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JP2011181592A - アクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法 - Google Patents

アクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】紫外線の影響により特性が悪化することを防止することが可能である。
【解決手段】アクティブマトリクス表示装置は、波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板２上に、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層７をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタ１を有する。また、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層８を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板２上に、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタ１を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、特に、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法に関するものである。
従来より、データ線と走査線との交点毎に画素を駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス表示装置が知られている。このアクティブマトリクス表示装置は、画素内に能動素子を持たないパッシブマトリクス表示装置に比べ、画質が優れ、高画質の有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置の主流となっている。
このアクティブマトリクス表示装置のＴＦＴの材料としては、現在広く用いられているアモルファスシリコンより低温で成膜でき、かつ、高い移動度が得られる半導体材料として酸化物半導体を用いた半導体デバイスが検討されている（特許文献１）。
特開２００２−７６３５６号公報
このような半導体層をチャネルに用いた薄膜トランジスタは、可視域の波長に対しては透過率が高いが、紫外線領域に吸収を有し、この紫外線領域の波長の光が当たった場合、ＯＦＦ時の抵抗が下がり表示装置のスイッチング素子として用いる場合に十分なＯＮ／ＯＦＦ比が得られないということがあり、例えば基板の貼り合せプロセスなどで紫外線を使用する表示装置に用いる際の課題となっている。また、液晶表示装置に用いる場合にはバックライトとして用いられる冷陰極管や発光ダイオードからの紫外線の影響により特性が悪化してしまうことが課題となっている。
この発明は、以上の点を考慮してなされたもので、紫外線の影響により特性が悪化することを防止することが可能なアクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法を提案することを目的とする。
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板上に、
酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを有することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置である。
請求項２に記載の発明は、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板上に、
酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを有することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置である。
請求項３に記載の発明は、前記波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を、前記薄膜トランジスタの上方に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項４に記載の発明は、前記プラスチック基板が、芳香族を含む高分子を有してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項５に記載の発明は、前記芳香族を含む高分子が、アクリレート化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項６に記載の発明は、前記芳香族を含む高分子が、エポキシ化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項７に記載の発明は、前記芳香族を含む高分子が、オキセタン化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項８に記載の発明は、前記芳香族を含む高分子が、ポリアミドを主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項９に記載の発明は、前記芳香族を含む高分子が、ポリイミドを主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１０に記載の発明は、前記プラスチック基板は、３０℃から１５０℃における線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１１に記載の発明は、前記プラスチック基板が、無機物を含有してなることを特徴とする請求項１０に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１２に記載の発明は、前記無機物が、直径１ｎｍ以上３００ｎｍ以下のガラス、シリカまたは金属酸化物であることを特徴とする請求項１１に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１３に記載の発明は、前記無機物が、ガラス繊維であることを特徴とする請求項１１に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１４に記載の発明は、前記半導体層が、アモルファスであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１５に記載の発明は、前記半導体層が、非金属元素の窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）のうち少なくともひとつ、半金属元素のホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）のうち少なくともひとつ、および金属元素のアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、テルビウム（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）のうち少なくともひとつを含み、
