CN104054165A - 薄膜晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的薄膜晶体管具有：在基板上形成的栅电极；以覆盖该栅电极的方式形成的栅绝缘膜(23)；形成在该栅绝缘膜(23)上的半导体层(24)；形成在该半导体层(24)的沟道形成部分的刻蚀阻挡膜(25)；和以覆盖半导体层(24)和刻蚀阻挡膜(25)的端部的方式形成的源电极(26s)及漏电极(26d)。另外，刻蚀阻挡膜(25)，其没有被源电极(26s)及漏电极(26d)覆盖的端部被伪图案(27)覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及使用于液晶显示装置或有机EL显示装置的薄膜晶体管。
背景技术
近几年，使用电流驱动型的有机EL元件的有机EL显示装置正在做为下一代的显示装置而受到关注。尤其是在有源矩阵驱动型的有机EL显示装置中使用场效应晶体管，作为该场效应晶体管的1种已知有使设置在具有绝缘表面的基板上的半导体层成为沟道形成区域的薄膜晶体管。
作为使用于有源矩阵驱动型的有机EL显示装置中的薄膜晶体管，至少需要用于控制有机EL元件的导通/截止等的驱动的定时的开关晶体管和用于控制有机EL元件的发光量的驱动晶体管。关于这些薄膜晶体管，优选各自具有优越的晶体管特性，从而正在进行各种研究。
比如，关于开关晶体管，要求进一步降低截止电流且降低导通电流与截止电流的两者间的偏差。另外，关于驱动晶体管，要求进一步提高导通电流且降低导通电流的偏差。
另外，以前比如有使用非结晶型硅膜(非晶体硅膜)作为这样的薄膜晶体管的沟道形成区域，但是非晶体硅膜由于移动度低因而导通电流低。为此，近几年，为了确保薄膜晶体管的驱动能力即导通电流，正在推进关于利用激光束等的加热处理来进行非晶体硅膜的晶化的研究开发。
将该被晶化的硅膜使用于薄膜晶体管的情况下会有以下问题发生，即，在沟道形成区域上形成欧姆接触层之后，在加工欧姆接触层时，将会残留对沟道形成区域的损伤，从而破坏薄膜晶体管的特性。
在此，作为减少在加工欧姆接触层时的对沟道形成区域的损伤的方法，有提议在薄膜晶体管形成绝缘膜的方法(比如，参照专利文献1)。
但是，这种现有的结构具有如下课题，即，由于欧姆接触层与晶化的硅膜直接接触，因此电场集中于晶化的硅膜与欧姆接触层之间，从而造成截止电流上升。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-305701号公报
发明内容
本发明具有：在基板上形成的栅电极；以覆盖该栅电极的方式形成的栅绝缘膜；形成在该栅绝缘膜上的半导体层；形成在该半导体层的沟道形成部分的刻蚀阻挡膜；和以覆盖半导体层和刻蚀阻挡膜的端部的方式形成的源电极及漏电极。另外，刻蚀阻挡膜，其没有被源电极及漏电极覆盖的端部被伪图案覆盖。
通过该结构，能够在不导致工序的大幅度增加的同时提供特性稳定的薄膜晶体管。
附图说明
图1是一个实施方式中的EL显示装置的主视图。
图2是表示一个实施方式中的EL显示装置的像素隔堤的例子的主视图。
图3是一个实施方式中的薄膜晶体管的像素电路的电路结构的电路图。
图4是一实施方式中的薄膜晶体管的概略平面图。
图5是沿图4的5-5线切断的断面图。
图6是沿途4的6-6线切断的断面图。
图7是用于说明效果的一实施方式中的薄膜晶体管的概略断面图。
具体实施方式
下面，结合附图对一实施方式中的薄膜晶体管予以说明。
图1～图3是表示使用薄膜晶体管的EL显示装置的图，图1是表示EL显示装置的整体结构的主视图，图2是表示作为图1的要部结构的像素隔堤的例子的主视图，图3是表示驱动像素的像素电路的电路结构的图。
如图1～图3所示，EL显示装置自下层开始由薄膜晶体管阵列装置1和发光部的层叠结构构成，其中，薄膜晶体管阵列装置1配置有多个薄膜晶体管，发光部由作为下部电极的阳极2、由有机材料构成的作为发光层的EL层3、以及透明的作为上部电极的阴极4构成，由薄膜晶体管阵列装置1对发光部进行发光控制。另外，发光部是在一对电极即阳极2与阴极4之间配置有EL层3的结构，在阳极2与EL层3之间层叠地形成有空穴传输层，在EL层3与透明的阴极4之间层叠地形成有电子传输层。在薄膜晶体管阵列装置1中，多个像素5被配置成矩阵状。
