JP2011142316A - 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】具体的には、チャネル形成領域を含む酸化物半導体層には、キャリア濃度が可能な限り抑制され、且つ広いバンドギャップを有する酸化物半導体を用い、ソース電極、及びドレイン電極には、水素及び酸素欠損を含む酸化物導電体を用い、該酸化物導電層と該酸化物半導体層の間に水素及び酸素の拡散を阻害するバリア層を設け、当該バリア層を介して酸化物導電層と酸化物半導体層を電気的に接続する構成とすればよい。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、半導体装置の一態様として可視光を透過するボトムゲート型のトランジスタについて、図1(A−1)、図1(A−2)、図1(B−1)、及び図1(B−2)を用いて説明する。
酸化物半導体において、DOS(density of state)等の物性研究は多くなされているが、これらの研究は、局在準位そのものを十分に減らすという思想を含まない。開示する発明の一態様では、局在準位の原因たり得る水や水素を酸化物半導体中より除去することで、高純度化し、真性化(i型化)した酸化物半導体を作製する。これは、局在準位そのものを十分に減らすという思想に立脚するものである。そして、これによって極めて優れた工業製品の製造を可能とするものである。
ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタの電導機構につき、図2乃至図5を用いて説明する。なお、以下の説明では、理解の容易のため理想的な状況を仮定しており、そのすべてが現実の様子を反映しているとは限らない。また、以下の説明はあくまでも一考察に過ぎず、発明の有効性に影響を与えるものではないことを付記する。
本実施の形態では、半導体装置の一態様として可視光を透過するボトムゲート型のトランジスタを適用した表示装置について図6を用いて説明する。また、可視光を透過するボトムゲート型のトランジスタの作製方法について、図7を用いて説明する。
本実施の形態では、半導体装置と同一基板上に設けられる端子部の構成の一例を図8に示す。なお、図8において、図1と同じ箇所には同じ符号を用いて説明する。
本実施の形態では、酸化物半導体層のチャネル形成領域の上下に絶縁層を介して一対の電極層を配置する4端子構造のトランジスタを2つ用いてインバータ回路を構成する例を、図9を用いて以下に説明する。図9(A)に示すトランジスタは、実施の形態1の図1に示したトランジスタ152と同様な方法で作成できる。なお、本実施の形態のインバータ回路は画素部を駆動する駆動回路に用いることができる。
本実施の形態では、画素部の透光性を有するトランジスタと同一基板上に、同一の工程で並行して作製できるトランジスタを有する駆動回路と、それを用いた表示装置の駆動方法の一例について以下に説明する。
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例として、実施の形態1または実施の形態2と同様に形成したトランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する半導体装置(表示装置ともいう)を作製することができる。また、実施の形態1または実施の形態2と同様に形成したトランジスタを用いた駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例として発光表示装置を示す。表示装置の有する表示素子としては、本実施の形態ではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例である表示装置として電子ペーパーの例を示す。
本発明の一態様の表示装置は、電子ペーパーとして適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図20、図21に示す。
本発明の一態様に係る半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
11 配線
12 配線
13 配線
14 配線
15 配線
16 配線
17 配線
21 入力端子
22 入力端子
23 入力端子
24 入力端子
25 入力端子
26 出力端子
27 出力端子
31 トランジスタ
32 トランジスタ
33 トランジスタ
34 トランジスタ
35 トランジスタ
36 トランジスタ
37 トランジスタ
38 トランジスタ
39 トランジスタ
40 トランジスタ
41 トランジスタ
51 電源線
52 電源線
53 電源線
61 期間
62 期間
100 基板
102 絶縁層
102a 絶縁層
107 絶縁層
107c 絶縁層
108 絶縁層
109 絶縁層
111a ゲート電極
111b 容量電極
111c ゲート配線
111d ゲート電極
111e 導電層
111f 導電層
113a 酸化物半導体層
113c 酸化物半導体層
114a バリア層
114b バリア層
114e バリア層
114f バリア層
115a 電極
115b 電極
115e 導電層
115f 導電層
116 導電層
116a 信号線
116b 信号線
116c 電極
116d 電極
120 画素電極
123 酸化物半導体層
126a 開口部
126b 開口部
127 開口部
127a 開口部
127b 開口部
128 開口部
129 導電層
151 トランジスタ
152 トランジスタ
153 トランジスタ
154 トランジスタ
400 基板
402 絶縁層
404a 酸化物半導体層
404b 酸化物半導体層
408 コンタクトホール
410a 配線
410b 配線
410c 配線
411 端子
412 端子
421a ゲート電極
421b ゲート電極
422a 電極
422b 電極
428 絶縁層
440A トランジスタ
440B トランジスタ
455a 電極
455b 電極
455c 電極
455d 電極
580 基板
581 トランジスタ
583 層間絶縁膜
584 保護膜
585 絶縁層
587 電極層
588 電極層
589 球形粒子
590a 黒色領域
590b 白色領域
594 キャビティ
595 充填材
596 基板
1000 携帯電話機
1001 筐体
1002 表示部
1003 操作ボタン
1004 外部接続ポート
1005 スピーカ
1006 マイク
2600 トランジスタ基板
2601 対向基板
2602 シール材
2603 画素部
2604 表示素子
2605 着色層
2606 偏光板
2607 偏光板
2608 配線回路部
2609 フレキシブル配線基板
2610 冷陰極管
2611 反射板
2612 回路基板
2613 拡散板
2631 ポスター
2632 車内広告
2700 電子書籍
2701 筐体
2703 筐体
2705 表示部
2707 表示部
2711 軸部
2721 電源
2723 操作キー
2725 スピーカ
