半導(dǎo)體設(shè)備、顯示單元以及電子裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體設(shè)備、顯示單元以及電子裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年11月5日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2012-243319的權(quán)益，通過引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體設(shè)備，并且涉及包括該半導(dǎo)體設(shè)備的顯示單元和電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在有源驅(qū)動(dòng)型液晶顯示單元和有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示單元中，薄膜晶體管(TFT)被用作驅(qū)動(dòng)元件，并且通過保持電容器保持與用于寫入圖像的信號(hào)電壓相對(duì)應(yīng)的電荷。然而，在TFT的柵極電極與源極-漏極之間的交叉區(qū)域中生成的寄生電容增加的情況下，在一些情況下，信號(hào)電壓可能改變，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。
[0005]具體地，在有機(jī)EL顯示單元中，在寄生電容大的情況下也必須增加保持電容，并且因此，寫入等所占用的速率根據(jù)像素的布局而增加。因此，配線等之間的短路的可能性增加，使制造產(chǎn)量降低。
[0006]因此，在TFT中，將諸如氧化鋅(ZnO)和氧化銦鎵鋅(IGZO)的氧化物半導(dǎo)體用于溝道，已經(jīng)提出了減小柵極電極與源極-漏極之間的交叉區(qū)域中的寄生電容的方法(例如，參見 PTL I 至 PTL 3 和 NPL I 和 NPL 2)。
[0007]在PTL I至PTL 3和NPL I中，描述了通過以下方法形成的頂柵型(top-gate-type)TFT，在該方法中，在柵極絕緣膜和柵極電極在平面圖中被設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜的溝道區(qū)域上的相同位置中之后，減小從氧化物半導(dǎo)體膜的柵極電極和柵極絕緣膜暴露的區(qū)域的電阻，以形成源極-漏極區(qū)域，這是所謂的自配向(self-aligning)方法。在NPL2中，公開了具有自配向結(jié)構(gòu)的底柵型TFT。在這種TFT中，通過使將柵極電極用作掩模的后表面暴露而在氧化物半導(dǎo)體膜中形成源極-漏極區(qū)域。
[0008]引用列表
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]PTL I:JP 2007-220817A
[0011]PTL 2:JP 2011-228622A
[0012]PTL 3:JP 2012-15436A
[0013]非專利文獻(xiàn)
[0014]NPL 1:J.Park 等人的 “Self-aligned top-gate amorphous gallium indiumzinc oxide thin film transistors, ”應(yīng)用物理快報(bào)，美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)，2008，卷93,053501
[0015]NPL 2:R.Hayashi 等人的 “Improved Amorphous In-Ga-Zn-OTFTs，，，SID08DIGEST, 2008，42.1,第 621-624 頁(yè)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]技術(shù)問題
[0017]如上所述，通過使用氧化物半導(dǎo)體，保持電容器連同晶體管一起被布置在基板上。理想的是保持電容器穩(wěn)定地保持期望的電容。
[0018]理想的是提供能夠穩(wěn)定地保持期望的電容的半導(dǎo)體設(shè)備、顯示單元以及電子裝置。
[0019]問題的解決方案
[0020]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式(I)，提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，該半導(dǎo)體設(shè)備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導(dǎo)體膜，由晶體管和電容器共享。該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜(hydrogen-containing film)。
[0021]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式(2)，提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，該半導(dǎo)體設(shè)備包括電容器，該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜。
