JP2020181985A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は表示装置に係り、Poly−Siを用いたTFTと酸化物半導体を用いたTFTの両者による、ハイブリッド構造を用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, and relates to a display device using a hybrid structure using both a TFT using Poly-Si and a TFT using an oxide semiconductor.
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。一方、有機EL表示装置は、各画素に自発光する有機EL層とTFTを配置することによってカラー画像を形成する。有機EL表示装置はバックライトを必要としないので、薄型化には有利である。 In a liquid crystal display device, a TFT substrate in which pixels having pixel electrodes and thin film transistors (TFTs) are formed in a matrix and an opposing substrate are arranged facing the TFT substrate, and the liquid crystal is sandwiched between the TFT substrate and the opposing substrate. It has a structure of. Then, the image is formed by controlling the light transmittance of the liquid crystal molecules for each pixel. On the other hand, the organic EL display device forms a color image by arranging a self-luminous organic EL layer and a TFT on each pixel. Since the organic EL display device does not require a backlight, it is advantageous for thinning.
LTPS(Low Tempearture Poly−Si)は移動度が高いので、駆動回路用TFTとして適している。一方、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。 LTPS (Low Temperature Poly-Si) has high mobility and is therefore suitable as a TFT for a drive circuit. On the other hand, oxide semiconductors have a high OFF resistance, and when this is used for TFTs, the OFF current can be reduced.
酸化物半導体を用いたTFTを記載したものとして、特許文献1および特許文献2が挙げられる。特許文献1には、チャネルを構成する酸化物半導体の上に金属酸化物を形成して、これをゲート絶縁膜として用いる構成が記載されている。特許文献2には、酸化物半導体を用いたボトム型TFTにおいて、チャネルエッチングの犠牲層として金属酸化物あるいは半導体層を用いることが記載されている。
画素のスイッチングとして用いられるTFTは、リーク電流が小さいことが必要である。酸化物半導体によるTFTは、リーク電流を小さくすることが出来る。以後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をTAOS(Transparent Amorphous Oxide Semiconductor)と呼ぶ。TAOSには、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、ZnON(Zinc Oxide Nitride)、IGO(Indium Gallium Oxide)等がある。しかしTAOSはキャリアの移動度が小さいので、表示装置内に内蔵する駆動回路を、TAOSを用いたTFTで形成することは難しい場合がある。以後TAOSは、TAOSを用いたTFTの意味でも使用する。 The TFT used for pixel switching needs to have a small leakage current. A TFT made of an oxide semiconductor can reduce the leakage current. Hereinafter, oxide semiconductors that are optically transparent and non-crystalline are referred to as TAOS (Transient Amorphous Oxide Semiconductor). TAOS includes IGZO (Indium Galium Zinc Oxide), ITZO (Indium Tin Zinc Oxide), ZnON (Zinc Oxide Nitride), IGO (Indium Galium Oxide), and the like. However, since TAOS has low carrier mobility, it may be difficult to form a drive circuit built in the display device with a TFT using TAOS. Hereinafter, TAOS will also be used in the meaning of TFT using TAOS.
一方、LTPSで形成したTFTは移動度が大きいので、駆動回路をLTPSを用いたTFTで形成することが出来る。以後LTPSは、LTPSを用いたTFTの意味でも使用する。しかし、LTPSを画素におけるスイッチングTFTとして使用する場合には、LTPSはリーク電流が大きいので、通常は、2個のLTPSを直列にして使用する。 On the other hand, since the TFT formed by LTPS has a high mobility, the drive circuit can be formed by the TFT using LTPS. Hereinafter, LTPS will also be used in the meaning of TFT using LTPS. However, when LTPS is used as a switching TFT in a pixel, since LTPS has a large leakage current, two LTPS are usually used in series.
そこで、表示領域における画素のスイッチング素子としてTAOSを用い、周辺駆動回路のTFTにLTPSを用いれば、合理的である。しかし、LTPSとTAOSでは、材料の性質が異なるために、同一基板に形成するには課題がある。すなわち、LTPSにソース電極とドレイン電極を形成する場合、表面酸化物を除去するためにLTPSを佛酸(HF)洗浄する必要があるが、TAOSは佛酸(HF)によって溶解してしまうので、同じプロセスを用いることが出来ない。 Therefore, it is rational to use TAOS as the pixel switching element in the display region and LTPS for the TFT of the peripheral drive circuit. However, since LTPS and TAOS have different material properties, there is a problem in forming them on the same substrate. That is, when forming a source electrode and a drain electrode on LTPS, it is necessary to wash LTPS with hydrofluoric acid (HF) in order to remove surface oxides, but TAOS is dissolved by hydrofluoric acid (HF). The same process cannot be used.
