(57)【要約】【課題】 黒化不良を防止する表示装置を提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を含み、前記表示パネルは、基板上にゲート電極と、前記ゲート電極を覆って前記基板上に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に位置する半導体層と、前記半導体層を中心に互いに対向するソース電極及びドレイン電極と、を含み、前記ゲート絶縁膜内にバリア膜が挿入されており、前記バリア膜は前記ゲート絶縁膜よりバンドギャップエネルギーが大きく、前記バックライトユニットで発光する光は８００ニト（ｎｉｔ）以上の輝度を有する。【選択図】図２
2014134793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を含み、
前記表示パネルは、
基板上にゲート電極と、
前記ゲート電極を覆って前記基板上に位置するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に位置する半導体層と、
前記半導体層を中心に互いに対向するソース電極及びドレイン電極と、を含み、
前記ゲート絶縁膜内にバリア膜が挿入されており、前記バリア膜は前記ゲート絶縁膜よりバンドギャップエネルギーが大きく、
前記バックライトユニットで発光する光は８００ニト（ｎｉｔ）以上の輝度を有する表示装置。
【請求項２】
前記ゲート絶縁膜は窒化ケイ素を含み、前記バリア膜は酸化ケイ素を含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記バリア膜の厚さは１００Å以上、７００Å以下である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記半導体層は非晶質シリコンを含む、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記バリア膜の誘電率は前記ゲート絶縁膜の誘電率の１／２である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記バリア膜は、前記半導体層と対応する部分に位置する第１バリア膜と、前記半導体層と対応しない部分に位置する第２バリア膜と、を含み、
前記第１バリア膜の厚さと前記第２バリア膜の厚さは互いに異なる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１バリア膜の厚さは前記第２バリア膜の厚さより厚い、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
第１の方向に延在し、前記ゲート電極を含むゲート線をさらに含み、
前記ゲート絶縁膜及び前記第２バリア膜には前記ゲート線の端部を露出するコンタクトホールが形成される、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記バリア膜は前記半導体層と対応する部分に島状に形成される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示パネルは液晶層を含む、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置には、自ら光を出してイメージを示す自発光型表示装置と、別途の光源が出す光を制御してイメージを示す受光型表示装置とがある。受光型表示装置のうち代表的なものが液晶表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極など電界生成電極（ｆｉｅｌｄ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が形成されている二枚のパネルと、その間に挿入されている液晶層とを含み、これら液晶層を挟持したパネルに光を提供するバックライトユニットを含む。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の方向を決定して、バックライトユニットが提供する光の出射量を制御することによって画像を表示する。
【０００４】
一般に液晶表示装置は薄膜トランジスタを含む。薄膜トランジスタは、ゲート配線の一部であるゲート電極と、チャネルを形成する半導体層と、データ配線の一部であるソース電極及びドレイン電極とで構成される。薄膜トランジスタは、ゲート配線を通じて伝達される走査信号によって、データ配線を通じて伝達される画像信号を画素電極に伝達、または遮断するスイッチング素子である。
【０００５】
長時間劣悪な環境下でバックライトユニットから発生した光が薄膜トランジスタを含む表示装置に出射する場合には、黒化不良（ｂｌａｃｋｅｎｉｎｇ  ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ）のような問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、黒化不良を防止する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による表示装置は、 表示パネルと、前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を含み、前記表示パネルは、基板上にゲート電極と、前記ゲート電極を覆って前記基板上に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に位置する半導体層と、前記半導体層を中心に互いに対向するソース電極及びドレイン電極と、を含み、前記ゲート絶縁膜内にバリア膜が挿入されており、前記バリア膜は前記ゲート絶縁膜よりバンドギャップエネルギーが大きく、前記バックライトユニットで発光する光は８００ニト（ｎｉｔ）以上の輝度を有する。
【０００８】
前記ゲート絶縁膜は窒化ケイ素を含み、前記バリア膜は酸化ケイ素を含んでもよい。
【０００９】
前記バリア膜の厚さは１００Å以上７００Å以下であってもよい。
【００１０】
前記半導体層は非晶質シリコンを含んでもよい。
【００１１】