前記非金属元素が、少なくとも酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１６に記載の発明は、前記半導体層が、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主としてなることを特徴とする請求項１５に記載のアクティブマトリクス表示装置である。
請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置の半導体層を、スパッタ装置を用いて形成することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置の製造方法である。
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
請求項１に記載の発明では、プラスチック基板に波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ，波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板を用いることにより、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを用いた場合でも、ＯＦＦ時の抵抗が下がることを抑制できるとともに、青，赤，緑の波長の光に対しては高い光線透過率を有するため、カラー表示を行う表示装置に用いることができる。
請求項２に記載の発明では、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板を用いることにより、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを用いた場合でも、ＯＦＦ時の抵抗が下がることを抑制できるとともに、青，赤，緑の波長の光に対しては高い光線透過率を有するため、カラー表示を行う表示装置に用いることができる。
請求項３に記載の発明では、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を、薄膜トランジスタの上方に形成しており、例えば液晶表示装置を製造する際に紫外線照射により配向膜の処理を行う場合など、プラスチック基板の薄膜トランジスタ側から紫外線が照射される場合があるので、半導体の上方に遮光層を形成することが好ましい。
請求項４に記載の発明では、プラスチック基板が、芳香族を含む高分子を有してなり、芳香族を含む高分子が可視光に近い紫外線領域にまで吸収を持つので、このような高分子を用いることが好ましい。
請求項５に記載の発明では、芳香族を含む高分子が、アクリレート化合物の重合体を主としてなり、アクリレート化合物の場合、熱または光により架橋することにより波長３５０ｎｍ以上の透明性に優れる基板が得られるので好ましい。
請求項６に記載の発明では、芳香族を含む高分子が、エポキシ化合物の重合体を主としてなり、エポキシ化合物の場合、熱または光により架橋することにより光学等方性と耐熱性のバランスのよいプラスチック基板が得られ好ましい。
請求項７に記載の発明では、芳香族を含む高分子が、オキセタン化合物の重合体を主としてなり、オキセタン化合物の場合、熱または光により架橋することにより光学等方性と耐熱性のバランスのよいプラスチック基板が得られ好ましい。
請求項８に記載の発明では、芳香族を含む高分子が、ポリアミドを主としてなり、ポリアミドの場合、それらの溶液またはそれらの前駆体の溶液をキャストして加熱することで、耐熱性に優れるプラスチック基板が得られ好ましい。
請求項９に記載の発明では、芳香族を含む高分子が、ポリイミドを主としてなり、ポリイミドの場合、それらの溶液またはそれらの前駆体の溶液をキャストして加熱することで、耐熱性に優れるプラスチック基板が得られ好ましい。
請求項１０に記載の発明では、プラスチック基板は、３０℃から１５０℃における線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下であり、プラスチック基板の線膨張係数が酸化物半導体や金属配線と近いほうが、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
請求項１１に記載の発明では、プラスチック基板が、無機物を含有してなり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
請求項１２に記載の発明では、無機物が、直径１ｎｍ以上３００ｎｍ以下のガラス、シリカまたは金属酸化物であり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
請求項１３に記載の発明では、無機物が、ガラス繊維であり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
請求項１４に記載の発明では、半導体層が、アモルファスであると、結晶質よりもフレキシビリティが良好であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成する場合には好ましい。
請求項１５に記載の発明では、半導体層は、非金属元素の窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）のうち少なくともひとつ、半金属元素のホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）のうち少なくともひとつ、および金属元素のアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、テルビウム（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）のうち少なくともひとつを含み、非金属元素が、少なくとも酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２であることで、半導体層への窒素（Ｎ）の導入により比較的高い電界効果移動度を実現できる。また、半導体層への窒素（Ｎ）の導入によりバンドギャップを広げることで、光による特性変動をさらに抑制することができ、熱による特性変動も抑制することができる。