各像素5由各自所设置的像素电路6来驱动。另外，薄膜晶体管阵列装置1设置有：被配置为行状的多个栅极布线7、以与栅极布线7交叉的方式被配置为列状的作为信号布线的多个源极布线8、和与源极布线8平行地延伸的多个电源布线9(图1中省略)。
栅极布线7在每行与像素电路6各自所包含的作为开关元件动作的薄膜晶体管10的栅电极10g连接。源极布线8在每列与像素电路6各自所包含的作为开关元件动作的薄膜晶体管10的源电极10s连接。电源布线9在每列与像素电路6各自所包含的作为驱动元件动作的薄膜晶体管11的漏电极11d连接。
如图2所示，EL显示装置的各像素5由3色(红色、绿色、蓝色)的子像素5R、5G、5B构成，这些子像素5R、5G、5B被形成为在显示面上被排列成多个矩阵状(以下记为“子像素列”)。各子像素5R、5G、5B被用隔堤5a相互分离开。隔堤5a形成为与栅极布线7平行地延伸的突条和与源极布线8平行地延伸的突条相互交叉。而且，在由该突条所包围的部分(即隔堤5a的开口部)形成有子像素5R、5G、5B。
在薄膜晶体管阵列装置1上的层間绝缘膜上并且在隔堤5a的开口部内，按每个子像素5R、5G、5B形成有阳极2。同样地，在阳极2上且是在隔堤5a的开口部内，按每个子像素5R、5G、5B形成有EL层3。在多个EL层3及隔堤5a上并且是以覆盖全部的子像素5R、5G、5B的方式连续地形成有透明的阴极4。
进一步地，在薄膜晶体管阵列装置1中，按每个子像素5R、5G、5B形成有像素电路6。而且，各子像素5R、5G、5B与相对应的像素电路6，通过后边将阐述的接触孔以及中继电极电连接。另外，除EL层3的发光颜色不同这点之外，子像素5R、5G、5B具有相同的结构。因此，在以后的说明中，将不再区分子像素5R、5G、5B而将其全部记为“像素5”。
如图3所示，像素电路6由作为开关元件动作的薄膜晶体管10、作为驱动元件动作的薄膜晶体管11、存储对应的像素所显示的数据的电容器12构成。
薄膜晶体管10，由与栅极布线7连接的栅电极10g、与源极布线8连接的源电极10s、与电容器12及薄膜晶体管11的栅电极11g连接的漏电极10d、和半导体膜(未图示)构成。当所连接的栅极布线7及源极布线8被施加电压时，该薄膜晶体管10将施加到该源极布线8的电压值作为显示数据保存在电容器12。
薄膜晶体管11由与薄膜晶体管10的漏电极10d连接的栅电极11g、与电源布线9及电容器12连接的漏电极11d、与阳极2连接的源电极11s、和半导体膜(未图示)构成。该薄膜晶体管11将与电容器12保持的电压值对应的电流从电源布线9通过源电极11s提供给阳极2。即，上述结构的EL显示装置采用：对位于栅极布线7与源极布线8的交点的每个像素5进行显示控制的有源矩阵方式。
图4是表示一实施方式中的薄膜晶体管的概略平面图。图5是沿图4中的5-5线切断的断面图。图6是沿图4中的6-6线切断的断面图。
如图4～图6所示，在基板21上形成栅电极22，以覆盖该栅电极22的方式形成栅绝缘膜23。在栅绝缘膜23上氧化物半导体层24被形成为岛状。在氧化物半导体层24的沟道形成部分形成刻蚀阻挡膜25，进一步地以覆盖氧化物半导体层24和刻蚀阻挡膜25的端部的方式形成源电极26s、漏电极26d，通过这样构成薄膜晶体管。
另外，在薄膜晶体管的刻蚀阻挡膜25，未被源电极26s及漏电极26d覆盖的端部(图4中上下方向的端部)被伪图案27覆盖。伪图案27是在形成源电极26s及漏电极26d时通过相同的材料同时形成的，而且是在源电极26s及漏电极26d电分离的状态下形成的。
进一步地，在源电极26s、漏电极26d上以覆盖它们的方式形成用于与形成在上层的发光层的电极的绝缘的钝化膜，通过形成在该钝化膜的接触孔，源电极26s、漏电极26d与上层的发光层的电极电连接。
在此，例如使用玻璃基板作为基板21。另外，在应用于可挠式显示器的情况下，也可以使用树脂基板。此外，关于栅电极22，例如可以使用Ti、Mo、W、Al、Au等的金属或者ITO(氧化铟锡)等的导电氧化物。另外，关于金属，例如可以使用MoW那样的合金。另外，为了提高膜的密接性，可以使用与氧化物之间的密接性良好的金属、例如将夹有Ti、Al或Au等的金属的层叠体作为电极。