前記バリア膜の誘電率は前記ゲート絶縁膜の誘電率の１／２であってもよい。
【００１２】
前記バリア膜は前記半導体層と対応する部分に位置する第１バリア膜と前記半導体層と対応しない部分に位置する第２バリア膜を含み、前記第１バリア膜の厚さと前記第２バリア膜の厚さは互いに違える。
【００１３】
前記第１バリア膜の厚さは前記第２バリア膜の厚さより厚いこともある。
【００１４】
横方向に延在していて、前記ゲート電極を含むゲート線をもっと含むし、前記ゲート絶縁膜及び前記第２バリア膜には前記ゲート線の端部を露出するコンタクトホールが形成されることができる。
【００１５】
前記バリア膜は前記半導体層と対応する部分に島状で形成されることができる。
【００１６】
前記表示パネルは液晶層を含める。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、ゲート絶縁膜にバンドギャップエネルギーの大きいバリア膜を形成することによって、黒化不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による表示装置を示す平面図である。
【図２】図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’及びＩＩ'−ＩＩ''に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による表示装置を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による表示装置を示す断面図である。
【図５】黒化不良が発生するメカニズムを示すエネルギーバンドダイアグラムである。
【図６】黒化不良が発生する場合にトランスファ曲線を示すグラフ及び写真である。
【図７】本発明の一実施形態による表示装置で黒化不良が防止されるメカニズムを示すエネルギーバンドダイアグラムである。
【図８】窒化ケイ素で形成されたゲート絶縁膜と、酸化ケイ素が挿入されたゲート絶縁膜において、時間によるしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【図９】本発明の一実施形態によってゲート絶縁膜に挿入されるバリア膜の厚さによるしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【図１０Ａ】ゲート絶縁膜を窒化ケイ素だけで形成した場合のしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【図１０Ｂ】ゲート絶縁膜に３００Å厚さの酸化ケイ素で形成されたバリア膜を挿入した場合のしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化することもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底で、かつ完全なものとなるようにし、また、当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。
【００２０】
図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張して示した。また、層が他の層または基板「上」にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはそれらの間に第３の層が介されてもよい。明細書の全体にわたって同一の参照番号に表示された部分は、同一の構成要素を意味する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による表示装置を示す平面図である。図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’及びＩＩ'−ＩＩ''に沿った断面図である。
【００２２】
図１及び図２を参照すれば、本実施形態による表示装置は、下部パネル１００と上部パネル２００、及びこれら二つのパネル１００、２００に介されている液晶層３を含み、下部パネル１００と対向する位置にバックライトユニット３００が位置する。本実施形態では液晶表示装置に関して説明するが、バックライトユニット３００が使用される他の表示装置にも下部パネル１００に関する説明が適用される。また、バックライトユニット３００の位置は、下部パネル１００と対向する位置に制限されず、上部パネル２００と対向する位置に配置されてもよい。
【００２３】
最初に、下部パネル１００について説明する。
【００２４】
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０の上に複数のゲート線１２１が形成されている。
【００２５】
ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向に延在している。各ゲート線１２１は、ゲート線１２１から突出した複数のゲート電極１２４と、他の層またはゲート駆動部（図示せず）との接続のための広い端部１２９とを含む。ゲート線の端部１２９も下部膜１２９ｐと上部膜１２９ｒの二重膜に形成してもよい。
【００２６】
ゲート線１２１及びゲート電極１２４は、下部膜１２１ｐ、１２４ｐ及び上部膜１２１ｒ、１２４ｒからなる二重膜構造を有する。下部膜１２１ｐ、１２４ｐは、チタニウム、タンタル、モリブデン、及びこれらの合金のうちの一つで形成してもよく、上部膜１２１ｒ、１２４ｒは銅（Ｃｕ）または銅合金で形成してもよい。本実施形態ではゲート線１２１及びゲート電極１２４が二重膜構造を有するものと説明したが、単一膜構造に形成することも可能である。
【００２７】
ゲート線１２１の上には窒化ケイ素などの絶縁物質からなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。本実施形態でゲート絶縁膜１４０内にバリア膜１３９が挿入されている。バリア膜１３９を基準として、バリア膜１３９の下には下部ゲート絶縁膜１４０ａを配置し、バリア膜１３９の上には上部ゲート絶縁膜１４０ｂを配置してもよい。下部ゲート絶縁膜１４０ａは、窒化ケイ素などの絶縁物質で形成して、ゲート電極１２４の酸化を防止することができる。下部ゲート絶縁膜１４０ａはほぼ１００Å厚さに形成してもよい。
