JP2007250663A - Thin film transistor structure, display device and method of manufacturing same - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタ構造、表示装置及び表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film transistor structure, a display device, and a method for manufacturing the display device.
液晶ディスプレイ等に使用されるトランジスタは、画素毎に付けられたスイッチング用の薄膜トランジスタと画面全体を制御する閾値電圧の振れ幅の低い薄膜トランジスタの2種類のトランジスタを必要とする。 Transistors used in a liquid crystal display or the like require two types of transistors: a switching thin film transistor attached to each pixel and a thin film transistor with a low threshold voltage fluctuation width for controlling the entire screen.
このような画素スイッチとしては、少ない材料で製造でき、結晶系に比べ製造工程が低温であるため低コストで製造できるという利点から、特にアモルファスシリコン薄膜トランジスタが用いられている。アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、一般的に、図5に示すように絶縁性基板上にゲート電極が形成され、その上にゲート絶縁膜、真性(ノンドープ)アモルファスシリコン膜及びp型又はn型アモルファスシリコン膜がこの順に成膜されている。そして、不要なアモルファスシリコン膜が部分除去された後に、p型又はn型アモルファスシリコン膜にそれぞれソース電極及びドレイン電極が形成されることにより構成されているが、このような構成のアモルファスシリコン薄膜トランジスタには種々の問題がある。 As such a pixel switch, an amorphous silicon thin film transistor is used in particular because it can be manufactured with a small amount of material and can be manufactured at a low cost because the manufacturing process is at a lower temperature than that of a crystal system. As shown in FIG. 5, an amorphous silicon thin film transistor generally has a gate electrode formed on an insulating substrate, and a gate insulating film, an intrinsic (non-doped) amorphous silicon film, and a p-type or n-type amorphous silicon film. The films are formed in this order. Then, after the unnecessary amorphous silicon film is partially removed, the source electrode and the drain electrode are formed on the p-type or n-type amorphous silicon film, respectively. Has various problems.
まず、アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、真性アモルファスシリコン膜を活性層として用いている。よってゲート電極上に電荷を発生させて良好な薄膜トランジスタ特性を得るため、図5のようにゲート電極とソース電極、及び、ゲート電極とドレイン電極をそれぞれオーバーラップさせる必要がある。ところが、このように各電極をオーバーラップさせると、それらの電極の間の寄生容量が大きくなる。従って、そのようなトランジスタを液晶表示装置等に用いると、信号遅延が大きくなるため画質の劣化が生じるという問題がある。 First, an amorphous silicon thin film transistor uses an intrinsic amorphous silicon film as an active layer. Therefore, in order to generate charges on the gate electrode to obtain good thin film transistor characteristics, it is necessary to overlap the gate electrode and the source electrode and the gate electrode and the drain electrode as shown in FIG. However, when the electrodes are overlapped in this way, the parasitic capacitance between the electrodes increases. Therefore, when such a transistor is used for a liquid crystal display device or the like, there is a problem in that image quality is deteriorated due to an increase in signal delay.
また、オーバーラップさせる領域が一定でなければならないが、これには高精度の位置決めが必要とされる。従って、加工精度によってはこの領域が変わるため寄生容量がばらつき、これによっても画質の劣化が生じるという問題もある。 In addition, the overlapping region must be constant, but this requires high-precision positioning. Therefore, depending on the processing accuracy, this region changes, so that the parasitic capacitance varies, and this also causes a problem that the image quality is deteriorated.
さらに、アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、正バイアスに対する閾値電圧の変動量が大きく、経時変化において駆動電流が減少してしまう。従って、このような薄膜トランジスタは画面制御(ドライバ)用のトランジスタ集積回路に用いることができない。このため、液晶ディスプレイ等に使用されるトランジスタを得るためには、図6に示すように、表示部(液晶パネル)のアモルファスシリコンに形成した画素用薄膜トランジスタに対し、閾値電圧の変動量の小さい単結晶シリコンに形成したドライバ用のトランジスタ集積回路を同一基板に貼り合わせるか又は接続するという方法が取られている。しかし、このような方法では、部品点数が多くになって液晶ディスプレイのコストを押し上げる要因になっていた。 Furthermore, the amorphous silicon thin film transistor has a large amount of fluctuation of the threshold voltage with respect to the positive bias, and the drive current decreases with time. Therefore, such a thin film transistor cannot be used in a transistor integrated circuit for screen control (driver). For this reason, in order to obtain a transistor used in a liquid crystal display or the like, as shown in FIG. 6, the pixel thin film transistor formed on the amorphous silicon of the display unit (liquid crystal panel) has a simple threshold voltage variation amount. A method is adopted in which a driver transistor integrated circuit formed in crystalline silicon is bonded to or connected to the same substrate. However, such a method increases the number of parts, which increases the cost of the liquid crystal display.