請求項１６に記載の発明では、半導体層が、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主としてなると、１５０℃以下で成膜した場合にも良好な電界効果移動度を得られやすいことに加え、よりバンドギャップを広げることで、光による特性変動をさらに抑制することができ、熱による特性変動も抑制することができる。
請求項１６に記載の発明では、請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置の半導体層を、スパッタ装置を用いて形成することで、１５０℃以下で成膜した場合にも良好な電界効果移動度を得られやすい。
第１の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。 第２の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。 第３の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。 第４の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。 スパッタ装置の概略構成図である。 ロール状フィルム基板の平面図である。
以下、この発明のアクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法の実施の形態について説明する。この実施の形態は好ましい形態を示すものであるが、この発明はこれに限定されない。
［アクティブマトリクス表示装置］
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。
この実施の形態のアクティブマトリクス表示装置は、プラスチック基板２上に薄膜トランジスタ１を有し、プラスチック基板２の上面には、バリア層３が形成されている。このバリア層３の上面には、絶縁層４が設けられ、絶縁層４の上面には、層間絶縁膜５が設けられている。
薄膜トランジスタ１は、金属層６ａ，６ｂ，６ｃと、半導体層７とを有し、半導体層７の下面が絶縁層４と接し、この半導体層７の上面が金属層６ａ，６ｂ及び層間絶縁膜５と接し、金属層６ｃは、バリア層３の上面と接し、絶縁層４の下面と接し、半導体層７をチャネル、金属層６ａをソース電極、金属層６ｂをドレイン電極、および金属層６ｃをゲート電極、絶縁層４をゲート絶縁膜として用いている。図１では上から、金属層６ａおよび６ｂ、半導体層７、絶縁層４、金属層６ｃの順となっている（ボトムゲート構造）が、場合により上下を逆にして、上から金属層６ｃ、絶縁層４、半導体層７、金属層６ａおよび６ｂ（トップゲート構造）としても良いことは言うまでもない。
プラスチック基板２は、波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上である。
また、半導体層７は、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層である。
この実施の形態では、半導体層７が、非金属元素の窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）のうち少なくともひとつ、半金属元素のホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）のうち少なくともひとつ、および金属元素のアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、テルビウム（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）のうち少なくともひとつを含み、非金属元素が、少なくとも酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である。半導体層７としては、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主としてなることが好ましい。
半導体層７は、金属原料（Ｉｎ２Ｏ３， ＳｎＯ２）と絶縁体原料（Ｓｉ３Ｎ４）の組み合わせから作製する。金属原料は窒化物を用いようとしてもそれ自体が初めから絶縁体なので、他の絶縁体原料といくら混ぜても半導体は形成できない。このため、金属原料はそれ自体が金属である酸化物を用いる。これに対し、絶縁体原料に窒化物を用いると、両者を混ぜて作製される半導体層は酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の両方を含む酸窒化物の混合物となる。混合の様子を次の式で表す。正負の価数が釣り合う条件で混合比ｘ、ｙを決めることができる。
主たる金属原料Ｉｎ２Ｏ３の混合比ｘ、絶縁体材料Ｓｉ３Ｎ４の混合比ｙとすると、価数釣り合いから、従たる金属原料ＳｎＯ２の混合比は６−ｘとなる。金属原料と絶縁体原料の比ｘ：ｙは、原料それぞれのバンドギャップと、混合後に形成される半導体層のバンドギャップによって決まり、例えばｘの範囲としてはｘ＝０〜６（典型値５）、ｙの範囲としてはｙ＝０〜６（典型値３）が望ましい。
従って、Ｏ：Ｎの数量比は、
Ｏ＝１２〜１８ （典型値１７）
Ｎ＝０〜２４（典型値１２）となる。
従って、Ｏ：Ｎ＝１：０〜２ 酸素１に対する窒素の数密度比、すなわち酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）は０乃至２である。
この実施の形態では、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層７をチャネルに用いた薄膜トランジスタ１であり、２００℃以下の温度で形成した場合にも、現在２００℃以上で形成しているアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタと同等以上の性能を得ることができ、プラスチック基板２上に形成する場合に好適である。
