが、本実施の形態の場合、発光体111から発した光を透過する必要があるため、膜厚を50nm以下にすることが望ましい。また、パッシベーション膜113としては、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン膜その他の水分や酸素に高いブロッキング性を示す絶縁膜を用いることができる。
【0038】
ここで駆動TFT106に相当する部分の拡大図を図1(C)に示す。図1(C)において、121はソース領域、122はドレイン領域、123はチャネル形成領域であり、これらの半導体領域で活性層が構成される。勿論、さらにLDD領域等の他の半導体領域を設けても良い。また、124はゲート絶縁膜、125はゲート電極、126はシリコン化合物膜である。
【0039】
本実施の形態において最も特徴的な点は、シリコン化合物膜126上に放射線吸収能を有する絶縁膜127が設けられている点である。本実施の形態では、放射線吸収能を有する絶縁膜127として、鉛を1〜10原子%の濃度で含むシリコン化合物膜を用いる。膜厚は、厚ければ厚いほど吸収能が高くなって好ましいが、少なくとも放射線の波長以上の膜厚があれば良い。
【0040】
さらに、放射線吸収能を有する絶縁膜127上には、有機樹脂膜128が平坦化膜として設けられている。即ち、放射線吸収能を有する絶縁膜127と有機樹脂膜128とで層間絶縁膜を構成しており、換言すれば層間絶縁膜の一部として放射線吸収能を有する絶縁膜を含むとも言える。層間絶縁膜は、二層以上の積層構造であっても良く、そのうちのどの層に放射線吸収能を有する絶縁膜を用いても良い。また、放射線吸収能を有する絶縁膜は、膜中に鉛や鉄といった金属を含むため、拡散を最小限に抑えるためにシリコン化合物膜(特に窒素を含むシリコン化合物膜が好ましい。)で挟んで用いることも効果的である。
【0041】
また、有機樹脂膜128は、感光性樹脂膜を用いればプラズマダメージのない膜を形成することができるので好ましい。さらに、有機樹脂膜128は、加熱や経時変化によってガスを発生することがあるため、有機樹脂膜の上にバリア性の高い窒化シリコン膜等のシリコン化合物膜を設けて脱ガス成分が発光素子に影響することを防ぐことも効果的である。勿論、平坦化効果を求めるなら、スピンオングラスと呼ばれる溶液塗布により形成するシリコン化合物膜を用いることも可能である。
【0042】
そして、有機樹脂膜128上にはアルミニウム膜(純アルミニウムに限らず、アルミニウム合金または他の元素が添加されたアルミニウム膜を含む。以下、同じ。)またはアルミニウム膜と他の金属膜との積層構造からなるソース配線129及び画素電極(ドレイン配線を兼ねる。)107が設けられている。
【0043】
なお、上記有機樹脂膜128を形成する際、予めゲート絶縁膜124、シリコン化合物膜126及び放射線吸収能を有する絶縁膜127に第1の開口を設け、その後に、有機樹脂膜128を設けることが望ましい。そして、有機樹脂膜128に前掲の第1の開口よりも径の小さい第2の開口を設け、第2の開口を介してソース配線129及び画素電極107がそれぞれソース領域121及びドレイン領域122に接続される。こうすることによりソース配線129及び画素電極107が放射線吸収能を有する絶縁膜127に接触することがなくなり、当該放射線吸収能を有する絶縁膜127を介したリーク電流の抑制を図ることができる。
【0044】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極112を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する絶縁膜127に遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0045】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0046】
〔実施の形態6〕
本実施の形態は、ソース配線及びドレイン配線(画素電極を兼ねる。)の一部又は全部として、放射線吸収能を有する導電膜を用いる例を示す。基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は、実施の形態5と同様であるので、特に図1(C)に相当する拡大部分を用いて本実施の形態を説明する。
【0047】
図2において、図1(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5を参照すれば良い。本実施の形態において特徴的な点は、ソース配線201が第1導電膜201a、第2導電膜201b、第3導電膜201c及び第4導電膜201dで構成されており、かつ、第2導電膜201bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる点である。また同様に、画素電極202が第1導電膜202a、第2導電膜202b、第3導電膜202c及び第4導電膜202dで構成されており、かつ、第2導電膜202bとして放射線吸収能を有する導電膜が用いられている。そして、ソース配線201がチャネル形成領域123の上方を覆うように設けられている。
【0048】
本実施の形態では、第1導電膜201a及び202aとしてチタン膜を用いるが、これはソース領域121及びドレイン領域122とのオーミック接触を良好なものとするためである。また、第2導電膜201b及び202bとして鉛もしくは鉄の薄膜を用いる。また、第3導電膜201c及び202cとしてアルミニウム膜を用いるが、これは配線抵抗を低減するためである。さらに、第4導電膜201d及び202dとして窒化チタン膜を用いるが、これは仕事関数の大きい材料を用いて発光素子の陽極として機能させるためである。勿論、第2導電膜201b及び202bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる限り、その他の導電膜は、これらに限定されない。
【0049】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極112を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する導電膜201bに遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0050】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0051】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態5に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いて、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。
【0052】
〔実施の形態7〕
本実施の形態は、ソース配線及びドレイン配線(画素電極を兼ねる。)の一部又は全部として、放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いる例を示す。基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は、実施の形態5と同様であるので、特に図1(C)に相当する拡大部分を用いて本実施の形態を説明する。
【0053】
図3において、図1(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5を参照すれば良い。本実施の形態において特徴的な点は、ソース配線301が第1導電膜301a、第2導電膜301b及び第3導電膜301cで構成されており、かつ、第2導電膜301bとして放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いる点である。また同様に、画素電極302が第1導電膜302a、第2導電膜302b及び第3導電膜302cで構成されており、かつ、第2導電膜302bとして放射線吸収能を有する元素を含む導電膜が用いられている。そして、ソース配線301がチャネル形成領域123の上方を覆うように設けられている。
【0054】
本実施の形態では、第1導電膜301a及び302aとしてチタン膜を用いるが、これはソース領域121及びドレイン領域122とのオーミック接触を良好なものとするためである。また、第2導電膜301b及び302bとして鉛もしくは鉄を含むアルミニウム膜を用いるが、これは放射線の遮蔽機能を持たせると共に配線抵抗の低減を兼ねるためである。さらに第3導電膜301c及び302cとして窒化チタン膜を用いるが、これは発光素子の陽極として機能させるためである。勿論、第2導電膜301b及び302bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる限り、その他の導電膜は、これらに限定されない。