【００２８】
上部ゲート絶縁膜１４０ｂも窒化ケイ素などの絶縁物質で形成して、隣接する半導体層１５４が酸素と反応して特性が悪くなるのを防止する。
【００２９】
本実施形態で、バリア膜１３９は、ゲート絶縁膜１４０を形成する物質に比べて誘電率が小さく、バンドギャップエネルギーが大きい物質で形成する。例えば、バリア膜１３９は酸化ケイ素で形成してもよい。
【００３０】
本実施形態で、バリア膜１３９の厚さはほぼ１００Å以上、１８００Å以下にしてもよい。バリア膜１３９なしに窒化ケイ素だけで形成されたゲート絶縁膜１４０はほぼ４０００Åに形成される。酸化ケイ素の誘電率はほぼ３であり、窒化ケイ素の誘電率はほぼ６であるため、全体誘電率を一致させるためには、ゲート絶縁膜１４０内に挿入されるバリア膜１３９の厚さは、窒化ケイ素だけで形成されたゲート絶縁膜１４０の厚さから減少されたゲート絶縁膜の厚さの１／２になるのが好ましい。
【００３１】
ゲート絶縁膜１４０の上には水素化非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｉ  ｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる半導体層１５１が形成されている。半導体層１５１は主に縦方向に延在し、ゲート電極１２４に向かって延在した複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）１５４を含む。
【００３２】
半導体層１５１の突出部１５４の上には、複数の線状オーミックコンタクト部材１６１、及び島状オーミックコンタクト部材１６５が形成されている。線状オーミックコンタクト部材１６１は複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３と島状オーミックコンタクト部材１６５とは、対をなして半導体層１５１の突出部１５４の上に配置されている。
【００３３】
オーミックコンタクト部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のデータ線１７１と複数のデータ線１７１に接続された複数のソース電極１７３と、ソース電極１７３と対向する複数のドレイン電極１７５とが形成されている。
【００３４】
データ線１７１は、データ信号を伝達し、主に縦方向に延在してゲート線１２１と交差する。ソース電極１７３は、ゲート電極１２４に向かって延在してＵ字状になってもよいが、これは一例に過ぎず、多様に変更された形状を有してもよい。
【００３５】
ドレイン電極１７５は、データ線１７１と分離されており、ソース電極１７３のＵ字状の中間で上部に向かって延長されている。データ線１７１は、他の層、またはデータ駆動部（図示せず）との接続のために、面積が広い端部１７９を含む。
【００３６】
図示していないが、データ線１７１、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５も上部膜及び下部膜の二重膜構造を有してもよい。上部膜は、銅（Ｃｕ）または銅合金で形成されてもよく、下部膜は、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びこれらの合金のうちの一つで形成されてもよい。
【００３７】
データ線１７１、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、テーパ（ｔａｐｅｒ）状の側面を有してもよい。
【００３８】
オーミックコンタクト部材１６１は、半導体１５１とデータ線１７１の間と、半導体１５１とソース電極１７３との間に存在する。また、オーミックコンタクト部材１６５は、半導体１５１とドレイン電極１７５との間に存在する。オーミックコンタクト部材１６１及び１６５は、これらの間の接触抵抗を低くする。また、オーミックコンタクト部材１６１、１６５は、データ線１７１、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５と実質的に同一の平面パターンを有してもよい。
【００３９】
半導体層１５１の突出部１５４は、オーミックコンタクト部材１６１及び１６５に部分的に覆われ、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間に露出した部分がある。
【００４０】
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３、及び一つのドレイン電極１７５は、半導体層１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を構成し、薄膜トランジスタのチャネル（図示せず）は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。
【００４１】
データ線１７１、ドレイン電極１７５、及び露出した半導体層の突出部１５４の上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物、有機絶縁物、及び低誘電率絶縁物などからなる。
【００４２】
コンタクトホール１８１は、保護膜１８０、ゲート絶縁膜１４０、及びバリア膜１３９を貫通して、ゲート線１２１の端部１２９を露出するように形成されている。また、コンタクトホール１８２は、保護膜１８０を貫通し、データ線１７１の端部１７９を露出する。さらに、コンタクトホール１８５は、保護膜１８０を貫通し、Ｕ字状のソース電極１７３の中心から遠い方のドレイン電極１７５の一端を露出する。
【００４３】
保護膜１８０の上には画素電極１９１及び接触補助部材８１、８２が形成されている。これらは、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質や、アルミニウム、銀、クロム、またはその合金などの反射性金属で形成されてもよい。
【００４４】
画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を介してドレイン電極１７５と物理的・電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。
