WO2012086595A1 - 半導体装置、カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板を備える表示装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

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雅裕 冨田
星野　淳之
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device having a thin film transistor (Thin Film Transistor: TFT) including an oxide semiconductor layer and a method for manufacturing the semiconductor device. Furthermore, the present invention relates to a color filter substrate and a display device including the color filter substrate.
  • TFT Thin Film Transistor
  • a TFT having an oxide semiconductor layer containing In (indium), Zn (zinc), Ga (gallium), or the like has been actively developed (for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 5).
  • a TFT having an oxide semiconductor layer (hereinafter referred to as an oxide semiconductor TFT) has a characteristic of high mobility.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display in which a chromatic film is formed so as to cover an amorphous oxide semiconductor (a-IGZO) layer containing In, Ga, and Zn, and TFT characteristics are prevented from being deteriorated by light.
  • An apparatus is disclosed.
  • the chromatic film include a color filter film and a black matrix (BM) film.
  • the substrate on which the color filter film is formed is called a color filter substrate, and generally a BM film is formed on the color filter substrate.
  • FIG. 8A is a graph showing the voltage-current characteristics of a TFT when the a-IGZOTFT is driven in the dark state (Dark) and when light of various wavelengths is irradiated on the a-IGZOTFT. It is.
  • the chromatic film is a red (R), blue (B), and green (G) film, and the time during which the light of each color is irradiated on the a-IGZOTFT (Stress Time) It is a graph showing the relationship with the difference ( ⁇ Vth) in threshold voltage. Note that D in FIG.
  • ⁇ Vth is the threshold voltage (Vr) of the TFT when the light of each color is irradiated on the a-IGZOTFT and the threshold voltage (Vn) of the TFT when the light of each color is not irradiated on the a-IGZOTFT.
  • Difference ( ⁇ Vth Vr ⁇ Vn).
  • the chromatic film is a BM film
  • the area where the chromatic film is provided cannot be increased so as not to reduce the aperture ratio of the pixel. Therefore, depending on the incident direction of light, the a-IGZO layer may be irradiated with light, and deterioration of TFT characteristics cannot be sufficiently prevented.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that prevents deterioration of the characteristics of the oxide semiconductor TFT due to light without reducing the aperture ratio of the pixel, and such a semiconductor device.
  • the object is to provide a display device, a color filter substrate, and a method of manufacturing such a semiconductor device.
  • a semiconductor device includes a substrate, a thin film transistor formed on the substrate, a light absorption film formed on the thin film transistor that absorbs light having a wavelength of less than 450 nm, and a pixel connected to the thin film transistor.
  • the thin film transistor includes an oxide semiconductor layer, the light absorption film is formed of an oxide containing In, Ga, or Zn, and the light absorption film is in a normal direction of the semiconductor device When viewed from above, it is formed so as to overlap with the thin film transistor.
  • the light absorption film is formed so as to overlap the pixel electrode when viewed from the normal direction of the semiconductor device.
  • the light absorption film is made of the same oxide as that forming the oxide semiconductor layer of the thin film transistor.
  • the oxide semiconductor layer contains In, Ga, or Zn.
  • the light absorption film has a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the color filter substrate according to an embodiment of the present invention is a substrate on which a color filter is formed, and has a wavelength of less than 450 nm on the color filter side of the substrate or on the side opposite to the color filter side of the substrate.
  • the light absorption film is made of an oxide containing In, Ga, or Zn.
  • the light absorption film has a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • a display device includes the color filter substrate and a thin film transistor having an oxide semiconductor layer.
  • the light absorption film is made of the same oxide as that forming the oxide semiconductor layer of the thin film transistor.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes a step (A) of preparing a substrate, a step (B) of forming a thin film transistor having an oxide semiconductor layer on the substrate, and a normal direction of the substrate.
  • the step (C) includes a step (C1) of forming the light absorption film from an oxide film forming the oxide semiconductor layer of the thin film transistor.
  • the light absorption film is an oxide film containing In, Ga, or Zn.
  • the step (C) includes a step (C2) of forming the light absorption film so that the thickness of the light absorption film is 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the step (C) includes a step (C3) of forming the light absorption film having insulating properties.
  • the step (C) includes a step (C4) of forming the light absorption film having conductivity.
  • a semiconductor device a color filter substrate, a display device, and a method for manufacturing such a semiconductor device, in which deterioration of characteristics of the oxide semiconductor TFT due to light is prevented without reducing the aperture ratio of the pixel.
  • (A) is a schematic plan view of a liquid crystal display device 500A according to an embodiment of the present invention
  • (b) is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device 100A along the line II ′ of (a).
  • (C) is a schematic plan view of a semiconductor device 100A ′ according to another embodiment of the present invention.
  • (A) is typical sectional drawing of the liquid crystal display device 600
  • (b) is typical sectional drawing of 500 A of liquid crystal display devices
  • (c) is the light which injects into the light absorption film
  • 5 is a graph showing the relationship between photon energy and light intensity of light transmitted through the light absorption film 15.
  • (A) is the graph showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of the light absorption film 15 having different thicknesses, and (b) is the relationship between the thickness of the light absorption film 15 and the transmittance, and the light. 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the absorption film 15 and the minimum value of the off-current of the TFT.
  • (A) is a graph showing the relationship between the light wavelength and transmittance of a-IGZO films having different oxygen concentrations during film formation, and (b) is a graph showing that the light absorption film 15 is an a-IZO film.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of an a-IZO film having different oxygen concentrations during film formation
  • (c) is a graph in the case where the light absorption film 15 is an a-ZnO film. It is the graph showing the relationship between the wavelength of light, and the transmittance
  • (A)-(e) is sectional drawing explaining the manufacturing process of 100 A of semiconductor devices.
  • (A) is a schematic plan view of a liquid crystal display device 500B according to another embodiment of the present invention, and (b) is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500B along the line II-II ′ of (a).
  • FIG. (A) is a schematic plan view of a liquid crystal display device 500C in still another embodiment according to the present invention
  • (b) is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500C along III-III ′ of (a).
  • FIG. (A) is a graph showing the current-voltage characteristics of a TFT when light of each wavelength is irradiated on the a-IGZOTFT
  • (b) is a time (Stress It is a graph showing the relationship between the difference between time (Time) and threshold voltage ( ⁇ Vth).
  • a semiconductor device, a display device having a semiconductor device (in this embodiment, a liquid crystal display device) according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing such a semiconductor device will be described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of a liquid crystal display device 500A having a semiconductor device 100A according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device 100A along the line II ′ of FIG. 1A
  • FIG. 1C is a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. It is a schematic plan view of 100A ′.
  • the liquid crystal display device 500A includes a semiconductor device 100A having a first substrate (for example, a glass substrate) 2, a liquid crystal layer 21, and a second substrate (for example, a glass substrate). Glass substrate) 3.
  • the liquid crystal layer 21 is formed between the first substrate 2 and the second substrate 3.
  • the semiconductor device 100 ⁇ / b> A has a TFT 10 formed on the first substrate 2.
  • the TFT 10 includes a gate electrode 4 and a gate insulating film 6 formed on the gate electrode 4.
  • the TFT 10 includes an oxide semiconductor layer 8 formed on the insulating film 6 and an etch stopper layer 9 formed on the oxide semiconductor layer 8.
  • the oxide semiconductor layer 8 is an a-IGZO layer.
  • the etch stopper layer 9 may not be formed.
  • the TFT 10 includes a source electrode 11 a and a drain electrode 11 b formed on the oxide semiconductor layer 8.
  • the semiconductor device 100A includes a protective film 13 formed on the source electrode 11a and the drain electrode 11b, and a light absorption film 15 formed on the protective film 13.
  • the light absorption film 15 is an a-IGZO film.
  • the semiconductor device 100A includes a pixel electrode 17 that is electrically connected to the drain electrode 11b through the contact hole 16.
  • An alignment film (not shown) is formed on the liquid crystal layer 21 side of the pixel electrode 17.
  • a counter electrode (not shown) is formed on the liquid crystal layer 21 side of the second substrate 3, and an alignment film (not shown) is formed on the liquid crystal layer 21 side of the counter electrode.
  • the light absorption film 15 is formed so as to cover the entire surface of the first substrate 2 (however, the portion that becomes the contact hole 16 is excluded).
  • the light absorption film 15 absorbs light having a wavelength of less than 450 nm (sometimes referred to as a short wavelength) and transmits visible light having a wavelength other than that.
  • the light absorption film 15 is formed of an amorphous oxide film as in the present embodiment, for example, the oxide due to the coupling capacitance between the source wiring 11 s electrically connected to the source electrode 11 a and the light absorption film 15.
  • the potential of the semiconductor layer 8 can rise.
  • the potential of the light absorption film 15 for example, 0 V
  • the semiconductor device 100A since the semiconductor device 100A includes the light absorption film 15, it is possible to prevent the characteristics of the TFT 10 from being deteriorated by light.