本発明の課題は、このような問題を解決することによって、LTPSによるTFTをTAOSによるTFTを同じ基板に形成することを可能にすることである。 An object of the present invention is to make it possible to form a TFT by LTPS and a TFT by TAOS on the same substrate by solving such a problem.
本発明は上記問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。 The present invention overcomes the above problems, and specific means are as follows.
(1) 画素が形成された表示領域を有する基板を含む表示装置であって、前記画素は酸化物半導体を用いた第1のTFTを含み、前記酸化物半導体の上には絶縁物である酸化膜が形成され、前記酸化膜の上にゲート電極が形成され、前記第1のTFTのドレインには、前記酸化膜に形成された第1のスルーホールを介して第1の電極が接続し、前記第1のTFTのソースには、前記酸化膜に形成された第2のスルーホールを介して第2の電極が接続していることを特徴とする表示装置。 (1) A display device including a substrate having a display region on which pixels are formed, wherein the pixels include a first TFT using an oxide semiconductor, and oxidation which is an insulator on the oxide semiconductor. A film is formed, a gate electrode is formed on the oxide film, and a first electrode is connected to the drain of the first TFT via a first through hole formed in the oxide film. A display device characterized in that a second electrode is connected to the source of the first TFT via a second through hole formed in the oxide film.
(2)前記酸化膜に形成された前記スルーホールの壁は、前記酸化物半導体とは逆の側に第1のテーパθ1を持ち、前記酸化物半導体側に第2のテーパθ2を持ち、θ1>θ2であることを特徴とする(1)に記載の表示装置。 (2) The wall of the through hole formed in the oxide film has a first taper θ1 on the side opposite to the oxide semiconductor and a second taper θ2 on the oxide semiconductor side, and θ1. The display device according to (1), wherein the display device is> θ2.
(3)前記酸化膜はAlOxであることを特徴とする(1)に記載の表示装置。 (3) The display device according to (1), wherein the oxide film is AlOx.
以下、実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to Examples.
図1は、本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図2は、図1のA−A断面図である。図1および図2において、TFT基板100と対向基板200が対向して形成され、TFT基板100と対向基板200の間に液晶が挟持されている。TFT基板100の下には下偏光板130が貼り付けられ、対向基板200の上側には上偏光板230が貼り付けられている。TFT基板100、対向基板200、下偏光板130、上偏光板230の組み合わせを液晶表示パネル500と呼ぶ。
FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal display device to which the present invention is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In FIGS. 1 and 2, the
TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成され、TFT基板100が1枚になっている部分が端子部150となっており、液晶表示装置に外部から信号や電力を供給するためのフレキシブル配線基板160が接続される。液晶表示パネル500は自身では発光しないので、背面にバックライト400が配置している。
The
液晶表示装置は図1に示すように、表示領域10と周辺領域20に分けることが出来る。表示領域には多数の画素がマトリクス状に形成され、各画素はスイッチングTFTを有している。周辺領域には、走査線、映像信号線等を駆動するための、駆動回路が形成されている。
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device can be divided into a
画素に使用されるTFTは、リーク電流が小さいことが必要なので、TAOSを用い、周辺駆動回路に使用されるTFTは移動度が大きい必要があるので、LTPSを使用することが合理的である。LTPS工程において、LTPSとドレイン電極あるいはソース電極を接続する場合は、LTPSを覆っている絶縁膜にスルーホールを形成し、かつ、スルーホールにおけるLTPSの表面酸化物を除去するために佛酸(HF)洗浄する必要がある。 Since the TFT used for the pixel needs to have a small leakage current, TAOS needs to be used, and the TFT used for the peripheral drive circuit needs to have a high mobility, so it is rational to use LTPS. In the LTPS step, when the LTPS is connected to the drain electrode or the source electrode, hydrofluoric acid (HF) is formed to form a through hole in the insulating film covering the LTPS and to remove the surface oxide of the LTPS in the through hole. ) Need to be cleaned.
