WO2018180617A1 - アクティブマトリクス基板、液晶表示装置および有機el表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス基板、液晶表示装置および有機el表示装置 Download PDF

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WO2018180617A1
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layer
tft
gate
active matrix
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菊池 哲郎
北川 英樹
今井 元
俊克 伊藤
鈴木 正彦
輝幸 上田
健吾 原
節治 西宮
徹 大東
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シャープ株式会社
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78633Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device with a light shield

Definitions

  • the present invention relates to an active matrix substrate, and particularly to an active matrix substrate including both an oxide semiconductor TFT and a crystalline silicon TFT.
  • the present invention also relates to a liquid crystal display device and an organic EL display device provided with such an active matrix substrate.
  • An active matrix substrate used in a liquid crystal display device or the like includes a switching element such as a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) for each pixel.
  • a switching element such as a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) for each pixel.
  • TFT thin film transistor
  • amorphous silicon TFT a TFT having an amorphous silicon film as an active layer
  • polycrystalline silicon TFT a TFT having a polycrystalline silicon film as an active layer
  • Patent Document 1 discloses an active matrix substrate using an In—Ga—Zn—O-based semiconductor film as an active layer of a TFT.
  • oxide semiconductor has higher mobility than amorphous silicon. For this reason, the oxide semiconductor TFT can operate at a higher speed than the amorphous silicon TFT. In addition, since the oxide semiconductor film is formed by a simpler process than the polycrystalline silicon film, the oxide semiconductor film can be applied to a device that requires a large area.
  • the active matrix substrate generally has a display area and a peripheral area.
  • the display area includes a plurality of pixels (pixel areas) arranged in a matrix and is also called an active area.
  • the peripheral area is located around the display area and is also called a frame area.
  • a TFT formed for each pixel and a gate bus line, a source bus line, and a pixel electrode electrically connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the TFT, respectively, are provided.
  • a driving circuit for driving the gate bus line (scanning wiring) and the source bus line (signal wiring) is arranged.
  • a gate driver for supplying a gate signal (scanning signal) to the gate bus line and a source driver for supplying a source signal (display signal) to the source bus line are arranged.
  • Driving circuits such as a gate driver and a source driver may be mounted as a semiconductor chip (COG (Chip On Glass) mounting) or may be monolithically (integrally) formed on an active matrix substrate.
  • a drive circuit formed monolithically is referred to as a “driver monolithic circuit”.
  • a driver monolithic circuit is usually configured using TFTs.
  • a TFT arranged as a switching element in each pixel in the display area is referred to as a “pixel TFT”, and a TFT constituting a peripheral circuit such as a drive circuit is referred to as a “circuit TFT”.
  • a circuit TFT constituting a peripheral circuit such as a drive circuit
  • the oxide semiconductor TFT has a smaller current driving capability than the polycrystalline silicon TFT. For this reason, when a driver monolithic circuit is configured using an oxide semiconductor TFT, the driving capability may be insufficient. If the TFT size is increased (channel width is increased) in order to compensate for the small current driving force, the narrowing of the peripheral region is hindered.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which an oxide semiconductor TFT is used as a pixel TFT and a peripheral circuit includes a polycrystalline silicon TFT as a circuit TFT.
  • the oxide semiconductor TFT has a bottom gate structure
  • the polycrystalline silicon TFT has a top gate structure.
  • Patent Document 1 has the following problems.
  • the gate insulating layer is relatively thick in order to ensure the breakdown voltage between the source and the gate, so that the current driving capability is reduced.
  • W is the channel width
  • L is the channel length
  • Vg is the gate voltage
  • Vth is the threshold voltage.
  • Cox is represented by the following formula (2).
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of vacuum
  • ⁇ r is the relative dielectric constant of the gate insulating layer
  • d is the thickness of the gate insulating layer.
  • the on-current Ion can be increased by increasing the gate voltage Vg (that is, increasing the high-level potential Vgh of the gate signal).
  • Vg the gate voltage of the gate signal
  • the polycrystalline silicon TFT included in the peripheral circuit has a low withstand voltage, if a high high-level potential Vgh is supplied as the gate voltage Vg, the leakage current may increase or the reliability may decrease. is there.
  • the bottom gate structure oxide semiconductor TFT is usually designed so that the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode overlap when viewed from the substrate normal direction in consideration of alignment accuracy and the like.
  • the gate-drain capacitance Cgd is relatively large. Therefore, there is a large variation in the gate-drain capacitance Cgd due to the variation in the overlapping area of the gate electrode and the drain electrode and the variation in the thickness of the gate insulating layer.
  • the gate-drain capacitance Cgd greatly affects the kickback voltage Vkb (also referred to as a feedthrough voltage).
  • the kickback voltage Vkb is expressed by the following formula (3).
  • C_total is the total capacitance value of the liquid crystal capacitance and the auxiliary capacitance and the parasitic capacitance such as the gate-drain capacitance Cgd
  • ⁇ Vg is the high level potential Vgh and the low level potential Vgl of the gate signal. Is the difference.
  • Vkb (Cgd / C_total) ⁇ ⁇ Vg (3)
  • an optimal structure has not yet been found when an oxide semiconductor TFT is used as the pixel TFT and a crystalline silicon TFT is used as the circuit TFT.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a structure suitable for an active matrix substrate including both an oxide semiconductor TFT and a crystalline silicon TFT.
  • An active matrix substrate is an active matrix substrate having a display region defined by a plurality of pixel regions arranged in a matrix, and a peripheral region located around the display region, A first TFT supported on the substrate, the first TFT disposed in the peripheral region, and a second TFT supported on the substrate, the second TFT disposed in the display region;
  • the first TFT includes a crystalline silicon semiconductor layer as an active layer
  • the second TFT includes an oxide semiconductor layer as an active layer
  • each of the first TFT and the second TFT has a top gate structure.
  • the first TFT is provided on the crystalline silicon semiconductor layer, on a first gate insulating layer provided on the crystalline silicon semiconductor layer, on the first gate insulating layer, and on the first gate insulating layer.
  • the second TFT is provided on the oxide semiconductor layer, a second gate insulating layer provided on the oxide semiconductor layer, and on the second gate insulating layer, and the oxide is interposed through the second gate insulating layer.
  • the active matrix substrate includes a first insulating layer including the first gate insulating layer, and a second insulating layer provided on the first insulating layer, wherein the first gate is provided.
  • the second insulating layer is a single layer having no laminated structure.
  • the first source electrode, the first drain electrode, the second source electrode, and the second drain electrode are provided on the third insulating layer, and the first source electrode and the second source electrode
  • the first drain electrode is connected to the crystalline silicon semiconductor layer in each of the first contact hole and the second contact hole formed in the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer.
  • the second source electrode and the second drain electrode are connected to the oxide semiconductor layer at a third contact hole and a fourth contact hole formed in the third insulating layer, respectively.
  • the active matrix substrate includes a first insulating layer including the first gate insulating layer, and the oxide semiconductor layer is provided on the first insulating layer, and the active matrix The substrate is a second insulating layer provided on the first insulating layer, and covers the first gate electrode, the oxide semiconductor layer, the second gate insulating layer, and the second gate electrode A second insulating layer including
  • the first source electrode, the first drain electrode, the second source electrode, and the second drain electrode are provided on the second insulating layer, and the first source electrode and the second source electrode are provided.
  • the first drain electrode is connected to the crystalline silicon semiconductor layer at the first contact hole and the second contact hole formed in the first insulating layer and the second insulating layer, respectively, and the second source
  • the electrode and the second drain electrode are connected to the oxide semiconductor layer at a third contact hole and a fourth contact hole formed in the second insulating layer, respectively.
  • the first gate insulating layer and the second gate insulating layer are formed of the same insulating film, and the first gate electrode and the second gate electrode are formed of the same conductive film. ing.
  • the active matrix substrate includes a first insulating layer including a portion covering the first gate insulating layer and the first gate electrode, and a portion covering the second gate insulating layer and the second gate electrode.
  • the first source electrode, the first drain electrode, the second source electrode, and the second drain electrode are provided on the first insulating layer, and the first source electrode and the second source electrode are provided on the first insulating layer.
  • the first drain electrode is connected to the crystalline silicon semiconductor layer at the first contact hole and the second contact hole formed in the first gate insulating layer and the first insulating layer, respectively, and the second source electrode And the second drain electrode is formed in each of the third contact hole and the fourth contact hole formed in the first insulating layer. It is connected to the oxide semiconductor layer.
  • the active matrix substrate is provided below the crystalline silicon semiconductor layer, and overlaps the crystalline silicon semiconductor layer when viewed from the normal direction of the substrate surface, and the oxide A second light-shielding layer provided below the semiconductor layer and overlapping the oxide semiconductor layer when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • the second light shielding layer is made of a conductive material and is electrically connected to the second gate electrode.
  • the second drain electrode and the second gate electrode do not overlap when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • the active matrix substrate includes a peripheral circuit provided in the peripheral region, the first TFT constitutes the peripheral circuit, and the second TFT is disposed in each of the plurality of pixel regions. ing.
  • each of the plurality of pixel regions is a third TFT including, as an active layer, the second TFT and a crystalline silicon semiconductor layer formed of the same semiconductor film as the crystalline silicon semiconductor layer of the first TFT. And a third TFT having a top gate structure.
  • a part of the crystalline silicon semiconductor layer of the third TFT and a part of the oxide semiconductor layer of the second TFT are connected.
  • the oxide semiconductor layer includes an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor includes a crystalline portion.
  • a liquid crystal display device includes the active matrix substrate.
  • An organic EL display device includes the active matrix substrate.
  • a structure suitable for an active matrix substrate including both an oxide semiconductor TFT and a crystalline silicon TFT can be realized.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an active matrix substrate 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate 100, with circuit TFTs provided in the peripheral region FR on the left side and pixel TFTs provided in the display region DR on the right side.
  • 1 is a plan view schematically showing an active matrix substrate 100, and shows one pixel region P.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the active matrix substrate 900 of a comparative example.
  • FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • FIGS. FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • FIGS. FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • FIGS. 5A to 5C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • FIGS. (A) And (b) is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active matrix substrate 100.
  • FIG. (A) And (b) is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active matrix substrate 100.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 200.
  • FIGS. FIGS. 4A to 4C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 200.
  • FIGS. 4A to 4C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 200.
  • FIGS. 1 is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate 300 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 300.
  • FIGS. FIGS. 5A to 5C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 300.
  • FIGS. (A) And (b) is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active matrix substrate 300.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an active matrix substrate 400 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 400.
  • FIGS. 5 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of one pixel region P of an active matrix substrate 400.
  • FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view showing a region R1 including a driving TFT 41 and a second current switching TFT 44 in FIG. 20.
  • 12 is a cross-sectional view showing a region corresponding to a region R1 in an active matrix substrate 900A of Comparative Example 2.
  • FIG. FIG. 21A is a plan view showing a region R1 in FIG. 20, and FIG. 21B is a plan view showing a region corresponding to the region R1 in the active matrix substrate 900A of Comparative Example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the peripheral circuit with which the active matrix substrate 100, 200, 300, and 400 is provided.
  • the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention is widely used in various display devices, electronic devices, and the like.
  • this invention is not limited to the following embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the active matrix substrate 100.
  • the active matrix substrate 100 has a display area DR and a peripheral area FR.
  • the display area DR is defined by a plurality of pixel areas P.
  • the plurality of pixel regions P are arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the display area DR is sometimes called an “active area”.
  • the peripheral area FR is located around the display area DR.
  • the peripheral area FR may be referred to as a “frame area”.
  • a peripheral circuit (not shown) is provided in the peripheral region FR.
  • FIGS. 2 and 3 are a cross-sectional view and a plan view schematically showing the active matrix substrate 100, respectively.
  • the circuit TFT provided in the peripheral region FR is shown on the left side
  • the pixel TFT provided in the display region DR is shown on the right side.
  • FIG. 3 shows one pixel region P. 2 and 3 illustrate an active matrix substrate 100 used in an FFS (Fringe Field Switching) mode liquid crystal display device.
  • FFS Ringe Field Switching
  • the active matrix substrate 100 includes a substrate 1 and a first TFT 10 and a second TFT 20 supported on the substrate 1 as shown in FIGS.
  • the first TFT 10 is disposed in the peripheral region FR.
  • the second TFT 20 is disposed in the display area DR.
  • the first TFT 10 includes a crystalline silicon semiconductor layer 11 as an active layer. That is, the first TFT 10 is a crystalline silicon TFT.
  • the first TFT 10 is a circuit TFT constituting a peripheral circuit.
  • the first TFT 10 includes a first gate insulating layer GI1, a first gate electrode 12, a first source electrode 13, and a first drain electrode 14 in addition to the crystalline silicon semiconductor layer 11 described above.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 11 is a polycrystalline silicon layer (for example, a low-temperature polysilicon (LTPS) layer).
  • LTPS low-temperature polysilicon
  • a base coat layer (underlayer) 2 is provided on the substrate 1, and the crystalline silicon semiconductor layer 11 is provided on the base coat layer 2.
  • the first gate insulating layer GI1 is provided on the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the first insulating layer IL1 including the first gate insulating layer GI1 is formed on the base coat layer 2 and the crystalline silicon semiconductor layer 11, and a part of the first insulating layer IL1 (crystalline A portion covering the silicon semiconductor layer 11) functions as the first gate insulating layer GI1.
  • the first gate electrode 12 is provided on the first gate insulating layer GI1.
  • the first gate electrode 12 faces the crystalline silicon semiconductor layer 11 via the first gate insulating layer GI1.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are electrically connected to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • a second insulating layer (interlayer insulating layer) IL2 including a portion covering the first gate electrode 12 is provided on the first insulating layer IL1.
  • the second insulating layer IL2 is a single layer having no stacked structure.
  • a third insulating layer (protective layer) IL3 is provided on the second insulating layer IL2.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are provided on the third insulating layer IL3.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are formed in a first contact hole CH1 formed in the first insulating layer IL1 (first gate insulating layer GI1), the second insulating layer IL2, and the third insulating layer IL3.
  • the second contact hole CH2 is connected to the crystalline silicon semiconductor layer 11 respectively.
  • the second TFT 20 includes an oxide semiconductor layer 21 as an active layer. That is, the second TFT 20 is an oxide semiconductor TFT. Further, the second TFT 20 is a pixel TFT disposed in each of the plurality of pixel regions P.
  • the second TFT 20 includes a second gate insulating layer GI2, a second gate electrode 22, a second source electrode 23, and a second drain electrode 24 in addition to the oxide semiconductor layer 21 described above.
  • the oxide semiconductor layer 21 includes, for example, an In—Ga—Zn—O based semiconductor.
  • the oxide semiconductor layer 21 is provided over the second insulating layer IL2.
  • the second gate insulating layer GI2 is provided on the oxide semiconductor layer 21.
  • the second gate insulating layer GI2 is formed in an island shape only in a region overlapping the second gate electrode 22.
  • the second gate electrode 22 is provided on the second gate insulating layer GI2.
  • the second gate electrode 22 faces the oxide semiconductor layer 21 with the second gate insulating layer GI2 interposed therebetween.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are electrically connected to the oxide semiconductor layer 21.
  • the third insulating layer IL3 includes a portion that covers the oxide semiconductor layer 21, the second gate insulating layer GI2, and the second gate electrode 22, and the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 It is provided on the insulating layer IL3.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are connected to the oxide semiconductor layer 21 in the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 formed in the third insulating layer IL3, respectively. When viewed from the normal direction of the substrate surface, each of the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 does not overlap the second gate electrode 22.
  • a fourth insulating layer (protective layer) IL4 is provided on the third insulating layer IL3 so as to cover the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24. ing.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure.
  • the active matrix substrate 100 includes a gate bus line (scanning wiring) GL, a source bus line (signal wiring) SL, a pixel electrode 30, and a common electrode 31.
  • the gate bus line GL extends in the row direction and is electrically connected to the second gate electrode 22 of the second TFT 20. In the illustrated example, a portion of the gate bus line GL that overlaps the oxide semiconductor layer 21 functions as the second gate electrode 22.
  • the source bus line SL extends in the column direction and is electrically connected to the second source electrode 23 of the second TFT 20.
  • the second source electrode 23 is extended from the source bus line SL.
  • the common electrode 31 is provided in common to the plurality of pixel regions P, and a common potential is applied to the entire display region DR.
  • the planarizing layer 7 is provided on the fourth insulating layer IL4, and the common electrode 31 is provided on the planarizing layer 7.
  • the planarizing layer 7 is formed from an organic insulating material (for example, a photosensitive resin material).
  • the pixel electrode 30 is provided in each of the plurality of pixel regions P, and is electrically connected to the second drain electrode 24 of the second TFT 20.
  • the dielectric layer 8 is provided so as to cover the common electrode 31, and the pixel electrode 30 is provided on the dielectric layer 8.
  • the pixel electrode 30 is connected to the second drain electrode 24 in the pixel contact hole CHP formed in the fourth insulating layer IL4, the planarization layer 7, and the dielectric layer 8.
  • the pixel electrode 30 has at least one (three in the example shown in FIG. 3) slits 30a.
  • the active matrix substrate 100 further includes a first light shielding layer 9a and a second light shielding layer 9b.
  • the first light shielding layer 9 a is provided below the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the first light shielding layer 9a overlaps the crystalline silicon semiconductor layer 11 when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • the second light shielding layer 9 b is provided below the oxide semiconductor layer 21.
  • the second light shielding layer 9b overlaps the oxide semiconductor layer 21 when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • the first light shielding layer 9 a and the second light shielding layer 9 b are covered with the base coat layer 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an active matrix substrate 900 of Comparative Example 1.
  • the active matrix substrate 900 of the comparative example includes a substrate 901 and a first TFT 910 and a second TFT 920 supported by the substrate 901, as shown in FIG.
  • the first TFT 910 is disposed in the peripheral region FR.
