JP2004279824A

JP2004279824A - 表示装置

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Publication number: JP2004279824A
Application number: JP2003072412A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Osame; 光明納; Aya Anzai; 彩安西; Masaru Yamazaki; 優山崎; Tamae Takano; 圭恵高野; Takashi Hamada; 崇浜田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: US7589698B2; US20040238831A1; JP4338997B2

Abstract

【課題】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の電気的特性がばらつくと、表示画像に輝度ムラ若しくは階調ムラなどの表示ムラが生じるという問題がある。本発明では、ＴＦＴの電気的特性ばらつきを低減し、表示ムラが低減した表示装置を提案することを課題とする。
【解決手段】本発明の表示装置は、複数のＴＦＴが配列されたＴＦＴアレイ基板において、隣接するＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が±１２％以下であることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、特にレーザー光照射により形成した半導体層を有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等を駆動するための素子として、薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴという。）が用いられている。
【０００３】
ＴＦＴを低価格、低コストで作製することを目的として、ガラス基板を用いた低温プロセスが開発されている。低温プロセスでは、ＴＦＴの活性層として用いる結晶質半導体膜を作製する方法として、レーザー光を用いた結晶化方法が一般的に用いられている。
【０００４】
上記のような方法を用いて作製したＴＦＴでは、レーザーの照射条件にばらつきが生じると、これに起因してＴＦＴの電気的特性にもばらつきが生じる。
【０００５】
ＴＦＴの電気的特性がばらつくと、表示画像に輝度ムラ若しくは階調ムラなどの表示ムラが生じるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、ＴＦＴの電気的特性ばらつきを低減し、表示ムラが低減した表示装置を提案することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、隣接するＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が±１２％以下であるＴＦＴアレイ基板を有することを特徴としている。
【０００８】
Ｖｄ―Ｉｄ（ドレイン電圧−ドレイン電流）特性の飽和領域において流れるオン電流値に依存して発光輝度が変動する表示装置においては、隣接するＴＦＴのオン電流値の差に比例して発光輝度が変化する。
【０００９】
従って、隣接するＴＦＴのオン電流値の差を小さくすれば、発光輝度の変動も小さくすることができ、表示画像における表示ムラを小さくすることができる。
【００１０】
ここで、オン電流値の差を表すものに、隣接するＴＦＴのオン電流値の差分の絶対値と、隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率とがある。
【００１１】
隣接するＴＦＴのオン電流値をそれぞれＩ_（Ａ）、Ｉ_（Ｂ）としたとき、隣接するＴＦＴのオン電流値の差分の絶対値は、
│Ｉ_（Ｂ）−Ｉ_（Ａ）│ （Ａ）
で表される。
【００１２】
また、隣接するＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率は、隣接するＴＦＴのオン電流値をそれぞれＩ_（Ａ）、Ｉ_（Ｂ）としたとき、
（Ｉ_（Ｂ）−Ｉ_（Ａ））／Ｉ_（Ａ）×１００（％）
で表される。
【００１３】
隣接するＴＦＴのオン電流値の差分が小さい程、発光輝度の変化の絶対値も小さくなり表示ムラが低減する。
【００１４】
また、隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率が小さくても、発光輝度の変動も小さくなり表示ムラが低減する。
【００１５】
ここで、隣接するＴＦＴのオン電流値の差分の絶対値が０．００９μＡ以下であることが好ましい。また隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率は±１２％以下とすることが好ましい。
【００１６】
なお、隣接するＴＦＴは行方向、列方向、斜め方向のいずれの方向に隣接するものであってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一態様について図２〜５を用いて説明する。
【００１８】
本発明の表示装置では、ガラス基板５６２４上に、発光素子を駆動するための駆動用ＴＦＴ５６０７が、複数個、マトリクス状に配列している。
【００１９】
図２（Ａ）は、駆動用ＴＦＴ５６０７を有する画素の上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中の切断線Ａ−Ａ’における断面図である。図２（Ａ）において、画素には、駆動用ＴＦＴ５６０７の他、スイッチング用ＴＦＴ５６０５、消去用ＴＦＴ５６０６が設けられている。駆動用ＴＦＴ５６０７は、半導体層５６２０と、ゲート絶縁膜５６２２、ゲート電極５６２１を有するｐチャネル型のＴＦＴである。なお、チャネル長はゲート幅の５倍以上の長さを有している。
