(57)【要約】【課題】同一基板上に構造の異なるトランジスタ形成することで、回路に要求される特性に応じて異なる電気特性を有するトランジスタを提供すること。【解決手段】  半導体装置は、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極と対向する第１酸化物半導体層、及び前記第１ゲート電極と前記第１酸化物半導体層との間に設けられた第１ゲート絶縁層を備え、基板の上に設けられた第１トランジスタと、第２ゲート電極、前記第２ゲート電極と対向する第２酸化物半導体層、及び前記第２ゲート電極と前記第２酸化物半導体層との間に設けられ、前記第１ゲート絶縁層より厚い第２ゲート絶縁層を備え、前記基板の上に設けられた第２トランジスタと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ゲート電極、前記第１ゲート電極と対向する第１酸化物半導体層、及び前記第１ゲート電極と前記第１酸化物半導体層との間に設けられた第１ゲート絶縁層を備え、基板の上に設けられた第１トランジスタと、
第２ゲート電極、前記第２ゲート電極と対向する第２酸化物半導体層、及び前記第２ゲート電極と前記第２酸化物半導体層との間に設けられ、前記第１ゲート絶縁層より厚い第２ゲート絶縁層を備え、前記基板の上に設けられた第２トランジスタと、
を有する半導体装置。
【請求項２】
前記第１ゲート絶縁層及び前記第２ゲート絶縁層は、それぞれ積層構造であり、
前記第２ゲート絶縁層の積層数は、前記第１ゲート絶縁層の積層数よりも多い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ゲート絶縁層は、第１酸化絶縁層を含み、
前記第２ゲート絶縁層は、前記第１酸化絶縁層と同一層の第２酸化絶縁層及び前記第２酸化絶縁層と前記第２酸化物半導体層との間の第３酸化絶縁層を含み、
前記第３酸化絶縁層は前記第２酸化物半導体層に接し、
前記第１酸化絶縁層は前記第１酸化物半導体層に接する、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２トランジスタは、前記第２酸化絶縁層と前記第３酸化絶縁層との間の窒化絶縁層をさらに有する、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２酸化絶縁層の薬液に対するエッチングレートは、前記第３酸化絶縁層の前記薬液に対するエッチングレートより小さい、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１酸化物半導体層は、前記第１ゲート絶縁層に接し、
前記第２酸化物半導体層は、前記第２ゲート絶縁層に接し、
前記第１酸化物半導体層の結晶性は、前記第２酸化物半導体層の結晶性と異なる、請求項１乃至５のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１酸化物半導体層はアモルファスであり、
前記第２酸化物半導体層は結晶性を有する、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２酸化物半導体層の結晶性は、前記第１酸化物半導体層の結晶性よりも高い、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２酸化物半導体層のＧａの含有率は、前記第１酸化物半導体層のＧａの含有率より大きい、請求項１乃至８のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１酸化物半導体層のＩｎの含有率は、前記第２酸化物半導体層のＩｎの含有率より大きい、請求項１乃至９のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２トランジスタは、前記第２酸化物半導体層の上に設けられ、前記第２酸化物半導体層に接する第３酸化物半導体層をさらに備え、
前記第３酸化物半導体層は、前記第１酸化物半導体層と同一層である、請求項１乃至１０のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１２】
各画素に設けられ、光を放出する発光素子と、
前記発光素子の発光強度を決める階調信号が供給される信号線と、
前記階調信号を書き込む画素行を選択する信号が供給されるゲート線と、
前記発光素子に電力を供給する電源線と、
請求項１乃至１１のいずれか一に記載の半導体装置と、
を有し、
前記第１トランジスタは、前記第１酸化物半導体層に接続された第１ソース電極及び第１ドレイン電極をさらに備え、
前記第２トランジスタは、前記第２酸化物半導体層に接続された第２ソース電極及び第２ドレイン電極をさらに備え、
前記第１ソース電極は、前記信号線に接続され、
前記第１ゲート電極は、前記ゲート線に接続され、
前記第２ソース電極は、前記電源線に接続され、
前記第２ゲート電極は、前記第１ドレイン電極に接続される表示装置。
【請求項１３】
信号線に接続された第１ソース電極、ゲート線に接続された第１ゲート電極、及び第１ドレイン電極を備える第１トランジスタと、
電源線に接続された第２ソース電極、前記第１ドレイン電極に接続された第２ゲート電極、及び第２ドレイン電極を備える第２トランジスタと、
前記第２ドレイン電極に接続された発光素子と、を有し、
前記第２トランジスタのＳ値は、前記第１トランジスタのＳ値より大きい
表示装置。
【請求項１４】
前記第２トランジスタのＳ値は、前記第１トランジスタのＳ値の１．５倍以上である、請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記第１トランジスタのチャネル領域において、前記第１ソース電極側から前記第１ドレイン電極に向かう第１方向のチャネル長を、前記第１方向に直交する第２方向のチャネル幅で割った値は、
前記第２トランジスタのチャネル領域において、前記第２ソース電極側から前記第２ドレイン電極に向かう第３方向のチャネル長を、前記第３方向に直交する第４方向のチャネル幅で割った値の３倍以下である、請求項１４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及び表示装置に関する。特に、本発明は半導体層として酸化物半導体層が用いられた半導体装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、及び単結晶シリコンに替わり、酸化物半導体をチャネルに用いた半導体装置の開発が進められている。酸化物半導体をチャネルに用いた半導体装置は、アモルファスシリコンをチャネルに用いた半導体装置と同様に単純な構造かつ低温プロセスで半導体装置を形成することができ、アモルファスシリコンをチャネルに用いた半導体装置よりも高い移動度を有することが知られている。酸化物半導体をチャネルに用いた半導体装置は、オフ電流が非常に低いことが知られている。
【０００３】
酸化物半導体をチャネルに用いた半導体装置は、表示装置の回路に用いられている。表示装置において、半導体装置は、各画素の階調に応じた電圧又は電流を供給するための画素回路だけでなく、電圧又は電流を供給する画素を選択するための駆動回路にも用いられる。半導体装置はその用途に応じて要求される特性が異なる。例えば、画素回路として用いられる半導体装置は、オフ電流が低いこと及び半導体装置間の特性ばらつきが小さいことが要求される。一方、駆動回路として使用される半導体装置は、高いスイッチング特性が要求される。
【０００４】
例えば、特許文献１に示すように、従来は、酸化物半導体をチャネルに用いた半導体装置を表示装置に適用する場合、チャネル長（ソース領域とドレイン領域とを結ぶ方向のチャネルの長さ）及びチャネル幅（チャネル長に直交する方向のチャネルの幅）を調整することで、回路に要求される特徴を有する半導体装置を実現していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０７３０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、表示装置の高精細化に伴い、１つの画素回路が専有できる面積が小さくなってきている。このため、チャネル長及びチャネル幅の調整可能な大きさに限界がある。したがって、回路に要求されるトランジスタ特性をチャネル長及びチャネル幅を変えるだけで調整することは困難である。
【０００７】
本発明に係る一実施形態は、上記実情に鑑み、同一基板上に構造の異なるトランジスタ形成することで、回路に要求される特性に応じて異なる電気特性を有するトランジスタを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態による半導体装置は、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極と対向する第１酸化物半導体層、及び前記第１ゲート電極と前記第１酸化物半導体層との間に設けられた第１ゲート絶縁層を備え、基板の上に設けられた第１トランジスタと、第２ゲート電極、前記第２ゲート電極と対向する第２酸化物半導体層、及び前記第２ゲート電極と前記第２酸化物半導体層との間に設けられ、前記第１ゲート絶縁層より厚い第２ゲート絶縁層を備え、前記基板の上に設けられた第２トランジスタと、を有する。
【０００９】
本発明の一実施形態による表示装置は、信号線に接続された第１ソース電極、ゲート線に接続された第１ゲート電極、及び第１ドレイン電極を備える第１トランジスタと、電源線に接続された第２ソース電極、前記第１ドレイン電極に接続された第２ゲート電極、及び第２ドレイン電極を備える第２トランジスタと、前記第２ドレイン電極に接続された発光素子と、を有し、前記第２トランジスタのＳ値は、前記第１トランジスタのＳ値より大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図２Ａ】チャネルにアモルファスの酸化物半導体が用いられたトランジスタの電気特性を示す図である。
【図２Ｂ】チャネルに結晶性の酸化物半導体が用いられたトランジスタの電気特性を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例に係る酸化物半導体のウェットエッチングレートの酸素流量比依存性を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施例に係る酸化物半導体の光学特性の酸素流量比依存性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す画素回路図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２６】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２７】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号の後にアルファベットを付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１２】
