JP6145493B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
全般を指し、半導体回路、記憶装置、撮像装置、表示装置、電気光学装置及び電子機器な
どは全て半導体装置である。
程度の半導体薄膜により構成されるトランジスタが注目されている。トランジスタは、I
C(Integrated Circuit)及び電気光学装置を始めとした電子デバイ
スに広く応用されている。トランジスタは、特に液晶表示装置等に代表される、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。アクティブマトリクス型液晶表示装
置では、選択されたスイッチング素子に接続された画素電極と、該画素電極に対応する対
向電極の間に電圧が印加されることにより、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。ここで
、アクティブマトリクス型液晶表示装置とは、マトリクス状に配置された画素電極をスイ
ッチング素子により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方式を採
用した液晶表示装置をいう。
大面積化、高精細化及び高開口率化の要求が高まっている。また、アクティブマトリクス
型液晶表示装置には高い信頼性が求められ、その生産方法には高い生産性及び生産コスト
の低減が求められる。生産性を高め、生産コストを低減する方法の一つに、工程の簡略化
が挙げられる。
用いられている。トランジスタの作製において、フォトリソグラフィ工程を削減または簡
略化することは、工程全体の簡略化のために重要である。例えばフォトリソグラフィ工程
が1つ増加すると、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク等の工程と、
その前後の工程において、被膜の形成及びエッチング工程、更にはレジスト剥離、洗浄及
び乾燥工程等が必要になる。そのため、作製工程におけるフォトリソグラフィ工程が1つ
増加するだけで、工程数が大幅に増加する。そのため、作製工程におけるフォトリソグラ
フィ工程を削減または簡略化するために、数多くの技術開発がなされている。
、チャネル形成領域がゲート電極より上層に設けられるボトムゲート型に大別される。こ
れらのトランジスタは、少なくとも5枚のフォトマスクにより作製されることが一般的で
ある。
ー又はリフトオフ法といった複雑な技術を用いるものが多く、特殊な装置を必要とするも
のが多い。このような複雑な技術を用いることで、これに起因する様々な問題が生じ、歩
留まりの低下の一因となっている。また、トランジスタの電気的特性を犠牲にせざるを得
ないことも多い。
表的な手段として、多階調マスク(ハーフトーンマスク又はグレートーンマスクと呼ばれ
るもの)を用いた技術が広く知られている。多階調マスクを用いて作製工程を低減する技
術として、例えば特許文献1が挙げられる。
なくすることを課題の一とする。
る。
従来よりも少なくすることを課題の一とする。
される配線を含む)、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程(同一層で形成される
配線を含む)、コンタクトホールを形成する(コンタクトホール以外の絶縁層等の除去を
含む)工程、画素電極(同一層で形成される配線を含む)を形成する工程の4つのフォト
リソグラフィ工程で半導体装置を作製する。
に接続する配線の少なくとも一部に、配線の線幅方向の両端部を越えて配線と重なる領域
を設け、コンタクトホール形成時に、該領域と重なる半導体層を除去する。また、外部か
らの画像信号が供給される配線に沿って容量配線の一部を延伸し、容量配線の電位を、画
素電極に供給される電位よりも低い電位とする。
るトランジスタと、ゲート電極に電気的に接続する第1の配線と、ソース電極に電気的に
接続する第2の配線と、ドレイン電極に電気的に接続する画素電極と、容量配線と、を有
し、半導体層は、第1の配線と、第2の配線と、画素電極と、容量配線と、に重畳し、容
量配線の一部は、第2の配線が延在する方向と平行な方向において、画素電極の端部を越
えて存在していることを特徴とする。
線が延在する方向と平行な方向において、画素電極の端部を越えて設ける構成としてもよ
い。
有していてもよい。
極を重畳させることで、重畳部を保持容量として機能させることができる。
線と重なる領域を設け、該領域に半導体層が存在しないことを特徴とする。
、ゲート電極に電気的に接続する第1の配線と、容量配線を形成し、ゲート電極と、第1
の配線と、容量配線上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、半
導体層上に、第2のフォトリソグラフィ工程によりソース電極及びドレイン電極を形成し
、ソース電極及びドレイン電極上に絶縁層を形成し、第3のフォトリソグラフィ工程にお
いて、ドレイン電極と重なる絶縁層の一部を選択的に除去して行うコンタクトホールの形
成と、第1の配線上の半導体層の少なくとも一部の除去を行い、絶縁層上に、第4のフォ
トリソグラフィ工程により画素電極を形成することを特徴とする。
縁層を設けても良い。
し、第1の電極上に第2の絶縁層を形成し、第2の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体
層上に第3の電極と第4の電極を形成し、第3の電極と第4の電極を覆って第3の絶縁層
を形成し、第3の電極または第4の電極と重なる第3の絶縁層の一部を除去して行うコン
タクトホールの形成と、第3の絶縁層、半導体層、及び第2の絶縁層の一部を除去する工
程を、同一の工程で行うことを特徴とする。
また、第1の電極はゲート電極として機能し、第3の電極はソース電極またはドレイン電
極の一方として機能し、第4の電極はソース電極またはドレイン電極の他方として機能す
る。
、ドライエッチングまたはウェットエッチング、もしくはドライエッチングとウェットエ
ッチングを組み合わせて行うことができる。
たはアルミニウムを含む材料で形成することにより、配線抵抗を低減し、信号の遅延を防
ぐことができる。
示装置を実現できる。
れた酸化物半導体(purified OS)は、その後、酸化物半導体に酸素を供給し
て、酸化物半導体内の酸素欠損を低減することによりi型(真性)の酸化物半導体又はi
型に限りなく近い(実質的にi型化した)酸化物半導体とすることができる。i型化また
は実質的にi型化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いと
いう特性を有する。具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法(
SIMS:Secondary Ion Mass Spectroscopy)による
水素濃度の測定値が、5×1019/cm3以下、好ましくは5×1018/cm3以下
、より好ましくは5×1017/cm3以下、さらに好ましくは1×1016/cm3以
下とする。
のキャリア密度は、1×1014/cm3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、
さらに好ましくは1×1011/cm3未満である。また、酸化物半導体のバンドギャッ
プは、2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。i型
化または実質的にi型化された酸化物半導体を用いることにより、トランジスタのオフ電
流を下げることができる。
は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得
ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分
布をSIMSで分析する場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が
無く、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、
測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ
一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域に
おける、水素濃度の最大値または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに
、当該膜が存在する領域において、最大値を有する山型のピーク、最小値を有する谷型の
ピークが存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
の良い液晶表示装置を提供することができる。
は、少なくとも上記課題の一つを解決する。
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。
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必
ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、
IGFET(Insulated Gate Field Effect Transi
stor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)
を含む。
採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることが
ある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて
用いることができるものとする。
定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、
その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配
線」が一体となって形成されている場合なども含む。
本実施の形態では、フォトマスク数及びフォトリソグラフィ工程数を削減した液晶表示装
置の画素構成および作製方法の一例について、図1乃至図11を用いて説明する。
装置100は、基板101上に画素領域102と、m個(mは1以上の整数)の端子10
5及び端子107を有する端子部103と、n個(nは1以上の整数)の端子106を有
する端子部104を有している。また、半導体装置100は、端子部103に電気的に接
続するm本の配線212と、端子部104に電気的に接続するn本の配線216と、配線
203を有している。また、画素領域102は、縦m個(行)×横n個(列)のマトリク
ス状に配置された複数の画素110を有している。i行j列の画素110(i、j)(i
は1以上m以下の整数、jは1以上n以下の整数)は、配線212−i、配線216−j
にそれぞれ電気的に接続されている。また、各画素は、容量電極または容量配線として機
能する配線203と電気的に接続され、配線203は端子107と電気的に接続されてい
る。また、配線212−iは端子105−iと電気的に接続され、配線216−jは端子
106−jと電気的に接続されている。
C(Flexible Printed Circuit)等を用いて接続される。外部
に設けられた制御回路から供給される信号は、端子部103及び端子部104を介して半
導体装置100に入力される。図5(A)では、端子部103を画素領域102の左右外
側に形成し、2カ所から信号を入力する構成を示している。また、端子部104を画素領
域102の上下外側に形成し、2カ所から信号を入力する構成を示している。2カ所から
信号を入力することにより、信号の供給能力が高まるため、半導体装置100の高速動作
が容易となる。また、半導体装置100の大型化や高精細化に伴う配線抵抗の増大による
信号遅延の影響を軽減することができる。また、半導体装置100に冗長性を持たせるこ
