JP2019186301A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

表示装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019186301A
JP2019186301A JP2018072325A JP2018072325A JP2019186301A JP 2019186301 A JP2019186301 A JP 2019186301A JP 2018072325 A JP2018072325 A JP 2018072325A JP 2018072325 A JP2018072325 A JP 2018072325A JP 2019186301 A JP2019186301 A JP 2019186301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tft
hole
display device
insulating film
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018072325A
Other languages
English (en)
Inventor
美由紀 石川
Miyuki Ishikawa
美由紀 石川
将志 津吹
Masashi Tsubuki
将志 津吹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2018072325A priority Critical patent/JP2019186301A/ja
Priority to US16/368,841 priority patent/US10930720B2/en
Publication of JP2019186301A publication Critical patent/JP2019186301A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1218—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition or structure of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1248—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition or shape of the interlayer dielectric specially adapted to the circuit arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
    • H01L27/1262—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or coating of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41733—Source or drain electrodes for field effect devices for thin film transistors with insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4908—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51—Insulating materials associated therewith
    • H01L29/518—Insulating materials associated therewith the insulating material containing nitrogen, e.g. nitride, oxynitride, nitrogen-doped material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78645—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
    • H01L29/78648—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • G02F1/13685—Top gates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/123—Connection of the pixel electrodes to the thin film transistors [TFT]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/124—Insulating layers formed between TFT elements and OLED elements

Abstract

【課題】表示装置の画素に酸化物半導体で構成されるＴＦＴを安定化させ、高品質の画像を有する表示装置を実現する。【解決手段】第１のＴＦＴと第２のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示領域を有する表示領域であって、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは酸化物半導体１０５で構成され、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは層間絶縁膜１０８、１０９によって覆われており、前記層間絶縁膜１０８、１０９には、前記第１のＴＦＴのドレイン１０５１を接続するための第１のスルーホール１２１が形成され、前記第１のスルーホール１２１の中心と前記第１のＴＦＴのチャネルの端部との距離ｄ１は、前記第１のスルーホール１２１の中心と前記第２のＴＦＴのチャネルの端部との距離ｄ２よりも短く、前記第１のスルーホール１２１のチャネル長は前記第２のＴＦＴのチャネル長よりも短いことを特徴とする表示装置。【選択図】図１８

Description

本発明は表示装置に係り、酸化物半導体を用いたＴＦＴを有する表示装置に関する。
有機ＥＬ表示装置は各画素内にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で形成された駆動トランジスタ、スイッチングトランジスタを有し、また、液晶表示装置は画素内に、ＴＦＴで形成されたスイッチングトランジスタを有している。有機ＥＬ表示装置では、画素内に２個以上のＴＦＴを有しているので、ＴＦＴ間の特性の変化も問題になる。
酸化物半導体はＯＦＦ抵抗が高く、これをＴＦＴに用いるとＯＦＦ電流を小さくすることが出来る。したがって、画素電極電位の変動を小さくすることが出来る。また、酸化物半導体を用いたＴＦＴは、ポリシリコン等を用いたＴＦＴよりも低温で形成することが出来るので、樹脂基板を用いた表示装置を実現することが出来る。
酸化物半導体を用いたＴＦＴでは、酸化物半導体層のチャネル領域以外を水素によって還元することで、ドレイン領域およびソース領域を構成することができる。この場合、水素がチャネル領域に拡散すると、ＴＦＴがディプリートしてしまう。特許文献１には、水素の拡散を制御して、チャネルの特性を維持しつつ、ドレインまたはソースに供給された水素を拡散させ、ポリシリコンＴＦＴにおけるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域と同じ作用をする領域、すなわち、チャネルとドレインの間にチャネル領域よりも抵抗が小さく、ドレインあるいはソースよりも抵抗が大きい領域を形成する構成が記載されている。
特開２０１７−８５０７９号公報
ＴＦＴを用いた表示装置では、多くの絶縁膜が使用される。絶縁膜には、有機絶縁膜と無機絶縁膜が存在する。シリコン酸化膜（以後、ＳｉＯで代表させる）およびシリコン窒化膜（以後ＳｉＮで代表させる）は無機絶縁の代表的なものである。ＳｉＯ膜もＳｉＮ膜もＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成される。
ＣＶＤで形成されたＳｉＮ膜は、ベーキングした際に、水素を放出する。水素が酸化物半導体で形成されたＴＦＴのチャネルに侵入すると、酸化物半導体を還元し、特性に変動をきたす。
