JP2018050029A - 半導体装置、表示装置、半導体装置の製造方法及び表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3は、画素駆動回路が有する半導体装置110の構成例を示す平面図である。図4は、図3におけるIV−IV断面線による断面図である。半導体装置110は、絶縁性基板101、多結晶シリコン層111、第1ゲート絶縁層102、第1金属層103、酸化物半導体層121、第2ゲート絶縁層104、第2金属層105、層間絶縁層106、第3金属層107を含む。
本実施の形態では、第1ゲート絶縁層102又は酸化物半導体層121の界面付近に水素濃度が局所的に高い領域を形成した構成について説明する。
本実施の形態は、第1ゲート絶縁層102と第2ゲート絶縁層1042との間に第2層間絶縁層1041を設ける構成に関する。図14は、画素駆動回路が有する半導体装置110の構成例を示す平面図である。図15は、図14におけるXV−XV断面線による断面図である。図14及び図15において、図3、図4に示した実施の形態1の構成と同様なものは同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態4は、実施の形態2を基本とした具体例である。本実施の形態において、第1ゲート絶縁層112及び層間絶縁層106をSiOx とした。図16の水素化工程(ステップS6)の具体的なプロセス条件は、プロセス温度390℃、水素ガス圧力400Pa、RF電力密度1.3W/cm2 の水素プラズマとし、水素化処理時間は15分とした。
実施の形態5では、図16に示す製造手順においてステップS6の水素化工程と、ステップS13の第2層間絶縁層1041を形成する工程とを入れ替えた形態について説明する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
110 半導体装置
100 表示パネル
101 絶縁性基板
102 第1ゲート絶縁層
103 第1金属層
104 第2ゲート絶縁層
1042 第2ゲート絶縁層
1041 第2層間絶縁層
105 第2金属層
106 層間絶縁層
107 第3金属層
10 画素
11 第1トランジスタ
111 多結晶シリコン層(チャネル)
112 ゲート
113 ソース
114 ドレイン
12 第2トランジスタ
121 酸化物半導体層(チャネル)
122 ゲート
123 ソース
124 ドレイン
13 保持容量
14 有機EL素子
211 高水素濃度第1ゲート絶縁層
212 高水素濃度酸化物半導体層
213 高水素濃度第1ゲート絶縁層
214 高水素濃度第2層間絶縁層
DL 信号線
SL 走査線
VL 電源線
Claims (21)
- 絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成した多結晶シリコン層と、
前記多結晶シリコン層上に形成した第1ゲート絶縁層と、
前記第1ゲート絶縁層上に形成した第1金属層と、
前記第1ゲート絶縁層上に形成した酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上に形成した第2ゲート絶縁層と、
前記第2ゲート絶縁層上に形成した第2金属層と、
前記第2金属層上に形成した第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に形成した第3金属層と
を有し、
前記多結晶シリコン層をチャネルとし、ソース及びドレインと、ゲートを有する第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタと、
前記酸化物半導体層をチャネルとし、ソース及びドレインと、ゲートを有する第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタと
を備え、
前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタのゲートが第1金属層からなり、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタのゲートが第2金属層からなり、
前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタのソース及びドレインと、前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタのソース及びドレインが、前記第3金属層からなり、
前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタのソースまたはドレインと、前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタのゲートが電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置。 - 前記第1ゲート絶縁層及び前記酸化物半導体層の界面領域に水素濃度が極大となる高水素濃度領域を有すること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は、前記第1ゲート絶縁層の膜中領域又は前記酸化物半導体層の膜中領域における水素濃度の10倍以上、100倍未満であること
を特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は1×1021cm-3以上、1×1022cm-3未満であること
を特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第1ゲート絶縁層及び第2ゲート絶縁層間に形成された第2層間絶縁層を有し、
前記酸化物半導体層は前記第2層間絶縁層上に形成してあること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1ゲート絶縁層及び前記第2層間絶縁層の界面領域に水素濃度が極大となる高水素濃度領域を有すること
を特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は、前記第1ゲート絶縁層の膜中領域又は前記第2層間絶縁層の膜中領域における水素濃度の10倍以上、100倍未満であること
を特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は1×1021cm-3以上、1×1022cm-3未満であること