【００２０】
本実施の形態において、半導体層５６２０は、蛇行した形状をしている。このため、駆動用ＴＦＴ５６０７のチャネルは、列方向及び行方向の複数の方向に配向しており、特に列方向に多く配向している。
【００２１】
なお、駆動用ＴＦＴ５６０７の構造は、特に限定されるものではなく、シングルゲート構造、或いはマルチゲート構造のいずれでもよい。また、トップゲート構造、或いはボトムゲート構造のいずれでもよい。さらに、シングルドレイン構造、ＬＤＤ構造のいずれでもよい。チャネル型についてもｎチャネル型、ｐチャネル型のいずれでもよい。
【００２２】
半導体層５６２０は、ガラス基板５６２４上に、非晶質半導体膜を成膜後、当該非晶質半導体膜にパルス発振型のレーザー光を照射して結晶化した結晶質半導体膜を、素子分離することにより形成されている。なお、レーザー光は、線状に整形された線状レーザー光である。
【００２３】
本実施の形態では、レーザー光の長手方向が列方向にほぼ平行となるようにし、行方向に走査して、非晶質半導体膜にレーザー光を照射する。従って、図３（Ｂ）に示すように、半導体層５６３５における複数のチャネル方向のうち、優勢な方向（図３（Ｂ）中においては、ゲート幅５６３５と垂直な方向）と、レーザー光５６３０の長手方向とが平行になるようにレーザー光は照射されている。
【００２４】
なお、本実施の形態のように、非晶質半導体膜に対しレーザー光を照射する以外に、ファーネス、若しくはガスを用いた（又は光）ＲＴＡにより結晶化した結晶質半導体膜に、レーザー光を照射する方法を用いて結晶化してもよい。またレーザー光としては、エキシマ、或いはＹＡＧ等を媒質としたものを用いることができる。
【００２５】
ここで、本発明の表示装置の駆動方法について説明する。
【００２６】
図４（Ａ）に示すように、各画素の電流供給線・対向電源間には駆動用ＴＦＴ５６０７と発光素子１５０６とが直列に接続されている。発光素子に流れる電流は、図４（Ｂ）に示す駆動用ＴＦＴ５６０７のＶｄ−Ｉｄ曲線と発光素子のＶ−Ｉ曲線との交点が動作点となり、動作点での駆動用ＴＦＴ５６０７のソース・ドレイン間電圧と発光素子１５０６の両電極間の電圧に従って電流が流れる。
【００２７】
本実施の形態では、駆動用ＴＦＴのゲート電極の電位と電源線（アノード）の電位を調整し、駆動用ＴＦＴ５６０７のゲート・ソース間電圧（│Ｖ_ＧＳ│）が、ソース・ドレイン間電圧（│Ｖ_ＤＳ│）よりも閾値電圧分以上小さくなるようにすることで、駆動用ＴＦＴ５６０７が飽和領域で動作するようにしている。
【００２８】
駆動用ＴＦＴ５６０７を飽和領域で動作させた場合、図５に示すように、発光素子の劣化により発光素子の電圧−電流特性が１６１１から１６１２へと変化しても、駆動用ＴＦＴ５６０７のドレイン電流（Ｉ_ＤＳ）が一定であるため、動作点が１６１３から１６１４に変化しても、発光素子１５０６には一定の電流が流れる。そのため輝度の変動が駆動用ＴＦＴ５６０７を線形領域で動作させたときと比較して少ない。
【００２９】
従って、複数ある駆動用ＴＦＴの個々のばらつきに起因した表示ムラを低減するには、特に駆動用ＴＦＴの飽和領域におけるドレイン電流値のばらつきを低減することが重要となる。
【００３０】
以上に記した表示装置では、隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率は、±１２％以下である。これにより、表示装置において、特にレーザー光の照射強度ばらつきに起因して発生する縞状の表示ムラを低減することができる。なお、ＴＦＴの隣接する方向は、行方向、列方向、斜め方向のいずれの方向に隣接したものでもよい。なお、本発明は、本実施の形態に示したような発光装置に限らず、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）等にも適用可能である。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、本発明の表示装置の作製方法について説明する。
【００３２】
基板３０１には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ＳＵＳ基板を含む金属基板またはシリコン基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００３３】
次に、第１の電極３０２を覆うように第１の絶縁膜３０３を成膜する。本実施の形態では、第１の絶縁膜３０３は、２つの絶縁膜（第１の絶縁膜Ａ３０３ａ、第１の絶縁膜Ｂ３０３ｂ）を積層することで形成されている。第１の絶縁膜Ａ３０３ａは窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を用い、５０ｎｍの厚さで形成する。第１の絶縁膜Ｂ３０３ｂは酸化窒化珪素膜を１００ｎｍの厚さで成膜して形成する。なお第１の絶縁膜３０３はこの構成に限定されず、単層の絶縁膜で形成されていても良いし、３層以上の絶縁膜で形成されていても良い。また材料もこれに限定されない。
【００３４】
次に、第１の絶縁膜３０３の上に５４ｎｍの厚さの、非晶質半導体膜３０４をプラズマＣＶＤ法で形成する。また、非晶質半導体膜をスパッタ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減させておくことが望ましい。
【００３５】
用いる半導体は珪素のみに限定されず、例えばシリコンゲルマニウムを用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００３６】