しかし、同じプロセスを、TAOSを用いたTFTに適用するとTAOSが佛酸(HF)に溶けてしまい、TFTを形成することが出来ない。したがって、同一基板にLTPSによるTFTとTAOSによるTFTを形成するためには、この問題を解決しなければならない。図8はこの問題を解決する本発明の構成を示すものであり、図3乃至図7は図8の構成を実現するプロセスである。 However, when the same process is applied to a TFT using TAOS, TAOS dissolves in hydrofluoric acid (HF) and the TFT cannot be formed. Therefore, in order to form a TFT by LTPS and a TFT by TAOS on the same substrate, this problem must be solved. FIG. 8 shows a configuration of the present invention that solves this problem, and FIGS. 3 to 7 are processes for realizing the configuration of FIG.
図3は、ガラスで形成されたTFT基板100に、第1下地膜101と第2下地膜102を形成し、その上にa−Si(非晶質Si)1031を形成したものである。第1下地膜101は例えばシリコン窒化物SiNxで形成され、第2下地膜102はシリコン酸化物SiOx形成されている。第1下地膜101と第2下地膜102は、ガラスに含まれる不純物が半導体層を汚染することを防止する。a−Si1031は第2下地膜102の上に厚さ50nm程度に形成される。第1下地膜101、第2下地膜102、a−Si1031はCVDによって連続して形成される。
In FIG. 3, a
その後、a−Si1031にエキシマレーザを照射して、a−SiをPoly−Si103に変換する。図4は、Poly−Si103に変換された半導体層103をパターニングした状態を示す断面図である。以後このPoly−SiをLTPS(Low Temperature Poly−Si)103と呼ぶ。
Then, a-Si1031 is irradiated with an excimer laser to convert a-Si into Poly-Si103. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the
LTPS103を覆って、ゲート絶縁膜104を形成する。ゲート絶縁膜104はTEOS(テトラエトキシシラン)を原料にしてCVDによって形成したSiOxである。ゲート絶縁膜104の上にゲート電極105を形成する。ゲート電極105は、Al合金、Mo、Wあるいはこれらの積層膜等で形成される。
The
図5乃至図8において、TAOSを用いたTFTは各図の右側に記載されるが、TAOSTFTが形成される領域には、ゲート電極105と同時に遮光膜106が形成される。TAOSは表示領域に形成されることを予定しているが、表示領域では、バックライトからの光に晒されるので、TAOSに光電流が流れることを防止する必要があるからである。なお、LTPS TFTを表示領域に使用する場合は、第1下地膜101の下に遮光膜を形成することが望ましい。ゲート電極105および遮光膜106を構成する金属はスパッタリングによって形成され、その後、フォトリソグラフィによって、パターニングする。
In FIGS. 5 to 8, TFTs using TAOS are shown on the right side of each figure, and a light-shielding
その後、図6に示すように、ゲート電極105および遮光膜106を覆って第1層間絶縁膜107がSiNxで形成され、その上に第2層間絶縁膜108がSiOxによって形成される。この第1層間絶縁膜107と第2層間絶縁膜108はTAOS層109とゲート電極105あるいは遮光膜106との絶縁のためであるが、TAOS層109に対する、下地膜としての作用もある。
After that, as shown in FIG. 6, the first
第2層間絶縁膜108の上にTAOS層109を形成し、その上に犠牲層110を例えばアルミニウム酸化物AlOxで形成する。その後、図7に示すように、TAOS層109および犠牲層110をパターニングする。TAOS109は例えば、IGZO、ITZO、IGO等、あるいはこれらの合金によって形成される。TAOS109の厚さは例えば、10nm乃至100nmである。
The
犠牲層110は酸化物、特にAlOxが好適であり、厚さは5nm乃至50nmが望ましい。犠牲層110の膜厚が小さすぎると連続した膜でなくなり、佛酸がTAOS109に浸透してしまう可能性がある。一方、犠牲層110の膜厚が厚いと、犠牲層110の形成に時間がかかる。また、TFTがディプリートし易くなる。
The