本発明の各実施の形態において、トランジスタが設けられた基板からトランジスタに向かう方向を上又は上方という。逆に、トランジスタから基板に向かう方向を下又は下方という。このように、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、基板とトランジスタとの上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。また、以下の説明で、例えば基板上のトランジスタという表現は、上記のように基板とトランジスタとの上下関係を説明しているに過ぎず、基板とトランジスタとの間に他の部材が配置されていてもよい。
【００１３】
「表示装置」とは、電気光学層を用いて映像を表示する構造体を指す。例えば、表示装置という用語は、電気光学層を含む表示パネルを指す場合もあり、又は表示セルに対して他の光学部材（例えば、偏光部材、バックライト、タッチパネル等）を装着した構造体を指す場合もある。ここで、「電気光学層」には、技術的な矛盾が生じない限り、液晶層、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）層、エレクトロクロミック（ＥＣ）層、電気泳動層が含まれ得る。したがって、後述する実施形態について、表示装置として、有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ表示装置を例示して説明するが、上述した他の電気光学層を含む表示装置への適用を排除するものではない。
【００１４】
本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ〜Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
【００１５】
なお、以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。
【００１６】
〈第１実施形態〉
［表示装置の構造］
図１〜図９を用いて、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０の概要について説明する。本実施形態では、表示装置１０として、酸化物半導体がチャネルに用いられたボトムゲート型トランジスタを画素回路に適用した有機ＥＬ表示装置を例示する。ただし、表示装置１０は、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、量子ドット等の自発光素子を利用した自発光表示装置、又は電子ペーパ等の反射型表示装置において、各々の表示装置の各画素や駆動回路に用いられてもよい。
【００１７】
本実施形態では、表示装置１０について説明するが、表示装置１０に用いられる第１トランジスタ１００及び第２トランジスタ３００は、表示装置以外の半導体装置に適用することができる。例えば、これらのトランジスタは、マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＭＰＵ）などの集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）に用いられてもよい。
【００１８】
［表示装置１０の構造］
以下の実施形態では、表示装置１０の一例として、有機ＥＬ表示装置の画素回路について説明する。つまり、表示装置の電気光学層として有機ＥＬ層が用いられた構成について説明する。
【００１９】
有機ＥＬ表示装置では、選択された画素に階調信号を供給する選択トランジスタ、及び選択トランジスタを介して供給された階調信号に基づく電力を発光素子に供給する駆動トランジスタが設けられる。選択トランジスタとして用いられるトランジスタは、高いスイッチング特性が要求される。一方、駆動トランジスタとして用いられるトランジスタは、供給されたゲート電圧に対するばらつきが小さいドレイン電流を供給する特性が要求される。つまり、駆動トランジスタに用いられるトランジスタとして、ゲート電圧のばらつきに対してドレイン電流の変化が小さい特性が要求される。
【００２０】
上記の高いスイッチング特性とは、ゲート電圧に対するドレイン電流をプロットしたＩｄ−Ｖｇ特性において、オフ状態からオン状態への切り替わりが急峻であるスイッチング特性を意味する。つまり、高いスイッチング特性とは、Ｓ値が小さいトランジスタ特性を意味する。なお、Ｓ値とは、トランジスタ特性のサブスレッショルド領域において、ドレイン電流が１桁変化させるために必要なゲート電圧を意味する。一方、ゲート電圧のばらつきに対してドレイン電流の変化が小さい特性とは、Ｓ値が大きいトランジスタ特性を意味する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。図１に示すように、表示装置１０は、第１トランジスタ１００及び第２トランジスタ３００を有する。本実施形態では、第１トランジスタ１００は画素回路の選択トランジスタに相当し、第２トランジスタ３００は駆動トランジスタに相当する。第１トランジスタ１００は第２トランジスタ３００に接続されている。具体的には、後述する第１トランジスタ１００の第１ドレイン電極１５３が第２トランジスタ３００の第２ゲート電極３１０に接続されている。第１トランジスタ１００及び第２トランジスタ３００は共に基板１０１の上に設けられている。
【００２２】
第１トランジスタ１００は、第１ゲート電極１１０、第１ゲート絶縁層１２０、第１酸化物半導体層１４１、第１ソース電極１５１、及び第１ドレイン電極１５３を有する。第１ゲート絶縁層１２０は第１ゲート電極１１０の上に設けられている。第１酸化物半導体層１４１、第１ソース電極１５１、及び第１ドレイン電極１５３は第１ゲート絶縁層１２０の上に設けられている。第１ゲート絶縁層１２０は、第１窒化絶縁層１２１及び第１酸化絶縁層１２３を含む。つまり、第１ゲート絶縁層１２０は積層構造である。第１窒化絶縁層１２１は第１ゲート電極１１０に近い側に設けられ、第１酸化絶縁層１２３は第１酸化物半導体層１４１に近い側に設けられている。第１酸化絶縁層１２３は第１酸化物半導体層１４１に接している。
【００２３】
上記の構成を換言すると、第１酸化物半導体層１４１は第１ゲート電極１１０と対向する。第１ゲート絶縁層１２０は第１ゲート電極１１０と第１酸化物半導体層１４１との間に設けられている。第１酸化絶縁層１２３は、後述する第３窒化絶縁層３２５及び第３酸化絶縁層３２７から露出された領域において、第１酸化物半導体層１４１に接している。
【００２４】
第１ソース電極１５１及び第１ドレイン電極１５３は、第１酸化物半導体層１４１の上方から第１酸化物半導体層１４１に接している。つまり、第１トランジスタ１００はトップコンタクト構造である。ただし、第１ソース電極１５１及び第１ドレイン電極１５３が、第１酸化物半導体層１４１の下方から第１酸化物半導体層１４１に接していてもよい。つまり、第１トランジスタ１００はボトムコンタクト構造であってもよい。
【００２５】
第１ソース電極１５１及び第１ドレイン電極１５３を特に区別しない場合、単に第１ＳＤ電極１５０という。なお、液晶表示の画素選択トランジスタのように、第１ＳＤ電極１５０が、ソース電極としての機能とドレイン電極としての機能とが入れ替わるように動作する場合であっても、説明の便宜上、信号線に接続された電極を第１ソース電極１５１といい、画素電極に接続された電極を第１ドレイン電極１５３ということができる。
【００２６】
なお、図１では第１ゲート絶縁層１２０が第１窒化絶縁層１２１及び第１酸化絶縁層１２３によって構成された例を示したが、この構成に限定されない。例えば、第１ゲート絶縁層１２０が第１窒化絶縁層１２１又は第１酸化絶縁層１２３のいずれか一方の絶縁層によって構成されていてもよい。又は、第１ゲート絶縁層１２０が３層以上の絶縁層が積層された構成であってもよい。
【００２７】
第２トランジスタ３００は、第２ゲート電極３１０、第２ゲート絶縁層３２０、第２酸化物半導体層３４３、第３酸化物半導体層３４１、第２ソース電極３５１、及び第２ドレイン電極３５３を有する。第２ゲート絶縁層３２０は第２ゲート電極３１０の上に設けられている。第２酸化物半導体層３４３、第３酸化物半導体層３４１、第２ソース電極３５１、及び第２ドレイン電極３５３は第２ゲート絶縁層３２０の上に設けられている。第３酸化物半導体層３４１は第２酸化物半導体層３４３の上に設けられている。第３酸化物半導体層３４１は第１酸化物半導体層１４１と同一層である。第２ソース電極３５１及び第２ドレイン電極３５３は第３酸化物半導体層３４１の上に設けられている。第２ソース電極３５１及び第２ドレイン電極３５３は、第３酸化物半導体層３４１の上方から第３酸化物半導体層３４１に接している。第２ゲート絶縁層３２０は第１ゲート絶縁層１２０よりも厚い。
【００２８】
上記の構成を換言すると、第２酸化物半導体層３４３は第２ゲート電極３１０と対向する。第２ゲート絶縁層３２０は第２ゲート電極３１０と第２酸化物半導体層３４３との間に設けられている。第２ソース電極３５１及び第２ドレイン電極３５３を特に区別しない場合、単に第２ＳＤ電極３５０という。
【００２９】
第２ゲート電極３１０及び第２ドレイン電極３５３は、第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３を誘電体とする容量素子Ｃを構成する。つまり、第２ゲート電極３１０及び第２ドレイン電極３５３は平面視において重畳する。第２ゲート電極３１０は第１ゲート電極１１０と同じ層に設けられている。第２ＳＤ電極３５０は第１ＳＤ電極１５０と同じ層に設けられている。
【００３０】
第２ゲート絶縁層３２０は、第２窒化絶縁層３２１、第２酸化絶縁層３２３、第３窒化絶縁層３２５、及び第３酸化絶縁層３２７を含む。つまり、第２ゲート絶縁層３２０は積層構造である。なお、第２ゲート絶縁層３２０の積層数は第１ゲート絶縁層１２０の積層数よりも多い。第２ゲート絶縁層３２０は、第２ゲート電極３１０から第２酸化物半導体層３４３に向かって上記の順で設けられている。つまり、第３酸化絶縁層３２７は第２酸化絶縁層３２３と第２酸化物半導体層３４３との間に設けられている。第３窒化絶縁層３２５は第２酸化絶縁層３２３と第３酸化絶縁層３２７との間に設けられている。第３酸化絶縁層３２７は第２酸化物半導体層３４３に接している。
【００３１】
第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３は、後述する開口１２４が設けられた領域を除き、全面に設けられている。つまり、第２窒化絶縁層３２１は第１窒化絶縁層１２１と連続している。同様に、第２酸化絶縁層３２３は第１酸化絶縁層１２３と連続している。換言すると、第２窒化絶縁層３２１は第１窒化絶縁層１２１と同一層である。同様に、第２酸化絶縁層３２３は第１酸化絶縁層１２３と同一層である。一方で、第３窒化絶縁層３２５及び第３酸化絶縁層３２７は第２酸化絶縁層３２３の上の一部の領域だけに設けられている。換言すると、第２酸化絶縁層３２３の一部の上方は、第３酸化絶縁層３２７によって覆われている。本実施形態では、第３窒化絶縁層３２５及び第３酸化絶縁層３２７は、平面視において第２酸化物半導体層３４３及び第３酸化物半導体層３４１と同様のパターンを有する。
【００３２】
