JP2009302273A - 半導体装置、半導体装置の製造方法および表示装置ならびに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光共振器構造においてチャネル部に入り込む光の影響を緩和し、トランジスタ特性、表示特性の低下を防止すること。
【解決手段】本発明は、ガラス基板４０上に形成されるゲート電極（第１電極）Ｔｒｇと、ゲート電極Ｔｒｇ上にゲート絶縁膜（第１絶縁膜）４１を介して形成される半導体層４２と、半導体層４２におけるチャネル領域４２ａに対応してバッファ酸化膜（第２絶縁膜）４３を介して形成される伝熱層４４と、チャネル領域４２ａ上で伝熱層４４を囲むよう設けられるチャネル保護膜４５と、半導体層４２上におけるチャネル領域４２ａの両端側に形成されるソース電極（第２電極）Ｔｒｓおよびドレイン電極（第３電極）Ｔｒｄとを有する半導体装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体層がレーザ光照射で結晶化された半導体装置、半導体装置の製造方法および表示装置ならびに電子機器に関する。

有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルを用いた表示装置の画素構造は、光取り出し効率の向上化と高色純度化を図るために、反射電極である陽極と半透過膜である陰極との間で光を多重反射させ、光の強度を強め合う光共振器構造を採用している。

ここで、表示装置の画素構造において、各画素を駆動するトランジスタでは、チャネル部に外部から光が入射すると光リーク電流を発生させ、画素回路の誤動作の原因、表示特性の低下を招く原因となる。そこで、特許文献１では、画素電極上に金属遮光層を設け、バックチャネルへの光の入射を防ぐ構成が開示されている。

特開平９−３１１３４７号公報

しかし、通常、金属遮光膜は遮光のための材料を用いて専用に設ける必要がある。また、画素構造が上下電極間で光の強度を強め合う光共振器構造を採用している場合、上下電極間で反射した光が完全に一方面から出射せず、一部が隣接配置されるトランジスタのチャネル領域に入り込むことになる。これにより、トランジスタから光リーク電流が発生し、画素回路を誤動作させる原因となっている。

本発明は、画素構造におけるトランジスタのチャネル部に入り込む光の影響を緩和し、トランジスタ特性、表示特性の低下を防止することを目的とする。

本発明は、基板上に形成される第１電極と、第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、チャネル領域上で伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、半導体層上におけるチャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極とを有する半導体装置である。

このような本発明では、半導体層におけるチャネル領域に対応して伝熱層が設けられており、この伝熱層がチャネル領域に対する遮光膜としての役目を果たすことになる。伝熱層は、半導体層をレーザニールする際に熱を拡散させるもので、製造上必要な部材を流用して遮光膜にすることができる。

また、本発明は、基板上に第１電極を形成する工程と、第１電極上に第１絶縁膜を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上に第２絶縁膜を介して伝熱層を形成する工程と、伝熱層上からレーザ光を照射して半導体層を結晶化させる工程と、半導体層におけるチャネル領域に対応した伝熱層および第２絶縁膜を残して他の部分を除去し、残った伝熱層および第２絶縁膜を囲むようチャネル保護膜を形成する工程と、半導体層上におけるチャネル領域の両端側に第２電極および第３電極を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法である。

このような本発明では、半導体層をレーザ光の熱で結晶化する際に、熱を拡散させるための伝熱層を設けており、この伝熱層のうちチャネル領域に対応した部分を残していることから、チャネル保護膜内に伝熱層の一部が残る状態となる。このチャネル保護膜内の伝熱層の一部が、チャネル領域上で遮光膜として利用されることになる。

また、本発明は、画素毎に光を変調して表示を行う表示領域と、表示領域の各画素を駆動する半導体装置とを備え、この半導体装置が、基板上に形成される第１電極と、第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、チャネル領域上で前記伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、半導体層上におけるチャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極とを有する表示装置である。

