由于显示器具有更高的清晰度，像素、栅极线和信号线的数目增加。当栅极线和信号线的数目增加时，出现更高制造成本的问题，因为难以通过接合或类似方式安装包括用于驱动该栅极和信号线的驱动电路的IC芯片。像素部分和用于驱动该像素部分的驱动电路提供在相同衬底之上，并且该驱动电路的至少一部分包括使用氧化物半导体的薄膜晶体管，该氧化物半导体插入提供在氧化物半导体上面和下面的栅电极之间。因此，当像素部分和驱动器部分提供在相同衬底之上时，制造成本可以降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及使用氧化物半导体的。
技术介绍
如在液晶显示器中典型见到的，在例如玻璃衬底等平板之上形成的薄膜晶体管使用非晶硅或多晶硅制造。使用非晶硅形成的薄膜晶体管具有低电场效应迁移率，但这样的晶体管可以在具有更大面积的玻璃衬底之上形成。在另一方面，使用晶体硅形成的薄膜晶体管具有高电场效应迁移率，但例如激光退火等结晶工艺是必需的并且这样的晶体管不是一直都适用于更大的玻璃衬底。鉴于前述，注意力已经被吸引到薄膜晶体管使用氧化物半导体被形成所采用的技术，并且这样的晶体管应用于电子器件或光学器件。例如，专利文件1和专利文件2公开一项技术，薄膜晶体管借此使用氧化锌或^-Ga-S1-O基氧化物半导体作为氧化物半导体膜制造，并且这样的晶体管用作图像显示器的开关元件或其类似物。日本公开的专利申请号2007-123861日本公开的专利申请号2007-09605
技术实现思路
其中沟道形成区提供在氧化物半导体中的薄膜晶体管的电子场效应迁移率高于使用非晶硅的薄膜晶体管。该氧化物半导体膜可以通过溅射法或类似方法在300°C或更低的温度形成。它的制造工艺比使用多晶硅的薄膜晶体管更容易。这样的氧化物半导体期望用于在玻璃衬底、塑料衬底或其类似物上形成薄膜晶体管，并且应用于例如液晶显示器、电致发光显示器或电子纸等显示器。当显示器的显示区的大小增加时，像素的数目增加并且从而栅极线和信号线的数目增加。另外，由于显示器具有更高的清晰度，像素的数目增加并且从而栅极线和信号线的数目增加。当栅极线和信号线的数目增加时，难以通过接合或类似方式安装包括用于驱动栅极线和信号线的驱动电路的IC芯片，由此制造成本增加。因此，目的是通过在用于驱动像素部分的驱动电路的至少一部分中采用使用氧化物半导体的薄膜晶体管来减少制造成本。在用于驱动像素部分的驱动电路的至少一部分中采用使用氧化物半导体的薄膜晶体管的情况下，对于薄膜晶体管需要高动态特性(导通特性或频率特性(称为f特性))。 另一个目的是提供具有高动态特性(导通特性)的薄膜晶体管并且提供实现高速操作的驱动电路。另外，本专利技术的实施例的目的是提供半导体器件，对其提供其中氧化物半导体层用于沟道的高度可靠的薄膜晶体管。栅电极提供在氧化物半导体层上面和下面以实现薄膜晶体管的可靠性和导通特性的改进。此外，通过控制施加到上和下栅电极的栅极电压，可以控制阈值电压。该上和下栅电极可互相电连接以便具有相同的电势，或该上和下栅电极可连接到不同的布线以便具有不同的电势。例如，当阈值电压设置在0或接近0以降低驱动电压时，可以实现功耗的降低。 备选地，当阈值电压设置为正时，薄膜晶体管可以起增强型晶体管的作用。此外备选地，当阈值电压设置为负时，薄膜晶体管可以起耗尽型晶体管的作用。包括增强型晶体管和耗尽型晶体管的组合的逆变电路(在下文中，这样的电路称为EDMOS电路)可以用于驱动电路。该驱动电路至少包括逻辑电路部分和开关部分或缓冲器部分。该逻辑电路部分具有包括上文的EDMOS电路的电路结构。此外，大导通电流可以流动所借助的薄膜晶体管优选地用于开关部分或缓冲器部分。使用在氧化物半导体层上面和下面包括栅电极的薄膜晶体管或耗尽型晶体管。具有不同结构的薄膜晶体管可以在相同的衬底上形成而没有大大增加步骤数。例如，使用在氧化物半导体层上面和下面包括栅电极的薄膜晶体管的EDMOS电路可形成以用于高速驱动的驱动电路，并且仅在氧化物半导体层下面包括栅电极的薄膜晶体管可用于像素部分。