詳細は後述するが、第２酸化物半導体層３４３は第３酸化物半導体層３４１とは物性が異なる。また、第３酸化物半導体層３４１は第１酸化物半導体層１４１と同一層なので、第３酸化物半導体層３４１及び第１酸化物半導体層１４１は同じ物性である。具体的には、第２酸化物半導体層３４３は第３酸化物半導体層３４１とは結晶性が異なる。第３酸化物半導体層３４１及び第１酸化物半導体層１４１は同じ結晶性である。
【００３３】
第２ゲート電極３１０と重畳する領域において、第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３には開口１２４が設けられている。換言すると、第１ゲート絶縁層１２０、又は第２ゲート絶縁層３２０の一部に開口１２４が設けられている。開口１２４は第２ゲート電極３１０に達している。開口１２４には第１ドレイン電極１５３が設けられている。つまり、第１ドレイン電極１５３は開口１２４を介して第２ゲート電極３１０に接続されている。
【００３４】
なお、図１では第２ゲート絶縁層３２０が第２窒化絶縁層３２１、第２酸化絶縁層３２３、第３窒化絶縁層３２５、及び第３酸化絶縁層３２７によって構成された例を示したが、この構成に限定されない。第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３は、第１ゲート絶縁層１２０と同一層なので、第１ゲート絶縁層１２０と同様に、第２窒化絶縁層３２１又は第２酸化絶縁層３２３のいずれか一方の絶縁層によって構成されていてもよい。また、後述するように、第３窒化絶縁層３２５及び第３酸化絶縁層３２７に代えて、酸化絶縁層が第２酸化絶縁層３２３の上に設けられていてもよい。
【００３５】
表示装置１０は、第１トランジスタ１００及び第２トランジスタ３００の上（つまり、第１ＳＤ電極１５０及び第２ＳＤ電極３５０の上）に第１絶縁層１９０及び第２絶縁層４２０を有する。第２絶縁層４２０は、第２絶縁層４２０の下に設けられた構造体によって形成された段差を緩和する。つまり、第２絶縁層４２０は平坦化膜として機能する。第１絶縁層１９０及び第２絶縁層４２０には、開口１９１が設けられている。開口１９１は、平面視において第２ドレイン電極３５３と重畳する。換言すると、開口１９１は第２ドレイン電極３５３に達している。第２絶縁層４２０の上面及び開口１９１に画素電極４３０が設けられている。なお、図示しないが、画素電極４３０の上に有機ＥＬ層が設けられ、当該有機ＥＬ層の上にコモン電極（カソード電極）が設けられる。
【００３６】
第２ゲート電極３１０にオン電圧が供給された場合、その電圧によって形成された電界の影響により、第２酸化物半導体層３４３及び第３酸化物半導体層３４１にはキャリアが生成され、チャネルが形成される。ただし、チャネルのほとんどは第２ゲート電極３１０に近い第２酸化物半導体層３４３に形成される。したがって、第２トランジスタ３００の電気特性は第２酸化物半導体層３４３の物性に基づいて決まる。つまり、第１トランジスタ１００と第２トランジスタ３００とを比較すると、第１トランジスタ１００の電気特性は第１酸化物半導体層１４１の物性に基づいて決まるのに対して、第２トランジスタ３００の電気特性は第２酸化物半導体層３４３の物性に基づいて決まる。上記のように、第１酸化物半導体層１４１の物性は第２酸化物半導体層３４３の物性とは異なるため、第１トランジスタ１００と第２トランジスタ３００とは異なる電気特性を示す。
【００３７】
ここで、チャネルに用いられる酸化物半導体の違いがトランジスタの電気特性に与える影響について、図２Ａ及び図２Ｂを用いて詳細に説明する。図２Ａは、チャネルにアモルファスの酸化物半導体が用いられたトランジスタの電気特性を示す図である。図２Ｂは、チャネルに結晶性の酸化物半導体が用いられたトランジスタの電気特性を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂの横軸はゲート電圧（Ｖｇ）であり、縦軸はドレイン電流（Ｉｄ）である。
【００３８】
図２Ａに示すトランジスタのＩｄ−Ｖｇカーブは、ゲート電圧が０Ｖ付近で急峻に立ち上がっているのに対して、図２Ｂに示すトランジスタのＩｄ−Ｖｇカーブは、ゲート電圧が０Ｖ付近から緩やかに立ち上がっている。つまり、チャネルに結晶性酸化物半導体が用いられたトランジスタは、チャネルにアモルファス酸化物半導体が用いられたトランジスタに比べてＳ値が大きい。図２Ａに示すトランジスタのＳ値は０．１６Ｖ／ｄｅｃ．であり、図２Ｂに示すトランジスタのＳ値は０．５２Ｖ／ｄｅｃ．である。これらのＳ値は、ドレイン電流が１００ｐＡのときのゲート電圧とドレイン電流が１ｐＡのときのゲート電圧との差を２で割ることで算出した値である。
【００３９】
酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む酸化物半導体が用いられた場合、Ｉｎの５ｓ軌道が電流パスとなることが知られている。アモルファス酸化物半導体の場合、Ｉｎの５ｓ軌道が連続して繋がっているため、キャリアは高速で移動することができる。一方で、結晶性酸化物半導体の場合、結晶粒の間の結晶粒界でＩｎの５ｓ軌道が不連続になっているため、キャリアの移動が遅くなる。このような理由でチャネルとして結晶性酸化物半導体を用いるとＳ値が大きくなると考えられる。
【００４０】
例えば、第１トランジスタ１００の第１酸化物半導体層１４１としてアモルファス酸化物半導体を用い、第２トランジスタ３００の第２酸化物半導体層３４３として結晶性酸化物半導体を用いることで、第２トランジスタ３００のＳ値は、第１トランジスタ１００のＳ値よりも大きくなる。
【００４１】
また、第２ゲート絶縁層３２０は第１ゲート絶縁層１２０よりも厚いため、第２酸化物半導体層３４３は第１酸化物半導体層１４１に比べてゲート電極に供給された電圧によって生成される電界の影響を受けにくい。つまり、第２トランジスタ３００のＳ値は、第１トランジスタ１００のＳ値よりも大きくなる。
【００４２】
続いて、上記のアモルファス酸化物半導体及び結晶性酸化物半導体の物性について、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、本発明の一実施例に係る酸化物半導体のウェットエッチングレートの酸素流量比依存性を示す図である。図３Ｂは、本発明の一実施例に係る酸化物半導体の光学特性の酸素流量比依存性を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂの横軸は、酸化物半導体層の成膜に用いられるプロセスガスにおける酸素ガスの比率（Ｏ2  Ｒａｔｉｏ）である。図３Ａの縦軸は、ウェットエッチングレート（Ｗ．Ｅ．Ｒ．）である。ウェットエッチングレートは、４０℃の温度でＩＴＯ−０５Ｎというエッチャントを用いて評価したエッチングレートである。図３Ｂの左側の縦軸は、バンドギャップ（Ｅ．Ｇ．）である。図３Ｂの右側の縦軸は、屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ）である。屈折率は波長が６３３ｎｍの光に対する屈折率である。
【００４３】
酸化物半導体層を成膜する際の酸素流量比が大きいほど酸化物半導体は結晶化しやすい。図３Ａ及び図３Ｂの結果において、酸素流量比が１０％の場合、酸化物半導体はアモルファスであり、酸素流量比が３０％の場合、酸化物半導体は結晶性を示す。
【００４４】
図３Ａに示すように、酸素流量比の増加に伴い酸化物半導体層のウェットエッチングレートは小さくなる。図３Ａに示すように、酸素流量比の増加に伴ってエッチングレートが低下し、酸素流量比が５０％の条件でエッチングレートの低下が飽和している。つまり、酸素流量比の増加に伴って、酸化物半導体層が緻密化している。これは、酸素流量比の増加に伴って、酸化物半導体層が結晶化しているためと考えられる。つまり、酸素流量比が５０％の条件で形成した酸化物半導体層は、そのほとんどが結晶化している、又は、結晶化の進行が飽和していると考えられる。換言すると、酸素流量比が３０％の条件で形成した酸化物半導体層は部分的に結晶化した酸化物半導体と考えられる。さらに換言すると、酸素流量比が３０％の条件で形成した酸化物半導体層は、アモルファスと結晶が混在した状態の酸化物半導体と考えられる。
【００４５】
図３Ｂにおいて、内側が塗りつぶされたマーカはバンドギャップを示し、白抜きのマーカは屈折率を示す。図３Ｂに示すように、酸素流量比の増加に伴いバンドギャップ（Ｅ．Ｇ．）及び酸化物半導体層の屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ）の各々の値は大きくなる。屈折率は膜密度と相関があるため、図３Ａの結果も考慮すると、酸素流量比の増加に伴い、酸化物半導体層の膜密度が高くなっていると考えられる。つまり、酸素流量比が大きい条件で酸化物半導体層を形成することで、より緻密な酸化物半導体層が形成されると考えられる。また、酸素流量比の増加に伴いバンドギャップの値が大きくなった要因は、酸化物半導体層の結晶化が進み、酸化物半導体中の酸素欠損の量が低減し、価電子帯の上端近傍の欠陥準位密度が低減したためと考えられる。このように、酸素流量比が大きい条件で酸化物半導体層を形成することで、酸化物半導体の結晶化が進み、バンドギャップ及び屈折率が大きくなる。
【００４６】
［表示装置１０を構成する各部材の材質］
第１酸化物半導体層１４１、第２酸化物半導体層３４３、及び第３酸化物半導体層３４１として、半導体の特性を有する酸化金属が用いられる。例えば、上記の酸化物半導体層（１４１、３４１、３４３）として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素（Ｏ）を含む酸化物半導体が用いられてもよい。特に、上記の酸化物半導体層（１４１、３４１、３４３）として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏ＝１：１：１：４の組成比を有する酸化物半導体が用いられてもよい。ただし、本発明の一実施形態において用いられるＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む酸化物半導体は、上記の組成に限定されず、上記とは異なる組成の酸化物半導体が用いられてもよい。例えば、上記の比率に対して、移動度を向上させるためにＩｎの比率が大きい酸化物半導体が上記の酸化物半導体層（１４１、３４１、３４３）として用いられてもよい。上記の比率に対して、光照射による影響を小さくするために、バンドギャップが大きくなるように、Ｇａの比率が大きい酸化物半導体が上記の酸化物半導体層（１４１、３４１、３４３）として用いられてもよい。
【００４７】
本実施形態において、第１酸化物半導体層１４１に用いられる酸化物半導体と第２酸化物半導体層３４３に用いられる酸化物半導体とは物性が異なる。具体的には、第１酸化物半導体層１４１の結晶性は、第２酸化物半導体層３４３の結晶性と異なる。例えば、第１酸化物半導体層１４１はアモルファスであり、第２酸化物半導体層３４３は結晶性を有している。又は、第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３が共に結晶性を示す場合、第２酸化物半導体層３４３は第１酸化物半導体層１４１よりも結晶性が高い。
【００４８】
