JP6451868B1 - 半導体装置、表示装置、及びスパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態では、チャネル層として酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを備える半導体装置、電気抵抗(比抵抗)が低くかつコンタクト抵抗の低い3層構成を有する銅合金配線を用いた半導体装置、このような半導体装置が適用された表示装置について説明する。加えて、上記半導体装置の製造に用いられる新規なスパッタリングターゲットについて説明する。
(表示装置DSP1の構造)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置を備える表示装置DSP1を部分的に示す断面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置を備える表示装置を部分的に示す平面図である。
表示装置DSP1は、第1基板1と、第2基板2と、第1基板1及び第2基板2によって挟持された液晶層4とを備える液晶表示装置である。
互いに隣接する画素の間、即ち、図1に示す例においては、赤画素Rと緑画素Gとの間、青画素Bと赤画素Rとの間に、ブラックマトリクスBMが設けられている。また、図2に示すように、赤画素R、緑画素G、及び青画素Bは、ブラックマトリクスBMによって格子状に区画されており、カラーフィルタを構成している。カラーフィルタ上には透明樹脂であるオーバーコート層OCが積層されている。オーバーコート層OC上には、ITOである透明電極8が形成されている。
図1に示す表示装置DSP1は、縦電界(画素電極9と透明電極8との間に印加される電圧)で駆動されるが、IPS、FFSといった横電界方式の液晶表示装置であってもよい。
図3は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置3を部分的に示す断面図である。
半導体装置3は、第1基板1と、第1基板1上(基板の一の面上)に設けられた導電配線と、導電配線に電気的に接続された薄膜トランジスタ39とを具備する。具体的に、半導体装置3においては、第1基板1上に、酸化窒化シリコンで構成される第1絶縁層41が形成され、第1絶縁層41上にはゲート電極38(導電配線)が形成されている。さらに、第1絶縁層41上には、ゲート電極38を覆うように、ゲート絶縁膜である第2絶縁層42が形成されている。第2絶縁層42上には、酸化物半導体であるチャネル層35、ドレイン電極37(導電配線)、及びソース電極36(導電配線)が形成されている。さらに、第2絶縁層42上には、チャネル層35、ドレイン電極37、及びソース電極36を覆うように、第3絶縁層43が形成されている。ゲート電極38、第2絶縁層42、チャネル層35、ドレイン電極37、及びソース電極36は、薄膜トランジスタ39を構成する。
第1絶縁層41上において、ゲート電極38は、第1導電性金属酸化物層11と第2導電性金属酸化物層12とによって銅合金層13が挟持された3層構成を有する。図4においては、ゲート電極38の配線構造を示しているが、このような3層構成を有する導電配線の構造は、ゲート配線、ソース配線31、ドレイン電極37、ソース電極36、にも適用される。
以下、銅合金層について具体的に説明する。
銅合金層13は、銅に固溶する第1元素と、銅及び第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含む。第1元素及び前記第2元素は、銅に添加する場合の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素である。銅合金層13の電気抵抗率は、1.9μΩcmから6μΩcmの範囲内にある。
本発明の実施形態に係る銅と固溶する元素とは、例えば、車載向け含む電子機器の使用範囲である−(マイナス)40℃から+(プラス)80℃の温度領域で、安定して銅との置換型固溶をとる元素であると言い換えることができる。
純粋な銅に対して亜鉛及びカルシウムを合計0.4at%添加した銅合金の電気抵抗率は、約1.9μΩcmとなる。従って、本発明の実施形態に係る銅合金層13の電気抵抗率の下限は、1.9μΩcmとなる。なお、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)を合金元素として用いた場合において、銅及び合金元素の合計元素数に対し、添加量が5at%を超えてくると銅合金の電気抵抗率が顕著に増加する。このため、添加量は少なくとも5at%未満であることが好ましい。