【0055】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極112を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する元素を含む導電膜301bに遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0056】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0057】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態5に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いて、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。
【0058】
〔実施の形態8〕
本実施の形態は、画素電極の構成を実施の形態5と異なるものとした例を図4(A)〜(C)に示す。基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は、実施の形態5と同様であるので、図1(A)〜(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5を参照すれば良い。
【0059】
本実施の形態において特徴的な点は、ドレイン配線401に電気的に接続された画素電極402が設けられ、この画素電極402が酸化物導電膜で形成されている点である。勿論、酸化物導電膜で形成された画素電極402は、発光素子の陽極として機能することになる。従って、発光体403の構成は実施の形態5と異なるが、実施の形態5と同様に公知の構成を用いれば良い。また、対向電極404は、実施の形態5で説明した対向電極112と同じ材料を用いれば良いが、本実施の形態の場合は発光体403から発した光が基体110側へ出射するため、膜厚を気にする必要はない。なお、基体110は当然のことながら可視光を透過する材質でなければならない。
【0060】
また、放射線吸収能を有する絶縁膜127は、発光領域において除去しておくことが望ましい。絶縁膜中に放射線吸収能を有する元素を含むため、透過率が低下しているからである。ただし、絶縁膜中の放射線吸収能を有する元素の濃度を低くすることで十分な透過率を確保することができる場合は残しておくことも可能である。
【0061】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極404を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する絶縁膜127に遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0062】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0063】
〔実施の形態9〕
本実施の形態は、実施の形態8においてソース配線及びドレイン配線(画素電極を兼ねる。)の一部又は全部として、放射線吸収能を有する導電膜を用いる例を示す。画素電極の構成が実施の形態8と同じである他は、基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は実施の形態5と同様である。
【0064】
図5において、図1(C)または図4(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5または実施の形態8を参照すれば良い。本実施の形態において特徴的な点は、ソース配線501が第1導電膜501a、第2導電膜501b、第3導電膜501c及び第4導電膜501dで構成されており、かつ、第2導電膜501bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる点である。また同様に、画素電極502が第1導電膜502a、第2導電膜502b、第3導電膜502c及び第4導電膜502dで構成されており、かつ、第2導電膜502bとして放射線吸収能を有する導電膜が用いられている。そして、ソース配線501がチャネル形成領域123の上方を覆うように設けられている。
【0065】
本実施の形態では、第1導電膜501a及び502aとしてチタン膜を用いるが、これはソース領域121及びドレイン領域122とのオーミック接触を良好なものとするためである。また、第2導電膜501b及び502bとして鉛もしくは鉄の薄膜を用いる。また、第3導電膜501c及び502cとしてアルミニウム膜を用いるが、これは配線抵抗を低減するためである。さらに、第4導電膜501d及び502dとして窒化チタン膜を用いるが、これは仕事関数の大きい材料を用いて発光素子の陽極として機能させるためである。勿論、第2導電膜501b及び502bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる限り、その他の導電膜は、これらに限定されない。
【0066】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極404を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する導電膜501bに遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0067】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0068】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態8に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いて、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。
【0069】
〔実施の形態10〕
本実施の形態は、実施の形態8においてソース配線及びドレイン配線(画素電極を兼ねる。)の一部又は全部として、放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いる例を示す。画素電極の構成が実施の形態8と同じである他は、基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は実施の形態5と同様である。
【0070】
図6において、図1(C)または図4(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5または実施の形態8を参照すれば良い。本実施の形態において特徴的な点は、ソース配線601が第1導電膜601a、第2導電膜601b及び第3導電膜601cで構成されており、かつ、第2導電膜601bとして放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いる点である。また同様に、画素電極602が第1導電膜602a、第2導電膜602b及び第3導電膜602cで構成されており、かつ、第2導電膜602bとして放射線吸収能を有する元素を含む導電膜が用いられている。そして、ソース配線601がチャネル形成領域123の上方を覆うように設けられている。
【0071】
本実施の形態では、第1導電膜601a及び602aとしてチタン膜を用いるが、これはソース領域121及びドレイン領域122とのオーミック接触を良好なものとするためである。また、第2導電膜601b及び602bとして鉛もしくは鉄を含むアルミニウム膜を用いるが、これは放射線の遮蔽機能を持たせると共に配線抵抗の低減を兼ねるためである。さらに第3導電膜601c及び602cとして窒化チタン膜を用いるが、これは発光素子の陽極として機能させるためである。勿論、第2導電膜601b及び602bとして放射線吸収能を有する導電膜を用いる限り、その他の導電膜は、これらに限定されない。
【0072】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極404を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が放射線吸収能を有する元素を含む導電膜601bに遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0073】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0074】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態8に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いて、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。
【0075】
〔実施の形態11〕
本実施の形態は、遮光膜の一部又は全部として、放射線吸収能を有する導電膜を用いる例を図7(A)、(B)に示す。なお、基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は実施の形態5または実施の形態8と同様であるので、図1(C)または図4(C)に相当する拡大図を用いて説明する。
