半導體設備、顯示單元以及電子裝置的制造方法
【專利說明】半導體設備、顯示單元以及電子裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年11月5日提交的日本優先權專利申請JP2012-243319的權益，通過引用將其全部內容并入本文中。
技術領域
[0003]本技術涉及使用氧化物半導體的半導體設備，并且涉及包括該半導體設備的顯示單元和電子裝置。
【背景技術】
[0004]在有源驅動型液晶顯示單元和有機EL(電致發光)顯示單元中，薄膜晶體管(TFT)被用作驅動元件，并且通過保持電容器保持與用于寫入圖像的信號電壓相對應的電荷。然而，在TFT的柵極電極與源極-漏極之間的交叉區域中生成的寄生電容增加的情況下，在一些情況下，信號電壓可能改變，這導致圖像質量劣化。
[0005]具體地，在有機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)的氧化物半導體用于溝道，已經提出了減小柵極電極與源極-漏極之間的交叉區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置在氧化物半導體膜的溝道區域上的相同位置中之后，減小從氧化物半導體膜的柵極電極和柵極絕緣膜暴露的區域的電阻，以形成源極-漏極區域，這是所謂的自配向(self-aligning)方法。在NPL2中，公開了具有自配向結構的底柵型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體膜中形成源極-漏極區域。
[0008]引用列表
[0009]專利文獻
[0010]PTL I:JP 2007-220817A
[0011]PTL 2:JP 2011-228622A
[0012]PTL 3:JP 2012-15436A
[0013]非專利文獻
[0014]NPL 1:J.Park 等人的 “Self-aligned top-gate amorphous gallium indiumzinc oxide thin film transistors, ”應用物理快報，美國物理聯合會，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
【發明內容】
[0016]技術問題
[0017]如上所述，通過使用氧化物半導體，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定地保持期望的電容。
[0018]理想的是提供能夠穩定地保持期望的電容的半導體設備、顯示單元以及電子裝置。
[0019]問題的解決方案
[0020]根據本公開內容的實施方式(I)，提供一種半導體設備，該半導體設備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導體膜，由晶體管和電容器共享。該電容器包括與氧化物半導體膜相接觸的含氫膜(hydrogen-containing film)。
[0021]根據本公開內容的實施方式(2)，提供一種半導體設備，該半導體設備包括電容器，該電容器包括與氧化物半導體膜相接觸的含氫膜。
[0022]根據本公開內容的實施方式，提供了一種顯示單元，該顯示單元設置有多個顯示元件和被配置為驅動多個顯示元件的半導體設備。該半導體設備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導體膜，由晶體管和電容器共享，其中，該電容器包括與氧化物半導體膜相接觸的含氫膜。根據可替換的實施方式，該半導體設備可以包括電容器，該電容器包括與氧化物半導體膜相接觸的含氫膜。
[0023]根據本公開內容的實施方式，提供了一種具有顯示單元的電子裝置。該顯示單元設置有多個顯示元件和被配置為驅動多個顯示元件的半導體設備。該半導體設備包括:晶體管；電容器；以及氧化物半導體膜，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體膜相接觸的含氫膜。根據可替換的實施方式，該半導體設備可以包括電容器，該電容器包括與氧化物半導體膜相接觸的含氫膜。
[0024]在根據本技術的以上相應的實施方式(I)和(2)的半導體設備以及以上實施方式的顯示單元和電子裝置中，氫氣從含氫膜擴散至氧化物半導體膜，并且使作為電容器的一個電極的氧化物半導體膜的電阻降低。
[0025]發明的有益效果
[0026]根據本技術的以上相應實施方式(I)和(2)的半導體設備以及以上實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關的情況下穩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量。
[0027]應理解的是，上面的總體描述和下面的詳細描述僅僅是示例性的，目的在于提供對所要求保護的技術的進一步說明。
【附圖說明】
[0028][圖1]圖1是示出了根據本技術的實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系的示圖。
[0047][圖13]圖13是示出了根據變形例I的顯示單元的結構的截面圖。
[0048][圖14]圖14是示出了根據變形例2的顯示單元的結構的截面圖。
[0049][圖15]圖15是示出了包括根據前述實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是示出了根據前述實施方式等的任意顯示單元的應用例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是示出了應用例2的外觀的立體圖。
[0053][圖18]圖18是示出了應用例3的外觀的立體圖。
[0054][圖19A]圖19A是示出了從前側觀察的應用例4的外觀的立體圖。
[0055][圖19B]圖19B是示出了從后側觀察的應用例4的外觀的立體圖。
[0056][圖20]圖20是示出了應用例5的外觀的立體圖。
[0057][圖21]圖21是示出了應用例6的外觀的立體圖。
[0058][圖22A]圖22A是示出了應用例7的閉合狀態的示圖。
[0059][圖22B]圖22B是示出了應用例7的打開狀態的示圖。
【具體實施方式】
[0060]以下將參考附圖詳細描述本技術的實施方式。將按照以下順序給出描述。
[0061]1.實施方式(具有含氫膜的保持電容器的示例:有機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.應用例
[0065]實施方式
[0066]圖1示出了根據本技術的實施方式的顯示單元I (半導體設備)的截面配置。顯示單元I是有源矩陣型有機EL (電致發光)顯示單元并且具有:多個晶體管10T，具有氧化物半導體膜12 ;以及由多個晶體管1T驅動的多個有機EL元件20。圖1示出了與晶體管1T中的一個和有機EL元件20中的一個相對應的區域(子像素)。
[0067]顯示單元I具有與晶體管1T中的一個共享氧化物半導體膜12的保持電容器1Co有機EL元件20中的一個被設置在晶體管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是交錯結構(頂柵型)的TFT，其依次具有基板11、氧化物半導體膜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)膜的板狀構件制成。因為在稍后提及的濺射方法中無需對基板11進行加熱來形成氧化物半導體膜12，故可以使用便宜的樹脂膜。樹脂材料的示例可包括PET (聚對苯二甲酸乙二酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。除此之外，根據目的可以使用例如不銹鋼(SUS)的金屬基板。
[0070]氧化物半導體膜12被設置位于基板11上的選擇區域內，并且具有起到晶體管1T的活性層的功能。例如，氧化物半導體膜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(注冊商標))、氧化銦鎵(IGO)、氧化銦錫(ITO)和氧化銦(InO)作為晶體氧化物。例如，氧化物半導體膜12的厚度(層壓方向(Z方向)上的厚度，在下文中簡稱為“厚度”)可為約50nm。
[0071]氧化物半導體膜12具有與作為上層的柵極電極14T相對的溝道區域12T，并且具有鄰近于溝道區域12T的一對低電阻區域12B(源極-漏極區域)并且具有比溝道區域12T低的電阻率。低電阻區域12B被設置在從氧化物半導體膜12的前表面(上表面)的厚度方向的一部分上，并且