具体的に、銅合金層13の組成に関し、銅、亜鉛、及びカルシウムの合計を100at%とすると、銅合金層13は、0.2at%以上5.0at%以下の範囲内で第1元素を含有し、0.2at%以上5.0at%以下の範囲内で第2元素を含有し、残部として銅を含有する。
本実施形態において、例えば、銅合金層13は、カルシウム2at%、亜鉛0.5at%、残部が銅と不可避不純物である銅合金を用いる。このような組成条件を有する銅合金層13の電気抵抗率は、2.7μΩcmを例示できる。
熱処理を行うことで、銅合金層13と第1導電性金属酸化物層11との界面に、及び、銅合金層13と第2導電性金属酸化物層12との界面に、また、導電性金属酸化物層で覆われない銅合金層13の露出面(側面)に、カルシウム酸化物が形成される。カルシウム酸化物が銅合金層13の表面や酸化物層との界面に形成されるので、銅の拡散が抑制され、信頼性の向上に寄与する。
そこで、第1導電性金属酸化物層11と銅合金層13と第2導電性金属酸化物層12の3層を、例えば、180℃以下の基板温度で連続成膜を行う。基板温度は、室温(25℃)、さらには室温以下の温度に設定してもよい。また、チャネル層のパターンを形成した後における後工程で、例えば、180℃から340℃の低温アニーリングを施す。この低温アニールは、ソース配線やドレイン電極等の導電配線を形成する工程の前に行ってもよい。低温アニールにより、電気抵抗率を含む電気特性を改善することが可能である。
また、本実施形態において、第1導電性金属酸化物層11及び第2導電性金属酸化物層12で挟持される銅合金層13は、約1.9μΩcmから6μΩcm範囲内の極めて小さな電気抵抗率に抑えることができる。
導電性金属酸化物層は、主たる導電性金属酸化物として酸化インジウムを含有するとともに、酸化アンチモン、酸化亜鉛、及び酸化ガリウムから構成される群より選択される1種以上を含有する導電性金属酸化物である。
導電性金属酸化物層に含まれるインジウム(In)の量は、80at%より多く含有させる必要がある。インジウム(In)の量は、80at%より多いことが好ましい。インジウム(In)の量は、90at%より多いことがさらに好ましい。インジウム(In)の量が80at%より少ない場合、形成される導電性金属酸化物層の比抵抗が大きくなり、好ましくない。亜鉛(Zn)の量が20at%を超えると、導電性金属酸化物(混合酸化物)の耐アルカリ性が低下するので好ましくない。上記の導電性金属酸化物層においては、いずれも、混合酸化物中の元素でのアトミックパーセント(酸素元素をカウントしない元素のみのカウント)である。酸化アンチモンは、金属アンチモンが銅との固溶域を形成し難く、積層構成での銅の拡散を抑制するため、上記導電性金属酸化物層に加えることができる。混合酸化物中には、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム等の他の元素を少量、添加することもできる。
図5は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造に用いられるスパッタリングターゲットが設置されたスパッタリング装置を示す概略構成図である。
図5に示すように、スパッタリング装置200は、真空チャンバ201と、ホルダ202と、真空ポンプ203と、スパッタリングガス供給部204と、電源205と、バッキングプレート206と、スパッタリングターゲット207とを備える。ホルダ202には、成膜対象である基板208(第1基板1、第2基板2)が載置される。バッキングプレート206にはスパッタリングターゲット207が接合されており、真空チャンバ201内においてスパッタリングターゲット207は、ホルダ202(基板208)に対向するように配置されている。
真空チャンバ201、ホルダ202、真空ポンプ203、スパッタリングガス供給部204、及び電源205としては、公知の構成や材料が採用される。
銅合金スパッタリングターゲットは、銅合金層13の形成に用いられ、銅に固溶する第1元素と、銅及び第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含み、第1元素は亜鉛であり、第2元素はカルシウムである。ここで、銅、亜鉛、及びカルシウムの合計を100at%とすると、第1元素の含有量は0.2at%以上5.0at%以下の範囲内にあり、第2元素の含有量は0.2at%以上5.0at%以下の範囲内にあり、第1元素及び前記第2元素を除く残部は銅を含有する。