【0076】
図7(A)において、図1(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5を参照すれば良い。本実施の形態において特徴的な点は、シリコン化合物膜126上に無機絶縁膜701を設け、その上に遮光膜702として放射線吸収能を有する導電膜を設ける点である。本実施の形態では、この遮光膜702の上に平坦化膜として有機樹脂膜128を設ける構成としている。
【0077】
ここで遮光膜702として、放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いることも可能であるし、放射線吸収能を有する導電膜もしくは放射線吸収能を有する元素を含む導電膜と他の導電膜との積層膜を用いることも可能である。このとき、遮光膜702の電位を固定することが好ましい。固定電位としておくことにより駆動TFT106のしきい値電圧(Vth)のばらつきが低減する効果が得られるからである。
【0078】
また、図7(A)の場合、発光体111から発した光は対向電極112側へ出射することになるため、特に遮光膜702を設けたことにより開口率(有効表示領域)が低下するような不具合はない。また、この遮光膜702により放熱効果が期待でき、駆動TFTの動作による発熱の均質化を期待することができる。さらに、ソース配線129及び画素電極107の隙間から漏れた光を遮光する効果も得られる。
【0079】
図7(B)において、図1(C)または図4(C)と同じ符号を付してある部分の説明は、実施の形態5または実施の形態8を参照すれば良い。ここでもシリコン化合物膜126上に無機絶縁膜701を設け、その上に遮光膜702として放射線吸収能を有する導電膜を設けている点に特徴がある。この場合も遮光膜702として、放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いることも可能であるし、放射線吸収能を有する導電膜もしくは放射線吸収能を有する元素を含む導電膜と他の導電膜との積層膜を用いることも可能である。また、遮光膜702の電位を固定することにより駆動TFT106のしきい値電圧(Vth)のばらつきを低減することができる。
【0080】
ただし、図7(B)の場合、発光体403から発した光は画素電極402側へ出射することになるため、発光領域においては遮光膜702を除去しておく必要がある。また、この場合においてもソース配線129及び画素電極401の隙間から漏れた光を遮光する効果が得られる。
【0081】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極112または404を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線が遮光膜702に遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0082】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0083】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態5または実施の形態8に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いて、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。
【0084】
〔実施の形態12〕
本実施の形態は、トランジスタのゲート電極(またはゲート配線)の一部又は全部として、放射線吸収能を有する導電膜を用いる例を図8に示す。なお、基本的に表示装置全体の構成や発光素子の構成は実施の形態5と同様であるので、図1(C)に相当する拡大図を用いて説明する。
【0085】
本実施の形態では、活性層の構成として、ソース領域801、ドレイン領域802、LDD(ライトドープドレイン)領域803a及び803b並びにチャネル形成領域804を含む。さらに、ゲート絶縁膜124を介してゲート電極805が設けられるのだが、ゲート電極805が第1導電膜805a及び第2導電膜805bからなる。ここで第1導電膜805aは、放射線吸収能を有する導電膜であり、第2導電膜805bは、アルミニウム膜、タングステン膜、タンタル膜その他の金属膜である。なお、第2導電膜805bとして、放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いると、さらに放射線の遮蔽効果が上がるので好ましい。
【0086】
また、本実施の形態では、第1導電膜805aと第2導電膜805bの二層構造を例示して説明しているが、三層構造以上のゲート電極であっても良いし、形状についても本実施の形態の形状に限定されない。しかしながら、本実施の形態に示すように、ゲート電極805の一部がゲート絶縁膜124を介してLDD領域803a及び803bに重なる(オーバーラップする)ようにすることによりホットキャリア注入による劣化を抑制することができる。さらに、放射線吸収能を有する第1導電膜805aの幅がチャネル形成領域のチャネル長よりも長いため、チャネル形成領域をより効果的に放射線から保護することができる。
【0087】
本実施の形態の画素構成とした表示装置は、陰極となる対向電極112または404を形成するにあたって電子ビーム蒸着法を用いたとしても、ガンマ線、電子線またはエックス線といった放射線がゲート電極805に遮られてチャネル形成領域及びそれに接するゲート絶縁膜に直接到達することがなく、正電荷の発生や界面準位の増加といったいわゆる放射線エラーによる動作不良を回避することができる。
【0088】
以上のように、本実施の形態に示す画素構成とすることにより電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を受けずに成膜することが可能となり、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やS値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【0089】
なお、本実施の形態において、層間絶縁膜の一部として実施の形態5に示した放射線吸収能を有する絶縁膜を用いたり、ソース配線等の一部又は全部として実施の形態6に示した放射線吸収能を有する導電膜または実施の形態7に示した放射線吸収能を有する元素を含む導電膜を用いたりして、本実施の形態と組み合わせて実施することにより放射線の遮蔽効果をさらに高めることが可能である。勿論、実施の形態8〜10に示したような画素電極の構成とすることも可能である。
【0090】
〔実施の形態13〕
本実施の形態では、本発明を適用しうるエレクトロルミネセンス表示装置の全体の構成について、図9を用いて説明する。図9は、薄膜トランジスタが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって形成されたエレクトロルミネセンス表示装置の上面図であり、図9(B)は、図9(A)のB−B’における断面図、図9(C)は、図9(A)のA−A’における断面図である。
【0091】
基板21上には、画素部(表示部)22、該画素部22を囲むように設けられたデータ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24a、24b及び保護回路25が配置され、これらを囲むようにしてシール材26が設けられている。画素部22の構造については、実施の形態8〜12に示したいずれの構成を用いても良い。シール材26としては、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂その他の樹脂を用いることが可能であるが、できるだけ吸湿性の低い材料を用いることが望ましい。なお、シール材26は、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24a、24b及び保護回路25の一部に重畳させて設けても良いし、これらの回路を避けて設けても良い。
【0092】
そして、シール材26を用いてシーリング材27が接着され、基板21、シール材26及びシーリング材27によって密閉空間28が形成される。シーリング材27としては、ガラス材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミックス材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を用いることができる。また、実施の形態8〜12に示したように絶縁膜のみで封止することも可能である
【0093】
なお、シーリング材27として、基板21と異なる材料を用いた場合、熱膨張係数の違いからシール材26の密着性を損なう可能性がある。従って、シーリング材27としては、トランジスタが形成される基板21と同一材料のものを用いることが望ましい。換言すれば、基板21と同一の熱膨張係数を有する基体を用いることが望ましい。本実施の形態では、基板21及びシーリング材27の材料としてガラスを用い、さらにシーリング材27は、基板21が薄膜トランジスタの作製過程における熱履歴と同一の熱履歴を通すことにより熱膨張係数を揃える。