このような本発明では、表示装置において、半導体層におけるチャネル領域に対応して伝熱層が設けられており、この伝熱層がチャネル領域に対する遮光膜としての役目を果たすことになる。伝熱層は、半導体層をレーザニールする際に熱を拡散させるもので、製造上必要な部材を流用して遮光膜にすることができる。

また、本発明は、本体筐体に設けられる表示装置として、画素毎に光を変調して表示を行う表示領域と、表示領域の各画素を駆動する半導体装置とを備え、半導体装置が、基板上に形成される第１電極と、第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、チャネル領域上で伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、半導体層上におけるチャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極とを有する電子機器である。

このような本発明では、電子機器において、表示装置の半導体層におけるチャネル領域に対応して伝熱層が設けられており、この伝熱層がチャネル領域に対する遮光膜としての役目を果たすことになる。伝熱層は、半導体層をレーザニールする際に熱を拡散させるもので、製造上必要な部材を流用して遮光膜にすることができる。

本発明によれば、半導体装置のチャネル領域上に配置された伝熱層が遮光膜としての役目を果たすことから、外光がチャネル領域内に侵入することを防止し、外光による光リーク電流の発生を抑制することが可能となる。これにより、表示装置において、トランジスタ特性、表示特性の低下を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。

＜表示装置の概要＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置が適用される表示装置の概要を説明する模式平面図である。すなわち、表示装置１は、例えばガラス基板等の支持基板の略中央に設けられる駆動素子形成領域１０、駆動素子形成領域１０の周辺に配置される電源供給部２０、信号線入力部２１、走査信号入力部２４、電源制御信号入力部２５を備えている。駆動素子形成領域１０は、複数の画素部３０が縦横マトリクス状に配置されており、カラー画像を表示する表示装置では、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した画素部３０の組みによって表示画素が構成されている。

各画素部３０には、駆動トランジスタを備える駆動部３１ａが設けられている。本実施形態に係る半導体装置は、駆動部３１ａの駆動トランジスタに適用される。駆動部３１ａの駆動トランジスタは基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）から成り、画素部３０に設けられる駆動対象を電圧印加によって駆動する。画素部３０の駆動対象が有機ＥＬ（Electro Luminescence）発光層の場合には、各色に対応した有機ＥＬ発光層に与える電界を駆動トランジスタによって制御し、画素部３０の駆動対象が液晶層の場合には、液晶に与える電界を駆動トランジスタによって制御する。

駆動トランジスタには電源制御線２２や走査線２３が接続されており、走査信号入力部２４によって駆動素子形成領域１０の駆動トランジスタを順次駆動することによって画像表示を行うことになる。すなわち、走査線２３によって選択された水平画素列に電源制御線２２から電源電圧が供給され、信号線入力部２１から信号線２６を介して垂直画素列方向に入力された画素信号に応じて該当画素の表示が行われる。そして、走査線２３による水平画素列の選択および信号線２６からの画素信号の入力を同期させることで、駆動素子形成領域１０を駆動し、画像の表示を行うことになる。

駆動基板１を製造するには、支持基板上に半導体層、絶縁膜層等の各層をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の成膜工程によって形成し、不純物注入工程、フォトリソグラフィ工程等によって駆動素子の形成、配線パターニングを行う。

＜画素部の構成＞
図２は、画素部の構成例を説明する模式平面図である。画素部３０は、表示領域に複数配置されており、走査線２３、電源制御線２２および信号線２１によって仕切られた領域となっている。画素部３０の上には有機ＥＬ発光層や液晶等の駆動対象が配置されるが、ここでは図示を省略している。

画素部３０は、書き込みトランジスタ３２と、蓄積容量３３と、駆動トランジスタ３１とを備えている。書き込みトランジスタ３２は、走査線２３がゲート電極に接続され、ドレイン電極が信号線２１に接続され、ソース電極が駆動トランジスタ３１のゲート電極および蓄積容量３３の一方側の電極に接続されている。本実施形態に係る半導体装置は、この書き込みトランジスタ３２に適用してもよい。