銅合金スパッタリングターゲットの製造方法は、特に限定されない。
なお、以下の説明では、「銅合金」はスパッタリングターゲットの銅合金を指し、「銅合金膜」あるいは「銅合金層」は、上記スパッタリング装置200を用いて基板208上に真空成膜された銅合金薄膜を指す。「銅」は、純度99.99%以上、不可避不純物0.01%未満の銅を指す。
このスパッタリングターゲット207の表面に観察される銅合金のグレイン(結晶粒)の平均粒径は、10μmから80μmであることが好ましい。グレインの平均粒径が80μmを超えたスパッタリングターゲットを用いると、真空成膜におけるスパッタリング時に異常放電を生じやすく、製品の不良を招きやすい。グレインの平均粒径を10μm以下とすることも可能であるが、この場合、スパッタリングターゲット207の製造において溶融している鋳塊を急速冷却するか、あるいは、亜鉛の添加量を増やす必要がある。亜鉛の添加量を増やすことは、銅合金膜の電気抵抗率を増加させるため、好ましいことではない。急速冷却は、スパッタリングターゲットにひずみを生じやすい。
このため、スパッタリングターゲット207の原料(無酸素銅、亜鉛、及びカルシウム)を溶解する雰囲気、及び、溶融した原料をカーボン鋳型に鋳造する雰囲気は、極力、酸素を排除することが好ましい。
次に、図3に戻り、半導体装置の薄膜トランジスタ39を構成するチャネル層について説明する。
第1実施形態において、チャネル層35を構成する酸化物半導体は、酸化インジウムと、酸化アンチモンと、酸化インジウム及び酸化アンチモンの各々の量より少ない量を有する酸化セリウムとを含む複合酸化物である。酸化物半導体において、酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、インジウム及びアンチモンの各々の量は40at%以上である。
具体的に、本実施形態では、酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、インジウム及びアンチモンの各々の量を約48at%とし、セリウムの量を約4at%としている。
なお、酸化アンチモンや酸化セリウムは、酸化ガリウムや酸化インジウムとは異なり、廉価に入手できるので産業価値が高い。
なお、図3に示すコンタクトホール45では、ITOである画素電極9と、第2導電性金属酸化物層12を上層とするドレイン電極37(導電配線)とが接触するように構成されている。画素電極9を形成するITO及び第2導電性金属酸化物層とは、類似の導電性金属酸化物で構成されており、オーミックコンタクトが可能である。仮に、図3に示す構成において、コンタクトホール45内で画素電極9と接触する面が、酸化された銅表面であったり、或いは、アルミニウムであったりする場合では、オーミックコンタクトが難しい。ITOとアルミニウムは物理的な密着性も不十分である。本発明の実施形態に係る半導体装置で採用されている新規な構成は、このようにオーミックコンタクトが可能な配線構造を提供することができる。
酸化物半導体は、主材として酸化インジウム及び酸化アンチモンを含有する複合酸化物である。酸化インジウム及び酸化アンチモンのみの組成で酸化物半導体が形成されてもよいが、このような組成を有する酸化物半導体では酸素欠損が生じやすい。酸化物半導体の酸素欠損を減らすため、酸化状態の安定剤として、さらに、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ガリウムを酸化物半導体に添加することが好ましい。後述する理由により、特に、酸化セリウムが好ましい。
本発明の実施形態に係る酸化物半導体は、主材として酸化インジウムと酸化アンチモンとを含有し、酸化安定剤として酸化セリウムを含有する。酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、例えば、インジウム及びアンチモンの各々の含有量は45at%以上49.8at%以下の範囲内にあり、セリウムの含有量は10at%以下0.4at%以上の範囲内にある。
本発明の実施形態において、「主材」とは、酸化インジウム及び酸化アンチモンを意味し、酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、インジウム及びアンチモンの含有量が各々40at%以上である複合酸化物を意味する。
