JP5683179B2 - Method for manufacturing display device - Google Patents
Method for manufacturing display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5683179B2 JP5683179B2 JP2010201628A JP2010201628A JP5683179B2 JP 5683179 B2 JP5683179 B2 JP 5683179B2 JP 2010201628 A JP2010201628 A JP 2010201628A JP 2010201628 A JP2010201628 A JP 2010201628A JP 5683179 B2 JP5683179 B2 JP 5683179B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- electrode layer
- electrode
- transistor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 128
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 29
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 168
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 141
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 58
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 50
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 48
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 28
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 23
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 17
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 14
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 706
- 239000010408 film Substances 0.000 description 238
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 167
- 239000000463 material Substances 0.000 description 89
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 50
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 38
- 230000006870 function Effects 0.000 description 37
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 35
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 35
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 29
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 26
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 25
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 25
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 20
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 19
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 14
- -1 rare gas Chemical compound 0.000 description 14
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 13
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 11
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 11
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 11
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 11
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 10
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 9
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 6
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 5
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 3
- JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Al+3].[Zn+2] JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000001678 elastic recoil detection analysis Methods 0.000 description 3
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 3
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 3
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 2,6-dimethyl-n-[[(2s)-pyrrolidin-2-yl]methyl]aniline Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1NC[C@H]1NCCC1 UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 2
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100022887 GTP-binding nuclear protein Ran Human genes 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010052128 Glare Diseases 0.000 description 1
- 101000774835 Heteractis crispa PI-stichotoxin-Hcr2o Proteins 0.000 description 1
- 101000620756 Homo sapiens GTP-binding nuclear protein Ran Proteins 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006124 Pilkington process Methods 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 101100393821 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) GSP2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 description 1
- 229910008322 ZrN Inorganic materials 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- FJMNNXLGOUYVHO-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc Chemical compound [Al].[Zn] FJMNNXLGOUYVHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
酸化物半導体を用いる薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを用いた表示装置およびそれらの作製方法に関する。 The present invention relates to a thin film transistor using an oxide semiconductor, a display device using the thin film transistor, and a manufacturing method thereof.
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数nm以上数百nm以下程度)を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。金属酸化物は多様に存在しさまざまな用途に用いられている。例えば、酸化インジウムはよく知られた材料であり、液晶ディスプレイなどで必要とされる透明電極材料として用いられている。 In recent years, a technique for forming a thin film transistor (TFT) using a semiconductor thin film (having a thickness of about several nanometers to several hundred nanometers or less) formed over a substrate having an insulating surface has attracted attention. Thin film transistors are widely applied to electronic devices such as ICs and electro-optical devices, and development of switching devices for image display devices is urgently required. Various metal oxides exist and are used in various applications. For example, indium oxide is a well-known material and is used as a transparent electrode material required for liquid crystal displays and the like.
金属酸化物の中には半導体特性を示すものがある。半導体特性を示す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタが既に知られている(特許文献1及び特許文献2)。
Some metal oxides exhibit semiconductor properties. Examples of metal oxides that exhibit semiconductor characteristics include tungsten oxide, tin oxide, indium oxide, and zinc oxide. Thin film transistors that use such metal oxides that exhibit semiconductor characteristics as a channel formation region are already known. (
また、酸化物半導体を適用したTFTは、非晶質としては比較的電界効果移動度が高い。そのため、当該TFTを用いて、表示装置などの駆動回路を構成することもできる。 A TFT using an oxide semiconductor has a relatively high field effect mobility as an amorphous state. Therefore, a driving circuit such as a display device can be formed using the TFT.
現状では、製造プロセスにフォトリソグラフィ法を用いる加工方法が多く用いられている。フォトリソグラフィ法を用いる場合、露光パターン毎にフォトマスクも必要であるため、そのフォトマスクを製造する費用がかかり、製造コストの増大の原因の一つとなっている。また、フォトリソグラフィ法を用いる場合、均一性の向上のため、大量のレジスト材料や、大量の現像液が使用され、余分な材料の消費量が多いことが問題となっている。 At present, a processing method using a photolithography method in a manufacturing process is often used. When the photolithography method is used, a photomask is also required for each exposure pattern. Therefore, a cost for manufacturing the photomask is required, which is one of the causes of an increase in manufacturing cost. Further, when the photolithography method is used, a large amount of resist material or a large amount of developer is used to improve uniformity, and there is a problem that a large amount of extra material is consumed.
また、酸化物半導体を適用したTFTを用いた表示装置は、大型の表示装置に用途が大きく拡大していることから、更に、画面サイズの高精細化、高開口率化、高信頼性、大型化の要求が高まっている。今後、さらに表示装置が大型化していくと、余分な材料の消費量および廃液量が多い点で大量生産上、不利である。 In addition, a display device using a TFT to which an oxide semiconductor is applied has greatly expanded its use to a large display device. Therefore, the screen size is further improved, the aperture ratio is increased, the reliability is increased, and the large size is achieved. There is a growing demand for aging. If the display device is further increased in size in the future, it is disadvantageous in mass production in that the amount of extra material consumed and the amount of waste liquid are large.
本発明の一態様は、作製工程を簡略化し、より低いコストで歩留まりよく作製できる薄膜トランジスタ、とその作製方法を提供することを課題の一とする。また、該薄膜トランジスタを用いた表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor which can be manufactured with low yield and high yield, and a manufacturing method thereof. Another object is to provide a method for manufacturing a display device using the thin film transistor.
本発明の一態様は、絶縁表面を有する基板上に、透光性を有する第1の導電層を形成し、第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて第1のマスクを形成し、第1のマスクを用いて第1の導電層をエッチングすることにより、第1のゲート電極層を形成し、第1のゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層を脱水化または脱水素化し、脱水化または脱水素化させた酸化物半導体層上に、液滴吐出法を用いて第2のマスクを形成し、第2のマスクを用いて酸化物半導体層をエッチングすることにより、島状の酸化物半導体層を形成し、島状の酸化物半導体層上に、透光性を有する第2の導電層を形成し、第2の導電層上に、液滴吐出法を用いて第3のマスクを形成し、第3のマスクを用いて第2の導電層をエッチングすることにより、第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を形成し、第1のゲート絶縁層、島状の酸化物半導体層、第1のソース電極層、及び第1のドレイン電極層上に島状の酸化物半導体層の一部と接する保護絶縁層を形成し、保護絶縁層上に第1のソース電極層または第1のドレイン電極層と電気的に接続する透光性を有する画素電極層を、印刷法により形成することを特徴とする表示装置の作製方法である。 In one embodiment of the present invention, a light-transmitting first conductive layer is formed over a substrate having an insulating surface, and a first mask is formed over the first conductive layer by a droplet discharge method. Then, the first conductive layer is etched using the first mask to form a first gate electrode layer, a gate insulating layer is formed over the first gate electrode layer, and the gate insulating layer is formed over the gate insulating layer. Forming an oxide semiconductor layer, dehydrating or dehydrogenating the oxide semiconductor layer, forming a second mask on the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer by a droplet discharge method; The island-shaped oxide semiconductor layer is formed by etching the oxide semiconductor layer using the second mask, and the light-transmitting second conductive layer is formed over the island-shaped oxide semiconductor layer Then, a third mask is formed on the second conductive layer by a droplet discharge method, and the third mask is used. By etching the second conductive layer, a first source electrode layer and a first drain electrode layer are formed, and the first gate insulating layer, the island-shaped oxide semiconductor layer, the first source electrode layer, And a protective insulating layer in contact with part of the island-shaped oxide semiconductor layer is formed over the first drain electrode layer and electrically connected to the first source electrode layer or the first drain electrode layer over the protective insulating layer. A display device manufacturing method is characterized in that a light-transmitting pixel electrode layer to be connected is formed by a printing method.
本発明の一態様は、絶縁表面を有する基板上に、第1の導電層を形成し、第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて第1のマスクを形成し、第1のマスクを用いて第1の導電層をエッチングすることにより、第1のゲート電極層を形成し、第1のゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層を脱水化または脱水素化し、脱水化または脱水素化させた酸化物半導体層上に、液滴吐出法を用いて第2のマスクを形成し、第2のマスクを用いて酸化物半導体層をエッチングすることにより、島状の酸化物半導体層を形成し、島状の酸化物半導体層上に、第2の導電層を形成し、第2の導電層上に、液滴吐出法を用いて第3のマスクを形成し、第3のマスクを用いて第2の導電層をエッチングすることにより、第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を形成し、第1のゲート絶縁層、島状の酸化物半導体層、第1のソース電極層、及び第1のドレイン電極層上に島状の酸化物半導体層の一部と接する保護絶縁層を形成し、保護絶縁層上に第1のソース電極層または第1のドレイン電極層と電気的に接続する透光性を有する画素電極層を、印刷法により形成することを特徴とする表示装置の作製方法である。 According to one embodiment of the present invention, a first conductive layer is formed over a substrate having an insulating surface, a first mask is formed over the first conductive layer by a droplet discharge method, The first conductive layer is etched using the mask to form a first gate electrode layer, a gate insulating layer is formed over the first gate electrode layer, and an oxide semiconductor layer is formed over the gate insulating layer And the oxide semiconductor layer is dehydrated or dehydrogenated, and a second mask is formed over the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer by a droplet discharge method, and the second mask is formed And etching the oxide semiconductor layer to form an island-shaped oxide semiconductor layer, forming a second conductive layer over the island-shaped oxide semiconductor layer, and over the second conductive layer, A third mask is formed using a droplet discharge method, and the second conductive layer is etched using the third mask. Thus, the first source electrode layer and the first drain electrode layer are formed, and the first gate insulating layer, the island-shaped oxide semiconductor layer, the first source electrode layer, and the first drain electrode layer are formed. A protective insulating layer in contact with part of the island-shaped oxide semiconductor layer is formed on the protective insulating layer, and the pixel having a light-transmitting property is electrically connected to the first source electrode layer or the first drain electrode layer A method for manufacturing a display device is characterized in that an electrode layer is formed by a printing method.
上記構成において、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層は、アルミニウム、銅、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウムから選ばれた金属元素を主成分とする膜、若しくはそれらの合金膜とを組み合わせた積層膜を用いる。また、ソース電極層及びドレイン電極層は、上述した元素を含む単層に限定されず、二層以上の積層を用いることができる。 In the above structure, the gate electrode layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer are a film containing a metal element as a main component selected from aluminum, copper, molybdenum, titanium, chromium, tantalum, tungsten, neodymium, and scandium, or a film thereof. A laminated film combined with an alloy film is used. Further, the source electrode layer and the drain electrode layer are not limited to a single layer containing any of the above elements, and a stack of two or more layers can be used.
また、上記構成において、酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、または酸化亜鉛ガリウム等の透光性を有する酸化物導電層をソース電極層、ドレイン電極層及びゲート電極層に用いることで画素部の透光性を向上させ、開口率を高くすることもできる。 In the above structure, a light-transmitting oxide conductive layer such as indium oxide, indium tin oxide alloy, indium zinc oxide alloy, zinc oxide, zinc aluminum oxide, zinc oxynitride, or zinc gallium oxide is used as a source. By using the electrode layer, the drain electrode layer, and the gate electrode layer, the light-transmitting property of the pixel portion can be improved and the aperture ratio can be increased.
本発明の一態様として、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタを用いる。ボトムゲート構造にはソース電極層及びドレイン電極層上に重なる酸化物半導体層を有する逆コプラナ型(ボトムコンタクト型とも呼ぶ)、または、酸化膜半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層が重なるチャネルエッチ型及びチャネル保護型があり、いずれも用いることができる。 As one embodiment of the present invention, a thin film transistor having a bottom gate structure is used. In the bottom gate structure, a reverse coplanar type (also referred to as a bottom contact type) having an oxide semiconductor layer overlying a source electrode layer and a drain electrode layer, or a channel in which a source electrode layer and a drain electrode layer overlap with an oxide film semiconductor layer There are an etch type and a channel protection type, both of which can be used.
また、チャネルエッチ型の場合、酸化物半導体層はチャネル形成領域上部において酸化物半導体層の一部がエッチングされている構造と、エッチングされない構造のどちらを用いても良い。 In the case of the channel etch type, the oxide semiconductor layer may have either a structure in which part of the oxide semiconductor layer is etched in the upper portion of the channel formation region or a structure in which the oxide semiconductor layer is not etched.
また、ソース電極層及びドレイン電極層を構成する上記金属元素を主成分とする膜と酸化物半導体層のそれぞれの間に上記酸化物導電層を形成し、接触抵抗を低減した高速動作が可能な薄膜トランジスタを構成することもできる。 Further, the oxide conductive layer is formed between the oxide semiconductor layer and the film containing the metal element as a main component constituting the source electrode layer and the drain electrode layer, and high-speed operation with reduced contact resistance is possible. A thin film transistor can also be formed.
上記構成において、薄膜トランジスタは、酸化物半導体層を有し、該酸化物半導体層上に酸化物絶縁層を有し、酸化物半導体層のチャネル形成領域上に接する酸化物絶縁層は保護絶縁層として機能する。 In the above structure, the thin film transistor includes an oxide semiconductor layer, has an oxide insulating layer over the oxide semiconductor layer, and the oxide insulating layer in contact with the channel formation region of the oxide semiconductor layer serves as a protective insulating layer. Function.
また、上記構成において、薄膜トランジスタの保護絶縁層として機能する酸化物絶縁層はスパッタ法で形成される無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウムなどを用いる。 In the above structure, the oxide insulating layer functioning as a protective insulating layer of the thin film transistor is formed using an inorganic insulating film formed by a sputtering method, and is typically a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, an aluminum oxide film, or an oxide film. Aluminum nitride or the like is used.
なお、酸化物半導体層としては、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される薄膜を形成し、その薄膜を酸化物半導体層として用いた薄膜トランジスタを作製する。なお、Mは、Ga、Fe、Ni、Mn及びCoから選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。例えばMとして、Gaの場合があることの他、GaとNiまたはGaとFeなど、Ga以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Mとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてFe、Niその他の遷移金属元素、または該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。本明細書においては、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される構造の酸化物半導体層のうち、MとしてGaを含む構造の酸化物半導体をIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体とよび、その薄膜をIn−Ga−Zn−O系膜とも呼ぶ。 Note that as the oxide semiconductor layer, a thin film represented by InMO 3 (ZnO) m (m> 0) is formed, and a thin film transistor using the thin film as an oxide semiconductor layer is manufactured. Note that M represents one metal element or a plurality of metal elements selected from Ga, Fe, Ni, Mn, and Co. For example, M may be Ga, and may contain the above metal elements other than Ga, such as Ga and Ni or Ga and Fe. In addition to the metal element contained as M, some of the above oxide semiconductors contain Fe, Ni, other transition metal elements, or oxides of the transition metal as impurity elements. In this specification, among oxide semiconductor layers having a structure represented by InMO 3 (ZnO) m (m> 0), an oxide semiconductor having a structure containing Ga as M is represented by In—Ga—Zn—O-based oxidation. It is called a physical semiconductor, and its thin film is also called an In—Ga—Zn—O-based film.
また、酸化物半導体層に適用する金属酸化物として上記の他にも、In−Sn−O系、In−Sn−Zn−O系、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−O系、In−O系、Sn−O系、またはZn−O系の金属酸化物を適用することができる。また上記金属酸化物からなる酸化物半導体層中に酸化珪素を含ませてもよい。 In addition to the above, a metal oxide applied to the oxide semiconductor layer includes an In—Sn—O-based material, an In—Sn—Zn—O-based material, an In—Al—Zn—O-based material, a Sn—Ga—Zn— O-based, Al-Ga-Zn-O-based, Sn-Al-Zn-O-based, In-Zn-O-based, Sn-Zn-O-based, Al-Zn-O-based, In-O-based, Sn-O-based A ZnO-based metal oxide can be used. Further, silicon oxide may be included in the oxide semiconductor layer formed of the metal oxide.
また、酸化物半導体層には、RTA法等で高温短時間の脱水または脱水素化処理をしたものを用いる。 For the oxide semiconductor layer, a layer which has been subjected to dehydration or dehydrogenation treatment at high temperature and short time by an RTA method or the like is used.
また、本発明の一態様である薄膜トランジスタを用いて、駆動回路部及び画素部を同一基板上に形成し、EL素子、液晶素子または電気泳動素子などを用いて表示装置を作製することができる。 In addition, a driver circuit portion and a pixel portion can be formed over the same substrate using a thin film transistor which is one embodiment of the present invention, and a display device can be manufactured using an EL element, a liquid crystal element, an electrophoretic element, or the like.
本発明の一態様である表示装置においては、画素部に複数の薄膜トランジスタを有し、画素部においてもある薄膜トランジスタのゲート電極と他の薄膜トランジスタのソース配線、或いはドレイン配線を接続させる箇所を有している。また、本発明の一態様である表示装置の駆動回路においては、薄膜トランジスタのゲート電極とその薄膜トランジスタのソース配線、或いはドレイン配線を接続させる箇所を有している。 In a display device which is one embodiment of the present invention, the pixel portion includes a plurality of thin film transistors, and the gate electrode of the thin film transistor which is also in the pixel portion and a source wiring or drain wiring of another thin film transistor are connected to each other. Yes. In addition, the driver circuit of the display device which is one embodiment of the present invention includes a portion where the gate electrode of the thin film transistor is connected to the source wiring or the drain wiring of the thin film transistor.
本明細書において、可視光に対して透光性を有する膜とは可視光の透過率が75〜100%である膜厚を有する膜を指し、その膜が導電性を有する場合は透明の導電膜とも呼ぶ。また、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層、画素電極層、またはその他の電極層や、その他の配線層に適用する金属酸化物として、可視光に対して半透明の導電膜を用いてもよい。可視光に対して半透明とは可視光の透過率が50〜75%であることを指す。 In this specification, a film having a light-transmitting property with respect to visible light refers to a film having a film thickness with a visible light transmittance of 75% to 100%. When the film has conductivity, a transparent conductive film is used. Also called a membrane. In addition, as a metal oxide applied to a gate electrode layer, a source electrode layer, a drain electrode layer, a pixel electrode layer, other electrode layers, or other wiring layers, a conductive film that is translucent to visible light is used. Also good. Translucent to visible light means that the visible light transmittance is 50 to 75%.
また、薄膜トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース線に対して、画素部の薄膜トランジスタの保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた非線形素子を用いて構成することが好ましい。 In addition, since the thin film transistor is easily broken by static electricity or the like, it is preferable to provide a protective circuit for protecting the thin film transistor in the pixel portion over the same substrate with respect to the gate line or the source line. The protective circuit is preferably formed using a non-linear element using an oxide semiconductor layer.
なお、第1、第2として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。 In addition, the ordinal numbers attached as the first and second are used for convenience and do not indicate the order of steps or the order of lamination. In addition, a specific name is not shown as a matter for specifying the invention in this specification.
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。 Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.
本発明の一態様は、導体パターン(ゲート配線、またはソース配線など)を形成するプロセスにおいて、露光工程や現像工程などが短縮でき、材料の使用量の削減も図れるため大幅なコストダウンが実現できる。また、基板が大型化しても生産性を下げることなく低コストで薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタを用いた表示装置を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, in a process of forming a conductor pattern (such as a gate wiring or a source wiring), the exposure process, the development process, and the like can be shortened, and the amount of material used can be reduced, so that a significant cost reduction can be realized. . In addition, a thin film transistor and a display device using the thin film transistor can be provided at low cost without reducing productivity even when the substrate is enlarged.
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.