  • the second TFT 920 is disposed in the display area DR.
  • the first TFT 910 has a top gate structure and the second TFT 920 has a bottom gate structure.
  • the first TFT 910 is a crystalline silicon TFT including a crystalline silicon semiconductor layer 911 as an active layer, and is a circuit TFT.
  • the first TFT 910 includes a first gate insulating layer GI1 ', a first gate electrode 912, a first source electrode 913, and a first drain electrode 914 in addition to the crystalline silicon semiconductor layer 911 described above.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 911 is provided on the base coat layer 902 formed on the substrate 901.
  • a light shielding layer 909 is provided below the crystalline silicon semiconductor layer 911 so as to overlap the crystalline silicon semiconductor layer 911.
  • the first gate insulating layer GI ⁇ b> 1 ′ is provided on the crystalline silicon semiconductor layer 911. More specifically, a first insulating layer IL1 ′ including a first gate insulating layer GI1 ′ is formed over the base coat layer 902 and the crystalline silicon semiconductor layer 911, and one of the first insulating layers IL1 ′. The portion (the portion covering the crystalline silicon semiconductor layer 911) functions as the first gate insulating layer GI1 ′.
  • the first gate electrode 912 is provided on the first gate insulating layer GI1 'so as to face the crystalline silicon semiconductor layer 911 with the first gate insulating layer GI1' interposed therebetween.
  • the first source electrode 913 and the first drain electrode 914 are electrically connected to the crystalline silicon semiconductor layer 911.
  • a second insulating layer IL2 ′ including a portion covering the first gate electrode 912 is provided on the first insulating layer IL1 ′.
  • the first source electrode 913 and the first drain electrode 914 are provided with a second insulating layer. It is provided on the layer IL2 ′.
  • the first source electrode 913 and the first drain electrode 914 are formed of crystalline silicon in the first contact hole CH1 ′ and the second contact hole CH2 ′ formed in the first insulating layer IL1 ′ and the second insulating layer Il2 ′, respectively.
  • the semiconductor layer 911 is connected.
  • the second TFT 920 is an oxide semiconductor TFT including an oxide semiconductor layer 921 as an active layer, and is a pixel TFT.
  • the second TFT 920 includes a second gate insulating layer GI ⁇ b> 2 ′, a second gate electrode 922, a second source electrode 923, and a second drain electrode 924 in addition to the oxide semiconductor layer 921 described above.
  • the second gate electrode 922 is provided on the first insulating layer IL1 '.
  • the second gate electrode 922 is covered with a second insulating layer IL2 '.
  • a portion of the second insulating layer IL2 'that covers the second gate electrode 922 functions as the second gate insulating layer GI2'.
  • the oxide semiconductor layer 921 is provided on the second gate insulating layer GI2 ', and faces the second gate electrode 922 with the second gate insulating layer GI2' interposed therebetween.
  • the second source electrode 923 and the second drain electrode 924 are provided so as to be in contact with the upper surface of the oxide semiconductor layer 921.
  • a third insulating layer IL3 ′ is provided on the second insulating layer IL2 ′ so as to cover the first source electrode 913, the first drain electrode 914, the second source electrode 923, and the second drain electrode 924. .
  • a planarization layer 907 is provided over the third insulating layer IL3 ', and a common electrode 931 is provided over the planarization layer 907.
  • a dielectric layer 908 is provided so as to cover the common electrode 931, and a pixel electrode 930 is provided on the dielectric layer 908.
  • the pixel electrode 930 is connected to the second drain electrode 924 in the pixel contact hole CHP ′ formed in the third insulating layer IL3 ′, the planarization layer 907, and the dielectric layer 908.
  • the first TFT 910 that is a circuit TFT has a top gate structure
  • the second TFT 920 that is a pixel TFT has a bottom gate structure.
  • the current drivability is reduced because the thickness d of the second gate insulating layer GI2 'is large in order to ensure the breakdown voltage between the source and the gate.
  • the on-current Ion of the second TFT 920 can be increased, that is, the current driving capability can be increased.
  • the first TFT 910 which is a circuit TFT is a crystalline silicon TFT and has a low withstand voltage, when a high high-level potential Vgh is supplied as the gate voltage Vg, a leakage current increases or reliability decreases. There is a risk of
  • the second TFT 920 having the bottom gate structure in consideration of alignment accuracy and the like, a region where the second drain electrode 924 and the second gate electrode 922 overlap when viewed from the substrate normal direction (dotted line in FIG. 4). Is designed so that there is an area OR) surrounded by. For this reason, the gate-drain capacitance Cgd is relatively large, and the variation of the gate-drain capacitance Cgd also becomes large. For this reason, the in-plane distribution of flicker becomes large, and the display quality deteriorates.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure. That is, not only the first TFT 10 that is a circuit TFT but also the second TFT 20 that is a pixel TFT has a top gate structure.
  • the second TFT 20 has a top gate structure, there is no region in which the second gate electrode 22 and the second source electrode 23 overlap with each other only through the second gate insulating layer GI2. Therefore, the thickness of the second gate insulating layer GI2 is reduced. Can be small. Therefore, the current driving capability of the second TFT 20 can be increased. Moreover, since it is not necessary to arrange the second gate electrode 22 and the second drain electrode 24 so as to overlap each other, the gate-drain parasitic capacitance Cgd can be reduced. For this reason, the in-plane distribution of flicker can be greatly reduced, and a reduction in display quality can be suppressed.
  • the second light shielding layer 9b When the second light shielding layer 9b is made of a conductive material, the second light shielding layer 9b may be electrically connected to the second gate electrode 22. As a result, the gate voltage applied to the second gate electrode 22 is also applied to the second light shielding layer 9b, so that the second light shielding layer 9b functions as a further gate electrode (back gate electrode) of the second TFT 20. Can do. Therefore, the on-current of the second TFT 20 can be further increased to further improve the current driving capability.
  • the oxide semiconductor layer 21 preferably does not have a stacked structure (is a single layer).
  • FIG. 5 to 9 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • FIG. 5 to 9 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 100.
  • a first light shielding layer 9a and a second light shielding layer 9b are formed on a substrate 1.
  • the first light shielding layer 9a and the second light shielding layer 9b can be formed by depositing a light shielding film on the substrate 1 and then patterning the light shielding film.
  • the material of the light shielding film is, for example, a MoW alloy.
  • the thickness of the first light shielding layer 9a and the second light shielding layer 9b is, for example, not less than 50 nm and not more than 500 nm.
  • the base coat layer 2 is formed so as to cover the substrate 1, the first light shielding layer 9a, and the second light shielding layer 9b.
  • the base coat layer 2 has a laminated structure including, for example, a silicon nitride (SiNx) layer as a lower layer and a silicon oxide (SiOx) layer as an upper layer, but is not limited to this.
  • a crystalline silicon semiconductor layer 11 (here, a polycrystalline silicon layer) is formed on the base coat layer 2. Specifically, first, an amorphous silicon (a-Si) film is deposited on the base coat layer 2, and then the amorphous silicon film is crystallized to form a polycrystalline silicon film.
  • the amorphous silicon film can be deposited by, for example, a plasma CVD method or a sputtering method. Crystallization of the amorphous silicon film can be performed, for example, by irradiation with excimer laser light.
  • the island-shaped crystalline silicon semiconductor layer 11 can be formed by patterning the polycrystalline silicon film.
  • the thickness of the crystalline silicon semiconductor layer 11 is, for example, not less than 30 nm and not more than 100 nm.
  • the first insulating layer IL1 including the first gate insulating layer GI1 is formed so as to cover the base coat layer 2 and the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the first insulating layer IL1 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer.
  • the thickness of the first insulating layer IL1 is, for example, not less than 50 nm and not more than 200 nm.
  • the first gate electrode 12 is formed on the first insulating layer IL1 so as to face the crystalline silicon semiconductor layer 11 with the first insulating layer IL1 interposed therebetween.
  • the first gate electrode 12 can be formed by depositing a gate conductive film on the first insulating layer IL1 and then patterning the gate conductive film.
  • a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used.
  • Mo molybdenum
  • tungsten (W) tungsten
  • Al aluminum
  • Cu copper
  • Ti titanium
  • tantalum (Ta) tantalum
  • the first gate electrode 12 may have a stacked structure including a plurality of layers formed from different conductive materials.
  • the thickness of the first gate electrode 12 is, for example, not less than 50 nm and not more than 500 nm.
  • an impurity is implanted into the crystalline silicon semiconductor layer 11 using the first gate electrode 12 as a mask, thereby forming a source region and a drain region.
  • a region where no impurity is implanted becomes a channel region (active region).
  • a second insulating layer IL2 is formed so as to cover the first insulating layer IL1 and the first gate electrode 12.
  • the second insulating layer IL2 is, for example, a silicon oxide layer (SiOx) layer, a silicon nitride (SiNx) layer, or a silicon oxynitride (SiNxOy) layer.
  • the thickness of the second insulating layer IL2 is, for example, not less than 150 nm and not more than 500 nm.
  • the oxide semiconductor layer 21 is formed on the second insulating layer IL2.
  • the oxide semiconductor layer 21 can be formed by patterning the oxide semiconductor film after depositing the oxide semiconductor film over the second insulating layer IL2.
  • the thickness of the oxide semiconductor 21 is, for example, not less than 10 nm and not more than 150 nm.
  • the second gate insulating layer GI ⁇ b> 2 and the second gate electrode 22 are formed on the oxide semiconductor layer 21. Specifically, first, after depositing an insulating film so as to cover the oxide semiconductor layer 21, a conductive film for gate is deposited thereon. Next, the second gate electrode 22 is formed by patterning the gate conductive film. Thereafter, etching is performed using the second gate electrode 22 as a mask, and the portion of the insulating film that is not covered with the second gate electrode 22 is removed, whereby the second gate insulating layer GI2 can be formed.
  • the second gate insulating layer GI2 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer.
  • the thickness of the second gate insulating layer GI2 is, for example, not less than 80 nm and not more than 250 nm.
  • Examples of the material for the conductive film for the gate to be the second gate electrode 22 include metals such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), and tantalum (Ta). These alloys can be used.
  • a metal oxide for example, ITO
  • an oxide semiconductor for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor
  • the thickness of the second gate electrode 22 is, for example, not less than 30 nm and not more than 500 nm.
  • a third insulating layer IL3 is formed so as to cover the oxide semiconductor layer 21, the second gate insulating layer GI2, and the second gate electrode 22.
  • the third insulating layer IL3 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer, a silicon nitride (SiNx) layer, or a silicon oxynitride (SiNxOy) layer.
  • the third insulating layer IL3 may have a stacked structure in which these layers are stacked.
  • the thickness of the third insulating layer IL3 is, for example, not less than 150 nm and not more than 500 nm.
  • the first contact hole CH1 is formed so that a part (the source region and the drain region) of the crystalline silicon semiconductor layer 11 is exposed to the first insulating layer IL1, the second insulating layer IL2, and the third insulating layer IL3. Then, a second contact hole CH2 is formed. In addition, the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 are formed in the third insulating layer IL3 so that a part of the oxide semiconductor layer 21 (source contact region and drain contact region) is exposed.
  • the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are formed on the third insulating layer IL3. Specifically, after the source / drain conductive film is deposited on the third insulating layer IL3, the source / drain conductive film is patterned to thereby form the first source electrode 13, the first drain electrode 14, and the second conductive film. A source electrode 23 and a second drain electrode 24 can be formed.
  • a material of the conductive film for source / drain for example, a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used. Can be used.
  • the thicknesses of the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm.
  • the fourth insulating layer IL4 covering the third insulating layer IL3, the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24.
  • the fourth insulating layer IL4 is, for example, a silicon nitride (SiNx) layer.
  • the thickness of the fourth insulating layer IL4 is, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm. Note that the fourth insulating layer IL4 may be omitted.
  • the planarizing layer 7 is formed on the fourth insulating layer IL4.
  • the planarization layer 7 is formed from, for example, a photosensitive resin material.
  • the thickness of the planarization layer 7 is not less than 1.5 ⁇ m and not more than 3.0 ⁇ m, for example.
  • An opening 7 a is formed in a region of the planarizing layer 7 that will later become the pixel contact hole CHP.
  • the common electrode 31 is formed on the planarization layer 7.
  • the common electrode 31 can be formed by depositing a transparent conductive film on the planarizing layer 7 and then patterning the transparent conductive film.
  • a transparent conductive film for example, ITO can be used.
  • the thickness of the common electrode 31 is, for example, not less than 40 nm and not more than 150 nm.
  • the dielectric layer 8 is formed so as to cover the planarization layer 7 and the common electrode 31.
  • the dielectric layer 8 is, for example, a silicon nitride (SiNx) layer.
  • the thickness of the dielectric layer 8 is, for example, not less than 100 nm and not more than 400 nm.
  • the pixel contact hole CHP is formed by forming an opening in the dielectric layer 8 and the fourth insulating layer IL4 in a region to be the pixel contact hole CHP.
  • the pixel electrode 30 is formed on the dielectric layer 8.
  • the pixel electrode 30 can be formed by depositing a transparent conductive film on the dielectric layer 8 and then patterning the transparent conductive film.
  • a transparent conductive film for example, ITO can be used.
  • the thickness of the pixel electrode 30 is, for example, not less than 40 nm and not more than 150 nm. In this way, the active matrix substrate 100 can be obtained.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the active matrix substrate 200.
  • the active matrix substrate 200 in the present embodiment is different from the active matrix substrate 100 in the first embodiment in the number of stacked insulating layers.
  • the active matrix substrate 100 according to the first embodiment includes five insulating layers between the base coat layer 2 and the planarizing layer 7, specifically, a first insulating layer IL1 (including the first gate insulating layer GI1).
  • the second insulating layer IL2, the second gate insulating layer GI2, the third insulating layer IL3, and the fourth insulating layer IL4 are stacked.
  • the active matrix substrate 200 of the present embodiment has four insulating layers between the base coat layer 2 and the planarizing layer 7, specifically, the first insulating layer IL1 ( A first gate insulating layer GI1), a second gate insulating layer GI2, a second insulating layer IL2, and a third insulating layer IL3 are stacked.
  • the first insulating layer IL1 A first gate insulating layer GI1
  • a second gate insulating layer GI2 a second insulating layer IL2
  • a third insulating layer IL3 are stacked.
  • the active matrix substrate 200 includes a first TFT 10 that is a circuit TFT disposed in the peripheral region FR and a second TFT 20 that is a pixel TFT disposed in the display region DR.
  • the first TFT 10 is a crystalline silicon TFT including the crystalline silicon semiconductor layer 11 as an active layer.
  • the first TFT 10 includes a first gate insulating layer GI 1, a first gate electrode 12, a first source electrode 13, and a first drain electrode 14 in addition to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 11 is provided on the base coat layer 2.
  • the first gate insulating layer GI1 is provided on the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • a first insulating layer IL1 including the first gate insulating layer GI1 is formed on the base coat layer 2 and the crystalline silicon semiconductor layer 11, and a part of the first insulating layer IL1 (the crystalline silicon semiconductor layer 11 is formed). The portion to be covered functions as the first gate insulating layer GI1.
  • the first gate electrode 12 is provided on the first gate insulating layer GI1.
  • the first gate electrode 12 faces the crystalline silicon semiconductor layer 11 via the first gate insulating layer GI1.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are electrically connected to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • a second insulating layer IL2 including a portion covering the first gate electrode 12 is provided on the first insulating layer IL1.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are provided on the second insulating layer IL2.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are formed in the first contact hole CH1 and the second contact hole CH2 formed in the first insulating layer IL1 (first gate insulating layer GI1) and the second insulating layer IL2. Each is connected to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the second TFT 20 is an oxide semiconductor TFT including an oxide semiconductor layer 21 as an active layer.
  • the second TFT 20 includes a second gate insulating layer GI 2, a second gate electrode 22, a second source electrode 23, and a second drain electrode 24 in addition to the oxide semiconductor layer 21.
  • the oxide semiconductor layer 21 is provided on the first insulating layer IL1.
  • the second gate insulating layer GI2 is provided on the oxide semiconductor layer 21.
  • the second gate insulating layer GI2 is formed in an island shape only in a region overlapping the second gate electrode 22.
  • the second gate electrode 22 is provided on the second gate insulating layer GI2.
  • the second gate electrode 22 faces the oxide semiconductor layer 21 with the second gate insulating layer GI2 interposed therebetween.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are electrically connected to the oxide semiconductor layer 21.
  • the second insulating layer IL2 includes a portion that covers the oxide semiconductor layer 21, the second gate insulating layer GI2, and the second gate electrode 22, and the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 Provided on the insulating layer IL2.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are respectively connected to the oxide semiconductor layer 21 in the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 formed in the second insulating layer IL2. When viewed from the normal direction of the substrate surface, each of the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 does not overlap the second gate electrode 22.
  • the third insulating layer IL3 is provided on the second insulating layer IL2 so as to cover the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure.
  • the planarizing layer 7 is provided on the third insulating layer IL3, and the common electrode 31 is provided on the planarizing layer 7.
  • the dielectric layer 8 is provided so as to cover the common electrode 31, and the pixel electrode 30 is provided on the dielectric layer 8.
  • the pixel electrode 30 is connected to the second drain electrode 24 in the pixel contact hole CHP formed in the third insulating layer IL3, the planarizing layer 7, and the dielectric layer 8.
  • a first light shielding layer 9 a is provided below the crystalline silicon semiconductor layer 11 so as to overlap the crystalline silicon semiconductor layer 11 when viewed from the normal direction of the substrate surface. Further, a second light shielding layer 9b is provided below the oxide semiconductor layer 21 so as to overlap the oxide semiconductor layer 21 when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure, the reliability of the circuit TFT (first TFT 10) is the same as that of the active matrix substrate 100 of the first embodiment. Therefore, it is possible to improve the current driving capability of the pixel TFT (second TFT 20) without causing deterioration in performance and display quality.