しかし、350℃を超えるアニーリングは、銅の拡散を増長し、場合により酸化物半導体の特性を劣化する可能性がある。銅配線がMo/Cu、Ti/Cuである従来構成では、400℃を超える熱処理では銅とチタン等との相互拡散が生じ、銅配線の電気抵抗率を悪化させることがある。酸化インジウムの融点は、1910℃とされ、酸化ガリウムの融点は1740℃とされ、酸化亜鉛の融点は1980℃とされており、いずれの場合も、融点が1700℃以上の高温域にある。このため、複合酸化物の結晶化温度も高いと推定される。このような高融点の酸化物と比較し、酸化アンチモンの融点は、656℃とされる。無機酸化物の結晶化温度は、経験的にその酸化物の融点の1/2あるいは2/3とされている。しかし、酸化錫を10Wt%程度含むITO膜(酸化インジウムと酸化錫の複合酸化物による透明導電膜)や酸化インジウム膜の結晶化温度は、200℃付近にある。従って、融点の低い酸化アンチモンを酸化インジウムと合わせ含む複合酸化物(酸化物半導体)とすることで、その複合酸化物の結晶化温度を下げることができる。なお、上述した酸化物の融点については、岩波理化学辞典第4版(岩波書店)の記載を用いた。
セリウム(Ce)に関し、4f1-Ce(III)酸化状態と4f0-Ce(IV)酸化状態の相互変換が容易である特徴を活かして、酸化セリウム(CeO2)は自動車排ガスの処理用途等の触媒として用いられている。言い換えれば、CeO2はCe4+とCe3+との酸化還元電位差が小さく、その酸化還元反応が可逆的に起こりやすい。例えば、酸化雰囲気下では酸素を取り込みやすく、還元雰囲気下では酸素を放出しやすい。この相互変換は、模式的に例えば、
CeO2 <=> CeO2−x + “Ox”
と表現できる。“Ox”は、酸化力の強いスーパーオキシドと呼称してもよい。
また、複合酸化物中での挙動として、CeO2は過剰な電子(キャリア)を取り込むことができると想定される。従って、酸化物半導体膜の電子濃度が過剰になることを防止しやすい。後述する実施形態では、9×1017cm−3以下の電子濃度のn型半導体が得られている。
複合酸化物スパッタリングターゲットは、例えば、図5に示すスパッタリング装置200の装置構成においてバッキングプレート206に接合して用いられる。図5に示すスパッタリングターゲット207として、酸化物半導体の成膜に用いる複合酸化物スパッタリングターゲットを採用することで、複合酸化物を基板208(第1基板1、第2基板2)上に形成することができる。
なお、以下のスパッタリングターゲットの製造方法に係る記載は、第1導電性金属酸化物層11及び第2導電性金属酸化物層12に用いる複合酸化物スパッタリングターゲットにも適用することができる。
本発明の実施形態に係る複合酸化物スパッタリングターゲットは、主材として酸化インジウム(In2O3)と酸化アンチモン(Sb2O3)を含有し、複合酸化物における酸素欠損を生じ難くする酸化安定剤として酸化セリウム(CeO2)を含有する。ここで、「主材」とは、酸化インジウム及び酸化アンチモンの各々の含有割合が酸化セリウムより多いことを意味する。
本発明の酸化物半導体の形成に用いられる複合酸化物スパッタリングターゲットは、酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、例えば、インジウム及びアンチモンの各々の含有量は45at%以上49.8at%以下の範囲内にあり、セリウムの含有量は10at%以下0.4at%以上の範囲内にある。
この複合酸化物スパッタリングターゲットは、主材としてインジウムとアンチモンを含有し、酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、インジウム及びアンチモンの各々の含有量は少なくとも40at%以上である。キャリアドーパントとして、酸化錫(SnO2)や酸化チタン(TiO2)等の酸化物が複合酸化物スパッタリングターゲットに添加されてもよい。酸化錫や酸化チタンを、例えば、0.2at%以上5at%以下加えることで、スパッタリングターゲットの導電性を調整することができる。
このような複合酸化物スパッタリングターゲットをスパッタリング装置200に設置して、スパッタリング成膜を行うことで、上述した組成を有する酸化物半導体を形成することができる。このような複合酸化物スパッタリングターゲットを用いた成膜方法は、後述する第2実施形態でも適用することができる。
