JP5455825B2 - 半導体装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
半導体装置及び半導体装置の作製方法を図1乃至図3を用いて説明する。図1には同一基板上に作製された2つの薄膜トランジスタの断面構造の一例を示す。図1に示す薄膜トランジスタ410及び薄膜トランジスタ420は、チャネルエッチ型と呼ばれるボトムゲート構造の一つである。
本実施の形態では、第1の加熱処理が実施の形態1と異なる例を図4に示す。図2及び図3と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。
実施の形態1と異なる半導体装置の作製方法を図5を用いて説明する。実施の形態1と同一部分及び同様な機能を有する部分、並びに実施の形態1と同一工程の部分及び同様の工程の部分は、実施の形態1と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。
実施の形態1と異なる半導体装置及び半導体装置の作製方法を図6、図38、及び図39を用いて説明する。図6には同一基板上に作製された異なる構造の2つの薄膜トランジスタの断面構造の一例を示す。図6に示す薄膜トランジスタ460及び薄膜トランジスタ470は、チャネルエッチ型と呼ばれるボトムゲート構造の一つである。
本実施の形態では、第1の加熱処理が実施の形態4と異なる例を図40に示す。図6乃至図39と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。
本実施の形態では、実施の形態1に示したアクティブマトリクス基板を用いて、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する一例を示す。なお、本実施の形態は実施の形態2乃至5で示したアクティブマトリクス基板にも適用することができる。
本実施の形態では、液晶表示パネルのサイズが10インチを超え、60インチ、さらには120インチとする場合には透光性を有する配線の配線抵抗が問題となる恐れがあるため、ゲート配線の一部を金属配線として配線抵抗を低減する例を示す。
本実施の形態では、保持容量の構成について、実施の形態6と異なる例を図9(A)及び図9(B)に示す。図9(A)は、図7(A)と保持容量の構成が異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。なお、図9(A)では画素に配置される薄膜トランジスタ220と保持容量の断面構造を示す。
本実施の形態では、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素部を配置する半導体装置の例について以下に説明する。
薄膜トランジスタを作製し、該薄膜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、薄膜トランジスタを用いて駆動回路の一部又は全体を、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。
半導体装置の一形態として電子ペーパーの例を示す。
半導体装置として発光表示装置の例を示す。表示装置の有する表示素子としては、ここ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。
本明細書に開示する半導体装置は、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に示す。
本明細書に開示する半導体装置は、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、又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などのカメラ、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。
本実施の形態では、半導体装置の一形態として、実施の形態1乃至実施の形態5で示す薄膜トランジスタを有する表示装置の例を図24乃至図37を用いて説明する。本実施の形態は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の例を図24乃至図37を用いて説明する。図24乃至図37の液晶表示装置に用いられるTFT628、629は、実施の形態1乃至実施の形態5で示す薄膜トランジスタを適用することができ、実施の形態1乃至実施の形態5で示す工程で同様に作製できる電気特性及び信頼性の高い薄膜トランジスタである。TFT628及びTFT629は、酸化物半導体層をチャネル形成領域とするチャネルエッチ型の薄膜トランジスタである。
11 配線
12 配線
13 配線
14 配線
15 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
42 トランジスタ
43 トランジスタ
51 電源線
52 電源線
53 電源線
61 期間
62 期間
200 基板
202a ゲート絶縁層
202b ゲート絶縁層
203 保護絶縁層
204 平坦化絶縁層
210 薄膜トランジスタ
216 酸化物絶縁層
217 導電層
220 薄膜トランジスタ
227 画素電極層
230 容量配線層
231 容量電極層
232 ゲート配線層
234a ソース配線
234b ソース配線
234c ソース配線
235 端子電極
236 金属配線層
237 金属配線層
238 ゲート配線層
240 薄膜トランジスタ
241 金属配線層
242 金属配線層
250 容量配線層
251 酸化物半導体層
400 基板
402a ゲート絶縁層
402b ゲート絶縁層
403 保護絶縁層
404 平坦化絶縁層
406 酸化物導電層
407 酸化物絶縁層
408a 低抵抗ドレイン領域
408b 低抵抗ドレイン領域
409a ソース電極層
409b ドレイン電極層
410 薄膜トランジスタ
411 ゲート電極層
412 酸化物半導体層
413 チャネル形成領域
414a 高抵抗ドレイン領域
414b 高抵抗ドレイン領域
415a ソース電極層
415b ドレイン電極層
416 酸化物絶縁層
417 導電層
420 薄膜トランジスタ
421 ゲート電極層
422 酸化物半導体層
423 チャネル形成領域
424a 高抵抗ドレイン領域
424b 高抵抗ドレイン領域
425a 導電層
425b 導電層
427 画素電極層
430 酸化物半導体膜
431 酸化物半導体層
432 酸化物半導体層
433a レジストマスク