ここで、結晶性が高いとは、例えばＸＲＤ（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；Ｘ線回折）の分析によって得られるＸ線回折パターンにおいて、ある結晶性を示すピークの高さが相対的に高いことを意味する。又は、第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３の結晶性の高さに有意差がない場合は、ＸＲＤ分析におけるピークの半値幅において、第２酸化物半導体層３４３の半値幅は第１酸化物半導体層１４１の半値幅よりも小さい。又は、第２酸化物半導体層３４３の酸素含有量は、第１酸化物半導体層１４１の酸素含有量よりも多い。第３酸化物半導体層３４１は第１酸化物半導体層１４１と同一層なので、第１酸化物半導体層１４１と同じ物性を有する。
【００４９】
結晶性の評価に極微電子線回折（Ｎａｎｏ  Ｂｅａｍ  Ｅｌｅｃｔｏｒｎ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＮＢＥＤ）を用いることもできる。ＮＢＥＤを用いて結晶性を評価した場合、結晶性が高い酸化物半導体を評価すると、より鮮明な回折スポットが得られる。つまり、第２酸化物半導体層３４３の回折スポットは、第１酸化物半導体層１４１の回折スポットよりも鮮明である。なお、第１酸化物半導体層１４１がアモルファスの場合、回折スポットは得られない。
【００５０】
結晶性の評価に透過電子線顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）を用いることもできる。ＴＥＭを用いて観察した断面ＴＥＭ像において、ある一定距離に存在する結晶粒界の数から、両者の結晶性を評価することもできる。つまり、第２酸化物半導体層３４３の結晶粒界の数は、第１酸化物半導体層１４１の結晶粒界の数よりも多い。なお、第１酸化物半導体層１４１がアモルファスの場合、断面ＴＥＭ像における粒界は観察されない。
【００５１】
図３Ａに示すように、第１酸化物半導体層１４１と第２酸化物半導体層３４３との物性の違いは、両者のエッチングレートの差として評価することもできる。例えば、シュウ酸を含むエッチャントを用いて酸化物半導体をエッチングする場合、第２酸化物半導体層３４３のエッチングレートは第１酸化物半導体層１４１のエッチングレートよりも遅い。
【００５２】
第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３が異なる組成又は組成比であってもよい。例えば、第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３が共にＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む酸化物半導体である場合、第１酸化物半導体層１４１のＩｎの含有率が第２酸化物半導体層３４３のＩｎの含有率より高くてもよい。又は、第２酸化物半導体層３４３のＧａの含有率が第１酸化物半導体層１４１のＧａの含有率より高くてもよい。第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３は、異なる組成であってもよい。
【００５３】
ただし、第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３がアモルファスであってもよく、結晶性であってもよい。第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３の両方又は一方がアモルファスと結晶の混相であってもよい。第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３は物理蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ法）によって形成される。
【００５４】
第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３として、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む酸化物半導体に他の元素が添加された材料が用いられてもよい。例えばＡｌ、Ｓｎなどの金属元素が上記の酸化物半導体に添加されていてもよい。上記の酸化物半導体以外にも酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化バナジウム（ＶＯ2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）などが第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３として用いられてもよい。
【００５５】
基板１０１として、可視光に対して透光性を有する基板が用いられる。基板１０１として、可撓性を有しない剛性基板、又は可撓性を有する可撓性基板が用いられる。剛性基板として、ガラス基板、石英基板、及びサファイア基板が用いられてもよい。可撓性基板として、ポリイミド基板、アクリル基板、シロキサン基板、及びフッ素樹脂基板が用いられてもよい。基板１０１として透光性を有しない基板が用いられてもよい。基板１０１として、シリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板、又はステンレス基板などの導電性基板が用いられてもよい。
【００５６】
第１ゲート絶縁層１２０、第２ゲート絶縁層３２０、第１絶縁層１９０、及び第２絶縁層４２０として、酸化シリコン（ＳｉＯx）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮxＯy）、窒化シリコン（ＳｉＮx）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯxＮy）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮxＯy）、窒化アルミニウム（ＡｌＮx）などが用いられる（ｘ、ｙは任意の正の数値）。上記の絶縁層として、これらが積層された構造が用いられてもよい。上記の絶縁層としては、上記の無機絶縁材料の他にＴＥＯＳ層や有機絶縁材料が用いられてもよい。
【００５７】
ＳｉＯxＮy及びＡｌＯxＮyとは、酸素（Ｏ）よりも少ない量の窒素（Ｎ）を含有するシリコン化合物及びアルミニウム化合物である。ＳｉＮxＯy及びＡｌＮxＯyとは、窒素よりも少ない量の酸素を含有するシリコン化合物及びアルミニウム化合物である。
【００５８】
上記の絶縁層は、ＰＶＤ法で形成されてもよく、化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）で形成されてもよい。ＰＶＤ法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、及び分子線エピタキシー法などが用いられる。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法（Ｃａｔ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）−ＣＶＤ法又はホットワイヤＣＶＤ法）などが用いられる。ＴＥＯＳ層とはＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料としたＣＶＤ層を指す。
【００５９】
有機絶縁材料としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂などが用いられる。上記の絶縁層は、単層であってもよく、上記の材料の積層であってもよい。例えば、上記の絶縁層は無機絶縁材料及び有機絶縁材料の積層であってもよい。
【００６０】
第１ゲート電極１１０、第１ＳＤ電極１５０、第２ゲート電極３１０、及び第２ＳＤ電極３５０として、一般的な金属材料又は導電性酸化金属材料が用いられる。例えば、これらの電極として、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、ビスマス（Ｂｉ）などが用いられる。上記の電極として、上記の材料の合金が用いられてもよく、上記の材料の窒化物が用いられてもよい。また、上記の電極は単層であってもよく、上記の材料から選択された材料の積層であってもよい。
【００６１】
画素電極４３０として、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、ＩＧＯ（酸化インジウム・ガリウム）、ＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムがドーパントとして添加された酸化亜鉛）等の導電性酸化物半導体が用いられる。画素電極４３０は単層であってもよく、上記の材料の積層であってもよい。
【００６２】
［表示装置１０の回路構成］
図４は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す画素回路図である。図４に示すように、表示装置１０において、第１トランジスタ１００は選択トランジスタであり、第２トランジスタ３００は駆動トランジスタである。第１トランジスタ１００は信号線５００及びゲート線５１０に接続されている。第２トランジスタ３００はアノード電源線５２０及び発光素子ＤＯに接続されている。上記のように、第１トランジスタ１００は第２トランジスタ３００に接続されている。信号線５００には、発光素子ＤＯの発光強度を決める階調信号が供給される。ゲート線５１０には、上記の階調信号を書き込む画素行を選択する信号が供給される。
【００６３】
第１ソース電極１５１は信号線５００に接続されている。第１ドレイン電極１５３は第２トランジスタ３００の第２ゲート電極３１０に接続されている。第１ゲート電極１１０はゲート線５１０に接続されている。
【００６４】
第２ソース電極３５１はアノード電源線５２０に接続されている。第２ドレイン電極３５３は、容量素子Ｃの一方の電極として機能する。また、第２ドレイン電極３５３は、発光素子ＤＯのアノード電極である画素電極４３０に接続されている。第２ゲート電極３１０は、容量素子Ｃの他方の電極として機能する。発光素子ＤＯのカソード電極であるコモン電極（図示せず）はカソード電源線５３０に接続されている。アノード電源線５２０及びカソード電源線５３０は、発光素子ＤＯに電力を供給する。表示装置１０では、発光素子ＤＯに電流が流れることで、発光素子ＤＯが光を放出する。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０によると、同一基板上に構造の異なるトランジスタを形成することで、回路に要求される特性に応じて異なる電気特性を有するトランジスタを提供することができる。さらに、本実施形態に係る表示装置１０では、画素回路の選択トランジスタとしてＳ値が小さい第１トランジスタ１００が用いられ、駆動トランジスタとしてＳ値が大きい第２トランジスタ３００が用いられている。つまり、第２トランジスタ３００はゲート電圧のばらつきに対してドレイン電流の変化が小さいため、発光素子ＤＯの発光強度のばらつきを小さくすることができる。
【００６６】