なお、第１の絶縁膜３０３と非晶質半導体膜３０４をいずれもプラズマＣＶＤ法で作製する場合、これらの２つの膜を大気に曝すことなく連続して形成しても良い。
【００３７】
次に、非晶質半導体膜３０４への触媒の添加する。本実施の形態では、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布した。なお、酢酸ニッケル塩溶液の馴染みをよくするために、非晶質半導体膜３０４の表面をオゾン含有水溶液で処理することで極薄い酸化膜を形成し、その酸化膜をフッ酸と過酸化水素水の混合液でエッチングして清浄な表面を形成した後、再度オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸化膜を形成しておいても良い。半導体膜の表面は本来疎水性なので、このように酸化膜を形成しておくことにより酢酸ニッケル塩溶液を均一に塗布することができる（図６（Ａ））。
【００３８】
勿論、非晶質半導体膜への触媒の添加は上記方法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、プラズマ処理などを用いて添加するようにしても良い。
【００３９】
次に、装置の設定温度７５０℃で１８０秒間、ＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）による加熱処理して非晶質半導体膜３０４を結晶化し、結晶質半導体膜３０６を形成する。このとき、同時に非晶質半導体膜３０４中に含有されている水素も放出される。
【００４０】
加熱処理の方法としては、上記以外に、ファーネスアニール法を用いることも可能である。ファーネスアニール法を用いる場合は、５００℃で１時間、加熱処理をして水素を放出した後、さらに５５０℃で４時間加熱処理をして結晶化するのが好ましい。
【００４１】
なお、本実施の形態では触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった元素を用いても良い。
【００４２】
次に、結晶質半導体膜３０６にレーザー光を照射して、結晶性をさらに向上させる。本実施例では、発振周波数３０Ｈｚ、ビーム幅４７６μｍ、エネルギー密度（設定値）５２９ｍＪ／ｃｍ^２のパルスレーザ光であるエキシマレーザ光を用いる。結晶質珪素膜３０６が形成された基板３０１を載せた載置台を移動速度１ｍｍ／ｓｅｃで移動させ、レーザー光を結晶質珪素膜３０６に照射することにより、レーザー光は、オーバーラップ率９３．０％として結晶質珪素膜３０６に照射する。なお、第１のレーザー光は酸素を２０％、窒素を８０％含む雰囲気中で照射している。
【００４３】
レーザー光は、実施の形態に示したのと同様に、半導体層５６３５における複数のチャネル方向のうち、優勢な方向と、レーザー光５６３０の長手方向とが平行になるようにレーザー光は照射されている。
【００４４】
次に、結晶性半導体膜３０６内に存在する触媒元素のゲッタリングについて説明する。触媒元素を用いる結晶化により、結晶性半導体膜３０６内には、触媒元素（ここではニッケル）が平均的な濃度として１×１０^１９／ｃｍ^３を越える程度に残存しているものと考えられる。触媒元素が残留しているとＴＦＴの特性に悪影響を及ぼす可能性があるため、触媒元素濃度を低減させる工程を設ける必要がある。
【００４５】
ゲッタリングの方法は様々であるが、本実施例では結晶性半導体膜３０６をパターニングする前にゲッタリングする。まず、図６（Ｂ）に示すように結晶性半導体膜３０６の表面にバリア層３０７を形成する。バリア層３０７は、後にゲッタリングサイトを除去する際に、結晶性半導体膜３０６がエッチングされるのを防ぐために設ける。
【００４６】
バリア層３０７の厚さは約１０ｎｍ程度とする。オゾン水で処理することにより形成されるケミカルオキサイドをバリア層として用いても良い。また、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。他には、酸化雰囲気中でのプラズマ処理する方法や、酸素含有雰囲気中での紫外線照射によりオゾンを発生させて酸化処理する方法等を用いても良い。また、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しバリア層としても良い。或いは、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法、蒸着法などで１〜５ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。いずれにしても、ゲッタリング工程時に、触媒元素がゲッタリングサイト側に移動できて、ゲッタリングサイトの除去工程時には、エッチング液がしみこまない（結晶性半導体膜３０６をエッチング液から保護する）膜、例えば、オゾン水で処理することにより形成されるケミカルオキサイド膜、酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）、または多孔質膜を用いればよい。
【００４７】
次いで、バリア層３０７上にスパッタ法でゲッタリングサイト３０８として、膜中に希ガス元素を１×１０^２０／ｃｍ^３以上の濃度で含むゲッタリング用の半導体膜（代表的には、非晶質シリコン膜）を５０ｎｍの厚さで形成する。後に除去されるゲッタリングサイト３０８は結晶性半導体膜３０６とエッチングの選択比を大きくするため、密度の低い膜を形成することが好ましい。
【００４８】
なお、希ガス元素は半導体膜中でそれ自体は不活性であるため、結晶性半導体膜３０６に悪影響を及ぼすことはない。また、希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。
【００４９】