特に、ＴＦＴのチャネル長（ソースとドレインを結ぶ方向の長さ）が短くなると、深刻な問題になり、場合によっては、ＴＦＴがディプリートしてしまう場合もある。しかし、ＳｉＮは、水分等に対して優れたブロック性を有しているので、ＳｉＮ膜は必須である。
本発明の課題は、ＳｉＮ等から放出された水素が酸化物半導体の特性に対して影響が出にくい構成を実現することである。
本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
（１）第１のＴＦＴと第２のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示領域を有する表示領域であって、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは酸化物半導体で構成され、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは層間絶縁膜によって覆われており、前記層間絶縁膜には、前記第１のＴＦＴのドレインを接続するための第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホールの中心と前記第１のＴＦＴのチャネルの端部との距離ｄ１は、前記第１のスルーホールの中心と前記第２のＴＦＴのチャネルの端部との距離よりも短く、前記第１のスルーホールのチャネル長は前記第２のＴＦＴのチャネル長よりも短いことを特徴とする表示装置。
（２）第１のＴＦＴと第２のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示領域を有する表示領域であって、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは酸化物半導体で構成され、前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは層間絶縁膜によって覆われており、前記層間絶縁膜には、前記第１のＴＦＴのドレインあるいはソースを接続するための第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホールの中心と前記第１のＴＦＴのチャネルの端部との距離はｄ１であり、前記第１のＴＦＴのチャネル長はｃｌ１であり、前記層間絶縁膜には、前記第２のＴＦＴのドレインあるいはソースを接続するための第２のスルーホールが形成され、前記第２のスルーホールの中心と前記第２のＴＦＴのチャネルの端部との距離はｄ２であり、前記第２のＴＦＴのチャネル長はｃｌ２である場合、ｄ１＜ｄ２の場合は、ｃｌ１＜ｃｌ２であることを特徴とする表示装置。
（３）酸化物半導体による第１のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示装置の製造方法であって、基板上に第１の窒化シリコン膜と第１の酸化シリコン膜を有する下地膜を形成し、前記下地膜の上に前記第１のＴＦＴを形成し、前記第１のＴＦＴを覆って層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜に前記第１のＴＦＴのドレインまたはソースに対応する第１のスルーホールを形成し、前記第１のスルーホールの中心から前記第１のＴＦＴのチャネルの端部までの距離が２０μｍより小さい場合は、前記第１のＴＦＴのチャネル長は４μｍよりも小さくし、前記第１のスルーホールの中心から前記第１のＴＦＴのチャネルの端部までの距離が２０μｍ以上の場合は、前記第１のＴＦＴのチャネル長は４μｍ以上とすることを特徴とする表示装置の製造方法。
有機ＥＬ表示装置の平面図である。 有機ＥＬ表示装置の画素の等価回路である。 有機ＥＬ表示装置の断面図である。 本発明の作用を説明する断面図である。 本発明の作用を説明する他の断面図である。 特性を測定したＴＦＴの平面図である。 特性を測定したＴＦＴの断面図である。 水素の影響が無い場合のＴＦＴのＶｇ−Ｉｄ特性である。 水素の影響が小さい場合のＴＦＴのＶｇ−Ｉｄ特性である。 水素の影響によって、ＴＥＴがディプリートした場合のＶｇ−Ｉｄ特性である。 水素の影響下における、ＴＦＴのチャネル長とスレッショルド電圧の変化の関係を示すグラフである。 酸化物半導体によるＴＦＴの1例を示す断面図である。 スルーホールの中心とチャネル端部の距離ｄの定義の例を示す平面図である。 スルーホールの中心とチャネル端部の距離ｄの定義の例を示す他の平面図である。 スルーホールの中心とチャネル端部の距離ｄの定義の例を示すさらに他の平面図である。 スルーホールの中心とチャネル端部の距離ｄの定義の例を示すさらに他の平面図である。 スルーホールの中心とチャネル端部の距離ｄの定義の例を示すさらに他の平面図である。 実施例２の例を示す断面図である。 実施例３である、トップゲートＴＦＴの場合の有機ＥＬ表示装置の断面図である。 トップゲートＴＦＴの場合の本発明の作用を説明する断面図である。 トップゲートＴＦＴの場合の本発明の作用を説明する他の断面図である。 トップゲートＴＦＴの場合の拡大断面図である。 トップゲートＴＦＴの場合の他の例を示す拡大断面図である。 トップゲートＴＦＴの場合のさらに他の例を示す拡大断面図である。 実施例４であるデュアルゲートＴＦＴの場合の、スルーホールとチャネル端部の距離ｄの定義の例である。 デュアルゲートＴＦＴの場合の、スルーホールとチャネル端部の距離ｄの定義の他の例である。 実施例５におけるＴＦＴ部分の断面図である。 液晶表示装置の平面図である。 液晶表示装置の画素部の平面図である。 液晶表示装置の画素部の断面図である。 液晶表示装置の画素部の他の形態の平面図である。 液晶表示装置の画素部のさらに他の形態の平面図である。
以下、実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。酸化物半導体としては、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯＮ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等がある。酸化物半導体のうち、光学的に透明でかつ結晶質でないものはＴＡＯＳ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ばれている。本明細書では、酸化物半導体をＴＡＯＳと呼ぶこともある。実施例１乃至５で、本発明を有機ＥＬ表示装置に適用した場合について説明し、実施例６で本発明を液晶表示装置に適用した場合を説明する。
図１において、表示領域１０の両側には走査線駆動回路２０が形成されている。表示領域１０には、横方向（ｘ方向）に走査線１１が延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。映像信号線１２及び電源線１３が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１１と、映像信号線１２及び電源線１３で囲まれた領域が画素１４となっており、画素１４内には、ＴＦＴで形成された駆動トランジスタ、スイッチングトランジスタ、光を発光する有機ＥＬ層等が形成されている。
ＴＦＴ基板１００の１辺には端子領域３０が形成されている。端子領域３０には、映像信号線を駆動するためにドライバＩＣ３１が搭載され、有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するためにフレキシブル配線基板３２が接続されている。
ＴＦＴ基板１００を例えば０．２ｍｍ以下のガラスで形成すればディスプレイを湾曲して使用することが出来る。また、ＴＦＴ基板１００をポリイミド等の樹脂で形成すれば、フレキシブルな表示装置を形成することが出来る。ポリイミドは機械的な強度、耐熱性等から表示装置の基板として優れた特性を有している。酸化物半導体を用いたＴＦＴは、ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いたＴＦＴよりもプロセス温度が低いので、樹脂で形成したＴＦＴ基板を用いることが出来る。
