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公開番号2025060814
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024227735,2024096104
出願日2024-12-24,2015-01-30
発明の名称表示装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G09F 9/30 20060101AFI20250403BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】酸化物半導体を用いたオン電流が大きい半導体装置を提供する。
【解決手段】駆動回路部に設けられた第1のトランジスタと、画素部に設けられた第2のトランジスタとを有する半導体装置であって、第1のトランジスタと第2のトランジスタは構造が異なる。また、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、トップゲート構造のトランジスタであって、酸化物半導体膜において、ゲート電極と重ならない領域に不純物元素を有する。酸化物半導体膜において、不純物元素を有する領域は低抵抗領域としての機能を有する。また、酸化物半導体膜において、不純物元素を有する領域は、水素を含む膜と接している。また、駆動回路部に設けられた第1のトランジスタは、第1の膜及び第2の膜が積層された酸化物半導体膜を有し、画素部に設けられた第2のトランジスタは、第1の膜と金属元素の原子数比が異なる酸化物半導体膜を有してもよい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ゲートドライバと、画素と、有し、
前記ゲートドライバは、第１のトランジスタを有し、
前記画素は、第２のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタは、
第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の第１の半導体膜と、
前記第１の半導体膜上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の領域と、前記第１の半導体膜と重なる領域と、を有する第２のゲート電極と、
前記第１の半導体膜の上面と接する領域と、前記第２の絶縁膜の側面と接する領域と、前記第２のゲート電極の側面と接する領域と、前記第２のゲート電極の上面と接する領域と、を有する第３の絶縁膜と、
前記第１の半導体膜と接する領域を有する第１のソース電極と、
前記第１の半導体膜と接する領域を有する第１のドレイン電極と、を有し、
前記第２のゲート電極は、第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第２の導電膜と、を有し、
前記第１のゲート電極は、前記第２のゲート電極と常に導通し、
前記第１の半導体膜は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含み、
前記第１の半導体膜は、第１のチャネル形成領域を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル長方向の断面視において、前記第１の導電膜の端部は、前記第２の導電膜の端部より外側に位置する領域を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル長方向の断面視において、前記第２の絶縁膜の端部は、前記第１の導電膜の端部より外側に位置する領域を有し、
前記第２のトランジスタは、
前記第１の絶縁膜の上に接して設けられる第２の半導体膜と、
前記第２の半導体膜上に接して設けられる第４の絶縁膜と、
前記第４の絶縁膜上の領域と、前記第２の半導体膜と重なる領域と、を有する第３のゲート電極と、
前記第２の半導体膜の上面と接する領域と、前記第４の絶縁膜の側面と接する領域と、前記第３のゲート電極の側面と接する領域と、前記第３のゲート電極の上面と接する領域と、を有する前記第３の絶縁膜と、
前記第２の半導体膜と接する領域を有する第２のソース電極と、
前記第２の半導体膜と接する領域を有する第２のドレイン電極と、を有し、
前記第３のゲート電極は、前記第２のゲート電極と同一の材料を有し、
前記第３のゲート電極は、第３の導電膜と、前記第３の導電膜上の第４の導電膜と、を有し、
前記第２の半導体膜は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含み、
前記第２の半導体膜は、単層膜であり、
前記第２の半導体膜は、第２のチャネル形成領域を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル長方向の断面視において、前記第３の導電膜の端部は、前記第４の導電膜の端部より外側に位置する領域を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル長方向の断面視において、前記第４の絶縁膜の端部は、前記第３の導電膜の端部より外側に位置する領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜の上面と接する領域を有し、
前記第１の半導体膜に、ナノビーム電子線回折を行うと、スポットが観測される、リング状に輝度の高い領域がされる、またはリング状の領域内に複数のスポットが観測され、
前記第２の半導体膜に、ナノビーム電子線回折を行うと、スポットが観測される、リング状に輝度の高い領域がされる、またはリング状の領域内に複数のスポットが観測される、表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜を用いた半導体装置及び該半導体装置を用いた表示
装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロ
セス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に
関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装
置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、
半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタ（薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）ともいう）を構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路
（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電子デバイスに広く応用されている。トラ
ンジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコンを代表とする半導体材料が広く知られて
いるが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００５】
例えば、酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎなどを含む非晶質酸化物を用い
てトランジスタを作製する技術が特許文献１で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－１６５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物半導体膜を用いたトランジスタとしては、例えば、逆スタガ型（ボトムゲート構
造ともいう）またはプレナー型（トップゲート構造ともいう）等が挙げられる。酸化物半
導体膜を用いたトランジスタを表示装置に適用する場合、プレナー型のトランジスタより
も逆スタガ型のトランジスタの方が、作製工程が比較的簡単であり製造コストを抑えられ
るため、利用される場合が多い。しかしながら、表示装置の画面の大型化、または表示装
置の画質の高精細化（例えば、４ｋ×２ｋ（水平方向画素数＝３８４０画素、垂直方向画
素数＝２１６０画素）または８ｋ×４ｋ（水平方向画素数＝７６８０画素、垂直方向画素
数＝４３２０画素）に代表される高精細な表示装置）が進むと、逆スタガ型のトランジス
タでは、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との間の寄生容量があるため、該寄生
容量によって信号遅延等が大きくなり、表示装置の画質が劣化するという問題があった。
また、逆スタガ型のトランジスタの場合、プレナー型のトランジスタと比較して、トラン
ジスタの占有面積が大きくなるといった問題がある。そこで、酸化物半導体膜を用いたプ
レナー型のトランジスタについて、安定した半導体特性及び高い信頼性を有する構造で、
且つ簡単な作製工程で形成されるトランジスタの開発が望まれている。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた新規な半導体装置を提供す
る。とくに、酸化物半導体を用いたプレナー型の半導体装置を提供する。または酸化物半
導体を用いたオン電流が大きい半導体装置を提供する、または酸化物半導体を用いたオフ
電流が小さい半導体装置を提供する、または酸化物半導体を用いた占有面積の小さい半導
体装置を提供する、または酸化物半導体を用いた安定な電気特性をもつ半導体装置を提供
する、または酸化物半導体を用いた信頼性の高い半導体装置を提供する、または新規な半
導体装置を提供する、または新規な表示装置を提供することを課題の１つとする。
【０００９】
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細
書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽
出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、駆動回路部に設けられた第１のトランジスタと、画素部に設けられ
た第２のトランジスタとを有する半導体装置であって、第１のトランジスタと第２のトラ
ンジスタは構造が異なる。また、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは、トップ
ゲート構造のトランジスタであって、各々のトランジスタの酸化物半導体膜において、ゲ
ート電極と重ならない領域に不純物元素を有する。酸化物半導体膜において、不純物元素
を有する領域は低抵抗領域としての機能を有する。また、酸化物半導体膜において、不純
物元素を有する領域は、水素を含む膜と接している。また、水素を含む膜の開口部におい
て不純物元素を有する領域と接する、ソース電極及びドレイン電極としての機能を有する
導電膜を有してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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