【0094】
シーリング材27には予め凹部の中に吸湿剤(酸化バリウムもしくは酸化カルシウム等)29が設けられ、上記密閉空間28の内部において、水分や酸素等を吸着して清浄な雰囲気に保ち、EL層の劣化を抑制する役割を果たす。この凹部は目の細かいメッシュ状のカバー材30で覆われており、該カバー材30は、空気や水分は通し、吸湿剤29は通さない。なお、密閉空間28は、窒素もしくはアルゴン等の希ガスで充填しておけばよく、不活性であれば樹脂もしくは液体で充填することも可能である。
【0095】
また、基板21上には、データ線駆動回路23及びゲート線駆動回路24a、24bに信号を伝達するための端子部31が設けられ、該端子部31へはFPC(フレキシブルプリントサーキット)32を介してビデオ信号等のデータ信号が伝達される。端子部31の断面は、図9(B)の通りであり、ゲート配線もしくはデータ配線と同時に形成された配線33の上に酸化物導電膜34を積層した構造の配線とFPC32側に設けられた配線35とを、導電体36を分散させた樹脂37を用いて電気的に接続してある。なお、導電体36としては、球状の高分子化合物に金もしくは銀といったメッキ処理を施したものを用いれば良い。
【0096】
本実施の形態において、保護回路25は端子部31とデータ線駆動回路23との間に設けられ、両者の間に突発的なパルス信号等の静電気が入った際に、該パルス信号を外部へ逃がす役割を果たす。その際、まず瞬間的に入る高電圧の信号をコンデンサによって鈍らせ、その他の高電圧を薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを用いて構成した回路によって外部へと逃がすことができる。勿論、保護回路は、他の場所、例えば画素部22とデータ線駆動回路23との間や画素部22とゲート線駆動回路24a、24bの間などに設けても構わない。
【0097】
なお、本実施の形態に示したエレクトロルミネセンス表示装置は、実施の形態5〜7の画素構造を用いても良い。その場合、端子部31に酸化物導電膜34を設けることはできないが、特に動作上の問題となることはない。
【0098】
〔実施の形態14〕
実施の形態1〜11に示した薄膜トランジスタの構成はいずれもトップゲート構造(具体的にはプレーナ構造)であるが、各実施の形態では、ボトムゲート構造(具体的には逆スタガ構造)とすることも可能である。その場合、活性層等の半導体層とゲート電極等の第1の金属層の位置が逆向きになるだけである。また当然のことながら、薄膜トランジスタに限らず、シリコンウェルを用いて形成されたMOS構造のトランジスタに適用しても良い。
【0099】
〔実施の形態15〕
実施の形態1〜13に示した表示装置は、いずれもエレクトロルミネセンス表示装置を例示しているが、本発明は電子ビーム蒸着法を用いる半導体プロセスすべてに適用可能であり、電子ビーム蒸着法を用いる液晶表示装置、フィールドエミッション表示装置その他の表示装置に適用しても良い。
【0100】
〔実施の形態16〕
本発明の表示装置を表示部に用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図10に示す。
【0101】
図10(A)はテレビであり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明は表示部2003に適用することができる。なお、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用のテレビが含まれる。
【0102】
図10(B)はデジタルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明は、表示部2102に適用することができる。
【0103】
図10(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明は、表示部2203に適用することができる。
【0104】
図10(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明は、表示部2302に適用することができる。
【0105】
図10(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部A、B2403、2404に適用することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【0106】
図10(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明は、表示部2502に適用することができる。
【0107】
図10(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明は、表示部2602に適用することができる。
【0108】
図10(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明は、表示部2703に適用することができる。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【0109】
以上の様に、本発明を実施して得た表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。なお、本実施の形態の電子機器には、実施の形態1〜15に示したいずれの構成を有した表示装置を用いても良い。
【0110】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム蒸着法により特に金属膜を形成するにあたって、被処理基体に形成されたトランジスタにガンマ線、中性子、エックス線その他の放射線が照射される不具合が解決され、放射線の照射によって生じる酸化膜内正電荷の発生、Si−SiO2界面の界面準位の発生、酸化膜内の中性電子トラップの発生に伴うトランジスタの動作不良を防止することができる。そして、しきい値電圧の異常やS値の異常を防ぐことにより信頼性の高い表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】表示装置の画素構成を示す上面図及び断面図。
【図2】表示装置の構成を示す断面図。
【図3】表示装置の構成を示す断面図。
【図4】表示装置の画素構成を示す上面図及び断面図。
【図5】表示装置の構成を示す断面図。
【図6】表示装置の構成を示す断面図。
【図7】表示装置の構成を示す断面図。
【図8】表示装置の構成を示す断面図。
【図9】表示装置の外観を示す図。
【図10】電子機器の一例を示す図。
【図11】従来の表示装置の画素構成を示す断面図。
【図12】薄膜トランジスタのID−VG特性を示すグラフ。
【図13】表示装置の画素構成を示す上面図及び断面図。
【図14】表示装置の構成を示す上面図。
【図15】表示装置の画素構成を示す断面図。
【図16】表示装置の画素構成を示す断面図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device using a semiconductor element (typically, a transistor) as a device, that is, a technical field related to an electroluminescence display device, a liquid crystal display device, a field emission display device, and other display devices, and the display device. It belongs to the technical field related to the electronic device provided in the video display unit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, development of a liquid crystal display device or an electroluminescence (Electro Luminescence) display device in which a transistor, that is, a thin film transistor or a MOS transistor is integrated on a substrate, has been advanced. Each of these display devices is characterized in that a transistor is formed on a glass substrate by using a thin film formation technique, and the transistor is arranged in each pixel arranged in a matrix to function as a display device that performs image display. .