(実施の形態1)
本実施の形態では、酸化物半導体層を用いた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを用いた表示装置およびそれらの作製方法について図1乃至図8を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a thin film transistor using an oxide semiconductor layer, a display device using the thin film transistor, and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
図1に示す薄膜トランジスタは、基板100上にゲート電極層102、ゲート絶縁層105、酸化物半導体層108、ソース電極層112及びドレイン電極層113、保護絶縁層116、画素電極層121が設けられている。
In the thin film transistor illustrated in FIG. 1, a
図1(A)では通常のチャネルエッチ型の薄膜トランジスタとして、ソース電極層112とドレイン電極層113との間で酸化物半導体層108の一部がエッチングされた構造を示したが、図1(B)に示すように酸化物半導体層108がエッチングされない構造としても良い。
FIG. 1A illustrates a structure in which part of the
ゲート電極層102は、アルミニウム、銅、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウムなどの金属材料、またはこれらの金属材料を主成分とする合金材料、またはこれらの金属材料を成分とする窒化物を用いて、単層又は積層で形成することができる。好ましくはアルミニウムや銅などの低抵抗金属材料での形成が有効であるが、耐熱性や腐食性の問題から高融点金属材料と組み合わせて用いると良い。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等を用いることができる。
The
また、画素部の開口率を向上させる目的として、ゲート電極層102に酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、または酸化亜鉛ガリウム等の透光性を有する酸化物導電層を用いることができる。本実施の形態では、透光性を有する酸化物導電層を用いてゲート電極層102を形成する場合について示す。
For the purpose of improving the aperture ratio of the pixel portion, the
ゲート絶縁層105はCVD法やスパッタ法などで形成する酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタルなどの単層膜または積層膜を用いることができる。
As the
酸化物半導体層108は、In、Ga、及びZnを含むIn−Ga−Zn−O系膜を用い、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される構造とする。なお、Mは、ガリウム(Ga)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)及びコバルト(Co)から選ばれた一の金属元素又は複数の金属元素を示す。例えばMとして、Gaの場合があることの他、GaとNi又はGaとFeなど、Ga以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Mとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてFe、Niその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。
The
酸化物半導体層108はスパッタ法を用いて形成する。膜厚は、10nm以上300nm以下とし、好ましくは20nm以上100nm以下とする。ただし、図1のように酸化物半導体層108は、ソース電極層112とドレイン電極層113の間の一部をエッチングした場合は、ソース電極層112又はドレイン電極層113と重なる領域よりも膜厚の薄い領域を有するようになる。
The
酸化物半導体層108は、RTA法等で高温短時間の脱水化または脱水素化処理をしたものを用いる。脱水化または脱水素化処理は、高温の窒素、または希ガス等の不活性ガスや光を用いて500℃以上750℃以下(若しくはガラス基板の歪点以下の温度)で1分間以上10分間以下程度、好ましくは650℃、3分間以上6分間以下のRTA(Rapid Thermal Anneal)処理で行うことができる。RTA法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
As the
酸化物半導体層108は、成膜された段階では多くの未結合手を有する非晶質であるが、上記脱水化または脱水素化処理の加熱工程を行うことで、秩序化された非晶質構造とすることができる。また、秩序化が発展すると、非晶質領域中に微結晶が点在した非晶質と微結晶の混合物、または全体が微結晶群で形成されるようになる。ここで、微結晶の粒子サイズは1nm以上20nm以下の所謂ナノクリスタルであり、一般的にマイクロクリスタルと呼ばれる微結晶粒子よりも小さいサイズである。
The
ソース電極層112及びドレイン電極層113は、前述したゲート電極層102と同様の材料を用いることができる。
The
また、ゲート電極層102と同様に前述の透光性を有する酸化物導電層をソース電極層112及びドレイン電極層113に用いることで画素部の透光性を向上させ、開口率を高くすることができる。本実施の形態では、透光性を有する酸化物導電層を用いてソース電極層112及びドレイン電極層113を形成する場合について示す。
Further, like the
また、ソース電極層112及びドレイン電極層113となる前述の金属材料を主成分とする膜と酸化物半導体層108のそれぞれの間に前述の酸化物導電層を形成し、接触抵抗を低減させることもできる。
In addition, the above-described oxide conductive layer is formed between each of the film containing the above-described metal material as a main component and the
酸化物半導体層108、ソース電極層112及びドレイン電極層113上には、保護絶縁層116として機能する酸化物絶縁層を有する。酸化物絶縁層にはスパッタ法で形成される無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウムなどを用いる。
An oxide insulating layer functioning as the protective insulating
また、図1(C)に示すように、ソース電極層及びドレイン電極層は、透光性を有する酸化物導電層(ソース電極層112及びドレイン電極層113)及び金属材料を主成分とする膜との積層構造とすることもできる。透光性を有する酸化物導電層及び金属材料を主成分とする膜との積層構造とすることで、接触抵抗を低減させることができる。なお、図1(C)では、ソース電極層112及びドレイン電極層113に、透光性を有する酸化物導電層及び金属材料を主成分とする膜との積層構造を用いる場合について示したが、ゲート電極層102に、透光性を有する酸化物導電層及び金属材料を主成分とする膜との積層構造を用いてもよい。
In addition, as illustrated in FIG. 1C, the source electrode layer and the drain electrode layer are formed using a light-transmitting oxide conductive layer (a
以上のような構成とすることにより、信頼性が高く、電気特性の向上した薄膜トランジスタを提供することができる。 With the above structure, a thin film transistor with high reliability and improved electrical characteristics can be provided.
次に、図1で示したチャネルエッチ型薄膜トランジスタを含む表示装置の作製工程を例として、図2及び図3を用いて説明する。また、191は画素部、192は保持容量部、193は第1の端子部、194は第2の端子部を指す。
Next, an example of a manufacturing process of a display device including the channel-etched thin film transistor illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
まず、基板100を準備する。基板100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、ステンレス合金などの金属基板の表面に絶縁膜を設けた基板を適用しても良い。なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラス基板などを用いることができる。
First, the
また、基板100上に下地膜として絶縁膜を形成してもよい。下地膜としては、CVD法やスパッタ法等を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜の単層、又は積層で形成すればよい。基板100としてガラス基板のようにナトリウム等の可動イオンを含有する基板を用いる場合、下地膜として窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの窒素を含有する膜を用いることで、可動イオンが酸化物半導体層や半導体層に侵入することを防ぐことができる。
Further, an insulating film may be formed over the
次に、ゲート電極層102を含むゲート配線、容量配線103、及び第1の端子104を形成するための導電膜をスパッタ法や真空蒸着法で基板100全面に成膜する。次いで、導電膜を基板100全面に成膜した後、インクジェット法、液滴吐出法によりマスク101a、マスク101b、及びマスク101cを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して配線及び電極(ゲート電極層102を含むゲート配線、容量配線103、及び第1の端子104)を形成する(図2(A)参照)。このとき段切れ防止のために、少なくともゲート電極層102の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングするのが好ましい。
Next, a conductive film for forming the gate wiring including the
ここで、液滴吐出法に用いる液滴吐出装置の一態様を図6に示す。液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412は、制御手段1407に接続され、それをコンピュータ1410で制御することにより予めプログラミングされたパターンに描画することができる。液滴吐出手段とは、組成物の吐出口を有するノズルや、1つ又は複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。描画する位置は、例えば、撮像手段1404、画像処理手段1409、コンピュータ1410を用いて基板1400上に形成されたマーカー1411を認識し、基準点を確定して決定すればよい。或いは、基板1400の縁を基準にして基準点を確定させても良い。
Here, one mode of a droplet discharge apparatus used in the droplet discharge method is shown in FIG. The individual heads 1405 and 1412 of the droplet discharge means 1403 are connected to the control means 1407, and can be drawn in a pre-programmed pattern by being controlled by the
撮像手段1404としては、電荷結合素子(CCD)や相補型金属酸化物半導体(CMOS)を利用したイメージセンサなどを用いることができる。勿論、基板1400上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体1408に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段1407に制御信号を送り、液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412を個別に制御することができる。吐出する材料は、材料供給源1413、材料供給源1414より配管を通してヘッド1405、ヘッド1412にそれぞれ供給される。
As the
ヘッド1405内部は、点線1406が示すように液状の材料を充填する空間と、吐出口であるノズルを有する構造となっている。図示しないが、ヘッド1412もヘッド1405と同様な内部構造を有する。ヘッド1405とヘッド1412のノズルを異なるサイズで設けると、異なる材料を異なる幅で同時に描画することができる。一つのヘッドで、複数種の材料などをそれぞれ吐出し、描画することができ、広領域に描画する場合は、スループットを向上させるため複数のノズルより同材料を同時に吐出し、描画することができる。被処理物として、特に大型基板を用いる場合、ヘッド1405、ヘッド1412と被処理物を有するステージとを、矢印の方向に相対的に走査し、描画する領域を自由に設定し、例えば同じパターンを一枚の基板に複数描画することもできる。
The inside of the
また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよい。吐出時に基板を加熱しておいてもよい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は80℃以上100℃以下で3分間、焼成は200℃以上550℃以下で15分間以上60分間以下行うもので、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うための温度及び時間などの条件は、基板の材質及び組成物の性質に依存する。 The step of discharging the composition may be performed under reduced pressure. The substrate may be heated at the time of discharge. After discharging the composition, one or both steps of drying and baking are performed. The drying and firing steps are both heat treatment steps. For example, drying is performed at 80 ° C. to 100 ° C. for 3 minutes, and firing is performed at 200 ° C. to 550 ° C. for 15 minutes to 60 minutes. Its purpose, temperature and time are different. The drying process and the firing process are performed under normal pressure or reduced pressure by laser light irradiation, rapid thermal annealing, a heating furnace, or the like. Note that the timing of performing this heat treatment and the number of heat treatments are not particularly limited. Conditions such as temperature and time for performing the drying and firing steps favorably depend on the material of the substrate and the properties of the composition.
本発明の一態様は、マスクの形成はインクジェット法、液滴吐出法を用いて形成するため、材料の利用効率が向上し、コスト削減、廃液処理量の削減が可能となる。また、配線の形成など、エッチングにより除去される領域が80%以上の場合は、液滴吐出法によりマスクを形成することで、無駄になるレジスト液を削減することができるため、好ましい。また、液滴吐出法によりマスクを形成することで、フォトリソグラフィ工程の簡略化を行うことができる。すなわち、フォトマスク形成、露光等が不要となり、設備投資コストが削減でき、製造時間の短縮を図ることができる。液滴吐出法によりマスクを形成する場合、マスクの被形成面に対してプラズマ処理を行って撥液性領域を形成し、撥液性領域にマスクを形成してもよい。更に加えて、選択的にレーザ光を照射することにより親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。または、印刷法を用いて、被処理表面に選択的に撥液性領域又は親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。その結果、液滴吐出法により形成されたマスクを微細化することができる。 In one embodiment of the present invention, the mask is formed using an ink-jet method or a droplet discharge method, so that the use efficiency of materials is improved, and cost reduction and waste liquid treatment amount can be reduced. In addition, when the region to be removed by etching, such as formation of wiring, is 80% or more, it is preferable to form a mask by a droplet discharge method because wasteful resist solution can be reduced. Further, by forming a mask by a droplet discharge method, the photolithography process can be simplified. That is, photomask formation, exposure, and the like are not necessary, so that the capital investment cost can be reduced and the manufacturing time can be shortened. In the case of forming a mask by a droplet discharge method, plasma treatment may be performed on a surface on which the mask is formed to form a liquid repellent region, and the mask may be formed in the liquid repellent region. In addition, a lyophilic region may be formed by selectively irradiating laser light, and then a mask may be formed in the lyophilic region. Alternatively, a liquid-repellent region or a lyophilic region may be selectively formed on the surface to be processed using a printing method, and then a mask may be formed in the lyophilic region. As a result, the mask formed by the droplet discharge method can be miniaturized.
マスク材料として、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリビニルアルコール、レジストまたはベンゾシクロブテン)を用いることができる。例えばポリイミドを用いてインクジェット法によりマスクを形成する場合、所望箇所にインクジェット法によりポリイミドを吐出した後、焼成するため150℃以上300℃以下で加熱処理を行うとよい。 Inorganic materials (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, etc.) and photosensitive or non-photosensitive organic materials (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, polyvinyl alcohol, resist or benzocyclobutene) are used as mask materials. Can do. For example, in the case where a mask is formed using polyimide by an inkjet method, heat treatment may be performed at 150 ° C. or more and 300 ° C. or less in order to calcinate after discharging polyimide to a desired portion by an inkjet method.
ゲート電極層102を含むゲート配線と容量配線103、端子部の第1の端子104は、アルミニウム、銅、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウムなどの金属材料、またはこれらの金属材料を主成分とする合金材料、またはこれらの金属材料を成分とする窒化物を用いて、単層又は積層で形成することができる。好ましくはアルミニウムや銅などの低抵抗金属材料での形成が有効であるが、耐熱性や腐食性の問題から高融点金属材料と組み合わせて用いると良い。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等を用いることができる。
The gate wiring and the
例えば、ゲート電極層102の積層構造としては、アルミニウム上にモリブデンが積層された二層の積層構造、または銅層上にモリブデンを積層した二層構造、または銅上に窒化チタン若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタンとモリブデンとを積層した二層構造とすることが好ましい。3層の積層構造としては、アルミニウム、アルミニウムとシリコンの合金、アルミニウムとチタンの合金またはアルミニウムとネオジムの合金を中間層とし、タングステン、窒化タングステン、窒化チタンまたはチタンを上下層として積層した構造とすることが好ましい。
For example, the stacked structure of the
また、一部の電極層や配線層に透光性を有する酸化物導電層を用いて開口率を向上させることもできる。例えば、酸化物導電層には酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、または酸化亜鉛ガリウム等を用いることができる。図2乃至図4では、透光性を有する酸化物導電層を用いてゲート電極層102、容量配線103、及び第1の端子104を形成する場合について示す。なお、ゲート電極層102、容量配線103、及び第1の端子104は、透光性を有する酸化物導電層及び金属材料を主成分とする膜との積層構造とすることで、接触抵抗を低減させることもできる。
In addition, the aperture ratio can be improved by using a light-transmitting oxide conductive layer for some electrode layers and wiring layers. For example, indium oxide, an indium tin oxide alloy, an indium zinc oxide alloy, zinc oxide, zinc aluminum oxide, aluminum zinc oxynitride, zinc gallium oxide, or the like can be used for the oxide conductive layer. 2A to 4B illustrate the case where the
次いで、ゲート電極層102を含むゲート配線と容量配線103、及び端子部の第1の端子104上にゲート絶縁層105を全面に成膜する。ゲート絶縁層105はCVD法やスパッタ法などを用い、膜厚を50nm以上250nm以下とする。
Next, a
例えば、ゲート絶縁層105としてCVD法やスパッタ法により酸化シリコン膜を用い、100nmの厚さで成膜する。勿論、ゲート絶縁層105はこのような酸化シリコン膜に限定されるものでなく、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜などの他の絶縁膜を用い、これらの材料から成る単層または積層構造として形成しても良い。
For example, a silicon oxide film is used as the
また、ゲート絶縁層105として、有機シランガスを用いたCVD法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪酸エチル(TEOS:化学式Si(OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si(CH3)4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH3)2)3)等のシリコン含有化合物を用いることができる。
As the
また、ゲート絶縁層105として、アルミニウム、イットリウム、又はハフニウムの酸化物、窒化物、酸化窒化物、又は窒化酸化物の一種又はそれらの化合物を少なくとも2種以上含む化合物を用いることもできる。
Alternatively, the
なお、本明細書において、酸化窒化物とは、その組成として、窒素原子よりも酸素原子の数が多い物質のことを指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素原子より窒素原子の数が多い物質のことを指す。例えば、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素原子よりも酸素原子の数が多く、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)及び水素前方散乱法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)を用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が50%以上70原子%以下、窒素が0.5%以上15原子%以下、シリコンが25%以上35原子%以下、水素が0.1%以上10原子%以下の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素原子より窒素原子の数が多く、RBS及びHFSを用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が5%以上30原子%以下、窒素が20%以上55原子%以下、シリコンが25%以上35原子%以下、水素が10%以上30原子%以下の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を100原子%としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。 Note that in this specification, oxynitride refers to a substance having a larger number of oxygen atoms than nitrogen atoms as its composition, and a nitrided oxide refers to the number of nitrogen atoms as compared to oxygen atoms. It refers to substances with a lot of content. For example, a silicon oxynitride film has a larger number of oxygen atoms than nitrogen atoms, and uses Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and Hydrogen Forward Scattering (HFS). When measured, oxygen ranges from 50% to 70 atom%, nitrogen from 0.5% to 15 atom%, silicon from 25% to 35 atom%, hydrogen from 0.1% to 10 atom%. Those included in the following ranges. In addition, the composition of the silicon nitride oxide film has a larger number of nitrogen atoms than oxygen atoms, and when measured using RBS and HFS, oxygen has a concentration range of 5% to 30 atomic% and nitrogen has 20%. % To 55 atom%, silicon is contained in the range of 25% to 35 atom%, and hydrogen is contained in the range of 10% to 30 atom%. However, when the total number of atoms constituting silicon oxynitride or silicon nitride oxide is 100 atomic%, the content ratio of nitrogen, oxygen, silicon, and hydrogen is included in the above range.
また、酸化物半導体膜106の成膜を行う前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層105の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にRF電源を用いて電圧を印加して基板にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、N2Oなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にCl2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。逆スパッタ処理後、大気に曝すことなく酸化物半導体膜106を成膜することによって、ゲート絶縁層105と酸化物半導体層108の界面にゴミや水分が付着するのを防ぐことができる。
Further, before the
次いで、ゲート絶縁層105上に、膜厚5nm以上200nm以下、好ましくは10nm以上40nm以下の酸化物半導体膜106を形成する(図2(B)参照)。
Next, the
酸化物半導体膜106は、In−Ga−Zn−O系、In−Sn−Zn−O系、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−O系、In−O系、Sn−O系、またはZn−O系の酸化物半導体膜を用いることができる。また、酸化物半導体膜106は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス(代表的にはアルゴン)及び酸素の混合雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。また、スパッタ法を用いる場合、SiO2を2重量%以上10重量%以下含むターゲットを用いて成膜を行い、酸化物半導体膜中にSiOx(X>0)を含ませても良い。
The
ここでは、In、Ga、及びZnを含む酸化物半導体成膜用ターゲット(モル数比がIn2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:0.5、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1、または、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2)を用いて、基板とターゲットの間との距離を100mm、圧力0.6Pa、直流(DC)電源0.5kW、酸素(酸素流量比率100%)雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流(DC)電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質(パーティクル、ゴミともいう)が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。本実施の形態では、酸化物半導体膜として、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体成膜用ターゲットを用いてスパッタ法により膜厚30nmのIn−Ga−Zn−O系膜を成膜する。
Here, a target for forming an oxide semiconductor film containing In, Ga, and Zn (molar ratio is In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 0.5, In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 1 or In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 2), the distance between the substrate and the target is 100 mm, and the pressure is 0.6 Pa. The film is formed in a direct current (DC) power source of 0.5 kW and in an oxygen (
また、酸化物半導体成膜用ターゲットの充填率は80%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは99.9%以上とするのが好ましい。これにより形成される酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減することができ、電気特性または信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。 The filling rate of the oxide semiconductor target for film formation is preferably 80% or higher, preferably 95% or higher, more preferably 99.9% or higher. Accordingly, the impurity concentration in the formed oxide semiconductor film can be reduced, and a thin film transistor with high electrical characteristics or high reliability can be obtained.
スパッタ法には、スパッタ用電源に高周波電源を用いるRFスパッタ法、直流電流を用いるDCスパッタ法、パルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタ法などがある。RFスパッタ法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DCスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。 Examples of the sputtering method include an RF sputtering method using a high frequency power source as a sputtering power source, a DC sputtering method using a direct current, and a pulsed DC sputtering method that applies a bias in a pulsed manner. The RF sputtering method is mainly used when an insulating film is formed, and the DC sputtering method is mainly used when a metal film is formed.
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置もある。多元スパッタ装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。 There is also a multi-source sputtering apparatus in which a plurality of targets of different materials can be installed. The multi-source sputtering apparatus can be formed by stacking different material films in the same chamber, or by simultaneously discharging a plurality of types of materials in the same chamber.
