半导体设备、显示单元以及电子装置的制造方法
【专利说明】半导体设备、显示单元以及电子装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年11月5日提交的日本优先权专利申请JP2012-243319的权益，通过引用将其全部内容并入本文中。
技术领域
[0003]本技术涉及使用氧化物半导体的半导体设备，并且涉及包括该半导体设备的显示单元和电子装置。
【背景技术】
[0004]在有源驱动型液晶显示单元和有机EL(电致发光)显示单元中，薄膜晶体管(TFT)被用作驱动元件，并且通过保持电容器保持与用于写入图像的信号电压相对应的电荷。然而，在TFT的栅极电极与源极-漏极之间的交叉区域中生成的寄生电容增加的情况下，在一些情况下，信号电压可能改变，这导致图像质量劣化。
[0005]具体地，在有机EL显示单元中，在寄生电容大的情况下也必须增加保持电容，并且因此，写入等所占用的速率根据像素的布局而增加。因此，配线等之间的短路的可能性增加，使制造产量降低。
[0006]因此，在TFT中，将诸如氧化锌(ZnO)和氧化铟镓锌(IGZO)的氧化物半导体用于沟道，已经提出了减小栅极电极与源极-漏极之间的交叉区域中的寄生电容的方法(例如，参见 PTL I 至 PTL 3 和 NPL I 和 NPL 2)。
[0007]在PTL I至PTL 3和NPL I中，描述了通过以下方法形成的顶栅型(top-gate-type)TFT，在该方法中，在栅极绝缘膜和栅极电极在平面图中被设置在氧化物半导体膜的沟道区域上的相同位置中之后，减小从氧化物半导体膜的栅极电极和栅极绝缘膜暴露的区域的电阻，以形成源极-漏极区域，这是所谓的自配向(self-aligning)方法。在NPL2中，公开了具有自配向结构的底栅型TFT。在这种TFT中，通过使将栅极电极用作掩模的后表面暴露而在氧化物半导体膜中形成源极-漏极区域。
[0008]引用列表
[0009]专利文献
[0010]PTL I:JP 2007-220817A
[0011]PTL 2:JP 2011-228622A
[0012]PTL 3:JP 2012-15436A
[0013]非专利文献
[0014]NPL 1:J.Park 等人的 “Self-aligned top-gate amorphous gallium indiumzinc oxide thin film transistors, ”应用物理快报，美国物理联合会，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 页
【发明内容】
[0016]技术问题
[0017]如上所述，通过使用氧化物半导体，保持电容器连同晶体管一起被布置在基板上。理想的是保持电容器稳定地保持期望的电容。
[0018]理想的是提供能够稳定地保持期望的电容的半导体设备、显示单元以及电子装置。
[0019]问题的解决方案
[0020]根据本公开内容的实施方式(I)，提供一种半导体设备，该半导体设备包括:晶体管；电容器；以及氧化物半导体膜，由晶体管和电容器共享。该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜(hydrogen-containing film)。
[0021]根据本公开内容的实施方式(2)，提供一种半导体设备，该半导体设备包括电容器，该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜。
[0022]根据本公开内容的实施方式，提供了一种显示单元，该显示单元设置有多个显示元件和被配置为驱动多个显示元件的半导体设备。该半导体设备包括:晶体管；电容器；以及氧化物半导体膜，由晶体管和电容器共享，其中，该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜。根据可替换的实施方式，该半导体设备可以包括电容器，该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜。
[0023]根据本公开内容的实施方式，提供了一种具有显示单元的电子装置。该显示单元设置有多个显示元件和被配置为驱动多个显示元件的半导体设备。该半导体设备包括:晶体管；电容器；以及氧化物半导体膜，由晶体管和电容器所共享，其中，该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜。根据可替换的实施方式，该半导体设备可以包括电容器，该电容器包括与氧化物半导体膜相接触的含氢膜。
[0024]在根据本技术的以上相应的实施方式(I)和(2)的半导体设备以及以上实施方式的显示单元和电子装置中，氢气从含氢膜扩散至氧化物半导体膜，并且使作为电容器的一个电极的氧化物半导体膜的电阻降低。
[0025]发明的有益效果
[0026]根据本技术的以上相应实施方式(I)和(2)的半导体设备以及以上实施方式的显示单元和电子装置，该电容器包括含氢膜。因此，在与所施加的电压的幅度无关的情况下稳定地保持期望的电容。因此，例如，允许改善显示单元的显示质量。
[0027]应理解的是，上面的总体描述和下面的详细描述仅仅是示例性的，目的在于提供对所要求保护的技术的进一步说明。
【附图说明】
[0028][图1]图1是示出了根据本技术的实施方式的显示单元的配置的截面图。
[0029][图2A]图2A是示出了图1中所示的保持电容器的配置的截面图。
[0030][图2B]图2B是示出了图2A中所示出的电容器电极和含氢膜的配置的平面图。
[0031][图3A]图3A是示出了图1中所示的保持电容器的另一示例的截面图。