一方、犠牲層110として使用されるAlOxは、膜質によってエッチングレートが大きく異なる。したがって、犠牲層110の適当な膜厚を決めるには、エッチングレートとの関係で決める必要がある。佛酸によるLTPS103の洗浄は30秒以下であるので、30秒を目安に必要な犠牲層の膜厚を表示したものが表1である。
On the other hand, the etching rate of AlOx used as the
表1は、LTPS103のスルーホール113の洗浄に使用される0.5%の希釈佛酸のエッチングレートを評価したものである。表1に示すように、犠牲層110は5nm乃至50nm程度の膜厚が、犠牲層の成膜速度、エッチング液に対する耐性等を考慮すると適当である。なお、犠牲層110は、何層かに分割して形成してもよい。多層膜とすることによって、異物による膜欠陥を抑制することが出来る。
Table 1 evaluates the etching rate of 0.5% diluted hydrofluoric acid used for cleaning the through
犠牲層110とTAOS109のパターニングは、Cl系のドライエッチングか、シュウ酸、現像液等を用いたウェットエッチングによって行う。犠牲層110とTAOS109は同時にパターニングを行うので、TAOS109のみを極端に早いエッチングレートを持つようなエッチング液は避けたほうが良い。
Patterning of the
その後、図8に示すように、犠牲層110の上にTAOS TFTのためのゲート電極111を形成する。ゲート電極111は、ゲート電極105と同様な製法で形成する。すなわち、ゲート電極111となる金属をスパッタリングで成膜し、その後パターニングする。図8の構成においては、AlOxによる犠牲層110がゲート絶縁膜を構成している。
Then, as shown in FIG. 8, a gate electrode 111 for the TAOS TFT is formed on the
TAOS109および犠牲層110およびゲート電極111を覆って無機パッシベーション膜112を形成する。その後、図8に示すように、LTPS103によるTFTにドレイン電極とソース電極を形成するためのスルーホール113を、無機パッシベーション膜112、第2層間絶縁膜108、第1層間絶縁膜107、ゲート絶縁膜104を貫通して形成する。また、TAOS109によるTFTにドレイン電極とソース電極を形成するためのスルーホール114を無機パッシベーション膜112および犠牲層に形成する。スルーホール113およびスルーホール114の形成は、ドライエッチングによって同時に行われる。
An
ドライエッチングはCF系(CF4)、あるいは、CHF系(CHF3)のガスを用いて行われる。ドライエッチングのエッチング速度は、例えば、SiOxは70nm/min、AlOxは6nm/minであり、AlOxのほうがSiOxよりも極端に小さい。したがって、LTPS側のスルーホール113は4層のドライエッチングを行うのに対して、TAOS側のスルーホール114は2層のエッチングを行うのみであるが、スルーホール114側にAlOxが残存し、犠牲層110としての役割を維持することが出来る。
Dry etching is performed using CF-based (CF4) or CHF-based (CHF3) gas. The etching rate of dry etching is, for example, 70 nm / min for SiOx and 6 nm / min for AlOx, and AlOx is extremely smaller than SiOx. Therefore, while the through
図8において、LTPS103側のスルーホール113を佛酸洗浄するが、同時にTAOS109側のスルーホール114も佛酸洗浄される。本発明では、TAOS109側のスルーホール114には、AlOxが存在しているので、佛酸はTAOS109に接触しないため、TAOS109側のTFTが破壊することは免れる。
In FIG. 8, the through
5%佛酸によるエッチングレートは、AlOx:4〜14nm/min、IGZO:6000nm以上/min、ITZO:480nm/min、Poly−IGO:0nm/minである。Poly−IGOはほとんどエッチングされないが、これはバルク結晶の場合の値である、薄膜の状態では、粒界から佛酸がしみ込んでTAOS109を破壊する危険がある。 The etching rate with 5% hydrofluoric acid is AlOx: 4 to 14 nm / min, IGZO: 6000 nm or more / min, ITZO: 480 nm / min, Poly-IGO: 0 nm / min. Poly-IGO is hardly etched, which is the value in the case of bulk crystals. In the thin film state, there is a risk that hydrofluoric acid permeates from the grain boundaries and destroys TAOS109.