図２は有機ＥＬ表示装置の画素部の等価回路の例である。図３において、走査線１１が横方向に延在している。また、カソード線１５が横方向に延在しているが、これは、等価回路上での表現であり、カソード線１５は後で説明するように、表示領域１０を覆って全面に形成されている。映像信号線１２が縦方向に延在し、また、電源線１３が縦方向に延在している。走査線１１と映像信号線１２あるいは電源線１３によって囲まれた領域が画素になっている。
図２において、スイッチングトランジスタＴ１のドレインが映像信号線１２と接続し、ゲートが走査線１１と接続している。駆動トランジスタＴ２のドレインが電源線１３と接続し、ソースが有機ＥＬ層ＥＬと接続している。駆動トランジスタＴ２のゲートはスイッチングトランジスタＴ１のソースと接続している。また、駆動トランジスタＴ２のゲートとソースの間に蓄積容量Ｃｓが接続されている。
図２において、スイッチングトランジスタＴ１が走査信号を受けると、スイッチングトランジスタを通して映像信号が蓄積容量Ｃｓに蓄積され、駆動トランジスタＴ２は、蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷による電位にしたがって、有機ＥＬ層ＥＬに電流を供給する。駆動トランジスタＴ２の一方の電極は蓄積容量Ｃｓの一方の電極となっている。図３で説明するトランジスタは駆動トランジスタＴ２である。
図３は有機ＥＬ表示装置の表示領域１０の断面図である。ＴＦＴ基板１００の上には、下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１は、上層に形成される酸化物半導体１０５、あるいは、有機ＥＬ層１１５がガラスあるいは樹脂からの不純物によって汚染されることを防止することと、樹脂基板あるいはガラス基板との接着力を向上することである。
下地膜１０１は例えば、シリコン酸化膜（以後ＳｉＯで代表させる）とシリコン窒化膜（以後ＳｉＮで代表させる）積層構造となっている。あるいは、ＳｉＮ膜をＳｉＯ膜で挟んだ３層構成となっている。この場合、下層のＳｉＯは、不純物の侵入を防止するとともに、ＴＦＴ基板１００である、ガラスあるいはポリイミドとの接着性を確保する。ＳｉＮは、ガラス基板あるいはポリイミド基板からの、特に水分等に対する優れたバリア性を有する。上層のＳｉＯ膜は、不純物に対するバリアの役割を有するともに、ＳｉＯ膜の上に形成される層との接着力の向上をはかる。
図３において、下地膜１０１の上に形成されるＴＦＴは図２における駆動ＴＦＴであるＴ２に相当する。そして、電源線側がドレイン電極側になる。図３において、下地膜１０１の上には、ボトムゲート電極１０２が形成されている。ボトムゲート電極１０２は、抵抗を小さくしたい場合、例えば、Ｔｉ（１００ｎｍ）‐Ａｌ（３００ｎｍ）‐Ｔｉ（１００ｎｍ）の積層構造で構成される。ボトムゲート電極１０２は酸化物半導体１０５に対する遮光膜としての役割も有する。なお、ボトムゲート１０２は、図２におけるスイッチングＴＦＴであるＴ１のソースと接続する。
ボトムゲート電極１０２と酸化物半導体１０５の間に第１ゲート絶縁膜１０３と第２ゲート絶縁膜１０４の２層構造からなるゲート絶縁膜が形成されている。第１ゲート絶縁膜１０３は、例えば、２００ｎｍのＳｉＮ膜で形成され、第２ゲート絶縁膜１０４は３００ｎｍのＳｉＯ膜で形成されている。ＳｉＮ膜は誘電率が高いので、ゲート電圧による絶縁破壊を防止する効果がある。また、ＳｉＮ膜は水分等に対する優れたブロック効果を有する。第２ゲート絶縁膜１０４は、上に形成される酸化物半導体１０５と接触するので、酸化物半導体１０５に酸素を供給し、酸化物半導体１０５の特性を安定化する役割を有する。
図３において、第２ゲート絶縁膜１０４の上に酸化物半導体１０５が形成されている。酸化物半導体１０５は例えばＩＧＺＯで形成され、スパッタリングによって形成される。酸化物半導体１０５をパターニング後、酸化物半導体１０５の両側を第１ドレイン電極１０６、第１ソース電極１０７で覆う。第１ドレイン電極１０６あるいは、第１ソース電極１０７は、Ｍｏ、Ｔｉあるいは、Ｍｏ合金等で形成される。金属は酸化物半導体１０５から酸素を奪って酸化物半導体１０５を還元し、酸化物半導体に１０５導電性を付与する。つまり、図１３において、金属と重なっている酸化物半導体１０５の部分は導電性となり、ドレイン１０５１あるいはソース１０５２となっている。
第１ドレイン電極１０６、第１ソース電極１０７をパターニングした後、ＳｉＯで形成される第１層間絶縁膜１０８を形成し、その上にＳｉＮによる第２層間絶縁膜１０９を形成する。そして、第１層間絶縁膜１０８と第２層間絶縁膜１０９を貫通して、第２ドレイン電極１１０のためのスルーホール１２１と第２ソース電極１１１のためのスルーホール１２２を形成する。
スルーホール１２１、１２２を形成した後、ベーキングを行う。このベーキングによって、ＳｉＯで形成された第１層間絶縁膜１０８及びＳｉＯで形成された第２ゲート電極１０４から酸素を酸化物半導体１０５に送り込み、酸化物半導体１０５の特性を安定化させる。しかし、このベーキングにおいて、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜１０３から水素が放出される。この水素が酸化物半導体１０５のチャネルに達するとＴＦＴの特性を変化させる。
特に、チャネル長が短くなると、この水素の影響が大きくなる。極端な場合は、チャネルが導通してしまう（ディプリートする）場合がある。本発明者は、水素の放出にスルーホール１２１及び１２２が重要な役割を有することを発見し、スルーホールの１２１，１２２位置とチャネル長の関係を規定することによって、ＳｉＮ膜から放出される水素によるＴＦＴ特性への影響を軽減するものである。
図３において、スルーホール１２１に第２ドレイン電極１１０を形成し、スルーホール１２２に第２ソース電極１１１を形成する。層間絶縁膜１０９、ドレイン電極１１０、ソース電極１１１等を覆って有機パッシベーション膜１１２をアクリル等の樹脂で形成する。有機パッシベーション膜１１２は平坦化膜としての役割を有しているので、１．５μｍ乃至４μｍ程度と、厚く形成される。
有機パッシベーション膜１１２にスルーホールを形成し、下部電極１１３とソース電極１１１の接続を行う。下部電極１１３は下層が銀の薄膜等で形成された反射電極であり、上層が有機ＥＬ層１１５に対するアノードとして動作する。アノードは例えば透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成する。
下部電極１１３、有機パッシベーション膜１１２等を覆ってバンク１１４を形成する。バンク１１４はアクリル等の樹脂で形成される。バンク１１４の役割は、下部電極１１３の上に形成される有機ＥＬ層１１５が下部電極１１３の端部において段切れを生じないようにすることと、画素間を区画することである。バンク１１４は当初は全面に形成され、その後、有機ＥＬ層１１５が形成される部分、すなわち、発光部分にホールを形成する構成となっている。
図３において、バンク１１４のホール内において、下部電極１１３の上に有機ＥＬ層１１５が形成される。有機ＥＬ層１１５は、例えば、下から順に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の５層から形成されている。
有機ＥＬ層１１５の上には、透明電極によってカソードとなる上部電極１１６が形成されている。上部電極１１６は透明である必要がある。上部電極１１６は例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜あるいは、銀等の金属の薄膜で形成されている。金属も薄膜化すると、透明に近くなる。上部電極１１６は、各画素共通に表示領域１０全面に形成される。
有機ＥＬ層１１５は水分に弱く、また、薄いので機械的に弱い。そこで、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜等の無機膜、及び、アクリル等で形成された有機膜等の積層膜で形成される保護膜１１７が上部電極１１６を覆って形成される。ＳｉＮ膜は水分に対するバリア層となり、有機膜は機械的なバッファーを構成し、ＳｉＯ膜は、バリア層としての役割の他、他の膜との接着力を向上させる。
有機ＥＬ表示装置は反射電極を有しているので、外光を反射する。外光の反射は視認性を劣化させる。そこで、図３に示す有機ＥＬ表示装置は、表示面に、粘着材１１８を介して円偏光板１１９を配置して外光の反射を防止している。