次に、加熱処理を施すことでゲッタリングを行なう（図６（Ｂ））。加熱処理は、設定温度７５０℃で１８０秒間、ＲＴＡ法を用いて行う。ファーネスアニール法で行う場合には、窒素雰囲気中にて４５０〜６００℃で０．５〜１２時間の加熱処理を行う。
【００５０】
ゲッタリング工程終了後、ゲッタリングサイト３０８を選択的にエッチングして除去する。エッチングの方法としては、ＣｌＦ_３によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式（ＣＨ_３）_４ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。この時バリア層３０７はエッチングストッパーとして機能する。また、バリア層３０７はその後フッ酸により除去する（図６（Ｃ））。
【００５１】
次に、ＴＦＴの閾値を制御するための不純物添加を行う。本実施例では、ｐ型を付与する不純物であるボロンを添加する。
【００５２】
次に、結晶性半導体膜３０６をパターニングし、島状の半導体膜３０９、３１０を形成する（図６（Ｄ））。
【００５３】
次に、半導体膜３０９、３１０を覆う酸化珪素膜を１１５ｎｍの膜厚で成膜して、第２の絶縁膜３１１を形成する。第２の絶縁膜３１１は、後の第２の電極を形成するために行なうドライエッチングにおいて、膜厚が減少するので、その減少分を考慮に入れて膜厚を設定するのが望ましい。
【００５４】
第２の絶縁膜３１１には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いることができる。本実施例では、第２の絶縁膜３１１を単層の絶縁膜で構成しているが、２層以上の複数の絶縁膜で構成されていても良い。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。例えば、プラズマＣＶＤ法で酸化珪素で第２の絶縁膜３１１を成膜する場合、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａｅｔｈｙｌＯｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ_２を混合したガスを用い、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ^２とし、成膜する。
【００５５】
また窒化アルミニウムを第２の絶縁膜３１１として用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、ＴＦＴで発生した熱を効率的に発散させることができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層したものを第２の絶縁膜３１１として用いても良い。
【００５６】
次に、第２の絶縁膜３１１上に導電膜を成膜する（図６（Ｅ））。本実施の形態ではＴａＮからなる第１の導電膜３１２ａを３０ｎｍの厚さで、Ｗからなる第２の導電膜３１２ｂを３７０ｎｍの厚さで成膜する。具体的に、第１の導電膜３１２ａに用いるＴａＮは、ターゲットに純度９９．９９％のＴａを用い、チャンバー内の温度を室温、Ａｒの流量を５０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｎ_２の流量を１０ｍｌ／ｍｉｎ、チャンバー内の圧力０．６Ｐａ、成膜電力１ｋＷとし、成膜速度約４０ｎｍ／ｍｉｎで成膜した。また第２の導電膜３１２ｂに用いるＷは、ターゲットに純度９９．９９％のＷを用い、チャンバー内の温度を２３０℃、Ａｒの流量を１００ｍｌ／ｍｉｎ、チャンバー内の圧力１．５Ｐａ、成膜電力６ｋＷとし、成膜速度約３９０ｎｍ／ｍｉｎで成膜した。
【００５７】
なお本実施の形態では、２層の導電膜を用いて第２の電極を形成する例について説明するが、導電膜は単層であっても良いし、また３層以上の複数の層で形成されていても良い。また各導電層の材料は本実施の形態に示したものに限定されない。
【００５８】
具体的に各導電膜には、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金もしくは化合物で形成することができる。例えば１層目がＴａで２層目がＷ、または１層目がＴａＮで２層目がＡｌ、１層目がＴａＮで２層目がＣｕといった組み合わせも考えられる。また１層目と２層目のいずれか一方にＡｇＰｄＣｕ合金を用いても良い。Ｗ、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）、ＴｉＮを順次積層した３層構造としてもよい。Ｗの代わりに窒化タングステンを用いてもよいし、ＡｌとＳｉの合金（Ａｌ−Ｓｉ）に代えてＡｌとＴｉの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、ＴｉＮに代えてＴｉを用いてもよい。ただし、複数の導電膜を成膜する場合、エッチング後に各層の導電膜の、チャネル長方向における幅に差を持たせたいならば、互いにエッチングの選択比のとれる材料を用いる。
【００５９】
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングガスを選択することが重要である。
【００６０】
次にマスク３１４を形成し、図７（Ａ）に示すように第１の導電膜３１２ａ及び第２の導電膜３１２ｂをエッチングする（第１のエッチング処理）。本実施の形態ではＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いて行なった。エッチングガスとしてＣｌ_２とＣＦ_４とＯ_２を混合したガスを用い、チャンバー内のエッチングガスの圧力を１．０Ｐａとする。そして、コイル型の電極に５００Ｗ、１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）電力を投入し、プラズマを生成する。また基板が載置されたステージ（下部電極）に１５０Ｗ、１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）電力を投入し、これにより基板に自己バイアス電圧が印加される。その後、エッチングガスをＣｌ_２とＣＦ_４に変更し、トータルの圧力を１．０Ｐａとした。またコイル型の電極に５００Ｗの高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、基板側（試料ステージ）には２０Ｗの高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入した。