を特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記第2層間絶縁層及び前記酸化物半導体層の界面領域に水素濃度が極大となる高水素濃度領域を有すること
を特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は、前記第2層間絶縁層の膜中領域又は前記酸化物半導体層の膜中領域における水素濃度の10倍以上、100倍未満であること
を特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 - 前記高水素濃度領域における水素濃度は1×1021cm-3以上、1×1022cm-3未満であること
を特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 - 請求項1から請求項11の何れか一項に記載の半導体装置と、発光素子とを含み、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタは、前記発光素子に駆動電流を供給し、
前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタは、前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタのゲート電圧を制御する
ことを特徴とする表示装置。 - 前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタのソース又はドレインに電圧を印加するデータ線と、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタに電源電圧を印加する電源線と
を備え、
前記データ線及び前記電源線は、前記第3金属層で形成されていること
を特徴とする請求項12に記載の表示装置。 - 前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタのゲートに電圧を印加するスキャン線を備え、
前記スキャン線は、前記第1金属層で形成されていること
を特徴とする請求項12又は請求項13に記載の表示装置。 - 絶縁性基板を準備する工程と、
前記絶縁性基板上に、多結晶シリコンを含む第1チャネル半導体層を形成する工程、及び第1チャネル半導体層を水素化する工程を有する第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記絶縁基板上に、酸化物半導体を含む第2チャネル半導体層を、前記第1チャネル半導体層を水素化する工程の後に、形成する工程を有する第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタを形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記第1チャネル半導体層を形成する工程の後に、第1ゲート絶縁層を形成する工程、
前記第1ゲート絶縁層上に、ゲートを含む第1金属層を形成する工程、及び
前記第1チャネル半導体層を水素化する工程の後に、ソース及びドレインを含む第3金属層を形成する工程を有し、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記第2チャネル半導体層を形成する工程の後に、第2金属層を形成する工程により、ゲートを形成し、
前記第3金属層を形成する工程により、ソース及びドレインを形成すること
を特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。 - 絶縁性基板を準備する工程と、
前記絶縁性基板上に、多結晶シリコンを含む第1チャネル半導体層を形成する工程、及び第1チャネル半導体層を水素化する工程を有する第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記絶縁性基板上に、酸化物半導体を含む第2チャネル半導体層を、前記第1チャネル半導体層を水素化する工程の後に、形成する工程を有する第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタを形成する工程とを備え、
前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタを形成する工程は、ゲートに電圧を印加するスキャン線を形成する工程、及び
ソース又はドレインに電圧を印加するデータ線を形成する工程を含み、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタを形成する工程は、ソース又はドレインに電源電圧を印加する電源線を形成する工程
を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。 - 前記第1トップゲートプレーナ型薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記第1チャネル半導体層を形成する工程の後に、第1ゲート絶縁層を形成する工程、
前記第1ゲート絶縁層上に、ゲートを含む第1金属層を形成する工程、及び
前記第1チャネル半導体層を水素化する工程の後に、ソース及びドレインを含む第3金属層を形成する工程を有し、
前記第2トップゲートプレーナセルフアライン型薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記第2チャネル半導体層を形成する工程の後に、第2金属層を形成する工程により、ゲートを形成し、
前記第1金属層を形成する工程により、ソース及びドレインを形成すること
を特徴とする請求項17に記載の表示装置の製造方法。 - 前記データ線及び前記電源線は、前記第3金属層からなり、
前記データ線を形成する工程及び前記電源線を形成する工程は、前記第3金属層を形成する工程に含まれること
を特徴とする請求項18に記載の表示装置の製造方法。 - 前記スキャン線は、前記第1金属層からなり、
前記スキャン線を形成する工程は、前記第1金属層を形成する工程に含まれること
を特徴とする請求項18又は請求項19に記載の表示装置の製造方法。 - 前記水素化する工程は、水素プラズマ処理であること
を特徴とする請求項15から請求項20の何れか一項に記載の製造方法。
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