[0022]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，提供了一種顯示單元，該顯示單元設(shè)置有多個(gè)顯示元件和被配置為驅(qū)動(dòng)多個(gè)顯示元件的半導(dǎo)體設(shè)備。該半導(dǎo)體設(shè)備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導(dǎo)體膜，由晶體管和電容器共享，其中，該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜。根據(jù)可替換的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體設(shè)備可以包括電容器，該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜。
[0023]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，提供了一種具有顯示單元的電子裝置。該顯示單元設(shè)置有多個(gè)顯示元件和被配置為驅(qū)動(dòng)多個(gè)顯示元件的半導(dǎo)體設(shè)備。該半導(dǎo)體設(shè)備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導(dǎo)體膜，由晶體管和電容器所共享，其中，該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜。根據(jù)可替換的實(shí)施方式，該半導(dǎo)體設(shè)備可以包括電容器，該電容器包括與氧化物半導(dǎo)體膜相接觸的含氫膜。
[0024]在根據(jù)本技術(shù)的以上相應(yīng)的實(shí)施方式(I)和(2)的半導(dǎo)體設(shè)備以及以上實(shí)施方式的顯示單元和電子裝置中，氫氣從含氫膜擴(kuò)散至氧化物半導(dǎo)體膜，并且使作為電容器的一個(gè)電極的氧化物半導(dǎo)體膜的電阻降低。
[0025]發(fā)明的有益效果
[0026]根據(jù)本技術(shù)的以上相應(yīng)實(shí)施方式(I)和(2)的半導(dǎo)體設(shè)備以及以上實(shí)施方式的顯示單元和電子裝置，該電容器包括含氫膜。因此，在與所施加的電壓的幅度無(wú)關(guān)的情況下穩(wěn)定地保持期望的電容。因此，例如，允許改善顯示單元的顯示質(zhì)量。
[0027]應(yīng)理解的是，上面的總體描述和下面的詳細(xì)描述僅僅是示例性的，目的在于提供對(duì)所要求保護(hù)的技術(shù)的進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0028][圖1]圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的顯示單元的配置的截面圖。
[0029][圖2A]圖2A是示出了圖1中所示的保持電容器的配置的截面圖。
[0030][圖2B]圖2B是示出了圖2A中所示出的電容器電極和含氫膜的配置的平面圖。
[0031][圖3A]圖3A是示出了圖1中所示的保持電容器的另一示例的截面圖。
[0032][圖3B]圖3B是示出了在圖3A中所示出的電容器電極和含氫膜的配置的平面圖。
[0033][圖4A]圖4A是示出了圖1中所示出的保持電容器的另一示例的截面圖。
[0034][圖4B]圖4B是示出了在圖4A中所示出的電容器電極和含氫膜配置的平面圖。
[0035][圖5]圖5是用于說明在圖1中所示出的晶體管與保持電容器之間的位置關(guān)系的平面圖。
[0036][圖6]圖6是示出了在圖5中所示出的晶體管與保持電容器之間的位置關(guān)系的另一示例的平面圖。
[0037][圖7]圖7是示出了包括在圖1中所示出的顯示單元的外圍電路的整體配置的示圖。
[0038][圖8]圖8是示出了在圖7中所示出的像素的電路配置的示圖。
[0039][圖9A]圖9A是按步驟順序示出了制造在圖1中所示出的顯示單元的方法的截面圖。
[0040][圖9B]圖9B是示出了在圖9A的步驟之后的步驟的截面圖。
[0041][圖9C]圖9C是示出了在圖9B的步驟之后的步驟的截面圖。
[0042][圖10A]圖1OA是示出了在圖9C的步驟之后的步驟的截面圖。
[0043][圖10B]圖1OB是示出了在圖1OA的步驟之后的步驟的截面圖。
[0044][圖10C]圖1OC是示出了在圖1OB的步驟之后的步驟的截面圖。
[0045][圖11]圖11是示出了根據(jù)比較例的顯示單元的主要部分的截面圖。
[0046][圖12]圖12是示出了在圖1中所示出的和在圖11中所示出的保持電容器的電容與所施加的電壓之間的關(guān)系的示圖。