  • the light absorption film 15 when the light absorption film 15 is formed from an amorphous oxide film containing the same material as that of the oxide semiconductor layer 8 of the TFT 10, the light absorption film 15 absorbs light having a short wavelength. It is possible to prevent the characteristics of the TFT 10 from being deteriorated by light.
  • the light absorption film 15 When the light absorption film 15 is formed from an amorphous oxide film containing the same material as that for forming the oxide semiconductor layer 8, the light absorption film 15 absorbs light that affects the TFT characteristics, so that the light absorption film 15 is transmitted.
  • the light does not include light that affects the TFT characteristics. Furthermore, since the light absorption film 15 formed of an amorphous oxide film is substantially transparent to light having a wavelength greater than 450 nm and not greater than 830 nm, the aperture ratio of the pixel does not decrease.
  • the light absorption film 15 may be formed so as to cover the TFT 10 without being in contact with the pixel electrode 17.
  • the light absorption film 15 is formed so as to overlap the TFT 10.
  • the light absorption film 15 is electrically connected to the pixel electrode 17 to be an oxide semiconductor. It is possible to prevent the potential of the layer 8 from rising and a leak current from flowing through the TFT 10.
  • the light absorption film 15 is an insulator, even if the pixel electrode 17 and the light absorption film 15 are in contact with each other, the light absorption film 15 is not electrically connected to the pixel electrode 17. The potential does not increase, and no leak current flows through the TFT 10.
  • a black resin layer 15 ′ is formed so as to cover the oxide semiconductor layer 8 instead of the light absorption film 15 described above.
  • the black resin layer 15 ′ is formed so that the aperture ratio of the pixel does not become small. For this reason, the black resin layer 15 ′ cannot absorb the light L 1 having a wavelength of less than 450 nm incident on the liquid crystal display device 600 obliquely, and the light L 1 is irradiated to the oxide semiconductor layer 8. The characteristics of the TFT having the can be deteriorated.
  • the light absorption film 15 is formed so as to cover a wide range including the oxide semiconductor layer 8, so that the liquid crystal display device can be viewed from all directions. It can be prevented that the light absorbing film 15 absorbs light L2 having a wavelength of less than 450 nm incident on 500A, and the TFT characteristics are deteriorated.
  • FIG. 2C is a graph for explaining the relationship between the photon energy and the light intensity of the light L1 incident on the light absorption film 15 and the light T1 and T2 transmitted through the light absorption film 15.
  • L1 is a photon energy-light intensity curve in sunlight AM (air mass) 1.5 (external light).
  • T1 is a photon energy-light intensity curve of light transmitted through the light absorption film 15 having a thickness of 1 ⁇ m
  • T2 is a photon energy-light intensity curve of light transmitted through the light absorption film 15 having a thickness of 10 ⁇ m.
  • the light T1 and T2 incident on the light absorption film 15 and transmitted through the light absorption film 15 absorb light having a photon energy exceeding 2.76 eV. Further, as the thickness of the light absorption film 15 is increased, the light absorption rate of the light absorption film 15 is increased.
  • D1 in FIG. 3A is a light wavelength-transmittance curve when the thickness of the a-IGZO film is 0.1 ⁇ m, and D2 is when the thickness of the a-IGZO film is 1 ⁇ m.
  • D3 is the wavelength-transmittance curve of light when the thickness of the a-IGZO film is 10 ⁇ m, and D4 is the thickness of the a-IGZO film is 20 ⁇ m. It is a wavelength-transmittance curve of light at a certain time.
  • All of the a-IGZO films absorb light of less than 450 nm relatively stronger than light of 450 nm or more. Accordingly, it is possible to suppress the light deterioration of the TFT characteristics without affecting the intensity of light contributing to display.
  • the thickness of the a-IGZO film is 0.1 ⁇ m, the absorptance of light having a wavelength of about 450 nm is about 16%, and the absorptance of light having a wavelength of about 300 nm is about 56%.
  • the absorptance of light having a wavelength of about 450 nm is about 17%, and the absorptance of light having a wavelength of about 300 nm is about 100%.
  • the thickness of the a-IGZO film is 10 ⁇ m, the light absorptance of about 450 nm is about 28%, and the light absorptance of about 300 nm is about 100%.
  • the absorption rate of light having a wavelength of less than 450 nm increases.
  • 3B is a curve for explaining the relationship between the film thickness of the light absorption film 15 and the transmittance, and the curve indicated by the square ( ⁇ ) is the light It is a curve explaining the relationship between the film thickness of the absorption film 15 and the minimum value of the off current of the TFT.
  • the minimum value of the off-state current of the TFT is about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 11 A.
  • the minimum value of the off-current of the TFT is also increased. Gradually get smaller.
  • the thickness of the light absorption film 15 is 0.1 ⁇ m or more, light having a wavelength of 420 nm is absorbed, and the minimum value of the off current of the TFT is also reduced.
  • the film thickness of the light absorption film 15 is 1 ⁇ m or more, the light absorptance of light having a wavelength of 420 nm by the light absorption film 15 increases, and the minimum value of the off-current of the TFT decreases to about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 12 A. To do.
  • the film thickness of the light absorption film 15 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • E1 in FIG. 4A is a light wavelength-transmittance curve when the oxygen concentration at the time of film formation of the light absorption film 15 is 0%, and E2 is at the time of film formation of the light absorption film 15.
  • E3 is the wavelength-transmittance curve of light when the oxygen concentration at the time of forming the light absorption film 15 is 20%
  • E4 is a light wavelength-transmittance curve when the oxygen concentration at the time of forming the light absorbing film 15 is 30%
  • E5 is an oxygen concentration at the time of forming the light absorbing film 15 of 40%.
  • 4 is a wavelength-transmittance curve of light at a time.
  • the optical band gap increases with increasing oxygen concentration during film formation. Therefore, when the oxygen concentration during film formation is increased, the a-IGZO film has insulating properties. However, even if the a-IGZO film has insulation properties, the optical band gap of the a-IGZO film does not change greatly.
  • the light absorption film 15 may be any of a conductor, a semiconductor, and an insulator, and the light absorption film can efficiently absorb a desired wavelength of light. What is necessary is just to adjust the film thickness of 15 and the oxygen concentration at the time of film-forming suitably.
  • the light absorption film 15 is an a-IGZO film has been described with reference to FIGS. 2 (b), 3 (a), 3 (b), and 4 (a).
  • the case where the absorption film 15 is an a-IZO film or an a-ZnO film will be described with reference to FIGS. 4B and 4C.
  • the a-IZO film is an amorphous oxide semiconductor film containing In and Zn and not containing Ga
  • the a-ZnO film is an amorphous oxide semiconductor film containing Zn and not containing In and Ga. is there.
  • FIG. 4B and FIG. 4C are graphs illustrating the relationship between the light wavelength and the transmittance of the a-IZO film and the a-ZnO film, respectively.
  • F1 is a wavelength-transmittance curve of light of an a-IZO film formed using Air (air) instead of using O 2 and Ar
  • F2 is an oxygen concentration of 0
  • F3 is the light wavelength-transmittance curve of the a-IZO film formed at an oxygen concentration of 0.4%.
  • F4 is the light wavelength-transmittance curve of the a-IZO film formed at an oxygen concentration of 0.6%
  • F5 is the light wavelength of the a-IZO film formed at an oxygen concentration of 0.8%. It is a transmittance
  • the a-IZO film absorbs light having a wavelength of less than 450 nm relatively stronger than light having a wavelength of 450 nm or more, regardless of the conditions.
  • FIG. 4C is a graph illustrating the relationship between the light wavelength and transmittance of an a-ZnO film doped with 5% (mass concentration) of Al (aluminum) when the film thickness is 430 nm. It is. Similarly, the a-ZnO film absorbs light less than 450 nm relatively stronger than light having a wavelength of 450 nm or more.
  • the thickness of each film is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, as in the case of the a-IGZO film. preferable.
  • the light absorption film 15 preferably has a characteristic of absorbing light having a short wavelength (wavelength of less than 450 nm) and transmitting visible light having a wavelength other than this wavelength.
  • the light absorption film 15 may be formed of a material different from the material for forming the oxide semiconductor layer 8 of the TFT 10. In this case, however, the design of the light absorption film 15 needs to be separately examined. Specifically, the material is selected and designed so that the light absorption film 15 has the same light absorption characteristics as the oxide semiconductor layer 8 (light absorption characteristics with a wavelength of less than 450 nm) (for example, if the compound is a composition setting) In addition, trial manufacture and confirmation are performed.
  • the light absorption film 15 may be a semiconductor film, a conductive film, or an insulating film.
  • the gate electrode 4, the source wiring 11s, the source electrode 11a, and the drain electrode 11b have, for example, a stacked structure in which an upper layer is an Al (aluminum) layer and a lower layer is a Ti (titanium) layer.
  • the upper layer may be a Cu (copper) layer instead of the Al layer.
