JP2010157745A - 発光装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
。
【解決手段】基板上に非晶質構造の半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜上に結晶化
を促進する金属元素を添加する工程と、加熱処理を行って、前記半導体膜を結晶構造の半
導体膜とする工程と、前記結晶構造の半導体膜に第1のレーザー光を照射する工程と、前
記結晶構造の半導体膜に第2のレーザー光を照射する工程とを有する。レーザー光を照射
する工程を2回設けることにより、結晶構造の半導体膜の平坦化を向上させることができ
る。その結果、TFTの移動度を向上させ、TFTのオフ電流を低減させることができる
。
【選択図】図17
Description
素子(OLED:Organic Light Emitting Device)を有する発光装置に関する。また、
該OLEDパネルにコントローラを含むIC等を実装した、OLEDモジュールに関する
。なお本明細書において、OLEDパネル及びOLEDモジュールを共に発光装置と総称
する。本発明はさらに、該発光装置を用いた電子機器に関する。
ブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いた
TFTは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたTFTよりも電界効果移動度(モビリ
ティともいう)が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来、基板外の駆動回路
で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能と
なっている。
込むことで製造コストの低減、表示装置の小型化、歩留まりの上昇、スループットの低減
など、様々な利点が得られる。
(以下、単に発光装置と呼ぶ)の研究が活発化している。発光装置は有機発光装置(OE
LD:Organic EL Display)又は有機ライトエミッティングダイオード(OLED:Orga
nic Light Emitting Diode)とも呼ばれている。
イトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無い。そのため、近年OLE
Dを用いた発光装置は、CRTやLCDに代わる表示装置として注目されている。
得られる有機発光材料を含む層(以下、有機発光層と記す)と、陽極層と、陰極層とを有
している。有機発光層は陽極と陰極の間に設けられており、単層または複数の層で構成さ
れている。有機発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る
際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる
。
定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電
子輸送層等が含まれる。基本的にOLEDは、陽極/発光層/陰極が順に積層された構造
を有しており、この構造に加えて、陽極/正孔注入層/発光層/陰極や、陽極/正孔注入
層/発光層/電子輸送層/陰極等の順に積層した構造を有していることもある。
き込むことにより画像を表示するアクティブマトリクス駆動方式が知られている。TFT
はアクティブマトリクス駆動方式を実現する上で、必須の素子となっている。
ンを用いたTFTは電界効果移動度が低く、ビデオ信号を処理するために必要な周波数で
動作させることが不可能であったので、もっぱら画素毎に設けるスイッチング素子として
のみ使用されていた。データ線にビデオ信号を出力するデータ線側駆動回路や、走査線に
走査信号を出力する走査線側駆動回路はTAB(Tape Automated Bonding)やCOG(Chip
on Glass)により実装する外付けのIC(ドライバIC)で賄っていた。
する方式には限界があると考えられている。例えば、UXGA(画素数1200×160
0個)を想定した場合、RGBカラー方式では単純に見積もっても6000個の接続端子
が必要になる。接続端子数の増加は接点不良の発生確率を増加させる原因となる。また、
画素部の周辺部分の領域(額縁領域)が増大し、これをディスプレイとする半導体装置の
小型化や外観のデザインを損なう要因となる。このような背景から、駆動回路一体型の表
示装置の必要性が明瞭になっている。画素部と走査線側及びデータ線側駆動回路を同一の
基板に一体形成することで接続端子の数は激減し、また額縁領域の面積も縮小させること
ができる。
る。しかし、多結晶シリコンを用いてTFTを形成しても、その電気的特性は所詮単結晶
シリコン基板に形成されるMOSトランジスタの特性に匹敵するものではなかった。例え
ば、電界効果移動度は単結晶シリコンの1/10以下である。また、結晶粒界に形成され
る欠陥に起因してオフ電流が高くなってしまうといった問題点を有している。
Dに電流を供給するためのTFTとが、各画素に設けられている。スイッチング素子とし
て機能するTFTには低いオフ電流(Ioff)が求められている一方、OLEDに電流を
供給するためのTFTには、高い駆動能力(オン電流、Ion)及びホットキャリア効果に
よる劣化を防ぎ信頼性を向上させることが求められている。また、データ線側駆動回路の
TFTも、高い駆動能力(オン電流、Ion)及びホットキャリア効果による劣化を防ぎ信
頼性を向上させることが求められている。
ped drain)構造が知られている。この構造は、チャネル形成領域と、高濃度に不純物元
素を添加して形成するソース領域或いはドレイン領域との間に、低濃度に不純物元素を添
加したLDD領域を設けたものである。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を
防ぐのに有効な構造として、LDD領域の一部分がゲート電極と重なるLDD構造(以下
、Gate-drain Overlapped LDDを省略してGOLDと呼ぶ)が知られている。
チング加工しながら積層することにより作製する。しかし、画素部や各駆動回路に求めら
れる特性を得るためにTFTの構造を最適化すると、フォトマスクの数が増加してしまい
、製造工程が複雑となり工程数が必然的に増加してしまう。
を、少ないフォトマスクの数で実現する技術を提供することを目的とする。
膜と、第1の電極と、半導体膜と第1の電極の間に挟まれた第1の絶縁膜とを有しており
、さらに、第2の電極と、半導体膜と第2の電極の間に挟まれた第2の絶縁膜とを有して
いる。そして、第1の電極と第2の電極は、半導体膜が有するチャネル形成領域を間に挟
んで重なっている。
ング素子として用いるTFTの場合、第1の電極に常に一定の電圧(コモン電圧)を印加
する。なお、この一定の電圧は、nチャネル型TFTの場合は閾値よりも小さく、pチャ
ネル型TFTの場合は閾値よりも大きくする。
を抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
回路のバッファ等が有するTFTの場合、第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加する
。
ための回路であり、データ線駆動回路や、走査線駆動回路がこれに含まれる。
したのと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数(S値)を小さく
することができ、さらに電界効果移動度を向上させることができる。したがって、電極が
1つの場合に比べてオン電流を大きくすることができる。また、電極が1つの場合に比べ
て閾値のばらつきを抑えることができる。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用す
ることにより、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きくすることが
できるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。そのため集
積密度を向上させることができる。
的に、pチャネル型TFTのみ示す。nチャネル型TFTの場合は、矢印の方向が、pチ
ャネル型TFTの場合と逆になる。図30(A)は、電極が1つのみの一般的な薄膜トラ
ンジスタの回路図である。図30(B)は、半導体膜を間に挟んだ2つの電極を有し、な
おかつ一方の電極に一定の電圧(ここではグラウンドの電圧)が印加されている、本発明
の薄膜トランジスタの回路図である。図30(C)は、半導体膜を間に挟んだ2つの電極
を有し、なおかつ2つの電極が互いに電気的に接続されている、本発明の薄膜トランジス
タの回路図である。以下、本発明の説明において、図30に示した回路図を用いる。
値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数を小さくす
ることができ、さらに電界効果移動度を向上させることができる。また、電極が1つの場
合に比べて閾値のばらつきを抑えることができる。したがって、電極が1つの場合に比べ
てオン電流を大きくすることができる。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用する
ことにより、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きくすることがで
きるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。そのため集積
密度を向上させることができる。
を有する基板10上に第1の電極11が形成されている。第1の電極11は導電性を有す
る物質で形成されていれば良い。代表的には、アルミニウム(Al)、タングステン(W
)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)から選ばれた一種または複
数種からなる合金又は化合物で形成することができる。また何層かの導電性の膜を積層し
たものを、第1の電極として用いても良い。第1の電極11は、150〜400nmの厚さ
を有している。
2層の絶縁膜(第1の絶縁膜A 12a、第1の絶縁膜B 12b)を積層したものを、
第1の絶縁膜12として用いている。図1では、第1の絶縁膜A 12aとして、酸化窒
化シリコン膜又は窒化シリコン膜を10〜50nmの厚さで形成する。第1の絶縁膜B 1
2bは酸化窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜を用い、0.5〜1μmの厚さで形成する
。酸化窒化シリコン膜を用いる場合にはプラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oの混
合ガスから作製され、膜中に窒素が20〜40原子%含まれる膜を適用する。この酸化窒
化シリコン膜、窒化シリコン膜等の窒素含有の絶縁膜を用いることにより、基板10側か
らアルカリ金属などの不純物の拡散を防止することが出来る。
ことがある。この凹凸は表面を研磨することにより平坦化する。平坦化の手法としては化
学的機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing:以下、CMPと記す)が挙げられる。
第1の絶縁膜12に対するCMPの研磨剤(スラリー)には、例えば、塩化シリコンガス
を熱分解して得られるフュームドシリカ粒子をKOH添加水溶液に分散したものを用いる
と良い。CMPにより第1の絶縁膜を0.1〜0.5μm程度除去して、表面を平坦化す
る。なお、第1の絶縁膜の表面は必ずしも研磨する必要はない。前記平坦化された第1の
絶縁膜は、表面における凹凸の高低差が5nm以下であることが好ましく、より望ましく
は、1nm以下であるのが良い。平坦性が向上したことによって、後に形成されるゲート
絶縁膜として用いる第1の絶縁膜を薄くすることが可能となり、TFTの移動度を向上さ
せることができる。また、平坦性が向上したことによって、TFTを作製した場合、オフ
電流を低減することができる。
3は、チャネル形成領域18と、チャネル形成領域18を挟んでいる不純物領域19とを
有している。そして、半導体膜13上には第2の絶縁膜14が形成され、さらに第2の絶
縁膜14を間に挟んで、半導体膜13上に第2の電極15が形成されている。
なり合っている。
方の電極にコモン電圧を印加していても良い。
、A−A’の断面図を図1(B)に示す。
第1の絶縁膜12及び第2の絶縁膜14に形成されたコンタクトホール21を介して接続
されている。
形成された配線24によって接続されている場合の、A−A’の断面図を図1(C)に示
す。なお、本明細書において接続とは、特に記載のない限り電気的な接続を意味する。
絶縁膜14及び第3の絶縁膜16に形成されたコンタクトホール23を介して接続されて
いる。また、第2の電極15と配線24とが、第3の絶縁膜16に形成されたコンタクト
ホール22を介して接続されている。
C)に示した構成に限定されない。
14の厚さを考慮して決める。ここに残存する膜は、実質的にゲート絶縁膜として機能す
る。従って、第1の絶縁膜を複数の絶縁膜を積層して形成している場合、第1の電極11
上において最上層の絶縁膜のみ研磨するようにしても良いし、下層の絶縁膜が露出するよ
うに研磨しても良い。
形成され誘電率が7.5であり、第2の絶縁膜14が酸化シリコン膜で形成する場合は誘
電率が3.9となり両者に差異が生じる。その場合、CMP後の仕上がり寸法は、第1の
絶縁膜12の膜厚を150nmとし、第2の絶縁膜14の膜厚を110nmとすると良い。
を抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
ーナー型)とボトムゲート型(逆スタガ型)などが知られている。いずれにしても、サブ
スレッショルド係数を小さくするには半導体膜の膜厚を薄くする必要がある。TFTで用
いられるように非晶質半導体膜を結晶化した半導体膜を適用する場合には、その非晶質半
導体膜が薄くなると共に結晶性が悪くなり、純粋に膜厚を薄くした効果を得ることができ
ない。しかし、第1の電極と第2の電極を電気的に接続し、図1において示すように半導
体膜の上下に該2つの電極を重ねることにより、実質的に半導体膜の厚さを薄くしたのと
同様、電圧の印加と共に早く空乏化し、電界効果移動度やサブスレッショルド係数を小さ
くし、オン電流を大きくすることができる。
膜12と第2の絶縁膜14の誘電率が近ければ近いほど、電界効果移動度やサブスレッシ
ョルド係数を小さくし、オン電流を大きくすることができる。
膜12膜の厚さが均一であるときのその膜厚と、第2の電極15とチャネル形成領域とが
重なっている部分において、第2の絶縁膜14の厚さが均一であるときのその膜厚は、近
ければ近いほど、電界効果移動度やサブスレッショルド係数を小さくし、オン電流を大き
くすることができる。第1の電極11と重なる部分における第1の絶縁膜の膜厚をd1、
第2の電極15と重なる部分における第2の絶縁膜の膜厚をd2とすると、|d1−d2
|/d1≦0.1であり、なおかつ、|d1−d2|/d2≦0.1を満たすのが望まし
い。より好ましくは、|d1−d2|/d1≦0.05であり、なおかつ、|d1−d2
|/d2≦0.05を満たすのが良い。
態において、第1の電極11にグラウンドの電圧を印加したときの薄膜トランジスタの閾
値と、第2の電極15にグラウンドの電圧を印加したときの薄膜トランジスタの閾値がほ
ぼ同じになるようにしたうえで、第1の電極11と第2の電極15とを電気的に接続する
ことである。そうすることで、電界効果移動度やサブスレッショルド係数をより小さくし
、オン電流をより大きくすることができる。
形成でき、TFTの特性を向上させることができる。
る。また、CMPによる平坦化処理と組み合わせると、その上層に形成する半導体膜など
に何ら影響を与えることはない。また、多層配線により配線の高密度化を実現できる。以
下、実施例により、アクティブマトリクス型の発光装置に適用する具体例を示す。
は電子輸送層等が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物が混合されている
材料で形成されている形態をも取り得る。また、これらの層どうしが互いに一部混合して
いても良い。
法について詳細に説明する。なお、本実施例では、スイッチング素子として用いるTFT
(スイッチング用TFT)は、第1電極にコモン電圧が印加されており、発光素子に流れ
る電流を制御するTFT(駆動用TFT)は第1電極と第2電極とが接続されている例を
示している。なお、本実施例は画素部のTFTの作製方法についてのみ説明するが、駆動
回路のTFTも同時に作製することが可能である。
乃至図8はそれに対応する上面図を示し、説明の便宜上共通する符号を用いて説明する。
のであれば、どのような材料の基板でも用いることが可能である。代表的には、ガラス基
板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基
板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例
の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
を形成する。第1の配線及び第1の電極はAl、W、Mo、Ti、Taから選ばれた一種
又は複数種からなる導電性の材料で形成する。本実施例ではWを用いたが、TaNの上に
Wを積層したものを第1の配線及び第1の電極として用いても良い。
02を形成する。本実施例では、第1の絶縁膜102は、2つの絶縁膜(第1の絶縁膜A
102a、第1の絶縁膜B 102b)を積層することで形成されている。第1の絶縁
膜A 102aは酸窒化シリコン膜を用い、10〜50nmの厚さで形成する。第1の絶縁
膜B 102bは酸化シリコン膜又は酸窒化シリコン膜を用い、0.5〜1μmの厚さで
形成する。
、C−C’、D−D’における断面図が図6(A)に相当する。なお、第1の電極103
、104は、コモン配線200の一部である。また、第1の電極106は、第1の配線1
05の一部である。
を有しており、平坦化することが望ましい。平坦化の手法としてはCMPを用いる。第1
の絶縁膜102に対するCMPの研磨剤(スラリー)には、例えば、塩化シリコンガスを
熱分解して得られるフュームドシリカ粒子をKOH添加水溶液に分散したものを用いると
良い。CMPにより第1の絶縁膜を0.1〜0.5μm程度除去して、表面を平坦化する
。
上に半導体層を形成する。半導体層は結晶構造を有する半導体で形成する。これは、第1
の絶縁膜108上に形成した非晶質半導体層を結晶化して得る。非晶質半導体層は堆積し
た後、加熱処理やレーザー光の照射により結晶化させる。非晶質半導体層の材料に限定は
ないが、好ましくはシリコン又はシリコンゲルマニウム(SixGe1-x;0<x<1、代
表的には、x=0.001〜0.05)合金などで形成する。
109〜111を形成する。
、D−D’における断面図が図6(B)に相当する。第1の電極103、104は、平坦
化された第1の絶縁膜108を間に挟んで半導体膜109と重なっている。また、第1の
電極106は、第1の絶縁膜108を間に挟んで半導体膜110と重なっている。なお、
半導体膜111は容量を形成するための半導体膜であり、第1の絶縁膜108を間に挟ん
で第1の配線105と重なっている。
112は、プラズマCVD法やスパッタ法でシリコンを含む絶縁物で形成する。その厚さ
は40〜150nmとする。
し、第1の配線105を一部露出させる(図2(D))。
線を形成するために導電膜を形成する。本発明において第2のゲート電極は2層又はそれ
以上の導電膜を積層して形成する。第2の絶縁膜112上に形成する第1の導電膜120
はモリブデン、タングステンなどの高融点金属の窒化物で形成し、その上に形成する第2
の導電膜121は高融点金属又はアルミニウムや銅などの低抵抗金属、或いはポリシリコ
ンなどで形成する。具体的には、第1の導電膜としてW、Mo、Ta、Tiから選ばれ一
種又は複数種の窒化物を選択し、第2の導電膜としてW、Mo、Ta、Ti、Al、Cu
から選ばれ一種又は複数種の合金、或いはn型多結晶シリコンを用いる。例えば、第1の
導電膜120をTaNで形成し、第2の導電膜121をWで形成しても良い。また第2の
ゲート電極や第2の配線を3層の導電膜で形成する場合、1層目をMo、2層目をAl、
3層目をTiNとしても良い。また1層目をW、2層目をAl、3層目をTiNとしても
良い。配線を多層にすることで、配線自体の厚さが増すので配線抵抗を抑えることができ
る。
スク122を用いて第1のエッチング処理を行う。第1のエッチング処理により、端部に
テーパーを有する第1の形状の電極123〜129を形成する(第1の導電膜123a〜
129aと第2の導電膜123b〜129bで成る)。第2の絶縁膜112は、第1の形
状の電極123〜129で覆われない部分において、表面が20〜50nm程度エッチング
され薄くなった状態になっている。
オンドープ法により行う。ドーピングは第1の形状の電極124、125、126、12
9をマスクとして用い、半導体膜109〜111に第1濃度の一導電型不純物領域151
〜153を形成する。第1濃度は1×1020〜1.5×1021/cm3とする。
処理を行う。このエッチング処理では、第2の導電膜を異方性エッチングして第2の形状
の電極134〜140を形成する(第1の導電膜134a〜140aと第2の導電膜13
4b〜140bで成る)。第2の形状の電極134〜140はこのエッチング処理により
幅を縮小させ、その端部が第1濃度の一導電型不純物領域151〜153(第2の不純物
領域)の内側に位置するように形成する。次の工程で示すように、この後退幅によりLD
Dの長さを決める。第2の形状の電極134〜140は第2の電極として機能する。
おける断面図が図7(A)に相当する。第2の形状の電極135、136は、ゲート配線
として機能する電極138、139の一部である。第2の形状の電極135、136と、
第1の電極103、104は、第1の絶縁膜108、半導体膜109、第2の絶縁膜11
2を間に挟んでそれぞれ重なっている。また、第2の形状の電極140と、第1の電極1
06は、第1の絶縁膜108、半導体膜110、第2の絶縁膜112を間に挟んでそれぞ
れ重なっている。
。そして、第2の配線137は第2の絶縁膜112、半導体膜111、第1の絶縁膜10
8を間に挟んで、第1の配線105と重なっている。第2の配線137は、コンタクトホ
ール113を介して第1の配線105と接続されている。また、電極134はソース配線
として機能する。
を半導体膜109〜111に添加する(図3(C))。このドーピング処理で形成される
第2濃度の一導電型不純物領域(第1の不純物領域)155、156、158、159、
161、162、164、165、168、169、171、172、175、176が
形成される。第1の不純物領域156、158、162、164、169、171、17
5は、第2の形状の電極135、136、137、140を構成する第1の導電膜135
a、136a、137a、140aと重なるように自己整合的に形成される。イオンドー
プ法で添加される不純物は、第1の導電膜135a、136a、137a、140aを通
過させて添加するため、半導体膜に達するイオンの数は減少し、必然的に低濃度となる。
その濃度は1×1017〜1×1019/cm3となる。また、第1の不純物領域155、159
、161、165、168、172、176は、第2の形状の電極135、136、13
7、140を構成する第1の導電膜135a、136a、137a、140aと重ならな
いように自己整合的に形成される。
174と、第1濃度の一導電型不純物領域151〜153よりも、高い不純物濃度の第2
不純物領域154、160、166、167、173、177とが形成される。
ーピング処理を行う。この第3のドーピング処理により、半導体膜110に第3濃度の一
導電型とは反対の導電型の第3の不純物領域144〜150を形成する。第3の不純物領
域は第2の形状の電極140と重なる領域146、148と、重ならない領域144、1
45、149、150とに分けられ、1.5×1020〜5×1021/cm3の濃度範囲で当該
不純物元素が添加される。
が形成される。第1の電極103、104、106と、第2の形状の電極135、136
、140は半導体膜と重なる位置においてゲート電極として機能する。
の活性化はガス加熱型の瞬間熱アニール法を用いて行う。加熱処理の温度は窒素雰囲気中
で400〜700℃、代表的には450〜500℃で行う。この他に、YAGレーザーの
第2高調波(532nm)を用いたレーザーアニール法を適用することもできる。レーザー
光の照射により活性化を行うには、YAGレーザーの第2高調波(532nm)を用いこの
光を半導体膜に照射する。勿論、レーザー光に限らずランプ光源を用いるRTA法でも同
様であり、基板の両面又は片面からランプ光源の輻射により半導体膜を加熱する。
ーション膜180を50〜100nmの厚さに形成し、クリーンオーブンを用いて410℃
の熱処理を行い、窒化シリコン膜から放出される水素で半導体膜の水素化を行う。
形成する。有機絶縁物材料を用いる理由は第3の絶縁膜181の表面を平坦化するための
ものである。より完全な平坦面を得るためには、この表面をCMP法により平坦化処理す
ることが望ましい。CMP法を併用する場合には、第3の絶縁膜をプラズマCVD法で形
成される酸化シリコン膜、塗布法で形成されるSOG(Spin on Glass)やPSGなどを用
いることもできる。なお、パッシベーション膜180は第3の絶縁膜181の一部とみな
しても良い。
3の絶縁膜181にコンタクトホールを形成し、配線182〜186を形成する。この配
線はチタン膜とアルミニウム膜を積層して形成する。
−D’における断面図が図7(B)に相当する。
183は、第2の不純物領域166及び第1の配線137に接続されている。配線184
は、ゲート配線138及び139に接続されている。配線185は電源線として機能して
おり、第3の不純物領域144及び第2の不純物領域177と接続されている。配線18
6は第3の不純物領域150と接続されている。
をp型とすると、スイッチング用TFTであるnチャネル型TFT202、駆動用TFT
であるpチャネル型TFT203が形成される。なお、本実施例では、スイッチング用T
FTにnチャネル型TFTを用い、駆動用TFTにpチャネル型TFTを用いたが、本発
明はこの構成に限定されない。スイッチング用TFTと駆動用TFTはpチャネル型TF
Tでもnチャネル型TFTでも良い。ただし、OLEDの陽極を画素電極として用いる場
合、駆動用TFTはpチャネル型TFTであることが望ましく、OLEDの陰極を画素電
極として用いる場合、駆動用TFTはnチャネル型TFTであることが望ましい。
スズを主成分とする透明導電膜を60〜120nmの厚さで形成する。その後、透明導電膜
をエッチング処理して、配線186に接続する画素電極(第3の電極)188を形成する
。図8に、図5の画素電極188を形成した直後における上面図を示す。A−A’、B−
B’、C−C’、D−D’における断面図が図5に相当する。
はLDDとして、第2不純物領域154、166はソース又はドレイン領域として機能す
る。このnチャネル型TFT202は第2不純物領域160を挿んで2つのTFTが直列