とが可能となるため、半導体装置100の信頼性を向上させることができる。なお、図5
(A)では端子部103及び端子部104をそれぞれ2カ所設ける構成としているが、そ
れぞれ1カ所設ける構成としても構わない。
と、液晶素子112と、容量素子113を有している。トランジスタ111のゲート電極
は配線212−iに電気的に接続され、トランジスタ111のソース電極またはドレイン
電極の一方は配線216−jに電気的に接続されている。また、トランジスタ111のソ
ース電極またはドレイン電極の他方は、液晶素子112の一方の電極と、容量素子113
の一方の電極に電気的に接続されている。液晶素子112の他方の電極は、電極114に
電気的に接続されている。電極114の電位は、0Vや、GNDや、共通電位などの固定
電位としておけばよい。容量素子113の他方の電極は、配線203に電気的に接続され
ている。
させるか否かを選択する機能を有する。配線212−iにトランジスタ111をオン状態
とする信号が供給されると、トランジスタ111を介して配線216−jの画像信号が液
晶素子112に供給される。液晶素子112は、供給される画像信号(電位)に応じて、
光の透過率が制御される。容量素子113は、液晶素子112に供給された電位を保持す
るための保持容量(Cs容量ともいう)としての機能を有する。容量素子113は、必ず
しも設ける必要はないが、容量素子113を設けることにより、トランジスタ111がオ
フ状態の時にソース電極とドレイン電極間に流れる電流(オフ電流)に起因する、液晶素
子112に与えられた電位の変動を抑制することができる。
に寄生トランジスタ115が生じやすく、寄生トランジスタ115により配線216−j
と配線216−j+1が電気的に接続されてしまう恐れがある。そこで、配線216−j
と配線216−j+1の間に寄生トランジスタ116を生じさせ、寄生トランジスタ11
6を常にオフ状態とすることで、配線216−jと配線216−j+1が電気的に接続さ
れることを防ぐ。
、微結晶半導体、非晶質半導体等を用いることができる。半導体材料としては、例えば、
シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、またはガリウムヒ素等
を挙げることができる。
、上記半導体層を用いた表示装置を透過型の表示装置として用いる場合は、半導体層を極
力薄くするなどして、可視光の透過率を高めることが好ましい。
もできる。酸化物半導体は、エネルギーギャップが3.0eV以上と大きく、可視光に対
する透過率が大きい。また、酸化物半導体を適切な条件で加工して得られたトランジスタ
においては、オフ電流を使用時の温度条件下(例えば、25℃)において、100zA(
1×10−19A)以下、もしくは10zA(1×10−20A)以下、さらには1zA
(1×10−21A)以下とすることができる。このため、容量素子113を設けなくて
も液晶素子112に印加された電位の保持が可能となる。また、消費電力の小さい液晶表
示装置を実現することができるため、トランジスタ111のチャネルが形成される半導体
層に酸化物半導体層を用いることが好ましい。
は、画素110の平面構成を示す上面図であり、図2は、画素110の積層構成を示す断
面図である。なお、図1におけるA1−A2、B1−B2、C1−C2、D1−D2、E
1−E2の鎖線は、図2(A)乃至図2(E)における断面A1−A2、断面B1−B2
、断面C1−C2、断面D1−D2、断面E1−E2に相当する。
コの字型、または馬蹄型)のソース電極206aで囲む形状としている。このような形状
とすることで、トランジスタの面積が少なくても、十分なチャネル幅を確保することが可
能となり、トランジスタの導通時に流れる電流(オン電流ともいう)の量を増やすことが
可能となる。
間に生じる寄生容量が大きいと、フィードスルーの影響を受けやすくなるため、液晶素子
112に供給された電位が正確に保持できず、表示品位悪化の要因となる。本実施の形態
に示すように、ソース電極206aをU字型としてドレイン電極206bを囲む形状とす
ることで、十分なチャネル幅を確保しつつ、ドレイン電極206bとゲート電極202間
に生じる寄生容量を小さくすることができるため、液晶表示装置の表示品位を向上させる
ことができる。
線216−jまたは配線216−j+1に沿って存在する延伸部213を有し、延伸部2
13は画素電極210の一部と重畳している。また、延伸部213は、画素電極210の
端部231及び端部232を越えて設けられている。
からの光を透過して画像表示に寄与する領域であり、また、反射型の液晶表示装置におい
ては光源となる入射光を反射して画像表示に寄与する領域である。本実施の形態に示す半
導体装置を透過型の液晶表示装置として用いる場合は、画素電極210と、209の符号
で示す破線の内側が重畳する領域が、開口部209に相当する。
12−i上に、配線212−iの線幅方向の両端部を越えて設けられている。なお、領域
223は、配線212−i上に複数設けてもよい。
ランジスタ111は、ボトムゲート構造のトランジスタである。断面B1−B2は、開口
部209を含む配線216−jから配線216−j+1までの積層構造を示している。ま
た、断面D1−D2は、配線216−jと、配線212−iの交差部における積層構造を
示している。また、断面E1−E2は、領域223の積層構造を示している。
地層201上にゲート電極202及び配線203が形成されている。また、ゲート電極2
02及び配線203上に、ゲート絶縁層204と半導体層205が形成されている。また
、半導体層205上にソース電極206a及びドレイン電極206bが形成されている。
また、半導体層205の一部に接し、ソース電極206a及びドレイン電極206b上に
絶縁層207が形成されている。絶縁層207上には画素電極210が形成され、絶縁層
207に形成されたコンタクトホール208を介してドレイン電極206bに電気的に接
続されている。
で重なっている部分が容量素子113として機能する。ゲート絶縁層204と半導体層2
05は誘電体層として機能する。配線203と画素電極210の間に形成される誘電体層
を多層構造とすることで、一つの誘電体層にピンホールが生じても、ピンホールは他の誘
電体層で被覆されるため、容量素子113を正常に機能させることができる。また、酸化
物半導体の比誘電率は14乃至16と大きいため、半導体層205に酸化物半導体を用い
ると、容量素子113の容量値を大きくすることが可能となる。
地層201上に配線203が形成されている。また、配線203上に、ゲート絶縁層20
4と半導体層205が形成され、半導体層205上に配線216−j及び配線216−j
+1が形成されている。また、半導体層205と、配線216−j及び配線216−j+
1上に絶縁層207が形成されている。また、絶縁層207上に画素電極210が形成さ
れている。なお、断面B1−B2に示す配線203は、配線203が有する延伸部213
の断面でもある。
地層201上に配線203が形成されている。また、配線203上に、ゲート絶縁層20
4と半導体層205が形成されている。また、半導体層205上に絶縁層207が形成さ
れ、絶縁層207上に画素電極210が形成されている。なお、断面C1−C2に示す配
線203は、配線203が有する延伸部213でもある。断面C1−C2において、配線
203は画素電極210の端部231及び端部232を越えて設けられている。すなわち
、延伸部213は画素電極210の端部231及び端部232を越えて設けられている。
なお、延伸部213を有する配線203と画素電極210は、必ずしも重畳させる必要は
ないが、配線203と画素電極210を重畳させることで、重畳部をCs容量として機能
させることができる。
地層201上に配線212−iが形成されている。また、配線212−i上に、ゲート絶
縁層204と半導体層205が形成されている。また、半導体層205上に配線216−
jが形成され、配線216−j上に絶縁層207が形成されている。
地層201上に配線212−iが形成されている。領域223では、ゲート絶縁層204
、半導体層205、及び絶縁層207が除去され、配線212−iが露出している。領域
223は、配線212−iがゲート電極として機能する寄生トランジスタが形成されて、
配線216−jと配線216−j+1が電気的に接続されることを防ぐために形成する。
領域223において、配線212−i上の半導体層205を除去することで、寄生トラン
ジスタの形成を防ぎ、配線216−jと配線216−j+1が電気的に接続されることを
防ぐ。
ためのフォトリソグラフィ工程やエッチング工程を行わないため、画素領域の全てに半導
体層205が残る構成となる。その結果、画素電極210がゲート電極として機能し、絶
縁層207がゲート絶縁層として機能し、配線216−jがソース電極またはドレイン電
極の一方として機能し、配線216−j+1がソース電極またはドレイン電極の他方とし
て機能する寄生トランジスタ115が生じる。
給された、または保持された電位よりも、配線216−jまたは配線216−j+1の電
位が低くなり、その電位差の絶対値が寄生トランジスタ115のしきい値よりも大きくな
ると、画素電極210の下に位置する半導体層205にキャリアが誘起されることにより
寄生チャネルが形成され、寄生トランジスタ115がオン状態となる。
気的に接続されることとなる。寄生トランジスタ115により配線216−jと配線21
6−j+1が電気的に接続されると、双方の画像信号が干渉し、正確な画像信号を液晶素
子112に供給することができない。また、開口部209の面積を大きくするなどの理由
により、画素電極210を配線216−jや配線216−j+1に近づけると、寄生トラ
ンジスタ115の影響がより強くなる。
画像信号よりも常に低い電位を供給しておく。配線203の電位を常に画像信号よりも低
い電位とすることで、延伸部213と重畳する半導体層205にキャリアを誘起させず、
配線216−jと配線216−j+1の間に形成される寄生チャネルを遮断することがで
きる。つまり、延伸部213の電位を常に画像信号よりも低い電位とすることで、配線2
16−jと配線216−j+1の電気的な接続を防ぐことができる。
るが、延伸部213は、配線216−jと配線216−j+1の間に少なくとも一カ所設
ければよい。また、延伸部213は、配線216−jまたは配線216−j+1と平行に
設けられている必要はなく、屈曲部または湾曲部を有していてもよい。また、図1及び図
2(C)で示したように、延伸部213を画素電極210の端部231及び端部232を
越えて設けることで、寄生トランジスタ115の影響を抑制することができる。すなわち
、配線216−jと配線216−j+1の間に、配線203が有する延伸部213がゲー
ト電極として機能する寄生トランジスタ116を生じさせ、寄生トランジスタ116を常
にオフ状態とすることで配線216−jと配線216−j+1の電気的な接続を防ぐこと
ができる。
9の絶縁層207及び半導体層205を除去することで、寄生トランジスタ115の発生
を防ぐことも可能ではあるが、画素領域102内の段差が大きくなると、液晶素子の配向
不良等に起因するディスクリネーションが発生し、表示品位を低下させる恐れがある。こ
のため、画素領域102内での段差を大きくする絶縁層207、半導体層205の除去は
行わない方が好ましい。
A)は、画素120の平面構成を示す上面図である。図3(B)に示す断面F1−F2は
、図3(A)におけるF1−F2の鎖線で示す部位の断面に相当する。図3に示す画素1
20は、図1に示した画素110と、配線203の配置および形状が異なる。なお、図3
(A)におけるA1−A2、B1−B2、C1−C2、D1−D2、E1−E2の鎖線で
示す部位の構成は、図1及び図2で説明した構成と同じである。
置することで、開口部209の面積を増加させた構成としている。また、配線216−j
と配線203の重畳部において、配線203の線幅を配線216−jの線幅よりも大きく