図４及び図５は、本発明の原理を示すＴＦＴ付近の断面図である。図４は、スルーホール１２１、１２２がチャネル１０５の近傍にある場合である。図４の構成は、図３で説明したとおりである。すなわち、ボトムゲート電極１０２を覆った、ＳｉＮによる第１ゲート絶縁膜１０３、ＳｉＯによる第２ゲート絶縁膜１０４を形成し、その上に酸化物半導体１０５を形成する。酸化物半導体１０５の上に第１ドレイン電極１０６及び第１ソース電極１０７を形成し、その上にＳｉＯによる第１層間絶縁膜１０８、ＳｉＮによる第２層間絶縁膜１０９を形成する。
第1層間絶縁膜１０８、第２層間絶縁膜１０９を貫通してスルーホール１２１及びスルーホール１２２を形成した後、ベーキングを行う。この時、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜１０３から水素が放出される。水素がチャネルに達すると、酸化物半導体１０５を還元し、ＴＦＴの特性に重大な影響を与える。特に、チャネル長が小さいほど、その影響が大きい。ＴＦＴ基板１００に樹脂を用いた場合、樹脂からも水素が放出されるので、水素の影響はより深刻になる。
図４では、チャネルの近傍に、スルーホール１２１及びスルーホール１２２が形成されているので、水素は、スルーホールに向かって拡散し、チャネルへの影響を抑えることが出来る。図４における矢印は、水素の拡散方向を示している。図４に示すような構成であれば、チャネル長を短くすることが出来る。
図４において、スルーホールの位置とチャネル位置の具体的な距離は、スルーホールの中心からチャネル１０５の端部までの距離ｄと定義する。例えば、ｄが２０μｍより小さければ、チャネル長ｃｌは４μｍより小さくすることが出来る。ところで、図４において、スルーホール１２１、１２２の下に金属で形成された第１ドレイン電極１０６、第１ソース電極１０７が存在する。しかし、水素は金属を透過するので、第１ドレイン電極１０６、第１ソース電極１０７が水素に対するブロックにはならない。
図５は、スルーホール１２１、１２２がチャネル１０５から離れて存在している場合である。このような場合、ＴＦＴのチャネル付近において、第１層間絶縁膜１０６及び第２層間絶縁膜１０７を形成した後のベーキングによって、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜１０３から放出された水素は逃げ場がないので、チャネル１０５に向かい、チャネル１０５の特性を変動させる。図５の矢印は、水素の拡散方向である。
図５の場合、具体的には、スルーホール１２１の中心とチャネル端部の距離ｄが２０μｍ以上になると、水素のチャネルへの影響が大きくなる。図５のような場合は、チャネル長ｃｌは、４μｍ以上とする必要がある。チャネル長が長ければ、水素の特性への影響を抑制することができる。
図８乃至図１１は、水素の影響、すなわち、ＴＦＴのチャネル長ｃｌと、スルーホールとチャネルとの距離ｄを評価したデータである。図６は測定したＴＦＴの平面図である。図６において、ドレイン電極１０６側とソース電極１０７側とは非対称となっている。ソース電極１０７側のスルーホール１２２のチャネル１０５からの距離ｄｄは非常に大きく、スルーホールの影響が出ない領域である。一方、ドレイン電極１０６側のスルーホール１２１とチャネル間の距離ｄは非常に小さく、このｄを変化させることによって種々のデータを取得している。図６において、チャネル長ｃｌは３μｍ、チャネル幅ｃｗは４μｍである。
図７は図６に対応する断面図である。図７の層構成は図３、図４、図５で説明したのと同じである。図７において、ソース電極１０７側のスルーホール１２２はチャネル１０５から遠く離れており、スルーホール１２２のチャネル１０５への影響は無い。図７においてドレイン電極１０６側のスルーホール１２１とチャネル１０５との距離ｄは近く、このｄの値を変化させてデータを取得している。ゲート電極１０２には電圧Ｖｇが印加され、ドレイン電極１０６とソース電極１０７の間にはドレイン電圧Ｖｄが印加され、ドレイン電極１０６とソース電極１０７の間のドレイン電流Ｉｄを取得する。
図８は、水素の影響が無い場合のＶｄをパラメータにした場合の、ＶｇとＩｄの関係を示すグラフである。図１８において、横軸はゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）、縦軸はドレイン電流Ｉｄ（Ａ）である。縦軸はｌｏｇスケールである。Ｖｄは０．１Ｖの場合と１０Ｖの場合のデータである。図１８に示すように、水素の影響が無ければ、ドレイン電流Ｉｄは、ゲート電圧がゼロ付近のときから立ち上がり、スレッショルド電圧の変化も観測されない。
図９は、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜からの水素の影響はあるが、スルーホール１２１とチャネル端部との距離が２０μｍよりも小さい場合である。具体的には、スルーホール１２１とチャネル端部との距離ｄが１５μｍの場合である。この時のチャネル幅とチャネル長は図６に示したとおりである。図９の横軸と縦軸は図８で説明したとおりである。図９において、Ｖｄが０．１Ｖの時は、ドレイン電流Ｉｄは、ゲート電極がゼロの場合から立ち上がり、スレッショルド電圧の変化も観測されない。すなわち、水素の影響が無い場合を示す図８と同じである。
図９において、ドレイン電圧Ｖｄが１０Ｖの場合、スレッショルド電圧が変化しているが、１Ｖ以下である。このようなスレッショルド電圧の変化はＤＩＢＬ（Ｄｒａｉｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌｏｗｅｒｉｎｇ）と呼ばれている。ところで、実際の製品でのＴＦＴのドレイン電圧は最大で５Ｖであり、Ｖｄが１０Ｖの場合にＤＩＢＬが１Ｖ以下であれば許容範囲である。
図１０は、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜からの水素の影響が存在し、かつ、スルーホール１２１とチャネルとの距離が２０μｍ以上の場合である。具体的には、スルーホール１２１とチャネル端部との距離ｄが２５μｍの場合である。図５で説明したように、スルーホールとチャネル間の距離ｄが大きいと、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜から放出された水素の逃げ場がないために、水素の影響が顕著になる。図１０の測定時のチャネル幅とチャネル長は図６に示したとおりである。
図１０における横軸と縦軸は図８で説明したのと同じである。図１０において、ドレインが０．１Ｖの場合も１０Ｖの場合も、チャネルはゲート電極に関わらず、導通している。つまり、ディプリート状態になっている。水素によって、チャネル部の酸化物半導体が還元され、酸化物半導体に導電性が付与された結果である。つまり、図１０の状態では、表示装置は動作しない。
図１１は、ＳｉＮで形成された第１ゲート絶縁膜から放出される水素の影響が存在する場合において、チャネル長とスレッショルド電圧ΔＶｔｈの変化の関係を測定したものである。すなわち、図６において、スルーホール１２１とチャネル１０５の距離ｄを２５μｍとし、チャネル長ｃｌを変化させた場合にスレッショルドがどのように変化するかを評価したものである。チャネル幅ｃｗは一定で、５μｍである。図６において、ｄｄは２５μｍよりも大きいのでチャネルへのスルーホールの影響は無い。また、図６におけるｄの値は、２５μｍであり、スルーホールの影響は無い状態としている。
チャネル長が長くなると、水素の影響は小さくなる。例えば、チャネル長が２０μｍであれば、水素の影響は無視できる。図１１は、スルーホールによる水素の放出の効果を期待できない状態において、チャネル長をどの程度まで小さくすると水素の影響が現れるかを示すデータである。
図１１において、チャネル長が４μｍよりも小さくなると、スレッショルド電圧が低下する。例えば、チャネル長が３．５μｍになると、スレッショルド電圧は１．４Ｖ程度変化する。一方、チャネル長が４μｍ以上であれば、スルーホールによる水素の拡散が期待できなくとも、水素の影響は無視することが出来る。
図１１は、図６及び図７におけるｄが２５μｍの場合である。したがって、ｄが仮に２０μmよりも小さければ、水素の影響が軽減されるので、チャネル長が４μmより小さい範囲でもスレッショルド電圧の変化は小さく抑えることが出来る。