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRスパッタ法を用いるスパッタ装置がある。 Further, there is a sputtering apparatus using a magnetron sputtering method having a magnet mechanism inside a chamber, and a sputtering apparatus using an ECR sputtering method using plasma generated using microwaves without using glow discharge.
また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタ法もある。 In addition, as a film formation method using a sputtering method, a reactive sputtering method in which a target material and a sputtering gas component are chemically reacted during film formation to form a compound thin film thereof, or a voltage is applied to the substrate during film formation. There is also a bias sputtering method.
また、スパッタ法による成膜中に光やヒータによって基板を400℃以上700℃以下に加熱してもよい。成膜中に加熱することで、成膜と同時にスパッタによる損傷を修復させる。 Further, the substrate may be heated to 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower with light or a heater during film formation by sputtering. By heating during film formation, damage caused by sputtering is repaired simultaneously with film formation.
また、酸化物半導体膜106の成膜を行う前に、スパッタ装置内壁や、ターゲット表面やターゲット材料中に残存している水分または水素を除去するためにプレヒート処理を行うと良い。プレヒート処理としては成膜チャンバー内を減圧下で200℃以上600℃以下に加熱する方法や、加熱しながら窒素や不活性ガスの導入と排気を繰り返す方法等がある。プレヒート処理を終えたら、基板またはスパッタ装置を冷却した後大気にふれることなく酸化物半導体膜の成膜を行う。この場合のターゲット冷却液は、水ではなく油脂等を用いるとよい。加熱せずに窒素の導入と排気を繰り返しても一定の効果が得られるが、加熱しながら行うとなお良い。
Further, before the
また、酸化物半導体膜106の成膜を行う前、または成膜中、または成膜後に、スパッタ装置内をクライオポンプを用いて中に残存している水分などを除去することが好ましい。
In addition, before the
次に、インクジェット法、液滴吐出法によりマスク107を形成し、酸化物半導体膜106をエッチングする(図2(C)参照)。エッチングには、クエン酸やシュウ酸などの有機酸をエッチャントとして用いることが出来る。ここでは、ITO07N(関東化学社製)を用いたウェットエッチングにより、不要な部分を除去してIn−Ga−Zn−O系膜を島状にし、酸化物半導体層108を形成する。酸化物半導体層108の端部をテーパー状にエッチングすることで、段差形状による配線の段切れを防ぐことができる。なお、ここでのエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。
Next, a
本発明の一態様は、マスクの形成はインクジェット法、液滴吐出法を用いて形成するため、材料の利用効率が向上し、コスト削減、廃液処理量の削減が可能となる。また、島状の酸化物半導体層の形成など、エッチングにより除去される領域が80%以上の場合は、液滴吐出法によりマスクを形成することで、無駄になるレジスト液を削減することができるため、好ましい。また、液滴吐出法によりマスクを形成することで、フォトリソグラフィ工程の簡略化を行うことができる。すなわち、フォトマスク形成、露光等が不要となり、設備投資コストの削減を達成でき、製造時間の短縮を図ることができる。液滴吐出法によりマスクを形成する場合、マスクの被形成面に対してプラズマ処理を行って撥液性領域を形成し、撥液性領域にマスクを形成してもよい。更に加えて、選択的にレーザ光を照射することにより親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。または、印刷法を用いて、被処理表面に選択的に撥液性領域又は親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。その結果、液滴吐出法により形成されたマスクを微細化することができる。 In one embodiment of the present invention, the mask is formed using an ink-jet method or a droplet discharge method, so that the use efficiency of materials is improved, and cost reduction and waste liquid treatment amount can be reduced. In addition, when the region to be removed by etching, such as the formation of an island-shaped oxide semiconductor layer, is 80% or more, a resist solution that is wasted can be reduced by forming a mask by a droplet discharge method. Therefore, it is preferable. Further, by forming a mask by a droplet discharge method, the photolithography process can be simplified. That is, photomask formation, exposure, and the like are not necessary, and the capital investment cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened. In the case of forming a mask by a droplet discharge method, plasma treatment may be performed on a surface on which the mask is formed to form a liquid repellent region, and the mask may be formed in the liquid repellent region. In addition, a lyophilic region may be formed by selectively irradiating laser light, and then a mask may be formed in the lyophilic region. Alternatively, a liquid-repellent region or a lyophilic region may be selectively formed on the surface to be processed using a printing method, and then a mask may be formed in the lyophilic region. As a result, the mask formed by the droplet discharge method can be miniaturized.
次いで、酸化物半導体層108の脱水化または脱水素化を行う。この脱水化または脱水素化を行う第1の加熱処理は、高温の窒素、または希ガス等の不活性ガスや光を用いて500℃以上750℃以下(若しくはガラス基板の歪点以下の温度)で1分間以上10分間以下程度、好ましくは650℃、3分間以上6分間以下程度のRTA(Rapid Thermal Anneal)処理で行うことができる。RTA法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
Next, the
また、第1の加熱処理の条件、または酸化物半導体層108の材料によっては、酸化物半導体層が結晶化し、微結晶膜または多結晶膜となる場合もある。また、微結晶膜の場合は、結晶成分の全体に占める割合が80%以上(好ましくは90%以上)であって、隣接する微結晶粒同士が接するように充填されているものが好ましい。また、酸化物半導体層108の全てが非晶質状態となる場合もある。
Further, depending on the conditions of the first heat treatment or the material of the
なお、本明細書では、窒素、または希ガス等の不活性気体雰囲気下での加熱処理を脱水化または脱水素化のための加熱処理と呼ぶ。本明細書では、この加熱処理によってH2として脱離させていることのみを脱水素化と呼んでいるわけではなく、H、OHなどを脱離することを含めて脱水化または脱水素化と便宜上呼ぶこととする。 Note that in this specification, heat treatment in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or a rare gas is referred to as heat treatment for dehydration or dehydrogenation. In this specification, it is not called dehydrogenation only that it is desorbed as H 2 by this heat treatment, and dehydration or dehydrogenation including desorption of H, OH, etc. It will be called for convenience.
酸化物半導体層108に対して脱水化または脱水素化を行う加熱温度に昇温した後、脱水化または脱水素化を行った同じ炉で大気に触れさせることなく、水または水素を再び混入させないことが重要である。脱水化または脱水素化を行い、i型の酸化物半導体層108をn型化(n−、n+など)、即ち低抵抗化させた後、i型化させて再び高抵抗化とした酸化物半導体層108を用いて薄膜トランジスタを作製すると、薄膜トランジスタのしきい値電圧値をプラスとすることができ、所謂ノーマリーオフ特性のスイッチング素子を実現できる。薄膜トランジスタのゲート電圧が0Vにできるだけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成されることが表示装置には望ましい。なお、薄膜トランジスタのしきい値電圧値がマイナスであると、ゲート電圧が0Vでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリーオン特性となりやすい。アクティブマトリクス型の表示装置においては、回路を構成する薄膜トランジスタの電気特性が重要であり、この電気特性が表示装置の性能を左右する。特に、薄膜トランジスタの電気特性のうち、しきい値電圧(Vth)が重要である。電界効果移動度が高くともしきい値電圧値が高い、或いはしきい値電圧値がマイナスであると、回路として制御することが困難である。しきい値電圧値が高く、しきい値電圧の絶対値が大きい薄膜トランジスタの場合には、駆動電圧が低い状態では薄膜トランジスタとしてのスイッチング機能を果たすことができず、負荷となる恐れがある。nチャネル型の薄膜トランジスタの場合、ゲート電圧に正の電圧を印加してはじめてチャネルが形成されて、ドレイン電流が流れ出すトランジスタが望ましい。駆動電圧を高くしないとチャネルが形成されないトランジスタや、負の電圧状態でもチャネルが形成されてドレイン電流が流れるトランジスタは、回路に用いる薄膜トランジスタとしては不向きである。
After the
また、加熱温度から降温するガス雰囲気は、加熱温度まで昇温したガス雰囲気と異なるガス雰囲気に切り替えてもよい。例えば、脱水化または脱水素化を行った同じ炉で大気に触れさせることなく、炉の中を高純度の酸素ガスまたはN2Oガス、超乾燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下)で満たして冷却を行う。 Further, the gas atmosphere that is lowered from the heating temperature may be switched to a gas atmosphere that is different from the gas atmosphere that is heated up to the heating temperature. For example, without exposing to the atmosphere in the same furnace where dehydration or dehydrogenation is performed, the inside of the furnace is highly purified oxygen gas or N 2 O gas, ultra-dry air (dew point is −40 ° C. or lower, preferably − 60 ° C. or less) and cooling is performed.
なお、第1の加熱処理においては、雰囲気中に、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する不活性ガスの純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。 Note that in the first heat treatment, it is preferable that water, hydrogen, and the like be not contained in the atmosphere. Alternatively, the purity of the inert gas introduced into the heat treatment apparatus is 6N (99.9999%) or more, preferably 7N (99.99999%) or more (that is, the impurity concentration is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less). It is preferable that
上記、不活性気体雰囲気下での加熱処理を行った場合、i型であった酸化物半導体層108は加熱処理により酸素欠乏型となってn型化、即ち低抵抗化する。その後、酸化物半導体層108に接する保護絶縁層として機能する酸化物絶縁層の形成を行うことにより酸化物半導体層108を酸素過剰な状態とすることでi型化、即ち高抵抗化させているとも言える。これにより、電気特性が良好で信頼性のよい薄膜トランジスタを作製することができる。
In the case where the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere, the i-type
また、第1の加熱処理の条件、または酸化物半導体層の材料によっては、酸化物半導体層108の一部が結晶化することがある。第1の加熱処理後は、酸素欠乏型となって低抵抗化した酸化物半導体層108となる。第1の加熱処理後は、成膜直後の酸化物半導体膜106よりもキャリア濃度が高まり、好ましくは1×1018/cm3以上のキャリア濃度を有するようになる。
Depending on the conditions of the first heat treatment or the material of the oxide semiconductor layer, part of the
また、酸化物半導体層108の第1の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜106に行うこともできる。その場合には、第1の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、島状の酸化物半導体層に加工する。
The first heat treatment of the
次いで、フォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してゲート電極層102と同じ材料の配線や電極層に達するコンタクトホール109を形成する。このコンタクトホール109は後に形成する導電膜と直接接続するために設ける。例えば、駆動回路部において、ゲート電極層とソース電極層或いはドレイン電極層と直接接する薄膜トランジスタや、端子部のゲート配線と電気的に接続する端子を形成する場合にコンタクトホールを形成する。
Next, a photolithography process is performed, a resist mask is formed, unnecessary portions are removed by etching, and a
次に、酸化物半導体層108上に導電層をスパッタ法や真空蒸着法で成膜する。導電層の材料としては、前述したゲート電極層102と同様の材料を用いることができる。
Next, a conductive layer is formed over the
次に、インクジェット法、液滴吐出法によりマスク110a、マスク110b、マスク110c、マスク110dを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してソース電極層112、ドレイン電極層113、接続電極114及びコンタクト115を形成する(図3(A)参照)。この際のエッチング方法としてウェットエッチングまたはドライエッチングを用いる。
Next, a
本発明の一態様は、マスクの形成はインクジェット法、液滴吐出法を用いて形成するため、材料の利用効率が向上し、コスト削減、廃液処理量の削減が可能となる。また、配線の形成など、エッチングにより除去される領域が80%以上の場合は、液滴吐出法によりマスクを形成することで、無駄になるレジスト液を削減することができるため、好ましい。また、液滴吐出法によりマスクを形成することで、フォトリソグラフィ工程の簡略化を行うことができる。すなわち、フォトマスク形成、露光等が不要となり、設備投資コストの削減を達成でき、製造時間の短縮を図ることができる。液滴吐出法によりマスクを形成する場合、マスクの被形成面に対してプラズマ処理を行って撥液性領域を形成し、撥液性領域にマスクを形成してもよい。更に加えて、選択的にレーザ光を照射することにより親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。または、印刷法を用いて、被処理表面に選択的に撥液性領域又は親液性領域を形成し、その後親液性領域にマスクを形成してもよい。その結果、液滴吐出法により形成されたマスクを微細化することができる。 In one embodiment of the present invention, the mask is formed using an ink-jet method or a droplet discharge method, so that the use efficiency of materials is improved, and cost reduction and waste liquid treatment amount can be reduced. In addition, when the region to be removed by etching, such as formation of wiring, is 80% or more, it is preferable to form a mask by a droplet discharge method because wasteful resist solution can be reduced. Further, by forming a mask by a droplet discharge method, the photolithography process can be simplified. That is, photomask formation, exposure, and the like are not necessary, and the capital investment cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened. In the case of forming a mask by a droplet discharge method, plasma treatment may be performed on a surface on which the mask is formed to form a liquid repellent region, and the mask may be formed in the liquid repellent region. In addition, a lyophilic region may be formed by selectively irradiating laser light, and then a mask may be formed in the lyophilic region. Alternatively, a liquid-repellent region or a lyophilic region may be selectively formed on the surface to be processed using a printing method, and then a mask may be formed in the lyophilic region. As a result, the mask formed by the droplet discharge method can be miniaturized.
以上の工程で酸化物半導体層108をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタ150が作製できる。
Through the above process, the
ここで、ゲート電極層102と同様に、ソース電極層112及びドレイン電極層113に透光性を有する酸化物導電層を用いることで画素部の透光性を向上させ、開口率を高くすることができる。また、ゲート電極層102と同様に、透光性を有する酸化物導電層及び金属材料を主成分とする膜との積層構造とすることで、接触抵抗を低減させることもできる。なお、図1乃至図4においては、導電層(ソース電極層112、ドレイン電極層113及び接続電極114)は、透光性を有する導電層を用いて形成する場合について示している。
Here, as in the
また、ソース電極層112及びドレイン電極層113が形成される際に、ソース電極層112及びドレイン電極層113と同じ材料である第2の端子111を有する端子部が形成される。なお、第2の端子111はソース配線(ソース電極層112又はドレイン電極層113を含むソース配線)と電気的に接続されている。
Further, when the
また、端子部において、接続電極114は、ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホール109を介して端子部の第1の端子104と直接接続される。なお、ここでは図示しないが、上述した工程と同じ工程を経て駆動回路の薄膜トランジスタのソース配線あるいはドレイン配線とゲート電極が直接接続される。
In the terminal portion, the
次いで、マスク110a、マスク110b、マスク110c、及びマスク110dを除去し、薄膜トランジスタ150を覆う保護絶縁層116を形成する。保護絶縁層116はスパッタ法などを用いて得られる酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜などの酸化物絶縁膜を用いることができる。
Next, the
保護絶縁層116は、スパッタ法など、保護絶縁層116に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。本実施の形態では、保護絶縁層116として酸化珪素膜をスパッタ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本実施の形態では100℃とする。ここで、成膜時に水、水素等の不純物を混入させない方法として、成膜前に減圧下で150℃以上350℃以下の温度で2分間以上10分間以下のプリベークを行い、大気に触れることなく保護絶縁層116を形成することが望ましい。酸化珪素膜のスパッタ法による成膜は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(代表的にはアルゴン)及び酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素、及び希ガス雰囲気下でスパッタ法により酸化珪素を形成することができる。低抵抗化した酸化物半導体層108に接して形成する保護絶縁層116は、水分や、水素イオンや、OH−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜が好ましい。
The protective
本実施の形態では、純度が6Nであり、柱状多結晶Bドープの珪素ターゲット(抵抗値0.01Ωcm)を用い、基板とターゲットの間との距離(T−S間距離)を89mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源6kW、酸素(酸素流量比率100%)雰囲気下でパルスDCスパッタ法により成膜する。膜厚は300nmとする。
In this embodiment, the purity is 6N, a columnar polycrystalline B-doped silicon target (resistance value 0.01 Ωcm) is used, the distance between the substrate and the target (T-S distance) is 89 mm, and the pressure is 0 The film is formed by pulsed DC sputtering in an atmosphere of 4 Pa, direct current (DC) power supply 6 kW, and oxygen (
次いで、不活性ガス雰囲気下、または窒素ガス雰囲気下で第2の加熱処理(好ましくは200℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。または、第1の加熱処理と同様に高温短時間のRTA処理を行っても良い。第2の加熱処理を行うと、保護絶縁層116と重なる酸化物半導体層108が接した状態で加熱される。なお、第2の加熱処理を行うと、第1の加熱処理で低抵抗化された酸化物半導体層108が酸素過剰な状態となり、i型化(高抵抗化)することができる。
Next, second heat treatment (preferably 200 ° C. to 400 ° C., for example, 250 ° C. to 350 ° C.) is performed in an inert gas atmosphere or a nitrogen gas atmosphere. For example, the second heat treatment is performed at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Alternatively, high temperature and short time RTA treatment may be performed as in the first heat treatment. When the second heat treatment is performed, the
本実施の形態では、保護絶縁層116成膜後に第2の加熱処理を行ったが、加熱処理のタイミングは保護絶縁層116成膜以降であれば問題なく、保護絶縁層116成膜直後に限定されるものではない。
In this embodiment, the second heat treatment is performed after the protective insulating
また、ソース電極層112及びドレイン電極層113に耐熱性のある材料を用いる場合には、第2の加熱処理のタイミングで、第1の加熱処理条件を用いた工程を行うことができる。この場合、加熱処理は保護絶縁層116成膜後の1回のみとすることも可能である。
In the case where a heat-resistant material is used for the
次に、フォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、保護絶縁層116のエッチングによりドレイン電極層113に達するコンタクトホール118を形成する。また、ここでのエッチングにより第2の端子111に達するコンタクトホール117、接続電極114に達するコンタクトホール119も形成する(図3(B)参照)。なお、コンタクトホール117、118、119の形成は、フォトリソグラフィ工程に代えてインクジェット法、液滴吐出法によりマスクパターンを形成し、エッチングを組み合わせて形成してもよい。
Next, a photolithography step is performed to form a resist mask, and a
次いで、レジストマスクを除去した後、画素電極層121及び透明導電膜120、122を形成する。画素電極層121及び透明導電膜120、122は、透光性を有する材料を含む液体、又は、ペーストを用いたスクリーン印刷、オフセット印刷等の印刷法により、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)などを含む組成物からなる所定のパターンを形成し、焼成して形成する。印刷法を用いることにより、所定の領域に形成することができるため、エッチング工程により除去する領域が少なく、原料を削減することが可能である。他の方法としては、スパッタ法により透明導電膜、若しくは光反射性の導電膜を形成して、インクジェット法、液滴吐出法によりマスクパターンを形成し、エッチングを組み合わせて画素電極層121及び透明導電膜120、121を形成しても良い。
Next, after removing the resist mask, the
また、このとき、保持容量部192におけるゲート絶縁層105及び保護絶縁層116を誘電体として、容量配線103と画素電極層121とで保持容量が形成される。
At this time, a storage capacitor is formed by the
また、透明導電膜120、122はFPCとの接続に用いられる電極または配線となる。第1の端子104と直接接続された接続電極114上に形成された透明導電膜122は、ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第2の端子111上に形成された透明導電膜120は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電極である。
The transparent
この段階での断面図を図3(C)に示す。また、図3(C)は、図4のA1−A2、及びB1−B2の断面図に相当する。 A cross-sectional view at this stage is illustrated in FIG. 3C corresponds to a cross-sectional view taken along lines A1-A2 and B1-B2 in FIG.