し、配線203に、液晶素子112に供給される画像信号よりも常に低い電位を供給して
おく。配線203の線幅を配線216−jの線幅よりも大きくし、配線203の電位を常
に画像信号よりも低い電位とすることで、寄生トランジスタ115による配線216−j
と配線216−j+1の電気的な接続を防ぐことができる。
203をブラックマトリクスとして機能させることができる。
。図4(A)は、画素130の平面構成を示す上面図である。図4(B)に示す断面G1
−G2は、図4(A)におけるG1−G2の鎖線で示す部位の断面に相当する。図4に示
す画素130は、図3に示した画素120とは、コンタクトホール208の位置が異なり
、それに伴いドレイン電極206bと画素電極210の形状が異なっている。なお、図4
(A)におけるC1−C2、D1−D2、E1−E2、F1−F2の鎖線で示す部位の構
成は、図1乃至図3で説明した構成と同じである。
ドレイン電極206bを縮小し、開口部209の面積を増加させた構成としている。開口
部209の面積を増加させることで、バックライトからの光を効率よく取り出すことがで
きるため、明るく表示品位のよい液晶表示装置を作製することができる。また、消費電力
の少ない液晶表示装置を作製することができる。
。図6(A)は、画素140の平面構成を示す上面図である。図6(B)に示す断面H1
−H2は、図6(A)におけるH1−H2の鎖線で示す部位の断面に相当する。
寄生トランジスタ115の形成を防ぐための配線240が形成されている。配線240は
配線212及び配線203と同じ層で形成されている。配線240は、配線216−jま
たは配線216−j+1に沿って存在する延伸部241を有し、延伸部241は、画素電
極210の一部と重畳している。また、延伸部241は、画素電極210の端部231及
び端部232を越えて設けられている。
とで、寄生トランジスタ115による配線216−jと配線216−j+1の電気的な接
続を防ぐことができる。図6に示す画素140では、延伸部241を二カ所設ける構成を
示しているが、延伸部241は、配線216−jと配線216−j+1の間に少なくとも
一カ所設ければよい。また、延伸部241を有する配線240と画素電極210は、必ず
しも重畳させる必要はないが、配線240と画素電極210を重畳させることで、重畳部
をCs容量として機能させることができる。
される画像信号よりも常に低い電位とする必要がある。ただし、配線212−iと同様に
、配線203上に領域223を形成し、配線203上の半導体層205を除去することで
、寄生トランジスタの形成を防ぎ、配線203の電位を任意の電位に設定することが可能
となる。すなわち、配線203上に領域223を形成することで、配線203の電位を画
像信号よりも高い電位とすることも可能となる。
所設けられた構成の一例を示している。延伸部242を画素電極210の端部231及び
端部232を越えて設けることで、寄生トランジスタ115の影響を抑制することができ
る。すなわち、配線216−jと配線216−j+1の間に、配線203が有する延伸部
242がゲート電極として機能する寄生トランジスタ116を生じさせ、寄生トランジス
タ116を常にオフ状態とすることで配線216−jと配線216−j+1の電気的な接
続を防ぐことができる。なお、画素150は、画素電極210と延伸部242が重畳しな
い構成を示しているが、画素電極210と延伸部242を重畳させることで、重畳部をC
s容量として機能させることができる。
)、図8(A2)は、端子105の上面図及び断面図をそれぞれ図示している。図8(A
1)におけるJ1−J2の鎖線は、図8(A2)における断面J1−J2に相当する。ま
た、図8(B1)、図8(B2)は、端子106の上面図及び断面図をそれぞれ図示して
いる。図8(B1)におけるK1−K2の鎖線は、図8(B2)における断面K1−K2
に相当する。なお、断面J1−J2及び断面K1−K2において、J2及びK2は、基板
端部に相当する。
線212が形成されている。また、配線212上に、ゲート絶縁層204、半導体層20
5、及び絶縁層207が形成されている。絶縁層207上に電極221が形成され、電極
221は、ゲート絶縁層204、半導体層205、及び絶縁層207に形成されたコンタ
クトホール219を介して配線212に電気的に接続されている。
導体層205が形成されている。半導体層205上に配線216が形成され、配線216
上に絶縁層207が形成されている。絶縁層207上に電極222が形成され、電極22
2は、絶縁層207に形成されたコンタクトホール220を介して配線216に電気的に
接続されている。
る。
102から端子部104が有する端子106に至るまでの配線216の引き回しにおいて
、隣接する配線216間の距離が近い場合は、隣接する配線216の電位差によって、隣
接する配線216間に存在する半導体層205中にキャリアが誘起され、隣接する配線2
16同士が意図せず電気的に接続されてしまう恐れがある。
もしくは、隣接する配線216の間に導電層を設け、該導電層の電位を半導体層205中
にキャリアが誘起されない電位としておくことで防ぐことができる。
体となりやすいため、導電層の電位を配線216に供給される電位よりも低い電位として
おけばよい。
05を除去することでも、隣接する配線216同士の意図しない電気的な接続を防ぐこと
ができる。
構成を示す。図9(A)は、配線216が端子106に接続する部位の平面構成を示す上
面図である。図9(B)に示す断面L1−L2は、図9(A)におけるL1−L2の鎖線
で示す部位の断面に相当する。図9(A)において、配線216−jは端子106−jに
接続され、配線216−j+1は端子106−j+1に接続され、配線216−j+2は
端子106−j+2に接続されている。なお、配線250は、配線212と同じ層を用い
て形成することができる。
250が形成されている。また、隣接する配線216−j+1と配線216−j+2の間
に、ゲート絶縁層204を介して配線250が形成されている。このように、隣接する配
線216間に、ゲート絶縁層204を介して配線250を設け、配線250の電位を半導
体層205中にキャリアが誘起されない電位としておくことで、隣接する配線216同士
の意図しない電気的な接続を防ぐことができる。
11を用いて説明する。なお、図10及び図11における断面A1−A2、断面J1−J
2、及び断面K1−K2は、図1及び図8におけるA1−A2、J1−J2、及びK1−
K2の鎖線で示した部位の断面図である。
くは100nm以上200nm以下の厚さで形成する。基板200は、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程度の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、基板に透光性を要しない場合には、ステンレス合金等
の金属の基板の表面に絶縁層を設けたものを用いてもよい。ガラス基板としては、例えば
、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ケイ酸ガラス
等の無アルカリガラス基板を用いるとよい。他に、石英基板、サファイア基板などを用い
ることができる。また、基板200として、第3世代(550mm×650mm)、第3
.5世代(600mm×720mm、または620mm×750mm)、第4世代(68
0mm×880mm、または730mm×920mm)、第5世代(1100mm×13
00mm)、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×22
00mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×28
00mm、2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)
等のガラス基板を用いることができる。本実施の形態では、基板200にアルミノホウケ
イ酸ガラスを用いる。
ン、窒化酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンから選ばれた一又は複数の絶縁層による積
層構造により形成することができ、基板200からの不純物元素の拡散を防止する機能が
ある。なお、本明細書中において、窒化酸化珪素とは、その組成として、酸素よりも窒素
の含有量が多いものであって、好ましくは、RBS及びHFSを用いて測定した場合に、
組成範囲として酸素が5原子%以上30原子%以下、窒素が20原子%以上55原子%以
下、珪素が25原子%以上35原子%以下、水素が10原子%以上30原子%以下の範囲
で含まれるものをいう。下地層201は、スパッタリング法、CVD法、塗布法、印刷法
等を適宜用いることができる。
具体的には、基板200上に窒化シリコンを50nmの厚さで形成し、該窒化シリコン上
に酸化シリコンを150nmの厚さで形成する。なお、下地層201中にリン(P)や硼
素(B)がドープされていても良い。
からの不純物元素の拡散を防止する機能をさらに高めることができる。下地層201に含
ませるハロゲン元素の濃度は、SIMS(二次イオン質量分析計)を用いた分析により得
られる濃度ピークにおいて、1×1015/cm3以上1×1020/cm3以下とすれ
ばよい。
ウムと上記絶縁層の積層構造としてもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため
、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
nm以上500nm以下、好ましくは200nm以上300nm以下の厚さで導電層を形
成し、第1のフォトリソグラフィ工程により、レジストマスクを形成し、導電層を選択的
にエッチング除去し、ゲート電極202、配線203、配線212を形成する。
o)、チタン(Ti)、タングステン(W)タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、
銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)等の金属材料又
はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。
uを用いることで、信号遅延を低減し、高画質化を望むことができる。なお、Alは耐熱
性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいはマイグレーションによる不良が発生しやすい
。Alのマイグレーションを防ぐため、Alに、Mo、Ti、Wなどの、Alよりも融点
の高い金属材料を積層することが好ましい。また、導電層にAlを含む材料を用いる場合
には、以後の工程におけるプロセス最高温度を380℃以下とすることが好ましく、35
0℃以下とするとよい。
ぐため、Mo、Ti、Wなどの、Cuよりも融点の高い金属材料を積層することが好まし
い。また、導電層にCuを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高
温度を450℃以下とすることが好ましい。
上に厚さ250nmのCu層を形成する。その後、第1のフォトリソグラフィ工程により
導電層を選択的にエッチング除去し、ゲート電極202、配線203、配線212を形成
する(図10(A)参照)。
よい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減す
ることができる。また、レジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、各フ
ォトリソグラフィ工程における説明は省くこととする。また、特段の説明が無い限り、本
明細書で言うフォトリソグラフィ工程には、レジストマスクの形成工程と、導電層または
絶縁層のエッチング工程と、レジストマスクの剥離工程が含まれているものとする。
以上800nm以下、好ましくは100nm以上600nm以下の厚さで形成する。ゲー