書き込みトランジスタ３２は、走査線２３のＯＮ信号によってＯＮ状態となり、信号線２１から送られる画素信号を蓄積容量３３に蓄積する。これにより、駆動トランジスタ３１がＯＮ状態となり、電源電圧が駆動対象に与えられることになる。

蓄積容量３３は、一方側の電極（容量用電極３３ａ）が書き込みトランジスタ３２のソースに接続され、他方側の電極（容量用電極３３ｂ）が駆動トランジスタ３１のソース電極に接続されている。蓄積容量３３は、一定期間画素信号を蓄積し、画素の状態を保持する役目を果たす。

また、駆動トランジスタ３１のソース電極は、コンタクトホールを介して上層のアノード電極５１と導通している。アノード電極５１の内側領域に開口が設けられ、ここから駆動に応じた変調光が出射される。

＜断面構造＞
図３は、本実施形態に係る半導体装置である画素部の駆動トランジスタの構成例を説明する模式断面図であり、すなわち、この半導体装置は、ガラス基板４０の内に第１電極であるゲート電極Ｔｒｇが形成され、その上にゲート絶縁膜４１を介して半導体層４２が形成されている。

半導体層４２は、非晶質シリコンがレーザ光照射によってアニールされ結晶化されたものである。半導体層４２の略中央にはチャネル領域４２ａが形成され、このチャネル領域４２ａの上にバッファ酸化膜４３を介して伝熱層４４が形成されている。

伝熱層４４は、半導体層４２をレーザ光照射によってアニールする際、レーザ光のエネルギーを熱に変換する役目を果たし、半導体層４２に均一に熱を伝えるために用いられる。伝熱層４４およびバッファ酸化膜４３は、レーザ光照射を行う際には半導体層４２上の全面に形成されているが、後の工程でチャネル領域４２ａに対応する部分を残し、その他の部分は除去されている。

チャネル領域４２ａに対応して残された伝熱層４４およびバッファ酸化膜４３の上には、これらを囲む状態でチャネル保護膜４５が形成されている。ここで、伝熱層４４およびバッファ酸化膜４３をチャネル保護膜４５で囲むとは、少なくとも伝熱層４４の表面および伝熱層４４、バッファ酸化膜４３の図中左右側面を覆うよう被着することをいう。

また、チャネル保護膜４５を間にして、一方側にはｎ＋層４６を介して第２電極であるソース電極Ｔｒｓが形成され、他方側にはｎ＋層４６を介して第３電極であるドレイン電極Ｔｒｄが形成されている。さらに、全体を覆う状態で絶縁保護膜４７が形成されている。

このような本実施形態の半導体装置では、チャネル保護膜４５の内側におけるチャネル領域４２ａに対応する部分に伝熱層４４が設けられていることで、伝熱層４４がチャネル領域４２ａに対する遮光膜の役目を果たす。伝熱層４４は、レーザ光のエネルギーを熱変換するものであるため、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料が用いられており、遮光性も十分に備えている。したがって、熱変換層として使用したあと、これを残しておくことで遮光膜としても流用できることになる。

＜表示装置の製造方法＞
図４〜図５は、本実施形態に係る表示装置の製造方法の一例を順に説明する模式断面図である。これらの図では、駆動部の駆動トランジスタ部分を中心として示している。先ず、図４（ａ）に示すように、絶縁性基板（例えば、ガラス基板４０）上にスパッタ法等によりモリブデン等の金属を成膜し、所定のパターニングを行ってゲート電極Ｔｒｇを形成する。ゲート電極Ｔｒｇは、画素部について複数の駆動トランジスタが並列に配置されるよう各駆動トランジスタに対応した位置に形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、ゲート電極Ｔｒｇ上にゲート絶縁膜４１、半導体層（非結晶シリコン）４２、バッファ酸化膜４３を例えばプラズマＣＶＤ法によって形成する。ゲート絶縁膜４１は例えば窒化シリコンと酸化シリコンの積層構造となっている。また、バッファ酸化膜４３は例えばシリコン酸化膜を用いる。これらの膜は連続成膜してもよい。

