(57)【要約】【課題】表示性能の低下及び信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置及び表示装置を提供する。【解決手段】絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜、及び、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、前記第１導電性遮光膜の上方に位置する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、前記第１領域上に形成された第１層間絶縁膜と、前記第１絶縁領域上に形成されたゲート電極と、前記第２導電性遮光膜の上方に位置する端子電極と、前記第２導電性遮光膜と前記端子電極との間に介在する第２層間絶縁膜と、前記第２領域にコンタクトしたソース電極、及び、前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、を備えた半導体装置。【選択図】図２
2014135378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜、及び、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、
前記第１導電性遮光膜の上方に位置する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、
前記第１領域上に形成された第１層間絶縁膜と、
前記第１絶縁領域上に形成されたゲート電極と、
前記第２導電性遮光膜の上方に位置する端子電極と、
前記第２導電性遮光膜と前記端子電極との間に介在する第２層間絶縁膜と、
前記第２領域にコンタクトしたソース電極、及び、前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記第１導電性遮光膜及び前記第２導電性遮光膜は同一材料によって形成された、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２層間絶縁膜は、前記第２導電性遮光膜を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜との積層体であり、
前記端子電極は前記第２絶縁膜上に形成された、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記端子電極は前記ゲート電極と同一材料によって形成された、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２層間絶縁膜は、前記第２導電性遮光膜を覆う第１絶縁膜であり、
前記端子電極は前記第１絶縁膜上に形成された、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記端子電極は前記酸化物半導体層と同一材料によって形成された、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜、及び、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、
前記第１導電性遮光膜及び前記第２導電性遮光膜を覆う第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成された酸化物半導体層であって、前記第１導電性遮光膜と対向する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、
前記第１領域上に形成された第１絶縁領域、及び、前記第１絶縁膜上に形成され前記第１絶縁領域から離間した第２絶縁領域を有する第２絶縁膜と、
前記第１絶縁領域上に形成されたゲート電極と、
前記第２導電性遮光膜の上方に位置し、少なくとも前記第１絶縁膜を介して前記第２導電性遮光膜と対向する端子電極と、
前記第２領域、前記第３領域、前記ゲート電極、及び、前記端子電極を覆う第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜上に形成され前記第２領域にコンタクトしたソース電極、及び、前記第３絶縁膜上に形成され前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、
を備えた半導体装置。
【請求項８】
前記第２絶縁領域は前記第１絶縁膜上の前記第２導電性遮光膜と対向する位置に形成され、前記端子電極は前記第２絶縁領域上に形成された、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
さらに、前記第２絶縁領域上に形成され容量線を備え、
前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁膜上の前記第２導電性遮光膜と対向する位置とは異なる位置に形成され、
前記端子電極は、前記第１絶縁膜上に形成され、前記容量線と電気的に接続された、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
絶縁基板上に形成された表示部を備えた表示装置において、
前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜と、前記第１導電性遮光膜の上方に位置する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、前記第１領域上に形成された第１層間絶縁膜と、前記第１層間絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記第２領域にコンタクトしたソース電極と、前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、を備えた薄膜トランジスタと、