ト絶縁層204には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコ
ン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウ
ム、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、
ハフニウムシリケート(HfSixOy(x>0、y>0))、窒素が導入されたハフニ
ウムシリケート、窒素が導入されたハフニウムアルミネート等を用いることができ、プラ
ズマCVD法やスパッタリング法等で形成することができる。また、ゲート絶縁層204
は単層に限らず異なる層の積層でも良い。例えば、ゲート絶縁層AとしてプラズマCVD
法により窒化シリコン層(SiNy(y>0))を形成し、ゲート絶縁層Aの上にゲート
絶縁層Bとして酸化シリコン層(SiOx(x>0))を積層して、ゲート絶縁層204
としても良い。
えば周波数2.45GHz)を用いた高密度プラズマCVD法などの成膜方法を適用する
ことができる。
いる。具体的には、ゲート電極202上に窒化シリコンを50nmの厚さで形成し、該窒
化シリコン上に酸化シリコンを100nmの厚さで形成する。
窒化シリコンを含む絶縁層で覆う構成とすることで、ゲート電極202からのCu拡散を
防ぐことができる。
は、酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料を用いてもよい。ゲート絶縁層204を異
なる層の積層とする場合には、酸化物半導体に接する層を酸化物半導体と同種の成分を含
む絶縁材料とすればよい。このような材料は酸化物半導体との相性が良く、これをゲート
絶縁層204に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができるか
らである。ここで、「酸化物半導体と同種の成分」とは、酸化物半導体の構成元素から選
択される一または複数の元素を意味する。例えば、酸化物半導体がIn−Ga−Zn系の
酸化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては酸化ガリ
ウムなどがある。
絶縁材料でなる膜と、該膜の成分材料とは異なる材料を含む膜との積層構造としても良い
。
酸化物半導体層の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室で基板200を
予備加熱し、基板200やゲート絶縁層204に吸着した水素、水分などの不純物を脱離
し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ま
しい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、ゲート
絶縁層204の成膜前に、ゲート電極202、配線203、及び配線212まで形成した
基板200にも同様に行ってもよい。
亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。特にInとZnを含むことが好ましい。また、該酸
化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーと
して、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。また、スタビライザー
としてスズ(Sn)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム(
Hf)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム(Al)を有
することが好ましい。
Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホル
ミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ル
テチウム(Lu)のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系
酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、三元系金属の
酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系
酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸
化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化
物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物
、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、
In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、I
n−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In
−Lu−Zn系酸化物、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、I
n−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−
Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用
いることができる。
及びGaを含有する酸化物半導体である。酸化物半導体層を高純度化するため、この後行
う脱水化または脱水素化は有効である。
)、亜鉛(Zn)を主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比
率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素を含んでもよい。
用いることができる。ここで、Mは、Sn、Zn、Ga、Al、MnおよびCoから選ば
れた一または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、In3SnO5(Zn
O)n(n>0)で表記される材料を用いてもよい。
a:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)の原子数比のIn−Ga−Zn系酸
化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、In:Sn:Zn=1
:1:1(=1/3:1/3:1/3)、In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1
/6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)の
原子数比のIn−Sn−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キ
ャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度
等を適切なものとすることが好ましい。
ら、In−Ga−Zn系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上
げることができる。
c=1)である酸化物の組成が、原子数比がIn:Ga:Zn=A:B:C(A+B+C
=1)の酸化物の組成の近傍であるとは、a、b、cが、
(a―A)2+(b―B)2+(c―C)2≦r2
を満たすことをいい、rは、例えば、0.05とすればよい。他の酸化物でも同様である
。
でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファス
でもよい。
これを用いてトランジスタを作製した際の界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高
い移動度を得ることができる。
の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。
表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく
、具体的には、平均面粗さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0.3nm以下、より好ま
しくは0.1nm以下の表面上に形成するとよい。なお、Raは原子間力顕微鏡(AFM
:Atomic Force Microscope)にて評価可能である。
から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、c軸においては金属原子が層状また
は金属原子と酸素原子とが層状に配列しており、ab面においてはa軸またはb軸の向き
が異なる(c軸を中心に回転した)結晶(CAAC:C Axis Aligned C
rystalともいう。)を含む酸化物を用いてもよい。
て、三角形、六角形、正三角形または正六角形の原子配列を有し、かつc軸方向に垂直な
方向から見て、金属原子が層状、または金属原子と酸素原子が層状に配列した相を含む酸
化物をいう。
ACは結晶化した部分(結晶部分)を含むが、1つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明
確に判別できないこともある。
を構成する個々の結晶部分のc軸は一定の方向(例えば、CAACを支持する基板面、C
AACの表面などに垂直な方向)に揃っていてもよい。または、CAACを構成する個々
の結晶部分のab面の法線は一定の方向(例えば、CAACを支持する基板面、CAAC
の表面などに垂直な方向)を向いていてもよい。
たりする。また、その組成などに応じて、可視光に対して透明であったり不透明であった
りする。
方向から観察すると三角形または六角形の原子配列が認められ、かつその膜断面を観察す
ると金属原子または金属原子および酸素原子(または窒素原子)の層状配列が認められる
結晶を挙げることもできる。
なお、特に断りがない限り、図16乃至図18は上方向をc軸方向とし、c軸方向と直交
する面をab面とする。なお、単に上半分、下半分という場合、ab面を境にした場合の
上半分、下半分をいう。また、図16において、丸で囲まれたOは4配位のOを示し、二
重丸で囲まれたOは3配位のOを示す。
配位のO)と、を有する構造を示す。ここでは、金属原子が1個に対して、近接の酸素原
子のみ示した構造を小グループと呼ぶ。図16(A)の構造は、八面体構造をとるが、簡
単のため平面構造で示している。なお、図16(A)の上半分および下半分にはそれぞれ
3個ずつ4配位のOがある。図16(A)に示す小グループは電荷が0である。
配位のO)と、Gaに近接の2個の4配位のOと、を有する構造を示す。3配位のOは、
いずれもab面に存在する。図16(B)の上半分および下半分にはそれぞれ1個ずつ4
配位のOがある。また、Inも5配位をとるため、図16(B)に示す構造をとりうる。
図16(B)に示す小グループは電荷が0である。
造を示す。図16(C)の上半分には1個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位
のOがある。または、図16(C)の上半分に3個の4配位のOがあり、下半分に1個の
4配位のOがあってもよい。図16(C)に示す小グループは電荷が0である。
造を示す。図16(D)の上半分には3個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位
のOがある。図16(D)に示す小グループは電荷が+1となる。
4配位のOがあり、下半分には1個の4配位のOがある。図16(E)に示す小グループ
は電荷が−1となる。