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶層
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 絶縁層
4021 絶縁層
4030 画素電極層
4031 対向電極層
4032 絶縁層
4033 絶縁層
4035 スペーサ
4501 基板
4502 画素部
4503a 信号線駆動回路
4503b 信号線駆動回路
4504a 走査線駆動回路
4504b 走査線駆動回路
4505 シール材
4506 基板
4507 充填材
4509 トランジスタ
4510 トランジスタ
4511 発光素子
4512 電界発光層
4513 電極層
4515 接続端子電極
4516 端子電極
4517 電極層
4518a FPC
4519 異方性導電膜
4520 隔壁
4540 導電層
4544 絶縁層
5300 基板
5301 画素部
5302 走査線駆動回路
5303 走査線駆動回路
5304 信号線駆動回路
5305 タイミング制御回路
5601 シフトレジスタ
5602 スイッチング回路
5603 トランジスタ
5604 配線
5605 配線
6400 画素
6401 スイッチング用トランジスタ
6402 駆動用トランジスタ
6403 容量素子
6404 発光素子
6405 信号線
6406 走査線
6407 電源線
6408 共通電極
7001 駆動用トランジスタ
7002 発光素子
7003 電極
7004 EL層
7005 電極
7009 隔壁
7010 基板
7011 駆動用トランジスタ
7012 発光素子
7013 電極
7014 EL層
7015 電極
7016 遮蔽膜
7017 導電膜
7019 隔壁
7020 基板
7021 駆動用トランジスタ
7022 発光素子
7023 電極
7024 EL層
7025 電極
7027 導電膜
7029 隔壁
7030 ゲート絶縁層
7032 絶縁層
7033 カラーフィルタ層
7034 オーバーコート層
7035 保護絶縁層
7040 ゲート絶縁層
7042 絶縁層
7043 カラーフィルタ層
7044 オーバーコート層
7045 保護絶縁層
7052 保護絶縁層
7053 平坦化絶縁層
7055 絶縁層
9600 テレビジョン装置
9601 筐体
9603 表示部
9605 スタンド
9607 表示部
9609 操作キー
9610 リモコン操作機
9700 デジタルフォトフレーム
9701 筐体
9703 表示部
9881 筐体
9882 表示部
9883 表示部
9884 スピーカ部
9885 操作キー
9886 記録媒体挿入部
9887 接続端子
9888 センサ
9889 マイクロフォン
9890 LEDランプ
9891 筐体
9893 連結部
9900 スロットマシン
9901 筐体
9903 表示部
Claims (8)
- 透光性を有する基板の絶縁表面上に透光性を有するゲート電極と、
前記ゲート電極上に第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に高純度化された酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上に前記ゲート電極と端部を重畳する第1の電極、及び第2の電極と、
前記酸化物半導体層と前記第1の電極の間、及び前記酸化物半導体層と前記第2の電極の間にそれぞれ透光性を有するバリア層と、
前記酸化物半導体層のチャネルが形成される領域の反対側の面に接する第2の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層のキャリア濃度が、1×1014/cm3未満であり、
前記第1の電極、及び前記第2の電極は透光性を有し、抵抗率が2000×10−6Ω・cm以下である酸化物導電層を含み、
前記バリア層が窒化物を含む半導体装置。 - 前記ゲート電極と電気的に接続するゲート配線を有し、
前記ゲート配線が金属を含む請求項1記載の半導体装置。 - 前記第2の絶縁層に形成された開口を介して、前記第1の電極、または前記第2の電極と電気的に接続する信号線を有し、
前記信号線が金属を含む請求項1または請求項2記載の半導体装置。 - 前記信号線上に第3の絶縁層を有し、
前記第3の絶縁層と前記第1の絶縁層が周囲を囲んで接する請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記基板上に第1の容量電極と、
前記第1の容量電極上に前記第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に第2の容量電極を有し、
前記第1の容量電極が前記ゲート電極と同一の材料を含み、
前記第2の容量電極が前記第1の電極及び前記第2の電極と同一の材料を含む請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記ゲート配線と前記信号線の交差部に前記第1の絶縁層、前記第2の絶縁層、並びに前記酸化物半導体層を挟む請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 透光性を有する基板の絶縁表面上に請求項1乃至請求項6記載の半導体装置と、
第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極上に前記第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に前記酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なるチャネル保護層と、
前記チャネル保護層上に端部を有する第3の電極、及び第4の電極と、を有し、
前記第2のゲート電極は前記ゲート配線と同一の材料からなり、
前記チャネル保護層は前記第2の絶縁層と同一の材料からなり、
前記第3の電極、及び前記第4の電極は前記信号線と同一の材料からなる半導体装置。 - 透光性を有する基板の絶縁表面上に透光性を有する酸化物導電層を含むゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層上に透光性を有する酸化物半導体層を形成し、
不活性ガス雰囲気中で前記酸化物半導体層を設けた前記基板の温度を350℃以上700℃以下に加熱処理し、
前記酸化物半導体層を覆うバリア層を形成し、
前記バリア層上に透光性を有する酸化物導電層を還元雰囲気で形成し、
前記ゲート電極上に端部を重畳し、前記バリア層を介して前記酸化物半導体層に電気的に接続する第1の電極、及び第2の電極を形成し、
前記酸化物半導体層と前記第1の電極、及び前記第2の電極上に第2の絶縁層を形成する、
キャリア濃度が1×1014/cm3未満の酸化物半導体層と、抵抗率が2000×10−6Ω・cm以下である酸化物導電層を有する半導体装置の作製方法。
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