[0032][图3B]图3B是示出了在图3A中所示出的电容器电极和含氢膜的配置的平面图。
[0033][图4A]图4A是示出了图1中所示出的保持电容器的另一示例的截面图。
[0034][图4B]图4B是示出了在图4A中所示出的电容器电极和含氢膜配置的平面图。
[0035][图5]图5是用于说明在图1中所示出的晶体管与保持电容器之间的位置关系的平面图。
[0036][图6]图6是示出了在图5中所示出的晶体管与保持电容器之间的位置关系的另一示例的平面图。
[0037][图7]图7是示出了包括在图1中所示出的显示单元的外围电路的整体配置的示图。
[0038][图8]图8是示出了在图7中所示出的像素的电路配置的示图。
[0039][图9A]图9A是按步骤顺序示出了制造在图1中所示出的显示单元的方法的截面图。
[0040][图9B]图9B是示出了在图9A的步骤之后的步骤的截面图。
[0041][图9C]图9C是示出了在图9B的步骤之后的步骤的截面图。
[0042][图10A]图1OA是示出了在图9C的步骤之后的步骤的截面图。
[0043][图10B]图1OB是示出了在图1OA的步骤之后的步骤的截面图。
[0044][图10C]图1OC是示出了在图1OB的步骤之后的步骤的截面图。
[0045][图11]图11是示出了根据比较例的显示单元的主要部分的截面图。
[0046][图12]图12是示出了在图1中所示出的和在图11中所示出的保持电容器的电容与所施加的电压之间的关系的示图。
[0047][图13]图13是示出了根据变形例I的显示单元的结构的截面图。
[0048][图14]图14是示出了根据变形例2的显示单元的结构的截面图。
[0049][图15]图15是示出了包括根据前述实施方式等中任一种显示单元的模块的示意性配置的平面图。
[0050][图16A]图16A是示出了根据前述实施方式等的任意显示单元的应用例I的外观的立体图。
[0051][图16B]图16B是示出了在图16A中所示的应用例I的外观的另一示例的立体图。
[0052][图17]图17是示出了应用例2的外观的立体图。
[0053][图18]图18是示出了应用例3的外观的立体图。
[0054][图19A]图19A是示出了从前侧观察的应用例4的外观的立体图。
[0055][图19B]图19B是示出了从后侧观察的应用例4的外观的立体图。
[0056][图20]图20是示出了应用例5的外观的立体图。
[0057][图21]图21是示出了应用例6的外观的立体图。
[0058][图22A]图22A是示出了应用例7的闭合状态的示图。
[0059][图22B]图22B是示出了应用例7的打开状态的示图。
【具体实施方式】
[0060]以下将参考附图详细描述本技术的实施方式。将按照以下顺序给出描述。
[0061]1.实施方式(具有含氢膜的保持电容器的示例:有机EL显示单元)
[0062]2.变形例I (液晶显示单元)
[0063]3.变形例2 (电子纸)
[0064]4.应用例
[0065]实施方式
[0066]图1示出了根据本技术的实施方式的显示单元I (半导体设备)的截面配置。显示单元I是有源矩阵型有机EL (电致发光)显示单元并且具有:多个晶体管10T，具有氧化物半导体膜12 ;以及由多个晶体管1T驱动的多个有机EL元件20。图1示出了与晶体管1T中的一个和有机EL元件20中的一个相对应的区域(子像素)。
[0067]显示单元I具有与晶体管1T中的一个共享氧化物半导体膜12的保持电容器1Co有机EL元件20中的一个被设置在晶体管1T和保持电容器1C上，并且平面膜(planarizing film) 19介于其间。晶体管1T是交错结构(顶栅型)的TFT，其依次具有基板11、氧化物半导体膜12、栅极绝缘膜13T以及栅极电极14T。利用层间绝缘膜17覆盖氧化物半导体膜12和栅极电极14T。晶体管1T的源极-漏极电极18通过层间绝缘膜17的连接孔Hl电连接至氧化物半导体膜12。
[0068](晶体管10T)
[0069]基板11例如可以由石英、玻璃、硅及树脂(塑料)膜的板状构件制成。因为在稍后提及的溅射方法中无需对基板11进行加热来形成氧化物半导体膜12，故可以使用便宜的树脂膜。树脂材料的示例可包括PET (聚对苯二甲酸乙二酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。除此之外，根据目的可以使用例如不锈钢(SUS)的金属基板。
[0070]氧化物半导体膜12被设置位于基板11上的选择区域内，并且具有起到晶体管1T的活性层的功能。例如，氧化物半导体膜12可以包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)以及锡(Sn)中的一种或者多种元素的氧化物作为主要成分。其特定示例可以包括铟锡锌氧化物(ITZO)和氧化铟镓锌(IGZ0:1nGaZnO)作为非晶氧化物(amorphous oxide)。此外，其特定示例可以包括氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ΙΖ0(注册商标))、氧化铟镓(IGO)、氧化铟锡(ITO)和氧化铟(InO)作为晶体氧化物。例如，氧化物半导体膜12的厚度(层压方向(Z方向)上的厚度，在下文中简称为“厚度”)可为约50nm。
[0071]氧化物半导体膜12具有与作为上层的栅极电极14T相对的沟道区域12T，并且具有邻近于沟道区域12T的一对低电阻区域12B(源极-漏极区域)并且具有比沟道区域12T低的电阻率。低电阻区域12B被设置在从氧化物半导体膜12的前表面(上表面)的厚度方向的一部分上，并且