前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、前記第２導電性遮光膜の上方に位置する端子電極と、前記第２導電性遮光膜と前記端子電極との間に介在する第２層間絶縁膜と、を備えた容量と、
を備えた表示装置。
【請求項１１】
前記表示部は、前記容量と並列に液晶容量を備えた、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示部は、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた、請求項１０に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタや容量を備えた表示装置が実用化されている。表示装置の一例として、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等が挙げられる。
【０００３】
一般的な薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンやポリシリコンなどからなる半導体層を備えている。このような薄膜トランジスタにおいては、特に半導体層の裏面側から照射された光が半導体層に入射することによりオフ電流が発生し、表示性能の劣化を招くことが知られている。このため、オフ電流を抑制する目的で、半導体層の直下に遮光膜を配置する技術が提案されている。
【０００４】
一方で、最近では、薄膜トランジスタとして、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）を代表例とする酸化物半導体層を備えた構成が盛んに検討されている。半導体層として酸化物半導体を適用する場合、低温ポリシリコンを適用した場合に必要となるレーザーアニール法による結晶化や、イオン注入法による拡散領域の低抵抗化、さらに拡散領域の低抵抗化に必要となる活性化アニールなどの工程が不要となるために、製造コストを下げることができ、かつ高温プロセスを必要としない。しかしながら、酸化物半導体層を適用する場合は、前述のようなイオン注入法による低抵抗化の手法を用いないために、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタを採用している。
【０００５】
ボトムゲート構造の薄膜トランジスタを採用した際の欠点は、薄膜トランジスタのゲート−ソース間の寄生容量が大きくなることであり、消費電力の増大や表示性能の低下等の問題の発生を招く。このため、酸化物半導体層を用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタを採用し、ソース−ドレイン領域となる低抵抗層を形成するための技術の確立が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０４７２５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７８６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施形態の目的は、表示性能の低下及び信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置及び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】
【０００８】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜、及び、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、前記第１導電性遮光膜の上方に位置する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、前記第１領域上に形成された第１層間絶縁膜と、前記第１絶縁領域上に形成されたゲート電極と、前記第２導電性遮光膜の上方に位置する端子電極と、前記第２導電性遮光膜と前記端子電極との間に介在する第２層間絶縁膜と、前記第２領域にコンタクトしたソース電極、及び、前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、を備えた半導体装置が提供される。
【０００９】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜、及び、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、前記第１導電性遮光膜及び前記第２導電性遮光膜を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成された酸化物半導体層であって、前記第１導電性遮光膜と対向する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、前記第１領域上に形成された第１絶縁領域、及び、前記第１絶縁膜上に形成され前記第１絶縁領域から離間した第２絶縁領域を有する第２絶縁膜と、前記第１絶縁領域上に形成されたゲート電極と、前記第２導電性遮光膜の上方に位置し、少なくとも前記第１絶縁膜を介して前記第２導電性遮光膜と対向する端子電極と、前記第２領域、前記第３領域、前記ゲート電極、及び、前記端子電極を覆う第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜上に形成され前記第２領域にコンタクトしたソース電極、及び、前記第３絶縁膜上に形成され前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、を備えた半導体装置が提供される。
【００１０】
本実施形態によれば、