また、図5(A1)、図5(A2)は、この段階でのゲート配線端子部の断面図及び平面図をそれぞれ図示している。図5(A1)は図5(A2)中のC1−C2線に沿った断面図に相当する。図5(A1)において、保護絶縁層154上に形成される透明導電膜155は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図5(A1)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される第1の端子151と、ソース配線と同じ材料で形成される接続電極153とがゲート絶縁層152を介して重なり、開口部を介して導通させている。また、接続電極153と透明導電膜155が保護絶縁層154に設けられたコンタクトホールを介して直接接して導通させている。
5A1 and 5A2 are a cross-sectional view and a plan view of the gate wiring terminal portion at this stage, respectively. FIG. 5A1 corresponds to a cross-sectional view taken along line C1-C2 in FIG. In FIG. 5A1, a transparent
また、図5(B1)、及び図5(B2)は、ソース配線端子部の断面図及び平面図をそれぞれ図示している。また、図5(B1)は図5(B2)中のD1−D2線に沿った断面図に相当する。図5(B1)において、保護絶縁層154上に形成される透明導電膜155は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図5(B1)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される電極156が、ソース配線と電気的に接続される第2の端子180の下方にゲート絶縁層152を介して重なる。電極156は第2の端子180とは電気的に接続しておらず、電極156を第2の端子180と異なる電位、例えばフローティング、GND、0Vなどに設定すれば、ノイズ対策のための容量または静電気対策のための容量を形成することができる。また、第2の端子180は、保護絶縁層154を介して透明導電膜155と電気的に接続している。
5B1 and 5B2 are a cross-sectional view and a plan view of the source wiring terminal portion, respectively. 5B1 corresponds to a cross-sectional view taken along line D1-D2 in FIG. 5B2. In FIG. 5B1, a transparent
ゲート配線、ソース配線、及び容量配線は画素密度に応じて複数本設けられるものである。また、端子部においては、ゲート配線と同電位の第1の端子、ソース配線と同電位の第2の端子、容量配線と同電位の第3の端子などが複数並べられて配置される。それぞれの端子の数は、それぞれ任意な数で設ければ良いものとし、実施者が適宣決定すれば良い。 A plurality of gate wirings, source wirings, and capacitor wirings are provided depending on the pixel density. In the terminal portion, a plurality of first terminals having the same potential as the gate wiring, second terminals having the same potential as the source wiring, third terminals having the same potential as the capacitor wiring, and the like are arranged. Any number of terminals may be provided, and the practitioner may determine the number appropriately.
こうして、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタ150及び保持容量部192を完成させることができる。そして、これらを個々の画素に対応してマトリクス状に配置し、画素部を構成することによりアクティブマトリクス型の表示装置を作製するための一方の基板とすることができる。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
In this manner, the channel etch type
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とを固定する。なお、対向基板に設けられた対向電極と電気的に接続する共通電極をアクティブマトリクス基板上に設け、共通電極と電気的に接続する第4の端子を端子部に設ける。この第4の端子は、共通電極を固定電位、例えばGND、0Vなどに設定するための端子である。 In the case of manufacturing an active matrix liquid crystal display device, a liquid crystal layer is provided between an active matrix substrate and a counter substrate provided with a counter electrode, and the active matrix substrate and the counter substrate are fixed. Note that a common electrode electrically connected to the counter electrode provided on the counter substrate is provided over the active matrix substrate, and a fourth terminal electrically connected to the common electrode is provided in the terminal portion. The fourth terminal is a terminal for setting the common electrode to a fixed potential such as GND or 0V.
また、本実施の形態では、画素構成において容量配線を設ける例について示したが、本発明の一態様はこれに限定されず、容量配線を設けず、画素電極を隣り合う画素のゲート配線と保護絶縁層及びゲート絶縁層を介して重ねて保持容量を形成することもできる。この場合、容量配線及び容量配線と接続する第3の端子は省略することができる。 In this embodiment, an example in which the capacitor wiring is provided in the pixel structure is described; however, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the capacitor electrode is not provided, and the pixel electrode is protected from the gate wiring of an adjacent pixel. A storage capacitor can be formed so as to overlap with each other with the insulating layer and the gate insulating layer interposed therebetween. In this case, the capacitor wiring and the third terminal connected to the capacitor wiring can be omitted.
アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。 In an active matrix liquid crystal display device, a display pattern is formed on a screen by driving pixel electrodes arranged in a matrix. Specifically, by applying a voltage between the selected pixel electrode and the counter electrode corresponding to the pixel electrode, optical modulation of the liquid crystal layer disposed between the pixel electrode and the counter electrode is performed. The optical modulation is recognized by the observer as a display pattern.
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を1フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。 In moving image display of a liquid crystal display device, there is a problem that an afterimage is generated or a moving image is blurred because the response of the liquid crystal molecules themselves is slow. In order to improve the moving image characteristics of a liquid crystal display device, there is a so-called black insertion driving technique in which black display is performed every other frame.
また、垂直周期を1.5倍、好ましくは2倍以上にすることで応答速度を改善するとともに各フレーム内の分割された複数フィールド毎に書き込む階調を選択する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。 Further, the so-called double speed drive, which improves the response speed by setting the vertical period to 1.5 times, preferably 2 times or more, and selects the gradation to be written for each of a plurality of divided fields in each frame. There is also technology.
また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のLED(発光ダイオード)光源または複数のEL光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成している各光源を独立して1フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として、3種類以上のLEDを用いてもよいし、白色発光のLEDを用いてもよい。独立して複数のLEDを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてLEDの発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、LEDを部分的に消灯することができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には、消費電力の低減効果が図れる。 In addition, in order to improve the moving image characteristics of the liquid crystal display device, a surface light source is configured using a plurality of LED (light emitting diode) light sources or a plurality of EL light sources as a backlight, and each light source constituting the surface light source is independent. There is also a driving technique that performs intermittent lighting driving within one frame period. As the surface light source, three or more kinds of LEDs may be used, or white light emitting LEDs may be used. Since a plurality of LEDs can be controlled independently, the light emission timings of the LEDs can be synchronized with the optical modulation switching timing of the liquid crystal layer. Since this driving technique can partially turn off the LED, an effect of reducing power consumption can be achieved particularly in the case of video display in which the ratio of the black display area occupying one screen is large.
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。 By combining these driving techniques, the display characteristics such as the moving picture characteristics of the liquid crystal display device can be improved as compared with the related art.
本実施の形態で得られるnチャネル型のトランジスタは、In−Ga−Zn−O系膜をチャネル形成領域に用いており、良好な動特性を有するため、これらの駆動技術を組み合わせることができる。 The n-channel transistor obtained in this embodiment uses an In—Ga—Zn—O-based film for a channel formation region and has favorable dynamic characteristics; thus, these driving techniques can be combined.
また、発光表示装置を作製する場合、有機発光素子の一方の電極(カソードとも呼ぶ)は、低電源電位、例えばGND、0Vなどに設定するため、端子部に、カソードを低電源電位、例えばGND、0Vなどに設定するための第4の端子が設ける。また、発光表示装置を作製する場合には、ソース配線、及びゲート配線に加えて電源供給線を設ける。従って、端子部には、電源供給線と電気的に接続する第5の端子を設ける。 In the case of manufacturing a light-emitting display device, one electrode (also referred to as a cathode) of an organic light-emitting element is set to a low power supply potential, for example, GND, 0 V, and the like. A fourth terminal is provided for setting to 0V or the like. In the case of manufacturing a light-emitting display device, a power supply line is provided in addition to a source wiring and a gate wiring. Therefore, the terminal portion is provided with a fifth terminal that is electrically connected to the power supply line.
なお、図2乃至図4においては、ゲート電極層102、ソース電極層112及びドレイン電極層113に、透光性を有する酸化物導電層を用いて形成したが、本発明の一態様はこれに限定されない。図7に示すように、金属材料を主成分とする膜を用いてゲート電極層202、ソース電極層222及びドレイン電極層223を形成することができる。また、図2乃至図4において、容量配線103及び第1の端子104は、透光性を有する導電層で形成する場合について示しているが、図7に示すように、透光性を有する導電層に代えて、金属材料を主成分とする膜を用いて形成することもできる。
Note that in FIGS. 2 to 4, the
ゲート電極層202、容量配線203、第1の端子204、ソース電極層212及びドレイン電極層213は、金属材料を主成分とする膜を用いて単層構造又は積層構造で形成することができる。例えば、ゲート電極層202、容量配線203及び第1の端子204として、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された2層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した2層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した2層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した構造とすることができる。また、3層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムと珪素の合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した構造とすることができる。また、ソース電極層212及びドレイン電極層213を3層構造で形成する場合には、一層目及び3層目の導電層として、耐熱性導電性材料であるチタン層を用い、2層目の導電層としてネオジムを含むアルミニウム合金層を用いる。このような構成にすることで、アルミニウムの低抵抗性を活かしつつ、ヒロックの発生を低減することができる。
The
なお、本実施の形態はチャネルエッチ型の薄膜トランジスタを例として作製方法を説明したが、工程の順序を入れ替えることにより、ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタを作製することも可能である。また、図8(A)は平面図であり、図8(B)は、図8(A)におけるA1−A2で切断した断面図である。 Although this embodiment mode describes a manufacturing method using a channel-etched thin film transistor as an example, a bottom contact thin film transistor can also be manufactured by changing the order of steps. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along A1-A2 in FIG. 8A.
図8に示す薄膜トランジスタ150は、基板100上にゲート電極層102、ゲート絶縁層105、ソース電極層112及びドレイン電極層113、酸化物半導体層108を含む。また、ゲート絶縁層105、ソース電極層112及びドレイン電極層113、酸化物半導体層108上に保護絶縁層116が設けられている。
A
以上の工程により、電気特性が良好で信頼性の高い薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタを用いた表示装置を提供することができる。 Through the above steps, a thin film transistor with favorable electric characteristics and high reliability and a display device using the thin film transistor can be provided.
上記構成を有する本発明の一態様は、スループットや材料の利用効率を向上させた上で高い信頼性を備えた配線、導電層を形成することができる。従って、基板が大型化しても生産性を下げることなく低コストで薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタを用いた表示装置を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention having the above structure, a highly reliable wiring and conductive layer can be formed while improving throughput and material utilization efficiency. Accordingly, a thin film transistor and a display device using the thin film transistor can be provided at low cost without reducing productivity even when the substrate is enlarged.
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態2)
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、他の実施の形態で示すアクティブマトリクス基板にも適用することができる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of manufacturing an active matrix liquid crystal display device using the active matrix substrate described in
また、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おそれがあるため、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。 In this embodiment, when the size of the liquid crystal display panel exceeds 10 inches, 60 inches, or 120 inches, the wiring resistance of the light-transmitting wiring may become a problem. An example of reducing the wiring resistance by using a part of the wiring as a metal wiring will be described.
アクティブマトリクス基板の断面構造の一例を図9(A)に示す。実施の形態1では、画素部の薄膜トランジスタと保持容量部を図示したが、本実施の形態では、画素部の薄膜トランジスタ150と保持容量部とに加え、駆動回路部の薄膜トランジスタ160も図示して説明する。また、保持容量部、ゲート配線の端子部及びソース配線の端子部は、実施の形態1とは異なる構造を示す。また、画素部の表示領域となる部分において、ゲート配線、ソース配線、及び容量配線は、透光性を有する導電膜で形成されており、高い開口率を実現している。また、表示領域でない部分のソース配線層は、配線抵抗を低抵抗とするため金属配線を用いることができる。
An example of a cross-sectional structure of the active matrix substrate is shown in FIG. Although the thin film transistor and the storage capacitor portion in the pixel portion are illustrated in
容量配線103が、誘電体となるゲート絶縁層105a、105bを介して容量電極層231と重なり、保持容量部を形成している。なお、容量電極層231は、薄膜トランジスタ150のソース電極層112又はドレイン電極層113と同じ透光性を有する材料、及び同じ工程で形成される。従って、薄膜トランジスタ150が透光性を有していることに加え、保持容量部も透光性を有するため、開口率を向上させることができる。なお、保持容量部は、画素電極層121の下方に設けられ、容量電極層231が画素電極層121と電気的に接続される。
The
また、駆動回路部の薄膜トランジスタ160は、ソース電極層、ドレイン電極層及び導電層以外は、画素部の薄膜トランジスタ150の構造と同様である。駆動回路部の薄膜トランジスタ160のソース電極層及びドレイン電極層は、透光性を有する酸化物導電層と金属材料を主成分とする膜との積層構造で形成されている。
The
また、駆動回路部の薄膜トランジスタ160上に、酸化物半導体層と重畳し、導電層(以下、バックゲート電極層320と示す)が設けられている。バックゲート電極層320をゲート電極層302と電気的に接続し、同電位とすることで、ゲート電極層302とバックゲート電極層320の間に配置された酸化物半導体層308に上下からゲート電圧を印加することができる。また、ゲート電極層302とバックゲート電極層320を異なる電位、例えば固定電位、GND、0Vとする場合には、TFTの電気特性、例えばしきい値電圧などを制御することができる。なお、本明細書中では、酸化物半導体層308の上方に重なって形成される導電層を、その電位にかかわらずバックゲート電極層320と呼ぶ。したがって、バックゲート電極層320はフローティング状態であってもよい。なお、駆動回路部の薄膜トランジスタ160を構成する材料は、透光性を有する材料に限定されない。
A conductive layer (hereinafter referred to as a back gate electrode layer 320) is provided over the
また、駆動回路の薄膜トランジスタ160のゲート電極層302は、酸化物半導体層308の上方に設けられたバックゲート電極層320と電気的に接続させる構造としてもよい。その場合には、薄膜トランジスタ150のドレイン電極層と、画素電極層121とを電気的に接続するためのコンタクトホールと同じフォトマスクを用い(実施の形態1(図3(C))参照)、平坦化絶縁層234、保護絶縁層116a、116b、ゲート絶縁層105a、105bを選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールを介してバックゲート電極層320と駆動回路の薄膜トランジスタ160のゲート電極層302とを電気的に接続する。
The
また、本実施の形態では、保護絶縁層116b上に平坦化絶縁層234を形成した後、フォトマスクを用いて端子部の平坦化絶縁層234を選択的に除去する例を示す。端子部においては、平坦化絶縁層234が存在しないほうが、FPCとの良好な接続を行う上で好ましい。
In this embodiment, the
また、端子部において、ゲート配線と同電位の第1の端子電極は、保護絶縁層116a上に形成され、第2の金属配線層237と電気的に接続する。端子部から引き回す配線も金属配線で形成する。図9(A)では、第2の金属配線層237の一部と重なるゲート配線層238を示したが、第1の金属配線層236及び第2の金属配線層237の全部を覆うゲート配線層としてもよい。即ち、第1の金属配線層236及び第2の金属配線層237は、ゲート配線層238を低抵抗化するための補助配線と呼ぶことができる。
In the terminal portion, the first terminal electrode having the same potential as that of the gate wiring is formed over the protective insulating
図9(A)では、駆動回路のソース配線300と同電位の第2の端子電極235は、保護絶縁層116a上に形成される。
In FIG. 9A, the second
また、表示領域でない部分のゲート配線層、容量配線層は、配線抵抗を低抵抗とするため金属配線、即ち、第1の金属配線層236及び第2の金属配線層237を補助配線として用いることもできる。
In addition, the gate wiring layer and the capacitor wiring layer in a portion other than the display area use metal wiring, that is, the first
また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とを固定する。なお、対向基板に設けられた対向電極と電気的に接続する共通電極をアクティブマトリクス基板上に設け、共通電極と電気的に接続する第4の端子電極を端子部に設ける。この第4の端子電極は、共通電極を固定電位、例えばGND、0Vなどに設定するための端子である。第4の端子電極は、画素電極層121と同じ透光性を有する材料で形成することができる。
In the case of manufacturing an active matrix liquid crystal display device, a liquid crystal layer is provided between an active matrix substrate and a counter substrate provided with a counter electrode, and the active matrix substrate and the counter substrate are fixed. Note that a common electrode electrically connected to the counter electrode provided on the counter substrate is provided over the active matrix substrate, and a fourth terminal electrode electrically connected to the common electrode is provided in the terminal portion. The fourth terminal electrode is a terminal for setting the common electrode to a fixed potential such as GND or 0V. The fourth terminal electrode can be formed using the same light-transmitting material as the
また、図9(B)に、図9(A)とは一部異なる断面構造を示す。図9(B)は、図9(A)と駆動回路の薄膜トランジスタのゲート電極層の材料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。 FIG. 9B illustrates a cross-sectional structure that is partly different from that in FIG. FIG. 9B is the same as FIG. 9A except that the material of the gate electrode layer of the thin film transistor of the driver circuit is different; therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description of the same portions is omitted. To do.
図9(B)は、駆動回路の薄膜トランジスタ160のゲート電極層を金属配線とする例である。駆動回路においては、ゲート電極層は透光性を有する材料に限定されない。
FIG. 9B illustrates an example in which the gate electrode layer of the
図9(B)において、駆動回路の薄膜トランジスタ160は第1の金属配線層241上に第2の金属配線層242が積層されたゲート電極層とする。なお、第1の金属配線層241は、第1の金属配線層236と同じ材料、同じ工程で形成することができる。また、第2の金属配線層242は、第2の金属配線層237と同じ材料、同じ工程で形成することができる。
In FIG. 9B, a
また、第1の金属配線層241をバックゲート電極層320と電気的に接続する場合、第1の金属配線層241の酸化を防ぐための第2の金属配線層242が窒化金属膜であることが好ましい。
In addition, when the first metal wiring layer 241 is electrically connected to the back
以上の工程により、電気特性が良好で信頼性の高い薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタを用いた表示装置を提供することができる。 Through the above steps, a thin film transistor with favorable electric characteristics and high reliability and a display device using the thin film transistor can be provided.
上記構成を有する本発明の一態様は、金属配線を一部用いて配線抵抗を低減し、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インチとする場合であっても表示画像の高精細化を図り、高い開口率を実現することができる。 In one embodiment of the present invention having the above structure, even when metal wiring is partially used to reduce wiring resistance and the size of a liquid crystal display panel exceeds 10 inches, 60 inches, or 120 inches, display is performed. High definition of the image can be achieved and a high aperture ratio can be realized.
上記構成を有する本発明の一態様は、スループットや材料の利用効率を向上させた上で高い信頼性を備えた配線、導電層を形成することができる。従って、基板が大型化しても生産性を下げることなく低コストで薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタを用いた表示装置を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention having the above structure, a highly reliable wiring and conductive layer can be formed while improving throughput and material utilization efficiency. Accordingly, a thin film transistor and a display device using the thin film transistor can be provided at low cost without reducing productivity even when the substrate is enlarged.
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。 This embodiment can be freely combined with any of the other embodiments.
(実施の形態3)
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、画素部に配置する薄膜トランジスタを作製する例について以下に説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example in which at least part of a driver circuit and a thin film transistor placed in a pixel portion are formed over the same substrate will be described below.