433b レジストマスク
434 導電層
435 導電層
436a レジストマスク
436b レジストマスク
438 レジストマスク
441 コンタクトホール
442 酸化物導電層
443 酸化物半導体層
444 酸化物半導体膜
445 酸化物半導体層
445a レジストマスク
445b レジストマスク
446a 低抵抗ドレイン領域
446b 低抵抗ドレイン領域
447a ソース電極層
447b ドレイン電極層
449 薄膜トランジスタ
450 基板
451 薄膜トランジスタ
452a ゲート絶縁層
452b ゲート絶縁層
453 保護絶縁層
454 平坦化絶縁層
460 薄膜トランジスタ
461 ゲート電極層
462 酸化物半導体層
463 チャネル形成領域
464a 高抵抗ドレイン領域
464b 高抵抗ドレイン領域
465a ソース電極層
465b ドレイン電極層
466 酸化物絶縁層
467 導電層
470 薄膜トランジスタ
471 ゲート電極層
472 酸化物半導体層
473 チャネル形成領域
474a 高抵抗ドレイン領域
474b 高抵抗ドレイン領域
477 画素電極層
480 酸化物半導体膜
481 酸化物半導体膜
482a レジストマスク
482b レジストマスク
483 酸化物半導体層
484 導電層
485 酸化物半導体層
486 導電層
487a レジストマスク
487b レジストマスク
490a 導電層
490b 導電層
491 レジストマスク
492 薄膜トランジスタ
493 薄膜トランジスタ
494 コンタクトホール
496 酸化物半導体膜
497 酸化物半導体層
498 酸化物半導体層
580 基板
581 薄膜トランジスタ
583 絶縁膜
584 絶縁層
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
600 基板
601 対向基板
602 ゲート配線
603 ゲート配線
604 容量配線
605 容量配線
606 ゲート絶縁膜
606a ゲート絶縁膜
606b ゲート絶縁膜
607 電極層
609 共通電位線
615 容量電極
616 配線
617a 第2の容量配線
617b 第2の容量配線
618 配線
618a 配線
618b 配線
619 配線
620 絶縁膜
622 絶縁膜
623 コンタクトホール
624 画素電極層
625 スリット
626 画素電極層
627 コンタクトホール
628 TFT
629 TFT
630 保持容量部
631 保持容量部
633 コンタクトホール
636 着色膜
637 平坦化膜
640 対向電極層
641 スリット
644 突起
646 配向膜
648 配向膜
650 液晶層
651 液晶素子
652 液晶素子
690 容量配線
696 絶縁膜
2600 TFT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
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 薄膜トランジスタ
4011 薄膜トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016a 端子電極
4016b 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 保護絶縁層
4021 絶縁層
4030 画素電極層
4031 対向電極層
4032 絶縁層
4035 スペーサ
4040 導電層
4041 酸化物絶縁層
4501 基板
4502 画素部
4503a 信号線駆動回路
4504a 走査線駆動回路
4505 シール材
4506 基板
4507 充填材
4509 薄膜トランジスタ
4510 薄膜トランジスタ
4511 発光素子
4512 電界発光層
4513 電極層
4515 接続端子電極
4516a 端子電極
4516b 端子電極
4517 電極層
4518a FPC
4519 異方性導電膜
4520 隔壁
4540 導電層
4541 酸化物絶縁層
4543 保護絶縁層
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 薄膜トランジスタ
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 TFT
7002 発光素子
7003 陰極
7004 発光層
7005 陽極
7008 陰極
7009 隔壁
7011 駆動用TFT
7012 発光素子
7013 陰極
7014 発光層
7015 陽極
7016 遮蔽膜
7017 導電膜
7018 導電膜
7019 隔壁
7021 駆動用TFT
7022 発光素子
7023 陰極
7024 発光層
7025 陽極
7027 導電膜
7028 導電膜
7029 隔壁
9201 表示部
9202 表示ボタン
9203 操作スイッチ
9205 調節部
9206 カメラ部
9207 スピーカ
9208 マイク
9301 上部筐体
9302 下部筐体
9303 表示部
9304 キーボード
9305 外部接続ポート
9306 ポインティングデバイス
9307 表示部
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 (14)
- 駆動回路と、端子部と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は、
ゲート電極層と、
前記ゲート電極層の上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方のソース電極層及びドレイン電極層と、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層の上方の第1の無機絶縁層と、
前記第1の無機絶縁層の上方の第1の有機絶縁層と、
前記第1の有機絶縁層の上方の導電層と、を有し、
前記第1の無機絶縁層は前記酸化物半導体層の一部と接しており、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層は金属材料を有し、
前記導電層は透光性を有し、少なくとも前記酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けられ、
前記端子部は、
前記酸化物半導体層と同層の第1の層と、
前記第1の層の上方の、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層と同層の第2の層と、
前記第2の層の上方の上の、前記第1の無機絶縁層と同層の第2の無機絶縁層と、