図9は犠牲層110の平面図である。犠牲層110の両側にスルーホール114が形成され、それぞれに、ドレイン電極115とソース電極116が形成されている。ドレイン電極115及びソース電極116を形成するためのスルーホール114は、犠牲層110の端部よりもΔx、およびΔyだけ内側に形成されている。佛酸でエッチングする際、犠牲層110の周りから佛酸が入り込んで、TAOS層109を溶解することを防止するためである。
FIG. 9 is a plan view of the
図8のAで示した領域、すなわち、犠牲層110に形成されるスルーホール112の断面形状は重要である。図10は、図8の領域Aに対応する、犠牲層110のスルーホール114の断面図である。図10に示すように、スルーホール114のテーパは2段階になっている。犠牲層110のスルーホール114のテーパ角は、犠牲層110の表面側のほうが、TAOS109側よりも大きい。図11は、図10のB部の拡大図であり、テーパ角の定義を示す断面図である。図11において、スルーホールの、犠牲層110の表面側のテーパ角度θ1のほうが、TAOS109側のテーパ角θ2よりも大きい。
The cross-sectional shape of the region shown by A in FIG. 8, that is, the through
これは、スルーホール112を2段階でエッチングを行った結果である。この様子を図12に示す。図12において、左側の図は、佛酸洗浄を行った後の状態である。これが第1段階エッチングに相当する。その後、図12の右側の図に示すように、TMAH(テトラメチルアンモニウム)の水溶液によって、第2段階のエッチングを行う。
This is the result of etching the through
TMAHは、一般には現像液として使用されている。TMAHによるAlOxのエッチングレートは7nm/minと小さい。また、オーバーエッチングの時間が多少長くなっても、TAOS109の減少は非常に小さく抑えることが出来る。AlOxの犠牲層110の厚さを適切に設定することによって、2段階エッチングを可能にすることが出来る。なお、第2段階のエッチング液は、TMAHのみでなく、AlOxに対して、佛酸よりもエッチング速度の遅いエッチング液であればよい。
TMAH is generally used as a developing solution. The etching rate of AlOx by TMAH is as small as 7 nm / min. Further, even if the overetching time is slightly longer, the decrease in TAOS109 can be suppressed to a very small value. Two-step etching can be enabled by appropriately setting the thickness of the
一方、佛酸のみで犠牲層110をエッチングした場合、犠牲層110とTAOS109のエッチングレートの差が大きいので、図13に示すように、スルーホールで、犠牲層110の庇が出来てしまう。このような形状になると、ドレインあるいはソースにおけるコンタクト不良が生じたり、TAOS TFTの信頼性が低下したりする。
On the other hand, when the
図14は、犠牲層110として使用されるAlOxの膜質と各特性を示した表である。サンプルA、B、CはAlOxの組成比、すなわち、O/Alが異なっている。そして、この3種類のAlOxについて、AlとOの化学結合状態、屈折率、膜応力の評価を表にしたものである。サンプルAおよびBは、AlOx中の水分がサンプルCよりも若干多い。
FIG. 14 is a table showing the film quality and characteristics of AlOx used as the
図14において、AlOxに特徴的な点は、組成比がわずかに変わっただけで、AlOxの膜応力が圧縮応力から引っ張り応力に代わることである。一方、膜の緻密度が高いほど屈折率は大きい。したがって、サンプルCは緻密な膜であるといえる。 In FIG. 14, the characteristic point of AlOx is that the film stress of AlOx changes from the compressive stress to the tensile stress with only a slight change in the composition ratio. On the other hand, the higher the density of the film, the higher the refractive index. Therefore, it can be said that sample C is a dense film.
膜の緻密度には水分が影響する。図15および図16は各サンプルについてのXPS(X‐ray photoelectron Spectroscopy)による測定結果である。図15および図16において、横軸は結合エネルギー、縦軸は、各エネルギーにおいて放出される電子の数である。 Moisture affects the density of the film. 15 and 16 are the measurement results by XPS (X-ray photoelectron Spectroscopy) for each sample. In FIGS. 15 and 16, the horizontal axis represents the binding energy and the vertical axis represents the number of electrons emitted at each energy.
図15は、Al原子の酸素との結合エネルギーをAl原子の2p軌道の電子について測定したものである。これについては、図15に示すように、3個のサンプルについて、殆ど同じ特性を示している。 FIG. 15 shows the binding energy of an Al atom with oxygen measured for an electron in the 2p orbital of the Al atom. In this regard, as shown in FIG. 15, the three samples show almost the same characteristics.
図16は、Oにおける1s軌道の電子について測定したものである。O−Al結合、O−H結合は3個のサンプルについてもほとんど同じであるが、O−吸着水で示す水分由来の結合エネルギーの強度は、サンプルCにおいて、サンプルAおよびBよりも小さい。これは、AlOx中に水分が少ないことを示している。 FIG. 16 is a measurement of electrons in the 1s orbit at O. The O-Al bond and the O-H bond are almost the same for the three samples, but the strength of the binding energy derived from water shown by the O-adsorbed water is smaller in the sample C than in the samples A and B. This indicates that there is little water in AlOx.