画素部に配置する薄膜トランジスタは、実施の形態1及び実施の形態2に従って形成する。また、実施の形態1及び実施の形態2に示す薄膜トランジスタはnチャネル型TFTであるため、駆動回路のうち、nチャネル型TFTで構成することができる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成する。
The thin film transistor to be arranged in the pixel portion is formed in accordance with
アクティブマトリクス型表示装置のブロック図の一例を図10(A)に示す。表示装置の基板5300上には、画素部5301、第1の走査線駆動回路5302、第2の走査線駆動回路5303、信号線駆動回路5304を有する。画素部5301には、複数の信号線が信号線駆動回路5304から延伸して配置され、複数の走査線が第1の走査線駆動回路5302、及び走査線駆動回路5303から延伸して配置されている。なお走査線と信号線との交差領域には、各々、表示素子を有する画素がマトリクス状に配置されている。また、表示装置の基板5300はFPC(Flexible Printed Circuit)等の接続部を介して、タイミング制御回路5305(コントローラ、制御ICともいう)に接続されている。
An example of a block diagram of an active matrix display device is illustrated in FIG. A
図10(A)では、第1の走査線駆動回路5302、第2の走査線駆動回路5303、及び信号線駆動回路5304は、画素部5301と同じ基板5300上に形成される。そのため、外部に設ける駆動回路等の部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。また、基板5300外部に駆動回路を設けた場合の配線を延伸させることによる接続部での接続数を減らすことができ、信頼性の向上、又は歩留まりの向上を図ることができる。
In FIG. 10A, the first scan
なお、タイミング制御回路5305は、第1の走査線駆動回路5302に対し、一例として、第1の走査線駆動回路用スタート信号(GSP1)、走査線駆動回路用クロック信号(GCKL1)を供給する。また、タイミング制御回路5305は、第1の走査線駆動回路5302に対し、一例として、第2の走査線駆動回路用スタート信号(GSP2)(スタートパルスともいう)、走査線駆動回路用クロック信号(GCLK2)を供給する。信号線駆動回路5304に、信号線駆動回路用スタート信号(SSP)、信号線駆動回路用クロック信号(SCLK)、ビデオ信号用データ(DATA)(単にビデオ信号ともいう)、ラッチ信号(LAT)を供給するものとする。なお各クロック信号は、周期のずれた複数のクロック信号でもよいし、クロック信号を反転させた信号(CKB)とともに供給されるものであってもよい。なお、第1の走査線駆動回路5302と第2の走査線駆動回路5303との一方を省略することが可能である。
Note that the
図10(B)では、駆動周波数が低い回路(例えば、第1の走査線駆動回路5302、第2の走査線駆動回路5303)を画素部5301と同じ基板5300に形成し、信号線駆動回路5304を画素部5301とは別の基板に形成する構成について示している。当該構成により、単結晶半導体を用いたトランジスタと比較すると電界効果移動度が小さい薄膜トランジスタによって、基板5300に形成する駆動回路を構成することができる。したがって、表示装置の大型化、工程数の削減、コストの低減、又は歩留まりの向上などを図ることができる。
In FIG. 10B, circuits with low driving frequencies (for example, the first scan
また、実施の形態1及び実施の形態2に示す薄膜トランジスタは、nチャネル型TFTである。図11(A)、図11(B)ではnチャネル型TFTで構成する信号線駆動回路の構成、動作について一例を示し説明する。
The thin film transistors described in
信号線駆動回路は、シフトレジスタ5601、及びスイッチング回路5602を有する。スイッチング回路5602は、スイッチング回路5602_1〜5602_N(Nは自然数)という複数の回路を有する。スイッチング回路5602_1〜5602_Nは、各々、薄膜トランジスタ5603_1〜5603_k(kは自然数)という複数のトランジスタを有する。薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kは、nチャネル型TFTである例を説明する。
The signal line driver circuit includes a
信号線駆動回路の接続関係について、スイッチング回路5602_1を例にして説明する。薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kの第1端子は、各々、配線5604_1〜5604_kと接続される。薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kの第2端子は、各々、信号線S1〜Skと接続される。薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kのゲートは、配線5605_1と接続される。
A connection relation of the signal line driver circuit is described by using the
シフトレジスタ5601は、配線5605_1〜5605_Nに順番にHレベル(H信号、高電源電位レベル、ともいう)の信号を出力し、スイッチング回路5602_1〜5602_Nを順番に選択する機能を有する。
The
スイッチング回路5602_1は、配線5604_1〜5604_kと信号線S1〜Skとの導通状態(第1端子と第2端子との間の導通)に制御する機能、即ち配線5604_1〜5604_kの電位を信号線S1〜Skに供給するか否かを制御する機能を有する。このように、スイッチング回路5602_1は、セレクタとしての機能を有する。また薄膜トランジスタ5603_1〜5603_Nは、各々、配線5604_1〜5604_kと信号線S1〜Skとの導通状態を制御する機能、即ち配線5604_1〜5604_kの電位を信号線S1〜Skに供給する機能を有する。このように、薄膜トランジスタ5603_1〜5603_Nは、各々、スイッチとしての機能を有する。
The switching circuit 5602_1 has a function of controlling electrical connection between the wirings 5604_1 to 5604_k and the signal lines S1 to Sk (conduction between the first terminal and the second terminal), that is, the potential of the wirings 5604_1 to 5604_k is changed to the signal lines S1 to S604. It has a function of controlling whether or not to supply to Sk. As described above, the
なお、配線5604_1〜5604_kには、各々、ビデオ信号用データ(DATA)が入力される。ビデオ信号用データ(DATA)は、画像情報又は画像信号に応じたアナログ信号である場合が多い。 Note that video signal data (DATA) is input to each of the wirings 5604_1 to 5604_k. The video signal data (DATA) is often an image signal or an analog signal corresponding to the image signal.
次に、図11(A)の信号線駆動回路の動作について、図11(B)のタイミングチャートを参照して説明する。図11(B)には、信号Sout_1〜Sout_N、及び信号Vdata_1〜Vdata_kの一例を示す。信号Sout_1〜Sout_Nは、各々、シフトレジスタ5601の出力信号の一例であり、信号Vdata_1〜Vdata_kは、各々、配線5604_1〜5604_kに入力される信号の一例である。なお、信号線駆動回路の1動作期間は、表示装置における1ゲート選択期間に対応する。1ゲート選択期間は、一例として、期間T1〜期間TNに分割される。期間T1〜TNは、各々、選択された行に属する画素にビデオ信号用データ(DATA)を書き込むための期間である。
Next, operation of the signal line driver circuit in FIG. 11A is described with reference to a timing chart in FIG. FIG. 11B illustrates an example of the signals Sout_1 to Sout_N and the signals Vdata_1 to Vdata_k. The signals Sout_1 to Sout_N are examples of output signals of the
なお、本実施の形態の図面等において示す各構成の、信号波形のなまり等は、明瞭化のために誇張して表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されないものであることを付記する。 Note that signal waveform rounding and the like in each structure illustrated in the drawings and the like in this embodiment are exaggerated for simplicity in some cases. Therefore, it is added that it is not necessarily limited to the scale.
期間T1〜期間TNにおいて、シフトレジスタ5601は、Hレベルの信号を配線5605_1〜5605_Nに順番に出力する。例えば、期間T1において、シフトレジスタ5601は、ハイレベルの信号を配線5605_1に出力する。すると、薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kはオンになるので、配線5604_1〜5604_kと、信号線S1〜Skとが導通状態になる。このとき、配線5604_1〜5604_kには、Data(S1)〜Data(Sk)が入力される。Data(S1)〜Data(Sk)は、各々、薄膜トランジスタ5603_1〜5603_kを介して、選択される行に属する画素のうち、1列目〜k列目の画素に書き込まれる。こうして、期間T1〜TNにおいて、選択された行に属する画素に、k列ずつ順番にビデオ信号用データ(DATA)が書き込まれる。
In the periods T1 to TN, the
以上のように、ビデオ信号用データ(DATA)が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、ビデオ信号用データ(DATA)の数、又は配線の数を減らすことができる。よって、外部回路との接続数を減らすことができる。また、ビデオ信号が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、書き込み時間を長くすることができ、ビデオ信号の書き込み不足を防止することができる。 As described above, the number of video signal data (DATA) or the number of wirings can be reduced by writing video signal data (DATA) to pixels by a plurality of columns. Therefore, the number of connections with external circuits can be reduced. In addition, since the video signal is written to the pixels in a plurality of columns, the writing time can be extended and insufficient writing of the video signal can be prevented.
なお、シフトレジスタ5601及びスイッチング回路5602としては、実施の形態1及び実施の形態2に示す薄膜トランジスタで構成される回路を用いることが可能である。この場合、シフトレジスタ5601が有する全てのトランジスタの極性をnチャネル型、又はpチャネル型のいずれかの極性のみで構成することができる。
Note that as the
なお、走査線駆動回路の構成について説明する。走査線駆動回路は、シフトレジスタ、バッファを有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。走査線駆動回路において、シフトレジスタにクロック信号(CLK)及びスタートパルス信号(SP)が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファにおいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、1ライン分の画素のトランジスタのゲート電極が接続されている。そして、1ライン分の画素のトランジスタを一斉にONにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。 Note that the structure of the scan line driver circuit is described. The scan line driver circuit includes a shift register and a buffer. In some cases, a level shifter may be provided. In the scan line driver circuit, when a clock signal (CLK) and a start pulse signal (SP) are input to the shift register, a selection signal is generated. The generated selection signal is buffered and amplified in the buffer and supplied to the corresponding scanning line. A gate electrode of a transistor of a pixel for one line is connected to the scanning line. Since the transistors of pixels for one line must be turned on all at once, a buffer that can flow a large current is used.
走査線駆動回路及び/または信号線駆動回路の一部に用いるシフトレジスタの一形態について図12及び図13を用いて説明する。 One mode of a shift register used for part of the scan line driver circuit and / or the signal line driver circuit is described with reference to FIGS.
走査線駆動回路、信号線駆動回路のシフトレジスタについて、図12及び図13を参照して説明する。シフトレジスタは、第1のパルス出力回路10_1乃至第Nのパルス出力回路10_N(Nは3以上の自然数)を有している(図12(A)参照)。図12(A)に示すシフトレジスタの第1のパルス出力回路10_1乃至第Nのパルス出力回路10_Nには、第1の配線11より第1のクロック信号CK1、第2の配線12より第2のクロック信号CK2、第3の配線13より第3のクロック信号CK3、第4の配線14より第4のクロック信号CK4が供給される。また第1のパルス出力回路10_1では、第5の配線15からのスタートパルスSP1(第1のスタートパルス)が入力される。また2段目以降の第nのパルス出力回路10_n(nは、2以上N以下の自然数)では、一段前段のパルス出力回路からの信号(前段信号OUT(n−1)という)(nは2以上の自然数)が入力される。または2段目以降の第nのパルス出力回路10_nでは、2段後段の第(n+2)のパルス出力回路10_(n+2)からの信号(後段信号OUT(n+2)という)が入力される。また各段のパルス出力回路からは、前段及び/または後段のパルス出力回路に入力するための第1の出力信号OUT(1)(SR)、別の配線等に電気的に接続される第2の出力信号OUT(1)が出力される。なお、図12(A)に示すように、シフトレジスタの最終段の2つの段には、後段信号OUT(n+2)が入力されないため、一例としては、別途第2のスタートパルスSP2、第3のスタートパルスSP3をそれぞれ入力する構成とすればよい。
A shift register of the scan line driver circuit and the signal line driver circuit is described with reference to FIGS. The shift register includes the first pulse output circuit 10_1 to the Nth pulse output circuit 10_N (N is a natural number of 3 or more) (see FIG. 12A). In the first pulse output circuit 10_1 to the Nth pulse output circuit 10_N of the shift register illustrated in FIG. 12A, the first clock signal CK1 from the
なお、クロック信号(CK)は、一定の間隔でHレベルとLレベル(L信号、低電源電位レベル、ともいう)を繰り返す信号である。ここで、第1のクロック信号(CK1)〜第4のクロック信号(CK4)は、順に1/4周期分遅延している。本実施の形態では、第1のクロック信号(CK1)〜第4のクロック信号(CK4)を利用して、パルス出力回路の駆動の制御等を行う。なお、クロック信号は、入力される駆動回路に応じて、GCK、SCKということもあるが、ここではCKとして説明を行う。 Note that the clock signal (CK) is a signal that repeats an H level and an L level (also referred to as an L signal or a low power supply potential level) at regular intervals. Here, the first clock signal (CK1) to the fourth clock signal (CK4) are sequentially delayed by ¼ period. In this embodiment, driving of the pulse output circuit is controlled by using the first clock signal (CK1) to the fourth clock signal (CK4). Note that although the clock signal is sometimes referred to as GCK or SCK depending on the input driving circuit, it is described here as CK.
第1の入力端子21、第2の入力端子22及び第3の入力端子23は、第1の配線11〜第4の配線14のいずれかと電気的に接続されている。例えば、図12(A)において、第1のパルス出力回路10_1は、第1の入力端子21が第1の配線11と電気的に接続され、第2の入力端子22が第2の配線12と電気的に接続され、第3の入力端子23が第3の配線13と電気的に接続されている。また、第2のパルス出力回路10_2は、第1の入力端子21が第2の配線12と電気的に接続され、第2の入力端子22が第3の配線13と電気的に接続され、第3の入力端子23が第4の配線14と電気的に接続されている。
The
第1のパルス出力回路10_1〜第Nのパルス出力回路10_Nの各々は、第1の入力端子21、第2の入力端子22、第3の入力端子23、第4の入力端子24、第5の入力端子25、第1の出力端子26、第2の出力端子27を有しているとする(図12(B)参照)。第1のパルス出力回路10_1において、第1の入力端子21に第1のクロック信号CK1が入力され、第2の入力端子22に第2のクロック信号CK2が入力され、第3の入力端子23に第3のクロック信号CK3が入力され、第4の入力端子24にスタートパルスが入力され、第5の入力端子25に後段信号OUT(3)が入力され、第1の出力端子26より第1の出力信号OUT(1)(SR)が出力され、第2の出力端子27より第2の出力信号OUT(1)が出力されていることとなる。
Each of the first pulse output circuit 10_1 to the Nth pulse output circuit 10_N includes a
なお第1のパルス出力回路10_1〜第Nのパルス出力回路10_Nは、3端子の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistorともいう)の他に、上記実施の形態で説明した4端子の薄膜トランジスタを用いることができる。図12(C)に上記実施の形態で説明した4端子の薄膜トランジスタ28のシンボルについて示す。薄膜トランジスタ28は、第1のゲート電極に入力される第1の制御信号G1及び第2のゲート電極に入力される第2の制御信号G2によって、In端子とOut端子間の電気的な制御を行うことのできる素子である。
Note that each of the first pulse output circuit 10_1 to the Nth pulse output circuit 10_N uses the four-terminal thin film transistor described in the above embodiment in addition to a three-terminal thin film transistor (also referred to as a thin film transistor). it can. FIG. 12C illustrates a symbol of the
酸化物半導体を薄膜トランジスタのチャネル層に用いた場合、製造工程により、しきい値電圧がマイナス側、或いはプラス側にシフトすることがある。そのため、チャネル層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタでは、しきい値電圧の制御を行うことのできる構成が好適である。図12(C)に示す薄膜トランジスタ28のしきい値電圧は、薄膜トランジスタ28のチャネル形成領域の上下にゲート絶縁膜を介してゲート電極を設け、上部及び/または下部のゲート電極の電位を制御することにより所望の値に制御することができる。
In the case where an oxide semiconductor is used for a channel layer of a thin film transistor, the threshold voltage may shift to the negative side or the positive side depending on the manufacturing process. Therefore, a structure in which threshold voltage can be controlled is preferable for a thin film transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel layer. The threshold voltage of the
次に、図12(B)に示したパルス出力回路の具体的な回路構成の一例について、図12(D)で説明する。 Next, an example of a specific circuit configuration of the pulse output circuit illustrated in FIG. 12B will be described with reference to FIG.
図12(D)に示したパルス出力回路は、第1のトランジスタ31〜第13のトランジスタ43を有している。また、上述した第1の入力端子21〜第5の入力端子25、及び第1の出力端子26、第2の出力端子27に加え、第1の高電源電位VDDが供給される電源線51、第2の高電源電位VCCが供給される電源線52、低電源電位VSSが供給される電源線53から、第1のトランジスタ31〜第13のトランジスタ43に信号、または電源電位が供給される。ここで図12(D)における各電源線の電源電位の大小関係は、第1の電源電位VDDは第2の電源電位VCC以上の電位とし、第2の電源電位VCCは第3の電源電位VSSより大きい電位とする。なお、第1のクロック信号(CK1)〜第4のクロック信号(CK4)は、一定の間隔でHレベルとLレベルを繰り返す信号であるが、HレベルのときVDD、LレベルのときVSSであるとする。なお電源線51の電位VDDを、電源線52の電位VCCより高くすることにより、動作に影響を与えることなく、トランジスタのゲート電極に印加される電位を低く抑えることができ、トランジスタのしきい値のシフトを低減し、劣化を抑制することができる。なお、第1のトランジスタ31〜第13のトランジスタ43のうち、第1のトランジスタ31、第6のトランジスタ36乃至第9のトランジスタ39には、4端子の薄膜トランジスタを用いることが好ましい。第1のトランジスタ31、第6のトランジスタ36乃至第9のトランジスタ39の動作は、ソースまたはドレインとなる電極の一方が接続されたノードの電位を、ゲート電極の制御信号によって切り替えることが求められるトランジスタであり、ゲート電極に入力される制御信号に対する応答が速い(オン電流の立ち上がりが急峻)ことでよりパルス出力回路の誤動作を低減することができるトランジスタである。そのため、4端子の薄膜トランジスタを用いることによりしきい値電圧を制御することができ、誤動作がより低減できるパルス出力回路とすることができる。
The pulse output circuit illustrated in FIG. 12D includes a
図12(D)において、第1端子が電源線51に電気的に接続され、第2端子が第9のトランジスタ39の第1端子に電気的に接続され、ゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)が第4の入力端子24に電気的に接続されている。第2のトランジスタ32は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第9のトランジスタ39の第1端子に電気的に接続され、ゲート電極が第4のトランジスタ34のゲート電極に電気的に接続されている。第3のトランジスタ33は、第1端子が第1の入力端子21に電気的に接続され、第2端子が第1の出力端子26に電気的に接続されている。第4のトランジスタ34は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第1の出力端子26に電気的に接続されている。第5のトランジスタ35は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタ32のゲート電極及び第4のトランジスタ34のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極が第4の入力端子24に電気的に接続されている。第6のトランジスタ36は、第1端子が電源線52に電気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタ32のゲート電極及び第4のトランジスタ34のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)が第5の入力端子25に電気的に接続されている。第7のトランジスタ37は、第1端子が電源線52に電気的に接続され、第2端子が第8のトランジスタ38の第2端子に電気的に接続され、ゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)が第3の入力端子23に電気的に接続されている。第8のトランジスタ38は、第1端子が第2のトランジスタ32のゲート電極及び第4のトランジスタ34のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)が第2の入力端子22に電気的に接続されている。第9のトランジスタ39は、第1端子が第1のトランジスタ31の第2端子及び第2のトランジスタ32の第2端子に電気的に接続され、第2端子が第3のトランジスタ33のゲート電極及び第10のトランジスタ40のゲート電極に電気的に接続され、ゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)が電源線52に電気的に接続されている。第10のトランジスタ40は、第1端子が第1の入力端子21に電気的に接続され、第2端子が第2の出力端子27に電気的に接続され、ゲート電極が第9のトランジスタ39の第2端子に電気的に接続されている。第11のトランジスタ41は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第2の出力端子27に電気的に接続され、ゲート電極が第2のトランジスタ32のゲート電極及び第4のトランジスタ34のゲート電極に電気的に接続されている。第12のトランジスタ42は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第2の出力端子27に電気的に接続され、ゲート電極が第7のトランジスタ37のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に電気的に接続されている。第13のトランジスタ43は、第1端子が電源線53に電気的に接続され、第2端子が第1の出力端子26に電気的に接続され、ゲート電極が第7のトランジスタ37のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に電気的に接続されている。
In FIG. 12D, the first terminal is electrically connected to the
図12(D)において、第3のトランジスタ33のゲート電極、第10のトランジスタ40のゲート電極、及び第9のトランジスタ39の第2端子の接続箇所をノードAとする。また、第2のトランジスタ32のゲート電極、第4のトランジスタ34のゲート電極、第5のトランジスタ35の第2端子、第6のトランジスタ36の第2端子、第8のトランジスタ38の第1端子、及び第11のトランジスタ41のゲート電極の接続箇所をノードBとする(図13(A)参照)。
In FIG. 12D, a connection point between the gate electrode of the
なお、薄膜トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。ここで、ソースとドレインとは、薄膜トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第1端子、第2端子と表記する場合がある。 Note that a thin film transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source, has a channel region between the drain region and the source region, and the drain region, the channel region, and the source region. A current can be passed through. Here, since the source and the drain vary depending on the structure and operating conditions of the thin film transistor, it is difficult to limit which is the source or the drain. Thus, a region functioning as a source and a drain may not be referred to as a source or a drain. In that case, as an example, there are cases where they are referred to as a first terminal and a second terminal, respectively.