ところで、実際の製品においは、第２ドレイン電極１１０用スルーホール１２１と第２ソース電極用スルーホール１２２は、チャネル１０５を挟んで常に対称の位置にあるとは限らない。図１２はその例である。図１２は、ドレイン電極１０６側のスルーホール１２１がソース電極１０７側スルーホール１２２よりもチャネル１０５に近い。すなわち、図１２において、ｄ＜ｄ１である。このような場合、チャネル１０５とスルーホールの距離は、図１２におけるｄを用いる。チャネル１０５により近いスルーホールの影響が大きいからである。
距離ｄは、スルーホール１２１の中心からチャネル１０５の端部までの距離であるが、平面で視ると色々なケースがあり得る。図１３はスルーホール１２１及びスルーホール１２２の平面が円の場合である。図１４はスルーホール１２１及びスルーホール１２２の平面が正方形の場合である。図１５は、スルーホール１２１、１２２の平面が正方形であるが、スルーホール１２２とチャネル１０５間の距離ｄ１よりもスルーホール１２１とチャネル１０５間の距離ｄよりも大きい。この場合は、図１５におけるｄがスルーホールとチャネルの距離になる。
図１６は、スルーホール１２１の平面が長方形の場合である。この場合も長方形の中心とチャネル１０５端部の距離がｄとなる。図１７は、第１ドレイン電極１０６が屈曲し、屈曲した後の部分に、平面が長方形のスルーホール１２１が形成されている。この場合、長方形１２１の中心と、これに最も近いチャネル１０５の部分との距離がｄになる。
ＴＦＴの形状はレイアウトの都合によって、種々変化する。このような場合、ドレイン電極あるいはソース電極のスルーホールの中心からの距離とチャネルとの距離を基準にして、ＴＦＴのチャネル長を決めることによって、効率の良い、信頼性の高い表示装置を実現することが出来る。
実施例１では、単独のＴＦＴについて、ドレイン電極１２１用スルーホールあるいはソース電極用スルーホール１２２の位置によって、チャネル長を変化させる例を説明した。実際の製品では、全てのＴＦＴがドレイン電極用スルーホール１２１及びソース電極用スルーホール１２２を持つとは限らない。例えば、図１８は左側の第１のＴＦＴと右側の第２のＴＦＴが直列に接続した例である。図１８は、発明を説明するために、構成を単純化した例である。
図１８において、スルーホールは、第１のＴＦＴのドレイン電極用スルーホール１２１のみである。第１のＴＦＴのソース電極１０７は第２のＴＦＴのドレイン電極１０６と接続しており、第２のＴＦＴ付近にはスルーホールは存在しない。この場合のスルーホール１２１と第１のＴＦＴのチャネルとの距離ｄは２０μｍよりも小さい。したがって、第１のＴＦＴのチャネル長ｔｌ１は４μよりも小さくすることが出来る。
一方、第２のＴＦＴのチャネル１０５とスルーホール１２１の距離ｄ２は２０μｍ以上である。したがって、第２のＴＦＴのチャネル長ｔｌ２は４μｍ以上とする必要がある。逆に、ＴＦＴをこのように、設定することによって、信頼性の高い表示装置とすることが出来る。
図１８において、スルーホール１２１に近い第１のＴＦＴは、チャネル長ｃｌ１を短くすることが出来るので、電流を多く流すことが出来る。そこで、例えば、第１のＴＦＴを駆動ＴＦＴとすることによって、効率のよい、また、高性能な表示装置を実現することが出来る。
実施例１及び２では、ＴＦＴがボトムゲートの場合について説明した。本発明はトップゲートの場合についても適用することが出来る。図１９は、トップゲートの場合の有機ＥＬ表示装置の断面図である。図３とは、ＴＦＴの構成が異なっている。
図１９において、ＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１が形成されているが、図１９における下地膜１０１は、下層がＳｉＮ膜１０１１で、上層がＳｉＯ膜１０１２である。いずれの膜もＣＶＤによって形成される。ＳｉＮ膜は基板１００側からの水分をブロックするために必須の構成であるが、後で、第２層間絶縁膜１０８，１０９をベーキングした際に水素を放出する。この水素が酸化物半導体１０５で形成されたチャネル１０５に対して影響を与える。なお、下地膜１０１は、この他に、ＳｉＮ膜をＳｉＯ膜でサンドイッチしたような３層構成等で形成する場合もあるが、いずれにせよ、ＳｉＮ膜は存在するので、水素の放出の問題は同じである。
下地膜１０１の上に酸化物半導体１０５がスパッタリングによって形成され、パターニングされる。酸化物半導体１０５を覆って第３ゲート絶縁膜１４０が形成される。なお、第３ゲート絶縁膜という名称は、単に、実施例１における第１ゲート絶縁膜及び第２ゲート絶縁膜と区別するためである。第３ゲート絶縁膜１４０はＳｉＯで形成され、酸化物半導体１０５のチャネルに酸素を供給してＴＦＴの特性を安定化させる役割も有している。
第３ゲート絶縁膜１４０の上にトップゲート電極１４１が形成される。トップゲート電極１４１はＭｏ、ＭｏＷ等で形成する場合もあるし、抵抗を小さくする場合は、ＡｌをＴｉでサンドイッチした構成等が採用される。ゲート電極１４１を形成後、ゲート電極１４１をマスクにしてイオンインプランテーションによって、アルゴン（Ａｒ）、リン（Ｐ）、または、ボロン（Ｂ）等を打ち込み、酸化物半導体１０５に導電性を付与し、ドレイン１０５１およびソース１０５２を形成する。
ＳｉＯによる第１層間絶縁膜１０８、ＳｉＮによる第２層間絶縁膜１０９をＣＶＤによって形成する。これは、ボトムゲートタイプの場合と同様である。その後、ドレイン電極１１０のための第１スルーホール１２１及びソース電極１１１のための第２スルーホール１２２を第２層間絶縁膜１０９、第１層間絶縁膜１０８、第３ゲート絶縁膜１４０を貫通して形成する。その後の工程は実施例１で説明したのと同様である。
第２層間絶縁膜１０９、第１層間絶縁膜１０８、第３ゲート絶縁膜１４０等に第１スルーホール１２１、第２スルーホール１２２を形成後、酸化物半導体１０５を活性化するために、ベーキングを行うことは実施例１と同様である。また、本実施例においても、酸化物半導体１０５の下地膜１０１にＣＶＤで形成されたＳｉＮ膜が存在するので、ベーキング時にＳｉＮ膜から水素が放出される。また、ＴＦＴ基板１００が樹脂で形成されていれば、樹脂から酸化物半導体１０５に向かって水素が放出されることも同様である。つまり、水素の影響はボトムゲートと同様である。
図２０は、スルーホール１２１及びスルーホール１２２がチャネル１０５付近に存在する場合である。具体的には、チャネル１０５の端部からスルーホール１２１，１２２の中心までの距離ｄが、２０μｍより小さい場合である。この場合は、チャネル１０５の下方において、ＳｉＮ膜から放出された水素はスルーホール１２１及び１２２に拡散するので、チャネル１０５に対する水素の影響は抑制される。したがって、チャネル長ｃｌは、４μｍより短くすることが出来る。
図２１は、スルーホール１２１，１２２の位置がチャネル１０５から遠く離れて存在している場合である。具体的には、チャネル端部からスルーホールの中心までの距離ｄが２０μｍ以上の場合である。この場合は、チャネルの下方において、ＳｉＮ膜から放出された水素は逃げ場がないので、チャネル１０５に向かい、ＴＦＴ特性に影響を与える。チャネル長ｃｌが長くなると水素の影響を受けにくくなるので、このような場合、チャネル長ｃｌを４μｍ以上とする必要がある。
図２２は、チャネル１０５とドレイン電極１１０用スルーホール１２１との距離と、チャネル１０５とソース電極１１１用スルーホール１２２との距離が異なる場合の断面図である。この場合、チャネル１０５とスルーホールの中心との距離ｄは短い方、つまり、図２２では、チャネル１０５の端部とスルーホール１２１の中心との距離と定義する。
ところで、酸化物半導体１０５は１０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度で形成されるが、多くの場合は、２０ｎｍ乃至５０ｎｍ程度と、薄く形成される。スルーホール１２１及びスルーホール１２２は３層の絶縁膜を貫通してドライエッチングによって形成される。ドライエッチングガスによるエッチング選択比が大きくない場合は、スルーホール形成時に、酸化物半導体１０５も消失してしまう。
図２３は、これを防止する構成である。図２３において、スルーホール１２１，１２２と酸化物半導体１０５１，１０５２の間に金属によるエッチングストッパー１４５が形成されている。水素は金属を透過するので、エッチングストッパー１４５が存在しても、スルーホール１２１への水素の拡散は妨げられない。