実験結果から、水分の少ない、また、屈折率の大きい、サンプルCが犠牲層110としての安定した特性を示すことがわかった。これに対応して、犠牲層110として使用されるAlOxの屈折率は、1.58乃至1.65が好ましい。なお、図14に示すように、AlOxの膜応力は、AlとOのわずかな組成比の差、あるいは水分量によって大きく変化する。この特性を膜応力の調整に使用することも可能である。
From the experimental results, it was found that the sample C, which has a low water content and a high refractive index, exhibits stable characteristics as the
表2は、TAOS109と犠牲層110の組み合わせの例である。TAOS109は、単層のみでなく、複数の層で形成することが出来る。また、犠牲層110は、AlOxを使用しているが、このAlOxも複数の層で形成することによって、異物による膜欠陥を低減することができる。
Table 2 is an example of the combination of
表2において、配向性とは結晶性と同義であるが、TAOS109、犠牲層110とも薄膜であるため、膜厚方向には結晶が成長せず、面方向にのみ結晶が成長する。これを表現するために、配向性という言葉を使用している。
In Table 2, orientation is synonymous with crystallinity, but since both TAOS109 and the
以上のように、本発明を使用すれば、LTPS103側のスルーホール113を佛酸洗浄した場合であっても、TAOS109側のスルーホール114においてTFTが破壊されることは無いので、LTPS103によるTFTとTAOS109によるTFTを同じ基板に形成することが出来る。したがって、高画質で、かつ、信頼性の高い表示装置を実現することが出来る。
As described above, according to the present invention, even when the through
図17は、本発明の実施例2を示す断面図である。図17が実施例1の図8と異なる点は、犠牲層110がTAOS109の側面も覆っていることである。これによって、仮に、佛酸がTAOS109の側面方向に侵入することがあっても、TAOS109の側面は犠牲層110で保護されているので、TAOS109への影響は回避できる。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention. The difference between FIG. 17 and FIG. 8 of the first embodiment is that the
この結果、図18に示すように、ドレイン電極115およびソース電極116が形成されるスルーホール114の径を犠牲層の径yyよりも大きくすることが出来る。つまり、TFTのチャネル幅を大きくすることが出来、ON電流を大きくすることが出来る。
As a result, as shown in FIG. 18, the diameter of the through
なお、TAOS109および犠牲層110について図17のような構成をとることによって、工程数は増えるが、プロセスの自由度を上げることが出来る。あるいは、プロセスの裕度を大きくすることが出来る。また、チャネル幅を大きくすることが出来るので、その分TFTのサイズを小さくすることが出来、画素密度も大きくすることが出来る。
By adopting the configuration shown in FIG. 17 for the
図19は、本発明の実施例3を示す断面図である。図19が実施例1の図8と異なる点は、TAOS109によるTFTのゲート絶縁膜として、犠牲層110に加え、SiOxによるゲート絶縁膜117が加わっていることである。SiOxによるゲート絶縁膜117を加えることによって、AlOxで形成される犠牲層110の膜厚の自由度を上げることが出来る。すなわち、犠牲層110の膜厚や膜質を、絶縁特性ではなく、TAOS TFTのスレッショルドおよび犠牲層としてのエッチング特性のみに着目して決めることが出来る。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention. The difference between FIG. 19 and FIG. 8 of Example 1 is that a
図20は、実施例1乃至3で説明した、TAOSによるTFTを表示領域に適用した場合を示す断面図である。図20において、TFT基板100の上にTFTアレイ層120が形成されている。TFTアレイ層120は図8あるいは図19等で示すTAOS TFTの層構造を有しており、その上に有機パッシベーション膜が形成されている。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a case where the TFT by TAOS described in Examples 1 to 3 is applied to the display region. In FIG. 20, the
図20はIPS方式の液晶表示装置の場合であり、TFTアレイ層120の上にコモン電極121が平面状に形成されている。コモン電極121を覆って容量絶縁膜122が形成され、その上に画素電極123が形成されている。画素電極123は、櫛歯状あるいはストライプ状である。画素電極123を覆って液晶分子301を初期配向させるための配向膜124が形成されている。
FIG. 20 shows a case of an IPS type liquid crystal display device, in which a
画素電極123とコモン電極121の間に映像信号が印加されると、矢印で示すように電気力線が発生し、液晶分子301を回転させて液晶層300の透過率を制御することによって、画像を形成する。