絶縁基板上に形成された表示部を備えた表示装置において、前記絶縁基板上に形成された第１導電性遮光膜と、前記第１導電性遮光膜の上方に位置する第１領域、及び、前記第１領域を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域及び第３領域を有する酸化物半導体層と、前記第１領域上に形成された第１層間絶縁膜と、前記第１層間絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記第２領域にコンタクトしたソース電極と、前記第３領域及び前記第２導電性遮光膜にコンタクトしたドレイン電極と、を備えた薄膜トランジスタと、前記絶縁基板上に形成され前記第１遮光膜から離間した第２導電性遮光膜と、前記第２導電性遮光膜の上方に位置する端子電極と、前記第２導電性遮光膜と前記端子電極との間に介在する第２層間絶縁膜と、を備えた容量と、を備えた表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態の半導体装置あるいは表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、他の実施形態の半導体装置あるいは表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、図４に示した有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図６】図６は、図４に示した有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、比較例に相当する液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の構成例を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、比較例に相当する有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の構成例を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態の半導体装置あるいは表示装置の一構成例を概略的に示す図である。ここでは、半導体装置あるいは表示装置として、液晶表示装置を例に説明する。
【００１４】
すなわち、液晶表示装置１は、画像を表示する表示部（アクティブエリア）ＡＣＴを備えている。この表示部ＡＣＴは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。
【００１５】
表示部ＡＣＴには、ゲート配線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｎ）、容量線Ｃ（Ｃ１〜Ｃｎ）、ソース配線Ｓ（Ｓ１〜Ｓｍ）などが形成されている。各ゲート配線Ｇは、表示部ＡＣＴの外側に引き出され、ゲートドライバＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、表示部ＡＣＴの外側に引き出され、ソースドライバＳＤに接続されている。容量線Ｃは、補助容量電圧が印加される電圧印加部ＶＣＳと電気的に接続されている。
【００１６】
各画素ＰＸは、液晶容量ＣＬＣ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴＲ、液晶容量ＣＬＣと並列の蓄積容量ＣＳなどで構成されている。液晶容量ＣＬＣは、薄膜トランジスタＴＲに接続された画素電極と、コモン電位の給電部ＶＣＯＭと電気的に接続された共通電極と、画素電極と共通電極との間に介在する液晶層とで構成されている。
【００１７】
薄膜トランジスタＴＲは、薄膜トランジスタＴＲをオンオフ制御する信号を供給するためのゲート配線Ｇ、及び、薄膜トランジスタＴＲを介して液晶層に電圧を印加するためのソース配線Ｓに接続され、液晶層に印加される電圧を制御する。蓄積容量ＣＳは、液晶層に印加される電圧を一定期間保持するものであって、絶縁膜を介して対向する一対の電極で構成されている。例えば、蓄積容量ＣＳは、画素電極と同電位の第１電極と、容量線Ｃの一部あるいは容量線Ｃと電気的に接続された第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在する絶縁膜と、で構成されている。第１電極は後述する第２導電性遮光膜に相当し、第２電極は後述する端子電極に相当する。
【００１８】
図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の一構成例を概略的に示す断面図である。
【００１９】
すなわち、アレイ基板ＳＵＢ１は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する絶縁基板１０を用いて形成されている。アレイ基板ＳＵＢ１は、絶縁基板１０の上に、薄膜トランジスタＴＲ及び蓄積容量ＣＳを備えている。
【００２０】
図示した構成例では、絶縁基板１０の内面１０Ａには、第１導電性遮光膜ＳＬ１及び第２導電性遮光膜ＳＬ２がそれぞれ形成されている。第２導電性遮光膜ＳＬ２は、第１導電性遮光膜ＳＬ１から離間している。第１導電性遮光膜ＳＬ１及び第２導電性遮光膜ＳＬ２は、同一の導電性遮光材料によって形成され、例えば、モリブデン、タングステン、アルミニウム、チタンなどの金属材料あるいはこれらの金属材料を含む合金などによって形成されている。これらの第１導電性遮光膜ＳＬ１及び第２導電性遮光膜ＳＬ２は、第１絶縁膜１１によって覆われている。また、第１絶縁膜１１は、絶縁基板１０の内面１０Ａも覆っている。
【００２１】
第１絶縁膜１１の上には、酸化物半導体層ＳＣが形成されている。酸化物半導体層ＳＣは、第１導電性遮光膜ＳＬ１の上方に位置する第１領域ＳＣ１、及び、第１領域ＳＣ１を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３を有している。厳密には、第１導電性遮光膜ＳＬ１は、第１領域ＳＣ１のみと対向するとは限らず、第１領域ＳＣに近接する第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３の少なくとも一部と対向するように配置されている。酸化物半導体層ＳＣは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）の少なくとも１つを含む酸化物によって形成されている。酸化物半導体層ＳＣを形成する代表的な例としては、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛スズ（ＺｎＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。