一方、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層７をチャネルに用いた薄膜トランジスタ１は、可視域の波長に対しては透過率が高いが、紫外線領域に吸収を有し、この紫外線領域の波長の光が当たった場合、ＯＦＦ時の抵抗が下がり表示装置のスイッチング素子として用いる場合に十分なＯＮ／ＯＦＦ比が得られないということがあり、例えば基板の貼り合せプロセスなどで紫外線を使用する表示装置に用いる際の課題となり、また、液晶表示装置に用いる場合にはバックライトとして用いられる冷陰極管や発光ダイオードからの紫外線の影響により特性が悪化してしまうことが課題となるが、プラスチック基板２に波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ，波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板を用いることにより、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層７をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタ１を用いた場合でも、ＯＦＦ時の抵抗が下がることを抑制できるとともに、青，赤，緑の波長の光に対しては高い光線透過率を有するため、カラー表示を行う表示装置に用いることができる。
酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２の範囲となるのは、上記「酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）は０乃至２」について述べたように、バンドギャップと価数釣り合いから決まる。仮にこの値が０（窒素が全く存在しない）となった場合、酸素の量によっては、半導体のバンドギャップが小さすぎて金属的となり、薄膜半導体装置１が常時オン状態となってしまう。逆にこの値が２を超える（酸素不足、窒素過剰）場合、半導体のバンドギャップが大きすぎて絶縁体的となり、薄膜半導体装置１が常時オフ状態となってしまう。いずれの場合もＴＦＴ特性として問題が起きる。
また、プラスチック基板２が、芳香族を含む高分子を有してなり、芳香族を含む高分子が可視光に近い紫外線領域にまで吸収を持つので、このような高分子を用いることが好ましい。
また、芳香族を含む高分子が、アクリレート化合物の重合体を主としてなり、アクリレート化合物の場合、熱または光により架橋することにより波長３５０ｎｍ以上の透明性に優れる基板が得られるので好ましい。
また、芳香族を含む高分子が、エポキシ化合物の重合体を主としてなり、エポキシ化合物の場合、熱または光により架橋することにより光学等方性と耐熱性のバランスのよいプラスチック基板が得られ好ましい。芳香族を含む高分子が、オキセタン化合物の重合体を主としてなり、オキセタン化合物の場合も同様に、熱または光により架橋することにより光学等方性と耐熱性のバランスのよいプラスチック基板が得られ好ましい。
また、芳香族を含む高分子が、ポリアミドを主としてなり、ポリアミドの場合、それらの溶液またはそれらの前駆体の溶液をキャストして加熱することで、耐熱性に優れるプラスチック基板が得られ好ましい。また、芳香族を含む高分子が、ポリイミドを主としてなり、ポリイミドの場合も同様に、それらの溶液またはそれらの前駆体の溶液をキャストして加熱することで、耐熱性に優れるプラスチック基板が得られ好ましい。
プラスチック基板２は、３０℃から１５０℃における線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下であり、プラスチック基板２の線膨張係数が酸化物半導体や金属配線と近いほうが、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
また、プラスチック基板２が、無機物を含有してなり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。無機物が、直径１ｎｍ以上３００ｎｍ以下のガラス、シリカまたは金属酸化物であり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。また、無機物が、ガラス繊維であり、酸化物半導体や金属配線を形成した際に反りや酸化物半導体のクラックが発生しにくく好ましい。
この実施の形態の半導体層７が、アモルファスであると、結晶質よりもフレキシビリティが良好であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成する場合には好ましい。
また、半導体層７は、非金属元素の窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）のうち少なくともひとつ、半金属元素のホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）のうち少なくともひとつ、および金属元素のアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、テルビウム（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）のうち少なくともひとつを含み、非金属元素が、少なくとも酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２であることで、半導体層７への窒素（Ｎ）の導入により比較的高い電界効果移動度を実現できる。また、半導体層７への窒素（Ｎ）の導入によりバンドギャップを広げることで、光による特性変動をさらに抑制することができ、熱による特性変動も抑制することができる。
また、半導体層７が、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主としてなると、１５０℃以下で成膜した場合にも良好な電界効果移動度を得られやすいことに加え、よりバンドギャップを広げることで、光による特性変動をさらに抑制することができ、熱による特性変動も抑制することができる。
（第２の実施の形態）
図２は第２の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。
この実施の形態のアクティブマトリクス表示装置は、図１の実施の形態と同じ構成は、同じ符号を付して説明を省略する。プラスチック基板２の上面には、バリア層３が形成され、このバリア層３の上面には、遮光層８が設けられ、遮光層８の上面には、絶縁層４が設けられている。
薄膜トランジスタ１は、半導体層７の下面が絶縁層４と接し、この半導体層７の上面が金属層６ａ，６ｂ及び層間絶縁膜５と接し、金属層６ｃは、遮光層８の上面と接し、絶縁層４の下面と接し、半導体層７をチャネル、金属層６ａをソース電極、金属層６ｂをドレイン電極、および金属層６ｃをゲート電極、絶縁層４をゲート絶縁膜として用いている。
この実施の形態では、プラスチック基板２は、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層８を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上である。