大グループ(ユニットセルともいう。)と呼ぶ。
6配位のInの上半分の3個のOは、下方向にそれぞれ3個の近接Inを有し、下半分の
3個のOは、上方向にそれぞれ3個の近接Inを有する。図16(B)に示す5配位のG
aの上半分の1個のOは、下方向に1個の近接Gaを有し、下半分の1個のOは、上方向
に1個の近接Gaを有する。図16(C)に示す4配位のZnの上半分の1個のOは、下
方向に1個の近接Znを有し、下半分の3個のOは、上方向にそれぞれ3個の近接Znを
有する。この様に、金属原子の上方向の4配位のOの数と、そのOの下方向にある近接金
属原子の数は等しく、同様に金属原子の下方向の4配位のOの数と、そのOの上方向にあ
る近接金属原子の数は等しい。Oは4配位なので、下方向にある近接金属原子の数と、上
方向にある近接金属原子の数の和は4になる。従って、金属原子の上方向にある4配位の
Oの数と、別の金属原子の下方向にある4配位のOの数との和が4個のとき、金属原子を
有する二種の小グループ同士は結合することができる。例えば、6配位の金属原子(In
またはSn)が上半分の4配位のOを介して結合する場合、4配位のOが3個であるため
、5配位の金属原子(GaまたはIn)または4配位の金属原子(Zn)のいずれかと結
合することになる。
また、このほかにも、層構造の合計の電荷が0となるように複数の小グループが結合して
中グループを構成する。
示す。図17(B)に、3つの中グループで構成される大グループを示す。なお、図17
(C)は、図17(B)の層構造をc軸方向から観察した場合の原子配列を示す。
、例えば、Snの上半分および下半分にはそれぞれ3個ずつ4配位のOがあることを丸枠
の3として示している。同様に、図17(A)において、Inの上半分および下半分には
それぞれ1個ずつ4配位のOがあり、丸枠の1として示している。また、同様に、図17
(A)において、下半分には1個の4配位のOがあり、上半分には3個の4配位のOがあ
るZnと、上半分には1個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位のOがあるZn
とを示している。
から順に4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるSnが、4配位のOが1個ずつ
上半分および下半分にあるInと結合し、そのInが、上半分に3個の4配位のOがある
Znと結合し、そのZnの下半分の1個の4配位のOを介して4配位のOが3個ずつ上半
分および下半分にあるInと結合し、そのInが、上半分に1個の4配位のOがあるZn
2個からなる小グループと結合し、この小グループの下半分の1個の4配位のOを介して
4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるSnと結合している構成である。この中
グループが複数結合して大グループを構成する。
67、−0.5と考えることができる。例えば、In(6配位または5配位)、Zn(4
配位)、Sn(5配位または6配位)の電荷は、それぞれ+3、+2、+4である。従っ
て、Snを含む小グループは電荷が+1となる。そのため、Snを含む層構造を形成する
ためには、電荷+1を打ち消す電荷−1が必要となる。電荷−1をとる構造として、図1
6(E)に示すように、2個のZnを含む小グループが挙げられる。例えば、Snを含む
小グループが1個に対し、2個のZnを含む小グループが1個あれば、電荷が打ち消され
るため、層構造の合計の電荷を0とすることができる。
系酸化物の結晶(In2SnZn3O8)を得ることができる。なお、得られるIn−S
n−Zn系酸化物の層構造は、In2SnZn2O7(ZnO)m(mは0または自然数
。)とする組成式で表すことができる。
元系金属の酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する。)、In−
Al−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−A
l−Zn系酸化物や、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−C
e−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm
−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−
Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Z
n系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn
系酸化物や、二元系金属の酸化物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al
−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物や、I
n−Ga系酸化物などを用いた場合も同様である。
デル図を示す。
から順に4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるInが、4配位のOが1個上半
分にあるZnと結合し、そのZnの下半分の3個の4配位のOを介して、4配位のOが1
個ずつ上半分および下半分にあるGaと結合し、そのGaの下半分の1個の4配位のOを
介して、4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるInと結合している構成である
。この中グループが複数結合して大グループを構成する。
、図18(B)の層構造をc軸方向から観察した場合の原子配列を示している。
ぞれ+3、+2、+3であるため、In、ZnおよびGaのいずれかを含む小グループは
、電荷が0となる。そのため、これらの小グループの組み合わせであれば中グループの合
計の電荷は常に0となる。
た中グループに限定されず、In、Ga、Znの配列が異なる中グループを組み合わせた
大グループも取りうる。
系酸化物の結晶を得ることができる。なお、得られるIn−Ga−Zn系酸化物の層構造
は、InGaO3(ZnO)n(nは自然数。)とする組成式で表すことができる。
。なお、図19(A)に示す結晶構造において、図16(B)で説明したように、Ga及
びInは5配位をとるため、GaがInに置き換わった構造も取りうる。
取りうる。なお、図19(B)に示す結晶構造において、図16(B)で説明したように
、Ga及びInは5配位をとるため、GaがInに置き換わった構造も取りうる。
を用いて半導体層205を成膜する。
℃以下、好ましくは150℃以上550℃以下、さらに好ましくは200℃以上500℃
以下とし、酸素ガス雰囲気で成膜する。半導体層205の厚さは、1nm以上40nm以
下、好ましくは3nm以上20nm以下とする。成膜時の基板温度が高いほど、得られる
半導体層205の不純物濃度は低くなる。また、半導体層205中の原子配列が整い、高
密度化され、多結晶またはCAACが形成されやすくなる。さらに、酸素ガス雰囲気で成
膜することでも、希ガスなどの余分な原子が含まれないため、多結晶またはCAACが形
成されやすくなる。ただし、酸素ガスと希ガスの混合雰囲気としてもよく、その場合は酸
素ガスの割合は30体積%以上、好ましくは50体積%以上、さらに好ましくは80体積
%以上とする。なお、半導体層205は薄いほど、トランジスタの短チャネル効果が低減
される。ただし、薄くしすぎると界面散乱の影響が強くなり、電界効果移動度の低下が起
こることがある。(図10(B)参照)。
、好ましくは、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1、4:2:3、3:1:2、1
:1:2、2:1:3、または3:1:4で示されるIn−Ga−Zn系酸化物ターゲッ
トを用いる。前述の原子数比を有するIn−Ga−Zn系酸化物ターゲットを用いて半導
体層205を成膜することで、多結晶またはCAACが形成されやすくなる。なお、In
−Ga−Zn系酸化物半導体は、IGZOと呼ぶことができる。
また、In−Sn−Zn系酸化物半導体は、ITZOと呼ぶことができる。また、半導体
層205としてIn−Sn−Zn系酸化物材料をスパッタリング法で成膜する場合、好ま
しくは、原子数比がIn:Sn:Zn=1:1:1、2:1:3、1:2:2、または2
0:45:35で示されるIn−Sn−Zn系酸化物ターゲットを用いる。前述の原子数
比を有するIn−Sn−Zn系酸化物ターゲットを用いて半導体層205を成膜すること
で、多結晶またはCAACが形成されやすくなる。
スパッタリング法により30nmの厚さで形成する。また、酸化物半導体層は、希ガス(
代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下におい
てスパッタリング法により形成することができる(図10(B)参照)。
上99.9%以下である。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成
膜した酸化物半導体層を緻密な膜とすることができる。
の不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。例えば、スパッタガスとして
アルゴンを用いる場合は、純度9N、露点−121℃、含有H2O量0.1ppb以下、
含有H2量0.5ppb以下が好ましく、酸素を用いる場合は、純度8N、露点−112
℃、含有H2O量1ppb以下、含有H2量1ppb以下が好ましい。
00℃以上600℃以下好ましくは300℃以上500℃以下として行う。なお、第1の
フォトリソグラフィ工程により形成された配線層にAlが用いられている場合は、基板温
度を380℃以下、好ましくは350℃以下とし、また、第1のフォトリソグラフィ工程
により形成された配線層にCuが用いられている場合は、基板温度を450℃以下とする
。
、水素化物、または水酸化物などの不純物濃度を低減することができる。また、スパッタ
リングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分
が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて酸化物半導体層を成膜する
。
、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手
段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水(H2O)など水素原子を含
む化合物(より好ましくは炭素原子を含む化合物も)等が排気されるため、当該成膜室で
成膜した酸化物半導体層に含まれる不純物の濃度を低減できる。
、直流(DC)電源電力0.5kW、スパッタガスとして酸素(酸素流量比率100%)
を用いる条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物
質(パーティクル、ごみともいう)が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
のアルカリ金属の濃度は、Naは5×1016cm−3以下、好ましくは1×1016c
m−3以下、さらに好ましくは1×1015cm−3以下、Liは5×1015cm−3
以下、好ましくは1×1015cm−3以下、Kは5×1015cm−3以下、好ましく
は1×1015cm−3以下とすることが好ましい。
まれていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソー
ダ石灰ガラスも使えると指摘されている(神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導
体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、2009年9月号、Vol.44、pp.