  • the gate electrode 4, the source wiring 11s, the source electrode 11a, and the drain electrode 11b may have a single-layer structure formed of a Ti, Mo (molybdenum), Ta (tantalum), or Cr (chromium) layer. .
  • the thickness of the gate electrode 4, the source wiring 11s, the source electrode 11a, and the drain electrode 11b is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.
  • the gate insulating film 6, the etch stopper layer 9, and the protective film 13 are made of, for example, SiO 2 (silicon dioxide). Alternatively, SiN x (silicon nitride) may be used.
  • the gate insulating film 6, the etch stopper layer 9 and the protective film 13 may have a laminated structure containing SiO 2 and SiN x . Further, a photosensitive organic insulating film may be formed on the protective film 13 in some cases.
  • the thickness of the gate insulating film 6 is, for example, not less than 300 nm and not more than 400 nm.
  • the thickness of the etch stopper layer 9 is not less than 100 nm and not more than 200 nm, for example.
  • the thickness of the protective film 13 is, for example, not less than 200 nm and not more than 300 nm.
  • the oxide semiconductor layer 8 is, for example, an a-IGZO layer.
  • the oxide semiconductor layer 8 may be, for example, an a-IZO layer or an a-ZnO layer.
  • the thickness of the oxide semiconductor layer 8 is, for example, not less than 40 nm and not more than 50 nm.
  • the light absorption film 15 is an a-IGZO film.
  • an a-IZO film or an a-ZnO film may be used.
  • the light absorption film 15 is preferably formed from a film having the same material as that for forming the oxide semiconductor layer of the TFT 10.
  • the thickness of the light absorption film 15 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the thickness is less than 0.1 ⁇ m, light cannot be sufficiently absorbed, and if it exceeds 10 ⁇ m, the blue display is affected.
  • the pixel electrode 17 is a transparent electrode made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide). However, it is not limited to this.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100A.
  • a first conductive film (not shown) having a laminated structure in which, for example, an upper layer is an Al layer and a lower layer is a Ti layer is formed on the first substrate 2 by sputtering.
  • the gate electrode 4 is formed by patterning and patterning the first conductive film by a known method.
  • the thickness of the first conductive film is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.
  • the first conductive film may be a Cu layer instead of the Al layer.
  • the first conductive film may have a single layer structure formed of a Ti, Mo, Ta, or Cr layer.
  • a gate insulating film 6 containing SiO 2 is formed on the gate electrode 4 at a temperature of 300 to 400 ° C. by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition).
  • the gate insulating film 6 may be formed from SiN x, it may have a laminated structure of SiO 2 and SiN x.
  • the thickness of the gate insulating film 6 is, for example, not less than 300 nm and not more than 400 nm.
  • an amorphous oxide semiconductor film is formed on the gate insulating film 6 at 200 to 400 ° C. by sputtering. Thereafter, the amorphous oxide semiconductor film is patterned by a known method to form the oxide semiconductor layer 8.
  • the amorphous oxide semiconductor film is an a-IGZO film.
  • an a-IZO film or an a-ZnO film may be used.
  • the thickness of the amorphous oxide semiconductor film is, for example, not less than 40 nm and not more than 50 nm. Further, an amorphous oxide semiconductor film may be formed by a coating process instead of the sputtering method.
  • a first insulating film (not shown) containing SiO 2 is formed on the oxide semiconductor layer 8 at a temperature of 300 to 400 ° C. by plasma CVD. Thereafter, the first insulating film is patterned by a known method to form an etch stopper layer 9. The formation of the etch stopper layer 9 can prevent the oxide semiconductor layer 8 from being etched by dry etching performed when the source electrode 11a and the drain electrode 11b to be formed later are formed. Note that the first insulating film and the etch stopper layer 9 do not have to be formed if the etching selectivity between the oxide semiconductor layer 8 and the source electrode 11a and the drain electrode 11b described later is sufficient.
  • the first insulating film may be formed from SiN x, it may have a laminated structure containing SiO 2 and SiN x.
  • the thickness of the first insulating film is, for example, not less than 100 nm and not more than 200 nm.
  • a second conductive film (not shown) having a laminated structure in which, for example, an upper layer is an Al layer and a lower layer is a Ti layer is formed on the oxide semiconductor layer 8 by sputtering. ) And patterning the second conductive film by a known method to form the source electrode 11a and the drain electrode 11b.
  • the upper layer may be a Cu layer instead of the Al layer.
  • the second conductive film may have a single layer structure formed of a Ti, Mo, Ta, or Cr film. The thickness of the second conductive film is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.
  • a protective film 13 containing SiO 2 is deposited on the source electrode 11a and the drain electrode 11b by a plasma CVD method at a temperature of 200 to 300 ° C. A film is formed so as to cover the entire surface.
  • the protective film 13 may be made of SiN x and may have a laminated structure of SiO 2 and SiN x.
  • the thickness of the protective film 13 is, for example, not less than 200 nm and not more than 300 nm.
  • a light absorption film 15 formed of an amorphous oxide film (for example, an a-IGZO film) for forming the oxide semiconductor layer 8 is covered on the protective film 13 over the entire surface of the first substrate 2 by sputtering.
  • the light absorption film 15 is preferably an amorphous oxide film containing the same material as the material forming the oxide semiconductor layer 8, but is different from the amorphous oxide film forming the oxide semiconductor layer 8. It may be an oxide film (for example, an a-IZO film or an a-ZnO film).
  • the light absorption film 15 may be formed by a coating process other than sputtering.
  • the thickness of the light absorption film 15 is 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the potential of the light absorption film 15 is increased, and a leak current may flow through the TFT 10.
  • the light absorption film 15 is a conductor or a semiconductor, it is preferable to pattern the light absorption film 15 so that the light absorption film 15 and the pixel electrode 17 do not contact each other (see FIG. 1C).
  • the potential of the oxide semiconductor layer 8 can be increased by capacitive coupling between the source wiring 11s and the light absorption film 15, the potential of the oxide semiconductor layer 8 can be increased by fixing the potential of the light absorption film 15 (for example, 0 V). An increase in potential can be prevented.
  • the oxygen flow rate ratio is increased when the light absorption film 15 becomes an insulating film (for example, when the light absorption film 15 is formed by sputtering).
  • the light absorption film 15 may be formed at a flow rate ratio of O 2 (oxygen) / Ar (argon) of 0.4 or more.
  • the light absorption film 15 is a film other than an amorphous oxide film containing the same material as that for forming the oxide semiconductor layer 8, it is necessary to separately examine a process for forming the light absorption film 15.
  • the material is selected and designed so that the light absorption film 15 has the same light absorption characteristics (absorption characteristics of light having a wavelength of less than 450 nm) as that of the oxide semiconductor layer 8, for example, the composition setting for a compound.
  • the film forming method and film forming conditions of the light absorption film 15 are optimized.
  • heat treatment is performed in a dry air atmosphere at 200 to 400 ° C. for 1 to 2 hours.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor layer 8 is 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less from the result of device simulation.
  • the preferable carrier concentration of the oxide semiconductor layer 8 is from the range of 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 to 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3. Is even narrower.
  • a contact hole 16 connected to the drain electrode 11b is formed in the protective film 13 and the light absorption film 15 by a known method (see FIG. 1B).
  • a third conductive film (not shown) is formed on the light absorption film 15 by a known method, and the third conductive film is patterned by a known method so as to be electrically connected to the drain electrode 11b.
  • the pixel electrode 17 is formed, and the semiconductor device 100A is obtained.
  • the third conductive film is made of, for example, ITO.
  • the thickness of the third conductive film is, for example, not less than 50 nm and not more than 100 nm.
  • the liquid crystal display device 500A is obtained by a known method.
  • liquid crystal display devices 500B and 500C according to another embodiment of the present invention having the same effect as the above-described semiconductor device 500A will be described.
  • the common component attaches
  • FIG. 6A is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500B
  • FIG. 6B is a schematic cross section of the liquid crystal display device 500B along the line II-II ′ of FIG. 6A.
  • FIG. 6A is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500B
  • FIG. 6B is a schematic cross section of the liquid crystal display device 500B along the line II-II ′ of FIG. 6A.
  • a liquid crystal display device 500B shown in FIGS. 6A and 6B includes a semiconductor device 100B having everything except the light absorption film 15 of the semiconductor device 100A, the second substrate 3, the first substrate 2, and the second substrate. And a liquid crystal layer 21 located between the substrate 3 and the substrate 3.
  • the second substrate 3 includes a light absorption film 15 formed on the entire surface of the second substrate 3 on the liquid crystal layer 21 side, and a counter electrode 19 formed on the light absorption film 15 on the liquid crystal layer 21 side.
  • the counter electrode 19 is made of, for example, ITO.
  • the thickness of the counter electrode 19 is, for example, not less than 50 nm and not more than 100 nm.
  • the liquid crystal display device 500B having such a structure has the same effect as the above-described liquid crystal display device 500A.