この実施の形態では、プラスチック基板２に波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層８を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板を用いることにより、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを用いた場合でも、ＯＦＦ時の抵抗が下がることを抑制できるとともに、青，赤，緑の波長の光に対しては高い光線透過率を有するため、カラー表示を行う表示装置に用いることができる。
（第３の実施の形態）
図３は第３の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。
この実施の形態のアクティブマトリクス表示装置は、図１の実施の形態と同じ構成は、同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層９ａを、層間絶縁膜５の上面に形成し、遮光層９ａを、薄膜トランジスタ１の上方に形成している。
この実施の形態では、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層９ａを、薄膜トランジスタ１の上方に形成しており、例えば液晶表示装置を製造する際に紫外線照射により配向膜の処理を行う場合など、プラスチック基板２の薄膜トランジスタ１側から紫外線が照射される場合があるので、半導体層７の上方に遮光層９ａを形成することが好ましい。
（第４の実施の形態）
図４は第４の実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の構成を説明する断面図である。
この実施の形態のアクティブマトリクス表示装置は、図２の実施の形態と同じ構成は、同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層９ｂを、層間絶縁膜５の上面に形成し、遮光層９ｂを、薄膜トランジスタ１の上方に形成している。
この実施の形態では、遮光層８を薄膜トランジスタ１の下上方側に形成しているが、例えば液晶表示装置を製造する際に紫外線照射により配向膜の処理を行う場合など、プラスチック基板２の薄膜トランジスタ１側から紫外線が照射される場合があるので、半導体層７の上方に遮光層９ａを形成することが好ましい。
［アクティブマトリクス表示装置の製造方法］
この実施の形態のアクティブマトリクス表示装置の製造方法は、アクティブマトリクス表示装置の半導体層を、スパッタ装置を用いて形成することで、１５０℃以下で成膜した場合にも良好な電界効果移動度を得られやすい。このスパッタ装置は、図５及び図６に示すように構成される。
この実施の形態のスパッタ装置２１は、ロール巻機構２２ａ，２２ｂと、送出機構２３と、巻取機構２４と、位置合わせ機構２５と、金属ターゲット２６ａ，２６ｂと、を有し、これらの全ての機構を内部に保持する真空チャンバ２７を備えている。この真空チャンバ２７は、ロール巻機構２２ａ，２２ｂ側に開閉扉２７ａ，２７ｂを有し、開閉扉２７ａを開閉してロール状フィルム基板Ｐをセットし、開閉扉２７ｂを開閉して半導体層７が設けられたロール状フィルム基板Ｐを取り出す。
ロール巻機構２２ａは、回転軸２２ａ１にロール状フィルム基板Ｐを装着し、回転軸２２ａ１はロール状フィルム基板Ｐの送り出しによって回転し、ロール巻機構２２ｂは、回転軸２２ｂ１にロール状フィルム基板Ｐを装着し、回転軸２２ｂ１はロール状フィルム基板Ｐの巻き取りによって回転する。
送出機構２３は、一対の送出ローラ２３ａを有し、この一対の送出ローラ２３ａの回転によってロール状フィルム基板Ｐを長尺方向に沿って一方の端部から送り出す。
巻取機構２４は、一対の巻取ローラ２４ｂを有し、この一対の巻取ローラ２４ｂの回転によってロール状フィルム基板Ｐを長尺方向に沿って一方の端部から巻き取る。
位置合わせ機構２５は、検出センサ２５ａ、制御装置２５ｂ、ローラ駆動装置２５ｃを有し、検出センサ２５ａによって、図６に示すロール状フィルム基板Ｐの位置合わせパターンＡを検出し、この検出情報を制御装置２５ｂに送り、制御装置２５ｂはローラ駆動装置２５ｃを介して送出機構２３及び巻取機構２４を制御し、ロール状フィルム基板Ｐの平面位置合わせを行う。
真空チャンバ２７内は、真空ポンプ２８に駆動によって真空状態であり、この真空チャンバ２７には、ガス導入機構２９が設けられ、このガス導入機構２９は非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ２７内に導入する。
金属ターゲット２６ａ，２６ｂは、ロール状フィルム基板Ｐの半導体形成面に対面し、ロール状フィルム基板Ｐの長尺に沿った直線状の位置に配列されている。
金属ターゲット２６ａは、金属元素のターゲットであり、金属ターゲット２６ｂａは、半金属元素のターゲットである。
スパッタ装置２１は、金属ターゲット２６ａ，２６ｂとし、非金属元素、金属元素、半金属元素それぞれ少なくともひとつを含む複数の元素を混ぜ合わせた混合物を、単一のターゲットとして用いているが、金属ターゲット２６ａ，２６ｂを一体のターゲットとてもよい。
このように、スパッタ装置２１は、ガス導入機構２９により、真空チャンバ２７内に非金属元素を含む雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ２７内に金属ターゲット２６ａ，２６ｂの金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲットを複数配置し、電極を介して金属ターゲット２６ａ，２６ｂに高電圧をかけると金属ターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、真空チャンバ２７内に導入された非金属元素を含む雰囲気ガスと、はじき飛ばされた金属と反応させることによって、ロール状フィルム基板Ｐに半導体層７を製膜することができる。
このスパッタ装置２１を用い、低温プロセスで半導体層７を形成可能であり、低プロセスコストを実現することができる。また、半導体層７は、比較的高い電界効果移動度を実現でき、かつ光、熱に対して安定な特性を有する薄膜トランジスタ１を製造することができる。
また、半導体層７は自在にバンドギャップを制御でき、また電界効果移動度を増大させることができる薄膜トランジスタ１を製造することができる。
また、スパッタ装置２１は、全ての機構を内部に保持する真空チャンバ２７を備え、製造時にロール状態から送り出しロール状態に巻き取り、低プロセスコストを実現することができる。