上述した導電性金属酸化物層あるいは酸化物半導体の膜を、所望パターンを有するようにパターニングすることで、抵抗素子を形成することができる。また、例えば、第2基板2上に半導体装置(薄膜トランジスタ)を形成する場合(例えば、後述する第2実施形態の場合等)、チャネル層としてポリシリコン半導体を用いる複数の薄膜トランジスタ(アクティブ素子)をマトリクス状に形成した後、絶縁層に形成されたスルーホールを介して、チャネル層として酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ(アクティブ素子)のマトリクスを積層することができる。
上述したアクティブ素子は、本発明の実施形態に係る電気抵抗率の低い導電配線で電気的に連携することで、電気信号のなまりが少なく、低消費電力の回路を形成することができる。電気信号のなまりとは、入力される信号の波形の崩れや遅延を意味する。
さらに、TiやMoが表層に位置する金属配線は、その表面に酸化チタンや酸化モリブデンが形成されやすい。コンタクトホール内における電気的接合においてショットキーバリアを形成した場合に、トランジスタの閾値電圧(Vth)に悪影響を与えることがある。
これに対し、本実施形態に係る導電配線によれば、このような悪影響が生じることがない。
次に、図面を参照しながら本発明の第2実施形態について説明する。
以下、本発明の第2実施形態に係る表示装置DSP2を、図6から図13を参照しながら説明する。
第2実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略する。
表示装置DSP2は、上述した薄膜トランジスタ39と同様の構成を有するスイッチングトランジスタ89と、スイッチングトランジスタ89によって制御される駆動トランジスタ139(薄膜トランジスタ)と、駆動トランジスタ139によって駆動される有機EL層を備える。表示装置DSP2は、インセル方式を用いたタッチセンシング機能を有する。ここで、「インセル方式」とは、タッチセンシング機能が表示装置に内蔵された表示装置、或いは、タッチセンシング機能を表示装置と一体化した表示装置を意味する。本発明に用いる技術用語として、形容詞としての「タッチセンシング」を単に「タッチ」と略称することがある。
図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を備える表示装置DSP2を構成する制御部(映像信号制御部、システム制御部、及びタッチセンシング制御部)及び表示部を示すブロック図である。
図6に示すように、本実施形態に係る表示装置DSP2は、表示部110と、表示部110及びタッチセンシング機能を制御するための制御部120とを備えている。
制御部120は、公知の構成を有し、映像信号制御部121(第一制御部)と、タッチセンシング制御部122(第二制御部)と、システム制御部123(第三制御部)とを備えている。タッチセンシング制御部122とシステム制御部123との間には、アンテナユニット81〜84が設けられている。
後述するように、表示部110を構成する複数の画素の各々には、スイッチングトランジスタ89(図10参照)、駆動トランジスタ139(図8及び図10参照)、及び有機EL層が設けられている。
このような機能を有するシステム制御部123においては、例えば、表示装置DSP2が拾ってしまう外部環境からのノイズの周波数を検知し、ノイズ周波数とは異なるタッチセンシング駆動周波数を選択してもよい。これによって、ノイズの影響を軽減することができる。また、このようなシステム制御部123においては、指やペン等のポインタの走査速度に合わせたタッチセンシング駆動周波数を選定することもできる。
図8は、本発明の第2実施態様に係る表示装置DSP2を構成するアレイ基板(第1基板)を部分的に示す断面図であり、アレイ基板に形成されたアクティブ素子及び有機ELの発光層を説明する図である。
本発明の実施形態に係る表示装置DSP2において、表示機能層は発光層92(有機EL層)及びホール注入層91である。第1基板1には、スイッチングトランジスタ89及び駆動トランジスタ139が設けられている(図8及び図10参照)。映像信号制御部121によって選択されたスイッチングトランジスタ89は、スイッチ信号を駆動トランジスタ139に供給し、これにより駆動トランジスタ139は、発光層92を駆動する。
平面視における表示装置DSP2の構造は、第1実施形態の表示装置DSP1と同様であり、画素開口部14の形状等は、第1実施形態と略同様である。第1実施形態と同様に、画素開口部14に赤画素R、緑画素G、及び青画素B等のカラーフィルタを配設してもよい。