【００２２】
酸化物半導体層ＳＣの第１領域ＳＣ１の上、及び、第１絶縁膜１１の上の第２導電性遮光膜ＳＬ２と対向する位置には、それぞれ第２絶縁膜１２が形成されている。つまり、第２絶縁膜１２は、第１領域ＳＣ１の上に形成された第１絶縁領域１２１、及び、第１絶縁膜１１の上に形成され第１絶縁領域１２１から離間した第２絶縁領域１２２を有している。
【００２３】
薄膜トランジスタＴＲを構成するゲート電極ＧＥは、第１絶縁領域１２１の上に形成されている。つまり、第１領域ＳＣ１とゲート電極ＧＥとは、第１絶縁領域１２１を介して対向している。このような第１絶縁領域１２１は、第１層間絶縁膜として機能する。蓄積容量ＣＳを構成する端子電極ＴＥ１は、第２絶縁領域１２２の上に形成されている。つまり、第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ１とは、第１絶縁膜１１及び第２絶縁領域１２２を介して対向している。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ１との間に介在する第１絶縁膜１１と第２絶縁領域１２２との積層体は、第２層間絶縁膜として機能する。
【００２４】
ゲート電極ＧＥ及び端子電極ＴＥ１は、同一の配線材料によって形成され、例えば、モリブデン、タングステン、アルミニウム、チタンなどの金属材料あるいはこれらの金属材料を含む合金などによって形成されている。なお、端子電極ＴＥ１は、容量線Ｃの一部であっても良いし、図示しない位置に形成された容量線Ｃと電気的に接続されていても良い。
【００２５】
酸化物半導体層ＳＣの第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３、ゲート電極ＧＥ、及び、端子電極ＴＥ１は、第３絶縁膜１３によって覆われている。また、第３絶縁膜１３は、第２絶縁膜１２の第１絶縁領域１２１及び第２絶縁領域１２２の側面や、第１絶縁膜１１の表面も覆っている。
【００２６】
薄膜トランジスタＴＲを構成するソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、第３絶縁膜１３の上に形成されている。ソース電極ＳＥは、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ１を介して第２領域ＳＣ２にコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥは、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ２を介して第３領域ＳＣ３にコンタクトしているとともに、第１絶縁膜１１及び第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ３を介して第２導電性遮光膜ＳＬ２にコンタクトしている。これらのソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、同一の配線材料によって形成されている。
【００２７】
このような構成のアレイ基板ＳＵＢ１は、例えば、以下のようにして製造される。
【００２８】
すなわち、絶縁基板１０の上に導電性遮光材料を成膜した後に、島状にパターニングして第１導電性遮光膜ＳＬ１及び第２導電性遮光膜ＳＬ２を形成した後に、第１絶縁膜１１を成膜する。その後、第１絶縁膜１１の上に酸化物半導体材料を成膜した後に、島状にパターニングして酸化物半導体層ＳＣを形成する。その後、第２絶縁膜１２を成膜し、配線材料を成膜した後に、パターニングして、第１絶縁領域１２１及びゲート電極ＧＥと、第２絶縁領域１２２及び端子電極ＴＥ１とを形成する。その後、第３絶縁膜１３を成膜した後、コンタクトホールＣＨ１乃至ＣＨ３をパターニングする。その後、第３絶縁膜１３の上に配線材料を成膜した後に、パターニングしてソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを形成する。
【００２９】
図示した構成例によれば、第１導電性遮光膜ＳＬ１は、薄膜トランジスタＴＲにおいて、酸化物半導体層ＳＣの少なくとも第１領域ＳＣ１の裏面側に位置しており、絶縁基板１０を介して入射した光の第１領域ＳＣ１への照射を阻止する遮光膜として機能する。第２導電性遮光膜ＳＬ２は、蓄積容量ＣＳの第１電極として機能する。つまり、蓄積容量ＣＳは、第２導電性遮光膜ＳＬ２が第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜１２を介して端子電極ＴＥ１と対向することで構成されている。
【００３０】
このような構成によれば、半導体層として酸化物半導体層ＳＣを適用し、かつトップゲート構造を採用した薄膜トランジスタＴＲを形成することが可能となる。また、このような薄膜トランジスタＴＲを備えたアレイ基板ＳＵＢ１の背面にバックライトユニットを配置した液晶表示装置においても、酸化物半導体層ＳＣの少なくとも第１領域ＳＣ１へのバックライト光などの光の照射を抑制することが可能となり、光照射による薄膜トランジスタＴＲのトランジスタ特性の悪化を抑制することが可能となる。
【００３１】
また、蓄積容量ＣＳは、第２導電性遮光膜ＳＬ２と、ゲート電極ＧＥと同一材料からなる端子電極ＴＥ１とが対向することで構成されており、酸化物半導体層ＳＣと同一材料からなる導電層を利用していない。このため、酸化物半導体層ＳＣの形成過程に依存することなく、第２導電性遮光膜ＳＬ２で形成される第１電極を低抵抗で形成することが可能となり、正常に機能する蓄積容量ＣＳを構成することが可能となる。これにより、表示性能の低下及び信頼性の低下を抑制することが可能となる。