また、スパッタ装置２１は、非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ２７内に導入し、金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲット２６ａ，２６ｂを複数有し、金属ターゲット２６ａ，２６ｂが、ロール状フィルム基板Ｐの長尺に沿った直線状の位置に配列され、ロール状フィルム基板Ｐ内に均一な性質の半導体層７を形成できる。
この発明は、特に、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス表示装置及びアクティブマトリクス表示装置の製造方法に適用可能で、紫外線の影響により特性が悪化することを防止することが可能である。
１ 薄膜トランジスタ
２ プラスチック基板
３ バリア層
５ 層間絶縁膜
６ａ，６ｂ，６ｃ 金属層
７ 半導体層
８，９ａ，９ｂ 遮光層
２１ スパッタ装置
２２ａ，２２ｂ ロール巻機構
２３ 送出機構
２４ 巻取機構
２５ 位置合わせ機構
２６ａ，２６ｂ 金属ターゲット
２７ 真空チャンバ
２９ ガス導入機構
Ｐ ロール状フィルム基板

Claims (17)

  1. 波長２００ｎｍから３２０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下であり、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板上に、
    酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを有することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
  2. 波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を有し、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍおよび波長６２０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上であるプラスチック基板上に、
    酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む半導体層をチャネルに用いて形成した薄膜トランジスタを有することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
  3. 前記波長２００ｎｍから３７０ｎｍにおける光線透過率が１０％以下である遮光層を、前記薄膜トランジスタの上方に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  4. 前記プラスチック基板が、芳香族を含む高分子を有してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  5. 前記芳香族を含む高分子が、アクリレート化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  6. 前記芳香族を含む高分子が、エポキシ化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  7. 前記芳香族を含む高分子が、オキセタン化合物の重合体を主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  8. 前記芳香族を含む高分子が、ポリアミドを主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  9. 前記芳香族を含む高分子が、ポリイミドを主としてなることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  10. 前記プラスチック基板は、３０℃から１５０℃における線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  11. 前記プラスチック基板が、無機物を含有してなることを特徴とする請求項１０に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  12. 前記無機物が、直径１ｎｍ以上３００ｎｍ以下のガラス、シリカまたは金属酸化物であることを特徴とする請求項１１に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  13. 前記無機物が、ガラス繊維であることを特徴とする請求項１１に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  14. 前記半導体層が、アモルファスであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  15. 前記半導体層が、非金属元素の窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）のうち少なくともひとつ、半金属元素のホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）のうち少なくともひとつ、および金属元素のアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドニウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、水銀（Ｈｇ）、タリウム（Ｔｌ）、テルビウム（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）のうち少なくともひとつを含み、
    前記非金属元素が、少なくとも酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物で、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  16. 前記半導体層が、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）を主としてなることを特徴とする請求項１５に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  17. 請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス表示装置の半導体層を、スパッタ装置を用いて形成することを特徴とするアクティブマトリクス表示装置の製造方法。
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