第２トランジスタ３００のＳ値は、第１トランジスタ１００のＳ値の１．５倍以上であることが好ましい。より好ましくは、第２トランジスタ３００のＳ値は、第１トランジスタ１００のＳ値の２倍以上であるとよい。なお、各トランジスタのソース領域からドレイン領域に向かう方向におけるチャネル長と、当該チャネル長に直交するチャネル幅とを調整することで、そのトランジスタに要求されるＳ値を調整することもできる。しかし、表示装置の高精細化に伴い、１つの画素回路が専有できる面積が小さくなってきているため、チャネル長及びチャネル幅を変えるだけでＳ値を調整することは困難である。上記のように１つの画素回路が専有できる面積に制限があるため、第１トランジスタ１００のチャネル長をチャネル幅で割った値は、第２トランジスタ３００のチャネル長をチャネル幅で割った値の３倍以下であることが好ましい。
【００６７】
なお、本実施形態では、相対的にＳ値が小さい第１トランジスタ１００を画素回路の選択トランジスタに適用し、相対的にＳ値が大きい第２トランジスタ３００を駆動トランジスタに適用した例を示したが、この構成に限定されない。例えば、画素が配置された表示領域の周辺の周辺領域に設けられ、高いスイッチング特性が要求される駆動回路に第１トランジスタ１００が用いられ、表示領域の画素回路に第２トランジスタ３００が用いられてもよい。
【００６８】
［表示装置１０の製造方法］
図５〜図９を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の製造方法について説明する。図５〜図９は、それぞれ本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【００６９】
まず、図５に示すように、基板１０１の上に第１ゲート電極１１０及び第２ゲート電極３１０を形成する。これらのゲート電極の上に、第１窒化絶縁層１２１及び第２窒化絶縁層３２１になる窒化絶縁層、第１酸化絶縁層１２３及び第２酸化絶縁層３２３になる酸化絶縁層、第３窒化絶縁層３２５になる窒化絶縁層、並びに、第３酸化絶縁層３２７になる酸化絶縁層を形成する。この段階では、第１ゲート電極１１０の上にも４層の絶縁層が形成されている。
【００７０】
続いて、図６に示すように、第３酸化絶縁層３２７の上に、第２酸化物半導体層３４３になる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク３４９を形成する。レジストマスク３４９を介して当該酸化物半導体層をエッチングすることで、第２酸化物半導体層３４３のパターンを形成する。酸化物半導体層のエッチングは、例えば、シュウ酸を含むエッチャントを用いることができる。そして、レジストマスク３４９を介して第３酸化絶縁層３２７及び第３窒化絶縁層３２５をそれぞれエッチングし、第２酸化絶縁層３２３を第３窒化絶縁層３２５から露出させる。このようにして、第３酸化絶縁層３２７及び第３窒化絶縁層３２５は第２酸化物半導体層３４３と同じパターンに形成される。第３窒化絶縁層３２５のエッチングに、窒化絶縁層のエッチングレートと酸化絶縁層のエッチングレートとの選択比が大きいドライエッチングを用いることができる。エッチングが終了したら、レジストマスク３４９を除去する。
【００７１】
続いて、図７に示すように、第１酸化絶縁層１２３の上、及び第２酸化物半導体層３４３の上に、第１酸化物半導体層１４１及び第３酸化物半導体層３４１になる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク１４９を形成する。レジストマスク１４９を介して当該酸化物半導体層をエッチングすることで、第１酸化物半導体層１４１及び第３酸化物半導体層３４１のパターンを形成する。酸化物半導体層のエッチングは、上記と同様に、シュウ酸を含むエッチャントを用いることができる。エッチングが終了したら、レジストマスク１４９を除去する。
【００７２】
ここで、第１酸化物半導体層１４１及び第３酸化物半導体層３４１になる酸化物半導体層の成膜において、Ｓ値が小さい第１トランジスタ１００のチャネルとして適正な物性を有するような条件で形成する。例えば、これらの酸化物半導体層がアモルファスとなる条件で酸化物半導体層を形成する。より具体的には、以下に示す条件で酸化物半導体層を形成することができる。
【００７３】
［アモルファス酸化物半導体層の成膜条件］
プロセスガスにおける酸素流量比：１０％
成膜時のサセプタ温度：１００℃
ＡＣ電力：６．６Ｗ／ｃｍ2
ガス圧：０．３Ｐａ
【００７４】
ただし、これらの酸化物半導体層が結晶性を有する条件で酸化物半導体層を形成してもよい。
【００７５】
一方で、第２酸化物半導体層３４３になる酸化物半導体層の成膜において、Ｓ値が大きい第２トランジスタ３００のチャネルとして適正な物性を有するような条件で形成する。第２酸化物半導体層３４３の成膜条件は、上記の第１酸化物半導体層１４１の成膜条件に比べて、スパッタリングに用いられるプロセスガスにおける酸素ガスの比率が高い成膜条件を用いる。本実施形態では、成膜における酸素ガス比率において、第２酸化物半導体層３４３の比率を、第１酸化物半導体層１４１の比率よりも高くすることで、第２酸化物半導体層３４３は結晶化する。又は、第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３が共に結晶性を示す場合、第２酸化物半導体層３４３を第１酸化物半導体層１４１よりも結晶性が高くなる条件で形成する。また、上記の成膜条件の違いによって、第２酸化物半導体層３４３の酸素含有量は第１酸化物半導体層１４１の酸素含有量よりも多くなる。例えば、以下に示す条件で第２酸化物半導体層３４３を形成することができる。
【００７６】
［結晶性酸化物半導体層の成膜条件］
プロセスガスにおける酸素流量比：３０％
成膜時のサセプタ温度：１００℃
ＡＣ電力：６．６Ｗ／ｃｍ2
ガス圧：０．３Ｐａ
【００７７】
なお、本実施形態では、第２酸化物半導体層３４３を形成する際に酸素流量比が３０％である条件を用いているが、この理由は、酸素流量比が５０％の条件で酸化物半導体層を形成したトランジスタでは、Ｓ値が大きくなるだけでなく、オン電流の低下が顕著だったからである。ただし、第２酸化物半導体層３４３の形成条件は回路に要求されるトランジスタ特性に応じて変えることができるため、上記の条件に限定されない。例えば、第２酸化物半導体層３４３の形成条件として、酸素流量比が２０％以上４０％以下の条件を採用することができる。より好ましくは、第２酸化物半導体層３４３の形成条件として、酸素流量比を２５％以上３５％以下の条件を採用することができる。
【００７８】
続いて、図８に示すように、第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３に開口１２４を形成し、第１ＳＤ電極１５０及び第２ＳＤ電極３５０になる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、第１ＳＤ電極１５０及び第２ＳＤ電極３５０を形成する。このエッチングによって、上記の導電層からトランジスタのチャネル領域となる第１酸化物半導体層１４１及び第２酸化物半導体層３４３の上の第３酸化物半導体層３４１を露出させる。
【００７９】
続いて、図９に示すように、第１酸化物半導体層１４１及び第３酸化物半導体層３４１、並びに、第１ＳＤ電極１５０及び第２ＳＤ電極３５０を覆うように第１絶縁層１９０及び第２絶縁層４２０を形成し、これらの絶縁層に第２ドレイン電極３５３に達する開口１９１を形成する。
【００８０】
第１絶縁層１９０として、酸素を過剰に含む酸化絶縁層を形成することができる。換言すると、第１絶縁層１９０は第１絶縁層１９０の材料の化学量論比よりも酸素を含有する割合が高い酸化物絶縁層であってもよい。酸素を過剰に含む酸化絶縁層は、熱処理によって酸素を放出する。第１絶縁層１９０中の酸素は未結合手を有しており、当該酸化物の化学量論比における結合エネルギーよりも低いエネルギーで結合が切れる。したがって、例えば４５０℃以下の熱処理によって、第１絶縁層１９０から酸素原子が脱離する。上記のように第１絶縁層１９０が酸素を放出する温度で第１絶縁層１９０を形成してもよく、第１絶縁層１９０を形成した後に、第１絶縁層１９０の形成とは別に熱処理を行うことで、第１絶縁層１９０から酸素を放出させてもよい。
【００８１】
第２絶縁層４２０として、有機絶縁層を形成することができる。有機絶縁層の形成は、有機物質が溶解した溶液を塗布し、焼成することで行われる。このように、第２絶縁層４２０が塗布法によって形成されるため、第２絶縁層４２０は、第２絶縁層４２０の下層に形成された構造物に起因する段差を緩和する。つまり、第２絶縁層４２０は平坦化膜として機能する。
【００８２】
続いて、図９に示す第２絶縁層４２０の上、及び開口１９１の内部に画素電極４３０になる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、画素電極４３０を形成する。このようにして、図１に示す表示装置１０が完成する。
【００８３】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０の製造方法によると、第２トランジスタ３００の第２ゲート絶縁層３２０を第１トランジスタ１００の第１ゲート絶縁層１２０よりも厚くすることができる。この構成によって、第２トランジスタ３００のＳ値を第１トランジスタ１００のＳ値よりも大きくすることができる。また、第１トランジスタ１００のチャネルとして機能する第１酸化物半導体層１４１と、第２トランジスタ３００のチャネルとして機能する第２酸化物半導体層３４３とを異なる材料の酸化物半導体で形成することができる。この構成によって、第２トランジスタ３００のＳ値を第１トランジスタ１００のＳ値よりも大きくすることができる。
【００８４】
〈第２実施形態〉
図１０〜図１５を用いて、本発明の第２実施形態に係る表示装置１０Ａの概要について説明する。表示装置１０Ａは、第１実施形態の表示装置１０と類似しているが、第３窒化絶縁層３２５Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａの構造において、第１実施形態の表示装置１０と相違する。本実施形態では表示装置１０Ａとして有機ＥＬ表示装置について説明するが、表示装置１０と同様に、表示装置１０Ａは液晶表示装置及び電子ペーパなどの表示装置に用いることができる。また、表示装置１０Ａに用いられる第１トランジスタ１００Ａ及び第２トランジスタ３００ＡはＭＰＵなどの半導体装置に用いることができる。本実施形態では、第１実施形態と同様の特徴については説明を省略し、第１実施形態とは異なる点について説明する。
【００８５】
図１０は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。図１０に示すように、表示装置１０Ａは、第３窒化絶縁層３２５Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａが第２酸化物半導体層３４３Ａの下方だけでなく、第２酸化物半導体層３４３Ａのパターンから露出された他の領域にも設けられている。
【００８６】