ところで、図２２および図２３の構成において、酸化物半導体１０５のドレイン１０５１およびソース１０５２はイオンインプランテーションによって導電性が付与された場合である。このような構成のドレインおよびソースは長期間の動作において、抵抗が増大する場合がある。金属は、酸素を奪う性質があるので、図２４に示すように、金属で形成されたエッチングストッパー１４５によって酸化物半導体１０５のドレイン１０５１及びソース１０５２を覆うことによって、ドレイン及びソースの抵抗増大を抑えることが出来る。この場合も、チャネル１０５端部とスルーホールの中心の距離ｄとチャネル長ｃｌの関係は図２２、図２３の場合と同様である。
酸化物半導体１０５を用いたＴＦＴは、いわゆるデュアルゲートとする場合もある。つまり、酸化物半導体１０５の上と下にゲート電極が存在する場合である。図２５はこの場合の断面図である。図２５において、第２ゲート絶縁膜１０４までの構成は実施例１の図３と同じである。図２５において、第２ゲート絶縁膜１０４の上に酸化物半導体１０５が形成され、その上に第３ゲート絶縁膜１４０が形成され、その上にトップゲート電極１４１が形成されている。
図２５において、ボトムゲート電極１０２の方がトップゲート電極１４１よりも幅広く形成されている。この場合、ボトムゲート電極１０２がＴＦＴに対する遮光膜としての役割を有している。図２５において、トップゲート１４１をマスクにしてイオンインプランテーションにより、ドレイン１０５１及びソース１０５２が形成されている。この構成は実施例３の図１９と同じである。つまり、チャネル長ｃｌはトップゲート電極１４１によって決まる。したがって、チャネル長ｃｌと、チャネル１０５端部とスルーホールの中心の距離ｄは実施例３と同じ定義になる。
図２６は、チャネル長ｃｌがトップゲート１４１をマスクとしたイオンインプランテーションではなく、酸化物半導体１０５のドレイン１０５１を覆う第１ドレイン電極１０６とソース１０５２を覆う第１ソース電極１０７によって決められている場合である。この場合のチャネル長ｃｌと、チャネル端部とスルーホールの中心の距離ｄは実施例１の場合と同じ定義になる。
図２７は実施例５を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置の場合、１画素に第１のＴＦＴと第２のＴＦＴが存在し、第１のＴＦＴと第２のＴＦＴは第１の層間絶縁膜１０８と第２の層間絶縁膜１０９によって覆われている（以後、本実施例では、第１の層間絶縁膜１０８と第２の層間絶縁膜１０９を合わせて単に層間絶縁膜という）。第１のＴＦＴには、層間絶縁膜に第１のスルーホール１２１が形成されている。第２のＴＦＴには、層間絶縁膜に第２のスルーホール１２２が形成されている。
第１のＴＦＴにおいて、スルーホール１２１の中心とチャネルの端部の距離はｄ１である。そして、チャネル長はｃｌ１である。第２のＴＦＴにおいて、スルーホール１２２の中心とチャネルの端部の距離はｄ２である。そして、チャネル長はｃｌ２である。ここで、ｄ１＜ｄ２である。この場合、チャネル長は、第１のＴＦＴのチャネル長ｃｌ１の方が、第２のＴＦＴのチャネル長よりも短くてよい。理由は、実施例１で説明したとおり、水素の影響を第１のＴＦＴでは小さくできるからである。
有機ＥＬ表示装置においては、駆動ＴＦＴとスイッチングＴＦＴがあるが、駆動ＴＦＴのほうが電流を多く流す必要がある。チャネル長が短い方が駆動電流を多く流すことができる。したがって、図２７における第１のＴＦＴを駆動ＴＦＴとして用いることが合理的である。逆に、２個のＴＦＴにおいて、一方のＴＦＴのチャネル長を他方のＴＦＴよりも長くせざるを得ないようなレイアウトとなる場合は、チャネル長を短くできるようなＴＦＴを駆動ＴＦＴとして用いるようなレイアウトとすることが合理的である。
本発明は液晶表示装置についても用いることが出来る。液晶表示装置では、通常は、画素には1個のＴＦＴが形成される。液晶表示装置においても酸化物半導体を用いたＴＦＴが用いられる。図２８は液晶表示装置の平面図である。図２８において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材５０を介して接着し、内部に液晶が封止されている。
ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なった部分に表示領域１０が形成されている。表示領域１０には走査線１１が横方向に延在し、縦方向に配列し、映像信号線１２が縦方向に延在して横方向に配列している。走査線と映像信号線で囲まれた領域に画素１４が形成されている。端子領域３０にはドライバＩＣ３１が搭載され、フレキシブル配線基板３２が接続している。
図２９は、表示領域の画素の平面図である。図２９において、走査線１１が横方向に延在し、映像信号線１２が縦方向に延在している。走査線１１と映像信号線１２に囲まれた領域に画素電極１５２が形成されている。画素電極１５２の下には、絶縁膜を挟んでコモン電極１５０が形成されている。画素電極１５２は３個のスリット１５２１を有している。
画素のコーナー部に酸化物半導体１０５によるＴＦＴが形成されている。酸化物半導体１０５のドレインには第１ドレイン電極１０６が配置し、スルーホール１２１を介して映像信号線１２と接続している。酸化物半導体１０５のソースには、第１ソース電極１０７が配置し、第１ソース電極１０７はスルーホール１２２を介して第２ソース電極１１１と接続している。
第２ソース電極１１１は画素電極１５２側に延在し、スルーホール１３０において、画素電極１５２と接続している。図２８において、映像信号線１２が第２ドレイン電極を兼用し、走査線１１が分岐してボトムゲート電極１０２を構成している。
図３０は、図２９に対応する液晶表示装置の表示領域の断面図である。図３０に示すように、有機パッシベーション膜１１２を形成するまでは、有機ＥＬ表示装置の場合の図３と同じである。したがって、実施例１で説明した本発明の内容はそのまま液晶表示装置についても適用することが出来る。
図３０において、有機パッシベーション膜１１２の上にコモン電極１５０が平面状に形成されている。コモン電極１５０を覆ってＳｉＮによって容量絶縁膜１５１が形成され、その上に画素電極１５２が形成されている。画素電極１５２の平面形状は図２９に例示されたとおりである。画素電極１５２は有機パッシベーション膜１１２に形成されたスルーホール１３０及び、スルーホール１３０内に形成された、容量絶縁膜１５１のスルーホールを介して第２ソース電極１１１と接続している。画素電極１５２を覆って配向膜１５３が形成されている。
図３０において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置され、対向基板２００の内側にはカラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成され、これらを覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の上に配向膜２０４が形成されている。図３０において、画素電極１５２とコモン電極１５０の間に電圧が印加されると、矢印で示すような電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させ、液晶層３００の透過率を制御する。画素毎に液晶層３００の透過率を制御することによって画像を形成する。
図２９及び図３０において、ＴＦＴのチャネル長はｃｌであり、ドレイン側のスルーホール１２１とチャネルの端部の距離はｄである。そしてｄとｃｈの関係は実施例１で説明したのと同様である。
図２９では、ＴＦＴは画素のコーナーに形成されているが、レイアウトの都合によっては、図３１に示すように、ＴＦＴを画素のｘ方向中央付近に配置する場合もある。このような場合、例えば、第１ドレイン電極１０６が長くなり、スルーホール１２１とチャネル１０５端部の距離が大きくなる。このような場合は、第１ソース電極１０７側のスルーホール１２２とチャネル１０５の端部の距離ｄを小さくすることによって、チャネル長を小さく維持することが出来る。
図３２は、ＴＦＴを画素のｘ方向中央付近に配置する場合の他の例である。図３２では、第２ドレイン電極となる映像信号線１２の分岐を長くし、第１ドレイン電極１０６と接続するためのスルーホール１２１とチャネル１０５との距離を小さくした例である。これによって、ＴＦＴのチャネル長を４μｍよりも小さくすることが出来る。一方、図３１あるいは図３２のような構成が取れず、チャネル端部とスルーホール中心との距離ｄが２０μｍ以上となる場合は、ＴＦＴのチャネル長を、４μｍ以上とすることになる。