  • the active matrix substrate 200 of the present embodiment has a smaller number of insulating layers than the active matrix substrate 100 of the first embodiment, the number of manufacturing steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Can do.
  • the second light shielding layer 9b is the second light shielding layer 9b. It may be electrically connected to the gate electrode 22.
  • the second light shielding layer 9b can function as a further gate electrode (back gate electrode) of the second TFT 20, so that the on-current of the second TFT 20 can be further increased to further improve the current driving capability.
  • 11 and 12 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 200.
  • a first light shielding layer 9a, a second light shielding layer 9b, a base coat layer 2, a crystalline silicon semiconductor layer 11, a first insulating layer IL1 (first gate) Insulating layer GI1) and first gate electrode 12 are sequentially formed. These steps can be performed in the same manner as the steps described with reference to FIGS. 5A to 6A for the active matrix substrate 100 of the first embodiment. Thereafter, impurities are implanted into the crystalline silicon semiconductor layer 11 using the first gate electrode 12 as a mask, thereby forming a source region and a drain region. In the crystalline silicon semiconductor layer 11, a region where no impurity is implanted becomes a channel region (active region).
  • the oxide semiconductor layer 21 is formed on the first insulating layer IL1. Specifically, after depositing an oxide semiconductor film over the first insulating layer IL1, the oxide semiconductor layer 21 can be formed by patterning the oxide semiconductor film.
  • the thickness of the oxide semiconductor 21 is, for example, not less than 10 nm and not more than 150 nm.
  • the second gate insulating layer GI ⁇ b> 2 and the second gate electrode 22 are formed on the oxide semiconductor layer 21. Specifically, first, after depositing an insulating film so as to cover the oxide semiconductor layer 21, a conductive film for gate is deposited thereon. Next, the second gate electrode 22 is formed by patterning the gate conductive film. Thereafter, etching is performed using the second gate electrode 22 as a mask, and the portion of the insulating film that is not covered with the second gate electrode 22 is removed, whereby the second gate insulating layer GI2 can be formed.
  • the second gate insulating layer GI2 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer.
  • the thickness of the second gate insulating layer GI2 is, for example, not less than 80 nm and not more than 250 nm.
  • Examples of the material for the conductive film for the gate to be the second gate electrode 22 include metals such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), and tantalum (Ta). These alloys can be used.
  • a metal oxide for example, ITO
  • an oxide semiconductor for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor
  • the thickness of the second gate electrode 22 is, for example, not less than 30 nm and not more than 500 nm.
  • a second insulating layer IL2 is formed so as to cover the first gate electrode 12, the oxide semiconductor layer 21, the second gate insulating layer GI2, and the second gate electrode 22.
  • the second insulating layer IL2 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer, a silicon nitride (SiNx) layer, or a silicon oxynitride (SiNxOy) layer.
  • the second insulating layer IL2 may have a stacked structure in which these layers are stacked.
  • the thickness of the second insulating layer IL2 is, for example, not less than 150 nm and not more than 500 nm.
  • the first contact hole CH1 and the second contact hole CH2 are formed in the first insulating layer IL1 and the second insulating layer IL2 so that a part of the crystalline silicon semiconductor layer 11 (source region and drain region) is exposed.
  • the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 are formed in the second insulating layer IL2 so that a part of the oxide semiconductor layer 21 (source contact region and drain contact region) is exposed.
  • the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are formed on the second insulating layer IL2.
  • a source / drain conductive film is deposited on the second insulating layer IL2, and then the source / drain conductive film is patterned, whereby the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second A source electrode 23 and a second drain electrode 24 can be formed.
  • a material of the conductive film for source / drain for example, a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used. Can be used.
  • the thicknesses of the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm.
  • IL3 is formed.
  • the third insulating layer IL3 is, for example, a silicon nitride (SiNx) layer.
  • the thickness of the third insulating layer IL3 is, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm. Note that the third insulating layer IL3 may be omitted.
  • the planarization layer 7, the common electrode 31, the dielectric layer 8, and the pixel electrode 30 are sequentially formed on the third insulating layer IL3. These steps can be performed in the same manner as the steps described with reference to FIGS. 8A to 9B for the active matrix substrate 100 of the first embodiment. Thus, the active matrix substrate 200 can be obtained.
  • the oxide semiconductor film is patterned before the formation of the second gate insulating layer GI2 and the second gate electrode 22 is shown.
  • the second gate insulating layer GI2 and the second gate electrode 22 may be patterned after the formation.
  • an oxide semiconductor film 21 ' is deposited on the first insulating layer IL1.
  • the second gate insulating layer GI2 and the second gate electrode 22 are formed on the oxide semiconductor film 21 '.
  • the oxide semiconductor layer 21 is formed by patterning the oxide semiconductor film 21 '.
  • the oxide semiconductor film 21 ′ when the oxide semiconductor film 21 ′ is patterned after the formation of the second gate insulating layer GI2 and the second gate electrode 22, the second gate insulating layer GI2 and When the insulating film to be formed is etched, the oxide semiconductor film 21 ′ functions as an etch stopper, and the first insulating layer IL1 can be prevented from being over-etched.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the active matrix substrate 300.
  • the active matrix substrate 300 in the present embodiment is different from the active matrix substrates 100 and 200 in the first and second embodiments in the number of stacked insulating layers.
  • the active matrix substrate 300 of the present embodiment includes a first gate insulating layer GI1, a second gate insulating layer GI2, a first insulating layer IL1, and a first insulating layer between the base coat layer 2 and the planarizing layer 7.
  • Two insulating layers IL2 are provided.
  • the first gate insulating layer GI1 and the second gate insulating layer GI2 are formed of the same insulating film, the number of insulating layers stacked between the base coat layer 2 and the planarizing layer 7 is three.
  • the first gate electrode 12 and the second gate electrode 22 are formed from the same conductive film (that is, simultaneously by patterning the same conductive film).
  • the active matrix substrate 300 includes a first TFT 10 that is a circuit TFT disposed in the peripheral region FR and a second TFT 20 that is a pixel TFT disposed in the display region DR.
  • the first TFT 10 is a crystalline silicon TFT including the crystalline silicon semiconductor layer 11 as an active layer.
  • the first TFT 10 includes a first gate insulating layer GI 1, a first gate electrode 12, a first source electrode 13, and a first drain electrode 14 in addition to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 11 is provided on the base coat layer 2.
  • the first gate insulating layer GI1 is provided on the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • the first gate electrode 12 is provided on the first gate insulating layer GI1.
  • the first gate electrode 12 faces the crystalline silicon semiconductor layer 11 via the first gate insulating layer GI1.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are electrically connected to the crystalline silicon semiconductor layer 11.
  • a first insulating layer IL1 including a portion covering the first gate insulating layer GI1 and the first gate electrode 12 is provided, and the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 Provided on the insulating layer IL1.
  • the first source electrode 13 and the first drain electrode 14 are formed on the crystalline silicon semiconductor layer 11 in the first contact hole CH1 and the second contact hole CH2 formed in the first insulating layer IL1 and the first gate insulating layer GI1, respectively. It is connected.
  • the second TFT 20 is an oxide semiconductor TFT including an oxide semiconductor layer 21 as an active layer.
  • the second TFT 20 includes a second gate insulating layer GI 2, a second gate electrode 22, a second source electrode 23, and a second drain electrode 24 in addition to the oxide semiconductor layer 21.
  • the oxide semiconductor layer 21 is provided on the base coat layer 2.
  • the second gate insulating layer GI2 is provided on the oxide semiconductor layer 21.
  • the second gate insulating layer GI2 is formed in an island shape only in a region overlapping the second gate electrode 22.
  • the second gate electrode 22 is provided on the second gate insulating layer GI2.
  • the second gate electrode 22 faces the oxide semiconductor layer 21 with the second gate insulating layer GI2 interposed therebetween.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are electrically connected to the oxide semiconductor layer 21.
  • the first insulating layer IL1 includes a portion covering the oxide semiconductor layer 21, the second gate insulating layer GI2, and the second gate electrode 22, and the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 include the first Provided on the insulating layer IL1.
  • the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 are connected to the oxide semiconductor layer 21 in the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 formed in the first insulating layer IL1, respectively. When viewed from the normal direction of the substrate surface, each of the second source electrode 23 and the second drain electrode 24 does not overlap the second gate electrode 22.
  • a second insulating layer IL2 is provided on the first insulating layer IL1 so as to cover the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure.
  • the planarizing layer 7 is provided on the second insulating layer IL2, and the common electrode 31 is provided on the planarizing layer 7.
  • the dielectric layer 8 is provided so as to cover the common electrode 31, and the pixel electrode 30 is provided on the dielectric layer 8.
  • the pixel electrode 30 is connected to the second drain electrode 24 in the pixel contact hole CHP formed in the second insulating layer IL2, the planarizing layer 7, and the dielectric layer 8.
  • a first light shielding layer 9 a is provided below the crystalline silicon semiconductor layer 11 so as to overlap the crystalline silicon semiconductor layer 11 when viewed from the normal direction of the substrate surface. Further, a second light shielding layer 9b is provided below the oxide semiconductor layer 21 so as to overlap the oxide semiconductor layer 21 when viewed from the normal direction of the substrate surface.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure, so that the circuit TFT (first TFT) is the same as the active matrix substrates 100 and 200 of the first and second embodiments.
  • the current driving capability of the pixel TFT (second TFT 20) can be improved without causing a reduction in reliability and display quality of the 1TFT 10).
  • the active matrix substrate 300 of this embodiment has a smaller number of insulating layers than the active matrix substrate 200 of the second embodiment, the number of manufacturing steps can be further reduced, and the manufacturing cost can be further increased. Reduction can be achieved.
  • the second light shielding layer 9b is the second light shielding layer 9b. It may be electrically connected to the gate electrode 22.
  • the second light shielding layer 9b can function as a further gate electrode (back gate electrode) of the second TFT 20, so that the on-current of the second TFT 20 can be further increased to further improve the current driving capability.
  • 15 to 17 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the active matrix substrate 300.
  • a first light shielding layer 9a, a second light shielding layer 9b, a base coat layer 2 and a crystalline silicon semiconductor layer 11 are sequentially formed on a substrate 1. These steps can be performed in the same manner as the steps described with reference to FIGS. 5A to 5C for the active matrix substrate 100 of the first embodiment.
  • an oxide semiconductor layer 21 is formed on the base coat layer 2.
  • the oxide semiconductor layer 21 can be formed by depositing an oxide semiconductor film over the base coat layer 2 and then patterning the oxide semiconductor film.
  • the thickness of the oxide semiconductor 21 is, for example, not less than 10 nm and not more than 150 nm.
  • the first gate insulating layer GI1 and the second gate insulating layer GI2 are formed so as to cover the base coat layer 2, the crystalline silicon semiconductor layer 11, and the oxide semiconductor layer 21.
  • a film GI ′ is formed.
  • the insulating film GI ′ is, for example, a silicon oxide (SiOx) film.
  • the thickness of the insulating film GI ′ is, for example, not less than 80 nm and not more than 250 nm.
  • the first gate electrode 12 is formed on the insulating film GI ′ so as to face the crystalline silicon semiconductor layer 11 with the insulating film GI ′ interposed therebetween, and the oxide semiconductor A second gate electrode 22 is formed so as to face the layer 21 via the insulating film GI ′.
  • the first gate electrode 12 and the second gate electrode 22 can be formed by depositing a gate conductive film on the insulating film GI ′ and then patterning the gate conductive film.
  • the conductive film for the gate for example, a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used. Can do.
  • the first gate electrode 12 and the second electrode 22 may have a stacked structure including a plurality of layers formed from different conductive materials. The thickness of the first gate electrode 12 and the second gate electrode 22 is, for example, not less than 30 nm and not more than 500 nm.
  • a source region and a drain region are formed by implanting impurities into the crystalline silicon semiconductor layer 11 using the first gate electrode 12 as a mask.
  • a region where no impurity is implanted becomes a channel region (active region).
  • the first gate insulating layer GI1 and the second gate insulating layer GI2 are formed by patterning the insulating film GI '.
  • a resist mask is used for forming the first gate insulating layer GI1
  • the second gate electrode 22 is used for forming the second gate insulating layer GI2.
  • a first insulating layer IL1 is formed so as to cover the first gate electrode 12, the second gate electrode 22, the oxide semiconductor layer 21, and the like.
  • the first insulating layer IL1 is, for example, a silicon oxide (SiOx) layer, a silicon nitride (SiNx) layer, or a silicon oxynitride (SiNxOy) layer.
  • the first insulating layer IL1 may have a stacked structure in which these layers are stacked.
  • the thickness of the first insulating layer IL1 is, for example, not less than 150 nm and not more than 500 nm.
  • the first contact hole CH1 and the second contact hole CH2 are formed in the first insulating layer IL1 and the first gate insulating layer GI1 so that a part of the crystalline silicon semiconductor layer 11 (source region and drain region) is exposed.
  • the third contact hole CH3 and the fourth contact hole CH4 are formed in the first insulating layer IL1 so that a part of the oxide semiconductor layer 21 (source contact region and drain contact region) is exposed.
  • the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are formed on the first insulating layer IL1.
  • a source / drain conductive film is deposited on the first insulating layer IL1, and then the source / drain conductive film is patterned, whereby the first source electrode 13, the first drain electrode 14, and the second conductive film are patterned.
  • a source electrode 23 and a second drain electrode 24 can be formed.
  • a material of the conductive film for source / drain for example, a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used. Can be used.
  • the thicknesses of the first source electrode 13, the first drain electrode 14, the second source electrode 23, and the second drain electrode 24 are, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm.
  • IL2 is formed.
  • the second insulating layer IL2 is, for example, a silicon nitride (SiNx) layer.
  • the thickness of the second insulating layer IL2 is, for example, not less than 100 nm and not more than 500 nm. Note that the second insulating layer IL2 may be omitted.
  • the planarizing layer 7, the common electrode 31, the dielectric layer 8, and the pixel electrode 30 are sequentially formed on the second insulating layer IL2. These steps can be performed in the same manner as the steps described with reference to FIGS. 8A to 9B for the active matrix substrate 100 of the first embodiment. In this way, the active matrix substrate 300 can be obtained.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing the active matrix substrate 400.
  • the active matrix substrate 400 in the present embodiment is different from the active matrix substrate 300 in the third embodiment in that it is used for a bottom emission type organic EL (electroluminescence) display device.
  • the active matrix substrate 400 will be described with a focus on differences from the active matrix substrate 300 of the third embodiment.
  • the first TFT 10 and the second TFT 20 included in the active matrix substrate 400 have substantially the same configuration as the first TFT 10 and the second TFT 20 included in the active matrix substrate of the third embodiment.
  • the color filter layer 6 is provided on the second insulating layer IL2, and the planarization layer 7 is provided on the color filter layer 6.
  • a pixel electrode 30 is provided on the planarization layer 7. The pixel electrode 30 is connected to the drain electrode 24 of the second TFT 20 in the pixel contact hole CHP formed in the planarization layer 7 and the color filter layer 6.
  • each of the first TFT 10 and the second TFT 20 has a top gate structure, the reliability of the circuit TFT (first TFT 10) is the same as that of the active matrix substrate 100 of the first embodiment. Therefore, it is possible to improve the current driving capability of the pixel TFT (second TFT 20) without causing deterioration in performance and display quality.
  • the second light shielding layer 9b is the second light shielding layer 9b. It may be electrically connected to the gate electrode 22.
  • the second light shielding layer 9b can function as a further gate electrode (back gate electrode) of the second TFT 20, so that the on-current of the second TFT 20 can be further increased to further improve the current driving capability.
  • the first light shielding layer 9a and the second light shielding layer 9b may be omitted.
  • FIGS. 19A, 19B, and 19C are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the active matrix substrate 400.
  • FIGS. 19A, 19B, and 19C are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the active matrix substrate 400.
  • the first light shielding layer 9a to the second insulating layer IL2 are sequentially formed on the substrate 1. These steps can be performed in the same manner as the steps described with reference to FIGS. 15A to 17A for the active matrix substrate 300 of the third embodiment.
  • the color filter layer 6 and the planarizing layer 7 are sequentially formed on the second insulating layer IL2.
  • the color filter layer 6 is formed from, for example, a colored photosensitive resin material.
  • the planarization layer 7 is formed from, for example, a photosensitive resin material.
  • a pixel contact hole CHP is formed in the planarizing layer 7, the color filter layer 6, and the second insulating layer IL2 so as to expose the second drain electrode 24.
  • the pixel electrode 30 is formed on the planarizing layer 7.
  • the pixel electrode 30 can be formed by depositing a conductive film and then patterning the conductive film.
  • the pixel electrode 30 is, for example, an ITO layer.
  • an organic EL layer (not shown) and a reflective electrode (common electrode) are further stacked.
  • the reflective electrode has, for example, a structure in which an ITO layer, silver (Ag layer), and ITO layer are laminated. Each pixel is delimited by a bank-like bank layer. In this way, the active matrix substrate 400 can be obtained.
  • FIG. 20 shows an example of an equivalent circuit of one pixel region P of the active matrix substrate 400.
  • the pixel region P includes a driving TFT 41, a selection TFT 42, a first current switching TFT 43, a second current switching TFT 44, a capacitor 45, and an OLED (organic light emitting diode) 46.
  • the gate electrode of the driving TFT 41 is connected to the source electrode of the selection TFT 42 and one of the pair of electrodes (first electrode) constituting the capacitor 45.
  • the source electrode of the driving TFT 41 is connected to the drain electrodes of the first and second current switching TFTs 43 and 44.
  • the drain electrode of the driving TFT 41 is connected to the drain electrode of the selection TFT 42 and the anode electrode of the OLED 46.
  • the gate electrode of the selection TFT 42 is connected to the first gate bus line GL1.
  • the source electrode of the selection TFT 42 is connected to the gate electrode of the driving TFT 41.