621−633.)。しかし、このような指摘は適切でない。アルカリ金属は酸化物半導
体を構成する元素ではないため、不純物である。アルカリ土類金属も、酸化物半導体を構
成する元素ではない場合において、不純物となる。特に、アルカリ金属のうちNaは、酸
化物半導体層に接する絶縁層が酸化物である場合、当該絶縁層中に拡散してNa+となる
。また、Naは、酸化物半導体層内において、酸化物半導体を構成する金属と酸素の結合
を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果、例えば、閾値電圧がマイナス方
向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低下等の、トランジスタの特性の劣
化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。この不純物によりもたらされるトランジ
スタの特性の劣化と、特性のばらつきは、酸化物半導体層中の水素の濃度が十分に低い場
合において顕著に現れる。したがって、酸化物半導体中の水素の濃度が5×1019cm
−3以下、特に5×1018cm−3以下である場合には、酸化物半導体中のアルカリ金
属の濃度を上記の値にすることが強く求められる。
水素(水や水酸基を含む)を除去(脱水化または脱水素化)し、酸化物半導体層中の不純
物濃度を低減することができる。
囲気下、または超乾燥エア(CRDS(キャビティリングダウンレーザー分光法)方式の
露点計を用いて測定した場合の水分量が20ppm(露点換算で−55℃)以下、好まし
くは1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気)雰囲気下で、250℃以上750
℃以下、または400℃以上基板の歪み点未満の温度で行う。ただし、第1のフォトリソ
グラフィ工程により形成された配線層にAlが用いられている場合は、加熱処理の温度を
380℃以下、好ましくは350℃以下とし、また、第1のフォトリソグラフィ工程によ
り形成された配線層にCuが用いられている場合は、加熱処理の温度を450℃以下とす
る。本実施の形態では、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体
層に対して窒素雰囲気下で450℃、1時間の加熱処理を行う。
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、GRTA(Gas
Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid
Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal An
neal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧
水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置
である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスに
は、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しな
い不活性ガスが用いられる。
数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中から出すGRTAを行
ってもよい。
なう場合は、これらの雰囲気に水、水素などが含まれないことが好ましい。また、加熱処
理装置に導入する窒素、酸素、または希ガスの純度を、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。
つつ酸化性雰囲気に切り替えてさらに加熱処理を行うと好ましい。これは、減圧雰囲気ま
たは不活性雰囲気にて加熱処理を行うと、酸化物半導体層中の不純物濃度を低減すること
ができるが、同時に酸素欠損も生じてしまうためであり、このとき生じた酸素欠損を、酸
化性雰囲気での加熱処理により低減することができる。
乏に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物半導体では、キャリア
濃度が1×1012/cm3未満、望ましくは、1×1011/cm3未満、より望まし
くは1.45×1010/cm3未満となる。例えば、室温(25℃)でのオフ電流(こ
こでは、単位チャネル幅(1μm)あたりの値)は、100zA/μm(1zA(ゼプト
アンペア)は1×10−21A)以下、望ましくは、10zA/μm以下となる。また、
85℃では、100zA/μm(1×10−19A/μm)以下、望ましくは10zA/
μm(1×10−20A/μm)以下となる。このように、i型化(真性化)または実質
的にi型化された酸化物半導体を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジス
タ111を得ることができる。
どの電気的特性に温度依存性がほとんど見られない。また、光劣化によるトランジスタ特
性の変動も少ない。
した酸化物半導体を有するトランジスタは、電気的特性変動が抑制されており、電気的に
安定である。よって安定した電気的特性を有する酸化物半導体を用いた信頼性の高い液晶
表示装置を提供することができる。
16となる導電層を形成する。ソース電極206a、ドレイン電極206b、及び配線2
16に用いる導電層は、ゲート電極202と同様の材料及び方法で形成することができる
。また、ソース電極206a、ドレイン電極206b、及び配線216に用いる導電層と
して、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウ
ム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化ス
ズ(In2O3―SnO2、ITOと略記する)、酸化インジウム酸化亜鉛(In2O3
―ZnO)またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることが
できる。
層上に厚さ250nmのCu層を形成する。その後、第2のフォトリソグラフィ工程によ
り、レジストマスクを形成し、導電層を選択的にエッチング除去し、ソース電極206a
、ドレイン電極206b、及び配線216を形成する(図10(C)参照)。
を形成する(図11(A)参照)。絶縁層207は、ゲート絶縁層204または下地層2
01と同様の材料及び方法で形成することができる。なお、水素や水などが混入しにくい
という点では、スパッタリング法による形成が好適である。絶縁層207に水素が含まれ
ると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引
き抜きが生じ、酸化物半導体層が低抵抗化(n型化)する恐れがある。従って、絶縁層2
07は、水素及び水素を含む不純物が含まれない手段を用いて成膜することが重要である
。
酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。酸化ガリウ
ムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を
抑えることができる。なお、半導体層205に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層207
として、または、絶縁層207と積層して、酸化物半導体と同種の成分を含む金属酸化物
層を形成してもよい。
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。酸化シリコン層のスパッタリング法による成膜は、希ガス(
代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下にお
いて行うことができる。また、ターゲットには、酸化シリコンまたはシリコンを用いるこ
とができる。例えば、シリコンをターゲットに用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタを
行うと酸化シリコンを形成することができる。
ンプ(クライオポンプなど)を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した
成膜室で成膜した絶縁層207は、絶縁層207中に含まれる不純物の濃度を低減するこ
とができる。また、絶縁層207の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段として
は、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
気下で第2の加熱処理(好ましくは200℃以上600℃以下、例えば250℃以上55
0℃以下)を行ってもよい。ただし、第1のフォトリソグラフィ工程、または第2のフォ
トリソグラフィ工程により形成された配線層にAlが用いられている場合は、加熱処理の
温度を380℃以下、好ましくは350℃以下とし、また、上記配線層にCuが用いられ
ている場合は、加熱処理の温度を450℃以下とする。例えば、窒素雰囲気下で450℃
、1時間の第2の加熱処理を行ってもよい。第2の加熱処理を行うと、酸化物半導体層の
一部(チャネル形成領域)が絶縁層207と接した状態で昇温され、酸素を含む絶縁層2
07から酸素を半導体層205へ供給することができる。なお、上記雰囲気に水、水素な
どが含まれないことが好ましい。
206b上の絶縁層207を選択的に除去し、コンタクトホール208を形成する。また
、断面K1−K2における配線216上の絶縁層207を選択的に除去し、コンタクトホ
ール220を形成する。また、断面J1−J2における配線212上では、絶縁層207
、半導体層205、及びゲート絶縁層204を選択的に除去し、コンタクトホール219
を形成する。(図11(B)参照)。なお、図示していないが、本フォトリソグラフィ工
程において、領域223もコンタクトホール219と同様に形成する。
ングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。ドライエッチングに用いる
エッチングガスとしては、塩素を含むガス(塩素系ガス、例えば塩素(Cl2)、三塩化
硼素(BCl3)、四塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素(CCl4)など)を用いる
ことができる。
ng)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結
合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。また、下地層201は基板200か
らの不純物元素の拡散を防止する機能を有するため、上記エッチングに際して、下地層2
01が極力エッチングされることのないように、エッチング条件を調整することが好まし
い。
工程及びエッチング工程により別々に実施されるが、本実施の形態に示す作製工程によれ
ば、一回のフォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、同時に実施することが可能
となる。よって、フォトマスクの削減のみならず、フォトリソグラフィ工程そのものを削
減することができ、その後のエッチング工程も削減することができる。すなわち、少ない
フォトリソグラフィ工程により、低コストで、生産性よく液晶表示装置を作製することが
できる。
成されることがない。また、酸化物半導体層のチャネル形成領域が絶縁層207で保護さ
れているため、その後のフォトレジストの剥離洗浄工程においても、酸化物半導体層のチ
ャネル形成領域に水分が付着することがないため、トランジスタ111の特性バラツキが
低減され、信頼性が向上する。
0、電極221、及び電極222となる透光性を有する導電層を30nm以上200nm
以下、好ましくは50nm以上100nm以下の厚さで形成する(図11(C)参照)。
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。また、1枚乃至10枚のグラフェンシート(グラファイトの1層分
)よりなる材料を用いてもよい。
のフォトリソグラフィ工程により、レジストマスクを形成し、透光性を有する導電層を選
択的にエッチングして、画素電極210、電極221、及び電極222を形成する。
続される。また、電極221はコンタクトホール219を介して配線212−iに電気的
に接続される。また、電極222はコンタクトホール220を介して配線216−jに電
気的に接続される。なお、領域223には透光性を有する電極を形成しなくてもよい。
トホール220において、配線212及び配線216を露出した状態のままとせず、IT
Oなどの酸化物導電性材料で覆うことは重要である。配線212及び配線216は金属層