[0003]
FIG. 11 shows the structure of a typical active matrix type electroluminescent display device. In FIG. 11, reference numeral 1101 denotes a base, over which a
[0004]
At this time, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have found that an abnormality is found in the threshold voltage of the thin film transistor in the electroluminescent display device having the structure shown in FIG. 11 manufactured in the course of research and development. As a result of investigating the cause, when a metal film serving as a cathode was formed by an electron beam evaporation method, a threshold voltage (V G ) Found a significant shift. FIG. 12 shows the result. The data shown in FIG. 12 shows the drain voltage-gate voltage characteristics (hereinafter referred to as I D -V G It is called a characteristic. ). As is clear from FIG. 12, it was found that the threshold voltage after the formation was shifted by about 4 V to the minus side as compared with the threshold voltage before the formation of the cathode. Further, it was confirmed that the S value (subthreshold coefficient) indicating the steepness of the switching characteristics was also increased (deteriorated).
[0006]
This is probably because some damage was given to the thin film transistor when the cathode was formed, and as a result, the threshold voltage and the S value changed significantly. The present invention has been made in view of these problems, and it is an object of the present invention to provide a technique for forming a metal film without causing abnormal characteristics of a thin film transistor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The cause of the abnormal characteristics of the thin film transistor was considered to be an operation failure of the thin film transistor due to radiation damage, and deterioration due to generation of charges or levels in the gate insulating film. It is well known that a transistor malfunctions due to radiation damage. In general, the generation of positive charges in an oxide film caused by irradiation with radiation (gamma rays, neutrons, X-rays, etc.), Si-SiO 2 There are three categories: generation of interface states at the interface and generation of neutral electron traps in the oxide film. The operation failure of the transistor due to radiation damage is described in detail in "Realize Co., Ltd., issued on July 31, 1991, edited by Kenji Taniguchi et al.," Silicon Thermal Oxide Film and Its Interface ", pp. 167-182." I have.
[0008]
In addition, in film formation by electron beam evaporation, it is known that radiation (typically, X-rays) is generated from a metal melted by electron beam irradiation. It is speculated that the radiation generated at this time caused the generation of positive charges and the generation of interface states in the gate insulating film and the like of the thin-film transistor, resulting in the observation of characteristic anomalies such as a shift of the threshold voltage to the negative side. did.
[0009]
The gist of the present invention is characterized in that a metal film is formed by an electron beam evaporation method in a state where the above-mentioned radiation shielding means is provided on a substrate on which a transistor is formed, thereby preventing radiation damage of the transistor. It is. In order to achieve the object, a first aspect of the present invention is to provide an insulating film containing lead, iron, or another element having a radiation absorbing ability (hereinafter, referred to as an insulating film having a radiation absorbing ability) on a transistor. The method is characterized in that a metal film is formed by an electron beam evaporation method in a state in which the metal film is in an inclined state. More preferably, at this time, the radiation absorbing film is covered with an inorganic insulating film.