なお図12(D)、図13(A)において、ノードAを浮遊状態とすることによりブートストラップ動作を行うための、容量素子を別途設けても良い。またノードBの電位を保持するため、一方の電極をノードBに電気的に接続した容量素子を別途設けてもよい。 Note that in FIGS. 12D and 13A, a capacitor for performing a bootstrap operation by bringing the node A into a floating state may be additionally provided. Further, in order to hold the potential of the node B, a capacitor in which one electrode is electrically connected to the node B may be separately provided.
ここで、図13(A)に示したパルス出力回路を複数具備するシフトレジスタのタイミングチャートについて図13(B)に示す。なおシフトレジスタが走査線駆動回路である場合、図13(B)中の期間61は垂直帰線期間であり、期間62はゲート選択期間に相当する。
Here, FIG. 13B shows a timing chart of a shift register including a plurality of pulse output circuits shown in FIG. Note that in the case where the shift register is a scan line driver circuit, a
なお、図13(A)に示すように、ゲートに第2の電源電位VCCが印加される第9のトランジスタ39を設けておくことにより、ブートストラップ動作の前後において、以下のような利点がある。
As shown in FIG. 13A, by providing the
ゲート電極に第2の電位VCCが印加される第9のトランジスタ39がない場合、ブートストラップ動作によりノードAの電位が上昇すると、第1のトランジスタ31の第2端子であるソースの電位が上昇していき、第1の電源電位VDDより大きくなる。そして、第1のトランジスタ31のソースが第1端子側、即ち電源線51側に切り替わる。そのため、第1のトランジスタ31においては、ゲートとソースの間、ゲートとドレインの間ともに、大きなバイアス電圧が印加されるために大きなストレスがかかり、トランジスタの劣化の要因となりうる。そこで、ゲート電極に第2の電源電位VCCが印加される第9のトランジスタ39を設けておくことにより、ブートストラップ動作によりノードAの電位は上昇するものの、第1のトランジスタ31の第2端子の電位の上昇を生じないようにすることができる。つまり、第9のトランジスタ39を設けることにより、第1のトランジスタ31のゲートとソースの間に印加される負のバイアス電圧の値を小さくすることができる。よって、本実施の形態の回路構成とすることにより、第1のトランジスタ31のゲートとソースの間に印加される負のバイアス電圧も小さくできるため、ストレスによる第1のトランジスタ31の劣化を抑制することができる。
When there is no
なお、第9のトランジスタ39を設ける箇所については、第1のトランジスタ31の第2端子と第3のトランジスタ33のゲートとの間に第1端子と第2端子を介して接続されるように設ける構成であればよい。なお、本実施形態でのパルス出力回路を複数具備するシフトレジスタの場合、走査線駆動回路より段数の多い信号線駆動回路では、第9のトランジスタ39を省略してもよく、トランジスタ数を削減することが利点がある。
Note that the
なお、第1のトランジスタ31乃至第13のトランジスタ43の半導体層として、酸化物半導体を用いることにより、薄膜トランジスタのオフ電流を低減すると共に、オン電流及び電界効果移動度を高めることが出来ると共に、劣化の度合いを低減することが出来るため、回路内の誤動作を低減することができる。また酸化物半導体を用いたトランジスタは、アモルファスシリコンを用いたトランジスタに比べ、ゲート電極に高電位が印加されることによるトランジスタの劣化の程度が小さい。そのため、第2の電源電位VCCを供給する電源線に、第1の電源電位VDDを供給しても同様の動作が得られ、且つ回路間を引き回す電源線の数を低減することができるため、回路の小型化を図ることが出来る。
Note that by using an oxide semiconductor as the semiconductor layers of the
なお、第7のトランジスタ37のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第3の入力端子23によって供給されるクロック信号、第8のトランジスタ38のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第2の入力端子22によって供給されるクロック信号は、第7のトランジスタ37のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第2の入力端子22によって供給されるクロック信号、第8のトランジスタ38のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第3の入力端子23によって供給されるクロック信号となるように、結線関係を入れ替えても同様の作用を奏する。この時、図13(A)に示すシフトレジスタにおいて、第7のトランジスタ37及び第8のトランジスタ38が共にオンの状態から、第7のトランジスタ37がオフ、第8のトランジスタ38がオンの状態、次いで第7のトランジスタ37がオフ、第8のトランジスタ38がオフの状態とすることによって、第2の入力端子22及び第3の入力端子23の電位が低下することで生じるノードBの電位の低下が、第7のトランジスタ37のゲート電極の電位の低下、及び第8のトランジスタ38のゲート電極の電位の低下に起因して2回生じることとなる。一方、図13(A)に示すシフトレジスタを図13(B)の期間のように、第7のトランジスタ37及び第8のトランジスタ38が共にオンの状態から、第7のトランジスタ37がオン、第8のトランジスタ38がオフの状態、次いで、第7のトランジスタ37がオフ、第8のトランジスタ38がオフの状態とすることによって、第2の入力端子22及び第3の入力端子23の電位が低下することで生じるノードBの電位の低下を、第8のトランジスタ38のゲート電極の電位の低下による一回に低減することができる。そのため、第7のトランジスタ37のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第3の入力端子23からクロック信号が供給され、第8のトランジスタ38のゲート電極(第1のゲート電極及び第2のゲート電極)に第2の入力端子22からクロック信号が供給される結線関係とすることが好適である。なぜなら、ノードBの電位の変動回数が低減され、またノイズを低減することが出来るからである。
Note that the clock signal supplied from the
このように、第1の出力端子26及び第2の出力端子27の電位をLレベルに保持する期間に、ノードBに定期的にHレベルの信号が供給される構成とすることにより、パルス出力回路の誤動作を抑制することができる。
As described above, by setting the signal to be periodically supplied to the node B during the period in which the potentials of the
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態4)
実施の形態1及び2に示す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、実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
(Embodiment 4)
A thin film transistor described in any of
表示装置は表示素子を含む。表示素子としては液晶素子(液晶表示素子ともいう)、発光素子(発光表示素子ともいう)を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機EL(Electro Luminescence)、有機EL等が含まれる。また、電子インクなど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。 The display device includes a display element. As the display element, a liquid crystal element (also referred to as a liquid crystal display element) or a light-emitting element (also referred to as a light-emitting display element) can be used. The light-emitting element includes, in its category, an element whose luminance is controlled by current or voltage, and specifically includes inorganic EL (Electro Luminescence), organic EL, and the like. In addition, a display medium whose contrast is changed by an electric effect, such as electronic ink, can be used.
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むIC等を実装した状態にあるモジュールと、を含む。さらに、該表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極となる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。 The display device includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC or the like including a controller is mounted on the panel. Further, in the process of manufacturing the display device, the element substrate which corresponds to one embodiment before the display element is completed is provided with a means for supplying current to the display element in each of the plurality of pixels. Specifically, the element substrate may be in a state where only the pixel electrode of the display element is formed, or after the conductive film to be the pixel electrode is formed, the pixel electrode is formed by etching. The previous state may be used, and all forms are applicable.
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。 Note that a display device in this specification means an image display device, a display device, or a light source (including a lighting device). Also, a connector, for example, a module with a FPC (Flexible printed circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package), a module with a printed wiring board at the end of a TAB tape or TCP, or a display It is assumed that the display device includes all modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on the element by a COG (Chip On Glass) method.
半導体装置の一形態に相当する液晶表示パネルについて、図14を用いて説明する。図14(A1)、(A2)は、液晶表示パネルの上面図であり、図14(B)は、図14(A1)、(A2)のM−Nにおける断面に相当する。図14に示す液晶パネルは実施の形態1及び2で示したIn−Ga−Zn−O系膜を酸化物半導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタ4010及び4011(図14(B)参照)を有している。また、図14に示す液晶パネルは、第1の基板4001上に形成された薄膜トランジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、第2の基板4006との間にシール材4005によって封止された構造である。
A liquid crystal display panel, which is one embodiment of a semiconductor device, will be described with reference to FIGS. 14A1 and 14A2 are top views of the liquid crystal display panel, and FIG 14B corresponds to a cross section taken along line MN in FIGS 14A1 and 14A2. The liquid crystal panel illustrated in FIG. 14 includes the highly reliable
第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006とによって、液晶層4008と共に封止されている。また第1の基板4001上のシール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。
A
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG法、ワイヤボンディング法、或いはTAB法などを用いることができる。図14(A1)は、COG法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図14(A2)は、TAB法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
Note that a connection method of a driver circuit which is separately formed is not particularly limited, and a COG method, a wire bonding method, a TAB method, or the like can be used. 14A1 illustrates an example in which the signal
また、第1の基板4001上に設けられた画素部4002と走査線駆動回路4004は、薄膜トランジスタを複数有しており、図14(B)では、画素部4002に含まれる薄膜トランジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれる薄膜トランジスタ4011とを例示している。薄膜トランジスタ4010、4011上には絶縁層4020、4021が設けられている。
In addition, the
薄膜トランジスタ4010、4011は、In−Ga−Zn−O系膜を酸化物半導体層として含む信頼性の高い実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ4010、4011はnチャネル型薄膜トランジスタである。
As the
絶縁層4021上において駆動回路用の薄膜トランジスタ4011の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層4040が設けられている。導電層4040を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ることによって、BT試験前後における薄膜トランジスタ4011のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層4040は、電位が薄膜トランジスタ4011のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層4040の電位がGND、0V、或いはフローティング状態であってもよい。
A
また、液晶素子4013が有する画素電極層4030は、薄膜トランジスタ4010と電気的に接続されている。そして、液晶素子4013の対向電極層4031は、第2の基板4006上に形成されている。また、液晶素子4013は、画素電極層4030と、対向電極層4031と、液晶層4008と、が重なっている部分に相当する。なお、画素電極層4030及び対向電極層4031は、それぞれ配向膜として機能する絶縁層4032及び4033が設けられ、絶縁層4032及び絶縁層4033を介して液晶層4008を挟持している。なお、図示はしていないが、カラーフィルタは第1の基板4001または第2の基板4006のどちら側に設けても良い。
In addition, the
なお、第1の基板4001、第2の基板4006としては、ガラス、金属(代表的にはステンレス)、セラミックス、プラスチック等を用いることができる。プラスチックとしては、例えば、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、アクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
Note that as the
また、スペーサ4035は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られ、画素電極層4030と対向電極層4031との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層4031は、薄膜トランジスタ4010と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層4031と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材4005に含有させる。
The
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層4008に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が10μsec以上100μsec以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
Alternatively, a liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with 5% by weight or more of a chiral agent is used for the
なお、本実施の形態は透過型液晶表示装置の例であるが、本発明は反射型液晶表示装置でも半透過型液晶表示装置でも適用できる。 Note that although this embodiment is an example of a transmissive liquid crystal display device, the present invention can be applied to a reflective liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device.
また、本実施の形態の液晶表示装置では、基板の外側(視認側)に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けてもよい。 In the liquid crystal display device of this embodiment, a polarizing plate is provided on the outer side (viewing side) of the substrate, a colored layer is provided on the inner side, and an electrode layer used for the display element is provided in this order. May be provided. In addition, the stacked structure of the polarizing plate and the colored layer is not limited to this embodiment mode, and may be set as appropriate depending on the material and manufacturing process conditions of the polarizing plate and the colored layer. Further, a light shielding film functioning as a black matrix may be provided.
また、本実施の形態では、薄膜トランジスタ起因の表面凹凸を低減するため、及び薄膜トランジスタの信頼性を向上させるため、実施の形態2で得られた薄膜トランジスタを保護膜や平坦化絶縁膜として機能する絶縁層(絶縁層4020、絶縁層4021)で覆う構成となっている。なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、例えば、スパッタ法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成すればよい。本実施の形態では保護膜をスパッタ法で形成する例を示すが、特に限定されず種々の方法で形成すればよい。
In this embodiment mode, the thin film transistor obtained in
ここでは、保護膜として積層構造の絶縁層4020を形成する。ここでは、絶縁層4020の一層目として、スパッタ法を用いて酸化シリコン膜を形成する。保護膜として酸化シリコン膜を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層として用いるアルミニウム膜のヒロック防止に効果がある。
Here, an insulating
また、保護膜の二層目として絶縁層を形成する。ここでは、絶縁層4020の二層目として、スパッタ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。保護膜として窒化シリコン膜を用いると、ナトリウム等の可動イオンが半導体領域中に侵入して、TFTの電気特性を変化させることを抑制することができる。
In addition, an insulating layer is formed as a second layer of the protective film. Here, as the second layer of the insulating
また、保護膜を形成した後に、酸化物半導体層のアニール(300℃以上400℃以下)を行ってもよい。 Further, after the protective film is formed, the oxide semiconductor layer may be annealed (300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower).
また、平坦化絶縁膜として絶縁層4021を形成する。絶縁層4021としては、アクリル、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層4021を形成してもよい。
In addition, the insulating
なお、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。 Note that the siloxane-based resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond formed using a siloxane-based material as a starting material. Siloxane resins may use organic groups (for example, alkyl groups and aryl groups) and fluoro groups as substituents. The organic group may have a fluoro group.
絶縁層4021の形成方法は特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、SOG法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。絶縁層4021を材料液を用いて形成する場合、ベークする工程で、同時に酸化物半導体層のアニール(300℃以上400℃以下)を行ってもよい。また、絶縁層4021の焼成工程と酸化物半導体層のアニールを兼ねることで、効率よく半導体装置を作製することが可能となる。
The formation method of the insulating
画素電極層4030及び対向電極層4031は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
The
また、画素電極層4030及び対向電極層4031として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
The
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。 As the conductive polymer, a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, or a copolymer of two or more kinds thereof can be given.
また、別途形成された信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004または画素部4002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。
In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal
本実施の形態では、接続端子電極4015が、液晶素子4013が有する画素電極層4030と同じ導電膜から形成され、端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
In this embodiment, the
接続端子電極4015は、FPC4018が有する端子と、異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。
The
また、図14においては、信号線駆動回路4003を別途形成し、第1の基板4001に実装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
FIG. 14 illustrates an example in which the signal
次に、実施の形態1及び2に示すTFTを適用して作製された液晶表示モジュールの構成例について、図15を用いて説明する。
Next, a structural example of a liquid crystal display module manufactured by applying the TFT described in any of
図15に示す液晶表示モジュールは、TFT基板2600と対向基板2601がシール材2602により固着され、その間にTFT等を含む画素部2603、液晶層を含む表示素子2604、着色層2605、偏光板2606が設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対向基板2601の外側には、偏光板2606、偏光板2607、及び拡散板2613が配設されている。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレキシブル配線基板2609によりTFT基板2600の配線回路部2608と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また、偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
In the liquid crystal display module illustrated in FIG. 15, a
液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。 The liquid crystal display modules include TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, PVA (Pattern Attached Pattern) (Axial Symmetrically Aligned Micro-cell) mode, OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (Anti-Ferroelectric Liquid mode) It can be used.
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い液晶表示パネルを作製することができる。 Through the above process, a highly reliable liquid crystal display panel as a semiconductor device can be manufactured.
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用した半導体装置として電子ペーパーの例を示す。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of electronic paper is described as a semiconductor device to which the thin film transistor described in any of
図16に、アクティブマトリクス型の電子ペーパーの例を示す。半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ581としては、実施の形態1及び2で示す薄膜トランジスタを適用することができる。
FIG. 16 illustrates an example of active matrix electronic paper. As the
図16の電子ペーパーは、ツイストボール表示方式を用いた表示装置の例である。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用いる電極層である第1の電極層及び第2の電極層の間に配置し、第1の電極層及び第2の電極層に電位差を生じさせて、球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。 The electronic paper in FIG. 16 is an example of a display device using a twisting ball display system. The twist ball display method is a method in which spherical particles separately painted in white and black are arranged between a first electrode layer and a second electrode layer which are electrode layers used for a display element, and the first electrode layer and the second electrode layer are arranged. In this method, a potential difference is generated in the two electrode layers to control the orientation of the spherical particles.
基板580と基板596との間に封止される薄膜トランジスタ581はボトムゲート構造の薄膜トランジスタであり、ソース電極層又はドレイン電極層によって第1の電極層587と、絶縁層585に形成する開口で接しており電気的に接続している。第1の電極層587と第2の電極層588との間には黒色領域590a及び白色領域590bを有し、周りに液体で満たされているキャビティ594を含む球形粒子589が設けられており、球形粒子589の周囲は樹脂等の充填材595で充填されている(図16参照)。本実施の形態においては、第1の電極層587が画素電極に相当し、第2の電極層588が共通電極に相当する。第2の電極層588は、薄膜トランジスタ581と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。また、共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して第2の電極層588と共通電位線とを電気的に接続することができる。
A
また、ツイストボールの代わりに、電気泳動素子を用いることも可能である。透明な液体と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径10μm以上200μm以下程度のマイクロカプセルを用いる。第1の電極層と第2の電極層との間に設けられるマイクロカプセルは、第1の電極層と第2の電極層によって、電場が与えられると、白い微粒子と、黒い微粒子が互いに逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれている。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要であり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能であるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置(単に表示装置、又は表示装置を具備する半導体装置ともいう)を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくことが可能となる。 Further, instead of the twisting ball, an electrophoretic element can be used. A microcapsule having a diameter of about 10 μm or more and 200 μm or less in which transparent liquid, positively charged white fine particles, and negatively charged black fine particles are enclosed is used. In the microcapsule provided between the first electrode layer and the second electrode layer, when an electric field is applied by the first electrode layer and the second electrode layer, the white particles and the black particles are opposite to each other. Move in the direction and can display white or black. A display element using this principle is an electrophoretic display element, and is generally called electronic paper. Since the electrophoretic display element has higher reflectance than the liquid crystal display element, an auxiliary light is unnecessary, power consumption is small, and the display portion can be recognized even in a dim place. Further, even when power is not supplied to the display portion, an image once displayed can be held; therefore, a semiconductor device with a display function from a radio wave source (simply a display device or a semiconductor having a display device) Even when the device is also moved away, the displayed image can be stored.
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い電子ペーパーを作製することができる。 Through the above steps, highly reliable electronic paper as a semiconductor device can be manufactured.
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用した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。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an example of a light-emitting display device is described as a semiconductor device to which the thin film transistor described in any of
有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In the organic EL element, by applying a voltage to the light emitting element, electrons and holes are respectively injected from the pair of electrodes into the layer containing the light emitting organic compound, and a current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明する。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The dispersion-type inorganic EL element has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the light emission mechanism is donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level. The thin-film inorganic EL element has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between dielectric layers and further sandwiched between electrodes, and the light emission mechanism is localized light emission utilizing inner-shell electron transition of metal ions. Note that description is made here using an organic EL element as a light-emitting element.
図17に、本発明を適用した半導体装置の例として、デジタル時間階調駆動を適用可能な画素構成の一例を示す。 FIG. 17 illustrates an example of a pixel structure to which digital time grayscale driving can be applied as an example of a semiconductor device to which the present invention is applied.