前記第2の無機絶縁層の上方の、前記導電層と同層の端子電極と、を有し、
前記端子電極は、前記第2の無機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2の層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 駆動回路と、端子部と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は、
ゲート電極層と、
前記ゲート電極層の上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方のソース電極層及びドレイン電極層と、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層の上方の第1の無機絶縁層と、
前記第1の無機絶縁層の上方の第1の有機絶縁層と、
前記第1の有機絶縁層の上方の導電層と、を有し、
前記第1の無機絶縁層は前記酸化物半導体層の一部と接しており、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層は金属材料を有し、
前記導電層は透光性を有し、少なくとも前記酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けられ、
前記端子部は、
前記酸化物半導体層と同層の第1の層と、
前記第1の層の上方の、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層と同層の第2の層と、
前記第2の層の上方の、前記第1の無機絶縁層と同層の第2の無機絶縁層と、
前記第2の無機絶縁層の上方の、前記第1の有機絶縁層と同層の第2の有機絶縁層と、
前記第2の有機絶縁層の上方の、前記導電層と同層の端子電極と、を有し、
前記端子電極は、前記第2の無機絶縁層及び前記第2の有機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2の層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または2において、
前記酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を有することを特徴とする半導体装置。 - 駆動回路と、画素と、端子部と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は、
第1のゲート電極層と、
前記第1のゲート電極層の上方の第1のゲート絶縁層と、
前記第1のゲート絶縁層の上方の第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層の上方の第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層と、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層の上方の第1の無機絶縁層と、
前記第1の無機絶縁層の上方の第1の有機絶縁層と、
前記第1の有機絶縁層の上方の導電層と、を有し、
前記第1の無機絶縁層は前記第1の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層は金属材料を有し、
前記導電層は透光性を有し、少なくとも前記第1の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けられ、
前記画素は、
第2のゲート電極層と、
前記第2のゲート電極層の上方の第2のゲート絶縁層と、
前記第2のゲート絶縁層の上方の第2の酸化物半導体層と、
前記第2の酸化物半導体層の上方の第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層と、
前記第2のソース電極層及び前記第2のドレイン電極層の上方の第2の無機絶縁層と、
前記第2の無機絶縁層の上方の第2の有機絶縁層と、
前記第2の有機絶縁層の上方の画素電極層と、を有し、
前記第2の無機絶縁層は前記第2の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記画素電極層は透光性を有し、前記第2のソース電極層または前記第2のドレイン電極層の一方と電気的に接続されており、
前記端子部は、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層と同層の第1の層と、
前記第1の層の上方の、前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層と同層の第2の層と、
前記第2の層の上方の、前記第1の無機絶縁層及び前記第2の無機絶縁層と同層の第3の無機絶縁層と、
前記第3の無機絶縁層の上方の、前記導電層及び前記画素電極層と同層の端子電極と、を有し、
前記端子電極は、前記第3の無機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2の層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 駆動回路と、画素と、端子部と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は、
第1のゲート電極層と、
前記第1のゲート電極層の上方の第1のゲート絶縁層と、
前記第1のゲート絶縁層の上方の第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層の上方の第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層と、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層の上方の第1の無機絶縁層と、
前記第1の無機絶縁層の上方の第1の有機絶縁層と、
前記第1の有機絶縁層の上方の導電層と、を有し、
前記第1の無機絶縁層は前記第1の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層は金属材料を有し、
前記導電層は透光性を有し、少なくとも前記第1の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けられ、
前記画素は、
第2のゲート電極層と、
前記第2のゲート電極層の上方の第2のゲート絶縁層と、
前記第2のゲート絶縁層の上方の第2の酸化物半導体層と、