[0010]
Further, instead of using a radiation absorbing film, a metal film containing lead or iron can be used as a source electrode and a drain electrode of the transistor or a black mask (light-shielding film) to protect the transistor from irradiation.
[0011]
In a second aspect of the present invention, an insulating film containing lead, iron, or another element having a radiation absorbing ability (hereinafter, referred to as an insulating film having a radiation absorbing ability) is used as a part of an interlayer insulating film of a transistor. A metal film is formed by an electron beam evaporation method in a state where a channel formation region is protected by an insulating film having a radiation absorbing ability.
[0012]
A third aspect of the present invention is that lead, iron, or another element having a radiation absorbing ability is used as part or all of a source wiring, a drain wiring, a gate wiring, or a light-shielding film (generally called a black matrix) of a transistor. Forming a metal film by an electron beam evaporation method while using a conductive film made of (hereinafter referred to as a conductive film having a radiation absorbing ability; the same applies hereinafter) while protecting a channel formation region with the conductive film having the radiation absorbing ability. It is characterized by.
[0013]
A fourth aspect of the present invention is that a conductive film containing lead, iron, or another element having a radiation absorbing ability (having a radiation absorbing ability) is used as part or all of a source wiring, a drain wiring, a gate wiring, or a light-shielding film of a transistor. A metal film is formed by an electron beam evaporation method in a state where a channel formation region is protected by the conductive film containing an element having a radiation absorbing ability. .
[0014]
By including lead, iron, or another element having a radiation absorbing ability in the insulating film or the conductive film, the insulating film or the conductive film can have a radiation shielding function. Then, an electron beam evaporation method is performed from above with the insulating film or the conductive film protecting the channel formation region of the transistor (meaning that the insulating film or the conductive film is provided between the channel formation region and the evaporation source). Accordingly, the radiation can be suppressed from reaching the transistor (particularly, a channel formation region and a gate insulating film in contact with the channel formation region).
[0015]
Note that the insulating film or the conductive film having the radiation shielding function can be used as a part of the structure of the display device as it is. In the case of an insulating film, the resistivity is reduced by including a metal element such as lead or iron. However, the insulating film having the radiation absorbing ability is covered or sandwiched with another insulating film to form an interlayer insulating film. Insulation can be sufficiently ensured.
[0016]
Further, when an insulating film having a radiation absorbing ability is used, the higher the amount (concentration) of lead or iron contained therein, the higher the radiation absorbing ability, but on the other hand, the lower the resistance, the lower the resistance. . Therefore, the concentration of lead or iron to be contained depends on the resistivity of the insulating film having a radiation absorbing ability being 1.0 × 10 12 Ωcm or more, preferably 1.0 × 10 14 It is preferable to adjust so as to be Ωcm or more. It is also possible to disperse particles in which lead or iron particles are wrapped with an insulator to suppress a decrease in resistivity.
[0017]
Note that, instead of the insulating film having the radiation absorbing ability, it is also possible to use a silicon carbide film, a gallium nitride film, a diamond film, a diamond-like carbon film, or another thin film having high resistance to radiation.
[0018]
When a conductive film having a radiation-absorbing ability is used, a conductive film made of lead, iron, or another element having a radiation-absorbing ability can be used as it is. It is also possible to use a conductive film in which an element having a radiation absorbing ability is added to a conductive film other than a film. The content concentration at this time may be 1 to 30 atomic% (typically 1 to 10 atomic%).
[0019]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The pixel configuration illustrated in FIG. 13A is a known configuration, in which 1301 is a data signal line, 1302 is a gate signal line, 1303 is a power supply line, and 1304 is a switching thin film transistor (hereinafter, referred to as a switching TFT). Reference numeral 1305 denotes a charge holding capacitor, 1306 denotes a driving thin film transistor (hereinafter referred to as driving TFT) for supplying current to the light emitting element, and 1307 denotes a pixel electrode connected to the drain of the driving TFT. The
[0021]
The most characteristic point of the present invention is that the above-mentioned
[0022]
FIG. 13B shows a drawing corresponding to the cut surface along AA ′ at this time. In FIG. 13B,
[0023]
A
[0024]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0025]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0026]
[Embodiment 2]
This embodiment is an example in which a driver circuit for controlling a video signal and a gate signal transmitted to a signal line in a pixel portion is provided over the same base as the pixel portion. FIG. 14 is a top view showing a state in which a radiation absorbing film is provided on portions other than the pixel electrodes in an electroluminescence display device in which a drive circuit is integrally formed.