  • the semiconductor device 100B is manufactured by substantially the same manufacturing method as the above-described semiconductor device 100A. However, the light absorption film 15 is not formed in the semiconductor device 100B.
  • a color filter layer (not shown) is formed on the second substrate 3.
  • the light absorption film 15 is formed on the color filter layer by the method described above.
  • the light absorption film 15 is to be formed as a conductor
  • the light absorption film (eg, a-IGZO film) 15 is formed by sputtering, the oxygen flow rate ratio is reduced (eg, O 2 / Ar).
  • the light absorption film 15 is formed by sputtering.
  • the counter electrode 19 is formed on the light absorption film 15 by a known method.
  • the counter electrode 19 is made of, for example, ITO.
  • the thickness of the counter electrode 19 is, for example, not less than 50 nm and not more than 100 nm. Further, when the light absorption film 15 is a conductor, the counter electrode 19 may not be formed.
  • the liquid crystal layer 21 is formed by a vacuum injection method or the like.
  • the liquid crystal layer 21 can be formed by an ODF (One Drop Drop Filling) method.
  • ODF One Drop Drop Filling
  • FIG. 7A is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500C
  • FIG. 7B is a schematic cross section of the liquid crystal display device 500C taken along line III-III ′ of FIG. 7A.
  • FIG. 7A is a schematic plan view of the liquid crystal display device 500C
  • FIG. 7B is a schematic cross section of the liquid crystal display device 500C taken along line III-III ′ of FIG. 7A.
  • the liquid crystal display device 500C is an IPS (In-Plane Switching) method (or FFS (Fringe Field Switching) method) liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device 500C includes the semiconductor device 100C having the first substrate 2, the liquid crystal layer 21, and the second substrate 3.
  • the liquid crystal layer 21 is formed between the first substrate 2 and the second substrate 3.
  • the semiconductor device 100C includes a pixel electrode 18a that is electrically connected to the drain electrode 11b (see FIG. 1B) of the semiconductor device 100A.
  • the semiconductor device 100C includes a counter electrode 18b that faces the pixel electrode 18a. A horizontal electric field is generated in the liquid crystal layer 21 by the pixel electrode 18a and the counter electrode 18b, and the liquid crystal layer 21 is driven.
  • the pixel electrode 18a and the counter electrode 18b are made of, for example, ITO.
  • the pixel electrode 18a and the counter electrode 18b can be made of, for example, Al.
  • a light shielding layer 22 and a color filter layer 23 are formed on the liquid crystal layer 21 side of the second substrate 3.
  • the counter electrode 19 made of ITO is not formed on the second substrate 3.
  • the light absorption film 15 described above is formed on the opposite side of the second substrate 3 from the liquid crystal layer 21 side.
  • the light absorption film 15 is formed on the entire surface of the second substrate 3.
  • the light absorption film 15 may be formed on the semiconductor device 100C like the semiconductor devices 100A and 100A ′, and further, the second substrate 3 like the liquid crystal display device 500B. You may form in the liquid crystal layer 21 side.
  • the light absorption film 15 is a conductor or a semiconductor
  • the lateral electric field is affected, and the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 21 is disturbed, so that a desired display is achieved. May not be obtained. Therefore, when the light absorption film 15 is a conductor or a semiconductor, it is preferable to form the light absorption film 15 on the opposite side of the second substrate 3 from the liquid crystal layer 21 as described above.
  • the semiconductor device 100C is obtained by a known method, and the light absorption film 15 is formed on the side opposite to the liquid crystal layer 21 side of the second substrate 3 by the method described above. Thereafter, the liquid crystal layer 21 is formed by the above-described method, and the liquid crystal display device 500C is obtained by a known method.
  • a semiconductor device, a color filter substrate, a display device, and a method for manufacturing such a semiconductor device and the like that can prevent deterioration of characteristics due to light of the TFT without reducing the aperture ratio of the pixel.
  • the applicable range of the present invention is extremely wide, and it can be applied to a semiconductor device provided with a TFT or an electronic device in any field having such a semiconductor device.
  • a semiconductor device provided with a TFT or an electronic device in any field having such a semiconductor device.
  • it can be used for an active matrix liquid crystal display device or an organic EL display device.
  • Such a display device can be used for a display screen of a mobile phone or a portable game machine, a monitor of a digital camera, or the like. Therefore, the present invention can be applied to all electronic devices in which a liquid crystal display device or an organic EL display device is incorporated.

Abstract