１０…表示領域、 １１…走査線、 １２…映像信号線、 １３…電源線、 １４…画素、 ２０…走査線駆動回路、 ２１…電流供給領域、 ３０…端子領域、 ３１…ドライバＩＣ、 ３２…フレキシブル配線基板、 ５０…シール材、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…下地膜、 １０２…ボトムゲート電極、 １０３…第１ゲート絶縁膜、 １０４…第２ゲート絶縁膜、 １０５…酸化物半導体、 １０６…第１ドレイン電極、 １０７…第１ソース電極、 １０８…第１層間絶縁膜、 １０９…第２層間絶縁膜、 １１０…第２ドレイン電極、 １１１…第２ソース電極、 １１２…有機パッシベーション膜、 １１３…下部電極、 １１４…バンク、 １１５…有機ＥＬ層、 １１６…上部電極、 １１７…保護層、 １１８…粘着材、 １１９…円偏光板、 １２１…第1スルーホール、 １２２…第２スルーホール、 １３０…スルーホール、 １４０…第３ゲート絶縁膜、 １４１…トップゲート電極、 １４５…エッチングストッパー、 １５０…コモン電極、 １５１…容量絶縁膜、 １５２…画素電極、 １５３…配向膜、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 １０１１…ＳｉＮ層、 １０１２…ＳｉＯ層、 １０５１…ドレイン、 １０５２…ソース、 １５２１…スリット、 Ｔ１…第１ＴＦＴ（スイッチングＴＦＴ、 Ｔ２…第２ＴＦＴ（駆動ＴＦＴ）、 Ｃｓ…蓄積容量、 ＥＬ…有機ＥＬ素子

Claims (20)

  1. 第１のＴＦＴと第２のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示領域を有する表示装置であって、
    前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは酸化物半導体で構成され、
    前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは層間絶縁膜によって覆われており、
    前記層間絶縁膜には、前記第１のＴＦＴのドレインを接続するための第１のスルーホールが形成され、
    前記第１のスルーホールの中心と前記第１のＴＦＴのチャネル領域の端部との距離ｄ１は、前記第１のスルーホールの中心と前記第２のＴＦＴのチャネル領域の端部との距離よりも短く、
    前記第１のスルーホールのチャネル長は前記第２のＴＦＴのチャネル長よりも短いことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第２のＴＦＴのドレインあるいはソースを接続するために、前記層間絶縁膜に形成された第２のスルーホールの中心と、前記第２のＴＦＴのチャネル領域との距離ｄ２は、前記ｄ１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記第１のＴＦＴのゲート電極と前記第２のＴＦＴのソースとは接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴの下層には、窒化シリコン膜が存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記窒化シリコン膜はＣＶＤで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは、樹脂基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記第１のＴＦＴはボトムゲートタイプであり、前記第１のＴＦＴのボトムゲートと前記第１のＴＦＴの前記酸化物半導体の間には、窒化シリコンで形成されている第１のゲート絶縁膜と酸化シリコンで形成されている第２のゲート絶縁膜が存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  8. 前記第１のＴＦＴはトップゲートタイプであり、前記第１のＴＦＴの前記酸化物半導体は、酸化シリコン膜の上に形成され、前記酸化シリコン膜の下には窒化シリコン膜が存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  9. 前記第１のＴＦＴは、ボトムゲートとトップゲートを含むデュアルゲート方式であり、
    前記第１のＴＦＴのボトムゲートと前記第１のＴＦＴの前記酸化物半導体の間には、窒化シリコンで形成されている第１のゲート絶縁膜と酸化シリコンで形成されている第２のゲート絶縁膜が存在し、
    前記第１のＴＦＴの前記酸化物半導体と前記トップゲートとの間には、酸化シリコンで形成されている第３のゲート絶縁膜が存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  10. 前記第１のＴＦＴのチャネル長は４μｍより小さく、前記第２のＴＦＴのチャネル長は４μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  11. 第１のＴＦＴと第２のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示領域を有する表示領域であって、
    前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは酸化物半導体で構成され、
    前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは層間絶縁膜によって覆われており、
    前記層間絶縁膜には、前記第１のＴＦＴのドレインあるいはソースを接続するための第１のスルーホールが形成され、
    前記第１のスルーホールの中心と前記第１のＴＦＴのチャネル領域の端部との距離はｄ１であり、前記第１のＴＦＴのチャネル長はｃｌ１であり、
    前記層間絶縁膜には、前記第２のＴＦＴのドレインあるいはソースを接続するための第２のスルーホールが形成され、
    前記第２のスルーホールの中心と前記第２のＴＦＴのチャネル領域の端部との距離はｄ２であり、前記第２のＴＦＴのチャネル長はｃｌ２である場合、
    ｄ１＜ｄ２の場合は、ｃｌ１＜ｃｌ２であることを特徴とする表示装置。
  12. 前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴの下層には、窒化シリコン膜が存在していることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
  13. 前記窒化シリコン膜はＣＶＤで形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
  14. 前記第１のＴＦＴと前記第２のＴＦＴは、樹脂基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  15. 前記第１のＴＦＴは駆動ＴＦＴであり、前記第２のＴＦＴはスイッチングＴＦＴであることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
  16. 酸化物半導体による第１のＴＦＴを有する画素が複数形成された表示装置の製造方法であって、
    基板上に第１の窒化シリコン膜と第１の酸化シリコン膜を有する下地膜を形成し、
    前記下地膜の上に前記第１のＴＦＴを形成し、
    前記第１のＴＦＴを覆って層間絶縁膜を形成し、
    前記層間絶縁膜に前記第１のＴＦＴのドレインまたはソースに対応する第１のスルーホールを形成し、
    前記第１のスルーホールの中心から前記第１のＴＦＴのチャネル領域の端部までの距離が２０μｍより小さい場合は、前記第１のＴＦＴのチャネル長は４μｍよりも小さくし、
    前記第１のスルーホールの中心から前記第１のＴＦＴのチャネル領域の端部までの距離が２０μｍ以上の場合は、前記第１のＴＦＴのチャネル長は４μｍ以上とすることを特徴とする表示装置の製造方法。
  17. 前記第１のＴＦＴのドレイン又はソースの他方には、層間絶縁膜にスルーホールを形成しないことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