続いて、図４（ｃ）に示すように、バッファ酸化膜４３上に伝熱層４４を形成する。伝熱層４４は例えばモリブデン（Ｍｏ）から成り、スパッタ法等により成膜する。

その後、この伝熱層４４の上から固体レーザ光を走査して照射する。固体レーザ光の走査は、画素部の駆動トランジスタが並ぶ方向に沿って行う。固体レーザ光の照射幅は、駆動トランジスタのチャネル長と同等か、あるいはチャネル長に照射位置ずれの余裕度を加味した幅とする。また、固体レーザ光の照射は、必要に応じて往復走査で行ってもよい。これにより、半導体層（非結晶シリコン）４２が結晶化され、ゲート電極Ｔｒｇの上方がチャネル領域４２ａとなる。

次に、図４（ｅ）に示すように、チャネル領域４２ａに対応した位置にある伝熱層４４を残し、その他の部分を除去するパターニングを行う。続いて、図５（ａ）に示すように、残った伝熱層４４をマスクとしてバッファ酸化膜４３をエッチングする。これにより、残った伝熱層４４と対応するバッファ酸化膜４３を残し、その他の部分が除去される。

次に、図５（ｂ）に示すように、チャネル領域４２ａに対応して残された伝熱層４４およびバッファ酸化膜４３を囲むようにチャネル保護膜（エッチングストッパ）４５を形成する。ここで、チャネル保護膜４５は例えばシリコン窒化膜を用い、プラズマＣＶＤ法等により形成する。

その後、図５（ｃ）に示すように、全面にｎ＋層４６を成膜した後、図５（ｄ）に示すように、ｎ＋層４６と半導体層４２とを同時に島状にパターニングする。次いで、図５（ｅ）に示すように、チャネル保護膜４５で分けられた一方のｎ＋層４６の上にソース電極Ｔｒｓ、他方のｎ＋層４６の上にドレイン電極Ｔｒｄを形成する。

最後に、図５（ｆ）に示すように、絶縁保護膜（パッシベーション）４７を形成する。

このような工程により、画素部に対応した駆動トランジスタ３１が形成されるが、書き込みトランジスタについても同じ工程で形成される。上記工程によって製造される半導体装置では、半導体層４２のレーザ光照射によるアニールの際に熱変換層として用いられる伝熱層４４をチャネル領域４２ａの位置に対応して残しておくことで、新たな部材や別途の工程を経ずにチャネル領域４２ａの遮光膜を形成することが可能となる。

特に、伝熱層４４は、レーザ光のエネルギーを熱変換するものであるため、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料が用いられており、遮光性も十分に備えている。したがって、熱変換層として使用したあと、これを残しておくことで遮光膜としても流用できることになる。

図６は、本実施形態に係る半導体装置の平面レイアウトを説明する模式図である。先に説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体層４２のチャネル領域４２ａに対応して伝熱層４４が除去されずに残っており、これによってチャネル領域４２ａの遮光を行うことができる。

この伝熱層４４は、チャネル領域４２ａの位置から外側に延びた状態で設けられており、コンタクトホールを介して下側のゲート電極Ｔｒｇと電気的に導通した状態となっている。これにより、伝熱層４４もゲート電極としての役目を果たし、チャネル領域４２ａの上下にゲート電極が配置されるダブルゲート構造を実現できる。