【００４５】
接触補助部材８１、８２は、それぞれコンタクトホール１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９、及びデータ線１７１の端部１７９と接続される。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９と外部装置との接着性、及びデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性をそれぞれ補完する。さらに、接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９を保護する。
【００４６】
次に、上部パネル２００について説明する。
【００４７】
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０の上に遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９１間の光漏れを防止し、画素電極１９１と対向する開口領域を定義する。
【００４８】
絶縁基板２１０の上には複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。遮光部材２２０のエッジ部分の上にも、カラーフィルタ２３０が形成されている。一例として、カラーフィルタ２３０は、遮光部材２２０によって取り囲まれた領域内に大部分存在し、画素電極１９１の列に沿って長く延在されている。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色の三原色など原色（ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを表示することができる。
【００４９】
本実施形態では、遮光部材２２０及びカラーフィルタ２３０が上部パネル１００に形成されることと説明したが、遮光部材２００及びカラーフィルタ２３０のうちの少なくとも一つを下部パネル２００に形成してもよい。
【００５０】
カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上にはオーバーコート（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。オーバーコート２５０は（有機）絶縁物で形成されてもよく、カラーフィルタ２３０が露出するのを防止し、平坦面を提供する。オーバーコート２５０は省略してもよい。
【００５１】
オーバーコート２５０の上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなり、共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。
【００５２】
下部パネル１００と上部パネル２００との間に挿入されている液晶層３は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、液晶分子は、印加される電界に対してほぼ垂直に配向される。例えば、液晶分子は、その長軸が二つのパネル１００、２００の表面に対して垂直になるように配向されてもよい。
【００５３】
画素電極１９１と画素電極１９１に重なる共通電極２７０は、両者の間の液晶層３と共に液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を構成する。液晶キャパシタは、液晶キャパシタに印加された電圧を維持する。例えば電圧がオフされた場合には、蓄積された電圧が維持され、液晶層３に印加される。
【００５４】
画素電極１９１は、維持電極線（ｓｔｏｒａｇｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｌｉｎｅ）（図示せず）と重なって、液晶キャパシタに並列に接続されたストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を形成してもよく、これによって液晶キャパシタの電圧維持能力を強化することができる。
【００５５】
本実施形態では、バックライトユニット３００は表示装置の高輝度化のために、高い輝度を有することができる。例えば、バックライトユニット３００から発生する光は約８００ニト（ｎｉｔ）以上である。本発明の一実施形態に係る表示装置は、空港、ターミナルなどの公共場所で使用されるデジタル情報ディスプレイ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）として使用するため、家庭用テレビジョンで使用されるバックライトユニットの輝度に比べてはるかに大きい輝度を有するバックライトユニットを含む。
【００５６】
図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置の下部パネルの断面図である。
【００５７】
図３を参照すれば、バリア層１３９を除き、図２で説明した実施形態と大部分同一の構成要素を有する。したがって、図２との差がある部分を含む下部パネル１００についてのみ示した。図３を参照すると、バリア膜１３９は、半導体層１５１、１５４と対応する部分に位置する第１バリア膜１３９ａと、半導体層１５１、１５４に対応しない部分に位置する第２バリア膜１３９ｂとを含む。ここで、第１バリア膜１３９ａの厚さは第２バリア膜１３９ｂの厚さより厚い。第１バリア膜１３９ａを厚く形成すれば、黒化不良を防止する効果がさらに大きくなる。但し、ゲート線の端部１２９に形成されるバリア膜１３９は、コンタクトホール１８１を形成するためにエッチングされなければならず、酸化ケイ素で形成されたバリア膜１３９はエッチングが良好に行われないため、バリア膜１３９を薄く形成する必要がある。したがって、本実施形態では半導体層１５１、１５４と対応する部分に位置する第１バリア膜１３９ａを除いたそれ以外の部分に位置する第２バリア膜１３９ｂの厚さを、相対的に薄く形成してもよい。
【００５８】
図４は、本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。