接続した形となっている。LDDのチャネル長方向の長さは0.5〜2.5μm、好まし
くは1.5μmで形成する。このようなLDDの構成は、主にホットキャリア効果による
TFTの劣化を防ぐことを目的としている。pチャネル型TFT203において、第3不
純物領域144、150はソース又はドレイン領域として機能する。
第1の電極103、104にコモン電圧を印加する。なお、この一定の電圧は、nチャネ
ル型TFTの場合は閾値よりも小さく、pチャネル型TFTの場合は閾値よりも大きくす
る。第1の電極にコモン電圧を印加することで、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつ
きを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。半導体装置の画素部に
スイッチング素子として形成されたTFTは、オン電流の増加よりもオフ電流の低減が重
要視されるので、上記構成は有用である
れた一対の電極106、140を形成することにより、実質的に半導体膜の厚さが半分と
なり、ゲート電圧の印加に伴って空乏化が早く進んで電界効果移動度を増加させ、サブス
レッショルド係数を低下させることが可能となる。その結果、この構造のTFTを駆動用
TFTに使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。また、電流駆動能力
が向上し、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。そのため集積
密度を向上させることができる。
いる部分において容量が形成されている。また、第2の配線137と、第2の絶縁膜11
2と、半導体膜111とが重なり合っている部分において容量が形成されている。
ャネル型TFT203を覆う隔壁層190が形成される。有機化合物層や陰極はウエット
処理(薬液によるエッチングや水洗などの処理)を行うことができないので、画素電極1
88の位置に合わせて、第3の絶縁膜上に感光性樹脂材料で形成される隔壁層190を設
ける。隔壁層190はポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルなど有機樹
脂材料を用いて形成する。この隔壁層190は画素電極の端部を覆うように形成する。ま
た、隔壁層190の端部は45〜60度のテーパー角が付くように形成する。
列させて構成するものである。発光素子195は陽極と陰極とその間に形成された有機化
合物層とから成る。画素電極188は透明導電膜で形成した場合陽極となる。有機化合物
層192は、正孔移動度が相対的に高い正孔輸送性材料、その逆の電子輸送性材料、発光
性材料などを組み合わせて形成する。それらは層状に形成しても良いし、混合して形成し
ても良い。
して形成するITOの表面は平坦性を高めておく必要がある。平坦性が悪い場合は、最悪
有機化合物層の上に形成する陰極とショートしてしまう。それを防ぐための他の手段とし
て、1〜5nmの絶縁膜を形成する方法を採用することもできる。絶縁膜としては、ポリイ
ミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、アクリルなどを用いることができる。対向電極(
第4の電極)193はMgAgやLiFなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属など
の材料を用いて形成することにより陰極とすることができる。
はカルシウム(Ca)を含む材料を用いる。好ましくはMgAg(MgとAgをMg:A
g=10:1で混合した材料)でなる電極を用いれば良い。他にもMgAgAl電極、L
iAl電極、また、LiFAl電極が挙げられる。さらにその上層には、窒化シリコンま
たは、DLC膜で成る絶縁膜194を2〜30nm、好ましくは5〜10nmの厚さで形成す
る。DLC膜はプラズマCVD法で形成可能であり、100℃以下の温度で形成しても、
被覆性良く隔壁層190の端部を覆って形成することができる。DLC膜の内部応力は、
アルゴンを微量に混入させることで緩和することが可能であり、保護膜として用いること
が可能である。そして、DLC膜は酸素をはじめCO、CO2、H2Oなどのガスバリア性
が高いので、バリア膜として用いる絶縁膜194として適している。
のドレイン電流を画素電極に供給するための配線と電源線とを同時に形成している。配線
の厚さが厚くなればなるほど、配線によって生じる段差が大きくなる。段差が大きくなる
と、後の工程で作製される配線が断線したり、素子の特性が劣化したりする可能性を高め
てしまう。よって、先の工程で作成される配線ほど、配線の厚さは薄い方が望ましい。電
源線は発光素子に流れる電流を供給するための配線なので、膜厚を厚くして抵抗が低くす
るのが望ましい。本実施例の発光装置は、ソース配線とゲート配線を形成した後に電源線
を形成しているので、電源線の厚さをより厚くすることができ、抵抗を低くすることがで
きる。
電極を第3の絶縁膜の上に形成しているため、新たに絶縁膜を設けなくとも、ソース配線
と画素電極を直接接続させることなく重ねることができる。よって、発光素子の発光する
面積をより広げることができる。
印加されており、駆動用TFT203は第1電極と第2電極とが接続されている例を示し
ている。しかし本発明はこの構成に限定されない。スイッチング用TFT202において
第1電極と第2電極を接続するようにしても良いし、駆動用TFT203において第1電
極にコモン電圧を印加するようにしても良い。
された2つのチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)を有しているが、本実施例は
この構成に限定されない。スイッチング用TFTがシングルゲート構造であっても良いし
、トリプルゲート構造などのマルチゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形
成領域を有する活性層を含む構造)を有していても良い。また、駆動用TFTに関しても
、シングルゲート構造ではなく、ダブルゲート構造、やトリプルゲート構造などのマルチ
ゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)
を有していても良い。
ら引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター(フレキシブルプリン
トサーキット:FPC)を取り付けて製品として完成する。
。
’における断面図を図10に示す。なお、図9において画素の構成をわかりやすくするた
め、画素電極が形成されたの後の工程において作製された、隔壁層、有機発光層、陰極、
保護膜は省略して示した。
。302は駆動用TFTであり、本実施例ではpチャネル型TFTを用いている。なお、
スイッチング用TFTと駆動用TFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも
良い。
07に接している第1の絶縁膜350と、第1の絶縁膜350に接している半導体膜30
3と、半導体膜303に接している第2の絶縁膜351と、第2の絶縁膜351に接して
いる第2の電極308、309とを有している。
0を介してソース配線311に接続されており、もう一方は配線312を介して第2の配
線313に接続されている。第2の配線313はコンタクトホールを介して第1の配線3
14に接続されている。
51とを間に挟んで、第2の電極308、309と重なっている。
縁膜350と、第1の絶縁膜350に接している半導体膜322と、半導体膜322に接
している第2の絶縁膜351と、第2の絶縁膜351に接している第2の電極320とを
有している。
13の一部である。
5を介して電源線326に接続されており、もう一方は配線327を介して画素電極32
8に接続されている。
間に挟んで、第2の電極320と重なっている。
1を挟んで重なっている部分において、保持容量が形成されている。
ている。配線332は第2の電極308、309を一部に有しており、第1の絶縁膜35
0及び第2の絶縁膜351に形成されたコンタクトホールを介して、ゲート配線331と
接続されている。
にコモン電圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加することで、電極が1つの
場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができ
る。
極と第2の電極とを電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加す
ることで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、
サブスレッショルド係数を小さくすることができ、さらに電界効果移動度を向上させるこ
とができる。したがって、電極が1つの場合に比べてオン電流を大きくすることができる
。また、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができる。よって、この
構造のTFTを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、オン電流を大きくすることができるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さ
くすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
2電極を接続するようにしても良いし、駆動用TFTにおいて第1電極にコモン電圧を印
加するようにしても良い。
された2つのチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)を有しているが、本実施例は
この構成に限定されない。スイッチング用TFTがシングルゲート構造であっても良いし
、トリプルゲート構造などのマルチゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形
成領域を有する活性層を含む構造)を有していても良い。また、駆動用TFTに関しても
、シングルゲート構造ではなく、ダブルゲート構造、やトリプルゲート構造などのマルチ
ゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)
を有していても良い。
レイン電流を画素電極に供給するための配線とゲート配線とを同時に形成している。ソー
ス配線及び電源線を第3の絶縁膜370の下に形成し、画素電極を第3の絶縁膜の上に形
成しているため、新たに絶縁膜を設けなくとも、ソース配線及び電源線と画素電極を直接
接続させることなく重ねることができる。よって、発光素子の発光する面積をより広げる
ことができる。
する。
−C’、D−D’における断面図を図12に示す。なお、図11において画素の構成をわ
かりやすくするため、画素電極が形成されたの後の工程において作製された、隔壁層、有
機発光層、陰極、保護膜は省略して示した。
。402は駆動用TFTであり、本実施例ではpチャネル型TFTを用いている。なお、
スイッチング用TFTと駆動用TFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも
良い。
07に接している第1の絶縁膜450と、第1の絶縁膜450に接している半導体膜40
3と、半導体膜403に接している第2の絶縁膜451と、第2の絶縁膜451に接して
いる第2の電極408、409とを有している。
0を介してソース配線411に接続されており、もう一方は配線412を介して第2の配
線413に接続されている。第2の配線413はコンタクトホールを介して第1の配線4
14に接続されている。
51とを間に挟んで、第2の電極408、409と重なっている。
縁膜450と、第1の絶縁膜450に接している半導体膜422と、半導体膜422に接
している第2の絶縁膜451と、第2の絶縁膜451に接している第2の電極420とを
有している。
13の一部である。
26に接続されており、もう一方は配線427を介して画素電極428に接続されている
。
間に挟んで、第2の電極420と重なっている。
部分において、保持容量が形成されている。また、第2の配線413と第1の配線414
とが、間に第1の絶縁膜450及び第2の絶縁膜451を挟んで重なっている部分におい
て、保持容量が形成されている。
ている。配線432は第2の電極408、409を一部に有しており、第1の絶縁膜45
0及び第2の絶縁膜451に形成されたコンタクトホールを介して、ゲート配線431と
接続されている。
よって接続している。
にコモン電圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加することで、電極が1つの
場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができ
る。
極と第2の電極とを電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加す
ることで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、
サブスレッショルド係数を小さくすることができ、さらに電界効果移動度を向上させるこ
とができる。また、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができる。し
たがって、電極が1つの場合に比べてオン電流を大きくすることができる。よって、この
構造のTFTを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、オン電流を大きくすることができるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さ
くすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
2電極を接続するようにしても良いし、駆動用TFTにおいて第1電極にコモン電圧を印
加するようにしても良い。
された2つのチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)を有しているが、本実施例は
この構成に限定されない。スイッチング用TFTがシングルゲート構造であっても良いし
、トリプルゲート構造などのマルチゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形
成領域を有する活性層を含む構造)を有していても良い。また、駆動用TFTに関しても
、シングルゲート構造ではなく、ダブルゲート構造、やトリプルゲート構造などのマルチ
ゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)
を有していても良い。
レイン電流を画素電極に供給するための配線とソース配線とを同時に形成している。ソー
ス配線を第3の絶縁膜470の下に形成し、画素電極を第3の絶縁膜の上に形成している
ため、新たに絶縁膜を設けなくとも、ソース配線と画素電極を直接接続させることなく重
ねることができる。よって、発光素子の発光する面積をより広げることができる。
説明する。
−C’における断面図を図14(A)、図14(B)に示す。なお、図13において画素
の構成をわかりやすくするため、画素電極が形成されたの後の工程において作製された、
隔壁層、有機発光層、陰極、保護膜は省略して示した。
。502は駆動用TFTであり、本実施例ではpチャネル型TFTを用いている。なお、
スイッチング用TFTと駆動用TFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも
良い。
07に接している第1の絶縁膜550と、第1の絶縁膜550に接している半導体膜50
3と、半導体膜503に接している第2の絶縁膜551と、第2の絶縁膜551に接して
いる第2の電極508、509とを有している。
0を介してソース配線511に接続されており、もう一方は配線512を介して第2の配
線513に接続されている。第2の配線513はコンタクトホールを介して第1の配線5
14に接続されている。
51とを間に挟んで、第2の電極508、509と重なっている。
縁膜550と、第1の絶縁膜550に接している半導体膜522と、半導体膜522に接
している第2の絶縁膜551と、第2の絶縁膜551に接している第2の電極520とを
有している。
13の一部である。
5を介して配線562に接続されており、もう一方は配線527を介して画素電極528
に接続されている。そして、配線562は電源線526に接続されている。
間に挟んで、第2の電極520と重なっている。
1を挟んで重なっている部分において、保持容量が形成されている。
ている。配線532は第2の電極508、509を一部に有しており、第1の絶縁膜55
0及び第2の絶縁膜551に形成されたコンタクトホールを介して、ゲート配線531と
接続されている。
にコモン電圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加することで、電極が1つの
場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができ
る。
極と第2の電極とを電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加す
ることで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、
サブスレッショルド係数を小さくすることができ、さらに電界効果移動度を向上させるこ
とができる。また、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができる。し
たがって、電極が1つの場合に比べてオン電流を大きくすることができる。よって、この
構造のTFTを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、オン電流を大きくすることができるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さ
くすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
2電極を接続するようにしても良いし、駆動用TFTにおいて第1電極にコモン電圧を印
加するようにしても良い。
成し、さらにその後に、駆動用TFTのドレイン電流を画素電極に供給するための配線と
ゲート配線とを同時に形成している。ソース配線及び電源線を第3の絶縁膜570の下に
形成し、画素電極を第3の絶縁膜570の上に形成しているため、新たに絶縁膜を設けな
くとも、ソース配線及び電源線と画素電極を直接接続させることなく重ねることができる
。よって、発光素子の発光する面積をより広げることができる。
いて説明する。
−C’、D−D’における断面図を図16に示す。なお、図15において画素の構成をわ
かりやすくするため、画素電極が形成されたの後の工程において作製された、隔壁層、有
機発光層、陰極、保護膜は省略して示した。
。702は駆動用TFTであり、本実施例ではpチャネル型TFTを用いている。なお、
スイッチング用TFTと駆動用TFTはnチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも
良い。
07に接している第1の絶縁膜750と、第1の絶縁膜750に接している半導体膜70
3と、半導体膜703に接している第2の絶縁膜751と、第2の絶縁膜751に接して
いる第2の電極708、709とを有している。
0を介してソース配線711に接続されており、もう一方は配線712を介して第2の配
線713に接続されている。
51とを間に挟んで、第2の電極708、709と重なっている。
縁膜750と、第1の絶縁膜750に接している半導体膜722と、半導体膜722に接
している第2の絶縁膜751と、第2の絶縁膜751に接している第2の電極720とを
有している。
2の電極720は第2の配線713の一部である。
26に接続されており、もう一方は配線727を介して画素電極728に接続されている
。
間に挟んで、第2の電極720と重なっている。
されている。そして、電源線726と第2の配線713とが、間に第3の絶縁膜770を
挟んで重なっている部分において、保持容量が形成されている。また、第2の配線713
と半導体膜760とが、間に第2の絶縁膜751を挟んで重なっている部分において、保
持容量が形成されている。さらに、半導体膜760と第1の配線714とが、間に第1の
絶縁膜750を挟んで重なっている部分において、保持容量が形成されている。
配線732は隣り合うゲート配線731を、ソース配線711に接触させることなく接続
している。ゲート配線731は第2の電極708、709を一部に有している。
コモン電圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加することで、電極が1つの場
合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる
。
い。
された2つのチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)を有しているが、本実施例は
この構成に限定されない。スイッチング用TFTがシングルゲート構造であっても良いし
、トリプルゲート構造などのマルチゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形
成領域を有する活性層を含む構造)を有していても良い。また、駆動用TFTに関しても
、シングルゲート構造ではなく、ダブルゲート構造、やトリプルゲート構造などのマルチ
ゲート構造(直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)
を有していても良い。
のドレイン電流を画素電極に供給するための配線と電源線とを同時に形成している。配線
の厚さが厚くなればなるほど、配線によって生じる段差が大きくなる。段差が大きくなる
と、後の工程で作製される配線が断線したり、素子の特性が劣化したりする可能性を高め
てしまう。よって、先の工程で作成される配線ほど、配線の厚さは薄い方が望ましい。電
源線は発光素子に流れる電流を供給するための配線なので、膜厚を厚くして抵抗が低くす
るのが望ましい。本実施例の発光装置は、ソース配線とゲート配線を形成した後に電源線
を形成しているので、電源線の厚さをより厚くすることができ、抵抗を低くすることがで
きる。
、画素電極を第3の絶縁膜770の上に形成しているため、新たに絶縁膜を設けなくとも
、ソース配線と画素電極を直接接続させることなく重ねることができる。よって、発光素
子の発光する面積をより広げることができる。
て、基板1100はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。
また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用
いても良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用い
てもよい。
2bが形成されている。第1の電極1102a、1102bは導電性を有する物質で形成
されていれば良い。代表的には、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデ
ン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)から選ばれた一種または複数種からなる
合金又は化合物で形成することができる。また何層かの導電性の膜を積層したものを、第
1の電極として用いても良い。
01が形成されている。第1の絶縁膜1101は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜また
は酸化窒化シリコン膜(SiOxNy)等で形成する。代表的な一例は第1の絶縁膜110
1として2層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される第
1酸化窒化シリコン膜を50〜100nm、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜さ
れる第2酸化窒化シリコン膜を100〜150nmの厚さに積層形成する構造が採用され
る。また、第1の絶縁膜1101の一層として膜厚10nm以下の窒化シリコン膜(Si
N膜)、或いは第2酸化窒化シリコン膜(SiNxOy膜(X≫Y))を用いることが好ま
しい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため
、半導体膜と接する第1の絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また
、第1酸化窒化シリコン膜、第2酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した
3層構造を用いてもよい。
1の半導体層1103は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非
晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマCVD法や
減圧CVD法、或いはスパッタ法で10〜100nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質
な結晶構造を有する半導体層を得るためには、非晶質構造を有する第1の半導体層110
3の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×1018/cm3(二次イオン質量分析
法(SIMS)にて測定した原子濃度)以下に低減させておくと良い。これらの不純物は
後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密
度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反
応室内の鏡面処理(電界研磨処理)やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応の
CVD装置を用いることが望ましい。
は特開平8-78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載の技術は、
非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜とも呼ばれる)に対して結晶化を助長する金
属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を
有する半導体層を形成するものである。まず、非晶質構造を有する第1の半導体層110
3の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素(ここでは、ニッケル)を重量換
算で1〜100ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層110
4を形成する(図17(B))。塗布によるニッケル含有層1104の形成方法以外の他