本発明は、画素の開口率を低下させず、光による酸化物半導体ＴＦＴの特性の劣化を防いだ半導体装置、そのような半導体装置を有する表示装置、カラーフィルタ基板、および、そのような半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 本発明の半導体装置（１００Ａ）は、基板（２）と、基板（２）上に形成された薄膜トランジスタ（１０）と、薄膜トランジスタ（１０）上に形成された波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜（１５）と、薄膜トランジスタ（１０）に接続された画素電極（１７）とを有する。薄膜トランジスタ（１０）は、酸化物半導体層（８）を有する。光吸収膜（１５）は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化物から形成されている。光吸収膜（１５）は、半導体装置（１００Ａ）の法線方向からみたとき、薄膜トランジスタ（１０）と重なるように形成されている。

Description

半導体装置、カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板を備える表示装置、および半導体装置の製造方法
　本発明は、酸化物半導体層を備える薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）を有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。さらに、本発明は、カラーフィルタ基板、およびカラーフィルタ基板を備える表示装置に関する。
　近年、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）またはＧａ（ガリウム）などを含有する酸化物半導体層を有するＴＦＴの開発が盛んに行われている（例えば特許文献１から３および非特許文献１から５）。酸化物半導体層を有するＴＦＴ（以下、酸化物半導体ＴＦＴという）は、移動度が高いという特性を有する。
　特許文献１には、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含有するアモルファス酸化物半導体（ａ－ＩＧＺＯ）層を覆うように有彩色の膜を形成し、ＴＦＴの特性が光により劣化することを防いだ液晶表示装置が開示されている。有彩色の膜の例として、カラーフィルタ膜やブラックマトリクス（ＢＭ）膜が挙げられている。なお、カラーフィルタ膜が形成されている基板は、カラーフィルタ基板と呼ばれ、一般的に、カラーフィルタ基板にはＢＭ膜が形成されている。
特開２０１０－１５２３４８号公報 特開２００９－２２４３５４号公報 特開２００７－１５０１５７号公報
ＳＩＤ　０８　ＤＩＧＥＳＴ　ｐ．１２１５－１２１８ Journal of the Korean Physical Society, Vol.53, No. 4, October 2008, pp.2019～2023 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 47,No. 8, 2008, pp.6869～6899 JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99, 124906(2006) Journal of Information Display, Vol. 9, No.4, December 2008
　しかしながら、発明者の検討によると、特許文献１に記載されている表示装置において、有彩色の膜を設けてもａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射される光によっては、ＴＦＴの特性が劣化する（例えば、オフ電流が大きくなる、閾値がマイナス側にシフトする）ことが分かった。
　図８（ａ）は、暗状態（Ｄａｒｋ）で、ａ－ＩＧＺＯＴＦＴを駆動させた場合、および、種々の波長の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射された場合のＴＦＴの電圧－電流特性を表したグラフである。図８（ｂ）は、有彩色の膜を赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の膜とし、各色の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射される時間（Stress Time）と、ＴＦＴの閾値電圧の差（ΔＶｔｈ）との関係を表したグラフである。なお、図８（ｂ）のＤは、暗状態でａ－ＩＧＺＯＴＦＴを駆動させた場合における駆動時間（Stress Time）とＴＦＴの閾値電圧の差（ΔＶｔｈ）との関係を表した曲線である。ここで、ΔＶｔｈは、各色の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されたときのＴＦＴの閾値電圧（Ｖｒ）と各色の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されていないときのＴＦＴの閾値電圧（Ｖｎ）との差（ΔＶｔｈ＝Ｖｒ－Ｖｎ）である。
　図８（ａ）から分かるように、波長の短い光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されると、ＴＦＴのオフ電流が大きくなる。また、図８（ｂ）から分かるように、Ｒ、ＧおよびＢの光がそれぞれａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されると、閾値電圧は、マイナス側にシフトする傾向にあり、特にＢの光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されると、そのシフトは顕著である。
　また、有彩色の膜がＢＭ膜である場合、画素の開口率を低下させないためには、有彩色の膜を設ける面積をあまり大きくできない。従って、光の入射方向によっては、ａ－ＩＧＺＯ層に光が照射される場合もあり、ＴＦＴの特性が劣化するのを十分に防ぐことができない。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画素の開口率を低下させず、光による酸化物半導体ＴＦＴの特性の劣化を防いだ半導体装置、そのような半導体装置を有する表示装置、カラーフィルタ基板、および、そのような半導体装置の製造方法を提供することにある。
　本発明による実施形態における半導体装置は、基板と、前記基板上に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ上に形成された波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜と、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、前記薄膜トランジスタは、酸化物半導体層を有し、前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化物から形成され、前記光吸収膜は、前記半導体装置の法線方向からみたとき、前記薄膜トランジスタと重なるように形成されている。
　ある実施形態において、前記光吸収膜は、前記半導体装置の法線方向からみたとき、前記画素電極と重なるように形成されている。
　ある実施形態において、前記光吸収膜は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化物と同一の酸化物から形成されている。
　ある実施形態において、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む。
　ある実施形態において、前記光吸収膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
　本発明による実施形態におけるカラーフィルタ基板は、カラーフィルタが形成された基板であって、前記基板の前記カラーフィルタ側、または、前記基板の前記カラーフィルタ側とは反対側に、波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜を有し、前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化物から形成されている。
　ある実施形態において、前記光吸収膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
　本発明による実施形態における表示装置は、前記カラーフィルタ基板と、酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタとを有する。
　ある実施形態において、前記光吸収膜は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化物と同一の酸化物から形成されている。
　本発明による実施形態における半導体装置の製造方法は、基板を用意する工程（Ａ）と、酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを前記基板上に形成する工程（Ｂ）と、前記基板の法線方向からみたとき、前記薄膜トランジスタと重なるように波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜を形成する工程（Ｃ）とを包含する。
　ある実施形態において、前記工程（Ｃ）は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化膜から前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ１）を含む。
　ある実施形態において、前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化膜である。
　ある実施形態において、前記工程（Ｃ）は、前記光吸収膜の厚さが、０．１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ２）を含む。
　ある実施形態において、前記工程（Ｃ）は、絶縁性を有する前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ３）を含む。
　ある実施形態において、前記工程（Ｃ）は、導電性を有する前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ４）を含む。
　本発明によると、画素の開口率を低下させず、光による酸化物半導体ＴＦＴの特性の劣化を防いだ半導体装置、カラーフィルタ基板、および表示装置、ならびにそのような半導体装置の製造方法が提供される。
（ａ）は、本発明による実施形態における液晶表示装置５００Ａの模式的な平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ－Ｉ’線に沿った半導体装置１００Ａの模式的な断面図であり、（ｃ）は、本発明による他の実施形態における半導体装置１００Ａ’の模式的な平面図である。 （ａ）は、液晶表示装置６００の模式的な断面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置５００Ａの模式的な断面図であり、（ｃ）は、光吸収膜１５に入射する光および光吸収膜１５を透過した光の光子エネルギーと光強度との関係を表したグラフである。 （ａ）は、厚さの異なる光吸収膜１５の光の波長と透過率との関係を表したグラフであり、（ｂ）は、光吸収膜１５の厚さと透過率との関係、および光吸収膜１５の厚さとＴＦＴのオフ電流の最小値との関係を表したグラフである。 （ａ）は、成膜時の酸素濃度が異なるａ－ＩＧＺＯ膜の光の波長と透過率との関係を表したグラフであり、（ｂ）は、光吸収膜１５がａ－ＩＺＯ膜である場合における、成膜時の酸素濃度が異なるａ－ＩＺＯ膜の光の波長と透過率との関係を表したグラフであり、（ｃ）は、光吸収膜１５がａ－ＺｎＯ膜である場合における、光の波長と透過率との関係を表したグラフである。 （ａ）～（ｅ）は、半導体装置１００Ａの製造工程を説明する断面図である。 （ａ）は、本発明による他の実施形態における液晶表示装置５００Ｂの模式的な平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ－ＩＩ’線に沿った液晶表示装置５００Ｂの模式的な断面図である。 （ａ）は、本発明によるさらに他の実施形態における液晶表示装置５００Ｃの模式的な平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ’に沿った液晶表示装置５００Ｃの模式的な断面図である。 （ａ）は、各波長の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射されたときのＴＦＴの電流－電圧特性を表すグラフであり、（ｂ）は、各色の光がａ－ＩＧＺＯＴＦＴに照射される時間（Stress Time）と閾値電圧の差（ΔＶｔｈ）との関係を表すグラフである。