＜パネルレイアウト＞
有機ＥＬ等の表示装置の輝度は、画素を駆動する薄膜トランジスタの電流量で決定される。したがって、薄膜トランジスタの特性ムラが輝度ムラとなって認識され、不具合を生じさせることから、良好なトランジスタ特性が望まれる。薄膜トランジスタのチャネル領域を多結晶シリコンで構成する場合、チャネル内に存在する結晶粒の大きさが不均一なためトランジスタ特性がばらつきやすい。このため、トランジスタの特性ばらつきを抑制するために結晶粒の大きさが不均一にならない程度までシリコンを微結晶化する方法を採用している。本実施形態では、薄膜トランジスタのチャネル部の半導体層のアニールプロセスにおいて、ＣＷ（Continuous Wave）レーザアニールを行っている。

図７は、基板内の薄膜トランジスタのチャネル領域に対するレーザ光の走査の模式図である。画素の領域には駆動や書き込みのための薄膜トランジスタが配置されるが、周辺回路部にも複数の薄膜トランジスタが配置される。

これらの薄膜トランジスタの製造にあたり、半導体層へのレーザ光照射によるアニールを行う場合、効率良く走査する必要がある。そこで、マトリクス状に配列される画素の一方向（例えば、図中横方向）の並びの延長線上に周辺回路の薄膜トランジスタをレイアウトすると、レーザ光の走査を周辺回路から画素領域にかけて連続して行うことができるようになる。

図７に示す例では、画素の領域の左右両側に周辺回路が配置されているが、周辺回路のレイアウトを、図中横方向の沿った画素の並びの延長上に配置している。これにより、１回のレーザ光走査のライン上に画素の列と周辺回路とが並ぶため、１回の連続したレーザ光走査で画素の列および周辺回路の半導体層をアニールできることになる。したがって、画素の列のレーザ光走査と周辺回路のレーザ光走査とを別個に行う必要がなくなり、レーザ光照射にかける時間を短縮できるようになる。

＜クラッド構造＞
図８は、信号線と電源制御線、走査線の交差部の構造を説明する模式平面図である。電源制御線、走査線は第二金属層として形成される。主に低抵抗金属であるアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。また、信号線は電源制御線、走査線と交差し、交差部は第一金属層に打ち変えられている。第一金属層は形成後の高温の熱プロセスに耐える必要があるために高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。

しかし、モリブデン（Ｍｏ）のシート抵抗が高いために信号線では配線遅延が懸念される。そこで、配線遅延を緩和するためにアルミニウム−ネオジウム合金（ＡｌＮｄ）等の低抵抗金属とモリブデン（Ｍｏ）とを積層するクラッド構造が採用される。

図９は、クラッド構造を説明する模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。クラッド構造では、アルミニウム−ネオジウム合金（ＡｌＮｄ）等の低抵抗金属を中心として、その周囲を高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）で囲む構造となっている。

一方、このようなクラッド構造の配線上に、先に説明した半導体層の結晶化を施すためのレーザ光が照射されると、モリブデン（Ｍｏ）に包含されるアルミニウム−ネオジウム合金（ＡｌＮｄ）が熱ヒロックを起こす可能性がある。

そこで、先に説明したように、表示領域および周辺回路部の薄膜トランジスタのチャネル領域を、レーザ光の走査に対して１ライン上に配置するとともに、図８に示すクラッド構造の部分を、レーザ光の走査ピッチ間に配置する。

図１０は、レーザ光走査のピッチと素子レイアウトとの関係を示す図である。レーザ光走査は所定のピッチによってライン単位で行われる。レーザ光走査の回数を減らす観点から、レーザ光走査の１ライン上に周辺回路や画素部の薄膜トランジスタを配置するようにしている。その一方、レーザ光走査のピッチの隙間、つまり、レーザ光が照射されない位置に配線の交差部をレイアウトする。図１０に示す例では、走査線と信号線との交差部および電源制御線と信号線との交差部がレーザ光走査のピッチの隙間にレイアウトされている。