【００３２】
また、半導体層として酸化物半導体層ＳＣを適用した場合には、半導体層として低温ポリシリコンを適用した場合に必要となるレーザーアニール法による結晶化や、イオン注入法による拡散領域の低抵抗化、さらに拡散領域の低抵抗化に必要となる活性化アニールなどの工程が不要となるために、製造コストを下げることが可能となる。また、半導体層として酸化物半導体層ＳＣを適用した場合には、高温プロセスを必要としないため、樹脂基板上への薄膜トランジスタＴＲの作製や、近年製品化が期待されているシートディスプレイ、或いはフレキシブルディスプレイと呼ばれている表示装置への適用も可能となる。
【００３３】
また、第１領域ＳＣ１を遮光するための第１導電性遮光膜ＳＬ１と、蓄積容量ＣＳを構成する第２導電性遮光膜ＳＬ２とは離間しているため、必ずしも薄膜トランジスタＴＲに隣接して蓄積容量ＣＳを形成する必要はなく、遮光膜を配置したことに起因した、表示に寄与する開口部の面積の減少を抑制することが可能となるとともに、レイアウトの自由度を向上することが可能となる。
【００３４】
なお、図示した構成例では、絶縁基板１０の上に第１絶縁膜１１を成膜した構成としているが、第１絶縁膜１１が薄膜トランジスタＴＲにとって必ずしも有用でない場合には、第１絶縁膜１１を省略しても良い。
【００３５】
図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【００３６】
ここに示した構成例は、図２に示した構成例と比較して、蓄積容量ＣＳの構造が相違している。なお、図２に示した構成例と同一構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
すなわち、蓄積容量ＣＳを構成する端子電極ＴＥ２は、第２導電性遮光膜ＳＬ２の上方に位置し、第１絶縁膜１１の上に形成されている。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ２とは、第１絶縁膜１１を介して対向している。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ２との間に介在する第１絶縁膜１１は、第２層間絶縁膜として機能する。このような端子電極ＴＥ２は、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成されている。
【００３８】
図示した構成例では、第２絶縁膜１２の第２絶縁領域１２２は、第１絶縁膜１１の上の第２導電性遮光膜ＳＬ１と対向する位置とは異なる位置に形成されている。容量線Ｃは、第２絶縁領域１２２の上に形成されている。容量線Ｃと端子電極ＴＥ２とを電気的に接続する接続電極ＣＥは、第３絶縁膜１３の上に形成されている。接続電極ＣＥは、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ４を介して端子電極ＴＥ２にコンタクトするとともに、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ５を介して容量線Ｃにコンタクトしている。
【００３９】
このように、図２に示した構成例では蓄積容量ＣＳの第２電極としてゲート電極ＧＥと同一材料によって形成した端子電極ＴＥ１を適用したのに対して、図示した構成例では、第２電極として酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成した端子電極ＴＥ２を適用している。このような構成例では、端子電極ＴＥ２は、酸化物半導体層ＳＣのうちの第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３を形成するのと同時に、第３絶縁膜１３などを形成する以前に、その表面が還元性ガスによるプラズマ処理等により低抵抗化されている。したがって、酸化物半導体層ＳＣと同一材料からなる端子電極ＴＥ２を蓄積容量ＣＳの第２電極として適用することが可能となる。
【００４０】
このような構造例においても、図２に示した構造例と同様の効果が得られる。また、図示した構造例では、図２に示した構造例と比較して、端子電極ＴＥ２と第２導電性遮光膜ＳＬ２とを近接して対向配置することができ、小さい設置面積で大容量を得ることが可能となる。
【００４１】
なお、図３に示す蓄積容量ＣＳは、端子電極ＴＥ２から外部に端子を引き出すために、接続電極ＣＥを介して容量線Ｃと端子電極ＴＥ２の一部とを電気的に接続する構造としているが、端子電極ＴＥ２の電気伝導性を確実に保つために、端子電極ＴＥ２の全面に容量線Ｃを接触させる構造としても良い。
【００４２】
図４は、他の実施形態の半導体装置あるいは表示装置の一構成例を概略的に示す図である。ここでは、半導体装置あるいは表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置を例に説明する。
【００４３】
すなわち、有機ＥＬ表示装置２は、画像を表示する表示部（アクティブエリア）ＡＣＴを備えている。この表示部ＡＣＴは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。表示部ＡＣＴの外側には、各種ドライバを内蔵した駆動部２０が実装されている。
【００４４】
各画素ＰＸは、画素回路３０と、画素回路３０によって駆動される有機ＥＬ素子４０と、を備えている。なお、図４に示した画素回路３０は、一例であって、他の構成の画素回路を適用しても良いことは言うまでもない。図示した構造例では、画素回路３０は、薄膜トランジスタＴＲ１乃至ＴＲ４と、容量Ｃ１乃至Ｃ２とで構成されている。このような画素回路３０は、閾値電圧の不均一を補償するための一構成例であって、それぞれの回路構成要素について特に詳細に説明しないが、ここでは、直列に接続された薄膜トランジスタＴＲ１、容量Ｃ１、及び、薄膜トランジスタＴＲ３に着目する。薄膜トランジスタＴＲ１及びＴＲ３の構造は同一であり、容量Ｃ１は、薄膜トランジスタＴＲ１及びＴＲ３をそれぞれ端子として接続されている。例えば、容量Ｃ１は、薄膜トランジスタＴＲ１と電気的に接続された第１電極と、薄膜トランジスタＴＲ３と電気的に接続された第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在する絶縁膜と、で構成されている。第１電極は後述する第２導電性遮光膜に相当し、第２電極は後述する端子電極に相当する。