[0027]
14, a
[0028]
In the case of this embodiment mode, by providing the
[0029]
[Embodiment 3]
In this embodiment, an example in which the surface of a radiation absorbing film is covered with an insulating film will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13B, and is all the same as the structure in FIG. 13B except that the
[0030]
As the insulating film 1501, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or another insulating film can be used; however, an insulating film with good adhesion to the
[0031]
With the above structure, in forming a metal film by an electron beam evaporation method, a malfunction due to irradiation of a transistor with radiation can be prevented. Note that the configuration of the present embodiment may be combined with
[0032]
[Embodiment 4]
In this embodiment, an example in which a pixel electrode functioning as an anode is formed using a metal film will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13B, and is all the same as the configuration in FIG. 13B except that the materials of the pixel electrode 1601 and the
[0033]
When the pixel electrode 1601 is used as an anode, a metal film such as a titanium film, a titanium nitride film, a platinum thin film or a gold thin film or a stack of an oxide conductive film and a metal film stacked so that the outermost surface is an oxide conductive film. A membrane can be used. In these cases, since light is emitted upward in the drawing, the
[0034]
If the pixel electrode 1601 is used as a cathode, a metal film having an outermost surface of an aluminum film or a silver thin film containing an element belonging to
[0035]
With the above structure, in forming a metal film by an electron beam evaporation method, a malfunction due to irradiation of a transistor with radiation can be prevented. Note that the configuration of this embodiment may be combined with Embodiments 1 to 3.
[Embodiment 5]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the pixel configuration shown in FIG. 1A, 101 is a data signal line, 102 is a gate signal line, 103 is a power supply line, 104 is a switching thin film transistor (hereinafter referred to as a switching TFT, the same applies hereinafter), and 105 is a charge holding transistor. , A driving thin film transistor (driving TFT, hereinafter the same) for supplying a current to the light emitting element, a
[0036]
FIG. 1B shows a drawing corresponding to a cut surface taken along the line AA ′ at this time. In FIG. 1B,
[0037]
On the
[0038]
Here, an enlarged view of a portion corresponding to the driving
[0039]
The most characteristic point of this embodiment mode is that an insulating
[0040]
Further, an
[0041]
The
[0042]
Then, on the
[0043]
Note that when the
[0044]
In the display device having the pixel structure of this embodiment mode, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0045]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0046]
[Embodiment 6]
In this embodiment, an example in which a conductive film having a radiation absorbing ability is used as part or all of a source wiring and a drain wiring (also serving as a pixel electrode) will be described. Basically, the structure of the entire display device and the structure of the light-emitting element are the same as those in Embodiment Mode 5, and therefore, this embodiment mode will be described using an enlarged portion corresponding to FIG.
[0047]
In FIG. 2, for the description of the portions denoted by the same reference numerals as in FIG. 1C, Embodiment 5 may be referred to. The present embodiment is characterized in that the source wiring 201 includes the first
[0048]
In this embodiment, a titanium film is used as the first
[0049]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0050]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0051]
Note that in this embodiment mode, the insulating film having the radiation absorbing ability described in Embodiment Mode 5 is used as a part of the interlayer insulating film, and the radiation shielding effect is further increased in combination with this embodiment mode. It is possible to increase.
[0052]
[Embodiment 7]
In this embodiment, an example in which a conductive film containing an element having a radiation absorbing ability is used as part or all of a source wiring and a drain wiring (also serving as a pixel electrode) will be described. Basically, the structure of the entire display device and the structure of the light-emitting element are the same as those in Embodiment Mode 5, and therefore, this embodiment mode will be described using an enlarged portion corresponding to FIG.
[0053]
In FIG. 3, for the description of the portions denoted by the same reference numerals as in FIG. 1C, Embodiment 5 may be referred to. A feature of this embodiment is that the source wiring 301 includes the first
[0054]
In this embodiment mode, a titanium film is used as the first
[0055]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0056]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0057]
Note that in this embodiment mode, the insulating film having the radiation absorbing ability described in Embodiment Mode 5 is used as a part of the interlayer insulating film, and the radiation shielding effect is further increased in combination with this embodiment mode. It is possible to increase.
[0058]
FIGS. 4A to 4C show an example in which the structure of the pixel electrode in this embodiment is different from that of the fifth embodiment. Basically, the configuration of the entire display device and the configuration of the light-emitting element are the same as those in Embodiment 5, and the description of the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 5 should be referred to.
[0059]
A feature of this embodiment is that a
[0060]
Further, it is desirable that the insulating
[0061]
In the display device having the pixel structure of this embodiment mode, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0062]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0063]
Embodiment 9
In this embodiment, an example is described in which a conductive film having a radiation absorbing ability is used as part or all of a source wiring and a drain wiring (also serving as a pixel electrode) in
[0064]
In FIG. 5, for the description of the portions denoted by the same reference numerals as in FIG. 1C or FIG. 4C, Embodiment 5 or
[0065]
In this embodiment mode, titanium films are used as the first
[0066]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0067]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0068]
Note that in this embodiment, the radiation shielding effect is further increased by using the insulating film having a radiation absorbing ability described in
[0069]
[Embodiment 10]
In this embodiment mode, an example is described in which a conductive film containing an element having a radiation absorbing ability is used for part or all of a source wiring and a drain wiring (also serving as a pixel electrode) in
[0070]
In FIG. 6, for the description of the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1C or FIG. 4C, Embodiment 5 or
[0071]
In this embodiment mode, a titanium film is used as the first
[0072]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0073]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0074]
Note that in this embodiment, the radiation shielding effect is further increased by using the insulating film having a radiation absorbing ability described in
[0075]
[Embodiment 11]
In this embodiment mode, an example in which a conductive film having a radiation absorbing ability is used as part or all of a light-blocking film is shown in FIGS. Note that the entire structure of the display device and the structure of the light-emitting element are basically the same as those in Embodiment Mode 5 or
[0076]
In FIG. 7A, for the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1C, Embodiment 5 may be referred to. A feature of this embodiment mode is that an inorganic
[0077]
Here, as the light-blocking
[0078]
In the case of FIG. 7A, light emitted from the light-emitting
[0079]
In FIG. 7B, the description of the portions denoted by the same reference numerals as in FIG. 1C or FIG. 4C can be referred to
[0080]
However, in the case of FIG. 7B, since light emitted from the light-emitting
[0081]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0082]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0083]
Note that in this embodiment mode, radiation is obtained by using the insulating film having a radiation absorbing ability described in
[0084]
[Embodiment 12]
In this embodiment mode, an example in which a conductive film having a radiation absorbing ability is used as part or all of a gate electrode (or a gate wiring) of a transistor is illustrated in FIGS. Note that the structure of the entire display device and the structure of the light-emitting element are basically the same as those in Embodiment Mode 5, and thus the description will be made with reference to an enlarged view corresponding to FIG.