デジタル時間階調駆動を適用可能な画素の構成及び画素の動作について説明する。ここでは、実施の形態1及び2で示した酸化物半導体層(In−Ga−Zn−O系膜)を、チャネル形成領域に用いるnチャネル型のトランジスタとして、1つの画素に2つ用いる例を示す。
A structure and operation of a pixel to which digital time gray scale driving can be applied will be described. Here, two oxide semiconductor layers (In—Ga—Zn—O-based films) described in
画素6400は、スイッチング用トランジスタ6401、駆動用トランジスタ6402、発光素子6404、及び容量素子6403を有している。スイッチング用トランジスタ6401はゲートが走査線6406に接続され、第1電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)が信号線6405に接続され、第2電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)が駆動用トランジスタ6402のゲートに接続されている。駆動用トランジスタ6402は、ゲートが容量素子6403を介して電源線6407に接続され、第1電極が電源線6407に接続され、第2電極が発光素子6404の第1電極(画素電極)に接続されている。発光素子6404の第2電極は共通電極6408に相当する。共通電極6408は、同一基板上に形成される共通電位線と電気的に接続される。
The
なお、発光素子6404の第2電極(共通電極6408)には低電源電位が設定されている。なお、低電源電位とは、電源線6407に設定される高電源電位を基準にして低電源電位<高電源電位を満たす電位であり、低電源電位としては、例えば、GND、0Vなどが設定されていても良い。この高電源電位と低電源電位との電位差を発光素子6404に印加して、発光素子6404に電流を流して発光素子6404を発光させるため、高電源電位と低電源電位との電位差が発光素子6404の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位を設定する。なお、以下順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指すこととする。
Note that a low power supply potential is set for the second electrode (the common electrode 6408) of the light-emitting
また、容量素子6403は駆動用トランジスタ6402のゲート容量を代用して省略することも可能である。駆動用トランジスタ6402のゲート容量については、チャネル領域とゲート電極との間で容量が形成されていてもよい。
Further, the
電圧入力電圧駆動方式の場合、駆動用トランジスタ6402のゲートには、駆動用トランジスタ6402が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるようなビデオ信号を入力する。つまり、駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させる。駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させるため、電源線6407の電圧よりも高い電圧を駆動用トランジスタ6402のゲートにかける。なお、信号線6405には、(電源線電圧+駆動用トランジスタ6402のVth)以上の電圧をかける。
In the case of the voltage input voltage driving method, a video signal is input to the gate of the driving
また、デジタル時間階調駆動に代えて、アナログ階調駆動を行う場合も信号の入力を異ならせることで、図17と同じ画素構成を用いることができる。 Further, in the case of performing analog grayscale driving instead of digital time grayscale driving, the same pixel configuration as that in FIG. 17 can be used by changing signal input.
アナログ階調駆動を行う場合、駆動用トランジスタ6402のゲートに発光素子6404の順方向電圧+駆動用トランジスタ6402のVth以上の電圧をかける。発光素子6404の順方向電圧は、少なくとも順方向しきい値電圧を含む。なお、駆動用トランジスタ6402が飽和領域で動作するようなビデオ信号を入力することで、発光素子6404に電流を流すことができる。駆動用トランジスタ6402を飽和領域で動作させるため、電源線6407の電位は、駆動用トランジスタ6402のゲート電位よりも高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子6404にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆動を行うことができる。
In the case of performing analog gradation driving, a voltage equal to or higher than the forward voltage of the
なお、図17に示す画素構成は、これに限定されない。例えば、図17に示す画素に新たにスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ又は論理回路などを追加してもよい。 Note that the pixel structure illustrated in FIG. 17 is not limited thereto. For example, a switch, a resistor, a capacitor, a transistor, a logic circuit, or the like may be newly added to the pixel illustrated in FIG.
次に、発光素子の構成について、図18を用いて説明する。ここでは、駆動用TFTがn型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図18(A)、(B)、(C)の半導体装置に用いられる駆動用TFTであるTFT7011、7021、7001は、実施の形態1及び2で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、In−Ga−Zn−O系膜を酸化物半導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。
Next, the structure of the light-emitting element is described with reference to FIG. Here, the cross-sectional structure of the pixel will be described with an example in which the driving TFT is an n-type.
発光素子は光を取り出すために少なくとも陽極又は陰極の一方が透明であればよい。そして、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から光を取り出す上面射出や、基板側の面から光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本発明の一態様の画素構成はどの射出構造の発光素子にも適用することができる。 In order to extract light from the light-emitting element, at least one of the anode and the cathode may be transparent. Then, a thin film transistor and a light emitting element are formed on the substrate, and a top emission that extracts light from the surface opposite to the substrate, a bottom emission that extracts light from the surface on the substrate side, and a surface opposite to the substrate side and the substrate The pixel structure of one embodiment of the present invention can be applied to any light-emitting element having an emission structure.
下面射出構造の発光素子について、図18(A)を用いて説明する。 A light-emitting element having a bottom emission structure will be described with reference to FIG.
駆動用TFT7011がn型で、発光素子7012から発せられる光が第1の電極7013側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図18(A)では、駆動用TFT7011のドレイン電極層と電気的に接続された透光性を有する導電膜7017上に、発光素子7012の第1の電極7013が形成されており、第1の電極7013上にEL層7014、第2の電極7015が順に積層されている。
A cross-sectional view of a pixel in the case where the driving
透光性を有する導電膜7017としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いることができる。
As the light-transmitting
また、発光素子の第1の電極7013は様々な材料を用いることができる。例えば、第1の電極7013を陰極として用いる場合には、仕事関数が小さい材料、具体的には、例えば、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等が好ましい。図18(A)では、第1の電極7013の膜厚は、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの膜厚を有するアルミニウム膜を、第1の電極7013として用いる。
In addition, various materials can be used for the
なお、透光性を有する導電膜とアルミニウム膜を積層成膜した後、選択的にエッチングして透光性を有する導電膜7017と第1の電極7013を形成してもよく、この場合、同じマスクを用いてエッチングすることができるため、好ましい。
Note that after the light-transmitting conductive film and the aluminum film are stacked, the light-transmitting
また、第1の電極7013の周縁部は、隔壁7019で覆う。隔壁7019は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。隔壁7019は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極7013上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁7019として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
In addition, the periphery of the
また、第1の電極7013及び隔壁7019上に形成するEL層7014は、少なくとも発光層を含めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。EL層7014が複数の層で構成されている場合、陰極として機能する第1の電極7013上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの内、発光層以外の層を全て設ける必要はない。
In addition, the
また、上記積層順に限定されず、第1の電極7013を陽極として機能させ、第1の電極7013上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層してもよい。ただし、消費電力を比較する場合、第1の電極7013を陰極として機能させ、第1の電極7013上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層するほうが、駆動回路部の電圧上昇を抑制でき、消費電力を少なくできるため、好ましい。
The
また、EL層7014上に形成する第2の電極7015としては、様々な材料を用いることができる。例えば、第2の電極7015を陽極として用いる場合、仕事関数が大きい材料、例えば、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr等や、ITO、IZO、ZnOなどの透明導電性材料が好ましい。また、第2の電極7015上に遮蔽膜7016、例えば光を遮光する金属、光を反射する金属等を用いる。本実施の形態では、第2の電極7015としてITO膜を用い、遮蔽膜7016としてTi膜を用いる。
For the
第1の電極7013及び第2の電極7015で、発光層を含むEL層7014を挟んでいる領域が発光素子7012に相当する。図18(A)に示した素子構造の場合、発光素子7012から発せられる光は、矢印で示すように第1の電極7013側に射出する。
A region where the
なお、図18(A)において、発光素子7012から発せられる光は、カラーフィルタ層7033を通過し、絶縁層7032、酸化膜絶縁層7031、ゲート絶縁層7030、及び基板7010を通過して射出させる。
Note that in FIG. 18A, light emitted from the light-emitting
カラーフィルタ層7033はインクジェット法などの液滴吐出法や、印刷法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。
The
また、カラーフィルタ層7033はオーバーコート層7034で覆われ、さらに保護絶縁層7035によって覆う。なお、図18(A)ではオーバーコート層7034は薄い膜厚で図示したが、オーバーコート層7034は、アクリル樹脂などの樹脂材料を用い、カラーフィルタ層7033に起因する凹凸を平坦化する機能を有している。
The
また、ドレイン電極層に達するコンタクトホールは、隔壁7019と重なる位置に配置する。
In addition, the contact hole reaching the drain electrode layer is disposed so as to overlap with the
次に、両面射出構造の発光素子について、図18(B)を用いて説明する。 Next, a light-emitting element having a dual emission structure will be described with reference to FIG.
図18(B)では、駆動用TFT7021のドレイン電極層と電気的に接続された透光性を有する導電膜7027上に、発光素子7022の第1の電極7023が形成されており、第1の電極7023上にEL層7024、第2の電極7025が順に積層されている。
In FIG. 18B, the
透光性を有する導電膜7027としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いることができる。
As the light-transmitting
また、第1の電極7023は様々な材料を用いることができる。例えば、第1の電極7023を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料、具体的には、例えば、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等が好ましい。本実施の形態では、第1の電極7023を陰極として用い、その膜厚は、光を透過する程度(好ましくは、5nm以上30nm以下)とする。例えば20nmの膜厚を有するアルミニウム膜を、陰極として用いる。
The
なお、透光性を有する導電膜とアルミニウム膜を積層成膜した後、選択的にエッチングして透光性を有する導電膜7027と第1の電極7023を形成してもよく、この場合、同じマスクを用いてエッチングすることができ、好ましい。
Note that after the light-transmitting conductive film and the aluminum film are stacked, the light-transmitting
また、第1の電極7023の周縁部は、隔壁7029で覆う。隔壁7029は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。隔壁7029は、特に感光性の樹脂材料を用い、電極7023上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁7029として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
In addition, the peripheral edge portion of the
また、第1の電極7023及び隔壁7029上に形成するEL層7024は、発光層を含めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。EL層7024が複数の層で構成されている場合、陰極として機能する第1の電極7023上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの内、発光層以外の層を全て設ける必要はない。
In addition, the
また、上記積層順に限定されず、第1の電極7023を陽極として用い、陽極上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層してもよい。ただし、消費電力を比較する場合、第1の電極7023を陰極として用い、陰極上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層するほうが消費電力は少ないため、好ましい。
The
また、EL層7024上に形成する第2の電極7025としては、様々な材料を用いることができる。例えば、第2の電極7025を陽極として用いる場合、仕事関数が大きい材料、例えば、ITO、IZO、ZnOなどの透明導電性材料を用いることが好ましい。本実施の形態では、第2の電極7025を陽極として用い、酸化珪素を含むITO膜を形成する。
For the
第1の電極7023及び第2の電極7025で、発光層を含むEL層7024を挟んでいる領域が発光素子7022に相当する。図18(B)に示した素子構造の場合、発光素子7022から発せられる光は、矢印で示すように第2の電極7025側と第1の電極7023側の両方に射出する。
A region where the
なお、図18(B)において、発光素子7022から第1の電極7023側に発せられる一方の光は、カラーフィルタ層7043を通過し、絶縁層7042、酸化膜絶縁層7041、ゲート絶縁層7040、及び基板7020を通過して射出させる。
Note that in FIG. 18B, one light emitted from the light-emitting
カラーフィルタ層7043はインクジェット法などの液滴吐出法や、印刷法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。
The
また、カラーフィルタ層7043はオーバーコート層7044で覆われ、さらに保護絶縁層7045によって覆う。
The
また、ドレイン電極層に達するコンタクトホールは、隔壁7029と重なる位置に配置する。
In addition, the contact hole reaching the drain electrode layer is disposed so as to overlap with the
ただし、両面射出構造の発光素子を用い、どちらの表示面もフルカラー表示とする場合、第2の電極7025側からの光はカラーフィルタ層7043を通過しないため、別途カラーフィルタ層を備えた封止基板を第2の電極7025上方に設けることが好ましい。
However, in the case where a light emitting element having a dual emission structure is used and both display surfaces are displayed in full color, light from the
次に、上面射出構造の発光素子について、図18(C)を用いて説明する。 Next, a light-emitting element having a top emission structure will be described with reference to FIG.
図18(C)に、駆動用TFT7001がn型で、発光素子7002から発せられる光が第2の電極7005側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図18(C)では、駆動用TFT7001のドレイン電極層と電気的に接続された発光素子7002の第1の電極7003が形成されており、第1の電極7003上にEL層7004、第2の電極7005が順に積層されている。
FIG. 18C is a cross-sectional view of a pixel in the case where the driving
また、第1の電極7003は様々な材料を用いることができる。例えば、第1の電極7003を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料、具体的には、例えば、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等が好ましい。
The
また、第1の電極7003の周縁部は、隔壁7009で覆う。隔壁7009は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。隔壁7009は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極7003上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁7009として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
In addition, the periphery of the
また、第1の電極7003及び隔壁7009上に形成するEL層7004は、少なくとも発光層を含めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。EL層7004が複数の層で構成されている場合、陰極として用いる第1の電極7003上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの内、発光層以外の層を全て設ける必要はない。
In addition, the
また、上記積層順に限定されず、陽極として用いる第1の電極7003上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層してもよい。
The order of stacking is not limited, and a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer may be stacked in this order over the
図18(C)ではTi膜、アルミニウム膜、Ti膜の順に積層した積層膜上に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層し、その上にMg:Ag合金薄膜とITOとの積層を形成する。 In FIG. 18C, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are stacked in this order on a stacked film in which a Ti film, an aluminum film, and a Ti film are stacked in this order, and Mg is formed thereon. : A laminate of an Ag alloy thin film and ITO is formed.
ただし、駆動用TFT7001がn型の場合、第1の電極7003上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層するほうが、駆動回路における電圧上昇を抑制することができ、消費電力を少なくできるため、好ましい。
However, in the case where the driving
第2の電極7005は光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成し、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いても良い。
The
第1の電極7003及び第2の電極7005で発光層を含むEL層7004を挟んでいる領域が発光素子7002に相当する。図18(C)に示した場合、発光素子7002から発せられる光は、矢印で示すように第2の電極7005側に射出する。
A region where the
また、図18(C)において、駆動用TFT7001のドレイン電極層は、酸化膜絶縁層7051、保護絶縁層7052及び絶縁層7055に設けられたコンタクトホールを介して第1の電極7003と電気的に接続する。平坦化絶縁層7053は、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂材料を用いることができる。また上記樹脂材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁層7053を形成してもよい。平坦化絶縁層7053の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、SOG法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
In FIG. 18C, the drain electrode layer of the driving
また、隔壁7009は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。隔壁7009は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極7003上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁7009として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
The
また、図18(C)の構造においては、フルカラー表示を行う場合、例えば発光素子7002として緑色発光素子とし、隣り合う一方の発光素子を赤色発光素子とし、もう一方の発光素子を青色発光素子とする。また、3種類の発光素子だけでなく白色素子を加えた4種類の発光素子でフルカラー表示ができる発光表示装置を作製してもよい。
In the structure of FIG. 18C, when full-color display is performed, for example, the light-emitting
また、図18(C)の構造においては、配置する複数の発光素子を全て白色発光素子として、発光素子7002上方にカラーフィルタなどを有する封止基板を配置する構成とし、フルカラー表示ができる発光表示装置を作製してもよい。白色などの単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。
In the structure of FIG. 18C, a light-emitting display capable of full-color display is provided in which a plurality of light-emitting elements to be arranged are all white light-emitting elements and a sealing substrate having a color filter or the like is provided above the light-emitting
もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、白色発光を用いて照明装置を形成してもよいし、単色発光を用いてエリアカラータイプの発光装置を形成してもよい。 Of course, monochromatic light emission may be displayed. For example, a lighting device may be formed using white light emission, or an area color type light emitting device may be formed using monochromatic light emission.
また、必要があれば、円偏光板などの偏光フィルムなどの光学フィルムを設けてもよい。 If necessary, an optical film such as a polarizing film such as a circularly polarizing plate may be provided.
なお、ここでは、発光素子として有機EL素子について述べたが、発光素子として無機EL素子を設けることも可能である。 Note that although an organic EL element is described here as a light-emitting element, an inorganic EL element can also be provided as a light-emitting element.
なお、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタ(駆動用TFT7001)と発光素子7002が電気的に接続されている例を示したが、駆動用TFT7001と発光素子7002との間に電流制御用TFTが接続されている構成であってもよい。
Note that although the thin film transistor (driving TFT 7001) for controlling the driving of the light emitting element is electrically connected to the
なお、本実施の形態で示す半導体装置は、図18に示した構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Note that the semiconductor device described in this embodiment is not limited to the structure illustrated in FIG. 18 and can be modified in various ways based on the technical idea of the present invention.
次に、実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用した半導体装置の一形態に相当する発光表示パネル(発光パネルともいう)の外観図及び断面図について、図19を用いて説明する。図19(A)は、第1の基板上に形成された薄膜トランジスタ及び発光素子を、第2の基板との間にシール材によって封止した、パネルの上面図であり、図19(B)は、図19(A)のH−Iにおける断面図に相当する。
Next, an external view and a cross-sectional view of a light-emitting display panel (also referred to as a light-emitting panel) which corresponds to one mode of a semiconductor device to which the thin film transistor described in any of
第1の基板4501上に設けられた画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bを囲むようにして、シール材4505が設けられている。また画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bの上に第2の基板4506が設けられている。よって画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、第1の基板4501とシール材4505と第2の基板4506とによって、充填材4507と共に密封されている。このように外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
A
また、第1の基板4501上に設けられた画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、薄膜トランジスタを複数有しており、図19(B)では、画素部4502に含まれる薄膜トランジスタ4510と、信号線駆動回路4503aに含まれる薄膜トランジスタ4509と、を例示している。
The
薄膜トランジスタ4509、4510は、In−Ga−Zn−O系膜を酸化物半導体層として含む信頼性の高い実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ4509、4510はnチャネル型薄膜トランジスタである。
As the
絶縁層4544上において駆動回路用の薄膜トランジスタ4509の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層4540が設けられている。導電層4540を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ることによって、BT試験前後における薄膜トランジスタ4509のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層4540は、電位が薄膜トランジスタ4509のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層4540の電位がGND、0V、或いはフローティング状態であってもよい。
A
また、発光素子4511が有する画素電極である第1の電極層4517は、薄膜トランジスタ4510のソース電極層またはドレイン電極層と電気的に接続されている。なお、発光素子4511の構成は、第1の電極層4517、電界発光層4512、第2の電極層4513の積層構造であるが、本実施の形態に示した構成に限定されない。発光素子4511から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子4511の構成は適宜変えることができる。
A
隔壁4520は、有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。特に感光性の材料を用い、第1の電極層4517上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
A
電界発光層4512は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。
The
発光素子4511に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第2の電極層4513及び隔壁4520上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、DLC膜等を形成することができる。
A protective film may be formed over the
また、信号線駆動回路4503a、4503b、走査線駆動回路4504a、4504b、または画素部4502に与えられる各種信号及び電位は、FPC4518a、4518bから供給されている。
In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal
本実施の形態では、接続端子電極4515が、発光素子4511が有する第1の電極層4517と同じ導電膜から形成され、端子電極4516は、薄膜トランジスタ4509、4510が有するソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜から形成されている。
In this embodiment, the
接続端子電極4515は、FPC4518aが有する端子と、異方性導電膜4519を介して電気的に接続されている。
The
発光素子4511からの光の取り出し方向に位置する基板には、第2の基板は透光性でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。
For the substrate positioned in the direction in which light is extracted from the light-emitting
また、充填材4507としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施の形態は充填材として窒素を用いる。
In addition to inert gas such as nitrogen and argon, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used as the
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。 If necessary, an optical film such as a polarizing plate, a circular polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), a color filter, or the like is provided on the light emitting element exit surface. You may provide suitably. Further, an antireflection film may be provided on the polarizing plate or the circularly polarizing plate. For example, anti-glare treatment can be performed that diffuses reflected light due to surface irregularities and reduces reflection.
信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜によって形成された駆動回路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、又は走査線駆動回路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、本実施の形態は図19の構成に限定されない。
The signal
以上の工程により、半導体装置として信頼性の高い発光表示装置(表示パネル)を作製することができる。 Through the above process, a highly reliable light-emitting display device (display panel) as a semiconductor device can be manufactured.