【００５９】
図４を参照すれば、バリア層１３９を除き、図２で説明した実施形態と大部分同一の構成要素を有する。したがって、図２との差がある部分を含む下部パネル１００についてのみ示した。図４の実施形態で、バリア膜１３９は図３で示した実施形態とは異なって、半導体層１５１、１５４と対応する部分だけに島状に形成されている。ここで、ゲート絶縁膜１４０にバリア層を包含させることは、コンタクトホール１８１のアスペクト比を増加させない。
【００６０】
図５は、黒化不良が発生するメカニズムを示すエネルギーバンドダイアグラムである。図６は、黒化不良が発生する場合にトランスファ曲線を示すグラフ及び写真である。
【００６１】
公共場所などで使用するデジタル情報ディスプレイの場合、家庭用テレビジョンで使用されるバックライトユニットの輝度に比べてはるかに大きい輝度を有するバックライトユニットを使用する。
【００６２】
図５を参照すれば、負の電圧がゲート電極に印加されたときに、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層によって形成されたエネルギーバンドダイアグラムが示されている。バックライトユニットの輝度が８００ニト以上であるとき、ゲート電極を通じて印加されるネガティブ電圧によって発生した電子がフォトアシスト注入（ｐｈｏｔｏ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）されて、半導体層界面にトラップ（ｔｒａｐ）を形成する。
【００６３】
図６のグラフを参照すれば、上述の電子トラップによってゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）曲線が右側に移動する。このような特性変化によって画素電圧が十分に充電されない。したがって、ノーマリーブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｂｌａｃｋ  ｍｏｄｅ）で、ゲートオン状態でホワイト状態に表示されなければならない部分が、黒く現れる黒化現象が発生する。図６の写真を参照すると、ディスプレイに黒化現象が発生していることがわかる。
【００６４】
図７は、本発明の一実施形態による表示装置において、黒化不良が防止されるメカニズムを示したエネルギーバンドダイアグラムである。図８は、本発明の一実施形態に係る窒化ケイ素で形成されたゲート絶縁膜と、酸化ケイ素が挿入されたゲート絶縁膜において、時間の経過に伴うしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【００６５】
図７を参照すると、本発明の一実施形態係る表示装置では、ゲート絶縁膜の内部にバンドギャップエネルギーの大きいバリア膜が挿入された構造を有するため、ネガティブ電圧によって発生した電子が半導体層と絶縁膜の界面にフォトアシスト（ｐｈｏｔｏ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）注入されることを遮断できる。
【００６６】
図８を参照すると、比較例１及び比較例２は、ゲート絶縁膜を窒化ケイ素だけで形成しバリア層を含まない場合であり、しきい電圧変動値（ΔＶｔｈ）が、時間の経過に伴ってポジティブ値に変化することを示している。一方、本発明の実施例である実施形態１乃至実施形態４は、ゲート絶縁膜の内部にバンドギャップエネルギーの大きい酸化ケイ素のような物質で形成されたバリア膜を挿入した場合であり、しきい電圧変動値（ΔＶｔｈ）が、時間が経過に伴ってポジティブ値に変化しないことを示している。このように、しきい電圧変動値がポジティブ値に変化しないのは、黒化不良が発生しないことを示す。さらに、しきい電圧変動値がネガティブ値を有するため、Ｖｇ−Ｉｄ曲線が左に移動する可能性がある。
【００６７】
図９は、本発明の一実施形態において、ゲート絶縁膜に挿入されるバリア膜の厚さによるしきい電圧変動値を測定したグラフである。
【００６８】
図９では、バリア膜の厚さをそれぞれ３００Å、５００Å、７００Åに形成して評価した。その結果、バリア膜の厚さが３００Åよりも５００Åである場合に黒化不良防止効果が大きく現れた。
【００６９】
図１０Ａは、ゲート絶縁膜を窒化ケイ素だけで形成しバリア層を含まない場合のしきい電圧変動値を数回測定したグラフであり、図１０Ｂは、ゲート絶縁膜に３００Å厚さの酸化ケイ素で形成されたバリア層を挿入した場合のしきい電圧変動値を数回測定したグラフである。
【００７０】
図１０Ａ及び図１０Ｂでは、漏洩電流不良を評価するために、ゲートオフの状態で薄膜トランジスタの信頼性を測定した。
【００７１】
図１０Ａは、ゲート絶縁膜を窒化ケイ素だけで形成した場合のしきい電圧変動値（ΔＶｔｈ）を示している。しきい電圧変動値（ΔＶｔｈ）がネガティブ値を有するため、Ｖｇ−Ｉｄ曲線が通常のＶｇ−Ｉｄ曲線の左に移動する。図１０Ｂは、ゲート絶縁膜の内部にバンドギャップエネルギーの大きい酸化ケイ素等の物質で形成されたバリア膜を３００Å厚さに挿入した場合であり、図１０Ａに示したしきい電圧変動値（ΔＶｔｈ）と非常に類似する傾向を示している。
【００７２】
このように、バリア膜を３００Å厚さに形成した場合、窒化ケイ素だけでゲート絶縁膜を形成した場合に比べて漏洩電流不良が悪くならないとともに、黒化不良を改善できるので、好ましい数値範囲として意味がある。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００７４】
１２４  ゲート電極
１３９  バリア膜
１４０  ゲート絶縁膜
１７３  ソース電極
１７５  ドレイン電極
【図１】
2014134793.tif 000003
【図２】
2014134793.tif 000004
【図３】
2014134793.tif 000005
【図４】
2014134793.tif 000006
【図５】
2014134793.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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