図7に示すように、表示装置基板100の第2基板2上には、後述するように、矩形状の有効表示領域71と、有効表示領域71を囲む額縁領域72とを有するブラックマトリクスBMが設けられている。
ブラックマトリクスBM上には、下部絶縁層141が設けられ、下部絶縁層141上には、第1導電配線21(第5導電配線55)が設けられている。下部絶縁層141上には、第1導電配線21を覆うように、中間絶縁層142(ゲート絶縁層)が設けられている。中間絶縁層142上には、第2導電配線22(第6導電配線56)が設けられている。中間絶縁層142上には、第2導電配線22を覆うように、上部絶縁層143が設けられている。上部絶縁層143上には、透明樹脂層97が設けられており、透明樹脂層97は、表示装置基板100とアレイ基板300とを接合する。
図7及び図8に示すように、第1基板1上には、第1絶縁層41、第2絶縁層42、第3絶縁層43が積層されている。第1絶縁層41上には、駆動トランジスタ139が設けられている。駆動トランジスタ139は、チャネル層135、ソース電極136、ドレイン電極137、及びゲート電極138を備え、いわゆるトップゲート構造を有する。チャネル層135は、第1実施形態に係るチャネル層35と同様の構成を有しており、酸化物半導体で形成されている。また、ソース電極136、ドレイン電極137、及びゲート電極138は、第1実施形態に係るソース電極36、ドレイン電極37、及びゲート電極38と同様の配線構造を有する導電配線で形成されている。また、第1実施形態と同様に、チャネル層135とソース電極136との間の界面、及び、チャネル層135とドレイン電極137との間の界面には、半導体界面30が形成されている。
駆動トランジスタ139のゲート電極138は、スイッチングトランジスタ89のドレイン電極と接続されている。このため、スイッチングトランジスタ89のドレイン電極から出力されるスイッチ信号によって駆動トランジスタ139の駆動が制御される。
スイッチングトランジスタ89のドレイン電極とゲート電極138との間の接続構造、及び、上記の保持容量を構成する電極や配線においても、第1実施形態で説明した3層構成を有する導電配線が適用されている。
平坦化層96の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。低誘電率材料(low−k材料)を用いることもできる。
なお、視認性向上のため、平坦化層96や封止層109、あるいは、基板のいずれかが、光散乱の機能を有してもよい。あるいは、観察者OBの視認側、アレイ基板300の上方に光散乱層を形成してもよい。
図9は、本発明の第2実施態様に係る表示装置を観察者OBから見た図であって、表示装置基板(第2基板)に形成された、第1導電配線、第2導電配線、第1アンテナユニット、第2アンテナユニット、制御部等の回路を示す平面図である。なお、図9は、観察者OBから表示装置基板100を見た平面図であるが、遮光性を有するブラックマトリクスBMを透視するように表示装置基板100の構成要素が示されている。
第1タッチセンシング配線と第2タッチセンシング配線間には、透明樹脂である中間絶縁層142が配設されている。本発明の実施形態に係るタッチセンシング配線は、銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する導電配線である。
図10は、本発明の第2実施態様に係る表示装置を構成するアレイ基板(第1基板)に形成された、第3アンテナユニット、第4アンテナユニット、ソース信号スイッチング回路、ゲート信号スイッチング回路、有機ELを駆動する駆動トランジスタ139、駆動トランジスタ139を駆動するスイッチングトランジスタ89等の回路を示す平面図である。
次に、図11〜図13を参照し、上述したアンテナユニットの具体的な構造について説明する。ここで、アンテナユニットとは、図11に示すように、1以上(図11では、逆巻きのループアンテナの対)のアンテナを意味する。また、アンテナは、ループアンテナに限られない。
図11は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を備える表示装置DSP2を構成する表示装置基板100に形成された第1アンテナユニットを拡大して示す部分平面図である。