[0047][圖13]圖13是示出了根據(jù)變形例I的顯示單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0048][圖14]圖14是示出了根據(jù)變形例2的顯示單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0049][圖15]圖15是示出了包括根據(jù)前述實(shí)施方式等中任一種顯示單元的模塊的示意性配置的平面圖。
[0050][圖16A]圖16A是示出了根據(jù)前述實(shí)施方式等的任意顯示單元的應(yīng)用例I的外觀的立體圖。
[0051][圖16B]圖16B是示出了在圖16A中所示的應(yīng)用例I的外觀的另一示例的立體圖。
[0052][圖17]圖17是示出了應(yīng)用例2的外觀的立體圖。
[0053][圖18]圖18是示出了應(yīng)用例3的外觀的立體圖。
[0054][圖19A]圖19A是示出了從前側(cè)觀察的應(yīng)用例4的外觀的立體圖。
[0055][圖19B]圖19B是示出了從后側(cè)觀察的應(yīng)用例4的外觀的立體圖。
[0056][圖20]圖20是示出了應(yīng)用例5的外觀的立體圖。
[0057][圖21]圖21是示出了應(yīng)用例6的外觀的立體圖。
[0058][圖22A]圖22A是示出了應(yīng)用例7的閉合狀態(tài)的示圖。
[0059][圖22B]圖22B是示出了應(yīng)用例7的打開狀態(tài)的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]以下將參考附圖詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施方式。將按照以下順序給出描述。
[0061]1.實(shí)施方式(具有含氫膜的保持電容器的示例:有機(jī)EL顯示單元)
[0062]2.變形例I (液晶顯示單元)
[0063]3.變形例2 (電子紙)
[0064]4.應(yīng)用例
[0065]實(shí)施方式
[0066]圖1示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的顯示單元I (半導(dǎo)體設(shè)備)的截面配置。顯示單元I是有源矩陣型有機(jī)EL (電致發(fā)光)顯示單元并且具有:多個(gè)晶體管10T，具有氧化物半導(dǎo)體膜12 ;以及由多個(gè)晶體管1T驅(qū)動(dòng)的多個(gè)有機(jī)EL元件20。圖1示出了與晶體管1T中的一個(gè)和有機(jī)EL元件20中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)的區(qū)域(子像素)。
[0067]顯示單元I具有與晶體管1T中的一個(gè)共享氧化物半導(dǎo)體膜12的保持電容器1Co有機(jī)EL元件20中的一個(gè)被設(shè)置在晶體管1T和保持電容器1C上，并且平面膜(planarizing film) 19介于其間。晶體管1T是交錯(cuò)結(jié)構(gòu)(頂柵型)的TFT，其依次具有基板11、氧化物半導(dǎo)體膜12、柵極絕緣膜13T以及柵極電極14T。利用層間絕緣膜17覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜12和柵極電極14T。晶體管1T的源極-漏極電極18通過層間絕緣膜17的連接孔Hl電連接至氧化物半導(dǎo)體膜12。
[0068](晶體管10T)
[0069]基板11例如可以由石英、玻璃、硅及樹脂(塑料)膜的板狀構(gòu)件制成。因?yàn)樵谏院筇峒暗臑R射方法中無(wú)需對(duì)基板11進(jìn)行加熱來形成氧化物半導(dǎo)體膜12，故可以使用便宜的樹脂膜。樹脂材料的示例可包括PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。除此之外，根據(jù)目的可以使用例如不銹鋼(SUS)的金屬基板。
[0070]氧化物半導(dǎo)體膜12被設(shè)置位于基板11上的選擇區(qū)域內(nèi)，并且具有起到晶體管1T的活性層的功能。例如，氧化物半導(dǎo)體膜12可以包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)以及錫(Sn)中的一種或者多種元素的氧化物作為主要成分。其特定示例可以包括銦錫鋅氧化物(ITZO)和氧化銦鎵鋅(IGZ0:1nGaZnO)作為非晶氧化物(amorphous oxide)。此外，其特定示例可以包括氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ΙΖ0(注冊(cè)商標(biāo)))、氧化銦鎵(IGO)、氧化銦錫(ITO)和氧化銦(InO)作為晶體氧化物。例如，氧化物半導(dǎo)體膜12的厚度(層壓方向(Z方向)上的厚度，在下文中簡(jiǎn)稱為“厚度”)可為約50nm。
[0071]氧化物半導(dǎo)體膜12具有與作為上層的柵極電極14T相對(duì)的溝道區(qū)域12T，并且具有鄰近于溝道區(qū)域12T的一對(duì)低電阻區(qū)域12B(源極-漏極區(qū)域)并且具有比溝道區(qū)域12T低的電阻率。低電阻區(qū)域12B被設(shè)置在從氧化物半導(dǎo)體膜12的前表面(上表面)的厚度方向的一部分上，并且