の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段
を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択
的にニッケル含有層を形成してもよい。
る金属元素が接した半導体層の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進
行する。こうして、図17(C)に示す結晶構造を有する第1の半導体層1105が形成
される。なお、結晶化後での第1の半導体層1105に含まれる酸素濃度は、5×1018
/cm3以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理(450℃、1
時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃〜650℃で4〜24時間)を行う。また
、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一ま
たはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メ
タルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムラ
ンプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、1〜60秒、好
ましくは30〜60秒点灯させ、それを1回〜10回繰り返し、半導体層が瞬間的に60
0〜1000℃程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非
晶質構造を有する第1の半導体層1105に含有する水素を放出させる熱処理を行っても
よい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮
すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。
残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば
、1×1019/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもTFTをはじ
め各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する
。
欠陥を補修するために、結晶構造を有する第1の半導体層1105に対してレーザー光(
第1のレーザー光)を大気または酸素雰囲気で照射する。レーザー光(第1のレーザー光
)を照射した場合、表面に凹凸が形成されるとともに薄い酸化膜1106が形成される。
(図17(D))このレーザー光(第1のレーザー光)には波長400nm以下のエキシマ
レーザー光や、YAGレーザーの第2高調波、第3高調波を用いる。また、エキシマレー
ザー光に代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
ばれる)を形成して合計1〜10nmの酸化膜からなるバリア層1107を形成し、この
バリア層1107上に希ガス元素を含む第2の半導体層1108を形成する(図17(E
))。なお、ここでは、結晶構造を有する第1の半導体層1105に対してレーザー光を
照射した場合に形成される酸化膜1106もバリア層の一部と見なしている。このバリア
層1107は、後の工程で第2の半導体層1108のみを選択的に除去する際にエッチン
グストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸など
と過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成するこ
とができる。また、他のバリア層1107の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の
照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体層の表面を酸化して形成してもよ
い。また、他のバリア層1107の形成方法としては、プラズマCVD法やスパッタ法や
蒸着法などで1〜10nm程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバ
リア層1107の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、200〜350℃程度に
加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、バリア層1107は、上記方法のいずれか
一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたものであれば特に限定されない
が、後のゲッタリングで第1の半導体層中のニッケルが第2の半導体層に移動可能な膜質
または膜厚とすることが必要である。
リングサイトを形成する。(図17(E))なお、第1の半導体層には希ガス元素が添加
されないようにスパッタ条件を適宜調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウ
ム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe
)から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン(Ar)が
好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、第2
の半導体層を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二
つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体層に歪みを与えることであり、他の一
つは半導体層の格子間に歪みを与えることである。半導体層の格子間に歪みを与えるには
アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などシリコンより原子半径の
大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることによ
り、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。
成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタ
リングを行うことができる。
め、第2の半導体層1108に含まれる酸素濃度は、第1の半導体層に含まれる酸素濃度
より高い濃度、例えば5×1018/cm3以上とすることが望ましい。
減、あるいは除去するゲッタリングを行う。(図17(F))ゲッタリングを行う加熱処
理としては、強光を照射する処理または熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、
図17(F)中の矢印の方向(即ち、基板側から第2の半導体層表面に向かう方向)に金
属元素が移動し、バリア層1107で覆われた第1の半導体層1105に含まれる金属元
素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属元素がゲッタリングの際に移動
する距離は、少なくとも第1の半導体層の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間で
ゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第1の半導体層1105に
偏析しないよう全て第2の半導体層1108に移動させ、第1の半導体層1105に含ま
れるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3以下
、望ましくは1×1017/cm3以下になるように十分ゲッタリングする。
導体層の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行う
ことができる。
)にある金属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動
することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど
短時間でゲッタリングが進むことになる。
のランプ光源を1〜60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1〜10回、好ま
しくは2〜6回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には60
0〜1000℃、好ましくは700〜750℃程度に半導体層が加熱されるようにする。
550℃にて14時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよ
い。
導体層のみを選択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層1107を除去する。第2の
半導体層のみを選択的にエッチングする方法としては、ClF3によるプラズマを用いな
いドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(化学式 (CH3)4NOH)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチン
グで行うことができる。また、第2の半導体層を除去した後、バリア層の表面をTXRF
でニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層は除去
することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。
窒素雰囲気または真空で照射する。レーザー光(第2のレーザー光)を照射した場合、第
1のレーザー光の照射により形成された凹凸の高低差(P―V値:Peak to Valley、高さ
の最大値と最小値の差分)が低減、即ち、平坦化される。(図17(G))ここで、凹凸
のP―V値は、AFM(原子間力顕微鏡)により観察すればよい。具体的には、第1のレ
ーザー光の照射により形成された凹凸のP―V値が10nm〜30nm程度であった表面
は、第2のレーザー光の照射により表面における凸凹のP―V値を5nm以下とすること
ができ、条件によっては1.5nm以下にすることができる。このレーザー光(第2のレ
ーザー光)には波長400nm以下のエキシマレーザー光や、YAGレーザーの第2高調波
、第3高調波を用いる。また、エキシマレーザー光に代えて紫外光ランプから発する光を
用いてもよい。
し、好ましくは30〜60mJ/cm2大きくする。ただし、第2のレーザー光のエネル
ギー密度が第1のレーザー光のエネルギー密度よりも90mJ/cm2以上大きいエネル
ギー密度だと、表面の粗さが増大し、さらに結晶性の低下、或いは微結晶化してしまい、
特性が悪化する傾向が見られる。
照射前後で結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状態もほとんど変化しな
い。即ち、この第2のレーザー光の照射では平坦化のみが行われていると思われる。
常に大きい。例えば、平坦性が向上したことによって、後に形成されるゲート絶縁膜とし
て用いる第2の絶縁膜を薄くすることが可能となり、TFTの移動度を向上させることが
できる。また、平坦性が向上したことによって、TFTを作製した場合、オフ電流を低減
することができる。
第1の半導体層にも添加されてしまった場合、結晶構造を有する半導体層中の希ガス元素
を除去または低減する効果も得られる。
の形状の半導体膜を形成する。
で開示された技術を用いることが望ましい。
の例を図18に示す。まず基板1251上に第1の電極1252を形成する。そして、第
1の電極1252を覆うように、基板1251上に第1の絶縁膜1253を形成し、その
上に非晶質シリコン膜1254を形成した。さらに、重量換算で10ppmのニッケルを
含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布してニッケル含有層1255を形成した。(図18(A)
)
550℃、8時間の熱処理を行い、結晶質シリコン膜1256を形成した。こうして得ら
れた結晶質シリコン膜1256は非常に優れた結晶質を有した。(図18(B))
ことによって、非晶質半導体膜の選択的な結晶化を可能としたものである。同技術を本発
明に適用した場合について、図19で説明する。
02を覆うように、基板1301上に第1の絶縁膜1303を設け、その上に非晶質シリ
コン膜1304を形成した。そして、非晶質シリコン膜1304の上に酸化シリコン膜1
305を連続的に形成した。この時、酸化シリコン膜1305の厚さは150nmとした
。
を形成し、その後、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布し
た。これにより、ニッケル含有層1307が形成され、ニッケル含有層1307はコンタ
クトホール1306の底部のみで非晶質シリコン膜1304と接触した(図19(A))
。
結晶質シリコン膜1308を形成した。この結晶化の過程では、ニッケルが接した非晶質
シリコン膜の部分が最初に結晶化し、そこから横方向へと結晶化が進行する。こうして形
成された結晶質シリコン膜1308は棒状または針状の結晶が集合して成り、その各々の
結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成長しているため、結晶性が揃っている