このような配線の交差部では、第二金属層から第一金属層への打ちかえが行われており、この部分で先に説明したクラッド構造が適用されている。レーザ光走査のピッチの隙間に配線の交差部、すなわちクラッド構造が配置されれば、クラッド構造にはレーザ光が照射されず、クラッド構造のアルミニウム−ネオジウム合金（ＡｌＮｄ）の熱ヒロック発生を防止できるようになる。

＜配線交差部での断線防止＞
図１１は、表示領域外周のレイアウト構成例を示す模式平面図である。画素部は、信号線、電源補助配線、走査線、電源制御線によって囲まれており、表示領域外周には、走査線、電源制御線が延設され、これらと交差するように環状補助配線がレイアウトされている。信号線、走査線、電源線は配線遅延を避けるために低抵抗金属で配線することが望ましい。

図１２は、図１１におけるＡ部拡大図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。ここで、電源制御線は第二金属層として形成される。主に低抵抗金属であるアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。また、電源制御線は環状補助配線と交差し、交差部で第一金属層に打ちかえられている。

このような配線の交差部は、パネルの大型化を図ると増える結果を招き、打ちかえ部の合計距離も長くなって配線遅延を発生させる原因となる。このため、第一金属層の膜厚を厚くして、配線抵抗を緩和することが考えられるが、レーザ光走査によるアニールを施す際に半導体層下部の第一金属層の膜厚が厚いと、レーザ光照射による熱が第一金属層に逃げてしまい、半導体層が十分に結晶化できない。そこで、配線の交差によって打ちかえが必要となる部分に、先に説明したクラッド構造を採用している。

また、図１３は、配線の交差部における配線幅を説明する模式平面図である。配線の交差部では、第一金属層と第二金属層との層間ショートの発生確率を軽減するため、第一金属層と第二金属層との間にはゲート絶縁膜以外に非晶質シリコン層と絶縁膜とを介在させている。非晶質シリコン層は、薄膜トランジスタの半導体層と同一に形成されるものを用い、絶縁膜は、薄膜トランジスタのエッチングストッパと同一に形成される絶縁膜を用いている。

その一方、このような交差部の構造では、第二金属層下の高さが交差部で急激に変化することになり、交差部で第二金属層が段線しやすくなるという問題が考えられる。そこで、本実施形態では、交差部の第二金属層の配線幅を交差部の第一金属層の配線幅より太くするようにしている。これにより、交差部での第二金属層の断線を防止でき、画素の滅線不良を防ぐことができる。

＜実施形態の効果＞
有機ＥＬや液晶を用いた表示装置において、自発光または外光が薄膜トランジスタのチャネル領域に侵入することを防止でき、薄膜トランジスタの光リーク電流の発生やトランジスタ特性の変動を防止することが可能となる。これにより、表示装置の表示特性、信頼性を向上させることが可能となる。

また、チャネル領域の遮光部材として利用される伝熱層とゲート電極とを電気的に導通させることで、薄膜トランジスタはチャネル部を挟むダブルゲート構造となり、トランジスタの電流効率を上昇させることが可能となる。

特に、チャネル部に波長の短い光（例えば、青色光）が入射すると、時間の経過と共に閾値電圧Ｖｔｈがシフトしやすくなるなど、薄膜トランジスタの特性が変動し、画素回路の駆動の妨げになっている。本実施形態の構造を少なくとも青色に対応した画素に用いることで、このような閾値電圧Ｖｔｈのシフトを確実に防止できるようになる。本実施形態の効果は、半導体層として光伝導度が高い非晶質シリコンやや微結晶シリコンを適用する場合に顕著となる。

次に、本実施形態に係る半導体装置を用いた表示装置の適用例について説明する。

＜電子機器＞
本実施形態に係る表示装置は、図１４に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上２００２に、発光領域、薄膜トランジスタ、受光素子等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部２００２ａを設ける、この画素アレイ部（画素マトリックス部）２００２ａを囲むように接着剤２０２１を配し、ガラス等の対向基板２００６を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板２００６には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部２００２ａへの信号等を入出力するためのコネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２０２３を設けてもよい。