When a video signal is applied between the
図20において液晶層300を挟んで対向基板200が配置されている。対向基板200にはカラーフィルタ201とブラックマトリクス202が形成されている。カラーフィルタ201とブラックマトリクス202を覆ってオーバーコート膜203が形成され、その上に液晶分子301を初期配向させるための配向膜204が形成されている。
In FIG. 20, the opposing
液晶表示装置において、画素電極123に映像信号が書き込まれると、画素電極123とコモン電極121と容量絶縁膜122によって形成される保持容量によって、1フレームの間、電圧が保持される。この時TFTのリーク電流が大きいと、画素電極123の電圧が変化し、フリッカ等が発生して、良好な画像を形成できなくなる。本発明のTAOS TFTを用いることによって、リーク電流が小さい、良好な画像を有する液晶表示装置を実現することが出来る。
When a video signal is written to the
実施例1乃至3で説明したLTPS TFTとTAOS TFTの組み合わせは、有機EL表示装置にも適用することが出来る。図21は、有機EL表示装置2の平面図である。図21において、表示領域10と周辺回路領域20が形成されている。表示領域10には、有機EL駆動TFTやスイッチングTFTが形成されている。スッチングTFTには、リーク電流の小さいTAOS TFTが好適である。周辺駆動回路はTFTによって形成されるが、主に、LTPS TFTが用いられる。
The combination of the LTPS TFT and the TAOS TFT described in Examples 1 to 3 can also be applied to an organic EL display device. FIG. 21 is a plan view of the organic
図21において、表示領域10を覆って反射防止用偏光板220が貼り付けられている。有機EL表示装置には反射電極が形成されているので、外光反射を抑えるために偏光板220が使用されている。表示領域20以外の部分に端子部150が形成され、端子部150には有機EL表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板160が接続している。
In FIG. 21, an
図22は図21のB−B断面図である。図22において、TFT基板100に有機EL層を含む表示素子層210が形成されている。表示素子層210は図22の表示領域10に対応して形成されている。有機EL材料は水分によって分解するので、外部からの水分の侵入を防止するために、表示素子層210を覆って保護層215がSiNx等によって形成されている。保護層215の上に偏光板220が貼り付けられている。また、表示素子層215以外の部分には端子部150が形成され、端子部150にフレキシブル配線基板160が接続している。
FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. In FIG. 22, a
図23は有機EL表示装置の表示領域の断面図である。図23において、TFT基板100の上にTFTアレイ層120が形成されている。TFTアレイ層120は図8あるいは図19等で示すTAOS TFTの層構造を含むものであり、その上に有機パッシベーション膜が形成されている。
FIG. 23 is a cross-sectional view of a display area of the organic EL display device. In FIG. 23, the
図23において、TFTアレイ層120の上に反射電極211がAl合金等によって形成され、その上にカソードとしての下部電極212がITO等によって形成されている。下部電極212の上には、有機EL層213が形成されている。有機EL層213は、例えば電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等で形成される。有機EL層213の上には、アノードとしての上部電極214が形成される。上部電極214は、透明導電膜であるIZO(Indium Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)等によって形成されるほか、銀等の金属の薄膜で形成される場合もある。上部電極214を覆って保護膜215がSiNx等によって形成され、保護膜215には反射を防止するための偏光板220が粘着材216によって接着している。
In FIG. 23, the
TFTアレイ層には、駆動TFT、スイッチングTFT等の種々のTFTが形成されるが、本発明を用いることによって、LTPS TFTとTAOS TFTを共通のプロセスで形成できるので、LTPS TFTとTAOS TFTの種々の組み合わせを用いることが出来るため、画像品質の優れた、かつ、消費電力を小さくすることができる有機EL表示装置を実現することが出来る。 Various TFTs such as driving TFTs and switching TFTs are formed in the TFT array layer. However, since the LTPS TFT and the TAOS TFT can be formed by a common process by using the present invention, various types of the LTPS TFT and the TAOS TFT can be formed. Since the combination of the above can be used, it is possible to realize an organic EL display device having excellent image quality and capable of reducing power consumption.