であるため、配線212及び配線216を露出した状態のままとすると、露出表面が酸化
され、FPC等との接触抵抗が増大する。接触抵抗の増大は、外部から入力される信号の
遅延や波形のなまりを生じ、外部からの信号が正確に伝達されず、半導体装置の信頼性が
低下してしまう。配線212及び配線216の露出表面を、ITOなどの酸化物導電性材
料で覆うことにより、接触抵抗の増大を防ぎ、半導体装置の信頼性を向上させることがで
きる。
作製することが可能となる。よって、液晶表示装置を低コストで、生産性よく作製するこ
とができる。
ト構造のトランジスタに適用することも可能である。
本実施の形態では、実施の形態1と一部異なる工程例を図12を用いて説明する。なお、
実施の形態1と同一の箇所には同じ符号を用い、同じ符号の詳細な説明はここでは省略す
る。
1のフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程によりゲート電極202を形成する。
の形態では下地層201を設ける。下地層201は、基板200からの不純物元素(Na
など)の拡散を防止する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸
化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれ
た膜で形成することができる。また、該下地層は単層に限らず、上記の複数の膜の積層で
あっても良い。
体層の成膜後の加熱処理の温度が200℃以上450℃以下であるため、ゲート電極20
2の材料として、銅を下層とし、モリブデンを上層とする積層、または銅を下層とし、タ
ングステンを上層とする積層を用いる。
スパッタ法等を用いて形成する。ここまでの工程を経た断面図を図12(A)に示す。
成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット(In−Ga−Zn系酸化物半導
体用ターゲット(In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol数比])を用い
て、基板とターゲットの間との距離を170mm、基板温度250℃、圧力0.4Pa、
直流(DC)電源0.5kW、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下
で膜厚5nmの第1の酸化物半導体層を成膜する。
1の加熱処理の温度は、200℃以上450℃以下とする。また、第1の加熱処理の加熱
時間は1時間以上24時間以下とする。第1の加熱処理によって第1の結晶性酸化物半導
体層148aを形成する(図12(B)参照)。
体層を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット(In−Ga−Zn系酸
化物半導体用ターゲット(In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol数比]
)を用いて、基板とターゲットの間との距離を170mm、基板温度400℃、圧力0.
4Pa、直流(DC)電源電力0.5kW、スパッタガスとして酸素のみ、アルゴンのみ
、又はアルゴン及び酸素の混合ガスを用いて、雰囲気下で膜厚25nmの第2の酸化物半
導体層を成膜する。
2の加熱処理の温度は、200℃以上450℃以下とする。また、第2の加熱処理の加熱
時間は1時間以上24時間以下とする。第2の加熱処理によって第2の結晶性酸化物半導
体層148bを形成する(図12(C)参照)。
、絶縁層207などを形成し、絶縁層207、第1の結晶性酸化物半導体層148a、及
び第2の結晶性酸化物半導体層148bを同一のレジストマスクを用いてエッチングする
ことによって、フォトリソグラフィ工程を削減する。
施の形態を用いた場合、これらのトランジスタのチャネル形成領域を含む半導体層は、第
1の結晶性酸化物半導体層148a、及び第2の結晶性酸化物半導体層148bの積層と
なる。第1の結晶性酸化物半導体層148a、及び第2の結晶性酸化物半導体層148b
は、C軸配向を有している。第1の結晶性酸化物半導体層148a及び第2の結晶性酸化
物半導体層148bは、単結晶構造ではなく、非晶質構造でもない構造であり、C軸配向
を有した結晶(CAAC)を含む酸化物である。なお、第1の結晶性酸化物半導体層14
8a及び第2の結晶性酸化物半導体層148bは、一部に結晶粒界を有している。
うにすることと、当該結晶を種として結晶が成長されるようにすることが肝要である。そ
のためには、基板加熱温度を100℃以上500℃以下、好適には200℃以上400℃
以下、さらに好適には250℃以上300℃以下にすると好ましい。また、これに加えて
、成膜時の基板加熱温度よりも高い温度で、堆積された酸化物半導体膜を熱処理すること
で膜中に含まれるミクロな欠陥や、積層界面の欠陥を修復することができる。
は、トランジスタに光照射が行われ、またはバイアス−熱ストレス(BT)試験前後にお
いてもトランジスタのしきい値電圧の変化量が低減でき、安定した電気的特性を有する。
実施の形態1及び実施の形態2で例示したトランジスタを用いた表示装置の一形態を図1
3に示す。
と第2の基板4006との間にシール材4005によって封止したパネルの平面図であり
、図13(B)は、図13(A)のM−Nにおける断面図に相当する。
が設けられ、画素部4002上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4
002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。
域に、入力端子4020を有し、FPC(Flexible printed circ
uit)4018a、FPC4018bが接続されている。FPC4018aは、別途異
なる基板に作製された信号線駆動回路4003と電気的に接続され、FPC4018bは
、別途異なる基板に作製された走査線駆動回路4004と電気的に接続されている。画素
部4002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018a及びFPC4018bを
介して、信号線駆動回路4003及び走査線駆動回路4004から供給される。
、COG(Chip On Glass)方法、ワイヤボンディング方法、TCP(Ta
pe Carrier Package)方法、或いはTAB(Tape Automa
ted Bonding)方法などを用いることができる。
明細書で開示するトランジスタを用いて、基板4001上に形成してもよい。
ができる。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。
び配線4016はFPC4018aが有する端子と異方性導電層4019を介して、電気
的に接続されている。
ンジスタ4010のソース電極及びドレイン電極と同じ導電層で形成されている。
たトランジスタを適用することができる。画素部4002に設けられたトランジスタ40
10は表示素子と電気的に接続し、表示パネルを構成する。表示素子は表示を行うことが
でれば特に限定されず、様々な表示素子を用いることができる。
、表示素子である液晶素子4013は、第1の電極4030、第2の電極4031、及び
液晶層4008を含む。なお、液晶層4008を挟持するように配向膜として機能する絶
縁層4032、絶縁層4033が設けられている。第2の電極4031は第2の基板40
06側に設けられ、第1の電極4030と第2の電極4031とは液晶層4008を介し
て積層する構成となっている。
液晶層4008の膜厚(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
ペーサを用いても良い。
晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これら
の液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイ
ラルネマチック相、等方相等を示す。
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1msec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。また配向膜
を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こ
される静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減す
ることができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。
1Ω・cm以上であり、さらに好ましくは1×1012Ω・cm以上である。なお、本明
細書における固有抵抗率の値は、20℃で測定した値とする。
ク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。チャネル領域
が形成される半導体層に、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタを用いるこ
とにより、各画素における液晶容量に対して1/3以下、好ましくは1/5以下の容量の
大きさを有する保持容量を設ければ充分である。
における電流値(オフ電流値)を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号
の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よ
って、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果
を奏する。また、高純度化された酸化物半導体層を用いたトランジスタは、保持容量を設
けなくても、液晶素子に印加された電位の保持が可能となる。
較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置
の画素部に上記トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。ま
た、上記トランジスタは、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製するこ
ともできるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
lane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Swit
ching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned
Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated B
irefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liqui
d Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liq
uid Crystal)モードなどを用いることができる。
透過型の液晶表示装置としてもよい。ここで、垂直配向モードとは、液晶表示パネルの液
晶分子の配列を制御する方式の一種であり、電圧が印加されていないときにパネル面に対
して液晶分子が垂直方向を向く方式である。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられ
るが、例えば、MVA(Multi−Domain Vertical Alignme
nt)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)
モード、ASV(Advanced Super−View)モードなどを用いることが
できる。また、画素(ピクセル)をいくつかの領域(サブピクセル)に分け、それぞれ別
の方向に分子を倒すよう工夫されているマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計と
いわれる方法を用いることができる。
反射防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜設ける。例えば、偏光基板及び位相
差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなど
を用いてもよい。
(フィールドシーケンシャル駆動方式)を行うことも可能である。フィールドシーケンシ
ャル駆動方式を適用することで、カラーフィルタを用いることなく、カラー表示を行うこ
とができる。
ことができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、RGB(Rは
赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、RGBW(Wは白を表す)