【００４５】
図５は、図４に示した有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の一構成例を概略的に示す断面図である。
【００４６】
すなわち、アレイ基板ＳＵＢ２は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する絶縁基板１０を用いて形成されている。アレイ基板ＳＵＢ２は、絶縁基板１０の上に、薄膜トランジスタＴＲ１、容量Ｃ１、及び、薄膜トランジスタＴＲ３を備えている。
【００４７】
図示した構成例では、絶縁基板１０の内面１０Ａには、第１導電性遮光膜ＳＬ１、第２導電性遮光膜ＳＬ２、及び、第３導電性遮光膜ＳＬ３がそれぞれ形成され、互いに離間している。第１導電性遮光膜ＳＬ１、第２導電性遮光膜ＳＬ２、及び、第３導電性遮光膜ＳＬ３は、同一材料によって形成されている。具体的な材料の一例については、図２を参照して説明したとおりである。これらの第１導電性遮光膜ＳＬ１、第２導電性遮光膜ＳＬ２、及び、第３導電性遮光膜ＳＬ３は、第１絶縁膜１１によって覆われている。また、第１絶縁膜１１は、絶縁基板１０の内面１０Ａも覆っている。
【００４８】
第１絶縁膜１１の上には、薄膜トランジスタＴＲ１の酸化物半導体層ＳＣ１０、及び、薄膜トランジスタＴＲ３の酸化物半導体層ＳＣ３０がそれぞれ形成されている。酸化物半導体層ＳＣ１０は、第１導電性遮光膜ＳＬ１の上方に位置する第１領域ＳＣ１１、及び、第１領域ＳＣ１１を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３を有している。酸化物半導体層ＳＣ３０は、第３導電性遮光膜ＳＬ３の上方に位置する第１領域ＳＣ３１、及び、第３領域ＳＣ３１を挟んだ両側にそれぞれ位置する第２領域ＳＣ３２及び第３領域ＳＣ３３を有している。
【００４９】
酸化物半導体層ＳＣ１０の第１領域ＳＣ１１の上、第１絶縁膜１１の上の第２導電性遮光膜ＳＬ２と対向する位置、及び、酸化物半導体層ＳＣ３０の第１領域ＳＣ３１の上には、それぞれ第２絶縁膜１２が形成されている。つまり、第２絶縁膜１２は、第１領域ＳＣ１１の上に形成された第１絶縁領域１２１、第１絶縁膜１１の上に形成され第１絶縁領域１２１から離間した第２絶縁領域１２２、及び、第１領域ＳＣ３１の上に形成され第１絶縁領域１２１及び第２絶縁領域１２２から離間した第３絶縁領域１２３を有している。
【００５０】
薄膜トランジスタＴＲ１を構成するゲート電極ＧＥ１は、第１絶縁領域１２１の上に形成されている。つまり、第１領域ＳＣ１１とゲート電極ＧＥ１とは、第１絶縁領域１２１を介して対向している。このような第１絶縁領域１２１は、第１層間絶縁膜として機能する。容量Ｃ１を構成する端子電極ＴＥ３は、第２絶縁領域１２２の上に形成されている。つまり、第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ３とは、第１絶縁膜１１及び第２絶縁領域１２２を介して対向している。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ３との間に介在する第１絶縁膜１１と第２絶縁領域１２２との積層体は、第２層間絶縁膜として機能する。薄膜トランジスタＴＲ３を構成するゲート電極ＧＥ３は、第３絶縁領域１２３の上に形成されている。つまり、第１領域ＳＣ３１とゲート電極ＧＥ３とは、第３絶縁領域１２３を介して対向している。このような第３絶縁領域１２３は、第１層間絶縁膜として機能する。これらのゲート電極ＧＥ１、端子電極ＴＥ３、及び、ゲート電極ＧＥ３は、同一材料によって形成されている。なお、端子電極ＴＥ３は、容量線Ｃの一部であっても良いし、図示しない位置に形成された容量線Ｃと電気的に接続されていても良い。
【００５１】
酸化物半導体層ＳＣ１０の第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３、ゲート電極ＧＥ１、端子電極ＴＥ３、及び、酸化物半導体層ＳＣ３０の第２領域ＳＣ３２及び第３領域ＳＣ３３は、第３絶縁膜１３によって覆われている。また、第３絶縁膜１３は、第２絶縁膜１２の第１絶縁領域１２１、第２絶縁領域１２２、及び、第３絶縁領域１２３のそれぞれの側面や、第１絶縁膜１１の表面も覆っている。
【００５２】
薄膜トランジスタＴＲ１０を構成するソース電極ＳＥ１及びドレイン電極ＤＥ１は、第３絶縁膜１３の上に形成されている。ソース電極ＳＥ１は、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ１を介して第２領域ＳＣ１２にコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥ１は、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ２を介して第３領域ＳＣ１３にコンタクトしているとともに、第１絶縁膜１１及び第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ３を介して第２導電性遮光膜ＳＬ２にコンタクトしている。
【００５３】