以上説明した本実施形態に係る表示装置は、図１５〜図１９に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。

図１５は、本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作成される。

図１６は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１７は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１８は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１９は、本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。

＜表示撮像装置＞
本実施形態に係る表示装置は、以下のような表示撮像装置に適用可能である。また、この表示撮像装置は、先に説明した各種電子機器に適用可能である。図２０には、表示撮像装置の全体構成を表すものである。この表示撮像装置は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００と、バックライト１５００と、表示ドライブ回路１２００と、受光ドライブ回路１３００と、画像処理部１４００と、アプリケーションプログラム実行部１１００とを備えている。

Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００は、複数の画素が全面に渡ってマトリクス状に配置された表示素子（液晶表示素子等）からなり、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能（表示機能）を有すると共に、後述するようにこのＩ／Ｏディスプレイ２０００に接触または近接する物体を撮像する機能（撮像機能）を有するものである。また、バックライト１５００は、例えば複数の発光ダイオードが配置されてなるＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の光源であり、後述するようにＩ／Ｏディスプレイ２０００の動作タイミングに同期した所定のタイミングで、高速にオン・オフ動作を行うようになっている。

表示ドライブ回路１２００は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００において表示データに基づく画像が表示されるように（表示動作を行うように）、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。

受光ドライブ回路１３００は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００において受光データが得られるように（物体を撮像するように）、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。なお、各画素での受光データは、例えばフレーム単位でフレームメモリ１３００Ａに蓄積され、撮像画像として画像処理部１４へ出力されるようになっている。

画像処理部１４００は、受光ドライブ回路１３００から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、Ｉ／Ｏディスプレイ２０００に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。

アプリケーションプログラム実行部１１００は、画像処理部１４００による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行するものであり、例えば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００上に表示させるものなどが挙げられる。なお、このアプリケーションプログラム実行部１１００で生成される表示データは表示ドライブ回路１２００へ供給されるようになっている。

次に、図２１を参照してＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の詳細構成例について説明する。このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００は、表示エリア（センサエリア）２１００と、表示用Ｈドライバ２２００と、表示用Ｖドライバ２３００と、センサ読み出し用Ｈドライバ２５００と、センサ用Ｖドライバ２４００とを有している。

表示エリア（センサエリア）２１００は、有機電界発光素子からの光を変調して表示光を出射すると共にこのエリアに接触または近接する物体を撮像する領域であり、発光素子（表示素子）と後述する受光素子（撮像素子）とがそれぞれマトリクス状に配置されている。

表示用Ｈドライバ２２００は、表示ドライブ回路１２００から供給される表示駆動用の表示信号および制御クロックに基づいて、表示用Ｖドライバ２３００と共に表示エリア２１００内の各画素を駆動するものである。

センサ読み出し用Ｈドライバ２５００は、センサ用Ｖドライバ２４００と共にセンサエリア２１００内の各画素の受光素子を線順次駆動し、受光信号を取得するものである。

次に、図２２を参照して、表示エリア２１００内の各画素とセンサ読み出し用Ｈドライバ２５００との接続関係について説明する。この表示エリア２１００では、赤（Ｒ）用の画素３１００と、緑（Ｇ）用の画素３２００と、青（Ｂ）用の画素３３００とが並んで配置されている。

各画素の受光センサ３１００ｃ，３２００ｃ，３３００ｃに接続されたコンデンサに蓄積された電荷は、それぞれのバッファアンプ３１００ｆ，３２００ｆ，３３００ｆで増幅され、読み出しスイッチ３１００ｇ，３２００ｇ，３３００ｇがオンになるタイミングで、信号出力用電極を介してセンサ読み出し用Ｈドライバ２５００へ供給される。なお、各信号出力用電極には定電流源４１００ａ，４１００ｂ，４１００ｃがそれぞれ接続され、センサ読み出し用Ｈドライバ２５００で感度良く受光量に対応した信号が検出されるようになっている。