  • the drain electrode of the selection TFT 42 is connected to the drain electrode of the driving TFT 41.
  • the gate electrode of the first current switching TFT 43 is connected to the first gate bus line GL1.
  • the source electrode of the first current switching TFT 43 is connected to the source bus line SL.
  • the drain electrode of the first current switching TFT 43 is connected to the source electrode of the driving TFT 41 and the other (second electrode) of the pair of electrodes constituting the capacitor 45.
  • the gate electrode of the second current switching TFT 44 is connected to the second gate bus line GL2.
  • the source electrode of the second current switching TFT 44 is connected to the current supply line CL.
  • the current supply line CL is connected to the positive power supply VDD.
  • the drain electrode of the second current switching TFT 44 is connected to the source electrode of the driving TFT 41.
  • the OLED 46 includes an anode electrode connected to the drain electrode of the driving TFT 41, an organic EL layer formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the organic EL layer.
  • the organic EL layer has, for example, a stacked structure of a hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer or a stacked structure of hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer. Have.
  • the organic EL layer may further include a layer for improving the light emission efficiency and lifetime of the organic light emitting layer.
  • the cathode electrode is connected to the negative power supply VSS.
  • the pixel circuit shown in FIG. 20 operates as follows.
  • the driving TFT 41 is in a state where the gate electrode and the drain electrode are connected, that is, The diode is connected. Therefore, the voltage corresponding to the data current I DATA supplied from the source bus line SL is charged in the capacitor 45.
  • the current supply line CL A current is supplied to the OLED 46 via the second current switching TFT 44 and the driving TFT 41 (turned on by the voltage charged in the capacitor 45), and the OLED 46 emits light.
  • the driving TFT 41 in the configuration illustrated in FIG. 20 corresponds to the second TFT 20 illustrated in FIG. That is, the driving TFT 41 is an oxide semiconductor TFT.
  • the selection TFT 42, the first current switching TFT 43, and the second current switching TFT 44 may be oxide semiconductor TFTs, or crystals formed from the same semiconductor film as the crystalline silicon semiconductor layer 11 of the first TFT 10. It may be a crystalline silicon TFT (hereinafter referred to as “third TFT”) including a crystalline silicon semiconductor layer as an active layer.
  • both the second TFT 20 and the third TFT have a top gate structure. As will be described, this is advantageous for high definition.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a region R1 including the driving TFT 41 and the second current switching TFT 44 in FIG.
  • the driving TFT 41 (second TFT 20) is an oxide semiconductor TFT including the oxide semiconductor layer 21.
  • the second current switching TFT 44 (third TFT 50) is a crystalline silicon TFT including the crystalline silicon semiconductor layer 51.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 51 of the third TFT 50 is provided on the base coat layer 2.
  • the gate insulating layer (third gate insulating layer) GI ⁇ b> 3 of the third TFT 50 is provided on the crystalline silicon semiconductor layer 51.
  • the gate electrode (third gate electrode) 52 of the third TFT 50 is provided on the third gate insulating layer GI3.
  • the third gate electrode 52 faces the crystalline silicon semiconductor layer 51 with the third gate insulating layer GI3 interposed therebetween.
  • the source electrode (third source electrode) 53 of the third TFT 50 is electrically connected to the crystalline silicon semiconductor layer 51.
  • the third source electrode 53 is provided on the first insulating layer IL1.
  • the third source electrode 53 is connected to the crystalline silicon semiconductor layer 51 in the fifth contact hole CH5 formed in the first insulating layer IL1 and the third gate insulating layer GI3.
  • the third TFT 50 does not have a drain electrode formed of the same conductive film as the third source electrode 53.
  • the second TFT 20 does not have a source electrode formed from the same conductive film as the second drain electrode 24.
  • the oxide semiconductor layer 21 of the second TFT 20 extends so as to be in contact with the crystalline silicon semiconductor layer 51 of the third TFT 50, whereby the drain of the third TFT 50 and the source of the second TFT 20 are connected.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a region corresponding to the region R1 in the active matrix substrate 900A of Comparative Example 2.
  • the active matrix substrate 900A of Comparative Example 2 is different from the active matrix substrate 900 of Comparative Example 1 shown in FIG. 4 in that it is for an organic EL display device.
  • the color filter layer 906 is provided on the third insulating layer IL3 ', and the planarization layer 907 is provided on the color filter layer 906.
  • a pixel electrode 930 is provided over the planarization layer 907. The pixel electrode 930 is connected to the drain electrode 924 of the second TFT 920 (driving TFT 41) in the pixel contact hole CHP ′ formed in the planarization layer 907 and the color filter layer 906.
  • the second current switching TFT 44 (third TFT 950) is a crystalline silicon TFT including a crystalline silicon semiconductor layer 951.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 951 of the third TFT 950 is provided on the base coat layer 902.
  • a portion of the first insulating layer IL1 'that covers the crystalline silicon semiconductor layer 951 functions as a gate insulating layer (third gate insulating layer) GI3' of the third TFT 950.
  • the gate electrode (third gate electrode) 952 of the third TFT 950 is provided on the third gate insulating layer GI3 ', and faces the crystalline silicon semiconductor layer 951 through the third gate insulating layer GI3'.
  • the source electrode (third source electrode) 953 and the drain electrode (third drain electrode) 954 of the third TFT 950 are provided on the second insulating layer IL2 '.
  • the third source electrode 953 and the third drain electrode 954 are crystalline silicon semiconductors in the fifth contact hole CH5 ′ and the sixth contact hole CH6 ′ formed in the third gate insulating layer GI3 ′ and the second insulating layer IL2 ′. Connected to layer 951.
  • the drain electrode 954 of the third TFT 950 and the source electrode 924 of the second TFT 920 are continuous, whereby the drain of the third TFT 950 and the source of the second TFT 920 are connected.
  • FIG. 21 eliminates the need for the sixth contact hole CH6 ′ in the active matrix substrate 900A of the comparative example 2 shown in FIG. 22, so that the driving TFT 41 and the second current switching TFT 44 are connected.
  • This area (hereinafter referred to as “connection area”) can be reduced in size.
  • FIGS. 23 (a) and (b) FIG. 23A is a plan view showing a region R1 in FIG. 20, and FIG. 23B is a plan view showing a region corresponding to the region R1 in the active matrix substrate 900A of Comparative Example 2.
  • the sixth contact hole CH6 ′, the crystalline silicon semiconductor layer 951 of the third TFT 950, and the drain electrode 954 are overlapped in the connection region.
  • the length L of the connection region is not only the length L1 (for example, 4 ⁇ m) of the sixth contact hole CH6 ′, but also the edge of the sixth contact hole CH6 ′ from the edge of the drain electrode 954
  • a distance L3 (for example, 2 ⁇ m) from the edge of the sixth contact hole CH6 ′ to the edge of the crystalline silicon semiconductor layer 951 must be included.
  • the crystalline silicon semiconductor layer 51 and the oxide semiconductor layer 21 may be overlapped in the connection region. Therefore, the length L of the connection region only needs to include a distance L4 (for example, 3 ⁇ m) from the edge of the oxide semiconductor layer 21 to the edge of the crystalline silicon semiconductor layer 51. Therefore, in the configuration shown in FIGS. 21 and 23A, the length L of the connection region can be made smaller than that of the active matrix substrate 900A of the comparative example 2, which is advantageous for high definition.
  • the oxide semiconductor included in the oxide semiconductor layer 21 may be an amorphous oxide semiconductor or a crystalline oxide semiconductor having a crystalline portion.
  • Examples of the crystalline oxide semiconductor include a polycrystalline oxide semiconductor, a microcrystalline oxide semiconductor, and a crystalline oxide semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface.
  • the oxide semiconductor layer 21 preferably does not have a stacked structure (is a single layer).
  • the oxide semiconductor layer 21 has 2 It may have a laminated structure of more than one layer.
  • the oxide semiconductor layer 21 may include an amorphous oxide semiconductor layer and a crystalline oxide semiconductor layer, or a plurality of crystalline materials having different crystal structures.
  • An oxide semiconductor layer may be included, and a plurality of amorphous oxide semiconductor layers may be included.
  • the energy gap of the oxide semiconductor included in the upper layer is preferably smaller than the energy gap of the oxide semiconductor included in the lower layer.
  • the energy gap of the lower oxide semiconductor may be smaller than the energy gap of the upper oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor layer 21 may include at least one metal element of In, Ga, and Zn, for example.
  • the oxide semiconductor layer 21 includes, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor (eg, indium gallium zinc oxide).
  • Such an oxide semiconductor layer 21 can be formed of an oxide semiconductor film containing an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous or crystalline.
  • a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer has high mobility (more than 20 times that of an a-Si TFT) and low leakage current (less than one hundredth of that of an a-Si TFT).
  • the TFT is suitably used as a driving TFT (for example, a TFT included in a driving circuit provided on the same substrate as the display area around a display area including a plurality of pixels) and a pixel TFT (a TFT provided in the pixel).
  • a driving TFT for example, a TFT included in a driving circuit provided on the same substrate as the display area around a display area including a plurality of pixels
  • a pixel TFT a TFT provided in the pixel
  • the oxide semiconductor layer 21 may include another oxide semiconductor instead of the In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • an In—Sn—Zn—O-based semiconductor eg, In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO; InSnZnO
  • the In—Sn—Zn—O-based semiconductor is a ternary oxide of In (indium), Sn (tin), and Zn (zinc).
  • the oxide semiconductor layer 21 includes an In—Al—Zn—O based semiconductor, an In—Al—Sn—Zn—O based semiconductor, a Zn—O based semiconductor, an In—Zn—O based semiconductor, and a Zn—Ti—O Semiconductor, Cd—Ge—O semiconductor, Cd—Pb—O semiconductor, CdO (cadmium oxide), Mg—Zn—O semiconductor, In—Ga—Sn—O semiconductor, In—Ga—O semiconductor.
  • a Zr—In—Zn—O based semiconductor, an Hf—In—Zn—O based semiconductor, or the like may be included.
  • Peripheral circuit An example of a peripheral circuit provided in the peripheral region FR will be described with reference to FIG.
  • a gate driver circuit 61, an inspection circuit 62, and a source switching (SSD) circuit 63 are provided in the peripheral region FR.
  • a gate bus line (not shown) is connected to a terminal of the gate driver circuit.
  • the source bus line SL is connected to the terminal of the driver IC 64 of the source driver via the SSD circuit 63.
  • the SSD circuit 63 distributes video data from one video signal line (signal output line) connected to each terminal of the driver IC 64 to a plurality (three in this case) of source bus lines SL.
  • the first TFT 10 included in the active matrix substrates 100, 200, 300, and 400 according to the embodiment of the present invention may constitute the gate driver circuit 61, the inspection circuit 62, and / or the source switching (SSD) circuit 63.
  • the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention is suitably used for a display device, for example, a liquid crystal display device or an organic EL display device.
  • the liquid crystal display device may include an active matrix substrate according to an embodiment of the present invention, a counter substrate disposed to face the active matrix substrate, and a liquid crystal layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate.
  • an active matrix substrate for an FFS mode liquid crystal display device has been described as an example, but the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention can be used for liquid crystal display devices in various display modes.
  • the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention can be used in a liquid crystal display device in a horizontal electric field mode (for example, IPS mode) other than FFS and a liquid crystal display device in a vertical electric field mode (for example, TN mode or vertical alignment mode).
  • the organic EL display device may include an active matrix substrate according to an embodiment of the present invention, an organic layer provided on the pixel electrode, and a common electrode provided on the organic layer.
  • a structure suitable for an active matrix substrate including both an oxide semiconductor TFT and a crystalline silicon TFT can be realized.
  • the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention is suitably used for various display devices including a liquid crystal display device.

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Abstract

本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板(100)は、マトリクス状に配列された複数の画素領域(P)によって規定される表示領域(DR)と、表示領域の周辺に位置する周辺領域(FR)とを有する。アクティブマトリクス基板は、基板(1)と、基板に支持された第1TFTであって、周辺領域内に配置された第1TFT(10)と、基板に支持された第2TFTであって、表示領域内に配置された第2TFT(20)とを備える。第1TFTは、活性層として結晶質シリコン半導体層(11)を含む。第2TFTは、活性層として酸化物半導体層(21)を含む。第1TFTおよび第2TFTのそれぞれがトップゲート構造を有する。

Description

アクティブマトリクス基板、液晶表示装置および有機EL表示装置
 本発明は、アクティブマトリクス基板に関し、特に、酸化物半導体TFTおよび結晶質シリコンTFTの両方を備えたアクティブマトリクス基板に関する。また、本発明は、そのようなアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置および有機EL表示装置にも関する。
 液晶表示装置等に用いられるアクティブマトリクス基板は、画素ごとに薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下、「TFT」)などのスイッチング素子を備えている。このようなスイッチング素子としては、アモルファスシリコン膜を活性層とするTFT(以下、「アモルファスシリコンTFT」)や、多結晶シリコン膜を活性層とするTFT(以下、「多結晶シリコンTFT」)が広く用いられている。
 近年、TFTの活性層の材料として、アモルファスシリコンや多結晶シリコンに代わって、酸化物半導体を用いることが提案されている。酸化物半導体膜を活性層として有するTFTを、「酸化物半導体TFT」と称する。特許文献1には、In―Ga―Zn-O系の半導体膜をTFTの活性層に用いたアクティブマトリクス基板が開示されている。
 酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高い移動度を有している。このため、酸化物半導体TFTは、アモルファスシリコンTFTよりも高速で動作することが可能である。また、酸化物半導体膜は、多結晶シリコン膜よりも簡便なプロセスで形成されるので、大面積が必要とされる装置にも適用できる。
 アクティブマトリクス基板は、一般に、表示領域と、周辺領域とを有している。表示領域は、マトリクス状に配列された複数の画素(画素領域)を含んでおり、アクティブ領域とも呼ばれる。周辺領域は、表示領域の周辺に位置しており、額縁領域とも呼ばれる。
 表示領域には、画素ごとに形成されたTFTと、TFTのゲート電極、ソース電極およびドレイン電極にそれぞれ電気的に接続されたゲートバスライン、ソースバスラインおよび画素電極とが設けられている。
 周辺領域には、ゲートバスライン(走査配線)およびソースバスライン(信号配線)を駆動するための駆動回路が配置される。具体的には、ゲートバスラインにゲート信号(走査信号)を供給するゲートドライバや、ソースバスラインにソース信号(表示信号)を供給するためのソースドライバが配置される。ゲートドライバ、ソースドライバなどの駆動回路は、半導体チップとして搭載される(COG(Chip On Glass)実装)こともあるし、アクティブマトリクス基板にモノリシック(一体的)に形成されることもある。モノリシックに形成された駆動回路を「ドライバモノリシック回路」と呼ぶ。ドライバモノリシック回路は、通常、TFTを用いて構成される。
 本願明細書では、表示領域の各画素にスイッチング素子として配置されるTFTを「画素TFT」と呼び、駆動回路などの周辺回路を構成するTFTを「回路TFT」と呼ぶ。画素TFTとして酸化物半導体TFTを用いたアクティブマトリクス基板では、製造プロセスの観点からは、回路TFTとして、画素TFTと同じ酸化物半導体膜を用いた酸化物半導体TFTを形成することが好ましいといえる。
 しかしながら、酸化物半導体の移動度は、既に説明したようにアモルファスシリコンの移動度よりも高いものの、多結晶シリコンの移動度よりは約1桁低い。従って、酸化物半導体TFTは、多結晶シリコンTFTよりも電流駆動力が小さい。そのため、酸化物半導体TFTを用いてドライバモノリシック回路を構成すると、駆動能力が不足するおそれがある。電流駆動力の小ささを補うために、TFTのサイズを大きく(チャネル幅を大きく)すると、周辺領域の狭小化を妨げてしまう。
 特許文献2には、画素TFTとして酸化物半導体TFTが用いられるとともに、周辺回路が回路TFTとして多結晶シリコンTFTを含む構成が開示されている。特許文献2に開示されている構成では、酸化物半導体TFTはボトムゲート構造を有しており、多結晶シリコンTFTはトップゲート構造を有している。
特開2012-134475号公報 特開2010-3910号公報
 しかしながら、特許文献1の構成には、以下のような問題がある。
 まず、ボトムゲート構造の酸化物半導体TFTでは、ソース-ゲート間の耐圧を確保するためにゲート絶縁層が比較的厚いので、電流駆動力が低下してしまう。TFTのオン電流Ionは、下記式(1)で表わされる。
 Ion=(1/2)・(W/L)・Cox・(Vg-Vth)   ・・・(1)
 式(1)中、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Vgはゲート電圧、Vthは閾値電圧である。また、Coxは、下記式(2)で表わされる。式(2)中、εは真空の誘電率、εrはゲート絶縁層の比誘電率、dはゲート絶縁層の厚さである。
 Cox=ε・εr/d   ・・・(2)
 式(1)および(2)からわかるように、ゲート絶縁層の厚さdが大きくなると、オン電流Ionが小さくなる。
 なお、式(1)からわかるように、ゲート電圧Vgを高くする(つまりゲート信号のハイレベル電位Vghを高くする)ことにより、オン電流Ionを大きくすることができる。しかしながら、周辺回路に含まれる多結晶シリコンTFTは、その耐圧が低いので、高いハイレベル電位Vghがゲート電圧Vgとして供給されると、リーク電流が大きくなったり、信頼性が低下したりするおそれがある。
 また、ボトムゲート構造の酸化物半導体TFTでは、通常、位置合わせ精度等を考慮して、基板法線方向から見たときにソース電極およびドレイン電極とゲート電極とが重なるように設計されるので、ゲート-ドレイン間容量Cgdが比較的大きい。そのため、ゲート電極とドレイン電極との重なり面積やゲート絶縁層の厚さのばらつきに起因するゲート-ドレイン間容量Cgdのばらつきが大きい。ゲート-ドレイン間容量Cgdは、キックバック電圧Vkb(フィードスルー電圧とも呼ばれる)に大きな影響を与える。キックバック電圧Vkbは、下記式(3)で表わされる。式(3)中、C_totalは、液晶容量および補助容量と、ゲート-ドレイン間容量Cgd等の寄生容量との合計の容量値であり、ΔVgは、ゲート信号のハイレベル電位Vghとローレベル電位Vglとの差である。
 Vkb=(Cgd/C_total)・ΔVg   ・・・(3)
 式(3)からわかるように、ゲート-ドレイン間容量Cgdのばらつきが大きくなると、キックバック電圧Vkbのばらつきも大きくなるので、パネル面内における最適な対向電圧のばらつきが大きくなり(つまりフリッカの面内分布が大きくなり)、表示品位が低下してしまう。
 上述したように、画素TFTとして酸化物半導体TFTを用い、回路TFTとして結晶質シリコンTFTを用いる場合に最適な構造は未だ見出されていない。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化物半導体TFTおよび結晶質シリコンTFTの両方を備えたアクティブマトリクス基板に好適な構造を実現することにある。
 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、マトリクス状に配列された複数の画素領域によって規定される表示領域と、前記表示領域の周辺に位置する周辺領域とを有するアクティブマトリクス基板であって、基板と、前記基板に支持された第1TFTであって、前記周辺領域内に配置された第1TFTと、前記基板に支持された第2TFTであって、前記表示領域内に配置された第2TFTと、を備え、前記第1TFTは、活性層として結晶質シリコン半導体層を含み、前記第2TFTは、活性層として酸化物半導体層を含み、前記第1TFTおよび前記第2TFTのそれぞれがトップゲート構造を有する。
 ある実施形態において、前記第1TFTは、前記結晶質シリコン半導体層と、前記結晶質シリコン半導体層上に設けられた第1ゲート絶縁層と、前記第1ゲート絶縁層上に設けられ、前記第1ゲート絶縁層を介して前記結晶質シリコン半導体層に対向する第1ゲート電極と、前記結晶質シリコン半導体層に電気的に接続された第1ソース電極および第1ドレイン電極と、を有し、前記第2TFTは、前記酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上に設けられた第2ゲート絶縁層と、前記第2ゲート絶縁層上に設けられ、前記第2ゲート絶縁層を介して前記酸化物半導体層に対向する第2ゲート電極と、前記酸化物半導体層に電気的に接続された第2ソース電極および第2ドレイン電極と、を有する。
 ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記第1ゲート絶縁層を含む第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に設けられた第2の絶縁層であって、前記第1ゲート電極を覆う部分を含む第2の絶縁層と、を備え、前記酸化物半導体層は、前記第2の絶縁層上に設けられており、前記アクティブマトリクス基板は、前記第2の絶縁層上に設けられた第3の絶縁層であって、前記酸化物半導体層、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分を含む第3の絶縁層をさらに備える。
 ある実施形態において、前記第2の絶縁層は、積層構造を有しない単一の層である。
 ある実施形態において、前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第3の絶縁層上に設けられており、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1の絶縁層、前記第2の絶縁層および前記第3の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第3の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている。
 ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記第1ゲート絶縁層を含む第1の絶縁層を備え、前記酸化物半導体層は、前記第1の絶縁層上に設けられており、前記アクティブマトリクス基板は、前記第1の絶縁層上に設けられた第2の絶縁層であって、前記第1ゲート電極、前記酸化物半導体層、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分を含む第2の絶縁層をさらに備える。
 ある実施形態において、前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第2の絶縁層上に設けられており、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1の絶縁層および前記第2の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第2の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている。
 ある実施形態において、前記第1ゲート絶縁層および前記第2ゲート絶縁層は、同一の絶縁膜から形成されており、前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極は、同一の導電膜から形成されている。
 ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記第1ゲート絶縁層および前記第1ゲート電極を覆う部分と、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分とを含む第1の絶縁層を備え、前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第1の絶縁層上に設けられており、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1ゲート絶縁層および前記第1の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第1の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている。
 ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記結晶質シリコン半導体層の下方に設けられ、基板面法線方向から見たときに前記結晶質シリコン半導体層に重なる第1遮光層と、前記酸化物半導体層の下方に設けられ、基板面法線方向から見たときに前記酸化物半導体層に重なる第2遮光層と、を備える。
 ある実施形態において、前記第2遮光層は、導電材料から形成されており、前記第2ゲート電極に電気的に接続されている。
 ある実施形態において、基板面法線方向から見たとき、前記第2ドレイン電極と前記第2ゲート電極とは重ならない。
 ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、前記周辺領域に設けられた周辺回路を備え、前記第1TFTは、前記周辺回路を構成し、前記第2TFTは、前記複数の画素領域のそれぞれに配置されている。
 ある実施形態において、前記複数の画素領域のそれぞれは、前記第2TFTと、前記第1TFTの前記結晶質シリコン半導体層と同じ半導体膜から形成された結晶質シリコン半導体層を活性層として含む第3TFTであって、トップゲート構造を有する第3TFTとを含む。
 ある実施形態において、前記第3TFTの前記結晶質シリコン半導体層の一部と、前記第2TFTの前記酸化物半導体層の一部とが接続されている。
 ある実施形態において、前記酸化物半導体層は、In-Ga-Zn-O系半導体を含む。
 ある実施形態において、前記In-Ga-Zn-O系半導体は結晶質部分を含む。
 本発明の実施形態による液晶表示装置は、前記アクティブマトリクス基板を備える。
 本発明の実施形態による有機EL表示装置は、前記アクティブマトリクス基板を備える。
 本発明の実施形態によると、酸化物半導体TFTおよび結晶質シリコンTFTの両方を備えたアクティブマトリクス基板に好適な構造を実現することができる。
本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板100を模式的に示す平面図である。 アクティブマトリクス基板100を模式的に示す断面図であり、左側には周辺領域FRに設けられた回路TFTを示し、右側には表示領域DRに設けられた画素TFTを示している。 アクティブマトリクス基板100を模式的に示す平面図であり、1つの画素領域Pを示している。 比較例のアクティブマトリクス基板900を示す断面図である。 (a)~(d)は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)~(d)は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)~(c)は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)および(b)は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)および(b)は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板200を模式的に示す断面図である。 (a)~(d)は、アクティブマトリクス基板200の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)~(c)は、アクティブマトリクス基板200の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)~(c)は、アクティブマトリクス基板200の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板300を模式的に示す断面図である。 (a)~(d)は、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)~(c)は、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明するための工程断面図である。 (a)および(b)は、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板400を模式的に示す断面図である。 (a)~(c)は、アクティブマトリクス基板400の製造方法を説明するための工程断面図である。 アクティブマトリクス基板400の1つの画素領域Pの等価回路の例を示す図である。 図20中の駆動用TFT41および第2の電流切替用TFT44を含む領域R1を示す断面図である。 比較例2のアクティブマトリクス基板900Aにおける、領域R1に対応した領域を示す断面図である。 (a)は、図20中の領域R1を示す平面図であり、(b)は、比較例2のアクティブマトリクス基板900Aにおける、領域R1に対応した領域を示す平面図である。 アクティブマトリクス基板100、200、300および400が備える周辺回路の例を示す図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、各種表示装置、電子機器などに広く用いられる。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
 (実施形態1)
 図1を参照しながら、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板100を説明する。図1は、アクティブマトリクス基板100を模式的に示す平面図である。
 図1に示すように、アクティブマトリクス基板100は、表示領域DRと、周辺領域FRとを有する。表示領域DRは、複数の画素領域Pによって規定される。複数の画素領域Pは、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列されている。表示領域DRは、「アクティブ領域」と呼ばれることもある。周辺領域FRは、表示領域DRの周辺に位置する。周辺領域FRは、「額縁領域」と呼ばれることもある。周辺領域FRには、周辺回路(不図示)が設けられている。
 図2および図3も参照しながら、アクティブマトリクス基板100のより具体的な構成を説明する。図2および図3は、それぞれアクティブマトリクス基板100を模式的に示す断面図および平面図である。図2中、左側には周辺領域FRに設けられた回路TFTが示されており、右側には表示領域DRに設けられた画素TFTが示されている。図3には、1つの画素領域Pが示されている。図2および図3には、FFS(Fringe Field Switching)モードの液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板100を例示している。
 アクティブマトリクス基板100は、図2および図3に示すように、基板1と、基板1に支持された第1TFT10および第2TFT20とを備える。第1TFT10は、周辺領域FR内に配置されている。第2TFT20は、表示領域DR内に配置されている。
 第1TFT10は、活性層として結晶質シリコン半導体層11を含む。つまり、第1TFT10は、結晶質シリコンTFTである。また、第1TFT10は、周辺回路を構成する回路TFTである。第1TFT10は、上述した結晶質シリコン半導体層11に加え、第1ゲート絶縁層GI1、第1ゲート電極12、第1ソース電極13および第1ドレイン電極14を有する。
 結晶質シリコン半導体層11は、本実施形態では、多結晶シリコン層(例えば低温ポリシリコン(LTPS)層)である。図示している例では、基板1上にベースコート層(下地層)2が設けられており、結晶質シリコン半導体層11は、ベースコート層2上に設けられている。
 第1ゲート絶縁層GI1は、結晶質シリコン半導体層11上に設けられている。本実施形態では、第1ゲート絶縁層GI1を含む第1の絶縁層IL1が、ベースコート層2および結晶質シリコン半導体層11上に形成されており、第1の絶縁層IL1の一部(結晶質シリコン半導体層11を覆う部分)が第1ゲート絶縁層GI1として機能する。
 第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1上に設けられている。第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1を介して結晶質シリコン半導体層11に対向する。
 第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、結晶質シリコン半導体層11に電気的に接続されている。本実施形態では、第1の絶縁層IL1上に、第1ゲート電極12を覆う部分を含む第2の絶縁層(層間絶縁層)IL2が設けられている。第2の絶縁層IL2は、積層構造を有しない単一の層である。また、第2の絶縁層IL2上に、第3の絶縁層(保護層)IL3が設けられている。第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第3の絶縁層IL3上に設けられている。第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第1の絶縁層IL1(第1ゲート絶縁層GI1)、第2の絶縁層IL2および第3の絶縁層IL3に形成された第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2においてそれぞれ結晶質シリコン半導体層11に接続されている。
 第2TFT20は、活性層として酸化物半導体層21を含む。つまり、第2TFT20は、酸化物半導体TFTである。また、第2TFT20は、複数の画素領域Pのそれぞれに配置された画素TFTである。第2TFT20は、上述した酸化物半導体層21に加え、第2ゲート絶縁層GI2、第2ゲート電極22、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を有する。
 酸化物半導体層21は、例えばIn-Ga-Zn-O系半導体を含む。酸化物半導体層21は、第2の絶縁層IL2上に設けられている。
 第2ゲート絶縁層GI2は、酸化物半導体層21上に設けられている。第2ゲート絶縁層GI2は、第2ゲート電極22に重なる領域にのみ島状に形成されている。
 第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2上に設けられている。第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2を介して酸化物半導体層21に対向する。
 第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、酸化物半導体層21に電気的に接続されている。第3の絶縁層IL3は、酸化物半導体層21、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を覆う部分を含んでおり、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第3の絶縁層IL3上に設けられている。第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第3の絶縁層IL3に形成された第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4においてそれぞれ酸化物半導体層21に接続されている。基板面法線方向から見たとき、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24のそれぞれと、第2ゲート電極22とは重なっていない。
 第3の絶縁層IL3上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆うように、第4の絶縁層(保護層)IL4が設けられている。
 上述したように、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれは、トップゲート構造を有する。
 また、アクティブマトリクス基板100は、ゲートバスライン(走査配線)GL、ソースバスライン(信号配線)SL、画素電極30および共通電極31を備える。
 ゲートバスラインGLは、行方向に延びており、第2TFT20の第2ゲート電極22に電気的に接続されている。図示している例では、ゲートバスラインGLのうち、酸化物半導体層21に重なる部分が第2ゲート電極22として機能する。
 ソースバスラインSLは、列方向に延びており、第2TFT20の第2ソース電極23に電気的に接続されている。図示している例では、ソースバスラインSLから第2ソース電極23が延設されている。
 共通電極31は、複数の画素領域Pに共通に設けられており、表示領域DR全体で共通の電位を与えられる。本実施形態では、第4の絶縁層IL4上に平坦化層7が設けられており、共通電極31は、平坦化層7上に設けられている。平坦化層7は、有機絶縁材料(例えば感光性樹脂材料)から形成されている。
 画素電極30は、複数の画素領域Pのそれぞれに設けられており、第2TFT20の第2ドレイン電極24に電気的に接続されている。本実施形態では、共通電極31を覆うように誘電体層8が設けられており、画素電極30は誘電体層8上に設けられている。画素電極30は、第4の絶縁層IL4、平坦化層7および誘電体層8に形成された画素コンタクトホールCHPにおいて第2ドレイン電極24に接続されている。画素電極30は、少なくとも1つ(図3に示す例では3つ)のスリット30aを有する。
 アクティブマトリクス基板100は、さらに、第1遮光層9aおよび第2遮光層9bを備える。第1遮光層9aは、結晶質シリコン半導体層11の下方に設けられている。第1遮光層9aは、基板面法線方向から見たときに結晶質シリコン半導体層11に重なる。第2遮光層9bは、酸化物半導体層21の下方に設けられている。第2遮光層9bは、基板面法線方向から見たときに酸化物半導体層21に重なる。第1遮光層9aおよび第2遮光層9bは、ベースコート層1によって覆われている。
 本実施形態のアクティブマトリクス基板100は、上述した構成を有していることにより、回路TFT(第1TFT10)の信頼性の低下や表示品位の低下を発生させることなく、画素TFT(第2TFT20)の電流駆動力を向上させることができる。以下、その理由を、比較例1のアクティブマトリクス基板と比較しながら説明する。図4は、比較例1のアクティブマトリクス基板900を示す断面図である。
 比較例のアクティブマトリクス基板900は、図4に示すように、基板901と、基板901に支持された第1TFT910および第2TFT920とを備える。第1TFT910は、周辺領域FR内に配置されている。第2TFT920は、表示領域DR内に配置されている。
 比較例1のアクティブマトリクス基板900では、以下に説明するように、第1TFT910はトップゲート構造を有し、第2TFT920はボトムゲート構造を有する。
 第1TFT910は、活性層として結晶質シリコン半導体層911を含む結晶質シリコンTFTであり、回路TFTである。第1TFT910は、上述した結晶質シリコン半導体層911に加え、第1ゲート絶縁層GI1’、第1ゲート電極912、第1ソース電極913および第1ドレイン電極914を有する。
 結晶質シリコン半導体層911は、基板901上に形成されたベースコート層902上に設けられている。結晶質シリコン半導体層911の下方には、結晶質シリコン半導体層911に重なるように遮光層909が設けられている。第1ゲート絶縁層GI1’は、結晶質シリコン半導体層911上に設けられている。より具体的には、第1ゲート絶縁層GI1’を含む第1の絶縁層IL1’が、ベースコート層902および結晶質シリコン半導体層911上に形成されており、第1の絶縁層IL1’の一部(結晶質シリコン半導体層911を覆う部分)が第1ゲート絶縁層GI1’として機能する。
 第1ゲート電極912は、第1ゲート絶縁層GI1’上に、第1ゲート絶縁層GI1’を介して結晶質シリコン半導体層911に対向するように設けられている。第1ソース電極913および第1ドレイン電極914は、結晶質シリコン半導体層911に電気的に接続されている。第1の絶縁層IL1’上に、第1ゲート電極912を覆う部分を含む第2の絶縁層IL2’が設けられており、第1ソース電極913および第1ドレイン電極914は、第2の絶縁層IL2’上に設けられている。第1ソース電極913および第1ドレイン電極914は、第1の絶縁層IL1’および第2の絶縁層Il2’に形成された第1コンタクトホールCH1’および第2コンタクトホールCH2’においてそれぞれ結晶質シリコン半導体層911に接続されている。
 第2TFT920は、活性層として酸化物半導体層921を含む酸化物半導体TFTであり、画素TFTである。第2TFT920は、上述した酸化物半導体層921に加え、第2ゲート絶縁層GI2’、第2ゲート電極922、第2ソース電極923および第2ドレイン電極924を有する。
 第2ゲート電極922は、第1の絶縁層IL1’上に設けられている。第2ゲート電極922は、第2の絶縁層IL2’によって覆われている。第2の絶縁層IL2’のうち、第2ゲート電極922を覆う部分が、第2ゲート絶縁層GI2’として機能する。
 酸化物半導体層921は、第2ゲート絶縁層GI2’上に設けられており、第2ゲート絶縁層GI2’を介して第2ゲート電極922に対向する。第2ソース電極923および第2ドレイン電極924は、それぞれ酸化物半導体層921の上面に接触するように設けられている。
 第2の絶縁層IL2’上に、第1ソース電極913、第1ドレイン電極914、第2ソース電極923および第2ドレイン電極924を覆うように、第3の絶縁層IL3’が設けられている。
 第3の絶縁層IL3’上に、平坦化層907が設けられており、平坦化層907上に共通電極931が設けられている。共通電極931を覆うように、誘電体層908が設けられており、誘電体層908上に画素電極930が設けられている。画素電極930は、第3の絶縁層IL3’、平坦化層907および誘電体層908に形成された画素コンタクトホールCHP’において第2ドレイン電極924に接続されている。
 上述したように、比較例1のアクティブマトリクス基板900では、回路TFTである第1TFT910がトップゲート構造を有し、画素TFTである第2TFT920がボトムゲート構造を有する。ボトムゲート構造を有する第2TFT920では、ソース-ゲート間の耐圧を確保するために、第2ゲート絶縁層GI2’の厚さdが大きいので、電流駆動力が低下してしまう。
 ゲート電圧Vgを高くする(つまりゲート信号のハイレベル電位Vghを高くする)ことにより、第2TFT920のオン電流Ionを大きくする、つまり、電流駆動力を高くすることができる。しかしながら、回路TFTである第1TFT910は、結晶質シリコンTFTであり、その耐圧が低いので、高いハイレベル電位Vghがゲート電圧Vgとして供給されると、リーク電流が大きくなったり、信頼性が低下したりするおそれがある。
 また、ボトムゲート構造を有する第2TFT920では、位置合わせ精度等を考慮して、基板法線方向から見たときに第2ドレイン電極924と第2ゲート電極922とが重なる領域(図4中の点線で囲まれた領域OR)が存在するように設計が行われる。そのため、ゲート-ドレイン間容量Cgdが比較的大きく、ゲート-ドレイン間容量Cgdのばらつきも大きくなる。そのため、フリッカの面内分布が大きくなり、表示品位の低下が発生してしまう。
 上述したように、比較例1のアクティブマトリクス基板900では、画素TFT(第2TFT920)の電流駆動力を向上させようとすると、回路TFT(第1TFT910)の信頼性や表示品位が低下してしまう。
 これに対し、本実施形態のアクティブマトリクス基板100では、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれがトップゲート構造を有する。つまり、回路TFTである第1TFT10だけでなく、画素TFTである第2TFT20もトップゲート構造を有する。
 第2TFT20がトップゲート構造であると、第2ゲート電極22と第2ソース電極23とが第2ゲート絶縁層GI2のみを介して重なる領域が存在しないので、第2ゲート絶縁層GI2の厚さを小さくすることができる。そのため、第2TFT20の電流駆動力を高くすることができる。また、第2ゲート電極22と第2ドレイン電極24とを重なるように配置する必要がないので、ゲート―ドレイン間寄生容量Cgdを小さくすることができる。そのため、フリッカの面内分布を大幅に小さくすることができ、表示品位の低下を抑制できる。
 なお、第2遮光層9bが導電材料から形成されている場合、第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されていてもよい。これにより、第2ゲート電極22に印加されるゲート電圧が、第2遮光層9bにも印加されるので、第2遮光層9bを、第2TFT20のさらなるゲート電極(バックゲート電極)として機能させることができる。そのため、第2TFT20のオン電流をさらに大きくして電流駆動力をさらに向上させ得る。第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されている場合、酸化物半導体層21は、積層構造を有してない(単層である)ことが好ましい。
 続いて、アクティブマトリクス基板100の製造方法の例を説明する。図5~図9は、アクティブマトリクス基板100の製造方法を説明するための工程断面図である。
 まず、図5(a)に示すように、基板1上に、第1遮光層9aおよび第2遮光層9bを形成する。具体的には、基板1上に遮光膜を堆積した後、遮光膜をパターニングすることによって、第1遮光層9aおよび第2遮光層9bを形成することができる。遮光膜の材料は、例えばMoW合金である。第1遮光層9aおよび第2遮光層9bの厚さは、例えば50nm以上500nm以下である。
 次に、図5(b)に示すように、基板1、第1遮光層9aおよび第2遮光層9bを覆うようにベースコート層2を形成する。ベースコート層2は、例えば、窒化シリコン(SiNx)層を下層、酸化シリコン(SiOx)層を上層として含む積層構造を有するが、勿論これに限定されるものではない。
 続いて、図5(c)に示すように、ベースコート層2上に、結晶質シリコン半導体層11(ここでは多結晶シリコン層)を形成する。具体的には、まず、ベースコート層2上に、アモルファスシリコン(a-Si)膜を堆積し、次に、アモルファスシリコン膜を結晶化させることにより、多結晶シリコン膜を形成する。アモルファスシリコン膜の堆積は、例えば、プラズマCVD法やスパッタ法などにより行うことができる。アモルファスシリコン膜の結晶化は、例えば、エキシマレーザ光の照射により行うことができる。続いて、多結晶シリコン膜をパターニングすることによって、島状の結晶質シリコン半導体層11を形成することができる。結晶質シリコン半導体層11の厚さは、例えば30nm以上100nm以下である。
 その後、図5(d)に示すように、ベースコート層2および結晶質シリコン半導体層11を覆うように、第1ゲート絶縁層GI1を含む第1の絶縁層IL1を形成する。第1の絶縁層IL1は、例えば酸化シリコン(SiOx)層である。第1の絶縁層IL1の厚さは、例えば50nm以上200nm以下である。
 次に、図6(a)に示すように、第1の絶縁層IL1上に、結晶質シリコン半導体層11に第1の絶縁層IL1を介して対向するように、第1ゲート電極12を形成する。具体的には、第1の絶縁層IL1上にゲート用導電膜を堆積した後、ゲート用導電膜をパターニングすることによって、第1ゲート電極12を形成することができる。ゲート用導電膜の材料としては、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。また、第1ゲート電極12は、異なる導電材料から形成された複数の層を含む積層構造を有していてもよい。第1ゲート電極12の厚さは、例えば50nm以上500nm以下である。
 続いて、第1ゲート電極12をマスクとして、結晶質シリコン半導体層11に不純物を注入することによって、ソース領域およびドレイン領域を形成する。結晶質シリコン半導体層11のうち、不純物を注入されなかった領域がチャネル領域(活性領域)となる。
 その後、図6(b)に示すように、第1の絶縁層IL1および第1ゲート電極12を覆うように第2の絶縁層IL2を形成する。第2の絶縁層IL2は、例えば、酸化シリコン層(SiOx)層、窒化シリコン(SiNx)層または酸化窒化シリコン(SiNxOy)層である。第2の絶縁層IL2の厚さは、例えば150nm以上500nm以下である。
 次に、図6(c)に示すように、第2の絶縁層IL2上に、酸化物半導体層21を形成する。具体的には、第2の絶縁層IL2上に酸化物半導体膜を堆積した後、酸化物半導体膜をパターニングすることによって、酸化物半導体層21を形成することができる。酸化物半導体21の厚さは、例えば10nm以上150nm以下である。
 続いて、図6(d)に示すように、酸化物半導体層21上に、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を形成する。具体的には、まず、酸化物半導体層21を覆うように絶縁膜を堆積した後、その上にゲート用導電膜を堆積する。次に、ゲート用導電膜をパターニングすることによって第2ゲート電極22を形成する。その後、第2ゲート電極22をマスクとしてエッチングを行って、絶縁膜の、第2ゲート電極22に覆われていない部分を除去することによって、第2ゲート絶縁層GI2を形成することができる。第2ゲート絶縁層GI2は、例えば酸化シリコン(SiOx)層である。第2ゲート絶縁層GI2の厚さは、例えば80nm以上250nm以下である。第2ゲート電極22となるゲート用導電膜の材料としては、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。また、ゲート用導電膜の材料として、金属酸化物(例えばITO)を用いてもよいし、酸化物半導体(例えばIn-Ga-Zn-O系半導体)を低抵抗化して用いてもよい。ゲート用導電膜の材料として金属酸化物や酸化物半導体を用いると、これらに含まれる(あるいはこれらの成膜時に用いられる)酸素がチャネル領域の酸化物半導体に供給されるので、酸素欠損に起因する導通化を防止する効果が得られる。第2ゲート電極22の厚さは、例えば30nm以上500nm以下である。
 次に、図7(a)に示すように、酸化物半導体層21、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を覆うように第3の絶縁層IL3を形成する。第3の絶縁層IL3は、例えば、酸化シリコン(SiOx)層、窒化シリコン(SiNx)層または酸化窒化シリコン(SiNxOy)層である。また、第3の絶縁層IL3は、これらの層が積層された積層構造を有していてもよい。第3の絶縁層IL3の厚さは、例えば150nm以上500nm以下である。その後、第1の絶縁層IL1、第2の絶縁層IL2および第3の絶縁層IL3に、結晶質シリコン半導体層11の一部(ソース領域およびドレイン領域)が露出するように第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2を形成する。また、第3の絶縁層IL3に、酸化物半導体層21の一部(ソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域)が露出するように第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4を形成する。
 続いて、図7(b)に示すように、第3の絶縁層IL3上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成する。具体的には、第3の絶縁層IL3上にソース・ドレイン用導電膜を堆積した後、ソース・ドレイン用導電膜をパターニングすることによって、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成することができる。ソース・ドレイン用導電膜の材料としては、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。
 その後、図7(c)に示すように、第3の絶縁層IL3、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆う第4の絶縁層IL4を形成する。第4の絶縁層IL4は、例えば窒化シリコン(SiNx)層である。第4の絶縁層IL4の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。なお、第4の絶縁層IL4は、省略されてもよい。
 次に、図8(a)に示すように、第4の絶縁層IL4上に、平坦化層7を形成する。平坦化層7は、例えば感光性樹脂材料から形成される。平坦化層7の厚さは、例えば1.5μm以上3.0μm以下である。平坦化層7の、後に画素コンタクトホールCHPとなる領域には、開口部7aが形成されている。
 続いて、図8(b)に示すように、平坦化層7上に、共通電極31を形成する。具体的には、平坦化層7上に透明導電膜を堆積した後、透明導電膜をパターニングすることによって、共通電極31を形成することができる。透明導電膜の材料としては、例えばITOを用いることができる。共通電極31の厚さは、例えば40nm以上150nm以下である。
 次に、図9(a)に示すように、平坦化層7および共通電極31を覆うように誘電体層8を形成する。誘電体層8は、例えば窒化シリコン(SiNx)層である。誘電体層8の厚さは、例えば100nm以上400nm以下である。続いて、誘電体層8および第4の絶縁層IL4の、画素コンタクトホールCHPとなる領域に開口部を形成することによって、画素コンタクトホールCHPを形成する。
 その後、図9(b)に示すように、誘電体層8上に、画素電極30を形成する。具体的には、誘電体層8上に透明導電膜を堆積した後、透明導電膜をパターニングすることによって、画素電極30を形成することができる。透明導電膜の材料としては、例えばITOを用いることができる。画素電極30の厚さは、例えば40nm以上150nm以下である。このようにして、アクティブマトリクス基板100を得ることができる。
 (実施形態2)
 図10を参照しながら、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板200を説明する。図10は、アクティブマトリクス基板200を模式的に示す断面図である。
 本実施形態におけるアクティブマトリクス基板200は、絶縁層の積層数が、実施形態1におけるアクティブマトリクス基板100と異なっている。実施形態1のアクティブマトリクス基板100は、ベースコート層2と平坦化層7との間に、5層の絶縁層、具体的には、第1の絶縁層IL1(第1ゲート絶縁層GI1を含む)、第2の絶縁層IL2、第2ゲート絶縁層GI2、第3の絶縁層IL3および第4の絶縁層IL4が積層されている。これに対し、本実施形態のアクティブマトリクス基板200は、後述するように、ベースコート層2と平坦化層7との間に、4層の絶縁層、具体的には、第1の絶縁層IL1(第1ゲート絶縁層GI1を含む)、第2ゲート絶縁層GI2、第2の絶縁層IL2および第3の絶縁層IL3が積層されている。
 アクティブマトリクス基板200は、図10に示すように、周辺領域FR内に配置された回路TFTである第1TFT10と、表示領域DR内に配置された画素TFTである第2TFT20とを備える。
 第1TFT10は、活性層として結晶質シリコン半導体層11を含む結晶質シリコンTFTである。第1TFT10は、結晶質シリコン半導体層11に加え、第1ゲート絶縁層GI1、第1ゲート電極12、第1ソース電極13および第1ドレイン電極14を有する。
 結晶質シリコン半導体層11は、ベースコート層2上に設けられている。第1ゲート絶縁層GI1は、結晶質シリコン半導体層11上に設けられている。第1ゲート絶縁層GI1を含む第1の絶縁層IL1が、ベースコート層2および結晶質シリコン半導体層11上に形成されており、第1の絶縁層IL1の一部(結晶質シリコン半導体層11を覆う部分)が第1ゲート絶縁層GI1として機能する。
 第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1上に設けられている。第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1を介して結晶質シリコン半導体層11に対向する。
 第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、結晶質シリコン半導体層11に電気的に接続されている。本実施形態では、第1の絶縁層IL1上に、第1ゲート電極12を覆う部分を含む第2の絶縁層IL2が設けられている。第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第2の絶縁層IL2上に設けられている。第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第1の絶縁層IL1(第1ゲート絶縁層GI1)および第2の絶縁層IL2に形成された第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2においてそれぞれ結晶質シリコン半導体層11に接続されている。
 第2TFT20は、活性層として酸化物半導体層21を含む酸化物半導体TFTである。第2TFT20は、酸化物半導体層21に加え、第2ゲート絶縁層GI2、第2ゲート電極22、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を有する。
 酸化物半導体層21は、第1の絶縁層IL1上に設けられている。第2ゲート絶縁層GI2は、酸化物半導体層21上に設けられている。第2ゲート絶縁層GI2は、第2ゲート電極22に重なる領域にのみ島状に形成されている。
 第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2上に設けられている。第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2を介して酸化物半導体層21に対向する。
 第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、酸化物半導体層21に電気的に接続されている。第2の絶縁層IL2は、酸化物半導体層21、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を覆う部分を含んでおり、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第2の絶縁層IL2上に設けられている。第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第2の絶縁層IL2に形成された第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4においてそれぞれ酸化物半導体層21に接続されている。基板面法線方向から見たとき、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24のそれぞれと、第2ゲート電極22とは重なっていない。
 第2の絶縁層IL2上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆うように、第3の絶縁層IL3が設けられている。
 上述したように、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれは、トップゲート構造を有する。
 第3の絶縁層IL3上に平坦化層7が設けられており、平坦化層7上に共通電極31が設けられている。共通電極31を覆うように誘電体層8が設けられており、誘電体層8上に画素電極30が設けられている。画素電極30は、第3の絶縁層IL3、平坦化層7および誘電体層8に形成された画素コンタクトホールCHPにおいて第2ドレイン電極24に接続されている。
 結晶質シリコン半導体層11の下方に、基板面法線方向から見たときに結晶質シリコン半導体層11に重なるように第1遮光層9aが設けられている。また、酸化物半導体層21の下方に、基板面法線方向から見たときに酸化物半導体層21に重なるように第2遮光層9bが設けられている。
 本実施形態のアクティブマトリクス基板200においても、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれがトップゲート構造を有していることにより、実施形態1のアクティブマトリクス基板100と同様に、回路TFT(第1TFT10)の信頼性の低下や表示品位の低下を発生させることなく、画素TFT(第2TFT20)の電流駆動力を向上させることができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板200は、実施形態1のアクティブマトリクス基板100よりも絶縁層の積層数が少ないので、製造時の工程数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
 なお、実施形態1のアクティブマトリクス基板100と同様に、本実施形態のアクティブマトリクス基板200においても、第2遮光層9bが導電材料から形成されている場合には、第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されていてもよい。これにより、第2遮光層9bを、第2TFT20のさらなるゲート電極(バックゲート電極)として機能させることができるので、第2TFT20のオン電流をさらに大きくして電流駆動力をさらに向上させ得る。
 続いて、アクティブマトリクス基板200の製造方法の例を説明する。図11および図12は、アクティブマトリクス基板200の製造方法を説明するための工程断面図である。
 まず、図11(a)に示すように、基板1上に、第1遮光層9a、第2遮光層9b、ベースコート層2、結晶質シリコン半導体層11、第1の絶縁層IL1(第1ゲート絶縁層GI1を含む)および第1ゲート電極12を順次形成する。これらの工程は、実施形態1のアクティブマトリクス基板100について、図5(a)~図6(a)を参照しながら説明した工程と同様にして行うことができる。その後、第1ゲート電極12をマスクとして、結晶質シリコン半導体層11に不純物を注入することによって、ソース領域およびドレイン領域を形成する。結晶質シリコン半導体層11のうち、不純物を注入されなかった領域がチャネル領域(活性領域)となる。
 次に、図11(b)に示すように、第1の絶縁層IL1上に、酸化物半導体層21を形成する。具体的には、第1の絶縁層IL1上に酸化物半導体膜を堆積した後、酸化物半導体膜をパターニングすることによって、酸化物半導体層21を形成することができる。酸化物半導体21の厚さは、例えば10nm以上150nm以下である。
 続いて、図11(c)に示すように、酸化物半導体層21上に、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を形成する。具体的には、まず、酸化物半導体層21を覆うように絶縁膜を堆積した後、その上にゲート用導電膜を堆積する。次に、ゲート用導電膜をパターニングすることによって第2ゲート電極22を形成する。その後、第2ゲート電極22をマスクとしてエッチングを行って、絶縁膜の、第2ゲート電極22に覆われていない部分を除去することによって、第2ゲート絶縁層GI2を形成することができる。第2ゲート絶縁層GI2は、例えば酸化シリコン(SiOx)層である。第2ゲート絶縁層GI2の厚さは、例えば80nm以上250nm以下である。第2ゲート電極22となるゲート用導電膜の材料としては、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。また、ゲート用導電膜の材料として、金属酸化物(例えばITO)を用いてもよいし、酸化物半導体(例えばIn-Ga-Zn-O系半導体)を低抵抗化して用いてもよい。第2ゲート電極22の厚さは、例えば30nm以上500nm以下である。
 その後、図11(d)に示すように、第1ゲート電極12、酸化物半導体層21、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を覆うように第2の絶縁層IL2を形成する。第2の絶縁層IL2は、例えば、酸化シリコン(SiOx)層、窒化シリコン(SiNx)層または酸化窒化シリコン(SiNxOy)層である。また、第2の絶縁層IL2は、これらの層が積層された積層構造を有していてもよい。第2の絶縁層IL2の厚さは、例えば150nm以上500nm以下である。その後、第1の絶縁層IL1および第2の絶縁層IL2に、結晶質シリコン半導体層11の一部(ソース領域およびドレイン領域)が露出するように第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2を形成する。また、第2の絶縁層IL2に、酸化物半導体層21の一部(ソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域)が露出するように第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4を形成する。
 次に、図12(a)に示すように、第2の絶縁層IL2上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成する。具体的には、第2の絶縁層IL2上にソース・ドレイン用導電膜を堆積した後、ソース・ドレイン用導電膜をパターニングすることによって、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成することができる。ソース・ドレイン用導電膜の材料としては、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。
 続いて、図12(b)に示すように、第2の絶縁層IL2、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆う第3の絶縁層IL3を形成する。第3の絶縁層IL3は、例えば窒化シリコン(SiNx)層である。第3の絶縁層IL3の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。なお、第3の絶縁層IL3は省略されてもよい。
 その後、図12(c)に示すように、第3の絶縁層IL3上に、平坦化層7、共通電極31、誘電体層8および画素電極30を順次形成する。これらの工程は、実施形態1のアクティブマトリクス基板100について、図8(a)~図9(b)を参照しながら説明した工程と同様にして行うことができる。このようにして、アクティブマトリクス基板200を得ることができる。
 なお、上記の説明では、酸化物半導体膜が、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22の形成前にパターニングされる例を示したが、図13に示すように、酸化物半導体膜が、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22の形成後にパターニングされてもよい。
 具体的には、まず、図13(a)に示すように、第1の絶縁層IL1上に、酸化物半導体膜21’を堆積する。次に、図13(b)に示すように、酸化物半導体膜21’上に、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を形成する。その後、図13(c)に示すように、酸化物半導体膜21’をパターニングすることによって、酸化物半導体層21を形成する。
 図13(a)から(c)を参照しながら説明したように、酸化物半導体膜21’を第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22の形成後にパターニングすると、第2ゲート絶縁層GI2となる絶縁膜をエッチングする際に、酸化物半導体膜21’がエッチストッパとして機能し、第1の絶縁層IL1がオーバーエッチングされることを防止できる。
 (実施形態3)
 図14を参照しながら、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板300を説明する。図14は、アクティブマトリクス基板300を模式的に示す断面図である。
 本実施形態におけるアクティブマトリクス基板300は、絶縁層の積層数が、実施形態1および2におけるアクティブマトリクス基板100および200と異なっている。本実施形態のアクティブマトリクス基板300は、後述するように、ベースコート層2と平坦化層7との間に、第1ゲート絶縁層GI1、第2ゲート絶縁層GI2、第1の絶縁層IL1および第2の絶縁層IL2を備える。ただし、第1ゲート絶縁層GI1および第2ゲート絶縁層GI2は、同一の絶縁膜から形成されているので、ベースコート層2と平坦化層7との間における絶縁層の積層数は、3である。また、本実施形態では、第1ゲート電極12および第2ゲート電極22は、同一の導電膜から(つまり同一の導電膜をパターニングすることによって同時に)形成されている。
 アクティブマトリクス基板300は、図14に示すように、周辺領域FR内に配置された回路TFTである第1TFT10と、表示領域DR内に配置された画素TFTである第2TFT20とを備える。
 第1TFT10は、活性層として結晶質シリコン半導体層11を含む結晶質シリコンTFTである。第1TFT10は、結晶質シリコン半導体層11に加え、第1ゲート絶縁層GI1、第1ゲート電極12、第1ソース電極13および第1ドレイン電極14を有する。
 結晶質シリコン半導体層11は、ベースコート層2上に設けられている。第1ゲート絶縁層GI1は、結晶質シリコン半導体層11上に設けられている。
 第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1上に設けられている。第1ゲート電極12は、第1ゲート絶縁層GI1を介して結晶質シリコン半導体層11に対向する。
 第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、結晶質シリコン半導体層11に電気的に接続されている。本実施形態では、第1ゲート絶縁層GI1および第1ゲート電極12を覆う部分を含む第1の絶縁層IL1が設けられており、第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第1の絶縁層IL1上に設けられている。第1ソース電極13および第1ドレイン電極14は、第1の絶縁層IL1および第1ゲート絶縁層GI1に形成された第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2においてそれぞれ結晶質シリコン半導体層11に接続されている。
 第2TFT20は、活性層として酸化物半導体層21を含む酸化物半導体TFTである。第2TFT20は、酸化物半導体層21に加え、第2ゲート絶縁層GI2、第2ゲート電極22、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を有する。
 酸化物半導体層21は、ベースコート層2上に設けられている。第2ゲート絶縁層GI2は、酸化物半導体層21上に設けられている。第2ゲート絶縁層GI2は、第2ゲート電極22に重なる領域にのみ島状に形成されている。
 第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2上に設けられている。第2ゲート電極22は、第2ゲート絶縁層GI2を介して酸化物半導体層21に対向する。
 第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、酸化物半導体層21に電気的に接続されている。第1の絶縁層IL1は、酸化物半導体層21、第2ゲート絶縁層GI2および第2ゲート電極22を覆う部分を含んでおり、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第1の絶縁層IL1上に設けられている。第2ソース電極23および第2ドレイン電極24は、第1の絶縁層IL1に形成された第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4においてそれぞれ酸化物半導体層21に接続されている。基板面法線方向から見たとき、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24のそれぞれと、第2ゲート電極22とは重なっていない。
 第1の絶縁層IL1上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆うように、第2の絶縁層IL2が設けられている。
 上述したように、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれは、トップゲート構造を有する。
 第2の絶縁層IL2上に平坦化層7が設けられており、平坦化層7上に共通電極31が設けられている。共通電極31を覆うように誘電体層8が設けられており、誘電体層8上に画素電極30が設けられている。画素電極30は、第2の絶縁層IL2、平坦化層7および誘電体層8に形成された画素コンタクトホールCHPにおいて第2ドレイン電極24に接続されている。
 結晶質シリコン半導体層11の下方に、基板面法線方向から見たときに結晶質シリコン半導体層11に重なるように第1遮光層9aが設けられている。また、酸化物半導体層21の下方に、基板面法線方向から見たときに酸化物半導体層21に重なるように第2遮光層9bが設けられている。
 本実施形態のアクティブマトリクス基板300においても、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれがトップゲート構造を有していることにより、実施形態1および2のアクティブマトリクス基板100および200と同様に、回路TFT(第1TFT10)の信頼性の低下や表示品位の低下を発生させることなく、画素TFT(第2TFT20)の電流駆動力を向上させることができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板300は、絶縁層の積層数が実施形態2のアクティブマトリクス基板200よりもさらに少ないので、製造時の工程数をいっそう削減することができ、製造コストのいっそうの低減を図ることができる。
 なお、実施形態1のアクティブマトリクス基板100と同様に、本実施形態のアクティブマトリクス基板300においても、第2遮光層9bが導電材料から形成されている場合には、第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されていてもよい。これにより、第2遮光層9bを、第2TFT20のさらなるゲート電極(バックゲート電極)として機能させることができるので、第2TFT20のオン電流をさらに大きくして電流駆動力をさらに向上させ得る。
 続いて、アクティブマトリクス基板300の製造方法の例を説明する。図15~図17は、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明するための工程断面図である。
 まず、図15(a)に示すように、基板1上に、第1遮光層9a、第2遮光層9b、ベースコート層2および結晶質シリコン半導体層11を順次形成する。これらの工程は、実施形態1のアクティブマトリクス基板100について、図5(a)~図5(c)を参照しながら説明した工程と同様にして行うことができる。
 次に、図15(b)に示すように、ベースコート層2上に、酸化物半導体層21を形成する。具体的には、ベースコート層2上に酸化物半導体膜を堆積した後、酸化物半導体膜をパターニングすることによって、酸化物半導体層21を形成することができる。酸化物半導体21の厚さは、例えば10nm以上150nm以下である。
 続いて、図15(c)に示すように、ベースコート層2、結晶質シリコン半導体層11および酸化物半導体層21を覆うように、第1ゲート絶縁層GI1および第2ゲート絶縁層GI2となる絶縁膜GI’を形成する。絶縁膜GI’は、例えば酸化シリコン(SiOx)膜である。絶縁膜GI’の厚さは、例えば80nm以上250nm以下である。
 その後、図15(d)に示すように、絶縁膜GI’上に、結晶質シリコン半導体層11に絶縁膜GI’を介して対向するように第1ゲート電極12を形成するとともに、酸化物半導体層21に絶縁膜GI’を介して対向するように第2ゲート電極22を形成する。具体的には、絶縁膜GI’上にゲート用導電膜を堆積した後、ゲート用導電膜をパターニングすることによって、第1ゲート電極12および第2ゲート電極22を形成することができる。ゲート用導電膜の材料としては、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。また、第1ゲート電極12および第2電極22は、異なる導電材料から形成された複数の層を含む積層構造を有していてもよい。第1ゲート電極12および第2ゲート電極22の厚さは、例えば30nm以上500nm以下である。
 次に、第1ゲート電極12をマスクとして、結晶質シリコン半導体層11に不純物を注入することによって、ソース領域およびドレイン領域を形成する。結晶質シリコン半導体層11のうち、不純物を注入されなかった領域がチャネル領域(活性領域)となる。
 続いて、図16(a)に示すように、絶縁膜GI’をパターニングすることによって、第1ゲート絶縁層GI1および第2ゲート絶縁層GI2を形成する。例えば、第1ゲート絶縁層GI1の形成にはレジストマスクを用い、第2ゲート絶縁層GI2の形成には第2ゲート電極22をマスクとして用いる。
 その後、図16(b)に示すように、第1ゲート電極12、第2ゲート電極22、酸化物半導体層21などを覆うように、第1の絶縁層IL1を形成する。第1の絶縁層IL1は、例えば、酸化シリコン(SiOx)層、窒化シリコン(SiNx)層または酸化窒化シリコン(SiNxOy)層である。また、第1の絶縁層IL1は、これらの層が積層された積層構造を有していてもよい。第1の絶縁層IL1の厚さは、例えば150nm以上500nm以下である。その後、第1の絶縁層IL1および第1ゲート絶縁層GI1に、結晶質シリコン半導体層11の一部(ソース領域およびドレイン領域)が露出するように第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2を形成する。また、第1の絶縁層IL1に、酸化物半導体層21の一部(ソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域)が露出するように第3コンタクトホールCH3および第4コンタクトホールCH4を形成する。
 次に、図16(c)に示すように、第1の絶縁層IL1上に、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成する。具体的には、第1の絶縁層IL1上にソース・ドレイン用導電膜を堆積した後、ソース・ドレイン用導電膜をパターニングすることによって、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を形成することができる。ソース・ドレイン用導電膜の材料としては、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属またはこれらの合金を用いることができる。第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。
 続いて、図17(a)に示すように、第1の絶縁層IL1、第1ソース電極13、第1ドレイン電極14、第2ソース電極23および第2ドレイン電極24を覆う第2の絶縁層IL2を形成する。第2の絶縁層IL2は、例えば窒化シリコン(SiNx)層である。第2の絶縁層IL2の厚さは、例えば100nm以上500nm以下である。なお、第2の絶縁層IL2は、省略されてもよい。
 その後、図17(b)に示すように、第2の絶縁層IL2上に、平坦化層7、共通電極31、誘電体層8および画素電極30を順次形成する。これらの工程は、実施形態1のアクティブマトリクス基板100について、図8(a)~図9(b)を参照しながら説明した工程と同様にして行うことができる。このようにして、アクティブマトリクス基板300を得ることができる。
 (実施形態4)
 図18を参照しながら、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板400を説明する。図18は、アクティブマトリクス基板400を模式的に示す断面図である。
 本実施形態におけるアクティブマトリクス基板400は、ボトムエミッション型の有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に用いられる点において、実施形態3におけるアクティブマトリクス基板300と異なっている。以下では、アクティブマトリクス基板400が実施形態3のアクティブマトリクス基板300と異なる点を中心に説明を行う。
 アクティブマトリクス基板400が備える第1TFT10および第2TFT20は、実施形態3のアクティブマトリクス基板が備える第1TFT10および第2TFT20と実質的に同じ構成を有する。
 アクティブマトリクス基板400では、第2の絶縁層IL2上にカラーフィルタ層6が設けられており、カラーフィルタ層6上に平坦化層7が設けられている。平坦化層7上には、画素電極30が設けられている。画素電極30は、平坦化層7およびカラーフィルタ層6に形成された画素コンタクトホールCHPにおいて、第2TFT20のドレイン電極24に接続されている。
 本実施形態のアクティブマトリクス基板400においても、第1TFT10および第2TFT20のそれぞれがトップゲート構造を有していることにより、実施形態1のアクティブマトリクス基板100と同様に、回路TFT(第1TFT10)の信頼性の低下や表示品位の低下を発生させることなく、画素TFT(第2TFT20)の電流駆動力を向上させることができる。
 なお、実施形態1のアクティブマトリクス基板100と同様に、本実施形態のアクティブマトリクス基板400においても、第2遮光層9bが導電材料から形成されている場合には、第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されていてもよい。これにより、第2遮光層9bを、第2TFT20のさらなるゲート電極(バックゲート電極)として機能させることができるので、第2TFT20のオン電流をさらに大きくして電流駆動力をさらに向上させ得る。
 また、有機EL表示装置用のアクティブマトリクス基板400では、第1遮光層9aおよび第2遮光層9bは、省略されてもよい。
 続いて、アクティブマトリクス基板400の製造方法の例を説明する。図19(a)、(b)および(c)は、アクティブマトリクス基板400の製造方法を説明するための工程断面図である。
 まず、図19(a)に示すように、基板1上に、第1遮光層9aから第2の絶縁層IL2までを順次形成する。これらの工程は、実施形態3のアクティブマトリクス基板300について、図15(a)~図17(a)を参照しながら説明した工程と同様にして行うことができる。
 次に、図19(b)に示すように、第2の絶縁層IL2上に、カラーフィルタ層6および平坦化層7を順次形成する。カラーフィルタ層6は、例えば着色された感光性樹脂材料から形成される。平坦化層7は、例えば感光性樹脂材料から形成される。平坦化層7、カラーフィルタ層6および第2の絶縁層IL2には、第2ドレイン電極24を露出するように画素コンタクトホールCHPが形成される。
 その後、図19(c)に示すように、平坦化層7上に画素電極30を形成する。具体的には、導電膜を堆積した後、導電膜をパターニングすることによって画素電極30を形成することができる。画素電極30は、例えば、ITO層である。画素電極30上には、不図示の有機EL層や反射電極(共通電極)がさらに積層される。反射電極は、例えば、ITO層、銀(Ag層)、ITO層が積層された構造を有する。各画素は、土手状のバンク層によって区切られる。このようにして、アクティブマトリクス基板400を得ることができる。
 有機EL表示装置用のアクティブマトリクス基板400では、各画素領域Pに、2つ以上のTFTが配置されてもよい。図20に、アクティブマトリクス基板400の1つの画素領域Pの等価回路の例を示す。
 図20に示す例では、画素領域Pは、駆動用TFT41、選択用TFT42、第1の電流切替用TFT43、第2の電流切替用TFT44、キャパシタ45およびOLED(有機発光ダイオード)46を含む。
 駆動用TFT41のゲート電極は、選択用TFT42のソース電極と、キャパシタ45を構成する一対の電極の一方(第1電極)とに接続されている。駆動用TFT41のソース電極は、第1および第2の電流切替用TFT43および44のドレイン電極に接続されている。駆動用TFT41のドレイン電極は、選択用TFT42のドレイン電極と、OLED46のアノード電極とに接続されている。
 選択用TFT42のゲート電極は、第1ゲートバスラインGL1に接続されている。選択用TFT42のソース電極は、駆動用TFT41のゲート電極に接続されている。選択用TFT42のドレイン電極は、駆動用TFT41のドレイン電極に接続されている。