[0085]
In this embodiment mode, the active layer includes a
[0086]
Further, in this embodiment, the two-layer structure of the first
[0087]
In the display device having the pixel structure of this embodiment, even when an electron beam evaporation method is used to form the
[0088]
As described above, with the pixel structure described in this embodiment, a metal film can be formed without being affected by radiation when a metal film is formed using an electron beam evaporation method. It is possible to suppress the occurrence of defects such as abnormal threshold voltage and abnormal S value.
[0089]
Note that in this embodiment, the insulating film having the radiation absorbing ability described in Embodiment 5 is used as a part of the interlayer insulating film, or the radiation shown in
[0090]
In this embodiment, an overall structure of an electroluminescent display device to which the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a top view of an electroluminescent display device formed by sealing an element substrate on which a thin film transistor is formed with a sealing material, and FIG. 9B is a BB view of FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9A.
[0091]
On the
[0092]
Then, the sealing
[0093]
When a material different from that of the
[0094]
A moisture absorbing agent (barium oxide, calcium oxide, or the like) 29 is provided in advance in the concave portion of the sealing
[0095]
Further, a
[0096]
In the present embodiment, the
[0097]
Note that the electroluminescent display device described in this embodiment mode may use the pixel structures of Embodiment Modes 5 to 7. In that case, the oxide
[0098]
[Embodiment 14]
Each of the structures of the thin film transistors described in Embodiments 1 to 11 has a top gate structure (specifically, a planar structure); however, in each embodiment, a thin film transistor has a bottom gate structure (specifically, an inverted staggered structure). It is also possible. In this case, the positions of the semiconductor layer such as the active layer and the first metal layer such as the gate electrode are merely reversed. Of course, the present invention is not limited to a thin film transistor, but may be applied to a transistor having a MOS structure formed using a silicon well.
[0099]
[Embodiment 15]
Each of the display devices described in Embodiment Modes 1 to 13 exemplifies an electroluminescence display device. However, the present invention is applicable to all semiconductor processes using an electron beam evaporation method. The present invention may be applied to a liquid crystal display device, a field emission display device, and other display devices to be used.
[0100]
[Embodiment 16]
Electronic devices using the display device of the present invention as a display unit include a video camera, a digital camera, a goggle-type display (head-mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, an audio component, etc.), a notebook personal computer, A game device, a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, a portable game machine, an electronic book, or the like), and an image reproducing device provided with a recording medium (specifically, a recording medium such as a Digital Versatile Disc (DVD)). Device having a display capable of displaying the image). FIG. 10 shows specific examples of these electronic devices.
[0101]
FIG. 10A illustrates a television, which includes a
[0102]
FIG. 10B illustrates a digital camera, which includes a
[0103]
FIG. 10C illustrates a laptop personal computer, which includes a
[0104]
FIG. 10D illustrates a mobile computer, which includes a
[0105]
FIG. 10E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) including a recording medium, which includes a
[0106]
FIG. 10F illustrates a goggle-type display (head-mounted display), which includes a
[0107]
FIG. 10G illustrates a video camera, which includes a
[0108]
FIG. 10H illustrates a mobile phone, which includes a
[0109]
As described above, the display device obtained by implementing the present invention may be used as a display unit of any electronic device. Note that a display device having any of the structures described in Embodiments 1 to 15 may be used for the electronic device of this embodiment.
[0110]
【The invention's effect】
According to the present invention, when forming a metal film, particularly by an electron beam evaporation method, a problem that a transistor formed on a substrate to be processed is irradiated with gamma rays, neutrons, X-rays, and other radiations is solved, and an oxide film generated by the radiation is solved. Generation of internal positive charge, Si-SiO 2 It is possible to prevent a malfunction of the transistor due to the generation of interface states at the interface and the generation of neutral electron traps in the oxide film. Further, a highly reliable display device can be obtained by preventing abnormalities in the threshold voltage and the S value.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a top view and a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a display device.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
4A and 4B are a top view and a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a display device.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device.
FIG. 9 illustrates an appearance of a display device.
FIG. 10 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a pixel configuration of a conventional display device.
FIG. 12 shows a thin film transistor I D -V G Graph showing characteristics.
13A and 13B are a top view and a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a display device.
FIG. 14 is a top view illustrating a structure of a display device.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a display device.
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a display device.
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JP2019186473A (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | エイブリック株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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-
2003
- 2003-05-19 JP JP2003139861A patent/JP2004071538A/en not_active Withdrawn
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JP2020122967A (en) * | 2004-09-16 | 2020-08-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
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