注意在整个该说明书中，其阈值电压为正的η沟道TFT称为增强型晶体管，并且其阈值电压为负的η沟道TFT称为耗尽型晶体管。提供在氧化物半导体层上面的栅电极的材料的示例包括从铝(Al)、铜(Cu)、钛 (Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钕(Nd)和钪(Sc)选择的元素以及包含上文的元素中的任何元素作为它的成分的合金，并且可以使用任何导电膜而没有特定限制。此外，栅电极不限于包含上文的元素中的任何元素的单层结构，并且可以具有两层或更多层的堆叠结构。作为提供在氧化物半导体层上面的栅电极的材料，可以使用与像素电极相同的材料(透明导电膜或其类似物可以在透射显示器的情况下使用)。例如，提供在氧化物半导体层上面的栅电极可以采用与用于形成像素电极(其电连接到像素部分中的薄膜晶体管)的步骤相同的步骤形成。因此，可以形成提供有在氧化物半导体层上面和下面的栅电极的薄膜晶体管而没有大大增加步骤数。另外，通过提供在氧化物半导体层上面的栅电极，在用于检查薄膜晶体管的可靠性的偏压-温度应力测试(在下文中，称为BT测试)中，在BT测试之前和之后之间的薄膜晶体管的阈值电压中的变化量可以减小。即，在氧化物半导体层上面的栅电极的提供可以提高可靠性。在该说明书中公开的本专利技术的一个实施例是半导体器件，其包括在绝缘表面之上的第一栅电极；在该第一栅电极之上的第一绝缘层；在该第一绝缘层之上的氧化物半导体层；在该氧化物半导体层之上的源电极和漏电极；覆盖该源电极和漏电极的第二绝缘层；在该第二绝缘层之上的第二栅电极，其中该氧化物半导体层具有厚度小于与该源电极或漏电极重叠的区域的厚度的区域，并且该第二绝缘层与氧化物半导体层中厚度较小的区域接触。上文描述的结构可以实现上文描述的目的中的至少一个。在上文描述的结构中，使第二栅电极的宽度大于第一栅电极的宽度，由此栅极电压可以从第二栅电极施加到整个氧化物半导体层。备选地，在上文描述的结构中，当使第一栅电极的宽度小于第二栅电极的宽度时， 与源电极和漏电极重叠的第一栅电极的面积减小，使得寄生电容可以减小。此外备选地，使第一栅电极的宽度大于氧化物半导体层中厚度较小的区域，同时使第二栅电极的宽度小于氧化物半导体层中厚度较小的区域，使得第二栅电极不与源电极或漏电极重叠以更多地减小寄生电容。本专利技术的另一个实施例是半导体器件，其包括像素部分和驱动电路，该像素部分至少包括具有第一氧化物半导体层的第一薄膜晶体管，该驱动电路包括EDMOS电路，其至少包括具有第二氧化物半导体层的第二薄膜晶体管和具有第三氧化物半导体层的第三薄膜晶体管，并且该第三薄膜晶体管包括在该第三氧化物半导体层下面的第一栅电极和在该第三氧化物半导体层上面的第二栅电极。在上文描述的结构中，当在像素部分中的第一薄膜晶体管电连接到像素电极并且该像素电极具有与驱动电路中的第二栅电极相同的材料时，可以制造该半导体器件而没有增加步骤数。在上文描述的结构中，当在像素部分中的第一薄膜晶体管电连接到像素电极并且该像素电极用与驱动电路中的第二栅电极不同的材料形成时，例如当像素电极用透明导电膜形成并且第二栅电极用铝膜形成时，在驱动电路中的第二栅电极的电阻可以减小。此外，提供所谓的双栅极结构，其中驱动电路的第三氧化物半导体层与第一栅电极重叠，其中第一绝缘层在其之间，并且也与第二栅电极重叠，其中第二绝缘层在其之间。作为具有驱动电路的半导体器件，除液晶显示器之外，可以给出使用发光元件的发光显示器和使用电泳显示元件的显示器(其也称为电子纸)。注意在该说明书中术语“显示器”意思是图像显示器、发光装置或光源(包括照明装置)。此外，“显示器”在它的类别中包括下列模块包括附连的例如柔性印刷电路(FPC)、 载带自动接合(TAB)带或载带封装(TCP)等连接器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫入秀和，长多刚，山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。