　図面を参照して本発明による実施形態における半導体装置、半導体装置を有する表示装置（本実施形態において、液晶表示装置）およびそのような半導体装置の製造方法を説明する。ただし、本発明は例示する実施形態に限定されない。
　図１（ａ）は、本発明による実施形態における半導体装置１００Ａを有する液晶表示装置５００Ａの模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ－Ｉ’線に沿った半導体装置１００Ａの模式的な断面図であり、図１（ｃ）は、本発明による他の実施形態による半導体装置１００Ａ’の模式的な平面図である。
　図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置５００Ａは、第１基板（例えば、ガラス基板）２を有する半導体装置１００Ａと、液晶層２１と、第２基板（例えば、ガラス基板）３とを有する。液晶層２１は、第１基板２と第２基板３との間に形成されている。半導体装置１００Ａは、第１基板２上に形成されたＴＦＴ１０を有する。ＴＦＴ１０は、ゲート電極４と、ゲート電極４上に形成されたゲート絶縁膜６とを有する。さらに、ＴＦＴ１０は、絶縁膜６上に形成された酸化物半導体層８と、酸化物半導体層８上に形成されたエッチストッパ層９とを有する。本実施形態において、酸化物半導体層８は、ａ－ＩＧＺＯ層である。エッチストッパ層９は、形成されない場合もある。さらに、ＴＦＴ１０は、酸化物半導体層８上に形成されたソース電極１１ａとドレイン電極１１ｂとを有する。さらに、半導体装置１００Ａは、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂ上に形成された保護膜１３と、保護膜１３上に形成された光吸収膜１５とを有する。本実施形態において、光吸収膜１５は、ａ－ＩＧＺＯ膜である。さらに、半導体装置１００Ａは、コンタクトホール１６を介して、ドレイン電極１１ｂと電気的に接続された画素電極１７を有する。画素電極１７の液晶層２１側には、配向膜（不図示）が形成されている。
　第２基板３の液晶層２１側には、対向電極（不図示）が形成され、対向電極の液晶層２１側には、配向膜（不図示）が形成されている。
　図１（ａ）に示すように、光吸収膜１５は、第１基板２の全面を覆うように形成されている（ただし、コンタクトホール１６となる部分は除く）。光吸収膜１５は、波長４５０ｎｍ未満（短波長という場合もある）の光を吸収し、その波長以外の可視光を透過させる。
　本実施形態のように、光吸収膜１５がアモルファス酸化膜から形成されていると、例えば、ソース電極１１ａと電気的に接続されたソース配線１１ｓと光吸収膜１５との結合容量により、酸化物半導体層８の電位が上昇し得る。しかしながら、光吸収膜１５の電位を固定（例えば、０Ｖ）することで、その電位の上昇を防ぐことができる。
　このように、半導体装置１００Ａが光吸収膜１５を備えることにより、光によりＴＦＴ１０の特性が劣化することを防ぐことができる。詳細は後述するが、特に、ＴＦＴ１０の酸化物半導体層８を形成する材料と同じ材料を含むアモルファス酸化膜から光吸収膜１５を形成すると、短波長の光を光吸収膜１５が吸収するので、光によりＴＦＴ１０の特性が劣化することを防ぐことができる。酸化物半導体層８を形成する材料と同じ材料を含むアモルファス酸化膜から光吸収膜１５を形成すると、ＴＦＴ特性に影響を与える光を光吸収膜１５が吸収するので、光吸収膜１５を透過した光は、ＴＦＴ特性に影響を与える光を含まない。さらに、アモルファス酸化膜から形成された光吸収膜１５は、波長４５０ｎｍ超８３０ｎｍ以下の光に対して略透明なので、画素の開口率が小さくならない。
　また、図１（ｃ）に示すように、光吸収膜１５は、画素電極１７と接触せずＴＦＴ１０を覆うように形成してもよい。半導体装置１００Ａ’の法線方向からみたとき、光吸収膜１５は、ＴＦＴ１０と重なるように形成されている。光吸収膜１５が画素電極１７と接触しないように光吸収膜１５を形成すると、導体（または、半導体）であっても、光吸収膜１５が画素電極１７と電気的に接続されて酸化物半導体層８の電位が上がり、ＴＦＴ１０にリーク電流が流れることを防ぐことができる。なお、光吸収膜１５が絶縁体である場合、画素電極１７と光吸収膜１５とが接触しても、光吸収膜１５は画素電極１７と電気的に接続されないので、酸化物半導体層８の電位が上がることはなく、ＴＦＴ１０にリーク電流が流れることはない。
　次に、図２を参照して、特許文献１に開示されている液晶表示装置６００と対比させながら、液晶表示装置５００の効果を説明する。
　図２（ａ）に示すように、特許文献１に開示されている液晶表示装置６００は、上述の光吸収膜１５の代わりに、酸化物半導体層８を覆うように黒色樹脂層１５’が形成されている。この黒色樹脂層１５’は、画素の開口率が小さくならないように形成されている。このため、液晶表示装置６００へ斜めから入射した波長４５０ｎｍ未満の光Ｌ１を黒色樹脂層１５’は吸収することができず、その光Ｌ１が酸化物半導体層８に照射され、酸化物半導体層８を有するＴＦＴの特性が劣化し得る。一方、図２（ｂ）に示す液晶表示装置５００Ａでは、上述のように、光吸収膜１５が酸化物半導体層８を含む広い範囲を覆うように形成されているので、あらゆる方向から液晶表示装置５００Ａへ入射する波長４５０ｎｍ未満の光Ｌ２を光吸収膜１５が吸収し、ＴＦＴの特性が劣化することを防ぐことができる。
　図２（ｃ）は、光吸収膜１５に入射する光Ｌ１、および、光吸収膜１５を透過する光Ｔ１、Ｔ２のそれぞれの光子エネルギーと光強度との関係を説明するグラフである。図２（ｃ）において、光吸収膜１５は、ａ－ＩＧＺＯ膜であり、元素比は、Ｉｎ：Ｚｎ：Ｇａ＝１：１：１である。また、Ｌ１は、太陽光ＡＭ（エアマス）１．５（外光）における、光子エネルギー－光強度曲線である。Ｔ１は、厚さ１μｍの光吸収膜１５を透過した光の光子エネルギー－光強度曲線であり、Ｔ２は、厚さ１０μｍの光吸収膜１５を透過した光の光子エネルギー－光強度曲線である。
　図２（ｃ）に示すように、光吸収膜１５に入射し、光吸収膜１５を透過する光Ｔ１、Ｔ２は、光子エネルギーが２．７６ｅＶ超の光を吸収している。また、光吸収膜１５の厚さが大きいほど光吸収膜１５の光吸収率が大きくなる。
　図３（ａ）は、ａ－ＩＧＺＯ（元素比；Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）膜の光の波長と透過率との関係を説明するグラフである。図３（ａ）中のＤ１は、ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが０．１μｍであるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｄ２は、ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが１μｍであるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｄ３は、ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが１０μｍであるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｄ４は、ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが２０μｍであるときの光の波長－透過率曲線である。いずれのａ－ＩＧＺＯ膜も、４５０ｎｍ未満の光を４５０ｎｍ以上の光よりも相対的に強く吸収している。従って、表示に寄与する光の強度に影響を与えずに、ＴＦＴ特性の光劣化を抑制することができる。ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが０．１μｍのとき、波長約４５０ｎｍの光の吸収率は約１６％であり、波長約３００ｎｍの光の吸収率は約５６％である。ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが１μｍのとき、波長約４５０ｎｍの光の吸収率は約１７％であり、波長約３００ｎｍの光の吸収率は約１００％である。ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが１０μｍのとき、波長約４５０ｎｍの光の吸収率は約２８％であり、波長約３００ｎｍの光の吸収率は約１００％である。ａ－ＩＧＺＯ膜の厚さが大きくなるほど波長４５０ｎｍ未満の光の吸収率は大きくなる。
　図３（ｂ）は、光吸収膜１５がａ－ＩＧＺＯ（元素比；Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）膜である場合の光吸収膜１５の膜厚と、半導体装置１００Ａが有するＴＦＴ１０のオフ電流の最小値との関係を説明するグラフであり、光吸収膜１５の膜厚と波長４２０ｎｍの光の透過率との関係を説明するグラフである。図３（ｂ）のグラフ中の黒丸（●）で示される曲線は、光吸収膜１５の膜厚と透過率との関係を説明する曲線であり、四角（□）で示される曲線は、光吸収膜１５の膜厚とＴＦＴのオフ電流の最小値との関係を説明する曲線である。
　波長４２０ｎｍの光が酸化物半導体層８に照射されたとき、ＴＦＴのオフ電流の最小値は約１．０×１０-11Ａである。半導体装置の法線方向からみて、光吸収膜１５を酸化物半導体層８と重なるように形成し、光吸収膜１５の膜厚を徐々に厚くしていくと、ＴＦＴのオフ電流の最小値も徐々に小さくなる。光吸収膜１５の膜厚が０．１μｍ以上であると、波長４２０ｎｍの光を吸収し、ＴＦＴのオフ電流の最小値も小さくなる。特に、光吸収膜１５の膜厚が１μｍ以上となると、光吸収膜１５による波長４２０ｎｍの光の吸収率が大きくなり、ＴＦＴのオフ電流の最小値は約１．０×１０-12Ａまで低下する。一方、光吸収膜１５の膜厚を１０μｍ超にすると、青色の表示に影響が出る。従って、光吸収膜１５の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。
　次に、ａ－ＩＧＺＯ膜を成膜する際に用いられる酸素の濃度と、ａ－ＩＧＺＯ膜の光吸収率との関係を図４（ａ）を参照しながら説明する。
　図４（ａ）は、膜厚１００ｎｍのａ－ＩＧＺＯ（元素比；Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）膜の光の波長と透過率との関係を説明するグラフである。なお、ａ－ＩＧＺＯを成膜する際には、Ｏ2（酸素）およびＡｒ（アルゴン）を用いて成膜を行う。図４（ａ）中のＥ１は、光吸収膜１５の成膜時の酸素濃度が０％であるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｅ２は、光吸収膜１５の成膜時の酸素濃度が１０％であるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｅ３は、光吸収膜１５の成膜時の酸素濃度が２０％であるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｅ４は、光吸収膜１５の成膜時の酸素濃度が３０％であるときの光の波長－透過率曲線であり、Ｅ５は、光吸収膜１５の成膜時の酸素濃度が４０％であるときの光の波長－透過率曲線である。
　図４（ａ）から分かるように、ａ－ＩＧＺＯ膜は、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの組成比および膜厚が同じでも、成膜時の酸素濃度によって各光の波長に対する透過率が変わる。また、各酸素濃度で成膜したａ－ＩＧＺＯ膜のそれぞれの光学バンドギャップを表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から分かるように、成膜時の酸素濃度を大きくすると光学バンドギャップは、大きくなる。従って、成膜時の酸素濃度を大きくするとａ－ＩＧＺＯ膜は、絶縁性を有するようになる。しかしながら、ａ－ＩＧＺＯ膜が絶縁性を有するようになっても、ａ－ＩＧＺＯ膜の光学バンドギャップは、大きく変わらない。ａ－ＩＧＺＯ膜を光吸収膜１５として用いる場合、光吸収膜１５は、導体、半導体、または絶縁体のいずれであってもよく、所望の光の波長を効率よく吸収できるように、光吸収膜１５の膜厚や成膜時の酸素濃度を適宜調整すればよい。