図１０に示すように、第１トランジスタ１００Ａの第１ＳＤ電極１５０Ａの下に第４窒化絶縁層１２５Ａ及び第４酸化絶縁層１２７Ａが設けられている。同様に、第２トランジスタ３００Ａの第２ＳＤ電極３５０Ａの下に第３窒化絶縁層３２５Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａが設けられている。第４窒化絶縁層１２５Ａは第３窒化絶縁層３２５Ａと同一層である。第４酸化絶縁層１２７Ａは第３酸化絶縁層３２７Ａと同一層である。第４窒化絶縁層１２５Ａ及び第４酸化絶縁層１２７Ａには、開口１２８Ａが設けられている。開口１２８Ａの内部には第１酸化物半導体層１４１Ａが設けられている。第１酸化物半導体層１４１Ａは開口１２８Ａの内部において、第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁及び第１酸化絶縁層１２３Ａと接している。
【００８７】
第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁と接する領域及びその周辺領域の第１酸化物半導体層１４１Ａは、第４窒化絶縁層１２５Ａから離れた領域で第１酸化絶縁層１２３Ａと接する第１酸化物半導体層１４１Ａに比べて抵抗が低い。換言すると、第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁に設けられた第１酸化物半導体層１４１Ａはｎ型化している。第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁及び第４酸化絶縁層１２７Ａの側壁に設けられた第１酸化物半導体層１４１Ａは、第１ゲート電極１１０Ａに供給された電圧によって形成される電界の影響を受けにくく、キャリアの生成量が少ない。しかし、上記のように、第１酸化物半導体層１４１Ａが低抵抗化していれば、第１トランジスタ１００ＡのＯＮ電流低下を抑制することができる。上記と同様に、第１ＳＤ電極１５０Ａと接する領域及びその周辺領域の第１酸化物半導体層１４１Ａは、第４窒化絶縁層１２５Ａから離れた領域で第１酸化絶縁層１２３Ａと接する第１酸化物半導体層１４１Ａに比べて抵抗が低い。
【００８８】
第２ゲート電極３１０Ａと重畳する領域において、第２窒化絶縁層３２１Ａ、第２酸化絶縁層３２３Ａ、第３窒化絶縁層３２５Ａ、及び第３酸化絶縁層３２７Ａには開口１２４Ａが設けられている。開口１２４Ａには第１ドレイン電極１５３Ａが設けられている。つまり、第１ドレイン電極１５３Ａは開口１２４Ａを介して第２ゲート電極３１０Ａに接続されている。
【００８９】
第２ゲート電極３１０Ａと第２ドレイン電極３５３Ａとが平面視において重畳する領域において、第３窒化絶縁層３２５Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａには開口３２８Ａが設けられている。開口３２８Ａには第２ドレイン電極３５３Ａが設けられている。第２ドレイン電極３５３Ａは開口３２８Ａの底部において、第２窒化絶縁層３２１Ａ及び第２酸化絶縁層３２３Ａを介して第２ゲート電極３１０Ａと対向する。つまり、開口３２８Ａの底部において、第２ゲート電極３１０Ａ及び第２ドレイン電極３５３Ａは、第２窒化絶縁層３２１Ａ及び第２酸化絶縁層３２３Ａを誘電体とする容量素子Ｃを形成する。
【００９０】
上記の構成以外は、第１実施形態の表示装置１０と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００９１】
図１０の表示装置１０Ａと図１の表示装置１０とを比較すると、図１０の第１トランジスタ１００Ａが、第１窒化絶縁層１２１Ａ及び第１酸化絶縁層１２３Ａをゲート絶縁層とし、第１酸化物半導体層１４１Ａをチャネルとするトランジスタであり、図１の第１トランジスタ１００が、第１窒化絶縁層１２１及び第１酸化絶縁層１２３をゲート絶縁層とし、第１酸化物半導体層１４１をチャネルとするトランジスタである、という点において共通する。
【００９２】
同様に、図１０の第２トランジスタ３００Ａが、第２窒化絶縁層３２１Ａ、第２酸化絶縁層３２３Ａ、第３窒化絶縁層３２５Ａ、及び第３酸化絶縁層３２７Ａをゲート絶縁層とし、第２酸化物半導体層３４３Ａをチャネルとするトランジスタであり、図１の第２トランジスタ３００が、第２窒化絶縁層３２１、第２酸化絶縁層３２３、第３窒化絶縁層３２５、及び第３酸化絶縁層３２７をゲート絶縁層とし、第２酸化物半導体層３４３をチャネルとするトランジスタである、という点において共通する。
【００９３】
同様に、図１０の容量素子Ｃが、第２ゲート電極３１０Ａと第２ドレイン電極３５３Ａとの間の第２窒化絶縁層３２１Ａ及び第２酸化絶縁層３２３Ａを誘電体とする容量素子であり、図１の容量素子Ｃが、第２ゲート電極３１０と第２ドレイン電極３５３との間の第２窒化絶縁層３２１及び第２酸化絶縁層３２３を誘電体とする容量素子である、という点において共通する。
【００９４】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ａによると、図１に示した表示装置１０と同様の効果を得ることができる。さらに、表示装置１０Ａでは、第１ゲート電極１１０Ａと第１ＳＤ電極１５０Ａとが重畳する領域に、これらの電極の間に第１窒化絶縁層１２１Ａ、第１酸化絶縁層１２３Ａ、第４窒化絶縁層１２５Ａ、及び第４酸化絶縁層１２７Ａが設けられている。この構成によって、第１ゲート電極１１０Ａと第１ＳＤ電極１５０Ａとが交差する領域における両者間の寄生容量を低減することができる。同様に、第２ゲート電極３１０Ａと第２ＳＤ電極３５０Ａとが重畳する領域に、これらの電極の間に第２窒化絶縁層３２１Ａ、第２酸化絶縁層３２３Ａ、第３窒化絶縁層３２５Ａ、及び第３酸化絶縁層３２７Ａが設けられている。この構成によって、第２ゲート電極３１０Ａと第２ＳＤ電極３５０Ａとが交差する領域における両者間の寄生容量を低減することができる。
【００９５】
［表示装置１０Ａの製造方法］
図１１〜図１５を用いて、本実施形態に係る表示装置１０Ａの製造方法について説明する。図１１〜図１５は、それぞれ本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【００９６】
まず、図１１に示すように、基板１０１Ａの上に第１ゲート電極１１０Ａ及び第２ゲート電極３１０Ａを形成する。これらのゲート電極の上に、第１窒化絶縁層１２１Ａ及び第２窒化絶縁層３２１Ａになる窒化絶縁層、第１酸化絶縁層１２３Ａ及び第２酸化絶縁層３２３Ａになる酸化絶縁層、第４窒化絶縁層１２５Ａ及び第３窒化絶縁層３２５Ａになる窒化絶縁層、並びに、第４酸化絶縁層１２７Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａになる酸化絶縁層を形成する。
【００９７】
続いて、図１２に示すように、第４酸化絶縁層１２７Ａの上及び第３酸化絶縁層３２７Ａの上に、第２酸化物半導体層３４３Ａになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク３４９Ａを形成する。レジストマスク３４９Ａを介して当該酸化物半導体層をエッチングし、酸化物半導体層の下の第４窒化絶縁層１２５Ａ及び第３窒化絶縁層３２５Ａ、並びに、第４酸化絶縁層１２７Ａ及び第３酸化絶縁層３２７Ａをエッチングすることで、開口１２８Ａ及び開口３２８Ａを形成する。開口１２８Ａ及び開口３２８Ａは第１酸化絶縁層１２３Ａ及び第２酸化絶縁層３２３Ａを露出する。なお、酸化物半導体層のエッチング方法、並びに、上記窒化絶縁層及び上記酸化絶縁層のエッチング方法は、第１実施形態の図６の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク３４９Ａを除去する。
【００９８】
続いて、図１３に示すように、第１酸化絶縁層１２３Ａの上、及び第２酸化物半導体層３４３Ａの上に、第１酸化物半導体層１４１Ａ及び第３酸化物半導体層３４１Ａになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク１４９Ａを形成する。レジストマスク１４９Ａを介して第１酸化物半導体層１４１Ａ及び第３酸化物半導体層３４１Ａになる酸化物半導体層、並びに、第２酸化物半導体層３４３Ａになる酸化物半導体層をエッチングすることで、第１酸化物半導体層１４１Ａ、第２酸化物半導体層３４３Ａ、及び第３酸化物半導体層３４１Ａの各々のパターンを形成する。酸化物半導体層のエッチング方法は、第１実施形態の図７の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク１４９Ａを除去する。
【００９９】
図１３に示すように、開口１２８Ａに形成された第１酸化物半導体層１４１Ａは第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁に接する。第４窒化絶縁層１２５ＡとしてＣＶＤ法で窒化シリコン層を形成する場合、第４窒化絶縁層１２５Ａは水素を多く含むため、第４窒化絶縁層１２５Ａに接する第１酸化物半導体層１４１Ａはｎ型化する。又は、第１酸化物半導体層１４１Ａが第４窒化絶縁層１２５Ａに接した状態で熱処理を行うと、第４窒化絶縁層１２５Ａから放出された水素によって第１酸化物半導体層１４１Ａはｎ型化する。このようにして、第４窒化絶縁層１２５Ａの側壁に設けられた第１酸化物半導体層１４１Ａはｎ型化して低抵抗化する。
【０１００】
続いて、図１４に示すように、第２窒化絶縁層３２１Ａ、第２酸化絶縁層３２３Ａ、第３窒化絶縁層３２５Ａ、及び第３酸化絶縁層３２７Ａに開口１２４Ａを形成し、第１ＳＤ電極１５０Ａ及び第２ＳＤ電極３５０Ａになる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、第１ＳＤ電極１５０Ａ及び第２ＳＤ電極３５０Ａを形成する。このエッチングによって、上記の導電層からトランジスタのチャネル領域となる第１酸化物半導体層１４１Ａ及び第２酸化物半導体層３４３Ａの上の第３酸化物半導体層３４１Ａを露出させる。
【０１０１】
続いて、図１５に示すように、第１酸化物半導体層１４１Ａ及び第３酸化物半導体層３４１Ａ、並びに、第１ＳＤ電極１５０Ａ及び第２ＳＤ電極３５０Ａを覆うように第１絶縁層１９０Ａ及び第２絶縁層４２０Ａを形成し、これらの絶縁層に第２ドレイン電極３５３Ａに達する開口１９１Ａを形成する。
【０１０２】
続いて、図１５に示す第２絶縁層４２０Ａの上、及び開口１９１Ａの内部に画素電極４３０Ａになる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、画素電極４３０Ａを形成する。このようにして、図１０に示す表示装置１０Ａが完成する。
【０１０３】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ａの製造方法によると、図１に示した表示装置１０の製造方法と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
〈第３実施形態〉
図１６〜図１８を用いて、本発明の第３実施形態に係る表示装置１０Ｂの概要について説明する。表示装置１０Ｂは、第１実施形態の表示装置１０に類似しているが、第２トランジスタ３００Ｂのゲート絶縁層の構造において、表示装置１０と相違する。本実施形態では表示装置１０Ｂとして有機ＥＬ表示装置について説明するが、表示装置１０と同様に、表示装置１０Ｂは液晶表示装置及び電子ペーパなどの表示装置に用いることができる。また、表示装置１０Ｂに用いられる第１トランジスタ１００Ｂ及び第２トランジスタ３００ＢはＭＰＵなどの半導体装置に用いることができる。本実施形態では、第１実施形態と同様の特徴については説明を省略し、第１実施形態とは異なる点について説明する。