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態7)
実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを適用した半導体装置は、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、図21に示す。
(Embodiment 7)
The semiconductor device to which the thin film transistor described in any of
図20(A)は、電子ペーパーで作られたポスター2631を示している。広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、電子ペーパーを用いれば短時間で広告の表示を変えることができる。また、表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、ポスターは無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
FIG. 20A illustrates a
また、図20(B)は、電車などの乗り物の車内広告2632を示している。広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、電子ペーパーを用いれば人手を多くかけることなく短時間で広告の表示を変えることができる。また表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、車内広告は無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
FIG. 20B illustrates an
また、図21は、電子書籍2700の一例を示している。例えば、電子書籍2700は、筐体2701および筐体2703の2つの筐体で構成されている。筐体2701および筐体2703は、軸部2711により一体とされており、該軸部2711を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
FIG. 21 illustrates an example of an
筐体2701には表示部2705が組み込まれ、筐体2703には表示部2707が組み込まれている。表示部2705および表示部2707は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部(図21では表示部2705)に文章を表示し、左側の表示部(図21では表示部2707)に画像を表示することができる。
A
また、図21では、筐体2701に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体2701において、電源2721、操作キー2723、スピーカ2725などを備えている。操作キー2723により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングディバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍2700は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
FIG. 21 illustrates an example in which the
また、電子書籍2700は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
Further, the
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
(実施の形態8)
実施の形態1及び2に示す薄膜トランジスタを用いた半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
(Embodiment 8)
The semiconductor device including the thin film transistor described in any of
図22(A)は、テレビジョン装置9600の一例を示している。テレビジョン装置9600は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9603により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド9605により筐体9601を支持した構成を示している。
FIG. 22A illustrates an example of a
テレビジョン装置9600の操作は、筐体9601が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機9610により行うことができる。リモコン操作機9610が備える操作キー9609により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部9603に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機9610に、当該リモコン操作機9610から出力する情報を表示する表示部9607を設ける構成としてもよい。
The
なお、テレビジョン装置9600は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
Note that the
図22(B)は、デジタルフォトフレーム9700の一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム9700は、筐体9701に表示部9703が組み込まれている。表示部9703は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
FIG. 22B illustrates an example of a
なお、デジタルフォトフレーム9700は、操作部、外部接続用端子(USB端子、USBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部9703に表示させることができる。
Note that the
また、デジタルフォトフレーム9700は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
Further, the
図23(A)は携帯型遊技機であり、筐体9881と筐体9891の2つの筐体で構成されており、連結部9893により、開閉可能に連結されている。筐体9881には表示部9882が組み込まれ、筐体9891には表示部9883が組み込まれている。また、図23(A)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部9884、記録媒体挿入部9886、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ9888(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9889)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本発明の一態様に係る半導体装置を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図23(A)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図23(A)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
FIG. 23A illustrates a portable game machine including two housings, a
図23(B)は大型遊技機であるスロットマシン9900の一例を示している。スロットマシン9900は、筐体9901に表示部9903が組み込まれている。また、スロットマシン9900は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン投入口、スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン9900の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本発明の一態様に係る半導体装置を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
FIG. 23B illustrates an example of a
図24(A)は、携帯電話機1000の一例を示している。携帯電話機1000は、筐体1001に組み込まれた表示部1002の他、操作ボタン1003、外部接続ポート1004、スピーカ1005、マイク1006などを備えている。
FIG. 24A illustrates an example of a
図24(A)に示す携帯電話機1000は、表示部1002を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部1002を指などで触れることにより行うことができる。
Information can be input to the
表示部1002の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
There are mainly three screen modes of the
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部1002を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部1002の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
For example, when making a phone call or creating an e-mail, the
また、携帯電話機1000内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機1000の向き(縦か横か)を判断して、表示部1002の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
Further, by providing a detection device having a sensor for detecting the inclination, such as a gyroscope or an acceleration sensor, in the
また、画面モードの切り替えは、表示部1002を触れること、又は筐体1001の操作ボタン1003の操作により行われる。また、表示部1002に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
The screen mode is switched by touching the
また、入力モードにおいて、表示部1002の光センサで検出される信号を検知し、表示部1002のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
Further, in the input mode, when a signal detected by the optical sensor of the
表示部1002は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部1002に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像し、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
The
図24(B)も携帯電話機の一例である。図24(B)の携帯電話機は、筐体9411に、表示部9412、及び操作ボタン9413を含む表示装置9410と、筐体9401に操作ボタン9402、外部入力端子9403、マイク9404、スピーカ9405、及び着信時に発光する発光部9406を含む通信装置9400とを有しており、表示機能を有する表示装置9410は電話機能を有する通信装置9400と矢印の2方向に脱着可能である。よって、表示装置9410と通信装置9400の短軸同士を取り付けることも、表示装置9410と通信装置9400の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機能のみを必要とする場合、通信装置9400より表示装置9410を取り外し、表示装置9410を単独で用いることもできる。通信装置9400と表示装置9410とは無線通信又は有線通信により画像又は入力情報を授受することができ、それぞれ充電可能なバッテリーを有する。
FIG. 24B is also an example of a mobile phone. A mobile phone in FIG. 24B includes a
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。 Note that the structure described in this embodiment can be combined with any of the structures described in the other embodiments as appropriate.
10 パルス出力回路
11 第1の配線
12 第2の配線
13 第3の配線
14 第4の配線
15 第5の配線
21 第1の入力端子
22 第2の入力端子
23 第3の入力端子
24 第4の入力端子
25 第5の入力端子
26 第1の出力端子
27 第2の出力端子
28 薄膜トランジスタ
31 第1のトランジスタ
32 第2のトランジスタ
33 第3のトランジスタ
34 第4のトランジスタ
35 第5のトランジスタ
36 第6のトランジスタ
37 第7のトランジスタ
38 第8のトランジスタ
39 第9のトランジスタ
40 第10のトランジスタ
41 第11のトランジスタ
42 第12のトランジスタ
43 第13のトランジスタ
51 電源線
52 電源線
53 電源線
61 期間
62 期間
100 基板
101a マスク
101b マスク
101c マスク
102 ゲート電極層
103 容量配線
104 第1の端子
105 ゲート絶縁層
105a ゲート絶縁層
105b ゲート絶縁層
106 酸化物半導体膜
107 マスク
108 酸化物半導体層
109 コンタクトホール
110a マスク
110b マスク
110c マスク
110d マスク
111 第2の端子
112 ソース電極層
113 ドレイン電極層
114 接続電極
115 コンタクト
116 保護絶縁層
116a 保護絶縁層
116b 保護絶縁層
117 コンタクトホール
118 コンタクトホール
119 コンタクトホール
120 透明導電膜
121 画素電極層
122 透明導電膜
150 薄膜トランジスタ
151 第1の端子
152 ゲート絶縁層
153 接続電極
154 保護絶縁層
155 透明導電膜
156 電極
160 薄膜トランジスタ
180 第2の端子
191 画素部
192 保持容量部
193 第1の端子部
194 第2の端子部
202 ゲート電極層
203 容量配線
204 第1の端子
212 ソース電極層
213 ドレイン電極層
222 ソース電極層
223 ドレイン電極層
231 容量電極層
234 平坦化絶縁層
235 第2の端子電極
236 第1の金属配線層
237 第2の金属配線層
238 ゲート配線層
241 第1の金属配線層
242 第2の金属配線層
300 ソース配線
302 ゲート電極層
308 酸化物半導体層
320 バックゲート電極層
580 基板
581 薄膜トランジスタ
585 絶縁層
587 第1の電極層
588 第2の電極層
589 球形粒子
590a 黒色領域
590b 白色領域
594 キャビティ
595 充填材
596 基板
1000 携帯電話機
1001 筐体
1002 表示部
1003 操作ボタン
1004 外部接続ポート
1005 スピーカ
1006 マイク
1400 基板
1403 液滴吐出手段
1404 撮像手段
1405 ヘッド
1406 点線
1407 制御手段
1408 記憶媒体
1409 画像処理手段
1410 コンピュータ
1411 マーカー
1412 ヘッド
1413 材料供給源
1414 材料供給源
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
2631 ポスター
2632 車内広告
2700 電子書籍
2701 筐体
2703 筐体
2705 表示部
2707 表示部
2711 軸部
2721 電源
2723 操作キー
2725 スピーカ
4001 第1の基板
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 第2の基板
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
4016 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 絶縁層
4021 絶縁層
4030 画素電極層
4031 対向電極層
4032 絶縁層
4033 絶縁層
4035 スペーサ
4040 導電層
4501 第1の基板
4502 画素部
4503a 信号線駆動回路
4503b 信号線駆動回路
4504a 走査線駆動回路
4504b 走査線駆動回路
4505 シール材
4506 第2の基板
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 第2の電極層
4515 接続端子電極
4516 端子電極
4517 第1の電極層
4518a FPC
4518b FPC
4519 異方性導電膜
4520 隔壁
4540 導電層
4544 絶縁層
5300 基板
5301 画素部
5302 第1の走査線駆動回路
5303 第2の走査線駆動回路
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 駆動用TFT
7002 発光素子
7003 第1の電極
7004 EL層
7005 第2の電極
7009 隔壁
7051 酸化膜絶縁層
7052 保護絶縁層
7053 平坦化絶縁層
7055 絶縁層
7010 基板
7011 駆動用TFT
7012 発光素子
7013 第1の電極
7014 EL層
7015 第2の電極
7016 遮蔽膜
7017 導電膜
7019 隔壁
7020 基板
7021 駆動用TFT
7022 発光素子
7023 第1の電極
7024 EL層
7025 第2の電極
7027 導電膜
7029 隔壁
7030 ゲート絶縁層
7031 酸化膜絶縁層
7032 絶縁層
7033 カラーフィルタ層
7034 オーバーコート層
7035 保護絶縁層
7040 ゲート絶縁層
7041 酸化膜絶縁層
7042 絶縁層
7043 カラーフィルタ層
7044 オーバーコート層
7045 保護絶縁層
9400 通信装置
9401 筐体
9402 操作ボタン
9403 外部入力端子
9404 マイク
9405 スピーカ
9406 発光部
9410 表示装置
9411 筐体
9412 表示部
9413 操作ボタン
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pulse output circuit 11 1st wiring 12 2nd wiring 13 3rd wiring 14 4th wiring 15 5th wiring 21 1st input terminal 22 2nd input terminal 23 3rd input terminal 24 4th Input terminal 25 fifth input terminal 26 first output terminal 27 second output terminal 28 thin film transistor 31 first transistor 32 second transistor 33 third transistor 34 fourth transistor 35 fifth transistor 36 6 transistor 37 7th transistor 38 8th transistor 39 9th transistor 40 10th transistor 41 11th transistor 42 12th transistor 43 13th transistor 51 power supply line 52 power supply line 53 power supply line 61 period 62 Period 100 Substrate 101a Mask 101b Mask 101c Mask 102 Gate electrode Layer 103 capacitor wiring 104 first terminal 105 gate insulating layer 105a gate insulating layer 105b gate insulating layer 106 oxide semiconductor film 107 mask 108 oxide semiconductor layer 109 contact hole 110a mask 110b mask 110c mask 110d mask 111 second terminal 112 Source electrode layer 113 Drain electrode layer 114 Connection electrode 115 Contact 116 Protective insulating layer 116a Protective insulating layer 116b Protective insulating layer 117 Contact hole 118 Contact hole 119 Contact hole 120 Transparent conductive film 121 Pixel electrode layer 122 Transparent conductive film 150 Thin film transistor 151 First Terminal 152 gate insulating layer 153 connection electrode 154 protective insulating layer 155 transparent conductive film 156 electrode 160 thin film transistor 180 second terminal 191 pixel portion 192 Capacitor portion 193 First terminal portion 194 Second terminal portion 202 Gate electrode layer 203 Capacitor wiring 204 First terminal 212 Source electrode layer 213 Drain electrode layer 222 Source electrode layer 223 Drain electrode layer 231 Capacitance electrode layer 234 Flattening insulation Layer 235 Second terminal electrode 236 First metal wiring layer 237 Second metal wiring layer 238 Gate wiring layer 241 First metal wiring layer 242 Second metal wiring layer 300 Source wiring 302 Gate electrode layer 308 Oxide semiconductor Layer 320 Back gate electrode layer 580 Substrate 581 Thin film transistor 585 Insulating layer 587 First electrode layer 588 Second electrode layer 589 Spherical particle 590a Black region 590b White region 594 Cavity 595 Filler 596 Substrate 1000 Mobile phone 1001 Housing 1002 Display portion 1003 Operation button 1004 Outside Connection port 1005 Speaker 1006 Microphone 1400 Substrate 1403 Droplet ejection unit 1404 Imaging unit 1405 Head 1406 Dotted line 1407 Control unit 1408 Storage medium 1409 Image processing unit 1410 Computer 1411 Marker 1412 Head 1413 Material supply source 1414 Material supply source 2600 TFT substrate 2601 Counter substrate 2602 Sealing material 2603 Pixel portion 2604 Display element 2605 Colored layer 2606 Polarizing plate 2607 Polarizing plate 2608 Wiring circuit portion 2609 Flexible wiring board 2610 Cold cathode tube 2611 Reflecting plate 2612 Circuit board 2613 Diffusion plate 2631 Poster 2632 In-car advertisement 2700 Electronic book 2701 Case 2703 Housing 2705 Display unit 2707 Display unit 2711 Shaft unit 2721 Power supply 2723 Operation key 2725 Speaker 4 01 first substrate 4002 pixel portion 4003 signal line driver circuit 4004 scanning line driver circuit 4005 sealant 4006 second substrate 4008 liquid crystal layer 4010 thin film transistors 4011 TFT 4013 liquid crystal element 4015 connection terminal electrode 4016 terminal electrodes 4018 FPC
4019 Anisotropic
4518b FPC
4519 Anisotropic
7002 Light-emitting
7012 Light-emitting
7022 Light-emitting
Claims (3)
前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて第1のマスクを形成し、
前記第1のマスクを用いて前記第1の導電層をエッチングして、ゲート電極層を形成し、
前記ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層の表面に逆スパッタ処理を行い、
前記逆スパッタ処理後、前記ゲート絶縁層上に、パルス直流電源を用いて酸化物半導体層を形成し、
前記酸化物半導体層を脱水化または脱水素化し、
前記脱水化または脱水素化させた酸化物半導体層上に、液滴吐出法を用いて第2のマスクを形成し、
前記第2のマスクを用いて前記酸化物半導体層をエッチングして、島状の酸化物半導体層を形成し、
前記島状の酸化物半導体層上に、第2の導電層を形成し、
前記第2の導電層上に、液滴吐出法を用いて第3のマスクを形成し、
前記第3のマスクを用いて前記第2の導電層をエッチングして、ソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ゲート絶縁層上、前記島状の酸化物半導体層上、前記ソース電極層上、及び前記ドレイン電極層上に、前記島状の酸化物半導体層の一部と接する保護絶縁層を形成し、
前記保護絶縁層上に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と電気的に接続され、透光性を有する画素電極層を、印刷法により形成することを特徴とする表示装置の作製方法。 Forming a first conductive layer over a substrate having an insulating surface;
Forming a first mask on the first conductive layer using a droplet discharge method;
Etching the first conductive layer using the first mask to form a Gate electrode layer,
Forming a gate insulating layer before Kige over gate electrode layer,
Perform reverse sputtering on the surface of the gate insulating layer,
After the reverse sputtering treatment, an oxide semiconductor layer is formed on the gate insulating layer using a pulsed DC power source ,
Dehydrating or dehydrogenating the oxide semiconductor layer;
A second mask is formed over the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer by a droplet discharge method,
The oxide semiconductor layer is etched using the second mask to form an island-shaped oxide semiconductor layer,
Forming a second conductive layer on the island-shaped oxide semiconductor layer;
Forming a third mask on the second conductive layer by a droplet discharge method;
Etching the second conductive layer using the third mask, to form a source over scan electrode layer及beauty drain electrode layer,
Before Kige over gate insulating layer, said island-shaped oxide semiconductor layer, before Kiso over source electrode layer, and before Kido drain electrode layer, a portion of the island-shaped oxide semiconductor layer Forming a protective insulating layer in contact,
Said protective insulating layer, before Kiso over source electrode layer or before Kido drain electrode layer and is electrically connected to the pixel electrode layer having a light-transmitting property, a display device, and forming by printing Manufacturing method.
前記脱水化又は前記脱水素化を行った後、
前記酸化物半導体層を、大気に触れさせることなく、酸素を含む雰囲気中で冷却することを特徴とする表示装置の作製方法。 In claim 1,
After performing the dehydration or the dehydrogenation,
A manufacturing method of a display device, characterized in that the oxide semiconductor layer is cooled in an atmosphere containing oxygen without being exposed to the air.
前記基板上に容量部を有し、
前記容量部は、容量配線と、前記容量配線と重なる領域を有する容量電極と、を有し、
前記容量配線は、前記ゲート電極層を形成する工程において、前記第1の導電層上に液滴吐出法を用いて第4のマスクを形成し、前記第4のマスクを用いて前記第1の導電層をエッチングして形成されたものであり、
前記印刷法により形成された画素電極層の一部の領域が、前記容量電極として用いられており、
前記容量配線及び前記容量電極は、透光性を有することを特徴とする表示装置の作製方法。 In claim 1 or claim 2,
Having a capacitor on the substrate;
The capacitor section includes a capacitor wiring, and a capacitor electrode having a region overlapping with the capacitor wiring,
For the capacitor wiring, in the step of forming the gate electrode layer, a fourth mask is formed on the first conductive layer by a droplet discharge method, and the first mask is used by using the fourth mask. Formed by etching the conductive layer,
A partial region of the pixel electrode layer formed by the printing method is used as the capacitive electrode,
The capacitor wiring and the capacitor electrode, a method for manufacturing a display device characterized by having a light-transmitting property.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010201628A JP5683179B2 (en) | 2009-09-24 | 2010-09-09 | Method for manufacturing display device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009219231 | 2009-09-24 | ||
JP2009219231 | 2009-09-24 | ||
JP2010201628A JP5683179B2 (en) | 2009-09-24 | 2010-09-09 | Method for manufacturing display device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011091372A JP2011091372A (en) | 2011-05-06 |
JP2011091372A5 JP2011091372A5 (en) | 2013-10-24 |
JP5683179B2 true JP5683179B2 (en) | 2015-03-11 |
Family
ID=44109311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010201628A Expired - Fee Related JP5683179B2 (en) | 2009-09-24 | 2010-09-09 | Method for manufacturing display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5683179B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6019330B2 (en) * | 2012-02-09 | 2016-11-02 | 株式会社Joled | THIN FILM TRANSISTOR, METHOD FOR PRODUCING THIN FILM TRANSISTOR, DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE |
WO2018122665A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display panel, display device, input/output device, and data processing device |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61242077A (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of thin-film transistor |
JP2001312222A (en) * | 2000-02-25 | 2001-11-09 | Sharp Corp | Active matrix board and its manufacturing method, and display device and image pickup device using the board |
JP2002190604A (en) * | 2000-09-21 | 2002-07-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin-film transistor, liquid crystal display device using the thin-film transistor and electroluminescence display device |
JP4671665B2 (en) * | 2003-11-14 | 2011-04-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing display device |
KR101086477B1 (en) * | 2004-05-27 | 2011-11-25 | 엘지디스플레이 주식회사 | Method For Fabricating Thin Film Transistor Substrate for Display Device |
JP4777078B2 (en) * | 2005-01-28 | 2011-09-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP5036241B2 (en) * | 2005-07-27 | 2012-09-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2008034832A (en) * | 2006-07-04 | 2008-02-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Process for fabricating display |
JP5197058B2 (en) * | 2007-04-09 | 2013-05-15 | キヤノン株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP5496500B2 (en) * | 2007-12-18 | 2014-05-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
KR101228160B1 (en) * | 2007-12-27 | 2013-01-30 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | Process for producing thin film of a-igzo oxide |
JP5528727B2 (en) * | 2009-06-19 | 2014-06-25 | 富士フイルム株式会社 | Thin film transistor manufacturing apparatus, oxide semiconductor thin film manufacturing method, thin film transistor manufacturing method, oxide semiconductor thin film, thin film transistor, and light emitting device |
-
2010
- 2010-09-09 JP JP2010201628A patent/JP5683179B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011091372A (en) | 2011-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6700457B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6401416B2 (en) | Transistor | |
TWI639238B (en) | Oxide semiconductor film and semiconductor device | |
JP5683179B2 (en) | Method for manufacturing display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130909 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130909 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140723 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140729 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140908 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150113 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5683179 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |