JP2017108132A - Semiconductor device, display element, display device, and system - Google Patents
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Images
Landscapes
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- Liquid Crystal (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置、表示素子、表示装置、及びシステムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a display element, a display device, and a system.
液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ(OLED)、電子ペーパ等の平面薄型ディスプレイ(Flat Panel Display:FPD)は、非晶質シリコンや多結晶シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)を含む駆動回路により駆動されている。 Liquid crystal display (LCD), organic EL (electroluminescence) display (OLED), flat and thin displays such as electronic paper (Flat Panel Display: FPD) use amorphous silicon or polycrystalline silicon for the semiconductor layer It is driven by a driving circuit including a thin film transistor (TFT).
そして、FPDの開発においては、半導体層のチャネル形成領域にキャリア移動度が高く素子間のばらつきの小さい酸化物半導体膜を用いた電界効果型トランジスタを含むTFTを作製し、電子デバイスや光デバイス等に応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体膜として酸化亜鉛(ZnO)、In2O3、In−Ga−Zn−O等を用いた電界効果型トランジスタが提案されている。 In the development of FPD, a TFT including a field effect transistor using an oxide semiconductor film having high carrier mobility and small variation between elements in a channel formation region of a semiconductor layer is manufactured, and an electronic device, an optical device, or the like The technology applied to is attracting attention. For example, a field-effect transistor using zinc oxide (ZnO), In 2 O 3 , In—Ga—Zn—O, or the like as an oxide semiconductor film has been proposed.
電界効果型トランジスタとしては、例えば、金属膜であるソース電極及びドレイン電極と半導体層との接触抵抗を低減させやすく、半導体層が基材とゲート絶縁層及びゲート電極に挟まれた構造で外部の水分や酸素を遮断するのに有利な構造であるトップゲート/トップコンタクト型が用いられる(例えば、特許文献1参照)。 As a field-effect transistor, for example, it is easy to reduce the contact resistance between a source electrode and a drain electrode, which are metal films, and a semiconductor layer, and the semiconductor layer is sandwiched between a base material, a gate insulating layer, and a gate electrode. A top gate / top contact type having a structure advantageous for blocking moisture and oxygen is used (see, for example, Patent Document 1).
ところで、トップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ等の半導体装置では、基材上にソース電極及びドレイン電極を構成する金属膜が直接形成されるため、基材と金属膜との密着性が高いことは、TFT製造プロセスの安定化とTFT機能の安定化の上で重要である。 By the way, in a semiconductor device such as a top gate / top contact type field effect transistor, the metal film constituting the source electrode and the drain electrode is directly formed on the base material. A high value is important in stabilizing the TFT manufacturing process and the TFT function.
そこで、基材と金属膜との密着性を向上させるために、密着性の高い金属等を接着層として設ける等、異種金属の積層構造を用いることが多い。しかしながら、異種金属の積層構造によってソース電極及びドレイン電極を製造することは、製造工程の増加、プロセスの難しさ、製造コスト増等の課題を有している。 Therefore, in order to improve the adhesion between the substrate and the metal film, a laminated structure of different metals is often used, such as providing a metal with high adhesion as an adhesive layer. However, manufacturing a source electrode and a drain electrode with a laminated structure of different metals has problems such as an increase in manufacturing steps, difficulty in processes, and an increase in manufacturing costs.
ゲート絶縁層上に、ソース電極及びドレイン電極を構成する金属膜が直接形成されるボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ等の半導体装置についても同様である。 The same applies to a semiconductor device such as a bottom gate / top contact field effect transistor in which a metal film constituting a source electrode and a drain electrode is directly formed on a gate insulating layer.
本発明は、簡易な製造工程で製造でき、かつソース電極及びドレイン電極と下層との密着性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be manufactured by a simple manufacturing process and has excellent adhesion between a source electrode and a drain electrode and a lower layer.
本半導体装置は、基材と、ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、前記ゲート電圧の印加に応じて電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、酸化物半導体からなる半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との間に設けられたゲート絶縁層と、を備える半導体装置であって、前記半導体層は、チャネル形成領域と、非チャネル形成領域と、を有し、前記チャネル形成領域と前記非チャネル形成領域とが夫々ソース電極及びドレイン電極に接して形成されていることを要件とする。 The semiconductor device includes a base material, a gate electrode for applying a gate voltage, a source electrode and a drain electrode for taking out a current in response to the application of the gate voltage, a semiconductor layer made of an oxide semiconductor, A semiconductor device comprising a gate electrode and a gate insulating layer provided between the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer includes a channel formation region and a non-channel formation region, and the channel formation region And the non-channel forming region are formed in contact with the source electrode and the drain electrode, respectively.
開示の技術によれば、簡易な製造工程で製造でき、かつソース電極及びドレイン電極と下層との密着性に優れた半導体装置を提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a semiconductor device that can be manufactured by a simple manufacturing process and that has excellent adhesion between the source and drain electrodes and the lower layer.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
〈第1の実施の形態〉
[電界効果型トランジスタの構造]
図1は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図1を参照するに、電界効果型トランジスタ10は、基材11と、半導体層12と、ソース電極13と、ドレイン電極14と、配線15と、ゲート絶縁層16と、ゲート電極17とを有するトップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ10は、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
<First Embodiment>
[Structure of field effect transistor]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a field effect transistor according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the
電界効果型トランジスタ10では、絶縁性の基材11上に半導体層12が形成され、半導体層12上に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15が形成されている。更に、半導体層12、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を覆うようにゲート絶縁層16が形成され、ゲート絶縁層16上にゲート電極17が形成されている。以下、電界効果型トランジスタ10の各構成要素について、詳しく説明する。
In the
なお、本実施の形態では、便宜上、ゲート電極17側を上側又は一方の側、基材11側を下側又は他方の側とする。又、各部位のゲート電極17側の面を上面又は一方の面、基材11側の面を下面又は他方の面とする。但し、電界効果型トランジスタ10は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材11の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材11の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。
In this embodiment, for the sake of convenience, the
基材11は、半導体層12等を形成する基体となる絶縁性の部材である。基材11の形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材11の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ガラス基材やプラスチック基材等を用いることができる。ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無アルカリガラス、シリカガラス等が挙げられる。又、プラスチック基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等が挙げられる。
The
半導体層12は、酸化物半導体からなり、基材11上の所定領域に形成されている。半導体層12を構成する酸化物半導体としては、例えば、n型酸化物半導体を用いることができる。n型酸化物半導体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ZnO、SnO2、In2O3、TiO2、Ga2O3等が挙げられる。
The
又、n型酸化物半導体として、In−Zn系酸化物、In−Sn系酸化物、In−Ga系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga系酸化物、Zn−Ga系酸化物、In−Zn−Sn系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Ga系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物等、複数の金属を含む酸化物を用いることもできる。 In addition, as an n-type oxide semiconductor, an In—Zn-based oxide, an In—Sn-based oxide, an In—Ga-based oxide, a Sn—Zn-based oxide, a Sn—Ga-based oxide, a Zn—Ga-based oxide, or the like can be used. In-Zn-Sn-based oxide, In-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Ga-based oxide, Sn-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Zn-based oxide, Al-Ga- An oxide containing a plurality of metals such as a Zn-based oxide, a Sn-Al-Zn-based oxide, an In-Hf-Zn-based oxide, and an In-Al-Ga-Zn-based oxide can also be used.
n型酸化物半導体は、高い電界効果移動度が得られる点、及び電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点から、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、及びチタンの少なくとも何れかと、アルカリ土類金属とを含有することが好ましく、インジウムとアルカリ土類金属とを含有することがより好ましい。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等が挙げられる。 An n-type oxide semiconductor has at least one of indium, zinc, tin, gallium, and titanium, an alkaline earth metal, and a point from which high field effect mobility can be obtained and the electron carrier concentration can be easily controlled. It is preferable to contain, and it is more preferable to contain indium and an alkaline earth metal. Examples of the alkaline earth metal include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium.
酸化インジウムは、酸素欠損量によって電子キャリア濃度が1018cm−3〜1020cm−3程度に変化する。但し、酸化インジウムは酸素欠損ができやすい性質があり、酸化物半導体膜形成後の後工程で、意図しない酸素欠損ができる場合がある。インジウムと、インジウムよりも酸素と結合しやすいアルカリ土類金属との主に二つの金属から酸化物を形成することは、意図しない酸素欠損を防ぐとともに、組成の制御が容易となり電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点で特に好ましい。 Indium oxide has an electron carrier concentration of about 10 18 cm −3 to 10 20 cm −3 depending on the amount of oxygen deficiency. However, indium oxide has a property of easily causing oxygen vacancies, and there are cases where unintended oxygen vacancies may be formed in a later step after the formation of the oxide semiconductor film. Forming oxides from two metals, indium and an alkaline earth metal that is easier to bond with oxygen than indium, prevents unintentional oxygen vacancies and facilitates control of the composition. It is particularly preferable in terms of easy control.
半導体層12は、半導体層12を構成する元素、製造プロセス条件、製膜後の後処理等により、電子キャリア濃度を適切な範囲に制御することができる。半導体層12の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm〜200nmが好ましく、2nm〜100nmがより好ましい。
In the
半導体層12は、チャネル形成領域121(活性領域)と、非チャネル形成領域122(不活性領域)とを有している。チャネル形成領域121と非チャネル形成領域122とは夫々ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15に接して形成されている。チャネル形成領域121の全部又は一部は、チャネル領域として機能することができる。非チャネル形成領域122は、例えば、平面視において、チャネル形成領域121を囲むように配置することができる。チャネル形成領域121の層厚と非チャネル形成領域122の層厚とは略同一とすることができる。
The
ソース電極13及びドレイン電極14は、半導体層12の上面と接して形成されている。ソース電極13及びドレイン電極14は、半導体層12のチャネル形成領域121と一部重複し、チャネル領域となる所定の間隔を隔てて形成されている。ソース電極13及びドレイン電極14は、ゲート電圧の印加に応じて電流を取り出すための電極である。
The
ソース電極13及びドレイン電極14の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Mo、Al、Au、Ag、Cu等の金属及びこれらの合金等が挙げられる。ソース電極13及びドレイン電極14の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40nm〜2μmが好ましく、70nm〜1μmがより好ましい。
The material for the
配線15は、ソース電極13及びドレイン電極14と同一層に形成されており、ソース電極13及びドレイン電極14と接続している。配線15は、非チャネル形成領域122の上面と接して形成されている。
The
配線15は、必要に応じて適宜形成され、半導体装置の電気特性を計測するための端子となる金属膜、又は、後述する駆動回路に含まれる半導体装置間を電気的に接続する金属膜、又は、駆動回路と光制御素子を電気的に接続する金属膜、又は、画像データ作成装置と駆動回路を電気的に接続する金属膜、等から構成される。
The
配線15の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Mo、Al、Au、Ag、Cu等の金属及びこれらの合金等が挙げられる。配線15の平均厚みは、ソース電極13及びドレイン電極14の平均厚みと同程度とすることができる。
There is no restriction | limiting in particular as a material of the
ゲート絶縁層16は、半導体層12とゲート電極17との間に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を被覆して設けられている。ゲート絶縁層16は、ソース電極13及びドレイン電極14とゲート電極17とを絶縁するための層である。ゲート絶縁層16の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無機絶縁材料、有機絶縁材料等が挙げられる。
The
無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、これらの混合物等が挙げられる。又、有機絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂等が挙げられる。ゲート絶縁層16の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm〜1000nmが好ましく、100nm〜500nmがより好ましい。
Examples of the inorganic insulating material include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, and a mixture thereof. Examples of the organic insulating material include polyimide, polyamide, polyacrylate, polyvinyl alcohol, and novolak resin. There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the
ゲート電極17は、ゲート絶縁層16上の所定領域に形成されている。ゲート電極17は、ゲート電圧を印加するための電極である。ゲート電極17の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、白金、パラジウム、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、チタン等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等が挙げられる。
The
又、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ、スズ(Sn)が添加されたIn2O3(ITO)、ガリウム(Ga)が添加されたZnO、アルミニウム(Al)が添加されたZnO、アンチモン(Sb)が添加されたSnO2等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物等が挙げられる。ゲート電極17の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm〜200nmが好ましく、50nm〜100nmがより好ましい。
Also, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, gallium oxide, niobium oxide, In 2 O 3 (ITO) to which tin (Sn) is added, ZnO to which gallium (Ga) is added, and aluminum (Al) are added. Examples thereof include conductive oxides such as ZnO and SnO 2 to which antimony (Sb) is added, composite compounds thereof, mixtures thereof, and the like. There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the
このように、電界効果型トランジスタ10では、半導体層12を構成するチャネル形成領域121と非チャネル形成領域122とが夫々ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15に接して形成されている。
As described above, in the
すなわち、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15が、基材11と直接接していなく、ガラスやシリコン、シリコン酸化膜等との密着性に優れた酸化物半導体からなるチャネル形成領域121又は非チャネル形成領域122(密着層)と接している。
That is, the
このような構造により、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の下層に対する密着性が向上し、優れた膜安定性(製造プロセスに対する耐性)を得ることができる。
With such a structure, adhesion to the lower layer of the
[電界効果型トランジスタの製造方法]
次に、図1に示す電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。図2は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
[Method for Manufacturing Field Effect Transistor]
Next, a method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the field effect transistor according to the first embodiment.
まず、図2(a)に示す工程では、ガラス基材等からなる基材11を準備し、基材11上に、半導体層12を形成する。基材11の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。又、基材11の表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、UVオゾン、UV照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。
First, in the step shown in FIG. 2A, a
半導体層12の製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、化学気相蒸着(CVD)法、原子層蒸着(ALD)法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷法によって、所望の形状を直接成膜する方法等が挙げられる。
The manufacturing method of the
なお、半導体層12は、1つの工程で形成される連続的な1つの層であり、この時点では複数の領域に分かれてはいないが、最終的に電界効果型トランジスタ10が完成した際にチャネル形成領域121及び非チャネル形成領域122となる領域を含んでいる。そこで、ここでは便宜上、半導体層12がチャネル形成領域121及び非チャネル形成領域122に分かれているように図示している。
The
次に、図2(b)に示す工程では、半導体層12上に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を形成する。ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法、(ii)インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法等が挙げられる。
Next, in the step shown in FIG. 2B, the
図2(b)に示す工程では、まず、基材11及び半導体層12上に、真空蒸着法等により金属膜を形成する。そして、形成した金属膜をフォトリソグラフィとエッチングによりパターニングすることにより、所定形状のソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を形成することができる。ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
In the step shown in FIG. 2B, first, a metal film is formed on the
次に、図2(c)に示す工程では、半導体層12上に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を被覆するゲート絶縁層16を形成する。ゲート絶縁層16の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)スパッタ法、パルスレーザーデポジッション(PLD)法、化学気相蒸着(CVD)法、原子層蒸着(ALD)法等の真空プロセス、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする工程、(ii)インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する工程等が挙げられる。ゲート絶縁層16の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
Next, in the step shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示す工程では、ゲート絶縁層16上に、ゲート電極17を形成する。ゲート電極17を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法、(ii)インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法等が挙げられる。
Next, in the step shown in FIG. 2D, the
図2(d)に示す工程では、まず、ゲート絶縁層16上に、真空蒸着法等により金属膜を形成する。そして、形成した金属膜をフォトリソグラフィとエッチングによりパターニングすることにより、所定形状のゲート電極17を形成することができる。ゲート電極17の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
In the step shown in FIG. 2D, first, a metal film is formed on the
以上の工程により、トップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ10を作製できる。
Through the above steps, the top-gate / top-contact
このように、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の膜強度を向上するための層(下層との密着性を向上するための層)である非チャネル形成領域122は、半導体層12を形成する工程で、チャネル形成領域121と同一プロセスにより形成される。そのため、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の膜強度を向上するために(下層との密着性を向上するために)、半導体層12を形成する工程とは別に膜強度を向上するための層(下層との密着性を向上するための層)を形成する工程を設ける必要がない。その結果、簡易な製造工程により、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の下層に対する密着性が高く、優れた膜安定性(製造プロセスに対する耐性)を有する電界効果型トランジスタ10を実現することができる。
As described above, the
又、従来技術として、SiO2表面等への配線について、電極や配線となる金属膜に他元素を導入する等して、電極や配線の密着力を高める方法がある。本実施の形態に係る電界効果型トランジスタ10の製造方法によれば、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15に別の元素を添加する必要がなく、純金属が使用できるため、係る従来技術と比較して抵抗の低い電極や配線を得ることができる。
Further, as a conventional technique, there is a method of increasing the adhesion of electrodes and wirings by introducing other elements into the metal film that becomes the electrodes and wirings for wiring to the SiO 2 surface and the like. According to the manufacturing method of the
〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタの例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification of First Embodiment>
In the modification of the first embodiment, an example of a bottom gate / top contact field effect transistor is shown. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図3は、第1の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図3を参照するに、電界効果型トランジスタ10Aは、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ10Aは、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a field effect transistor according to a modification of the first embodiment. Referring to FIG. 3, the
電界効果型トランジスタ10Aは、電界効果型トランジスタ10(図1参照)とは層構造が異なっている。具体的には、電界効果型トランジスタ10Aでは、絶縁性の基材11上にゲート電極17が形成され、基材11上にゲート電極17を被覆してゲート絶縁層16が形成されている。更に、ゲート絶縁層16上に半導体層12が形成され、半導体層12上に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15が形成されている。
The
すなわち、電界効果型トランジスタ10Aでは、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15が、ゲート絶縁層16と直接接していなく、ガラスやシリコン、シリコン酸化膜等との密着性に優れた酸化物半導体からなるチャネル形成領域121又は非チャネル形成領域122(密着層)と接している。
That is, in the
このような構造により、電界効果型トランジスタ10と同様に、ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の下層に対する密着性が向上し、優れた膜安定性(製造プロセスに対する耐性)を得ることができる。
With such a structure, as with the field-
このように、本発明に係る電界効果型トランジスタの層構造は、特に制限はなく、図1や図3に示す構造を、目的に応じて適宜選択することができる。 Thus, the layer structure of the field effect transistor according to the present invention is not particularly limited, and the structure shown in FIGS. 1 and 3 can be appropriately selected according to the purpose.
なお、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタは、図2に示した各工程の順番を適宜変更することで製造できる。 Note that the bottom-gate / top-contact field effect transistor can be manufactured by appropriately changing the order of the steps shown in FIG.
〈実施例1〉
実施例1では、図1に示すトップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
<Example 1>
In Example 1, the top gate / top contact type field effect transistor shown in FIG. 1 was fabricated.
(半導体層12の形成)
まず、基材11上に所定形状の半導体層12を形成した。具体的には、まず、基材11として無アルカリガラスを用い、基材11上に、Mg−In系酸化物半導体膜をスパッタ法により形成した。ターゲットには、In2MgO4(サイズ:直径4インチ)の組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は2×10−5Paとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を0.3Paとした。
(Formation of semiconductor layer 12)
First, a
スパッタ中は、基材11を保持するホルダを水冷により冷却することで、基材11の温度を15度〜35度の範囲内に制御した。スパッタパワーを150W、スパッタ時間を30分とし、厚さ50nmのMg−In系酸化物半導体膜を形成した。その後、Mg−In系酸化物半導体膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、所定形状の半導体層12を形成した。
During sputtering, the temperature of the
(ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の形成)
次に、基材11、半導体層12上に、真空蒸着法を用いてAu膜を形成した。その後、Au膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、半導体層12上にソース電極13及びドレイン電極14、並びにソース電極13及びドレイン電極14と接続される配線15を形成した。
(Formation of
Next, an Au film was formed on the
(ゲート絶縁層16の形成)
次に、プラズマCVD法により、200nmの厚みになるようにSiO2を成膜することによって、ゲート絶縁層16を形成した。
(Formation of the gate insulating layer 16)
Next, a
(ゲート電極17の形成)
次に、ゲート絶縁層16上に、真空蒸着法を用いてAl膜を形成した。そして、Al膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、所定形状のゲート電極17を形成した。以上により、図1に示すトップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
(Formation of gate electrode 17)
Next, an Al film was formed on the
(トランジスタ性能評価)
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500)を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。具体的には、ソース/ドレイン電圧Vdsを20Vとし、ゲート電圧をVg=−30Vから+30Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。又、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)とオフ状態(例えばVg=−20V)のソース/ドレイン電流Idsの比(オン/オフ比)を算出した。
(Transistor performance evaluation)
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500). Specifically, the current / voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 20 V and changing the gate voltage from Vg = −30 V to +30 V. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the ratio (on / off ratio) of the source / drain current Ids between the on state (for example, Vg = 20 V) and the off state (for example, Vg = −20 V) of the transistor was calculated.
〈比較例1〉
実施例1において、「半導体層12の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例1と同様にして、図4に示すトップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ10Lを作製した。又、実施例1と同様の評価を行った。
<Comparative example 1>
A top-gate / top-contact
(半導体層12の形成)
基材11上に、実施例1と同様の方法によりMg−In系酸化物半導体膜をスパッタ法により形成した。その後、Mg−In系酸化物半導体膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、チャネル形成領域(活性領域)とする領域のみに半導体層12を形成した。つまり、図4に示すように、基材11上に図1における非チャネル形成領域122に相当する層が形成されていないトップゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ10Lを作製した。
(Formation of semiconductor layer 12)
An Mg—In-based oxide semiconductor film was formed on the
〈実施例1、比較例1のまとめ〉
実施例1及び比較例1の結果を表1に示す。
<Summary of Example 1 and Comparative Example 1>
The results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.
一方、比較例1では、基材と、ソース電極、ドレイン電極、及び配線との間に密着層が存在しないため、Auからなる電極の膜剥れが多く、電界効果型トランジスタを歩留りよく製造できなかった。そのため、電界効果移動度とオン/オフ比を算出できなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since there is no adhesion layer between the base material, the source electrode, the drain electrode, and the wiring, there is much film peeling of the electrode made of Au, and a field effect transistor can be manufactured with a high yield. There wasn't. Therefore, the field effect mobility and the on / off ratio could not be calculated.
〈実施例2〉
実施例2では、図3に示すボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
<Example 2>
In Example 2, the bottom gate / top contact type field effect transistor shown in FIG. 3 was produced.
(ゲート電極17の形成)
まず、基材11上に所定形状のゲート電極17を形成した。具体的には、まず、基材11として無アルカリガラスを用い、基材11上に、真空蒸着法を用いてCr膜及びAu膜の積層膜を形成した。その後、Cr膜及びAu膜の積層膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、所定の形状のゲート電極17を形成した。
(Formation of gate electrode 17)
First, a
(ゲート絶縁層16、半導体層12、ソース電極13等の形成)
次に、実施例1と同様の方法により、基材11上にゲート電極17を被覆するゲート絶縁層16を形成した。その後、実施例1と同様の方法により、ゲート絶縁層16上に半導体層12を形成した。更に、実施例1と同様の方法により、半導体層12上にソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15を形成した。以上により、図3に示すボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
(Formation of
Next, a
(トランジスタ性能評価)
次に、実施例1と同様の方法により、電界効果移動度及びオン/オフ比を算出した。
(Transistor performance evaluation)
Next, the field effect mobility and the on / off ratio were calculated by the same method as in Example 1.
〈比較例2〉
実施例2において、「半導体層12の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例2と同様にして、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。又、実施例2と同様の評価を行った。
<Comparative example 2>
In Example 2, a bottom-gate / top-contact field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the “formation of the
(半導体層12の形成)
ゲート絶縁層16上に、実施例2と同様の方法によりMg−In系酸化物半導体膜をスパッタ法により形成した。その後、Mg−In系酸化物半導体膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、チャネル形成領域(活性領域)とする領域のみに半導体層12を形成した。つまり、ゲート絶縁層16上に図3における非チャネル形成領域122に相当する層が形成されていないボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
(Formation of semiconductor layer 12)
An Mg—In-based oxide semiconductor film was formed on the
〈実施例2、比較例2のまとめ〉
実施例2及び比較例2の結果を表2に示す。
<Summary of Example 2 and Comparative Example 2>
The results of Example 2 and Comparative Example 2 are shown in Table 2.
一方、比較例2では、ゲート絶縁層と、ソース電極、ドレイン電極、及び配線との間に密着層が存在しないため、Auからなる電極の膜剥れが多く、電界効果型トランジスタを歩留りよく製造できなかった。そのため、電界効果移動度とオン/オフ比を算出できなかった。 On the other hand, in Comparative Example 2, since there is no adhesion layer between the gate insulating layer and the source electrode, the drain electrode, and the wiring, the film of the electrode made of Au is often peeled off, and a field effect transistor is manufactured with a high yield. could not. Therefore, the field effect mobility and the on / off ratio could not be calculated.
〈実施例3〉
ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の材料としてAuに代えてCuを用いた以外は、実施例2と同様にして、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。又、実施例2と同様の評価を行った。
<Example 3>
A bottom gate / top contact type field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that Cu was used instead of Au as the material of the
〈比較例3〉
ソース電極13、ドレイン電極14、及び配線15の材料としてAuに代えてCuを用いた以外は、比較例2と同様にして、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。又、実施例2と同様の評価を行った。
<Comparative Example 3>
A bottom gate / top contact type field effect transistor was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2 except that Cu was used instead of Au as the material of the
〈実施例3、比較例3のまとめ〉
実施例3及び比較例3の結果を表3に示す。
<Summary of Example 3 and Comparative Example 3>
The results of Example 3 and Comparative Example 3 are shown in Table 3.
一方、比較例3では、ゲート絶縁層と、ソース電極、ドレイン電極、及び配線との間に密着層が存在しないため、Cuからなる電極の膜剥れが多く、電界効果型トランジスタを歩留りよく製造できなかった。又、トランジスタ特性が得られた素子において、高いトランジスタ特性を得ることができなかった。ソース電極、ドレイン電極、及び配線が膜として安定しておらず、電極としての機能が十分でないためと考えられる。 On the other hand, in Comparative Example 3, since there is no adhesion layer between the gate insulating layer and the source electrode, the drain electrode, and the wiring, the electrode made of Cu is often peeled off, and a field effect transistor is manufactured with high yield. could not. Further, in an element having transistor characteristics, high transistor characteristics could not be obtained. This is presumably because the source electrode, the drain electrode, and the wiring are not stable as a film and the function as an electrode is not sufficient.
〈実施例4〜6〉
実施例2において、「半導体層12の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例2と同様にして、ボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。又、実施例2と同様の評価を行った。
<Examples 4 to 6>
In Example 2, a bottom-gate / top-contact field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the “formation of the
(半導体層12の形成)
ビーカーに、3.55gの硝酸インジウム(In(NO3)3・3H2O)と0.139gの塩化ストロンチウム(SrCl2・6H2O)を秤量し、1,2−プロパンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例4で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液1を作製した。
(Formation of semiconductor layer 12)
In a beaker, weigh out 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.139 g of strontium chloride (SrCl 2 .6H 2 O), 20 mL of 1,2-propanediol and
同様にして、ビーカーに3.55gの硝酸インジウム(In(NO3)3・3H2O)と0.125gの硝酸カルシウム(Ca(NO3)2・4H2O)を秤量し、1,2−プロパンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例5で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液2を作製した。
Similarly, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.125 g of calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O) are weighed in a beaker. -20 mL of propanediol and 20 mL of ethylene glycol monomethyl ether were added, mixed and dissolved at room temperature, and the
同様にして、ビーカーに3.55gの硝酸インジウム(In(NO3)3・3H2O)と0.125gの塩化バリウム(BaCl2・2H2O)を秤量し、1,2−エタンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例6で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液3を作製した。 Similarly, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.125 g of barium chloride (BaCl 2 .2H 2 O) were weighed in a beaker, and 20 ml of 1,2-ethanediol was measured. And 20 ml of ethylene glycol monomethyl ether were added and mixed and dissolved at room temperature to prepare n-type oxide semiconductor film-forming coating solution 3 used in Example 6.
ゲート絶縁層上に、酸化物半導体膜形成用塗布液1〜3を夫々インクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基材を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Sr系酸化物膜、In−Ca系酸化物膜、及びIn−Ba系酸化物膜を夫々形成した。
On the gate insulating layer, the
〈比較例4〜6〉
実施例4〜6と同様にして、ゲート絶縁層上に、酸化物半導体膜形成用塗布液1〜3を夫々インクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基材を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Sr系酸化物膜、In−Ca系酸化物膜、及びIn−Ba系酸化物膜を夫々形成した。
<Comparative Examples 4-6>
In the same manner as in Examples 4 to 6, the
但し、夫々の酸化物膜は、チャネル形成領域(活性領域)とする領域のみに形成した。つまり、非チャネル形成領域122に相当する層が形成されていないボトムゲート/トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
However, each oxide film was formed only in a region to be a channel formation region (active region). That is, a bottom gate / top contact field effect transistor in which a layer corresponding to the
〈実施例4〜6、比較例4〜6のまとめ〉
実施例4〜6及び比較例4〜6の結果を表4に示す。
<Summary of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 4 to 6>
Table 4 shows the results of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 4 to 6.
一方、比較例4〜6では、ゲート絶縁層と、ソース電極、ドレイン電極、及び配線との間に密着層が存在しないため、Auからなる電極の膜剥れが多く、電界効果型トランジスタを歩留りよく製造できなかった。又、トランジスタ特性が得られた素子において、高いトランジスタ特性を得ることができなかった。ソース電極、ドレイン電極、及び配線が膜として安定しておらず、電極としての機能が十分でないためと考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 4 to 6, since there is no adhesion layer between the gate insulating layer and the source electrode, the drain electrode, and the wiring, the film made of the electrode made of Au is often peeled off, and the field effect transistor is obtained. It couldn't be manufactured well. Further, in an element having transistor characteristics, high transistor characteristics could not be obtained. This is presumably because the source electrode, the drain electrode, and the wiring are not stable as a film and the function as an electrode is not sufficient.
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムの例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a display element, an image display device, and a system using the field effect transistor according to the first embodiment is shown. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
(表示素子)
第2の実施の形態に係る表示素子は、少なくとも、光制御素子と、光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子、エレクトロクロミック(EC)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子等が挙げられる。
(Display element)
The display element according to the second embodiment includes at least a light control element and a drive circuit that drives the light control element, and further includes other members as necessary. The light control element is not particularly limited as long as it is an element that controls the light output according to the drive signal, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an electroluminescence (EL) element, an electrochromic (EC) ) Elements, liquid crystal elements, electrophoretic elements, electrowetting elements and the like.
駆動回路としては、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The drive circuit is not particularly limited as long as it has the field effect transistor according to the first embodiment, and can be appropriately selected according to the purpose. There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably.
第2の実施の形態に係る表示素子は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを有しているため、電極や配線と下層との密着性に優れており、又、高い電界効果移動度や高いオン/オフ比が得られる。その結果、高品質の表示を行うことが可能となる。 Since the display element according to the second embodiment includes the field effect transistor according to the first embodiment, the display element according to the second embodiment has excellent adhesion between electrodes and wirings and a lower layer, and has a high field effect. Mobility and high on / off ratio can be obtained. As a result, high quality display can be performed.
(画像表示装置)
第2の実施の形態に係る画像表示装置は、少なくとも、第2の実施の形態に係る複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。複数の表示素子としては、マトリックス状に配置された複数の第2の実施の形態に係る表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(Image display device)
The image display device according to the second embodiment includes at least a plurality of display elements according to the second embodiment, a plurality of wirings, and a display control device. It has a member. The plurality of display elements are not particularly limited as long as they are the display elements according to the plurality of second embodiments arranged in a matrix, and can be appropriately selected according to the purpose.
複数の配線は、複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The plurality of wirings are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose as long as the gate voltage and the image data signal can be individually applied to each field effect transistor in the plurality of display elements.
表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを複数の配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The display control device is not particularly limited as long as the gate voltage and signal voltage of each field effect transistor can be individually controlled via a plurality of wirings according to image data, and is appropriately selected according to the purpose. can do. There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably.
第2の実施の形態に係る画像表示装置は、第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを備えた表示素子を有しているため、高品質の画像を表示することが可能となる。 Since the image display device according to the second embodiment includes the display element including the field effect transistor according to the first embodiment, it is possible to display a high-quality image.
(システム)
第2の実施の形態に係るシステムは、少なくとも、第2の実施の形態に係る画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、画像データを前記画像表示装置に出力する。
(system)
The system according to the second embodiment includes at least an image display device according to the second embodiment and an image data creation device. The image data creation device creates image data based on the image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device.
システムは、第2の実施の形態に係る画像表示装置を備えているため、画像情報を高精細に表示することが可能となる。 Since the system includes the image display device according to the second embodiment, the image information can be displayed with high definition.
以下、第2の実施の形態に係る表示素子、画像表示装置、及びシステムについて、具体的に説明する。 Hereinafter, the display element, the image display apparatus, and the system according to the second embodiment will be specifically described.
図5には、第2の実施の形態に係るシステムとしてのテレビジョン装置500の概略構成が示されている。なお、図5における接続線は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
FIG. 5 shows a schematic configuration of a
第2の実施の形態に係るテレビジョン装置500は、主制御装置501、チューナ503、ADコンバータ(ADC)504、復調回路505、TS(Transport Stream)デコーダ506、音声デコーダ511、DAコンバータ(DAC)512、音声出力回路513、スピーカ514、映像デコーダ521、映像・OSD合成回路522、映像出力回路523、画像表示装置524、OSD描画回路525、メモリ531、操作装置532、ドライブインターフェース(ドライブIF)541、ハードディスク装置542、光ディスク装置543、IR受光器551、及び通信制御装置552等を備えている。
A
主制御装置501は、テレビジョン装置500の全体を制御し、CPU、フラッシュROM、及びRAM等から構成されている。フラッシュROMには、CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム、及びCPUでの処理に用いられる各種データ等が格納されている。また、RAMは、作業用のメモリである。
The
チューナ503は、アンテナ610で受信された放送波の中から、予め設定されているチャンネルの放送を選局する。ADC504は、チューナ503の出力信号(アナログ情報)をデジタル情報に変換する。復調回路505は、ADC504からのデジタル情報を復調する。
The
TSデコーダ506は、復調回路505の出力信号をTSデコードし、音声情報及び映像情報を分離する。音声デコーダ511は、TSデコーダ506からの音声情報をデコードする。DAコンバータ(DAC)512は、音声デコーダ511の出力信号をアナログ信号に変換する。
The
音声出力回路513は、DAコンバータ(DAC)512の出力信号をスピーカ514に出力する。映像デコーダ521は、TSデコーダ506からの映像情報をデコードする。映像・OSD合成回路522は、映像デコーダ521の出力信号とOSD描画回路525の出力信号を合成する。
The audio output circuit 513 outputs the output signal of the DA converter (DAC) 512 to the
映像出力回路523は、映像・OSD合成回路522の出力信号を画像表示装置524に出力する。OSD描画回路525は、画像表示装置524の画面に文字や図形を表示するためのキャラクタ・ジェネレータを備えており、操作装置532やIR受光器551からの指示に応じて表示情報が含まれる信号を生成する。
The
メモリ531には、AV(Audio−Visual)データ等が一時的に蓄積される。操作装置532は、例えばコントロールパネル等の入力媒体(図示省略)を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置501に通知する。ドライブIF541は、双方向の通信インターフェースであり、一例としてATAPI(AT Attachment Packet Interface)に準拠している。
The
ハードディスク装置542は、ハードディスクと、このハードディスクを駆動するための駆動装置等から構成されている。駆動装置は、ハードディスクにデータを記録するとともに、ハードディスクに記録されているデータを再生する。光ディスク装置543は、光ディスク(例えば、DVD)にデータを記録するとともに、光ディスクに記録されているデータを再生する。
The
IR受光器551は、リモコン送信機620からの光信号を受信し、主制御装置501に通知する。通信制御装置552は、インターネットとの通信を制御する。インターネットを介して各種情報を取得することができる。
The IR
画像表示装置524は、一例として図6に示されるように、表示器700、及び表示制御装置780を有している。表示器700は、一例として図7に示されるように、複数(ここでは、n×m個)の表示素子702がマトリックス状に配置されたディスプレイ710を有している。
The
又、ディスプレイ710は、一例として図8に示されるように、X軸方向に沿って等間隔に配置されているn本の走査線(X0、X1、X2、X3、・・・・・、Xn−2、Xn−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本のデータ線(Y0、Y1、Y2、Y3、・・・・・、Ym−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本の電流供給線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、・・・・・、Ym−1i)を有している。そして、走査線とデータ線とによって、表示素子702を特定することができる。
In addition, as shown in FIG. 8 as an example, the
各表示素子702は、一例として図9に示されるように、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子750と、この有機EL素子750を発光させるためのドライブ回路720とを有している。すなわち、ディスプレイ710は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ELディスプレイである。また、ディスプレイ710は、カラー対応の32インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
As shown in FIG. 9 as an example, each
有機EL素子750は、一例として図10に示されるように、有機EL薄膜層740と、陰極712と、陽極714とを有している。
As an example, the
有機EL素子750は、例えば、電界効果型トランジスタの横に配置することができる。この場合、有機EL素子750と電界効果型トランジスタとは、同一の基材上に形成することができる。但し、これに限定されず、例えば、電界効果型トランジスタの上に有機EL素子750が配置されても良い。この場合には、ゲート電極に透明性が要求されるので、ゲート電極には、ITO、In2O3、SnO2、ZnO、Gaが添加されたZnO、Alが添加されたZnO、Sbが添加されたSnO2等の導電性を有する透明な酸化物が用いられる。
The
有機EL素子750において、陰極712には、アルミニウム(Al)が用いられている。なお、マグネシウム(Mg)−銀(Ag)合金、アルミニウム(Al)−リチウム(Li)合金、ITO(Indium Tin Oxide)等を用いても良い。陽極714には、ITOが用いられている。なお、In2O3、SnO2、ZnO等の導電性を有する酸化物、銀(Ag)−ネオジウム(Nd)合金等を用いても良い。
In the
有機EL薄膜層740は、電子輸送層742と発光層744と正孔輸送層746とを有している。そして、電子輸送層742に陰極712が接続され、正孔輸送層746に陽極714が接続されている。陽極714と陰極712との間に所定の電圧を印加すると発光層744が発光する。
The organic EL
又、図9に示すように、ドライブ回路720は、2つの電界効果型トランジスタ810及び820、コンデンサ830を有している。電界効果型トランジスタ810は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Gは、所定の走査線に接続され、ソース電極Sは、所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Dは、コンデンサ830の一方の端子に接続されている。
As shown in FIG. 9, the
コンデンサ830は、電界効果型トランジスタ810の状態、すなわちデータを記憶しておくためのものである。コンデンサ830の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
The
電界効果型トランジスタ820は、有機EL素子750に大きな電流を供給するためのものである。ゲート電極Gは、電界効果型トランジスタ810のドレイン電極Dと接続されている。そして、ドレイン電極Dは、有機EL素子750の陽極714に接続され、ソース電極Sは、所定の電流供給線に接続されている。
The
そこで、電界効果型トランジスタ810が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ820によって、有機EL素子750は駆動される。
Therefore, when the
表示制御装置780は、一例として図11に示されるように、画像データ処理回路782、走査線駆動回路784、及びデータ線駆動回路786を有している。
As an example, the
画像データ処理回路782は、映像出力回路523の出力信号に基づいて、ディスプレイ710における複数の表示素子702の輝度を判断する。走査線駆動回路784は、画像データ処理回路782の指示に応じてn本の走査線に個別に電圧を印加する。データ線駆動回路786は、画像データ処理回路782の指示に応じてm本のデータ線に個別に電圧を印加する。
The image
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係るテレビジョン装置500では、映像デコーダ521と映像・OSD合成回路522と映像出力回路523とOSD描画回路525とによって画像データ作成装置が構成されている。
As is clear from the above description, in the
又、上記においては、光制御素子が有機EL素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、液晶素子、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子であってもよい。 In the above description, the light control element is an organic EL element. However, the present invention is not limited to this, and a liquid crystal element, an electrochromic element, an electrophoretic element, or an electrowetting element may be used.
例えば、光制御素子が液晶素子の場合は、上記ディスプレイ710として、液晶ディスプレイ用いる。この場合においては、図12に示されるように、表示素子703における電流供給線は不要となる。
For example, when the light control element is a liquid crystal element, a liquid crystal display is used as the
又、この場合では、一例として図13に示されるように、ドライブ回路730は、図9に示される電界効果型トランジスタ(810、820)と同様な1つの電界効果型トランジスタ840のみで構成することができる。電界効果型トランジスタ840では、ゲート電極Gが所定の走査線に接続され、ソース電極Sが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Dが液晶素子770の画素電極、及びコンデンサ760に接続されている。なお、図13における符号762、772は、夫々コンデンサ760、液晶素子770の対向電極(コモン電極)である。
Further, in this case, as shown in FIG. 13 as an example, the
又、上記実施の形態では、システムがテレビジョン装置の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに画像や情報を表示する装置として上記画像表示装置524を備えていれば良い。例えば、コンピュータ(パソコンを含む)と画像表示装置524とが接続されたコンピュータシステムであっても良い。
In the above embodiment, the case where the system is a television apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. In short, the
又、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子BOOK、PDA(Personal Digital Assistant)等の携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像機器における表示手段に画像表示装置524を用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段に画像表示装置524を用いることができる。更に、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段に画像表示装置524を用いることができる。
In addition, an
〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、第1の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを用いた表示素子アレイの例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of a display element array using field effect transistors according to a modification of the first embodiment will be described. Note that in the third embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図14は、第3の実施の形態に係る表示素子アレイを例示する平面図である。図15は、図14のA−A線に沿う断面図である。図16は、図14のB−B線に沿う断面図である。 FIG. 14 is a plan view illustrating a display element array according to the third embodiment. 15 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
図14〜図16に示すように、第3の実施の形態に係る表示素子アレイ20は、光制御素子21と、光制御素子21を駆動する駆動回路22とを複数有している。表示素子アレイ20は、必要に応じて、その他の部材を有してもよい。
As shown in FIGS. 14 to 16, the
光制御素子21としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子、エレクトロクロミック(EC)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子等が挙げられる。
The
駆動回路22としては、ここでは一例として第1の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタ10Aを2つ用いている(便宜上、電界効果型トランジスタ10A1及び10A2とする)。なお、駆動回路22として第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタ10を用いてもよいことは言うまでもない。
The driving
電界効果型トランジスタ10A1及び10A2は、Y方向に隣接するように同一の基材11上に形成されている。又、光制御素子21は、電界効果型トランジスタ10A2とY方向に隣接するように同一の基材11上に形成されている。但し、これに限定されず、例えば、電界効果型トランジスタ10A2の上に光制御素子21が配置されてもよい。なお、30は、光制御素子21の画素電極を示している。
表示素子アレイ20は、X軸方向に沿って等間隔に配置されている走査線41と、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているデータ線42と、X軸方向に沿って等間隔に配置されている電流供給線43とを有している。走査線41とデータ線42とによって、光制御素子21及び駆動回路22からなる1つの表示素子を画定することができ、各々の表示素子がマトリックス状に配置されて表示素子アレイ20を構成している。なお、走査線41、データ線42、及び電流供給線43の本数は、適宜決定することができる。
The
駆動回路22において、電界効果型トランジスタ10A1は、スイッチ素子として動作する。電界効果型トランジスタ10A1において、ゲート電極17は所定の走査線41に接続され、ソース電極13は配線15を介して所定のデータ線42に接続され、ドレイン電極14は配線15を介して電界効果型トランジスタ10A2のゲート電極17に接続されている。
In the
電界効果型トランジスタ10A2は、光制御素子21に大きな電流を供給するためのものである。電界効果型トランジスタ10A2において、ソース電極13は配線15を介して所定の電流供給線43に接続され、ドレイン電極14は配線15を介して光制御素子21の画素電極30に接続されている。
電界効果型トランジスタ10A1が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ10A2によって光制御素子21が駆動される。
When the
図17は、第3の実施の形態に係る表示素子アレイにおける半導体層の形成領域を例示する平面図である。前述のように、電界効果型トランジスタ10A1及び10A2の半導体層12は、チャネル形成領域121と、非チャネル形成領域122とを有している。
FIG. 17 is a plan view illustrating the formation region of the semiconductor layer in the display element array according to the third embodiment. As described above, the
図17と図14とを対比するとわかるように、表示素子アレイ20では、非チャネル形成領域122の一部は、ソース電極13、ドレイン電極14、及びゲート電極17の何れともオーバーラップしない領域に形成されている。
As can be seen by comparing FIG. 17 and FIG. 14, in the
非チャネル形成領域122の一部は、例えば、電界効果型トランジスタ10A2のソース電極13と電流供給線43とを接続する配線15、電界効果型トランジスタ10A2のドレイン電極14と画素電極30とを接続する配線15、電界効果型トランジスタ10A1と電界効果型トランジスタ10A2とを接続する配線15、及びデータ線42とオーバーラップする領域に形成することができる。
Some non-channel-forming
このように、非チャネル形成領域122の一部を、必要に応じて、ソース電極13、ドレイン電極14、及びゲート電極17の何れともオーバーラップしない領域に形成してもよい。
In this manner, a part of the
図18は、比較例に係る表示素子アレイを例示する平面図である。図18に示す表示素子アレイ20Xでは、半導体層12Xは、平面視において、ソース電極13とドレイン電極14とに挟まれた領域の近傍のみに設けられている。すなわち、半導体層12Xは、図14に示した表示素子アレイ20の半導体層12のチャネル形成領域121に相当する領域のみに設けられており、非チャネル形成領域122に相当する領域には設けられていない。
FIG. 18 is a plan view illustrating a display element array according to a comparative example. In the
表示素子アレイ20では、比較例に係る表示素子アレイ20Xとは異なり、半導体層12の一部である非チャネル形成領域122を、ソース電極13及びドレイン電極14の下層のみならず、配線15やデータ線42の下層にも設けて密着層として機能させている。これにより、ソース電極13等を構成する各金属膜の下層に対する密着性が向上し、優れた膜安定性(製造プロセスに対する耐性)を得ることができる。
In the
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments and the like have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made to the above-described embodiments and the like without departing from the scope described in the claims. Variations and substitutions can be added.
10、10A、10A1、10A2 電界効果型トランジスタ
11 基材
12 半導体層
13 ソース電極
14 ドレイン電極
15 配線
16 ゲート絶縁層
17 ゲート電極
20 表示素子アレイ
21 光制御素子
22 駆動回路
30 画素電極
41 走査線
42 データ線
43 電流供給線
121 チャネル形成領域
122 非チャネル形成領域
10,10A,
Claims (7)
ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、
前記ゲート電圧の印加に応じて電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
酸化物半導体からなる半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層との間に設けられたゲート絶縁層と、を備える半導体装置であって、
前記半導体層は、チャネル形成領域と、非チャネル形成領域と、を有し、
前記チャネル形成領域と前記非チャネル形成領域とが夫々ソース電極及びドレイン電極に接して形成されていることを特徴とする半導体装置。 A substrate;
A gate electrode for applying a gate voltage;
A source electrode and a drain electrode for extracting current in response to application of the gate voltage;
A semiconductor layer made of an oxide semiconductor;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the semiconductor layer, and a semiconductor device comprising:
The semiconductor layer has a channel formation region and a non-channel formation region,
A semiconductor device, wherein the channel formation region and the non-channel formation region are formed in contact with a source electrode and a drain electrode, respectively.
前記駆動回路からの駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
を有し、
前記駆動回路は、請求項1乃至3の何れか一項に記載の半導体装置により前記光制御素子を駆動することを特徴とする表示素子。 A drive circuit;
A light control element whose light output is controlled in accordance with a drive signal from the drive circuit;
Have
4. The display element, wherein the drive circuit drives the light control element by the semiconductor device according to claim 1.
夫々の前記表示素子を個別に制御する表示制御装置と、
を有することを特徴とする表示装置。 A display in which a plurality of display elements according to claim 4 or 5 are arranged in a matrix,
A display control device for individually controlling each of the display elements;
A display device comprising:
前記表示装置に画像データを供給する画像データ作成装置と、
を有することを特徴とするシステム。 A display device according to claim 6;
An image data creation device for supplying image data to the display device;
The system characterized by having.
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