という利点がある(図19(B))。
ルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コ
バルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、といった元素を用いても良い
。
ニウム膜などを含む)を形成し、パターニングを行えば、結晶質TFTの半導体層を形成
することができる。本実施例の技術を用いて、結晶質半導体膜から作製されたTFTは、
優れた特性が得られるが、そのため高い信頼性を要求されてあいた。しかしながら、本発
明のTFT構造を採用することで、本実施例の技術を最大限に生かしたTFTを作製する
ことが可能となった。
後で、その触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程を行った例について、図20を用
いて説明する。本実施例ではその方法として、特開平10−135468号公報または特
開平10−135469号公報に記載された技術を用いた。
ンのゲッタリング作用を用いて除去する技術である。同技術を用いることで、結晶質半導
体膜中の触媒元素の濃度を1×1017atms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3にま
で低減することができる。
20(A)では、基板1401上に第1の電極1402を形成する。そして第1の電極1
402を覆うように、基板1401上に第1の絶縁膜1403を設け、その上に結晶質シ
リコン膜1404を形成した。
0nmの厚さに形成され、パターニングによりコンタクトホールが設けられ、結晶質シリ
コン膜を一部露出させた領域を設けてある。そして、リンを添加する工程を実施して、結
晶質シリコン膜にリンが添加された領域1406が設けられた。
時間の熱処理を行うと、結晶質シリコン膜にリンが添加された領域1406がゲッタリン
グサイトとして働き、結晶質シリコン膜1404に残存していた触媒元素はリンが添加さ
れたゲッタリング領域1406に偏析させることができた(図20(B))。
ッチングして除去することにより、結晶化の工程で使用した触媒元素の濃度を1×1017
atms/cm3以下にまで低減された結晶質シリコン膜を得ることができた。この結晶質シリコ
ン膜はそのまま本発明のTFTの半導体層として使用することができた。
いて画像を表示する発光装置の駆動回路を例に説明する。図21に示した発光装置は、デ
ータ線駆動回路800、走査線駆動回路801、画素部802を有している。
れており、ソース配線とゲート配線と電源線とで囲まれた領域が画素に相当する。なお、
図21では複数の画素のうち、1つのソース配線807と、1つのゲート配線809と、
1つの電源線808を有する画素のみを代表的に示した。各画素はスイッチング素子とな
るスイッチング用TFT803と、駆動用TFT804と、保持容量805と、発光素子
806を有している。
てスイッチング用TFT803のソース領域とドレイン領域は、一方はソース配線807
に、もう一方は駆動用TFT804のゲート電極に接続されている。
は発光素子806に接続されている。そして、駆動用TFT804のゲート電極と電源線
808とで保持容量805が形成されている。なお保持容量805は必ずしも形成する必
要はない。
12を有している。シフトレジスタ810にはデータ線駆動回路用のクロック信号(S−
CLK)とスタートパルス信号(S−SP)が与えられている。第1ラッチ811にはラ
ッチのタイミングを決定するラッチ信号(Latch signals)とビデオ信号(
Video signals)が与えられている。
)が入力されると、ビデオ信号のサンプリングのタイミングを決定するサンプリング信号
が生成され、第1ラッチ811に入力される。
してから、第1ラッチ811に入力するようにしても良い。サンプリング信号が入力され
る配線には、多くの回路あるいは回路素子が接続されているために負荷容量(寄生容量)
が大きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミング信号の立ち上がりまたは立ち下
がりの”鈍り”を防ぐために、このバッファは有効である。
力されたサンプリング信号に同期して、入力されたビデオ信号をサンプリングし、各ステ
ージのラッチに順に記憶していく。
までの時間を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えられ
た期間をライン期間に含むことがある。
第1ラッチ811に書き込まれ保持されているビデオ信号は、第2ラッチ812に一斉に
送出され、第2ラッチ812の全ステージのラッチに書き込まれ、保持される。
810からのサンプリング信号に基づき、ビデオ信号の書き込みが順次行われる。
デオ信号がソースソース配線に入力される。
フトレジスタ821には走査線駆動回路用のクロック信号(G−CLK)とスタートパル
ス信号(G−SP)が与えられている。
)が入力されると、ゲート配線の選択のタイミングを決定する選択信号が生成され、バッ
ファ822に入力される。バッファ822に入力された選択信号は、緩衝増幅されてゲー
ト配線809に入力される。
れたスイッチング用TFT803がオンになる。そして、ソース配線に入力されたビデオ
信号が、オンになっているスイッチング用TFT803を介して、駆動用TFT804の
ゲート電極に入力される。
に基づいて、そのスイッチングが制御される。駆動用TFT804がオンのときに、電源
線の電位が発光素子806の画素電極に与えられ、発光素子806が発光する。駆動用T
FT804がオフのとき、電源線の電位が発光素子806の画素電極に与えらず、発光素
子806は発光しない。
る回路において、TFTの第1の電極と第2の電極とを電気的に接続する。第1の電極と
第2の電極に同じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じよ
うに空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数を小さくすることができ、さらに
電界効果移動度を向上させることができる。また、電極が1つの場合に比べて閾値のばら
つきを抑えることができる。したがって、電極が1つの場合に比べてオン電流を大きくす
ることができる。よって、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きく
することができるので、TFTのサイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。
そのため集積密度を向上させることができる。
TFT803の、第1の電極と第2の電極のいずれか一方にコモン電圧を印加する。これ
により、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電
流を抑えることができる。
第2の電極を電気的に接続している。これにより、電極が1つの場合に比べてオン電流を
大きくすることができる。なお、駆動用TFTはこの構成に限定されず、第1の電極と第
2の電極を電気的に接続せずに、第1の電極と第2の電極のいずれか一方にコモン電圧を
印加するようにしても良い。また電極を1つしか有さない、一般的な構成の薄膜トランジ
スタを有していても良い。
おける断面図、図22(C)は図22(A)のB−B’における断面図である。
び第2の走査線駆動回路4004a、bとを囲むようにして、シール材4009が設けら
れている。また画素部4002と、データ線駆動回路4003と、第1及び第2の走査線
駆動回路4004a、bとの上にシーリング材4008が設けられている。よって画素部
4002と、データ線駆動回路4003と、第1及び第2の走査線駆動回路4004a、
bとは、基板4001とシール材4009とシーリング材4008とによって、充填材4
210で密封されている。
1及び第2の走査線駆動回路4004a、bとは、複数のTFTを有している。図22(
B)では代表的に、下地膜4010上に形成された、データ線駆動回路4003に含まれ
るCMOS4201及び画素部4002に含まれる駆動用TFT(発光素子への電流を制
御するTFT)4202を図示した。
2の電極を有するpチャネル型TFTまたはnチャネル型TFTが用いられ、駆動用TF
T4202には、本発明の、電気的に接続された第1の電極と第2の電極を有するpチャ
ネル型TFTが用いられる。また、画素部4002には駆動用TFT4202のゲートに
接続された保持容量(図示せず)が設けられる。
その上に駆動用TFT4202のドレインと電気的に接続する画素電極(陽極)4203
が形成される。画素電極4203としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透
明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛と
の化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記
透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。
302は画素電極4203の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電
極4203の上には有機発光層4204が形成される。有機発光層4204は公知の有機
発光材料または無機有機発光材料を用いることができる。また、有機発光材料には低分子
系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用いても良い。
また、有機発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入
層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
くは銀を主成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜)からなる陰極420
5が形成される。また、陰極4205と有機発光層4204の界面に存在する水分や酸素
は極力排除しておくことが望ましい。従って、有機発光層4204を窒素または希ガス雰
囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極4205を形成するといった工夫が必
要である。本実施例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用
いることで上述のような成膜を可能とする。そして陰極4205は所定の電圧が与えられ
ている。
からなる発光素子4303が形成される。そして発光素子4303を覆うように、絶縁膜
4302上に保護膜4209が形成されている。保護膜4209は、発光素子4303に
酸素や水分等が入り込むのを防ぐのに効果的である。
領域に電気的に接続されている。引き回し配線4005aはシール材4009と基板40
01との間を通り、異方導電性フィルム4300を介してFPC4006が有するFPC
用配線4301に電気的に接続される。
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。プ
ラスチック材としては、FRP(Fiberglass−Reinforced Pla
stics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、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フィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもでき
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明物質を用いる。
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル
、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはE
VA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施例では充填材として窒
素を用いた。
る物質にさらしておくために、シーリング材4008の基板4001側の面に凹部400
7を設けて吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207を配置する。そして、吸湿性
物質または酸素を吸着しうる物質4207が飛び散らないように、凹部カバー材4208
によって吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207は凹部4007に保持されてい
る。なお凹部カバー材4208は目の細かいメッシュ状になっており、空気や水分は通し
、吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207は通さない構成になっている。吸湿性
物質または酸素を吸着しうる物質4207を設けることで、発光素子4303の劣化を抑
制できる。
005a上に接するように導電性膜4203aが形成される。
001とFPC4006とを熱圧着することで、基板4001上の導電性膜4203aと
FPC4006上のFPC用配線4301とが、導電性フィラー4300aによって電気
的に接続される。
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DVD:Digital Versatile Disc)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