另外，作为栅绝缘膜23，例如使用氧化硅膜、氧化铪膜等的氧化物薄膜、氮化硅膜等的氮化膜、氮氧化硅膜的单层膜或层叠膜等。
进一步地，作为氧化物半导体层24，虽然使用含有In、Zn及Ga的氧化物半导体，但更优选是非晶态。作为氧化物半导体层24的形成方法，可以使用DC溅射法、高频溅射法、等离子体CVD法、脉冲激光堆积法、或者喷墨打印法等。膜厚优选为10nm～150nm。在膜厚比10nm薄的情况下，容易产生针孔，而在膜厚比150nm厚的情况下，会发生晶体管特性的截止动作时的漏电流、或亚阈值摆幅值(S值)增大的问题。
作为刻蚀阻挡膜25，使用感光性的有机绝缘膜材料。另外，与上述栅电极22相同，源电极26s、漏电极26d、伪图案27例如可以使用Ti、Mo、W、Al、Au等的金属或ITO等的导电氧化物。另外，关于金属，例如也可以使用MoW那样的合金。另外，为了提高膜的密接性，可以使用与氧化物之间的密接性良好的金属、例如夹有Ti、Al或Au等的金属的层叠体作为电极。
下面，对本发明的薄膜晶体管的制造方法予以说明。
首先，在基板21上将栅电极22加工成所希望的栅极形状，然后以覆盖栅电极22的方式形成栅绝缘膜23。其后，在栅绝缘膜23上形成氧化物半导体层24。接着，在氧化物半导体层24上形成抗蚀剂掩膜，使用该抗蚀剂掩膜，进行氧化物半导体层24的图案形成。关于氧化物半导体层24的加工，例如使用湿式刻蚀法。在湿式刻蚀法中，使用磷酸、硝酸、醋酸等的酸混合液、草酸、盐酸等。
接着，在除去抗蚀剂掩膜之后形成刻蚀阻挡膜25。刻蚀阻挡膜25使用感光性的有机绝缘材料，使用光刻法进行加工。由此，可以在不损伤氧化物半导体层24的情况下形成刻蚀阻挡膜25。
然后，在形成电极层即源电极26s、漏电极26d以及伪图案27之后，形成抗蚀剂掩膜。然后，使用抗蚀剂掩膜进行电极层的图案形成，在形成了源电极26s、漏电极26d以及伪图案27之后，除去抗蚀剂掩膜。关于源电极26s、漏电极26d以及伪图案27的加工，使用湿式刻蚀法。在形成了源电极26s、漏电极26d以及伪图案27之后，对氧化物半导体层24在150～450℃温度下进行0.5～1200分钟的热处理。通过进行热处理，可以降低与源电极26s、漏电极26d之间的接触电阻值，并且可以使氧化物半导体层24的特性稳定化。
图7是关于在刻蚀阻挡膜25的没有被源电极26s及漏电极26d覆盖的上下方向的端部未形成伪图案27的薄膜晶体管沿图4的B-B线切断的概略断面图。
如图7所示，由于刻蚀阻挡膜25的端面的锥体的角度小，从而形成氧化物半导体层24溢出刻蚀阻挡膜25很多的状态，由此形成寄生晶体管并且在薄膜晶体管的I-V特性产生驼峰。
如上所述，在本发明中，在刻蚀阻挡膜25的没有被源电极26s及漏电极26d覆盖的端部被伪图案27覆盖，由此氧化物半导体层24可以使端面的锥体的角度形成得大，从而不会形成氧化物半导体层24溢出刻蚀阻挡膜25很多的状态，并且可以抑制在薄膜晶体管的I-V特性产生驼峰。
(产业上的可利用性)
如上所述的本发明对薄膜晶体管的特性的稳定化是有用的。
附图参考符号
10s，11s，26s 源电极
10d，11d，26d 漏电极
21 基板
22 栅电极
23 栅绝缘膜
24 氧化物半导体层
25 刻蚀阻挡膜
27 伪图案
Claims (3)
1.一种薄膜晶体管，其具有：在基板上形成的栅电极；以覆盖该栅电极的方式形成的栅绝缘膜；形成在该栅绝缘膜上的半导体层；形成在该半导体层的沟道形成部分的刻蚀阻挡膜；和以覆盖所述半导体层和刻蚀阻挡膜的端部的方式形成的源电极及漏电极，其中，在所述刻蚀阻挡膜，其没有被所述源电极及漏电极覆盖的端部被伪图案覆盖。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述伪图案由与所述源电极及漏电极相同的材料形成，并且是在所述源电极及漏电极电分离的状态下形成的。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述半导体层由含有In、Zn及Ga的氧化物半导体构成。
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