以上の説明では、TAOS TFTを表示領域に使用し、LTPS TFTを周辺駆動回路に使用するとして説明したが、製品仕様に応じて、周辺回路にTAOS TFTを加えても良いし、表示領域にLTPS TFTを加えても良い。 In the above description, the TAOS TFT is used for the display area and the LTPS TFT is used for the peripheral drive circuit. However, depending on the product specifications, the TAOS TFT may be added to the peripheral circuit or the LTPS TFT may be used for the display area. A TFT may be added.
1…液晶表示装置、 2…有機EL表示装置、 10…表示領域、 20…周辺回路領域、 100…TFT基板、 101…第1下地膜、 101…第2下地膜、 103…LTPS半導体層、 104…ゲート絶縁膜、 105…ゲート電極、 106…遮光膜、 107…第1層間絶縁膜、 108…第2層間絶縁膜、 109…TAOS層、 110…犠牲層、 111…ゲート電極、 112…無機パッシベーション膜、 113…スルーホール、 114…スルーホール、 115…ドレイン電極、 116…ソース電極、 117…ゲート絶縁膜、 120…TFTアレイ層、 121…コモン電極、 122…容量絶縁膜、 123…画素電極、 124…配向膜、 130…下偏光板、 140…スルーホール、 150…端子部、 160…フレキシブル配線基板、 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、 210…表示素子層、 211…反射電極、 212…下部電極、 213…有機EL層、 214…上部電極、 215…保護層、 216…粘着材、 220…反射防止用偏光板、 230…上偏光板、 300…液晶層、 301…液晶分子、 400…バックライト、 500…液晶表示パネル、 1031…a−Si 1 ... Liquid crystal display device, 2 ... Organic EL display device, 10 ... Display area, 20 ... Peripheral circuit area, 100 ... TFT substrate, 101 ... First base film, 101 ... Second base film, 103 ... LTPS semiconductor layer, 104 … Gate insulating film, 105… gate electrode, 106… light-shielding film, 107… first interlayer insulating film, 108… second interlayer insulating film, 109… TAOS layer, 110… sacrificial layer, 111… gate electrode, 112… inorganic passivation Film, 113 ... through hole, 114 ... through hole, 115 ... drain electrode, 116 ... source electrode, 117 ... gate insulating film, 120 ... TFT array layer, 121 ... common electrode, 122 ... capacitive insulating film, 123 ... pixel electrode, 124 ... Alignment film, 130 ... Lower polarizing plate, 140 ... Through hole, 150 ... Terminal part, 160 ... Flexible wiring board, 200 ... Opposite board, 201 ... Color filter, 202 ... Black matrix, 203 ... Overcoat film, 210 ... Display element layer, 211 ... Reflective electrode, 212 ... Lower electrode, 213 ... Organic EL layer, 214 ... Upper electrode, 215 ... Protective layer, 216 ... Adhesive material, 220 ... Antireflection polarizing plate, 230 ... Upper polarizing plate, 300 ... Liquid crystal layer, 301 ... Liquid crystal molecule, 400 ... Backlight, 500 ... Liquid crystal display panel, 1031 ... a-Si
Claims (12)
前記画素は酸化物半導体を用いた第1のTFTを含み、
前記酸化物半導体の上には絶縁物である酸化膜が形成され、前記酸化膜の上にゲート電極が形成され、
前記第1のTFTのドレインには、前記酸化膜に形成された第1のスルーホールを介して第1の電極が接続し、
前記第1のTFTのソースには、前記酸化膜に形成された第2のスルーホールを介して第2の電極が接続しており、
前記基板は、前記表示領域にLTPSによる第2のTFTを含み、
前記第2のTFTのゲート電極と同層で、前記第1のTFTの下層に金属層が形成されていることを特徴とする表示装置。 A display device including a substrate having a display area in which pixels are formed.
The pixel includes a first TFT using an oxide semiconductor.
An oxide film which is an insulator is formed on the oxide semiconductor, and a gate electrode is formed on the oxide film.
A first electrode is connected to the drain of the first TFT via a first through hole formed in the oxide film.
A second electrode is connected to the source of the first TFT via a second through hole formed in the oxide film.
The substrate comprises a second TFT by LTPS in the display area.
A display device characterized in that a metal layer is formed in the same layer as the gate electrode of the second TFT and in the lower layer of the first TFT.
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