【０１０５】
図１６は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。図１６に示すように、表示装置１０Ｂは、図１に示す表示装置１０に類似しているが、第２トランジスタ３００Ｂのゲート絶縁層が第２窒化絶縁層３２１Ｂ、第２酸化絶縁層３２３Ｂ、及び第３酸化絶縁層３２７Ｂを有する点において、表示装置１０と相違する。ただし、図１６の第３酸化絶縁層３２７Ｂは図１の第３酸化絶縁層３２７より厚い。上記の第３酸化絶縁層３２７Ｂの膜厚は、図１の第３窒化絶縁層３２５及び第３酸化絶縁層３２７を合わせた膜厚と同等である。それ以外の特徴は図１と同様なので、説明を省略する。
【０１０６】
図１の第２酸化絶縁層３２３及び第３酸化絶縁層３２７として、同様の物性を有する酸化絶縁層を用いることができるが、図１６の第２酸化絶縁層３２３Ｂ及び第３酸化絶縁層３２７Ｂとして、異なる物性を有する酸化絶縁層が用いられる。具体的には、第２酸化絶縁層３２３Ｂの膜密度は第３酸化絶縁層３２７Ｂの膜密度より高密度である。その結果、同一のエッチャントに対するエッチングレートにおいて、第２酸化絶縁層３２３Ｂのエッチングレートは第３酸化絶縁層３２７Ｂのエッチングレートよりも小さい（つまり、エッチングレートが遅い）。なお、第２酸化絶縁層３２３Ｂのエッチングレートは第３酸化絶縁層３２７Ｂのエッチングレートの１／２以下、１／３以下、１／５以下、より好ましくは１／９以下であるとよい。また、第２酸化絶縁層３２３Ｂ及び第３酸化絶縁層３２７Ｂとして酸化シリコンが用いられる場合、第２酸化絶縁層３２３Ｂの膜中のシリコン含有率は第３酸化絶縁層３２７Ｂの膜中のシリコン含有率よりも小さい。
【０１０７】
［表示装置１０Ｂの製造方法］
図１７及び図１８を用いて、本実施形態に係る表示装置１０Ｂの製造方法について説明する。図１７及び図１８は、それぞれ本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【０１０８】
まず、図１７に示すように、基板１０１Ｂの上に第１ゲート電極１１０Ｂ及び第２ゲート電極３１０Ｂを形成する。これらのゲート電極の上に、第１窒化絶縁層１２１Ｂ及び第２窒化絶縁層３２１Ｂになる窒化絶縁層、第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂになる酸化絶縁層、並びに、第３酸化絶縁層３２７Ｂになる酸化絶縁層を形成する。
【０１０９】
第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂになる酸化絶縁層と、第３酸化絶縁層３２７Ｂとは、以下のように異なる条件で成膜する。
【０１１０】
［第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂの成膜条件］
プロセスガス流量比：ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ＝０．８８／１９．６［ＳＬＭ］
成膜時のサセプタ温度：２５０℃
ＲＦ電力：８．５ｋＷ
ガス圧：２００Ｐａ
電極間距離：１７ｍｍ
【０１１１】
［第３酸化絶縁層３２７Ｂの成膜条件］
プロセスガス流量比：ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ＝０．８８／１９．６［ＳＬＭ］
成膜時のサセプタ温度：２５０℃
ＲＦ電力：２．０ｋＷ
ガス圧：３００Ｐａ
電極間距離：１７ｍｍ
【０１１２】
上記の成膜条件で形成した第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂの希釈フッ酸（ＤＨＦ）に対するエッチングレートは約０．１５ｎｍ／ｓｅｃである。上記の成膜条件で形成した第３酸化絶縁層３２７Ｂの希釈フッ酸（ＤＨＦ）に対するエッチングレートは約１．４ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１１３】
続いて、図１８に示すように、第３酸化絶縁層３２７Ｂの上に、第２酸化物半導体層３４３Ｂになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク３４９Ｂを形成する。レジストマスク３４９Ｂを介して当該酸化物半導体層をエッチングし、酸化物半導体層の下の第３酸化絶縁層３２７Ｂをエッチングすることで、第２酸化物半導体層３４３Ｂのパターンを形成する。このエッチングによって、第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂを第３酸化絶縁層３２７Ｂから露出する。
【０１１４】
第３酸化絶縁層３２７ＢのエッチングはＤＨＦを用いて行われる。上記のように、第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂのエッチングレートは、第３酸化絶縁層３２７Ｂのエッチングレートの１／９以下である。したがって、第３酸化絶縁層３２７Ｂのエッチングが終了し、第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂが露出されると、エッチングの進行が急激に遅くなる。つまり、第１酸化絶縁層１２３Ｂ及び第２酸化絶縁層３２３Ｂを第３酸化絶縁層３２７Ｂのエッチングのエッチングストッパとして機能させることができる。
【０１１５】
なお、酸化物半導体層のエッチング方法は、第１実施形態の図６の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク３４９Ｂを除去する。
【０１１６】
なお、図１８以降の製造方法は、第１実施形態の図７〜図９と同様なので、説明を省略する。
【０１１７】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ｂ及びその製造方法によると、図１に示した表示装置１０及びその製造方法と同様の効果を得ることができる。さらに、表示装置１０Ｂは第２トランジスタ３００Ｂのゲート絶縁層を図１に示す第２トランジスタ３００のゲート絶縁層よりも少ない層で形成することができる。この構成によって、製造工程数を低減することができ、歩留まり向上及び製造コスト低減の効果を得ることができる。
【０１１８】
〈第４実施形態〉
図１９〜図２１を用いて、本発明の第４実施形態に係る表示装置１０Ｃの概要について説明する。表示装置１０Ｃは、第３実施形態の表示装置１０Ｂと類似しているが、第３酸化絶縁層３２７Ｃの構造において、第３実施形態の表示装置１０Ｂと相違する。本実施形態では表示装置１０Ｃとして有機ＥＬ表示装置について説明するが、表示装置１０と同様に、表示装置１０Ｃは液晶表示装置及び電子ペーパなどの表示装置に用いることができる。また、表示装置１０Ｃに用いられる第１トランジスタ１００Ｃ及び第２トランジスタ３００ＣはＭＰＵなどの半導体装置に用いることができる。本実施形態では、第３実施形態と同様の特徴については説明を省略し、第３実施形態とは異なる点について説明する。
【０１１９】
図１９は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。図１９に示すように、表示装置１０Ｃは、第３酸化絶縁層３２７Ｃが第２酸化物半導体層３４３Ｃの下方だけでなく、第２酸化物半導体層３４３Ｃのパターンから露出された他の領域にも設けられている。
【０１２０】
図１９に示すように、第１トランジスタ１００Ｃの第１ＳＤ電極１５０Ｃの下に第４酸化絶縁層１２７Ｃが設けられている。同様に、第２トランジスタ３００Ｃの第２ＳＤ電極３５０Ｃの下に第３酸化絶縁層３２７Ｃが設けられている。第４酸化絶縁層１２７Ｃは第３酸化絶縁層３２７Ｃと同一層である。第４酸化絶縁層１２７Ｃには、開口１２８Ｃが設けられている。開口１２８Ｃの内部には第１酸化物半導体層１４１Ｃが設けられている。第１酸化物半導体層１４１Ｃは開口１２８Ｃの内部において、第４酸化絶縁層１２７Ｃの側壁及び第１酸化絶縁層１２３Ｃと接している。
【０１２１】
なお、第４酸化絶縁層１２７Ｃの側壁に接する第１酸化物半導体層１４１Ｃは、第１酸化絶縁層１２３Ｃに接する第１酸化物半導体層１４１Ｃよりも低抵抗であることが好ましい。このような構成は、例えば、第１酸化物半導体層１４１Ｃ上に第１ＳＤ電極１５０Ｃを形成した後に熱処理を行うことで形成することができる。第１酸化物半導体層１４１Ｃ上に第１ＳＤ電極１５０Ｃを形成した後に、例えば３００℃程度の熱処理を行うと、第４酸化絶縁層１２７Ｃの側壁に設けられた第１酸化物半導体層１４１Ｃの酸素が第１ＳＤ電極１５０Ｃに移動する。その結果、第１酸化物半導体層１４１Ｃ中の酸素が欠乏した状態になり、第１酸化物半導体層１４１Ｃはｎ型化し、第１酸化物半導体層１４１Ｃの抵抗を下げることができる。
【０１２２】
第２ゲート電極３１０Ｃと重畳する領域において、第２窒化絶縁層３２１Ｃ、第２酸化絶縁層３２３Ｃ、及び第３酸化絶縁層３２７Ｃには開口１２４Ｃが設けられている。開口１２４Ｃには第１ドレイン電極１５３Ｃが設けられている。つまり、第１ドレイン電極１５３Ｃは開口１２４Ｃを介して第２ゲート電極３１０Ｃに接続されている。
【０１２３】
第２ゲート電極３１０Ｃと第２ドレイン電極３５３Ｃとが平面視において重畳する領域において、第３酸化絶縁層３２７Ｃには開口３２８Ｃが設けられている。開口３２８Ｃには第２ドレイン電極３５３Ｃが設けられている。第２ドレイン電極３５３Ｃは、開口３２８Ｃの底部において、第２窒化絶縁層３２１Ｃ及び第２酸化絶縁層３２３Ｃを介して第２ゲート電極３１０Ｃと対向する。つまり、開口３２８Ｃの底部において、第２ゲート電極３１０Ｃ及び第２ドレイン電極３５３Ｃは、第２窒化絶縁層３２１Ｃ及び第２酸化絶縁層３２３Ｃを誘電体とする容量素子Ｃを形成する。
【０１２４】
上記の構成以外は、第３実施形態の表示装置１０Ｂと同様なので、詳しい説明は省略する。
【０１２５】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ｃによると、図１６に示した表示装置１０Ｂと同様の効果を得ることができる。さらに、表示装置１０Ｃでは、第２実施形態の表示装置１０Ａと同様に、第１ゲート電極１１０Ａと第１ＳＤ電極１５０Ａとの間の寄生容量、及び第２ゲート電極３１０Ａと第２ＳＤ電極３５０Ａとの間の寄生容量を低減することができる。
【０１２６】
［表示装置１０Ｃの製造方法］
図２０及び図２１を用いて、本実施形態に係る表示装置１０Ｃの製造方法について説明する。図２０及び図２１は、それぞれ本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【０１２７】
まず、図２０に示すように、基板１０１Ｃの上に第１ゲート電極１１０Ｃ及び第２ゲート電極３１０Ｃを形成する。これらのゲート電極の上に、第１窒化絶縁層１２１Ｃ及び第２窒化絶縁層３２１Ｃになる窒化絶縁層、第１酸化絶縁層１２３Ｃ及び第２酸化絶縁層３２３Ｃになる酸化絶縁層、並びに、第４酸化絶縁層１２７Ｃ及び第３酸化絶縁層３２７Ｃになる酸化絶縁層を形成する。
【０１２８】