【００６１】
ＣＦ_４とＣｌ_２をエッチングガスとして用いると、第１の導電膜３１２ａであるＴａＮと、第２の導電膜３１２ｂであるＷのエッチングレートがほぼ等しくなり、共に同じ程度エッチングされる。
【００６２】
この第１のエッチング処理により、下層３１５ａと上層３１５ｂとで構成された第１の形状の導電膜３１５と、下層３１６ａと上層３１６ｂとで構成された第１の形状の導電膜３１６とが形成される。なおこの第１のエッチング処理において、下層３１５ａ、３１６ａと上層３１５ｂ、３１６ｂの側面がややテーパー状になる。また導電膜の残渣を残さないようにエッチングすると、第１の形状の導電膜３１５、３１６で覆われていない第２の絶縁膜３１１の表面が、５〜１０ｎｍ程度またはそれ以上エッチングされることがある。
【００６３】
次に図７（Ｂ）に示すように、第１のエッチング処理で表面がエッチングされて幅が小さくなったマスク３１４を用い、第１の形状の導電膜３１５、３１６をエッチング（第２のエッチング処理）する。第２のエッチング処理でも第１のエッチング処理と同じくＩＣＰエッチング法を用いる。エッチングガスはＳＦ_６、Ｃｌ_２、Ｏ_２を混合したガスを用い、チャンバー内のエッチングガスの圧力を１．３Ｐａとする。そして、コイル型の電極に７００Ｗ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を投入し、プラズマを生成する。また基板が載置されたステージ（下部電極）に１０Ｗ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を投入し、これにより基板に自己バイアス電圧が印加される。
【００６４】
ＳＦ_６とＣｌ_２を混合したガスにＯ_２を加えることで、Ｗのエッチングレートが増加し、また第１の形状の導電膜３１５、３１６の下層３１５ｂ、３１６ｂを形成しているＴａＮのエッチングレートが極端に低下するため、選択比をとることができる。
【００６５】
第２のエッチング処理によって、第２の形状の導電膜３１７（下層を３１７ａ、上層を３１７ｂとする）と、第２の形状の導電膜３１８（下層を３１８ａ、上層を３１８ｂとする）が形成される。上層３１７ｂ、３１８ｂのチャネル長方向における幅は、下層３１７ａ、３１７ｂの幅よりも短くなっている。なお第２のエッチング処理によって、第２の形状の導電膜３１７、３１８で覆われていない第２の絶縁膜３１１の表面が、５〜１０ｎｍ程度またはそれ以上エッチングされる。
【００６６】
次に図７（Ｂ）に示すように、第２の形状の導電膜３１７、３１８をマスクとして用い、半導体膜３０９、３１０にｎ型の導電性を付与する不純物を添加する（第１のドーピング処理）。ｎ型を付与する不純物元素は、ドナーとして機能するＰ、Ａｓ、Ｓｂ等の５族原子やＳ、Ｔｅ、Ｓｅ等の６族原子を用いるが、本実施の形態ではＰを用いる。第１のドーピング処理により、自己整合的に第１の不純物領域３２０、３２１が形成される。第１の不純物領域３２０、３２１には１×１０^１８〜５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加されている。
【００６７】
次に図７（Ｃ）に示すように、レジストからなるマスク３６０、３６１で半導体膜３０９の一部と島状の半導体膜３１０全体とを覆い、さらに第２の形状の導電膜３１７、３１８の上層３１７ｂ、３１８ｂをマスクとして、第２のドーピング処理を行う。図示していないが、第２のドーピング処理により、第２の形状の導電膜３１７と同様の断面形状を有する導電膜の下層を貫通して不純物が添加され、前記導電膜とオーバーラップしたＬＤＤ領域を形成する。なお、本工程により導電膜とオーバーラップするＬＤＤ領域を形成したＴＦＴは、駆動回路用のＴＦＴとして機能する。
【００６８】
続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行う。第３のドーピング処理により、ＴＦＴのソース或いはドレインとして機能する第３の不純物領域３２４が形成される。なお、半導体膜３０９のうち、マスク３６０により覆われていた領域には第３のドーピング処理による不純物添加はされず、当該領域３２２は、ＴＦＴのＬＤＤ領域となる。第３の不純物領域３２４には１×１０^１９〜５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加される。
【００６９】
なお、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理を１回のドーピング処理で済まし、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【００７０】
また、本実施例とは異なり、ｐチャネル型のＴＦＴが形成される島状の半導体膜３１０に、マスク数削減のために敢えてマスクを設けず、ｐ型の導電型を付与する不純物の濃度を高くして、島状の半導体膜の極性をｐ型に反転させても良い。
【００７１】