薄膜トランジスタＴＲ３０を構成するソース電極ＳＥ３及びドレイン電極ＤＥ３は、第３絶縁膜１３の上に形成されている。ソース電極ＳＥ３は、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ４を介して端子電極ＴＥ３にコンタクトしているとともに、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ５を介して第２領域ＳＣ３２にコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥ３は、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ６を介して第３領域ＳＣ３３にコンタクトしている。
【００５４】
図示した構成例によれば、第１導電性遮光膜ＳＬ１は、薄膜トランジスタＴＲ１において、酸化物半導体層ＳＣ１０の少なくとも第１領域ＳＣ１１の裏面側に位置しており、酸化物半導体層ＳＣ１０の裏面側から入射した光の第１領域ＳＣ１１への照射を阻止する遮光膜として機能する。第２導電性遮光膜ＳＬ２は、容量Ｃ１の第１電極として機能する。つまり、蓄積容量ＣＳは、第２導電性遮光膜ＳＬ２が第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜１２を介して端子電極ＴＥ３と対向することで構成されている。また、第３導電性遮光膜ＳＬ３は、薄膜トランジスタＴＲ３において、酸化物半導体層ＳＣ３０の少なくとも第１領域ＳＣ３１の裏面側に位置しており、酸化物半導体層ＳＣ３０の裏面側から入射した光の第１領域ＳＣ３１への照射を阻止する遮光膜として機能する。
【００５５】
このような構成によれば、半導体層として酸化物半導体層を適用し、かつトップゲート構造を採用した薄膜トランジスタＴＲ１及びＴＲ３を形成することが可能となる。また、このような薄膜トランジスタＴＲ１及び３における酸化物半導体層の少なくとも第１領域への、各有機ＥＬ素子で発光した光のうちの迷光の入射を抑制することが可能となり、光照射による薄膜トランジスタのトランジスタ特性の悪化を抑制することが可能となる。
【００５６】
また、容量Ｃ１は、第２導電性遮光膜ＳＬ２と、ゲート電極ＧＥ１などと同一材料からなる端子電極ＴＥ３とが対向することで構成されており、酸化物半導体層ＳＣ１０などと同一材料からなる導電層を利用していない。このため、酸化物半導体層の形成過程に依存することなく、第２導電性遮光膜ＳＬ２で形成される第１電極を低抵抗で形成することが可能となり、正常に機能する容量Ｃ１を構成することが可能となる。これにより、表示性能の低下及び信頼性の低下を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、半導体層として酸化物半導体層を適用した場合には、半導体層として低温ポリシリコンを適用した場合と比較して、製造コストを下げることが可能となる。また、半導体層として酸化物半導体層を適用した場合には、樹脂基板上への薄膜トランジスタの作製が可能となる。さらに、絶縁基板１０の内面１０Ａにポリイミド等からなる支持体を形成し、最終的に絶縁基板１０と支持体とを分離することにより、シートディスプレイあるいはフレキシブルディスプレイと呼ばれる表示装置を実現することも可能である。
【００５８】
また、第１領域ＳＣ１１を遮光するための第１導電性遮光膜ＳＬ１と、容量Ｃ１を構成する第２導電性遮光膜ＳＬ２と、第１領域ＳＣ３１を遮光するための第３導電性遮光膜ＳＬ３とは互いに離間しているため、必ずしも薄膜トランジスタに隣接して容量Ｃ１を形成する必要はなく、遮光膜を配置したことに起因した、表示に寄与する開口部の面積の減少を抑制することが可能となるとともに、レイアウトの自由度を向上することが可能となる。
【００５９】
なお、図示した構成例では、絶縁基板１０の上に第１絶縁膜１１を成膜した構成としているが、第１絶縁膜１１が薄膜トランジスタＴＲ１及びＴＲ３にとって必ずしも有用でない場合には、第１絶縁膜１１を省略しても良い。
【００６０】
図６は、図４に示した有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【００６１】
ここに示した構成例は、図５に示した構成例と比較して、容量Ｃ１の構造が相違している。なお、図５に示した構成例と同一構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
すなわち、容量Ｃ１を構成する端子電極ＴＥ４は、第２導電性遮光膜ＳＬ２の上方に位置し、第１絶縁膜１１の上に形成されている。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ４とは、第１絶縁膜１１を介して対向している。第２導電性遮光膜ＳＬ２と端子電極ＴＥ４との間に介在する第１絶縁膜１１は、第２層間絶縁膜として機能する。このような端子電極ＴＥ４は、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成されている。
【００６３】
薄膜トランジスタＴＲ３のソース電極ＳＥ３は、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ４を介して端子電極ＴＥ４にコンタクトするとともに、第３絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＨ５を介して半導体層ＳＣ３０の第２領域ＳＣ３２にコンタクトしている。
【００６４】
このように、図５に示した構成例では容量Ｃ１の第２電極としてゲート電極ＧＥと同一材料によって形成した端子電極ＴＥ３を適用したのに対して、図示した構成例では、第２電極として酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成した端子電極ＴＥ４を適用している。このような構成例では、端子電極ＴＥ４は、酸化物半導体層ＳＣ１０のうちの第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３や、酸化物半導体層ＳＣ３０のうちの第２領域ＳＣ３２及び第３領域ＳＣ３３を形成するのと同時に、第３絶縁膜１３などを形成する以前に、その表面が還元性ガスによるプラズマ処理等により低抵抗化されている。したがって、酸化物半導体層と同一材料からなる端子電極ＴＥ４を容量Ｃ１の第２電極として適用することが可能となる。