図12は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を備える表示装置DSP2を構成する表示装置基板100に形成された第1アンテナユニットを示す図であって、図11のA−A’線に沿う断面図である。
図13は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を備える表示装置DSP2を構成する表示装置基板100に形成された第1アンテナユニットと、アレイ基板300に形成された第3アンテナユニットの重なりを示す斜視図である。
以下の説明では、第1アンテナユニット81、第2アンテナユニット82、第3アンテナユニット83、及び第4アンテナユニット84のうち、代表として、第1アンテナユニット81の構造について説明するが、他のアンテナユニットにおいても、同様の構造を採用することができる。また、以下の説明では、単に「アンテナユニット」と称する場合がある。
なお、第2実施形態において、ループアンテナは、表示装置DSP2の外部のアンテナ、例えば、ICカードに具備されるアンテナと通信する機能を有してもよい。
第2アンテナユニット82と第4アンテナユニット84との重なり部(第2重畳部52)では、例えば、第4アンテナユニット84から共振周波数の電磁波の発生により生じた電力を第2アンテナユニット82が受電する。電力受電部15は、受信電圧を平滑化、定電圧化し、タッチ駆動電圧として電源制御部16に出力する。
第2実施形態において、チャネル層35に用いる酸化物半導体は、In:Sb:Ce=1:1:0.06の元素比の複合酸化物を用い、280℃の低温アニールを行い、チャネル層とした。第2実施形態における銅合金層には、Cu:Ca:Zn=97:2.5:0.8の元素比の銅合金を用いた。上記低温アニール後、第2実施形態の銅合金層の電気抵抗率は、3.1μΩcmであった。
2 第2基板
3 半導体装置
4 液晶層
8 透明電極
9 画素電極
11 第1導電性金属酸化物層
12 第2導電性金属酸化物層
13 銅合金層
14 画素開口部
15 電力受電部
16 電源制御部
17 タッチ駆動制御部
18 タッチ駆動スイッチング回路
19 タッチ検知スイッチング回路
20 タッチ信号送受信制御部
21 第1導電配線
22 第2導電配線
23 第3導電配線
24 第4導電配線
25A、25B 導体パターン
26 ソース信号スイッチング回路
27 ゲート信号スイッチング回路
28 電力送電部
29 信号送受信部
30 半導体界面
31 ソース配線
35、135 チャネル層
36、136 ソース電極
37、137 ドレイン電極
38、138 ゲート電極
39 薄膜トランジスタ
41 第1絶縁層
42 第2絶縁層
43 第3絶縁層
45、93 コンタクトホール
50 スルーホール
51 第1重畳部
52 第2重畳部
55 第5導電配線
56 第6導電配線
60、61 第1接続用パッド
62、63 第2接続用パッド
67 ソース配線
69 ゲート配線
71 有効表示領域
72 額縁領域
81 第1アンテナユニット(アンテナユニット)
82 第2アンテナユニット(アンテナユニット)
83 第3アンテナユニット(アンテナユニット)
84 第4アンテナユニット(アンテナユニット)
87 上部電極
88 下部電極
89 スイッチングトランジスタ(薄膜トランジスタ)
91 ホール注入層(有機EL層)
92 発光層(有機EL層)
94 バンク
96 平坦化層
97 透明樹脂層
100 表示装置基板
109 封止層
110 表示部
116 中心線
120 制御部
121 映像信号制御部
122 タッチセンシング制御部
123 システム制御部
130 検波・AD変換部
139 駆動トランジスタ(薄膜トランジスタ)
140 電源線
141 下部絶縁層
142 中間絶縁層
143 上部絶縁層
164、165 ループアンテナ
200 スパッタリング装置
201 真空チャンバ
202 ホルダ
203 真空ポンプ
204 スパッタリングガス供給部
205 電源
206 バッキングプレート
207 スパッタリングターゲット
208 基板
300 アレイ基板
R 赤画素
G 緑画素
B 青画素
BM ブラックマトリクス
OB 観察者
OC オーバーコート層
DSP1、DSP2 表示装置
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の一の面に設けられた導電配線と、
前記導電配線に電気的に接続された薄膜トランジスタと、
を具備し、