図７（Ｄ）に示すように、レジストからなるマスク３２６でｎチャネル型の島状の半導体膜３０９を覆い、島状の半導体膜３１０にｐ型の導電型を付与する不純物をドーピングする（第４のドーピング処理）。この第４のドーピング処理において、第２の形状の導電膜３１８がマスクとして機能し、ｐチャネル型ＴＦＴに用いる島状の半導体膜３１０にｐ型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域３２７が形成される。本実施の形態ではジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）を用いたイオンドープ法で形成する。なお、本工程に於いてｐ型を付与する不純物元素の濃度が２×１０^２０〜２×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となるようにドーピング処理する。
【００７２】
以上までの工程でそれぞれの島状の半導体膜に不純物領域が形成される。
【００７３】
次に、島状の半導体膜３０９、３１０と、第２の絶縁膜３１１と、第２の形状の導電膜３１７、３１８とを覆う酸化窒化珪素膜を１００ｎｍの膜厚で成膜し、第１の層間絶縁膜３３０とする（図８（Ａ））。第１の層間絶縁膜３３０は、上記のもの以外に珪素を含む酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。
【００７４】
次に、４１０℃で１時間の熱処理をして、水素化する。なお、本実施例では、第１の層間絶縁膜中に含有されている水素を利用して水素化する。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【００７５】
上記一連の工程によって、スイッチング用、若しくは消去用として用いるｎチャネル型ＴＦＴ３３１と、発光素子に供給する電流を制御するｐチャネル型ＴＦＴ３３２が形成されたＴＦＴアレイ基板を作製することができる。
【００７６】
なお、各々のＴＦＴ構造については、本実施例で示したものに限らず他の構造のものを用いてもよい。
【００７７】
なお上記プラズマエッチングはＩＣＰエッチング法に限定されない。例えば、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）エッチング法、ＲＩＥエッチング法、ヘリコン波エッチング法、ヘリカル共鳴エッチング法、パルス変調エッチング法やその他のプラズマエッチング法を用いていても良い。
【００７８】
また本発明において用いるゲッタリング工程は、本実施の形態に示した方法に限定されない。その他の方法を用いて半導体膜中の触媒元素を低減するようにしても良い。例えば、特開平１０−１３５４６８号公報または特開平１０−１３５４６９号公報に記載されているように、触媒元素をリンのゲッタリング作用を用いて除去するようにしても良い。
【００７９】
次に、第１の層間絶縁膜３３０を覆うように、非感光性のアクリル膜を０．８μｍの膜厚で成膜し、第２の層間絶縁膜３３３を形成する。さらに、スパッタ法により窒化珪素膜を１００ｎｍの膜厚で成膜して第３の層間絶縁膜３３４を成膜する。第２の層間絶縁膜３３３としては、アクリル以外にポリイミドなどの樹脂を用いてもよい。また、第３の層間絶縁膜３３４は、水分や酸素などのＯＬＥＤの劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜であれば上記以外のものでもよく、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜を用いることができる。
【００８０】
次いで、第２の絶縁膜３１１、第１の層間絶縁膜３３０、第２の層間絶縁膜３３３及び第３の層間絶縁膜３３４をエッチングし、コンタクトホールを形成する。そして、島状の半導体膜３０９、３１０とコンタクトを形成する配線３３５〜３３８を形成する。
【００８１】
次に、第３の層間絶縁膜３３４及び配線３３５〜３３８を覆って透明導電膜（本実施例では、非晶質のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ））を１１０ｎｍの膜厚で成膜た後、パターニングすることで、ｐチャネル型ＴＦＴ３３２の島状の半導体膜３１０とコンタクトを形成している配線３３８に接続した、発光素子の電極（陽極）３４０を形成する（図８（Ｂ））。パターニング後、２００℃で１時間、熱処理してＩＴＯを結晶化する。なお、電極３４０に用いる透明導電膜は、ＩＴＯのみならず、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良い。電極３４０は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄で研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、電極３４０の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
【００８２】
そして、隔壁として用いる有機樹脂膜３４１を、第３の層間絶縁膜３３４上に形成する。本実施例では、ポジ型の感光性アクリルを１．５μｍの厚さで成膜した後、露光、現像し、電極３４０と重なる領域において開口部を有する有機樹脂膜３４１を形成する。なお、有機樹脂膜３４１の開口部における端部は、該端部において後に成膜される発光層に穴があかないように、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における有機樹脂膜３４１の断面が描いている曲線の曲率半径が、０．２〜２μｍ程度であることが望ましい。
【００８３】
本実施例ポジ型の感光性アクリルを用いているが、これ以外に、ネガ型のアクリルを用いてもい。また感光性のポリイミドやレジストを用いて有機樹脂膜３４１を形成しても良い。ネガ型のアクリルを用いて有機樹脂膜３４１を形成した場合、開口部における端部が、Ｓ字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、０．２〜２μｍとすることが望ましい。