  18. 前記第１のＴＦＴは、ボトムゲートタイプであり、ボトムゲートの上に第２の窒化シリコン膜を形成し、前記第２の窒化シリコンの上に第２の酸化シリコンを形成し、前記第２の酸化シリコンの上に前記酸化物半導体を形成することを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
  19. 前記第１のＴＦＴは、トップゲートタイプであり、前記下地膜における前記第１の窒化シリコン膜を覆って第１の酸化シリコン膜を形成し、
    前記第１の酸化シリコンの上に前記酸化物半導体を形成することを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
  20. 前記画素はさらに、第２のＴＦＴを有し、
    前記第２のＴＦＴのドレインあるいはソースに対応して、前記層間絶縁膜に第２のスルーホールを形成し、
    前記第２のスルーホールの中心と前記第２のＴＦＴのチャネル領域の端部までの距離は、前記第１のスルーホールの中心と前記第１のＴＦＴのチャネル領域の端部までの距離とは異ならせることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
JP2018072325A 2018-04-04 2018-04-04 表示装置及びその製造方法 Pending JP2019186301A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018072325A JP2019186301A (ja) 2018-04-04 2018-04-04 表示装置及びその製造方法
US16/368,841 US10930720B2 (en) 2018-04-04 2019-03-28 Display device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018072325A JP2019186301A (ja) 2018-04-04 2018-04-04 表示装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019186301A true JP2019186301A (ja) 2019-10-24

Family

ID=68099049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018072325A Pending JP2019186301A (ja) 2018-04-04 2018-04-04 表示装置及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10930720B2 (ja)
JP (1) JP2019186301A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112164701A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 厦门天马微电子有限公司 阵列基板和显示面板

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020053475A (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社ジャパンディスプレイ 薄膜トランジスタ及び表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8115206B2 (en) * 2005-07-22 2012-02-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
KR20080094300A (ko) * 2007-04-19 2008-10-23 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이
US9859391B2 (en) 2015-10-27 2018-01-02 Nlt Technologies, Ltd. Thin film transistor, display device, and method for manufacturing thin film transistor
JP6821982B2 (ja) 2015-10-27 2021-01-27 天馬微電子有限公司 薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112164701A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 厦门天马微电子有限公司 阵列基板和显示面板
CN112164701B (zh) * 2020-09-29 2022-09-13 厦门天马微电子有限公司 阵列基板和显示面板

Also Published As

Publication number Publication date
US10930720B2 (en) 2021-02-23
US20190312062A1 (en) 2019-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10199507B2 (en) Thin film transistor, display device and method of manufacturing the same
US20170256569A1 (en) Semiconductor device and display device and manufacturing method thereof
JP7085352B2 (ja) 表示装置
US11348948B2 (en) Manufacturing method of a display device
US10211235B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
US11843002B2 (en) Transistor structure, display device including transistor structure, and method of manufacturing transistor structure
US20180219029A1 (en) Display device
KR102380647B1 (ko) 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법
JP7350903B2 (ja) Ｔｆｔ回路基板
US11791346B2 (en) Method for manufacturing a display device
KR102314488B1 (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
US20170358610A1 (en) Semiconductor device and display device
JP2019186301A (ja) 表示装置及びその製造方法
KR102224457B1 (ko) 표시장치와 그 제조 방법
US11411101B2 (en) Manufacturing method of TFT substrate
JP2019040026A (ja) 表示装置
US10629622B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
TWI518430B (zh) 顯示面板及應用其之顯示裝置
US20140110715A1 (en) Thin Film Transistor Array Panel and Manufacturing Method Thereof
KR20160053383A (ko) 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 구비하는 유기전계발광 표시장치
KR101789236B1 (ko) 박막 트랜지스터 및 평판 표시 장치
KR102412069B1 (ko) 박막 트랜지스터
KR102296734B1 (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
US20200044090A1 (en) Thin film transistor substrate and method for manufacturing same