　ここまで、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）、および図４（ａ）を参照して、光吸収膜１５がａ－ＩＧＺＯ膜である場合を説明したが、光吸収膜１５がａ－ＩＺＯ膜、またはａ－ＺｎＯ膜である場合について図４（ｂ）および図４（ｃ）を参照しながら説明する。なお、ａ－ＩＺＯ膜とは、ＩｎおよびＺｎを含み、Ｇａを含まないアモルファス酸化物半導体膜であり、ａ－ＺｎＯ膜とは、Ｚｎを含み、ＩｎおよびＧａを含まないアモルファス酸化物半導体膜である。
　図４（ｂ）および図４（ｃ）は、それぞれａ－ＩＺＯ膜およびａ－ＺｎＯ膜の光の波長と透過率との関係を説明するグラフである。
　図４（ｂ）は、膜の厚さが１２５ｎｍであるときのａ－ＩＺＯ膜の光の波長と透過率との関係を説明するグラフである（ターゲットにおける質量比；Ｉｎ2Ｏ3：ＺｎＯ＝９：１）。図４（ｂ）中のＦ１は、Ｏ2およびＡｒを用いる代わりに、Ａｉｒ（空気）を用いて成膜したａ－ＩＺＯ膜の光の波長－透過率曲線であり、Ｆ２は、酸素濃度０．２％で成膜したａ－ＩＺＯ膜の光の波長－透過率曲線であり、Ｆ３は、酸素濃度０．４％で成膜したａ－ＩＺＯ膜の光の波長－透過率曲線であり、Ｆ４は、酸素濃度０．６％で成膜したａ－ＩＺＯ膜の光の波長－透過率曲線であり、Ｆ５は、酸素濃度０．８％で成膜したａ－ＩＺＯ膜の光の波長－透過率曲線である。いずれの条件で成膜してもａ－ＩＺＯ膜は、波長４５０ｎｍ未満の光を波長４５０ｎｍ以上の光よりも相対的に強く吸収する。
　図４（ｃ）は、膜の厚さが４３０ｎｍであるときのＡｌ（アルミニウム）が５％（質量濃度）ドープされているａ－ＺｎＯ膜の光の波長と透過率との関係を説明するグラフである。ａ－ＺｎＯ膜も同様に、４５０ｎｍ未満の光を波長４５０ｎｍ以上の光よりも相対的に強く吸収している。
　光吸収膜１５が、ａ－ＩＺＯ膜、またはａ－ＺｎＯ膜である場合も、ａ－ＩＧＺＯ膜と同様、それぞれの膜の厚さは０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。
　上述のように、光吸収膜１５は、短波長（波長４５０ｎｍ未満）の光を吸収し、この波長以外の可視光は透過する特性を有することが好ましい。また、光吸収膜１５は、ＴＦＴ１０の酸化物半導体層８を形成する材料と異なる材料から形成してもよいが、この場合、光吸収膜１５の設計の検討を別途要する。具体的には、光吸収膜１５が酸化物半導体層８と同じ光吸収特性（波長４５０ｎｍ未満の光の吸収特性）を有するように材料を選定および設計（例えば、化合物であれば組成の設定）した上、試作と確認とを行う。光吸収膜１５は、半導体膜、導電膜、または、絶縁膜のいずれでもよい。
　次に、半導体装置１００Ａの各構成要素について説明する。
　ゲート電極４、ソース配線１１ｓ、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂは、例えば、上層をＡｌ（アルミニウム）層とし、下層をＴｉ（チタン）層とする積層構造を有する。上層は、Ａｌ層の代わりにＣｕ（銅）層であってもよい。この他、ゲート電極４、ソース配線１１ｓ、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂは、Ｔｉ、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）またはＣｒ（クロム）層から形成される単層構造を有してもよい。ゲート電極４、ソース配線１１ｓ、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂの厚さは、例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　ゲート絶縁膜６、エッチストッパ層９および保護膜１３は、例えばＳｉＯ2（二酸化シリコン）から形成されている。また、ＳｉＮx（窒化シリコン）から形成されてもよい。また、ゲート絶縁膜６、エッチストッパ層９および保護膜１３は、ＳｉＯ2とＳｉＮxとを含有する積層構造を有してもよい。さらに、保護膜１３上に、感光性の有機絶縁膜を形成してもよい場合もある。ゲート絶縁膜６の厚さは、例えば３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。エッチストッパ層９の厚さは、例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。保護膜１３の厚さは、例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　酸化物半導体層８は、例えばａ－ＩＧＺＯ層である。酸化物半導体層８は、例えば、ａ－ＩＺＯ層、またはａ－ＺｎＯ層でもよい。酸化物半導体層８の厚さは、例えば４０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
　光吸収膜１５は、ａ－ＩＧＺＯ膜である。この他、ａ－ＩＺＯ膜やａ－ＺｎＯ膜でもよい。上述の様に光吸収膜１５は、ＴＦＴ１０の酸化物半導体層を形成する材料と同じ材料を有する膜から形成されることが好ましい。光吸収膜１５の厚さは、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。０．１μｍ未満だと、光を十分に吸収できず、１０μｍ超であると青色の表示に影響が出るからである。
　画素電極１７は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成されている透明電極である。しかしながら、これに限定されない。
　次に、半導体装置１００Ａの製造方法について図５を参照しながら説明する。図５は、半導体装置１００Ａの製造方法を説明する断面図である。
　図５（ａ）に示すように、第１基板２上に、スパッタ法にて、例えば、上層をＡｌ層とし、下層をＴｉ層とする積層構造を有する第１導電膜（不図示）を成膜し、公知の方法で第１導電膜をパターニングして、ゲート電極４を形成する。第１導電膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１導電膜は、Ａｌ層の代わりにＣｕ層であってもよい。この他、第１導電膜は、Ｔｉ、Ｍｏ、ＴａまたはＣｒ層から形成される単層構造を有してもよい。
　次に、図５（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で、３００～４００℃の温度にて、ＳｉＯ2を含有するゲート絶縁膜６をゲート電極４上に成膜する。ゲート絶縁膜６は、ＳｉＮxから形成されてもよく、ＳｉＯ2とＳｉＮxとの積層構造を有してもよい。ゲート絶縁膜６の厚さは、例えば３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
　次に、図５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜６上に、スパッタ法にて、２００～４００℃で、アモルファス酸化物半導体膜を成膜する。その後、公知の方法で、アモルファス酸化物半導体膜をパターニングし、酸化物半導体層８を形成する。アモルファス酸化物半導体膜は、ａ－ＩＧＺＯ膜である。この他、ａ－ＩＺＯ膜、または、ａ－ＺｎＯ膜でもよい。アモルファス酸化物半導体膜の厚さは、例えば４０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。また、スパッタ法の代わりに、塗布プロセスでアモルファス酸化物半導体膜を形成してもよい。
　次に、酸化物半導体層８上に、プラズマＣＶＤ法で、３００～４００℃の温度にて、ＳｉＯ2を含有する第１絶縁膜（不図示）を成膜する。その後、公知の方法で、第１絶縁膜をパターニングし、エッチストッパ層９を形成する。エッチストッパ層９の形成によって、この後に形成されるソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂを形成する際に行われるドライエッチングにより、酸化物半導体層８がエッチングされるのを防ぐことができる。なお、酸化物半導体層８と後述するソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂとのエッチングの選択比が十分あれば、第１絶縁膜およびエッチストッパ層９を形成しなくてもよい。第１絶縁膜は、ＳｉＮxから形成されてもよく、ＳｉＯ2とＳｉＮxとを含有する積層構造を有してもよい。第１絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
　次に、図５（ｄ）に示すように、スパッタ法にて、酸化物半導体層８上に、例えば上層をＡｌ層とし、下層をＴｉ層とする積層構造を有する第２導電膜（不図示）を成膜し、公知の方法で第２導電膜をパターニングして、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂを形成する。上層は、Ａｌ層の代わりにＣｕ層であってもよい。この他、第２導電膜は、Ｔｉ、Ｍｏ、ＴａまたはＣｒ膜から形成される単層構造を有してもよい。第２導電膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　次に、図５（ｅ）に示すように、ソース電極１１ａおよびドレイン電極１１ｂ上に、プラズマＣＶＤ法で、２００～３００℃の温度にて、ＳｉＯ2を含有する保護膜１３を第１基板２の全面を覆うように成膜する。保護膜１３は、ＳｉＮxから形成されてもよく、ＳｉＯ2とＳｉＮｘとの積層構造を有してもよい。保護膜１３の厚さは、例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　次に、酸化物半導体層８を形成するアモルファス酸化膜（例えば、ａ－ＩＧＺＯ膜）から形成された光吸収膜１５を、スパッタ法にて保護膜１３上に、第１基板２の全面を覆うように形成する。上述したように、光吸収膜１５は、酸化物半導体層８を形成する材料と同一の材料を含むアモルファス酸化膜であることが好ましいが、酸化物半導体層８を形成するアモルファス酸化膜と異なるアモルファス酸化膜（例えば、ａ－ＩＺＯ膜、または、ａ－ＺｎＯ膜）であってもよい。光吸収膜１５は、スパッタ法の他、塗布プロセスで成膜されてもよい。光吸収膜１５の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。また、光吸収膜１５が導電性を有する場合、後述する画素電極１７と光吸収膜１５とが接触すると、光吸収膜１５の電位が上がり、ＴＦＴ１０にリーク電流が流れるおそれがある。光吸収膜１５が導体または半導体のときは、光吸収膜１５と画素電極１７とが接触しないように、光吸収膜１５をパターニングすることが好ましい（図１（ｃ）参照）。さらに、ソース配線１１ｓと光吸収膜１５との容量結合により酸化物半導体層８の電位が上昇し得るが、光吸収膜１５の電位を固定（例えば０Ｖ）にすることで酸化物半導体層８の電位が上昇することを防ぐことができる。その他、光吸収膜１５を成膜する際に、光吸収膜１５が絶縁膜となる条件（例えば、スパッタ法で光吸収膜１５を成膜する際、酸素流量比を大きくする。具体的には、例えばＯ2（酸素）／Ａｒ（アルゴン）の流量比が０．４以上）で、光吸収膜１５を成膜してもよい。また、光吸収膜１５を、酸化物半導体層８を形成する材料と同じ材料を含むアモルファス酸化膜以外の膜とする場合、光吸収膜１５を形成するプロセスの検討を別途要する。具体的には、光吸収膜１５が、例えば酸化物半導体層８と同じ光吸収特性（波長４５０ｎｍ未満の光の吸収特性）を有するように材料を選定および設計（例えば化合物であれば組成の設定）し、さらに光吸収膜１５の成膜方法および成膜条件の最適化を行う。
　次に、熱処理（アニール処理）を、２００℃～４００℃で１～２時間、ドライエア雰囲気中で行う。このとき、特に、ＴＦＴ１０の動作電圧が－３０Ｖ以上＋３０Ｖ以下の場合、酸化物半導体層８のキャリア濃度は、デバイスシミュレーションの結果から１×１０16cm-3以上１×１０18cm-3以下であることが好ましい。なお、ＴＦＴ１０の動作電圧が－３０Ｖ以上＋３０Ｖ以下の範囲よりも狭い場合、好適な酸化物半導体層８のキャリア濃度は、１×１０16cm-3以上１×１０18cm-3以下の範囲よりもさらに狭い。