【００８４】
上記構成により、後に形成される発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、電極３４０と陰極が発光層に形成された穴においてショートするのを防ぐことができる。また発光層の応力を緩和させることで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を高めることができる。
【００８５】
次に発光層を成膜する前に、吸着した水分や酸素等を除去するために真空雰囲気下で加熱しておく。本実施例では、２００℃、１時間、真空雰囲気下で加熱処理を行なう。真空度は望ましくは３×１０^−７Ｔｏｒｒ以下とし、可能であるならば３×１０^−８Ｔｏｒｒ以下とするのが最も望ましい。そして、有機樹脂膜３４１に真空雰囲気下で加熱処理を施した後に発光層を成膜する場合、成膜直前まで真空雰囲気下に保つことで、信頼性をより高めることができる。
【００８６】
次に、電極３４０の上に、０．３重量％のジメチルキナクリドン（ＤＭＱｄ）を含有するＡｌｑ３を３７．５ｎｍの膜厚で成膜して発光層３４２を形成する。なお、発光層３４２の下方には正孔注入層としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを４０ｎｍで成膜し、発光層３４２の上方には電子輸送層としてＡｌｑ３を３７．５ｎｍの膜厚で成膜する。
【００８７】
なお、発光層を形成するための材料や膜厚などは上記のものに限らず他の公知の材料を用いても構わない。また、多色発光とするために、積層構造、材料等の異なる発光層を複数形成しても構わない。また、上記に示したような有機材料以外に無機材料を用いて発光層を形成しても構わない。
【００８８】
次に、発光素子の電極（陰極）３４３を形成する。発光素子の電極３４３は、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）を１ｎｍと数％のＬｉを含有したアルミニウム（Ａｌ−Ｌｉ）を２００ｎｍとを積層して形成する。
【００８９】
以上のようにして、発光素子の電極３４０，発光層３４２、発光素子の電極３４３が積層した発光素子３４４を形成する。なお、本実施例において、発光素子の電極１５４４は透光性を有しない膜で形成されているが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有し、透光性のある薄膜と、ＩＴＯとを積層した膜を用いて発光素子の電極３４３を形成し、陰極側から採光可能な両面発光型若しくは上面発光型の発光素子としてもよい。
【００９０】
次に、発光素子３４４を保護するための保護膜３４５を形成する。本実施例では、スパッタ法により窒化珪素膜を形成し、保護膜３４５を形成した。なお、窒化珪素膜以外にも、ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄｌｉｋｅＣａｒｂｏｎ）など、他の材料を用いて形成してもよい。
【００９１】
さらに、封止基板およびＦＰＣを装着し、本発明を適用した表示装置を作製する。なお、水分混入による発光素子の劣化防止用として、封止基板に乾燥剤を取り付けてもよい。
【００９２】
図９は、本発明の表示装置の上面図である。点線で示された２００１はソース信号線駆動回路、２００２は画素部、２００３はゲート信号線駆動回路である。
【００９３】
２００８（２００８ａ、２００８ｂ）はソース信号線駆動回路２００１及びゲート信号線駆動回路２００３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２００９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。
【００９４】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、以上のような方法で作製したＴＦＴアレイ基板上において、レーザー光の走査方向と平行な方向に一列に並んだ複数のＴＦＴの飽和領域におけるオン電流特性を測定した結果である。測定した複数個のＴＦＴは、並んでいる順にそれぞれｎ段目のＴＦＴとし、アドレスが指定されている。従って、図１０（Ａ）、（Ｂ）より、ＴＦＴのアドレス（ＴＦＴが形成されている位置）に対し、そのＴＦＴのオン電流値がどのように変化しているかが分かる。なお、図１０（Ａ）は本発明の表示装置におけるＴＦＴのデータであり、図１０（Ｂ）は従来技術の表示装置におけるＴＦＴのデータである。
【００９５】
測定したＴＦＴは、いずれも駆動用ＴＦＴと同様の構造を有し、チャネル長４２０μｍ、チャネル幅６μｍである。チャネル型はｐチャネル型である。また駆動用ＴＦＴと同様に６３μｍ間隔で並んでいる。
【００９６】
なお、本発明（図１０（Ａ））は、ドレイン電圧−１０Ｖ、ゲート電圧−３Ｖのときのドレイン電流値をオン電流値とし、従来技術（図１０（Ｂ））は、ドレイン電圧−１０Ｖ、ゲート電圧−４．７５Ｖのときのドレイン電流値をオン電流値としている。本発明と従来技術とでゲート電圧値が異なっているのは、本発明の表示装置と従来技術の表示装置とで、同等の輝度が得られるときのＴＦＴ特性について比較するため、本発明および従来技術の表示装置の駆動方法と同様に、ゲート電圧を変えてオン電流値を調整しているからである。
【００９７】
また、図１は、図１０（Ａ）、（Ｂ）のデータを元に、本発明及び従来技術の表示装置において、隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率の確率分布を示す図である。これより、本発明の方が従来技術よりも隣接するＴＦＴの変動率が小さいことが分かる。
【００９８】
