[发明专利]液晶显示器件及包括该液晶显示器件的电子设备

说明书

技术领域

本发明的一个实施方式涉及包括使用氧化物半导体的场效应晶体管的半导体器件。

在本说明书中，半导体器件指的是能够通过利用半导体特性工作的所有基型的器件，并且诸如液晶显示器件的电光器件、半导体电路以及电子设备都是半导体器件。

背景技术

使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜形成薄膜晶体管的技术备受关注。薄膜晶体管被用于以液晶电视为典型的显示设备。作为可应用于薄膜晶体管的半导体薄膜，硅基半导体材料是公知的。但是，作为另一材料，氧化物半导体备受关注。

作为氧化物半导体的材料，氧化锌或含有氧化锌作为其成分的材料是公知的。而且，已公开了使用电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³的非晶氧化物(氧化物半导体)形成的薄膜晶体管(专利文献1至3)。

[专利文献1]日本专利申请公开2006-165527号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2006-165528号公报

[专利文献3]日本专利申请公开2006-165529号公报

发明内容

然而，在形成工艺中产生的与氧化物半导体膜的化学计量组成的差异在一些情形中会成为问题。例如，在膜中氧过剩或缺乏的情况下或所包含的作为杂质的氢成为电子供体的情况下，导电率改变。

即使在电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³时，氧化物半导体也是基本为n型的氧化物半导体，且上述专利文献所公开的薄膜晶体管的开关比仅为约10³。这种薄膜晶体管的开关比低的原因是截止电流大。

本发明的一个实施方式是一种包括具有稳定电特性(例如，截止电流极低)的薄膜晶体管的显示器件。

本发明的一个实施方式是一种包括薄膜晶体管的液晶显示器件，在该薄膜晶体管中使用作为通过去除在氧化物半导体中用作电子供体(供体)的杂质获得的本征或基本上本征的半导体、且其能隙大于硅半导体的氧化物半导体来形成沟道区。

即，本发明的一个实施方式是一种包括使用氧化物半导体膜形成沟道区的薄膜晶体管的液晶显示器件。氧化物半导体所包含的氢或OH键极少，以使氧化物半导体所包含的氢为小于或等于5×10¹⁹/cm³，优选为小于或等于5×10¹⁸/cm³，更优选为小于或等于5×10¹⁷/cm³，并且使氧化物半导体膜的载流子浓度设置为小于或等于5×10¹⁴/cm³，优选为小于或等于5×10¹²/cm³。

氧化物半导体的能隙为大于或等于2eV，优选为大于或等于2.5eV，更优选为大于或等于3eV，且形成供体的诸如氢的杂质被极大地减少，以使载流子浓度为小于或等于1×10¹⁴/cm³，优选为小于或等于1×10¹²/cm³。

当这样的高度纯化的氧化物半导体被用于薄膜晶体管的沟道形成区时，即使沟道宽度为10mm且漏电压为10V，氧化物半导体也工作以使在栅电压为-5V至-20V时漏电流为小于或等于1×10^-13A。本说明书所公开的本发明的一个实施方式是一种液晶显示器件。在该液晶显示器件中，薄膜晶体管设置在像素部中所设置的信号线和像素电极之间，该薄膜晶体管包括：栅电极；设置成与栅电极重叠的栅极绝缘层；设置成隔着栅极绝缘层与栅电极重叠的氧化物半导体层；以及设置成与氧化物半导体层的一部分重叠的源电极和漏电极。不形成与所述像素电极电连接的辅助电容器。

本发明的另一个实施方式是一种液晶显示器件。在该液晶显示器件中，薄膜晶体管包括：栅电极；与栅电极重叠地设置的栅极绝缘层；隔着栅极绝缘层与栅电极重叠地设置的氧化物半导体层；以及设置成与氧化物半导体层的一部分重叠的源电极和漏电极。该薄膜晶体管设置在信号线和像素电极之间，信号线和像素电极分别设置在一个像素中的多个子像素中。不形成与像素电极电连接的辅助电容器。

注意，辅助电容器是指意图性地设置的电容器，并且可以形成有非意图性地设置的寄生电容。