【００６５】
このような構造例においても、図５に示した構造例と同様の効果が得られる。また、図示した構造例では、図５に示した構造例と比較して、端子電極ＴＥ４と第２導電性遮光膜ＳＬ２とを近接して対向配置することができ、小さい設置面積で大容量を得ることが可能となる。
【００６６】
≪比較例≫
図７は、比較例に相当する液晶表示装置に適用可能なアレイ基板の構成例を概略的に示す断面図である。
【００６７】
ここに示した比較例は、図２に示した構成例と比較して、蓄積容量ＣＳの構造が相違している。
【００６８】
すなわち、蓄積容量ＣＳを構成する第１端子電極ＴＥ１１は、第１絶縁膜１１の上に位置し、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成されている。蓄積容量ＣＳを構成する第２端子電極ＴＥ１２は、第２絶縁領域１２２の上に位置し、ゲート電極ＧＥと同一材料によって形成されている。つまり、第１端子電極ＴＥ１１と第２端子電極ＴＥ１２とは、第２絶縁膜の第２絶縁領域１２２を介して対向している。
【００６９】
このような構成の比較例において、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成された第１端子電極ＴＥ１１を用いて蓄積容量ＣＳを正常に機能させるためには、第１端子電極ＴＥ１１は、酸化物半導体層ＳＣの第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３と同様に、低抵抗化しておく必要がある。薄膜トランジスタＴＲにおいて、ゲート電極ＧＥをマスクとしてセルフアラインにより酸化物半導体層ＳＣの第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３を低抵抗化する場合、蓄積容量ＣＳにおいて第１端子電極ＴＥ１１を低抵抗化する際に、第２端子電極ＴＥ１２が妨げとなる。このため、第１端子電極ＴＥ１１を低抵抗化する工程は、第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３を低抵抗化する工程とは別に行う必要がある。
【００７０】
つまり、図示した比較例では、酸化物半導体層ＳＣの第２領域ＳＣ２及び第３領域ＳＣ３の低抵抗化と、蓄積容量ＣＳの第１端子電極ＴＥ１１の低抵抗化とは同時に行うことは困難であり、蓄積容量ＣＳが正常に機能しなくなるとともに、それぞれの低抵抗化工程を別々に行う場合には、本実施形態と比較して、製造コストの増大を招く。
【００７１】
図８は、比較例に相当する有機ＥＬ表示装置に適用可能なアレイ基板の構成例を概略的に示す断面図である。
【００７２】
ここに示した比較例は、図５に示した構成例と比較して、容量Ｃ１の構造が相違している。
【００７３】
すなわち、容量Ｃ１を構成する第１端子電極ＴＥ２１は、第１絶縁膜１１の上に位置し、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成されている。蓄積容量ＣＳを構成する第２端子電極ＴＥ２２は、第２絶縁領域１２２の上に位置し、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２などと同一材料によって形成されている。つまり、第１端子電極ＴＥ２１と第２端子電極ＴＥ２２とは、第２絶縁膜の第２絶縁領域１２２を介して対向している。
【００７４】
このような構成の比較例において、酸化物半導体層ＳＣと同一材料によって形成された第１端子電極ＴＥ２１を用いて蓄積容量ＣＳを正常に機能させるためには、第１端子電極ＴＥ２１は、酸化物半導体層ＳＣ１０の第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３などと同様に、低抵抗化しておく必要がある。薄膜トランジスタＴＲ１において、ゲート電極ＧＥ１をマスクとしてセルフアラインにより酸化物半導体層ＳＣ１０の第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３を低抵抗化する場合、容量Ｃ１において第１端子電極ＴＥ２１を低抵抗化する際に、第２端子電極ＴＥ２２が妨げとなる。このため、第１端子電極ＴＥ２１を低抵抗化する工程は、第２領域ＳＣ１２及び第３領域ＳＣ１３などを低抵抗化する工程とは別に行う必要がある。
【００７５】
つまり、図示した比較例では、酸化物半導体層ＳＣ１０及びＳＣ２０の低抵抗化と、容量Ｃ１の第１端子電極ＴＥ１１の低抵抗化とは同時に行うことは困難であり、容量Ｃ１が正常に機能しなくなるとともに、それぞれの低抵抗化工程を別々に行う場合には、本実施形態と比較して、製造コストの増大を招く。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、表示性能の低下及び信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置及び表示装置を提供することができる。
【００７７】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
ＴＲ…薄膜トランジスタ
ＣＳ…蓄積容量
Ｃ１…容量  
ＳＣ…酸化物半導体層
ＧＥ…ゲート電極
ＳＥ…ソース電極
ＤＥ…ドレイン電極
ＴＥ…端子電極
ＳＬ１…第１導電性遮光膜  ＳＬ２…第２導電性遮光膜  ＳＬ３…第３導電性遮光膜
【図１】
2014135378.tif 000003
【図２】
2014135378.tif 000004
【図３】
2014135378.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014135378.tif 000007
【図６】
2014135378.tif 000008
【図７】
2014135378.tif 000009
【図８】
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