　次に、保護膜１３および光吸収膜１５にドレイン電極１１ｂにつながるコンタクトホール１６を公知の方法により形成する（図１（ｂ）参照）。その後、光吸収膜１５上に第３導電膜（不図示）を公知の方法により成膜し、第３導電膜を公知の方法でパターニングして、ドレイン電極１１ｂに電気的に接続されるように画素電極１７を形成し、半導体装置１００Ａが得られる。第３導電膜は、例えばＩＴＯから形成されている。第３導電膜の厚さは、例えば５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　その後、公知の方法により、液晶表示装置５００Ａが得られる。
　次に、上述の半導体装置５００Ａと同じ効果を有する本発明による他の実施形態における液晶表示装置５００Ｂ、５００Ｃを説明する。なお、共通する構成要素は、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。
　まず、図６を参照しながら液晶表示装置５００Ｂの説明をする。図６（ａ）は、液晶表示装置５００Ｂの模式的な平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩＩ－ＩＩ’線に沿った液晶表示装置５００Ｂの模式的な断面図である。
　図６（ａ）および図６（ｂ）に示す液晶表示装置５００Ｂは、半導体装置１００Ａの光吸収膜１５以外の全てを有する半導体装置１００Ｂと、第２基板３と、第１基板２と第２基板３との間に位置する液晶層２１とを有する。第２基板３は、第２基板３の液晶層２１側の全面に形成された光吸収膜１５と、光吸収膜１５の液晶層２１側に形成された対向電極１９とを有する。また、例えば光吸収膜１５が導体の場合、対向電極１９を形成しなくてもよい場合もある。対向電極１９は、例えばＩＴＯから形成されている。対向電極１９の厚さは、例えば５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　このような構造を有する液晶表示装置５００Ｂは、上述の液晶表示装置５００Ａと同じ効果を有する。
　次に、液晶表示装置５００Ｂの製造方法について説明する。
　半導体装置１００Ｂは、上述の半導体装置１００Ａとほぼ同じ製造方法で製造される。ただし、光吸収膜１５は、半導体装置１００Ｂには形成されない。
　第２基板３上に、カラーフィルタ層（不図示）を形成する。カラーフィルタ層上に、光吸収膜１５を上述した方法で形成する。また、光吸収膜１５を導体として形成したい場合は、光吸収膜（例えば、ａ－ＩＧＺＯ膜）１５をスパッタ法にて形成する際、酸素流量比を小さくして（例えば、Ｏ2／Ａｒの流量比が０．０１以下）スパッタリングし、光吸収膜１５を成膜する。
　次に、光吸収膜１５上に、公知の方法で、対向電極１９を形成する。対向電極１９は、例えばＩＴＯから形成される。対向電極１９の厚さは、例えば５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。また、光吸収膜１５が導体の場合などのとき、対向電極１９を形成しなくてもよい場合もある。
　次に、半導体装置１００Ｂの第１基板２と、光吸収膜１５が形成された第２基板３とを、画素電極１７と対向電極１９とが向き合うように、公知の方法で貼り合わせて、例えば真空注入法などにより、液晶層２１を形成する。また、液晶層２１は、ＯＤＦ（One Drop Filling）法により形成され得る。その後、公知の方法で、液晶表示装置５００Ｂが得られる。
　次に、図７を参照しながら液晶表示装置５００Ｃを説明する。図７（ａ）は、液晶表示装置５００Ｃの模式的な平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ’線に沿った液晶表示装置５００Ｃの模式的な断面図である。
　液晶表示装置５００Ｃは、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式（または、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式）の液晶表示装置である。
　図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、液晶表示装置５００Ｃは、第１基板２を有する半導体装置１００Ｃと、液晶層２１と、第２基板３とを有する。液晶層２１は、第１基板２と第２基板３との間に形成されている。半導体装置１００Ｃは、半導体装置１００Ａのドレイン電極１１ｂ（図１（ｂ）参照）と電気的に接続された画素電極１８ａを有する。また、半導体装置１００Ｃは、画素電極１８ａと対向する対向電極１８ｂを有する。画素電極１８ａと対向電極１８ｂとにより、液晶層２１に横電界を発生させ、液晶層２１を駆動する。画素電極１８ａおよび対向電極１８ｂは、例えばＩＴＯから形成される。この他、画素電極１８ａおよび対向電極１８ｂは、例えばＡｌから形成され得る。
　第２基板３の液晶層２１側には、遮光層２２とカラーフィルタ層２３とが形成されている。しかしながら、液晶表示装置５００Ｃでは、液晶表示装置５００Ｂとは異なり、ＩＴＯから形成された対向電極１９（図６（ｂ）参照）は、第２基板３に形成されていない。さらに、第２基板３の液晶層２１側とは反対側に上述の光吸収膜１５が形成されている。光吸収膜１５は、第２基板３の全面に形成されている。光吸収膜１５が絶縁体である場合、半導体装置１００Ａおよび１００Ａ’のように、光吸収膜１５を半導体装置１００Ｃに形成してもよく、さらに、液晶表示装置５００Ｂのように第２基板３の液晶層２１側に形成してもよい。光吸収膜１５が導体または半導体の場合、第２基板３の液晶層２１側に光吸収膜１５を形成すると、横電界に影響を及ぼし、液晶層２１の液晶分子の配向が乱れ、所望の表示が得られないことがある。従って、光吸収膜１５が導体または半導体の場合は、上述のように、第２基板３の液晶層２１とは反対側に光吸収膜１５を形成することが好ましい。
　半導体装置１００Ｃは、公知の方法で得られ、光吸収膜１５は、第２基板３の液晶層２１側とは反対側となる側に、上述した方法で形成される。その後、上述した方法で液晶層２１を形成し、公知の方法で液晶表示装置５００Ｃが得られる。
　以上、本発明による実施形態により、画素の開口率を低下させずに、ＴＦＴの光による特性の劣化を防ぎ得る半導体装置、カラーフィルタ基板、表示装置、および、そのような半導体装置等の製造方法が提供される。
　本発明の適用範囲は極めて広く、ＴＦＴを備えた半導体装置、あるいは、そのような半導体装置を有するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いることができる。このような表示装置は、例えば携帯電話や携帯ゲーム機の表示画面や、デジタルカメラのモニタ一等に利用され得る。従って、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が組み込まれた電子機器全てに本発明を適用できる。
　２、３　　　絶縁基板
　４　　　ゲート電極
　６　　　ゲート絶縁膜
　８　　　酸化物半導体層
　９　　　エッチストッパ層
　１０　　　ＴＦＴ
　１１ａ　　　ソース電極
　１１ｂ　　　ドレイン電極
　１１ｓ　　　ソース配線
　１３　　　保護層
　１５　　　光吸収膜
　１６　　　コンタクトホール
　１７　　　画素電極
　２１　　　液晶層
　１００Ａ　　　半導体装置
　５００Ａ　　　液晶表示装置

Claims (15)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に形成された薄膜トランジスタと、
    　前記薄膜トランジスタ上に形成された波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜と、
    　前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、
    　前記薄膜トランジスタは、酸化物半導体層を有し、
    　前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化物から形成され、
    　前記光吸収膜は、前記半導体装置の法線方向からみたとき、前記薄膜トランジスタと重なるように形成されている、半導体装置。
  2. 　前記光吸収膜は、前記半導体装置の法線方向からみたとき、前記画素電極と重なるように形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記光吸収膜は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化物と同一の酸化物から形成されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 　前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 　前記光吸収膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置。
  6. 　カラーフィルタが形成された基板であって、
    　前記基板の前記カラーフィルタ側、または、前記基板の前記カラーフィルタ側とは反対側に、波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜を有し、
    　前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化物である、カラーフィルタ基板。
  7. 　前記光吸収膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項６に記載のカラーフィルタ基板。
  8. 　請求項６または７に記載の前記カラーフィルタ基板と、
    　酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタとを有する、表示装置。
  9. 　前記光吸収膜は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化物と同一の酸化物から形成されている、請求項８に記載の表示装置。
  10. 　基板を用意する工程（Ａ）と、
    　酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを前記基板上に形成する工程（Ｂ）と、
    　前記基板の法線方向からみたとき、前記薄膜トランジスタと重なるように波長４５０ｎｍ未満の光を吸収する光吸収膜を形成する工程（Ｃ）とを包含する、半導体装置の製造方法。
  11. 　前記工程（Ｃ）は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層を形成する酸化膜から前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ１）を含む、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　前記光吸収膜は、Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを含む酸化膜である、請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　前記工程（Ｃ）は、前記光吸収膜の厚さが、０．１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ２）を含む、請求項１０から１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  14. 　前記工程（Ｃ）は、絶縁性を有する前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ３）を含む、請求項１０から１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  15. 　前記工程（Ｃ）は、導電性を有する前記光吸収膜を形成する工程（Ｃ４）を含む、請求項１０から１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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