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公開番号2025098119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2025045776,2023189561
出願日2025-03-19,2009-08-26
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H10D 30/67 20250101AFI20250624BHJP()
要約【課題】酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタにおいて、水分などの不純物を混入さ
せずに良好な界面特性を提供することを課題の一つとする。電気特性及び信頼性の高い薄
膜トランジスタを有する半導体装置、及び該半導体装置を量産高く作製する方法を提案す
ることを課題とする。
【解決手段】ゲート絶縁層表面に酸素ラジカル処理を行うことを要旨とする。よってゲー
ト絶縁層と半導体層との界面に酸素濃度のピークを有し、かつゲート絶縁層の酸素濃度は
濃度勾配を有し、その酸素濃度はゲート絶縁層と半導体層との界面に近づくにつれて増加
する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１乃至第６のトランジスタを有する回路と、
画素電極と、
前記画素電極と電気的に接続された第７のトランジスタと、を有し、
前記第１乃至前記第５のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記第４のトランジスタのソース及びドレインの他方と、前記第５のトランジスタのソース及びドレインの他方と、に電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第６のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのゲートは、前記第３のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのゲートと、前記第６のトランジスタのゲートとは、第２の配線と電気的に接続され、
前記第１乃至前記第６のトランジスタの少なくとも一と前記第７のトランジスタの各々は、
ゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられた、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを有する酸化物層と、
前記酸化物層上に設けられた、ソース電極及びドレイン電極の一方としての機能を有する導電層と、を有し、
前記酸化物層は、前記ゲート絶縁膜上の第１の酸化物層と、前記第１の酸化物層上の第２の酸化物層とを有する積層構造を有し、
前記導電層は、前記第２の酸化物層上の第１の導電層と、前記第１の導電層上の第２の導電層と、前記第２の導電層上の第３の導電層とを有する積層構造を有し、
前記酸化物層は、前記第１の導電層に接する第１の領域と、第１の絶縁層に接する第２の領域と、を有し、
チャネル長方向における断面視において、前記第１の導電層は、前記第２の導電層及び前記第３の導電層と重ならず、且つ前記第１の絶縁層に接する第３の領域と、前記第３の導電層と重ならず、且つ前記第２の導電層に接する第４の領域と、前記第３の導電層と重なり、且つ前記第２の導電層に接する第５の領域と、前記第３の導電層と重ならず、且つ前記第２の導電層に接する第６の領域と、前記第２の導電層及び前記第３の導電層と重ならず、且つ前記第１の絶縁層に接する第７の領域と、を有し、
前記断面視において、前記酸化物層は、前記第２の導電層と接する領域を有しておらず、
前記第１の絶縁層上に、有機材料を有する第２の絶縁層が設けられ、
前記画素電極は、前記第２の絶縁層上に設けられ、且つ、前記第７のトランジスタが有する前記導電層と電気的に接続されている、表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はチャネル形成領域に酸化物半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと
いう）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶
表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として
搭載した電子機器に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【０００２】
なお、本明細書中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
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、マトリクス状に配置された表示画素毎にＴＦＴからなるスイッチング素子を設けた
アクティブマトリクス型の表示装置（液晶表示装置や発光表示装置や電気泳動式表示装置
）が盛んに開発されている。アクティブマトリクス型の表示装置は、画素（又は１ドット
）毎にスイッチング素子が設けられており、単純マトリクス方式に比べて画素密度が増え
た場合に低電圧駆動できるので有利である。
【０００４】
また、チャネル形成領域に酸化物半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを作
製し、電子デバイスや光デバイス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）を用いるＴＦＴや、ＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
を用いるＴ
ＦＴが挙げられる。これらの酸化物半導体膜を用いたＴＦＴを、透光性を有する基板上に
形成し、画像表示装置のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献１及び特許文献２
で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸化物半導体膜界面の不安定性など、チャネル形成領域に酸化物半導体膜を用いる薄膜ト
ランジスタには、信頼性上の課題が多い。しかしながらこれまでＩＧＺＯを用いる薄膜ト
ランジスタにおいて界面特性は全く論じられていない。また、信頼性上の不安定がみられ
る原因が不明であった。
【０００７】
そこで、本発明の一形態は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）
を含む酸化物半導体膜を用いる薄膜トランジスタにおいて、水分などの不純物を混入させ
ずに良好な界面特性を提供することを課題の一つとする。
【０００８】
また、酸化物半導体膜と接するゲート絶縁層に水素が含まれている場合、ゲート絶縁層中
の水素が拡散し、酸化物半導体膜中の酸素と反応してＨ
２
Ｏ成分となる恐れがある。
【０００９】
また、ゲート絶縁層の酸素濃度が低い場合、酸化物半導体膜中の酸素濃度が低減する恐れ
がある。
【００１０】
また、本発明の一形態は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を
含む酸化物半導体膜を用いる薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域に酸素を多く
含ませる構造を提供することを課題の一つとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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