電子機器の具体例を図23に示す。
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及びそ
の他回路に用いることができる。表示装置は、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表示装置が含まれる。
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及びその他回路に用いることができる。
、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及びその他回路に用いることができる。
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230
2及びその他回路に用いることができる。
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、本発明表示部A、B2403、2404及びその他回路に用いることができ
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。
2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明は表示部2502及びその
他回路に用いることができる。
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260
7、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明は表示部2602及びその
他回路に用いることができる。
、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート270
7、アンテナ2708等を含む。本発明は表示部2703及びその他回路に用いることが
できる。
報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用い
ることも可能となる。
可能である。また、本実施例は、実施例1〜9と自由に組み合わせて実施することが可能
である。
た場合の、TFTの特性について説明する。
図を示す。また比較のため、電極を1つだけ有するTFTの断面図を図24(B)に示す
。また、図24(A)、図24(B)に示したTFTにおける、シミュレーションによっ
て求めたゲート電圧とドレイン電流の関係を図25に示す。
第1の絶縁膜2802と、第1の絶縁膜2802に接する半導体膜2808と、半導体膜
2808に接する第2の絶縁膜2806と、第2の絶縁膜に接する第2の電極2807を
有している。半導体膜2808は、チャネル形成領域2803と、チャネル形成領域28
03に接する第1の不純物領域2804と、第1の不純物領域2804に接する第2の不
純物領域2805を有している。
重なり合っている。そして、第1の電極2801と第2の電極2807には同じ電圧が印
加されている。
1の電極、第2の電極はAlで形成されている。チャネル長は7μm、チャネル幅は4μ
m、第1のゲート電極とチャネル形成領域が重なっている部分における第1の絶縁膜の厚
さは110μm、第2のゲート電極とチャネル形成領域が重なっている部分における第2
の絶縁膜の厚さは110μmである。またチャネル形成領域の厚さは50nmであり、チ
ャネル長方向における第1の不純物領域の長さは1.5μmである。
ドープされており、第1の不純物領域には3×1017/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされており、第2の不純物領域には5×1019/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされている。
する第2の絶縁膜2906と、第2の絶縁膜に接する第2の電極2907を有している。
半導体膜2908は、チャネル形成領域2903と、チャネル形成領域2903に接する
第1の不純物領域2904と、第1の不純物領域2904に接する第2の不純物領域29
05を有している。
2の電極はAlで形成されている。チャネル長は7μm、チャネル幅は4μm、第2のゲ
ート電極とチャネル形成領域が重なっている部分における第2の絶縁膜の厚さは110μ
mである。またチャネル形成領域の厚さは50nmであり、チャネル長方向における第1
の不純物領域の長さは1.5μmである。
ドープされており、第1の不純物領域には3×1017/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされており、第2の不純物領域には5×1019/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされている。
24(A)のTFTのゲート電圧に対するドレイン電流の値を実線で示し、図24(B)
のTFTのゲート電圧に対するドレイン電流の値を破線で示した。
18V/decが得られた。また、図24(B)においてTFTの移動度86.3cm2
/V・s、S値0.160V/decが得られた。このことから、第1の電極と第2の電
極を設け、第2つの電極を電気的に接続した場合、電極を1つしか設けない場合に比べて
移動度が高くなり、S値が小さくなる。
26を用いて説明する。
タは、第1の電極3001と、第1の電極3001に接する第1の絶縁膜3002と、第
1の絶縁膜3002に接する半導体膜3008と、半導体膜3008に接する第2の絶縁
膜3006と、第2の絶縁膜に接する第2の電極3007を有している。半導体膜300
8は、チャネル形成領域3003と、チャネル形成領域3003に接する第1の不純物領
域3004と、第1の不純物領域3004に接する第2の不純物領域3005を有してい
る。
領域3005に添加されている一導電型の不純物の濃度よりも低い。
重なり合っている。そして、第1の電極3001と第2の電極3007には同じ電圧が印
加されている。
第1の不純物領域3004と重なっている。そして第1の電極3001は、チャネル形成
領域3003と重なっている部分においてほぼ平坦になっている。上記構成により、第1
の電極とチャネル形成領域とが、ほぼ一定の間隔をもって重なり合うことになる。この状
態において、第1の電極とチャネル形成領域とが重なっている部分における第1の絶縁膜
の膜厚と、第2の電極とチャネル形成領域とが重なっている部分における第2の絶縁膜の
膜厚とをほぼ同じにすると、S値をより小さくすることができる。
フトレジスタの代わりに図27に示すようなpチャネル型TFTを用いたデコーダを用い
る。なお、図27は走査線駆動回路の例である。
ファ部である。なお、バッファ部とは複数のバッファ(緩衝増幅器)が集積化された部分
を指す。
の入力信号線(以下、選択線という)であり、ここではA1、A1バー(A1の極性が反
転した信号)、A2、A2バー(A2の極性が反転した信号)、…An、Anバー(An
の極性が反転した信号)を示している。即ち、2n本の選択線が並んでいると考えれば良
い。
数が決まる。例えばVGA表示の画素部をもつ場合はゲート配線が480本となるため、
9bit分(n=9に相当する)で合計18本の選択線が必要となる。選択線902は図2
8のタイミングチャートに示す信号を伝送する。図28に示すように、A1の周波数を1
とすると、A2の周波数は2-1倍、A3の周波数は2-2倍、Anの周波数は2-(n-1)倍と
なる。
のNAND回路、903cは第n段のNANDである。NAND回路はゲート配線の本数
分が必要であり、ここではn個が必要となる。即ち、本発明ではデコーダ900が複数の
NAND回路からなる。
合わされてNAND回路を形成している。なお、実際には2n個のTFTがNAND回路
903に用いられている。また、pチャネル型TFT904〜909の各々のゲートは選
択線902(A1、A1バー、A2、A2バー…An、Anバー)のいずれかに接続され
ている。
呼ぶ)のいずれかに接続されたゲートを有するpチャネル型TFT904〜906は、互
いに並列に接続されており、共通のソースとして正電源線(VDH)910に接続され、共
通のドレインとして出力線911に接続されている。また、A1バー、A2バー…Anバ
ー(これらを負の選択線と呼ぶ)のいずれかに接続されたゲートを有するpチャネル型T
FT907〜909は、互いに直列に接続されており、回路端に位置するpチャネル型T
FT909のソースが負電源線(VDL)912に接続され、もう一方の回路端に位置する
pチャネル型TFT907のドレインが出力線911に接続されている。
(ここではpチャネル型TFT)および並列に接続されたn個の一導電型TFT(ここで
はpチャネル型TFT)を含む。但し、n個のNAND回路903a〜903cにおいて
、pチャネル型TFTと選択線との組み合わせはすべて異なる。即ち、出力線911は必
ず1本しか選択されないようになっており、選択線902には出力線911が端から順番
に選択されていくような信号が入力される。
ファ913a〜913cにより形成されている。但しバッファ913a〜913cはいず
れも同一構造で良い。
〜916を用いて形成される。デコーダ900からの出力線911はpチャネル型TFT
914(第1の一導電型TFT)のゲートと接続される。pチャネル型TFT914は接
地電源線(GND)917をソースとし、ゲート配線918をドレインとする。また、p
チャネル型TFT915(第2の一導電型TFT)は接地電源線917をゲートとし、正
電源線(VDH)919をソースとし、ゲート配線918をドレインとして常時オン状態と
なっている。
4)および第1の一導電型TFTに直列に接続され、且つ、第1の一導電型TFTのドレ
インをゲートとする第2の一導電型TFT(pチャネル型TFT915)を含む。
)をゲートとし、正電源線919をソースとし、ゲート配線918をドレインとする。な
お、接地電源線917は負電源線(但し画素のスイッチング素子として用いるpチャネル
型TFTがオン状態になるような電圧を与える電源線)としても構わない。
T914のチャネル幅(W2とする)との間にはW1<W2の関係がある。なお、チャネ
ル幅とはチャネル長に垂直な方向におけるチャネル形成領域の長さである。
るとき、pチャネル型TFT914はオフ状態(チャネルが形成されていない状態)とな
る。一方でpチャネル型TFT915は常にオン状態(チャネルが形成されている状態)
であるため、ゲート配線918には正電源線919の電圧が加えられる。
状態となる。このとき、pチャネル型TFT914のチャネル幅がpチャネル型TFT9
15のチャネル幅よりも大きいため、ゲート配線918の電位はpチャネル型TFT91
4側の出力に引っ張られ、結果的に接地電源線917の電圧がゲート配線918に加えら
れる。
のスイッチング素子として用いるpチャネル型TFTがオン状態になるような電圧)を出
力し、出力線911に正電圧が加えられているときは常に正電圧(画素のスイッチング素
子として用いるpチャネル型TFTがオフ状態になるような電圧)を出力する。
電圧に引き上げるリセットスイッチとして用いられる。即ち、ゲート配線918の選択期
間が終了したら。リセット信号を入力してゲート配線918に正電圧を加える。但しpチ
ャネル型TFT916は省略することもできる。
ーダ3301、ラッチ3302およびバッファ3303を含む。なお、デコーダ3301
およびバッファ3303の構成は走査線駆動回路と同様であるので、ここでの説明は省略
する。
よび第2段目のラッチ3305からなる。また、第1段目のラッチ3304および第2段
目のラッチ3305は、各々m個のpチャネル型TFT3306a〜3306cで形成さ
れる複数の単位ユニット3307aを有する。デコーダ3301からの出力線3308は
単位ユニット3307aを形成するm個のpチャネル型TFT3306a〜3306cの
ゲートに入力される。なお、mは任意の整数である。
ND回路も640個必要となり、選択線は20本(10bit分に相当する)必要となる。
しかし、m=8とすると必要なNAND回路は80個となり、必要な選択線は14本(7
bit分に相当する)となる。即ち、ソース配線の本数をM本とすると、必要なNAND回
路は(M/m)個となる。
1、V2…Vk)3309に接続される。即ち、出力線3308に負電圧が加えられると
一斉にpチャネル型TFT3306a〜3306cがオン状態となり、各々に対応するビ
デオ信号が取り込まれる。また、こうして取り込まれたビデオ信号は、pチャネル型TF
T3306a〜3306cの各々に接続されたコンデンサ3310a〜3310cに保持
される。
ト3307bはm個のpチャネル型TFT3311a〜3311cで形成される。pチャ
ネル型TFT3311a〜3311cのゲートはすべてラッチ信号線3312に接続され
、ラッチ信号線3312に負電圧が加えられると一斉にpチャネル型TFT3311a〜
3311cがオン状態となる。
TFT3311a〜3311cの各々に接続されたコンデンサ3313a〜3313cに
保持されると同時にバッファ3303へと出力される。そして、図27で説明したように
バッファを介してソース配線3314に出力される。以上のような動作のデータ線駆動回
路によりソース配線が順番に選択されることになる。
成することにより画素部および駆動回路をすべてpチャネル型TFTで形成することが可
能となる。従って、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する上でTFT工程の歩留
まりおよびスループットを大幅に向上させることができ、製造コストを低減することが可
能となる。
とする場合にも本発明は実施できる。