表１は、図１０（Ａ）、（Ｂ）のデータを元に、本発明及び従来技術の表示装置において、ＴＦＴ全体のばらつき（％）と、隣接するＴＦＴのオン電流値の変動率の最大値（％）とを比較したものである。
【表１】

【００９９】
以上のデータより、本発明と従来技術とでは、ＴＦＴ全体のばらつきは殆ど変わらないが、隣接ＴＦＴオン電流値変動率の最大値は、本発明では１１．７％、従来技術では２６．４％（絶対値）と、本発明の方が従来技術よりも２倍以上小さい値を示すことが分かる。また、隣接するＴＦＴのオン電流値の差分の絶対値の最大値は、本発明では０．００８３μＡであり、従来技術では、０．０１５８μＡである。
【０１００】
図１１（Ａ）は、本発明を適用して作製した発光装置における表示画像を撮影した写真図である。図１１（Ｂ）は、従来技術を用いて作製した発光装置における表示画像を撮影した写真図である。表示画像はいずれも単一輝度、単一色となるように電気信号を入力し、表示したときのものである。なお、暗室にて画像を表示し、撮影している。
【０１０１】
図１１（Ａ），（Ｂ）より、従来技術で作製した表示画像においては、縞状の表示ムラが出ているが、本発明を用いて作製した表示画像においては、表示ムラは解消されていることがわかる。
【０１０２】
以上のように、表示装置において、特にレーザー光の照射強度ばらつきに起因して発生する縞状の表示ムラを低減することができる。
【０１０３】
（実施例２）電子機器
本実施例においては、本発明を適用した電子機器について説明する。本発明を適用することにより、表示ムラのない良好な画像を写す表示装置を搭載した電子機器を提供できる。
【０１０４】
図１２（Ａ）は表示装置であり、筐体５５０１、支持台５５０２、表示部５５０３を含む。本発明は表示部５５０３を有する表示装置に適用が可能である。
【０１０５】
図１２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体５５１１、表示部５５１２、音声入力５５１３、操作スイッチ５５１４、バッテリー５５１５、受像部５５１６などによって構成されている。
【０１０６】
図１２（Ｃ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５０１、筐体５５０２、表示部５５０３、キーボード５５０４などによって構成されている。
【０１０７】
図１２（Ｄ）は、本発明を適用して作製した携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体５５３１には表示部５５３２と、外部インターフェイス５５３５と、操作ボタン５５３４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス５５３２がある。
【０１０８】
図１２（Ｅ）はデジタルカメラであり、本体５５５１、表示部（Ａ）５５５２、接眼部５５５３、操作スイッチ５５５４、表示部（Ｂ）５５５５、バッテリー５５５６などによって構成されている。
【０１０９】
図１２（Ｆ）は、本発明を適用して作製した携帯電話である。本体５５６１には表示部５５６４と、音声出力部５５６２操作スイッチ５５６５、アンテナ５５６６等が設けられている。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明により、表示装置において、特にレーザー光の照射強度ばらつきに起因して発生する縞状の表示ムラを低減することができる。
【０１１１】
【図面の簡単な説明】
【図１】隣接するＴＦＴのオン電流値変動率の確率分布図。
【図２】本発明について説明する図。
【図３】本発明について説明する図。
【図４】本発明について説明する図。
【図５】本発明について説明する図。
【図６】本発明の表示装置の作製方法について説明する図。
【図７】本発明の表示装置の作製方法について説明する図。
【図８】本発明の表示装置の作製方法について説明する図。
【図９】本発明を適用したモジュールの模式図。
【図１０】ＴＦＴの位置とオン電流値との関係を表す図。
【図１１】本発明の表示装置と従来技術の表示装置の表示状態を比較した図。
【図１２】本発明を適用した電子機器の図。
【符号の説明】

Claims

発光素子を駆動するための駆動用ＴＦＴを有し、隣接する前記駆動用ＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が隣接する前記駆動用ＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が±１２％以下であることを特徴とする表示装置。
駆動用ＴＦＴのＶｄ−Ｉｄ特性の飽和領域におけるオン電流値に依存して発光輝度が変動し、隣接する前記駆動用ＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が±１２％以下であることを特徴とする表示装置。
駆動用ＴＦＴと、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴと、前記駆動用ＴＦＴと接続する発光素子とを有する複数個の画素を備えており、前記駆動用ＴＦＴのＶｄ−Ｉｄ特性の飽和領域におけるオン電流値に依存して発光輝度が変動し、ひとつの画素と、前記画素と隣接する画素とにおける駆動用ＴＦＴの飽和領域におけるオン電流値の変動率が１２％以下であることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に於いて、前記駆動用ＴＦＴのチャネル長は、ゲート幅の５倍以上であることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に於いて、前記駆動用ＴＦＴは、パルス発振型のレーザー光照射により形成した半導体層を有することを特徴とする表示装置。