前記導電配線は、銅層あるいは銅合金層が第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって挟持された3層構成を有し、
前記第1導電性金属酸化物層及び前記第2導電性金属酸化物層は、酸化インジウムを含み、
前記薄膜トランジスタは、酸化物半導体で構成されたチャネル層を有し、
前記酸化物半導体は、酸化インジウムと、酸化アンチモンと、前記酸化インジウム及び前記酸化アンチモンの各々の量より少ない量を有する酸化セリウムとを含む複合酸化物であり、
前記酸化物半導体において、酸素をカウントしない元素の合計を100at%とすると、インジウム及びアンチモンの各々の量は40at%以上である半導体装置。 - 前記酸化物半導体において、
酸素をカウントしない、インジウム、アンチモン、及びセリウムの合計を100at%とすると、
インジウム及びアンチモンの各々の量は45at%以上49.8at%以下の範囲内にあり、セリウムの量は10at%以下0.4at%以上の範囲内にある、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記薄膜トランジスタは、
前記チャネル層が接触するとともに、少なくとも酸化セリウムを含む絶縁膜を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記銅合金層は、銅に固溶する第1元素と、銅及び前記第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含み、
前記第1元素及び前記第2元素は、銅に添加する場合の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素であり、
前記銅合金層の比抵抗は、1.9μΩcmから6μΩcmの範囲内にある、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記銅合金層において、前記第1元素は亜鉛であり、前記第2元素はカルシウムであり、
銅、亜鉛、及びカルシウムの合計を100at%とすると、
前記銅合金層は、
0.2at%以上5.0at%以下の範囲内で前記第1元素を含有し、
0.2at%以上5.0at%以下の範囲内で前記第2元素を含有し、
残部として銅を含有する、請求項4に記載の半導体装置。 - 前記第1導電性金属酸化物層及び前記第2導電性金属酸化物層は、
主たる導電性金属酸化物として酸化インジウムを含有するとともに、酸化アンチモン、酸化亜鉛、及び酸化ガリウムから構成される群より選択される1種以上を含有する導電性金属酸化物である、請求項1に記載の半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置を備える表示装置。
- 銅層あるいは銅合金層が第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって挟持された3層構成を有する導電配線で形成されたアンテナを備え、
前記第1導電性金属酸化物層及び前記第2導電性金属酸化物層は、酸化インジウムを含む、請求項7に記載の表示装置。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造に用いられるスパッタリングターゲットであって、
主材として酸化インジウム及び酸化アンチモンを含有し、かつ、安定化剤として酸化セリウムを有する複合酸化物を含有し、
前記複合酸化物において、酸素をカウントしない、インジウム、アンチモン、及びセリウムの合計を100at%とすると、
インジウム及びアンチモンの各々の量は45at%以上49.8at%以下の範囲内にあり、セリウムの量は10at%以下0.4at%以上の範囲内にある、スパッタリングターゲット。 - 請求項1に記載の半導体装置を構成する銅合金層の形成に用いられるスパッタリングターゲットであって、
銅に固溶する第1元素と、銅及び前記第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含み、
前記第1元素は亜鉛であり、前記第2元素はカルシウムであり、
銅、亜鉛、及びカルシウムの合計を100at%とすると、
前記第1元素の含有量は0.2at%以上5.0at%以下の範囲内にあり、
前記第2元素の含有量は0.2at%以上5.0at%以下の範囲内にあり、
前記第1元素及び前記第2元素を除く残部は銅を含有する、スパッタリングターゲット。
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