の電圧差(ゲート電圧Vgs)に対するドレイン電流Idの実測値について説明する。な
お、第1の電極をGNDにおとしたときと、第1の電極と第2の電極を電気的に接続した
ときの、それぞれの場合について実測値を求めた。また、比較のために、第1の電極を設
けないTFTの、ゲート電圧に対するドレイン電流Idの実測値も求めた。
つ電極を有するTFTの上面図を示し、図34(A)のA−A’における断面図を図34
(B)に示す。また図34(C)に、比較のための第2の電極のみ有するTFTの上面図
を示し、図34(C)のB−B’における断面図を図34(D)に示す。
膜901が50nmの厚さで成膜されており、下地膜901上に100nmのWが第1の
電極902として形成されている。そして第1の電極902を覆うように、下地膜901
上にゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁膜903が成膜されている。なお第1の絶縁
膜903は、110nmのSiNO膜で形成した。
に、SiNO膜を用いた厚さ115nmの第2の絶縁膜905を成膜した。そして第2の
絶縁膜905上に、2層の導電膜906a、906bからなる第2の電極906が形成さ
れている。本実施例では50nmのTaNと370nmWとを積層して第2の電極906
を形成した。また、半導体膜904に不純物が添加されており、半導体膜904はチャネ
ル形成領域907と、該チャネル形成領域を挟んでいる不純物領域908とを有している
。
み、図34(A)、(B)に示すTFTと異なっている。
圧Vgs)に対するドレイン電流Idの実測値を図31に示す。また、図34(A)、(
B)に示すTFTにおいて、第1の電極902をGNDにおとしたときの、第2の電極と
ソース領域との電圧差(ゲート電圧Vgs)に対するドレイン電流Idの実測値を図32
に示す。また、図34(A)、(B)に示すTFTにおいて、第1の電極902と第2の
電極906を電気的に接続したときの、第2の電極とソース領域との電圧差(ゲート電圧
Vgs)に対するドレイン電流Idの実測値を図33に示す。なお、各グラフにおいて、
実線はドレイン電流Idを示しており、破線は移動度を示す。
電極を設けた場合の方が、閾値が0に近くなり、S値が向上するのがわかる。また、図3
2と図33の比較から、第1の電極をグラウンドにおとした場合に比べて、第1の電極と
第2の電極とを電気的に接続した場合の方が、オン電流が高くなるのがわかる。
Claims (13)
- 第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜トランジスタと、発光素子とを有する発光装置であって、
前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電極に接する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接する半導体膜と、前記半導体膜に接する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接する第2の電極とをそれぞれ有しており、
前記第1の配線を覆って前記第1の絶縁膜が形成されており、前記第2の絶縁膜上に前記第2及び第3の配線が形成されており、前記第2及び第3の配線を覆って第3の絶縁膜が形成されており、前記第3の絶縁膜上に前記第4の配線が形成されており、
前記第1の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第1の電極とが接続されており、
前記第2の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第2の電極とが接続されており、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の配線に、他方は前記第2の薄膜トランジスタの前記第1及び第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第4の配線に、他方は前記発光素子が有する画素電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1において、
隣り合う前記第2の配線は、前記第3の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記第3の絶縁膜上に形成された第5の配線に共に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜トランジスタと、発光素子とを有する発光装置であって、
前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電極に接する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接する半導体膜と、前記半導体膜に接する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接する第2の電極とをそれぞれ有しており、
前記第1の配線を覆って前記第1の絶縁膜が形成されており、前記第2の絶縁膜上に前記第3及び第4の配線が形成されており、前記第3及び第4の配線を覆って第3の絶縁膜が形成されており、前記第3の絶縁膜上に前記第2の配線が形成されており、
前記第1の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第1の電極とが接続されており、
前記第2の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第2の電極とが接続されており、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の配線に、他方は前記第2の薄膜トランジスタの前記第1及び第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第4の配線に、他方は前記発光素子が有する画素電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜トランジスタと、発光素子とを有する発光装置であって、
前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電極に接する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接する半導体膜と、前記半導体膜に接する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接する第2の電極とをそれぞれ有しており、
前記第1の配線を覆って前記第1の絶縁膜が形成されており、前記第2の絶縁膜上に前記第3の配線が形成されており、前記第3の配線を覆って第3の絶縁膜が形成されており、前記第3の絶縁膜上に前記第2及び第4の配線が形成されており、
前記第1の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第1の電極とが接続されており、
前記第2の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第2の電極とが接続されており、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の配線に、他方は前記第2の薄膜トランジスタの前記第1及び第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第4の配線に、他方は前記発光素子が有する画素電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項4において、
隣り合う前記第2の配線は、前記第3の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記第2の絶縁膜上に形成された第5の配線に共に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜トランジスタと、発光素子とを有する発光装置であって、
前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電極に接する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接する半導体膜と、前記半導体膜に接する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接する第2の電極とをそれぞれ有しており、
前記第1及び第4の配線を覆って前記第1の絶縁膜が形成されており、前記第2の絶縁膜上に前記第3の配線が形成されており、前記第3の配線を覆って第3の絶縁膜が形成されており、前記第3の絶縁膜上に前記第2の配線が形成されており、
前記第1の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第1の電極とが接続されており、
前記第2の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第2の電極とが接続されており、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の配線に、他方は前記第2の薄膜トランジスタの前記第1及び第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第4の配線に、他方は前記発光素子が有する画素電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項6において、
隣り合う前記第4の配線は、前記第1及び前記第2の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記第2の絶縁膜上に形成された第5の配線に共に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜トランジスタと、発光素子とを有する発光装置であって、
前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電極に接する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接する半導体膜と、前記半導体膜に接する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接する第2の電極とをそれぞれ有しており、
前記第1の配線を覆って前記第1の絶縁膜が形成されており、前記第2の絶縁膜上に前記第2及び第3の配線が形成されており、前記第2及び第3の配線を覆って第3の絶縁膜が形成されており、前記第3の絶縁膜上に前記第4の配線が形成されており、
前記第1の配線と、前記第1及び第2の薄膜トランジスタの前記第1の電極とが接続されており、
前記第2の配線と、前記第1の薄膜トランジスタの前記第2の電極とが接続されており、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の配線に、他方は前記第2の薄膜トランジスタの前記第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第4の配線に、他方は前記発光素子が有する画素電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項8において、
隣り合う前記第2の配線は、前記第3の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記第3の絶縁膜上に形成された第5の配線に共に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項において、
前記第1の薄膜トランジスタの前記半導体膜が有する2つの不純物領域は、一方は前記第3の絶縁膜上に形成された第6の配線に、他方は前記第3の絶縁膜上に形成された第7の配線に、前記第2及び前記第3の絶縁膜に形成された第2のコンタクトホールを介して接続されており、
前記第6の配線は、前記第3の絶縁膜に形成された第3のコンタクトホールを介して前記第3の配線に接続されており、
前記第7の配線は、前記第3の絶縁膜に形成された第4のコンタクトホールを介して前記第2の薄膜トランジスタの前記第2の電極に接続されており、
前記第2の薄膜トランジスタの前記第2の電極は、前記第2の絶縁膜に形成された第5のコンタクトホールを介して前記第2の薄膜トランジスタの前記第1の電極に接続されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項において、
前記半導体膜は前記2つの不純物領域に挟まれたチャネル形成領域を有しており、前記第1の電極と前記第2の電極は、前記チャネル形成領域を間に挟んで重なり合っていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項11のいずれか1項において、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の誘電率がほぼ同じであり、
前記第1の絶縁膜の前記第1の電極と重なっている部分における膜厚と、前記第2の絶縁膜の前記第2の電極と重なっている部分における膜厚がほぼ同じであることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項12のいずれか1項において、
前記第1の絶縁膜は、化学的機械研磨により平坦化されていることを特徴とする発光装置。
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