前記第2の酸化物半導体層の上方の第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層と、
前記第2のソース電極層及び前記第2のドレイン電極層の上方の第2の無機絶縁層と、
前記第2の無機絶縁層の上方の第2の有機絶縁層と、
前記第2の有機絶縁層の上方の画素電極層と、を有し、
前記第2の無機絶縁層は前記第2の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記画素電極層は透光性を有し、前記第2のソース電極層または前記第2のドレイン電極層の一方と電気的に接続されており、
前記端子部は、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層と同層の第1の層と、
前記第1の層の上方の、前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層と同層の第2の層と、
前記第2の層の上方の、前記第1の無機絶縁層及び前記第2の無機絶縁層と同層の第3の無機絶縁層と、
前記第3の無機絶縁層の上方の、前記第1の有機絶縁層及び前記第2の有機絶縁層と同層の第3の有機絶縁層と、
前記第3の有機絶縁層の上方の、前記導電層及び前記画素電極層と同層の端子電極と、を有し、
前記端子電極は、前記第3の無機絶縁層及び前記第3の有機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2の層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項4または5において、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4乃至6のいずれか一において、
前記第2のゲート電極層、前記第2のゲート絶縁層、前記第2の酸化物半導体層、前記第2のソース電極層、前記第2のドレイン電極層、前記第2の無機絶縁層、及び前記第2の有機絶縁層は透光性を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一において、
前記金属材料は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、またはタングステンを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一において、
前記導電層には、固定電位またはGND電位が供給されることを特徴とする半導体装置。 - 第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板及び前記第2の基板の間の液晶層と、を有し、
前記第1の基板上に、駆動回路と、画素と、端子部と、を有し、
前記駆動回路は、
第1のゲート電極層と、
前記第1のゲート電極層の上方の第1のゲート絶縁層と、
前記第1のゲート絶縁層の上方の第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層の上方の第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層と、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層の上方の第1の無機絶縁層と、
前記第1の無機絶縁層の上方の第1の有機絶縁層と、
前記第1の有機絶縁層の上方の導電層と、を有し、
前記第1の無機絶縁層は前記第1の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層は金属材料を有し、
前記導電層は透光性を有し、少なくとも前記第1の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けられ、
前記画素は、
第2のゲート電極層と、
前記第2のゲート電極層の上方の第2のゲート絶縁層と、
前記第2のゲート絶縁層の上方の第2の酸化物半導体層と、
前記第2の酸化物半導体層の上方の第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層と、
前記第2のソース電極層及び前記第2のドレイン電極層の上方の第2の無機絶縁層と、
前記第2の無機絶縁層の上方の第2の有機絶縁層と、
前記第2の有機絶縁層の上方の画素電極層と、を有し、
前記第2の無機絶縁層は前記第2の酸化物半導体層の一部と接しており、
前記画素電極層は透光性を有し、前記第2のソース電極層または前記第2のドレイン電極層の一方と電気的に接続されており、
前記端子部は、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層と同層の第1の層と、
前記第1の層の上方の、前記第1のソース電極層及び前記第1のドレイン電極層と同層の第2の層と、
前記第2の層の上方の、前記第1の無機絶縁層及び前記第2の無機絶縁層と同層の第3の無機絶縁層と、
前記第3の無機絶縁層の上方の、前記導電層及び前記画素電極層と同層の端子電極と、を有し、
前記端子電極は、前記第3の無機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2の層と電気的に接続されており、
前記第1の基板の上方の電極層は、前記第2の無機絶縁層を介して前記画素電極層と重なる領域を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項10において、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項10または11において、
前記第2のゲート電極層、前記第2のゲート絶縁層、前記第2の酸化物半導体層、前記第2のソース電極層、前記第2のドレイン電極層、前記第2の無機絶縁層、及び前記第2の有機絶縁層は透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項10乃至12のいずれか一において、
前記金属材料は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、またはタングステンを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項10乃至13のいずれか一において、
前記導電層には、固定電位またはGND電位が供給されることを特徴とする液晶表示装置。
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