本実施形態に係る半導体装置が適用される表示装置の概要を説明する模式平面図である。 画素部の構成例を説明する模式平面図である。 本実施形態に係る半導体装置である画素部の駆動トランジスタの構成例を説明する模式断面図である。 本実施形態に係る表示装置の製造方法の一例を順に説明する模式断面図（その１）である。 本実施形態に係る表示装置の製造方法の一例を順に説明する模式断面図（その２）である。 本実施形態に係る半導体装置の平面レイアウトを説明する模式図である。 基板内の薄膜トランジスタのチャネル領域に対するレーザ光の走査の模式図である。 信号線と電源制御線、走査線の交差部の構造を説明する模式平面図である。 クラッド構造を説明する模式図、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 レーザ光走査のピッチと素子レイアウトとの関係を示す図である。 表示領域外周のレイアウト構成例を示す模式平面図である。 図１１におけるＡ部拡大図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 配線の交差部における配線幅を説明する模式平面図である。 フラット型のモジュール形状の例を示す模式図である。 本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。 表示撮像装置の構成を表すブロック図である。 Ｉ／Ｏディスプレイパネルの構成例を表すブロック図である。 各画素とセンサ読み出し用Ｈドライバとの接続関係を説明するための回路図である。

符号の説明

４０…ガラス基板、４１…ゲート絶縁膜、４２…半導体層、４２ａ…チャネル領域、４３…バッファ酸化膜、４４…伝熱層、４５…チャネル保護膜、Ｔｒｇ…ゲート電極、Ｔｒｓ…ソース電極、Ｔｒｄ…ドレイン電極

Claims (6)

1. 基板上に形成される第１電極と、
   前記第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、
   前記半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、
   前記チャネル領域上で前記伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、
   前記半導体層上における前記チャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極と
   を有する半導体装置。
2. 前記伝熱層は、前記第１電極と電気的に導通している
   請求項１記載の半導体装置。
3. 基板上に第１電極を形成する工程と、
   前記第１電極上に第１絶縁膜を介して半導体層を形成する工程と、
   前記半導体層上に第２絶縁膜を介して伝熱層を形成する工程と、
   前記伝熱層上からレーザ光を照射して前記半導体層を結晶化させる工程と、
   前記半導体層におけるチャネル領域に対応した前記伝熱層および前記第２絶縁膜を残して他の部分を除去し、残った前記伝熱層および前記第２絶縁膜を囲むようチャネル保護膜を形成する工程と、
   前記半導体層上における前記チャネル領域の両端側に第２電極および第３電極を形成する工程と
   を有する半導体装置の製造方法。
4. 前記伝熱層と前記第１電極とを電気的に導通させる工程を含む
   請求項３記載の半導体装置の製造方法。
5. 画素毎に光を変調して表示を行う表示領域と、
   前記表示領域の各画素を駆動する半導体装置とを備え、
   前記半導体装置が、
   基板上に形成される第１電極と、
   前記第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、
   前記半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、
   前記チャネル領域上で前記伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、
   前記半導体層上における前記チャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極と
   を有する表示装置。
6. 本体筐体に設けられる表示装置として、
   画素毎に光を変調して表示を行う表示領域と、
   前記表示領域の各画素を駆動する半導体装置とを備え、
   前記半導体装置が、
   基板上に形成される第１電極と、
   前記第１電極上に第１絶縁膜を介して形成される半導体層と、
   前記半導体層におけるチャネル領域に対応して第２絶縁膜を介して形成される伝熱層と、
   前記チャネル領域上で前記伝熱層を囲むよう設けられるチャネル保護膜と、
   前記半導体層上における前記チャネル領域の両端側に形成される第２電極および第３電極と
   を有する電子機器。

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