続いて、図２１に示すように、第４酸化絶縁層１２７Ｃの上及び第３酸化絶縁層３２７Ｃの上に、第２酸化物半導体層３４３Ｃになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク３４９Ｃを形成する。レジストマスク３４９Ｃを介して当該酸化物半導体層をエッチングし、酸化物半導体層の下の第４酸化絶縁層１２７Ｃ及び第３酸化絶縁層３２７Ｃをエッチングすることで、開口１２８Ｃ及び開口３２８Ｃを形成する。開口１２８Ｃ及び開口３２８Ｃは第１酸化絶縁層１２３Ｃ及び第２酸化絶縁層３２３Ｃを露出する。なお、酸化物半導体層のエッチング方法、並びに、上記酸化絶縁層のエッチング方法は、第３実施形態の図１８の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク３４９Ｃを除去する。
【０１２９】
なお、図２１以降の製造方法は、第２実施形態の図１３〜図１５と同様なので、説明を省略する。
【０１３０】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ｃ及びその製造方法によると、図１に示した表示装置１０及びその製造方法と同様の効果を得ることができる。さらに、表示装置１０Ｃは第２トランジスタ３００Ｃのゲート絶縁層を図１に示す第２トランジスタ３００のゲート絶縁層よりも少ない層で形成することができる。この構成によって、製造工程数を低減することができ、歩留まり向上及び製造コスト低減の効果を得ることができる。
【０１３１】
〈第５実施形態〉
図２２〜図２７を用いて、本発明の第５実施形態に係る表示装置１０Ｄの概要について説明する。表示装置１０Ｄは、第２実施形態の表示装置１０Ａと類似しているが、第１トランジスタ１００Ｄ及び第２トランジスタ３００Ｄのゲート絶縁層の構造において、第２実施形態の表示装置１０Ａと相違する。本実施形態では表示装置１０Ｄとして有機ＥＬ表示装置について説明するが、表示装置１０と同様に、表示装置１０Ｄは液晶表示装置及び電子ペーパなどの表示装置に用いることができる。また、表示装置１０Ｄに用いられる第１トランジスタ１００Ｄ及び第２トランジスタ３００ＤはＭＰＵなどの半導体装置に用いることができる。本実施形態では、第２実施形態と同様の特徴については説明を省略し、第２実施形態とは異なる点について説明する。
【０１３２】
図２２は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す断面図である。図２２に示すように、表示装置１０Ｄでは、第１窒化絶縁層１２１Ｄの上及び第２窒化絶縁層３２１Ｄの上に第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄが設けられている。第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄには開口１７８Ｄ、３７８Ｄが設けられている。第１酸化絶縁層１２３Ｄ及び第２酸化絶縁層３２３Ｄは、第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄの上、及び開口１７８Ｄ、３７８Ｄの内部に設けられている。第１酸化絶縁層１２３Ｄの上に第１酸化物半導体層１４１Ｄが設けられている。第２酸化絶縁層３２３Ｄの上に第２酸化物半導体層３４３Ｄが設けられている。
【０１３３】
上記の表示装置１０Ｄの構成において、基板１０１Ｄからの不純物がトランジスタの特性に悪影響を及ぼさなければ、第１窒化絶縁層１２１Ｄを省略することができる。又は、第１窒化絶縁層１２１Ｄを省略する代わりに、基板１０１Ｄの表面に、基板１０１Ｄからの不純物がゲート絶縁層や酸化物半導体層に到達することを抑制するバリア構造を設けてもよい。例えば、基板１０１Ｄの表面に窒素プラズマ処理又は窒素ラジカル処理を行うことで、基板１０１Ｄの表面を窒化してもよい。又は、基板１０１Ｄの表面の窒化以外の方法でバリア構造を設けてもよい。
【０１３４】
第３絶縁層１７０として、酸化絶縁層又は窒化絶縁層などの無機絶縁層を用いてもよい。又は、第３絶縁層１７０として、有機絶縁層を用いてもよい。第３絶縁層１７０として有機絶縁層を用いる場合、感光性樹脂を用いることができる。
【０１３５】
上記の構成以外は、第２実施形態の表示装置１０Ａと同様なので、詳しい説明は省略する。
【０１３６】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ｄによると、図１０に示した表示装置１０Ａと同様の効果を得ることができる。さらに、第３絶縁層１７０Ｄとして、多様な絶縁層を用いることができるため、設計の自由度が向上する。
【０１３７】
［表示装置１０Ｄの製造方法］
図２３〜図２７を用いて、本実施形態に係る表示装置１０Ｄの製造方法について説明する。図２３〜図２７は、それぞれ本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。
【０１３８】
まず、図２３に示すように、基板１０１Ｄの上に第１ゲート電極１１０Ｄ及び第２ゲート電極３１０Ｄを形成する。これらのゲート電極の上に、第１窒化絶縁層１２１Ｄ及び第２窒化絶縁層３２１Ｄになる窒化絶縁層、並びに、第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄを形成する。第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄの上にレジストマスク１７９Ｄを形成する。そのレジストマスク１７９Ｄを介して第３絶縁層１７０Ｄをエッチングすることで、開口１７８Ｄ及び開口３７８Ｄを形成する。開口１７８Ｄ及び開口３７８Ｄは第１窒化絶縁層１２１Ｄ及び第２窒化絶縁層３２１Ｄを露出する。なお、第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄとして、感光性樹脂を用いる場合、上記のレジストマスク１７９Ｄの形成及びエッチングの代わりに、感光性樹脂の露光及び現像によって開口１７８Ｄ及び開口３７８Ｄを形成することができる。
【０１３９】
続いて、図２４に示すように、第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄの上、並びに、開口１７８Ｄ及び開口３７８Ｄの各々の内部に第１酸化絶縁層１２３Ｄ及び第２酸化絶縁層３２３Ｄを形成する。これらの酸化絶縁層の上に、第２酸化物半導体層３４３Ｄになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク３４９Ｄを形成する。レジストマスク３４９Ｄを介して当該酸化物半導体層をエッチングし、酸化物半導体層の下の第１酸化絶縁層１２３Ｄ及び第２酸化絶縁層３２３Ｄを露出する。なお、酸化物半導体層のエッチング方法は、第１実施形態の図６の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク３４９Ｄを除去する。
【０１４０】
続いて、図２５に示すように、開口１７８Ｄの底部における第１酸化絶縁層１２３Ｄの上、及び第２酸化物半導体層３４３Ｄの上に、第１酸化物半導体層１４１Ｄ及び第３酸化物半導体層３４１Ｄになる酸化物半導体層を形成し、その酸化物半導体層の上にレジストマスク１４９Ｄを形成する。レジストマスク１４９Ｄを介して第１酸化物半導体層１４１Ｄ及び第３酸化物半導体層３４１Ｄになる酸化物半導体層をエッチングすることで、第１酸化物半導体層１４１Ｄ及び第２酸化物半導体層３４３Ｄのパターンを形成する。酸化物半導体層のエッチング方法は、第１実施形態の図７の説明と同様の方法を採用することができる。エッチングが終了したら、レジストマスク１４９Ｄを除去する。
【０１４１】
続いて、図２６に示すように、第２窒化絶縁層３２１Ｄ、第３絶縁層１７０Ｄ、３７０Ｄ、及び第２酸化絶縁層３２３Ｄに開口１２４Ｄを形成し、第１ＳＤ電極１５０Ｄ及び第２ＳＤ電極３５０Ｄになる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、第１ＳＤ電極１５０Ｄ及び第２ＳＤ電極３５０Ｄを形成する。このエッチングによって、上記の導電層からトランジスタのチャネル領域となる第１酸化物半導体層１４１Ｄ及び第２酸化物半導体層３４３Ｄの上の第３酸化物半導体層３４１Ｄを露出させる。
【０１４２】
続いて、図２７に示すように、第１酸化物半導体層１４１Ｄ及び第３酸化物半導体層３４１Ｄ、並びに、第１ＳＤ電極１５０Ｄ及び第２ＳＤ電極３５０Ｄを覆うように第１絶縁層１９０Ｄ及び第２絶縁層４２０Ｄを形成し、これらの絶縁層に第２ドレイン電極３５３Ｄに達する開口１９１Ｄを形成する。
【０１４３】
続いて、図２７に示す第２絶縁層４２０Ｄの上、及び開口１９１Ｄの内部に画素電極４３０Ｄになる導電層を形成する。形成された導電層をパターニングすることで、画素電極４３０Ｄを形成する。このようにして、図２２に示す表示装置１０Ｄが完成する。
【０１４４】
以上のように、本実施形態に係る表示装置１０Ｄの製造方法によると、図１０に示した表示装置１０Ａの製造方法と同様の効果を得ることができる。さらに、第３絶縁層１７０Ｄとして、多様な絶縁層を用いることができるため、製造方法の自由度が向上する。
【０１４５】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【０１４６】
本明細書においては、開示例として主にＥＬ表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
【０１４７】
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【０１４８】
１０：表示装置、    １００：第１トランジスタ、    １０１：基板、    １１０：第１ゲート電極、    １２０：第１ゲート絶縁層、    １２１：第１窒化絶縁層、    １２３：第１酸化絶縁層、    １２４：開口、    １２５Ａ：第４窒化絶縁層、    １２８Ａ：開口、    １３０：第２接続電極、    １４１：第１酸化物半導体層、    １４９：レジストマスク、    １５０：第１ＳＤ電極、    １５１：第１ソース電極、    １５３：第１ドレイン電極、    １７０：第３絶縁層、    １７８Ｄ：開口、    １７９Ｄ：レジストマスク、    １９０：第１絶縁層、    １９１：開口、    ２００：第１接続電極、    ３００：第２トランジスタ、    ３１０：第２ゲート電極、    ３２０：第２ゲート絶縁層、    ３２１：第２窒化絶縁層、    ３２３：第２酸化絶縁層、    ３２５：第３窒化絶縁層、    ３２７：第３酸化絶縁層、    ３２８Ａ：開口、    ３２８Ｃ：開口、    ３４１：第３酸化物半導体層、    ３４３：第２酸化物半導体層、    ３４９：レジストマスク、    ３５０：第２ＳＤ電極、    ３５１：第２ソース電極、    ３５３：第２ドレイン電極、    ３７８Ｄ：開口、    ４２０：第２絶縁層、    ４３０：画素電極、    ５００：信号線、    ５１０：ゲート線、    ５２０：アノード電源線、    ５３０：カソード電源線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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