 第1の電流切替用TFT43のゲート電極は、第1ゲートバスラインGL1に接続されている。第1の電流切替用TFT43のソース電極は、ソースバスラインSLに接続されている。第1の電流切替用TFT43のドレイン電極は、駆動用TFT41のソース電極と、キャパシタ45を構成する一対の電極の他方(第2電極)とに接続されている。
 第2の電流切替用TFT44のゲート電極は、第2ゲートバスラインGL2に接続されている。第2の電流切替用TFT44のソース電極は、電流供給線CLに接続されている。電流供給線CLは、正電源VDDに接続されている。第2の電流切替用TFT44のドレイン電極は、駆動用TFT41のソース電極に接続されている。
 OLED46は、駆動用TFT41のドレイン電極に接続されたアノード電極、アノード電極上に形成された有機EL層、および、有機EL層上に形成されたカソード電極を含む。有機EL層は、例えば、正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層の積層構造、または、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層の積層構造を有する。有機EL層は、有機発光層の発光効率や寿命などを向上させるための層をさらに含んでもよい。カソード電極は、負電源VSSに接続されている。
 図20に示した画素回路は、以下のように動作する。
 まず、第1ゲートバスラインGL1によって、選択用TFT42と第1の電流切替用TFT43とが選択されてオン状態になると、駆動用TFT41は、そのゲート電極とドレイン電極とが接続された状態、すなわち、ダイオード接続された状態となる。そのため、ソースバスラインSLから供給されるデータ電流IDATAに対応する電圧がキャパシタ45に充電される。
 次に、選択用TFT42および第1の電流切替用TFT43がオフ状態になるとともに、第2ゲートバスラインGL2によって第2の電流切替用TFT44が選択されてオン状態になると、電流供給線CLからの電流が、第2の電流切替用TFT44および駆動用TFT41(キャパシタ45に充電された電圧によってオン状態となっている)を介してOLED46に供給され、OLED46が発光する。
 図20に例示した構成における、駆動用TFT41は、図18に示した第2TFT20に対応する。つまり、駆動用TFT41は、酸化物半導体TFTである。選択用TFT42、第1の電流切替用TFT43および第2の電流切替用TFT44は、酸化物半導体TFTであってもよいし、第1TFT10の結晶質シリコン半導体層11と同じ半導体膜から形成された結晶質シリコン半導体層を活性層として含む、結晶質シリコンTFT(以下では「第3TFT」と呼ぶ)であってもよい。
 各画素領域Pに、酸化物半導体TFTである第2TFT20と、結晶質シリコンTFTである第3TFTとが混在している場合、第2TFT20および第3TFTの両方がトップゲート構造であることにより、以下に説明するように高精細化に有利である。
 図21は、図20中の駆動用TFT41および第2の電流切替用TFT44を含む領域R1を示す断面図である。
 駆動用TFT41(第2TFT20)は、酸化物半導体層21を含む酸化物半導体TFTである。これに対し、第2の電流切替用TFT44(第3TFT50)は、結晶質シリコン半導体層51を含む結晶質シリコンTFTである。
 第3TFT50の結晶質シリコン半導体層51は、ベースコート層2上に設けられている。第3TFT50のゲート絶縁層(第3ゲート絶縁層)GI3は、結晶質シリコン半導体層51上に設けられている。
 第3TFT50のゲート電極(第3ゲート電極)52は、第3ゲート絶縁層GI3上に設けられている。第3ゲート電極52は、第3ゲート絶縁層GI3を介して結晶質シリコン半導体層51に対向する。
 第3TFT50のソース電極(第3ソース電極)53は、結晶質シリコン半導体層51に電気的に接続されている。第3ソース電極53は、第1の絶縁層IL1上に設けられている。第3ソース電極53は、第1の絶縁層IL1および第3ゲート絶縁層GI3に形成された第5コンタクトホールCH5において結晶質シリコン半導体層51に接続されている。
 例示している構成では、第3TFT50は、第3ソース電極53と同じ導電膜から形成されたドレイン電極を有していない。また、第2TFT20は、第2ドレイン電極24と同じ導電膜から形成されたソース電極を有していない。第2TFT20の酸化物半導体層21が、第3TFT50の結晶質シリコン半導体層51に接するように延びており、そのことによって、第3TFT50のドレインと第2TFT20のソースとが接続されている。
 図22は、比較例2のアクティブマトリクス基板900Aにおける、領域R1に対応した領域を示す断面図である。
 比較例2のアクティブマトリクス基板900Aは、有機EL表示装置用である点において、図4に示した比較例1のアクティブマトリクス基板900と異なっている。比較例2のアクティブマトリクス基板900Aでは、第3の絶縁層IL3’上にカラーフィルタ層906が設けられており、カラーフィルタ層906上に平坦化層907が設けられている。平坦化層907上に、画素電極930が設けられている。画素電極930は、平坦化層907およびカラーフィルタ層906に形成された画素コンタクトホールCHP’において、第2TFT920(駆動用TFT41)のドレイン電極924に接続されている。
 第2の電流切替用TFT44(第3TFT950)は、結晶質シリコン半導体層951を含む結晶質シリコンTFTである。
 第3TFT950の結晶質シリコン半導体層951は、ベースコート層902上に設けられている。第1の絶縁層IL1’のうち、結晶質シリコン半導体層951を覆う部分が、第3TFT950のゲート絶縁層(第3ゲート絶縁層)GI3’として機能する。
 第3TFT950のゲート電極(第3ゲート電極)952は、第3ゲート絶縁層GI3’上に設けられており、第3ゲート絶縁層GI3’を介して結晶質シリコン半導体層951に対向する。
 第3TFT950のソース電極(第3ソース電極)953およびドレイン電極(第3ドレイン電極)954は、第2の絶縁層IL2’上に設けられている。第3ソース電極953および第3ドレイン電極954は、第3ゲート絶縁層GI3’および第2の絶縁層IL2’に形成された第5コンタクトホールCH5’および第6コンタクトホールCH6’において結晶質シリコン半導体層951に接続されている。
 第3TFT950のドレイン電極954と、第2TFT920のソース電極924とは連続しており、そのことによって、第3TFT950のドレインと第2TFT920のソースとが接続されている。
 図21に示した構成は、図22に示した比較例2のアクティブマトリクス基板900Aにおける第6コンタクトホールCH6’が不要であるので、駆動用TFT41と第2の電流切替用TFT44との接続のための領域(以下では「接続領域」と呼ぶ)のサイズを小さくすることができる。以下、図23(a)および(b)も参照しながら、より具体的に説明する。図23(a)は、図20中の領域R1を示す平面図であり、図23(b)は、比較例2のアクティブマトリクス基板900Aにおける、領域R1に対応した領域を示す平面図である。
 図22および図23(b)からわかるように、比較例2のアクティブマトリクス基板900Aでは、接続領域において、第6コンタクトホールCH6’、第3TFT950の結晶質シリコン半導体層951およびドレイン電極954を重ね合せる必要がある。そのため、位置合わせの精度等を考慮すると、接続領域の長さLは、第6コンタクトホールCH6’の長さL1(例えば4μm)に加え、ドレイン電極954のエッジから第6コンタクトホールCH6’のエッジまでの距離L2(例えば3μm)、および、第6コンタクトホールCH6’のエッジから結晶質シリコン半導体層951のエッジまでの距離L3(例えば2μm)を含む必要がある。
 これに対し、図21および図23(a)に示す構成では、接続領域において、結晶質シリコン半導体層51と酸化物半導体層21とを重ね合せればよい。そのため、接続領域の長さLは、酸化物半導体層21のエッジから結晶質シリコン半導体層51のエッジまでの距離L4(例えば3μm)を含んでいればよい。従って、図21および図23(a)に示す構成では、接続領域の長さLを、比較例2のアクティブマトリクス基板900Aよりも小さくすることができるので、高精細化に有利である。
 (酸化物半導体について)
 酸化物半導体層21に含まれる酸化物半導体は、アモルファス酸化物半導体であってもよいし、結晶質部分を有する結晶質酸化物半導体であってもよい。結晶質酸化物半導体としては、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質酸化物半導体などが挙げられる。
 既に説明したように、第2遮光層9bを、第2TFT20のバックゲート電極として機能させる場合には、酸化物半導体層21は、積層構造を有してない(単層である)ことが好ましい。
 第2遮光層9bを、第2TFT20のバックゲート電極として機能させない(つまり第2遮光層9bが第2ゲート電極22に電気的に接続されていない)場合には、酸化物半導体層21は、2層以上の積層構造を有していてもよい。酸化物半導体層21が積層構造を有する場合、酸化物半導体層21は、非晶質酸化物半導体層と結晶質酸化物半導体層とを含んでいてもよいし、結晶構造の異なる複数の結晶質酸化物半導体層を含んでいてもよく、また、複数の非晶質酸化物半導体層を含んでいてもよい。酸化物半導体層21が上層と下層とを含む2層構造を有する場合、上層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップは、下層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップよりも小さいことが好ましい。ただし、これらの層のエネルギーギャップの差が比較的小さい場合には、下層の酸化物半導体のエネルギーギャップが上層の酸化物半導体のエネルギーギャップよりも小さくてもよい。
 非晶質酸化物半導体および上記の各結晶質酸化物半導体の材料、構造、成膜方法、積層構造を有する酸化物半導体層の構成などは、例えば特開2014-007399号公報に記載されている。参考のために、特開2014-007399号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
 酸化物半導体層21は、例えば、In、GaおよびZnのうち少なくとも1種の金属元素を含んでもよい。本発明の実施形態では、酸化物半導体層21は、例えば、In-Ga-Zn-O系の半導体(例えば酸化インジウムガリウム亜鉛)を含む。ここで、In-Ga-Zn-O系の半導体は、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)の三元系酸化物であって、In、GaおよびZnの割合(組成比)は特に限定されず、例えばIn:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等を含む。このような酸化物半導体層21は、In-Ga-Zn-O系の半導体を含む酸化物半導体膜から形成され得る。
 In-Ga-Zn-O系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体としては、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体が好ましい。
 なお、結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体の結晶構造は、例えば、上述した特開2014-007399号公報、特開2012-134475号公報、特開2014-209727号公報などに開示されている。参考のために、特開2012-134475号公報および特開2014-209727号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。In-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTは、高い移動度(a-SiTFTに比べ20倍超)および低いリーク電流(a-SiTFTに比べ100分の1未満)を有しているので、駆動TFT(例えば、複数の画素を含む表示領域の周辺に、表示領域と同じ基板上に設けられる駆動回路に含まれるTFT)および画素TFT(画素に設けられるTFT)として好適に用いられる。
 酸化物半導体層21は、In-Ga-Zn-O系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばIn-Sn-Zn-O系半導体(例えばIn3-SnO2-ZnO;InSnZnO)を含んでもよい。In-Sn-Zn-O系半導体は、In(インジウム)、Sn(スズ)およびZn(亜鉛)の三元系酸化物である。あるいは、酸化物半導体層21は、In-Al-Zn-O系半導体、In-Al-Sn-Zn-O系半導体、Zn-O系半導体、In-Zn-O系半導体、Zn-Ti-O系半導体、Cd-Ge-O系半導体、Cd-Pb-O系半導体、CdO(酸化カドミウム)、Mg-Zn-O系半導体、In-Ga-Sn-O系半導体、In-Ga-O系半導体、Zr-In-Zn-O系半導体、Hf-In-Zn-O系半導体などを含んでいてもよい。
 (周辺回路)
 図24を参照しながら、周辺領域FRに設けられる周辺回路の例を説明する。
 図24に示す例では、周辺領域FRには、ゲートドライバ回路61、検査回路62およびソース切替(SSD)回路63が設けられている。不図示のゲートバスラインは、ゲートドライバ回路の端子に接続されている。ソースバスラインSLは、SSD回路63を介して、ソースドライバのドライバIC64の端子に接続されている。SSD回路63は、ドライバIC64の各端子に接続されたビデオ信号線(信号出力線)1本から、複数本(ここでは3本)のソースバスラインSLへ、ビデオデータを振り分ける。
 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板100、200、300および400が備える第1TFT10は、ゲートドライバ回路61、検査回路62および/またはソース切替(SSD)回路63を構成し得る。
 (表示装置)
 本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、表示装置に好適に用いられ、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置に好適に用いられる。液晶表示装置は、本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板に対向するように配置された対向基板と、アクティブマトリクス基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを備え得る。なお、これまでは、FFSモードの液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板を例に説明を行ったが、本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、種々の表示モードの液晶表示装置に用いられ得る。本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、FFS以外の横電界モード(例えばIPSモード)の液晶表示装置や縦電界モード(例えば、TNモードや垂直配向モード)の液晶表示装置にも用いられ得る。また、有機EL表示装置は、本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板と、画素電極上に設けられた有機層と、有機層上に設けられた共通電極とを備え得る。
 本発明の実施形態によると、酸化物半導体TFTおよび結晶質シリコンTFTの両方を備えたアクティブマトリクス基板に好適な構造を実現することができる。本発明の実施形態によるアクティブマトリクス基板は、液晶表示装置をはじめとする種々の表示装置に好適に用いられる。
 1  基板
 2  ベースコート層
 6  カラーフィルタ層
 7  平坦化層
 8  誘電体層
 9a  第1遮光層
 9b  第2遮光層
 10  第1TFT
 11  結晶質シリコン半導体層
 12  第1ゲート電極
 13  第1ソース電極
 14  第1ドレイン電極
 20  第2TFT
 21  酸化物半導体層
 22  第2ゲート電極
 23  第2ソース電極
 24  第2ドレイン電極
 30  画素電極
 30a  スリット
 31  共通電極
 41  駆動用TFT
 42  選択用TFT
 43  第1の電流切替用TFT
 44  第2の電流切替用TFT
 45  キャパシタ
 46  有機発光ダイオード
 50  第3TFT
 51  結晶質シリコン半導体層
 52  第3ゲート電極
 53  第3ソース電極
 61  ゲートドライバ回路
 62  検査回路
 63  ソース切替回路
 64  ドライバIC
 100、200、300、400  アクティブマトリクス基板
 CH1  第1コンタクトホール
 CH2  第2コンタクトホール
 CH3  第3コンタクトホール
 CH4  第4コンタクトホール
 CH5  第5コンタクトホール
 CHP  画素コンタクトホール
 GI1  第1ゲート絶縁層
 GI2  第2ゲート絶縁層
 GI3  第3ゲート絶縁層
 IL1  第1の絶縁層
 IL2  第2の絶縁層
 IL3  第3の絶縁層
 IL4  第4の絶縁層
 GL  ゲートバスライン
 GL1  第1ゲートバスライン
 GL2  第2ゲートバスライン
 SL  ソースバスライン
 CL  電流供給配線
 n1  第1ノード
 n2  第2ノード
 DR  表示領域
 FR  周辺領域
 P  画素領域

Claims (19)

  1.  マトリクス状に配列された複数の画素領域によって規定される表示領域と、前記表示領域の周辺に位置する周辺領域とを有するアクティブマトリクス基板であって、
     基板と、
     前記基板に支持された第1TFTであって、前記周辺領域内に配置された第1TFTと、
     前記基板に支持された第2TFTであって、前記表示領域内に配置された第2TFTと、
    を備え、
     前記第1TFTは、活性層として結晶質シリコン半導体層を含み、
     前記第2TFTは、活性層として酸化物半導体層を含み、
     前記第1TFTおよび前記第2TFTのそれぞれがトップゲート構造を有する、アクティブマトリクス基板。
  2.  前記第1TFTは、
     前記結晶質シリコン半導体層と、
     前記結晶質シリコン半導体層上に設けられた第1ゲート絶縁層と、
     前記第1ゲート絶縁層上に設けられ、前記第1ゲート絶縁層を介して前記結晶質シリコン半導体層に対向する第1ゲート電極と、
     前記結晶質シリコン半導体層に電気的に接続された第1ソース電極および第1ドレイン電極と、
    を有し、
     前記第2TFTは、
     前記酸化物半導体層と、
     前記酸化物半導体層上に設けられた第2ゲート絶縁層と、
     前記第2ゲート絶縁層上に設けられ、前記第2ゲート絶縁層を介して前記酸化物半導体層に対向する第2ゲート電極と、
     前記酸化物半導体層に電気的に接続された第2ソース電極および第2ドレイン電極と、を有する、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  3.  前記第1ゲート絶縁層を含む第1の絶縁層と、
     前記第1の絶縁層上に設けられた第2の絶縁層であって、前記第1ゲート電極を覆う部分を含む第2の絶縁層と、
    を備え、
     前記酸化物半導体層は、前記第2の絶縁層上に設けられており、
     前記アクティブマトリクス基板は、
     前記第2の絶縁層上に設けられた第3の絶縁層であって、前記酸化物半導体層、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分を含む第3の絶縁層をさらに備える、請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。
  4.  前記第2の絶縁層は、積層構造を有しない単一の層である、請求項3に記載のアクティブマトリクス基板。
  5.  前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第3の絶縁層上に設けられており、
     前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1の絶縁層、前記第2の絶縁層および前記第3の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、
     前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第3の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている、請求項3または4に記載のアクティブマトリクス基板。
  6.  前記第1ゲート絶縁層を含む第1の絶縁層を備え、
     前記酸化物半導体層は、前記第1の絶縁層上に設けられており、
     前記アクティブマトリクス基板は、
     前記第1の絶縁層上に設けられた第2の絶縁層であって、前記第1ゲート電極、前記酸化物半導体層、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分を含む第2の絶縁層をさらに備える、請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。
  7.  前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第2の絶縁層上に設けられており、
     前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1の絶縁層および前記第2の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、
     前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第2の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている、請求項6に記載のアクティブマトリクス基板。
  8.  前記第1ゲート絶縁層および前記第2ゲート絶縁層は、同一の絶縁膜から形成されており、
     前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極は、同一の導電膜から形成されている、請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。
  9.  前記第1ゲート絶縁層および前記第1ゲート電極を覆う部分と、前記第2ゲート絶縁層および前記第2ゲート電極を覆う部分とを含む第1の絶縁層を備え、
     前記第1ソース電極、前記第1ドレイン電極、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第1の絶縁層上に設けられており、
     前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第1ゲート絶縁層および前記第1の絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールにおいてそれぞれ前記結晶質シリコン半導体層に接続されており、
     前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第1の絶縁層に形成された第3コンタクトホールおよび第4コンタクトホールにおいてそれぞれ前記酸化物半導体層に接続されている、請求項8に記載のアクティブマトリクス基板。
  10.  前記結晶質シリコン半導体層の下方に設けられ、基板面法線方向から見たときに前記結晶質シリコン半導体層に重なる第1遮光層と、
     前記酸化物半導体層の下方に設けられ、基板面法線方向から見たときに前記酸化物半導体層に重なる第2遮光層と、
    を備える、請求項1から9のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
  11.  前記第2遮光層は、導電材料から形成されており、前記第2ゲート電極に電気的に接続されている、請求項10に記載のアクティブマトリクス基板。
  12.  基板面法線方向から見たとき、前記第2ドレイン電極と前記第2ゲート電極とは重ならない、請求項1から11のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
  13.  前記周辺領域に設けられた周辺回路を備え、
     前記第1TFTは、前記周辺回路を構成し、
     前記第2TFTは、前記複数の画素領域のそれぞれに配置されている請求項1から12のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
  14.  前記複数の画素領域のそれぞれは、前記第2TFTと、前記第1TFTの前記結晶質シリコン半導体層と同じ半導体膜から形成された結晶質シリコン半導体層を活性層として含む第3TFTであって、トップゲート構造を有する第3TFTとを含む、請求項1から13のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
  15.  前記第3TFTの前記結晶質シリコン半導体層の一部と、前記第2TFTの前記酸化物半導体層の一部とが接続されている、請求項14に記載のアクティブマトリクス基板。
  16.  前記酸化物半導体層は、In-Ga-Zn-O系半導体を含む、請求項1から15のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
  17.  前記In-Ga-Zn-O系半導体は、結晶質部分を含む、請求項16に記載のアクティブマトリクス基板。
  18.  請求項1から17のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置。
  19.  請求項1から17のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板を備えた有機EL表示装置。
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