、又はRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加したものがある。なお、
色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、本発明はカラ
ー表示の液晶表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の液晶表示装置に適用す
ることもできる。
の他、可撓性を有する基板も用いることができ、例えば透光性を有するプラスチック基板
などを用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fiberglass−R
einforced 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または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。
画素部に設けられる基板、絶縁層、導電層などの薄膜はすべて可視光の波長領域の光に対
して透光性とする。
どともいう)においては、取り出す光の方向、電極が設けられる場所、及び電極のパター
ン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。
、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。また、1枚乃至10枚のグラフェンシート(グラファ
イトの1層分)よりなる材料を用いてもよい。
モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、
ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(N
i)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)
等の金属、又はその合金、若しくはその窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成するこ
とができる。
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
はアニリン、ピロール、おとびチオフェンの2種以上からなる共重合体若しくはその誘導
体などがあげられる。
ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。なお、実施の形態1及び実施の形態
2で例示したトランジスタは上述の表示機能を有する半導体装置のみでなく、電源回路に
搭載されるパワーデバイス、LSI等の半導体集積回路、対象物の情報を読み取るイメー
ジセンサ機能を有する半導体装置など様々な機能を有する半導体装置に適用することが可
能である。
本実施の形態では、左目用の映像と右目用の映像を高速で切り換える表示装置を用いて、
表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である3D映像を視認す
る例を図14を用いて示す。
されている外観図を示す。表示装置2711には、本明細書で開示する液晶表示装置を用
いることができる。専用の眼鏡本体2701は、左目用パネル2702aと右目用パネル
2702bに設けられているシャッターが交互に開閉することによって使用者が表示装置
2711の画像を3Dとして認識することができる。
図14(B)に示す。
ミング発生器2713、ソース線側駆動回路2718、外部操作手段2722及びゲート
線側駆動回路2719を有する。なお、キーボード等の外部操作手段2722による操作
に応じて、出力する信号を可変する。
像と左目用パネル2702aのシャッターとを同期させるための信号、右目用映像と右目
用パネル2702bのシャッターとを同期させるための信号などを形成する。
示すると同時に、左目用パネル2702aのシャッターを開ける同期信号2730aを左
目用パネル2702aに入力する。また、右目用映像の同期信号2731bを表示制御回
路2716に入力して表示部2717に表示すると同時に、右目用パネル2702bのシ
ャッターを開ける同期信号2730bを右目用パネル2702bに入力する。
イオード(LED)を用いて、時分割によりカラー表示する継時加法混色法(フィールド
シーケンシャル法)とすることが好ましい。
イオードのバックライト部にも同期信号2730a、2730bと同期する信号を入力す
ることが好ましい。なお、バックライト部はR、G、及びBのLEDを有するものとする
。
。
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した表示装置を具備する電子機器の例に
ついて説明する。
2、表示部3003、キーボード3004などによって構成されている。上記実施の形態
で示した液晶表示装置を適用することにより、信頼性の高いノート型のパーソナルコンピ
ュータとすることができる。
外部インターフェイス3025と、操作ボタン3024等が設けられている。また操作用
の付属品としてスタイラス3022がある。上記実施の形態で示した液晶表示装置を適用
することにより、信頼性の高い携帯情報端末(PDA)とすることができる。
び筐体2704の2つの筐体で構成されている。筐体2702および筐体2704は、軸
部2712により一体とされており、該軸部2712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。
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15(C)では表示部2705)に文章を表示し、左側の
表示部(図15(C)では表示部2707)に画像を表示することができる。上記実施の
形態で示した液晶表示装置を適用することにより、信頼性の高い電子書籍とすることがで
きる。
筐体2702において、電源端子2721、操作キー2723、スピーカー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、電子書籍は、電子辞書としての機能を持たせた
構成としてもよい。
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。
れている。筐体2801には、表示パネル2802、スピーカー2803、マイクロフォ
ン2804、ポインティングデバイス2806、カメラ用レンズ2807、外部接続端子
2808などを備えている。また、筐体2800には、携帯型情報端末の充電を行う太陽
電池セル2810、外部メモリスロット2811などを備えている。また、アンテナは筐
体2801内部に内蔵されている。
ている複数の操作キー2805を点線で示している。なお、太陽電池セル2810で出力
される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
2802と同一面上にカメラ用レンズ2807を備えているため、テレビ電話が可能であ
る。スピーカー2803及びマイクロフォン2804は音声通話に限らず、テレビ電話、
録音、再生などが可能である。さらに、筐体2800と筐体2801は、スライドし、図
15(D)のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適
した小型化が可能である。
であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部
メモリスロット2811に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応でき
る。
よい。上記実施の形態で示した液晶表示装置を適用することにより、信頼性の高い携帯電
話とすることができる。
接眼部3053、操作スイッチ3054、表示部(B)3055、バッテリー3056な
どによって構成されている。上記実施の形態で示した液晶表示装置を適用することにより
、信頼性の高いデジタルビデオカメラとすることができる。
01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。上記実施の形態で示した液晶表示装置を適用することにより、信頼性の高い
テレビジョン装置とすることができる。
機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する
情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
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。
である。
101 基板
102 画素領域
103 端子部
104 端子部
105 端子
106 端子
107 端子
110 画素
111 トランジスタ
112 液晶素子
113 容量素子
114 電極
115 寄生トランジスタ
116 寄生トランジスタ
120 画素
130 画素
140 画素
150 画素
200 基板
201 下地層
202 ゲート電極
203 配線
204 ゲート絶縁層
205 半導体層
207 絶縁層
208 コンタクトホール
209 開口部
210 画素電極
212 配線
213 延伸部
216 配線
219 コンタクトホール
220 コンタクトホール
221 電極
222 電極
223 領域
231 端部
232 端部
240 配線
241 延伸部
242 延伸部
250 配線
400 基板温度
2701 眼鏡本体
2702 筐体
2703 ケーブル
2704 筐体
2705 表示部
2707 表示部
2711 表示装置
2712 軸部
2713 タイミング発生器
2716 表示制御回路
2717 表示部
2718 ソース線側駆動回路
2719 ゲート線側駆動回路
2721 電源端子
2722 外部操作手段
2723 操作キー
2725 スピーカー
2800 筐体
2801 筐体
2802 表示パネル
2803 スピーカー
2804 マイクロフォン
2805 操作キー
2806 ポインティングデバイス
2807 カメラ用レンズ
2808 外部接続端子
2810 太陽電池セル
2811 外部メモリスロット
3001 本体
3002 筐体
3003 表示部
3004 キーボード
3021 本体
3022 スタイラス
3023 表示部
3024 操作ボタン
3025 外部インターフェイス
3051 本体
3053 接眼部
3054 操作スイッチ
3055 表示部(B)
3056 バッテリー
3057 表示部(A)
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶層
4010 トランジスタ
4013 液晶素子
4015 電極
4016 配線
4019 異方性導電層
4020 入力端子
4030 電極
4031 電極
4032 絶縁層
4033 絶縁層
9601 筐体
9603 表示部
9605 スタンド
148a 結晶性酸化物半導体層
148b 結晶性酸化物半導体層
206a ソース電極
206b ドレイン電極
2702a 左目用パネル
2702b 右目用パネル
2730a 同期信号
2730b 同期信号
2731a 同期信号
2731b 同期信号
4018a FPC
4018b FPC
Claims (1)
- 基板上に、第1のフォトリソグラフィ工程により、ゲート電極として機能する領域を有する第1の配線と、容量配線とを形成し、
前記第1の配線上及び前記容量配線上に、ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、
第2のフォトリソグラフィ工程により、ソース電極として機能する領域を有する第2の配線と、ドレイン電極とを形成し、
前記半導体層上、前記第2の配線上、及び前記ドレイン電極上に、絶縁層を形成し、
第3のフォトリソグラフィ工程により、前記ドレイン電極と重なる前記絶縁層の一部を選択的に除去して第1のコンタクトホールの形成と、前記絶縁層の他の一部、前記半導体層の一部、及び前記ゲート絶縁層の一部を選択的に除去して第2のコンタクトホールの形成と、を行い、
第4のフォトリソグラフィ工程により、前記絶縁層上に、画素電極として機能する第1の電極と、第2の電極とを形成し、
前記第1の電極は、前記第1のコンタクトホールを介して、前記ドレイン電極と電気的に接続され、
前記第2の電極は、前記第2のコンタクトホールを介して、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記半導体層は、前記第1の配線と重なる第1の領域と、前記容量配線と重なる第2の領域と、前記第2の配線と重なる第3の領域と、前記第1の電極と重なる第4の領域とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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