また、アモルファスシリコンを用いたエンハンスメント型トランジスタ以外にも、液晶ディスプレイ等に使用されるトランジスタとして、非特許文献1に示すように、ITO(インジウム・スズ酸化物)を活性層として用いたデプレッション型トランジスタを用いることもできる。このトランジスタは、図7に示すように、ゲート絶縁膜に強誘電体薄膜を用い、チャネル領域にITOよりなる酸化物導体を用いている。そして、これによれば、良好な薄膜トランジスタ特性を得ることができる、と記載されている。
しかしながら、このようなトランジスタは、ITOを活性層として用いているため、バックチャネルに当たる領域に欠陥準位が生じる。このため、オフ電流が大きくなり、液晶表示装置等に用いると表示媒体に印加されている電圧が維持できず、画質が低下してしまうという問題がある。 However, since such a transistor uses ITO as an active layer, a defect level is generated in a region corresponding to the back channel. For this reason, there is a problem that the off-current becomes large and the voltage applied to the display medium cannot be maintained when used in a liquid crystal display device or the like, and the image quality is deteriorated.
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オフ電流の小さいデプレッション型薄膜トランジスタの構造及びそれを用いた画質の良好な表示装置、並びに、表示装置の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a structure of a depletion type thin film transistor having a small off-current, a display device with good image quality using the same, and manufacture of the display device. Is to provide a method.
本発明に係る薄膜トランジスタ構造は、絶縁性基板と、絶縁性基板上に設けられたゲート電極と、ゲート電極を被覆するように設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層と、p型又はn型アモルファスシリコン半導体層の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層と、各々、真性アモルファスシリコン半導体層に電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極と、を備えていることを特徴とする。 The thin film transistor structure according to the present invention includes an insulating substrate, a gate electrode provided on the insulating substrate, a gate insulating film provided so as to cover the gate electrode, and a p provided immediately above the gate insulating film. Type or n-type amorphous silicon semiconductor layer, an intrinsic amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrically connected to the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer, respectively And an electrode.
このような構成によれば、活性層である半導体層のチャネル側にp型又はn型アモルファスシリコン半導体層を積層し、且つ、バックチャネル側に真性アモルファスシリコン半導体層が積層されてなる、いわゆるデプレッション型薄膜トランジスタを得ることができる。このため、ゲート電圧により形成されるチャネル領域とソース電極領域およびドレイン電極領域を接続させるため、エンハンスメント型トランジスタでは必要となるゲート電極とソース電極およびドレイン電極のオーバーラップ領域が必要なくなる。従って、それらの電極間の寄生容量がほとんど発生しなくなるため、この薄膜トランジスタを表示装置に用いても、信号遅延による画質の劣化という問題が生じない。 According to such a configuration, a so-called depletion in which a p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer is stacked on the channel side of a semiconductor layer which is an active layer, and an intrinsic amorphous silicon semiconductor layer is stacked on the back channel side. Type thin film transistor can be obtained. Therefore, since the channel region formed by the gate voltage is connected to the source electrode region and the drain electrode region, an overlap region between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, which is necessary for the enhancement type transistor, is not necessary. Accordingly, since parasitic capacitance between these electrodes hardly occurs, even if this thin film transistor is used in a display device, the problem of image quality degradation due to signal delay does not occur.
また、上記のように各電極をオーバーラップさせる必要がないため、オーバーラップ領域の形成のための高精度な位置決めが必要とならず、オーバーラップ領域形成時の加工精度のばらつきによる画質の劣化の発生する問題がなくなり、加えて製造コストがより低くなる。 In addition, since it is not necessary to overlap each electrode as described above, high-precision positioning for forming the overlap region is not necessary, and image quality deterioration due to variations in processing accuracy when forming the overlap region is prevented. The problems that occur are eliminated and in addition the manufacturing costs are lower.
さらに、バックチャネルに当たる領域が真性アモルファスシリコン半導体層で形成されているため、そこに欠陥準位が生じない。このため、オフ電流が小さくなり、これを表示装置に用いても表示媒体に印加されている電圧を維持することができ、このようなトランジスタを用いた装置の性能がより向上する。 Further, since the region corresponding to the back channel is formed of the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer, no defect level is generated there. Therefore, the off-state current is reduced, and even when this is used for a display device, the voltage applied to the display medium can be maintained, and the performance of the device using such a transistor is further improved.
また、本発明に係る薄膜トランジスタ構造は、真性アモルファスシリコン半導体層の厚さが30nm以下であってもよい。 In the thin film transistor structure according to the present invention, the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer may have a thickness of 30 nm or less.
このような構成によれば、ソース電極及びドレイン電極と、真性アモルファスシリコン半導体層とが直接接触する際に生じる直列抵抗を真性アモルファスシリコン半導体層の厚さを30nm以下にすることで、より抵抗を減少させることができる。従って、薄膜トランジスタの性能が低くなるのを抑制することができる。 According to such a configuration, the series resistance generated when the source electrode and the drain electrode are in direct contact with the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer is reduced by reducing the thickness of the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer to 30 nm or less. Can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress the performance of the thin film transistor from being lowered.
本発明に係る表示装置は、絶縁性基板上にドライバが形成された薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置であって、ドライバは、ドライバ用薄膜トランジスタを含み、ドライバ用薄膜トランジスタは、絶縁性基板上に設けられたゲート電極と、ゲート電極を被覆するように設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層と、p型又はn型アモルファスシリコン半導体層の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層と、各々、真性アモルファスシリコン半導体層に電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極と、を有することを特徴とする。 A display device according to the present invention includes a thin film transistor substrate in which a driver is formed on an insulating substrate, the driver including a driver thin film transistor, and the driver thin film transistor is provided on the insulating substrate. A gate insulating film provided to cover the gate electrode, a p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the gate insulating film, and a p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer It has an intrinsic amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above, and a source electrode and a drain electrode each electrically connected to the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer.
このような構成によれば、表示措置のドライバ用薄膜トランジスタについて、そのバックチャネルに当たる領域が真性アモルファスシリコン半導体層で形成されているため、そこに欠陥準位が生じない。このため、オフ電流が小さくなり、これを表示装置に用いても表示媒体に印加されている電圧を維持することができ、表示装置の画質が良好となる。 According to such a configuration, since the region corresponding to the back channel of the driver thin film transistor for display measures is formed of the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer, no defect level is generated there. For this reason, the off-current is reduced, and even when this is used for a display device, the voltage applied to the display medium can be maintained, and the image quality of the display device is improved.
また、ドライバ用薄膜トランジスタが正バイアスを印加しない又は印加しても少量でよいため、閾値電圧の変動量を抑制することができる。従って、表示装置の画面制御用ドライバとして用いても経時変化において駆動電流の減少が抑制されるため、画素用の薄膜トランジスタと同一基板上に同一工程で作製することができる、いわゆるドライバ等のモノリシック化が可能となる。 In addition, since the driver thin film transistor does not apply a positive bias or does not need to apply a positive bias, a small amount of threshold voltage can be suppressed. Therefore, even if it is used as a screen control driver for a display device, a decrease in driving current is suppressed over time, so that it can be manufactured on the same substrate as a thin film transistor for a pixel in the same process, and so-called monolithic drivers and the like can be manufactured. Is possible.
本発明に係る表示装置の製造方法は、絶縁性基板上に画素用薄膜トランジスタとそれと同一構造のドライバ用薄膜トランジスタとが形成された薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置の製造方法であって、絶縁性基板上に、画素用薄膜トランジスタとドライバ用薄膜トランジスタとを同時に作り込むことを特徴とする。 A method of manufacturing a display device according to the present invention is a method of manufacturing a display device including a thin film transistor substrate in which a pixel thin film transistor and a driver thin film transistor having the same structure are formed on an insulating substrate, the method comprising: Further, the pixel thin film transistor and the driver thin film transistor are formed at the same time.
このような構成によれば、同一基板上に同一工程によって表示装置のドライバ用薄膜トランジスタと画素用薄膜トランジスタとを作製することができる。従って、アモルファスシリコン層を備えた薄型トランジスタによる表示装置のモノリシック化が可能となるため、製造コストを抑制することが可能となる。 According to such a structure, the driver thin film transistor and the pixel thin film transistor of the display device can be manufactured over the same substrate by the same process. Therefore, a display device using a thin transistor including an amorphous silicon layer can be made monolithic, and thus manufacturing costs can be reduced.
以上説明したように、本発明によれば、オフ電流の小さいデプレッション型薄膜トランジスタの構造及びそれを用いた画質の良好な表示装置、並びに、表示装置の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a structure of a depletion type thin film transistor with a small off-current, a display device with good image quality using the same, and a method for manufacturing the display device.
以下、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ10、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
Hereinafter, a
(薄膜トランジスタ10の構成)
図1に、本実施形態に係る薄膜トランジスタ10を示す。
(Configuration of Thin Film Transistor 10)
FIG. 1 shows a
薄膜トランジスタ10は、絶縁性基板20、絶縁性基板20上に形成されたゲート電極30、ゲート電極30上に形成された積層構造体40、積層構造体40の最上層の真性アモルファスシリコン半導体層43に接続されたソース電極50及びドレイン電極51及び保護膜60で構成されている。
The
絶縁性基板20は、高歪点ガラスであるバリウム−アルミノ硼珪酸ガラス、アルカリ土類−アルミノ硼珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、アルカリ土類−亜鉛−鉛−アルミノ硼珪酸ガラス、アルカリ土類−亜鉛−アルミノ硼珪酸ガラス等で形成されている。
ゲート電極30は、絶縁性基板20上に形成され、所定のパターニングが施されている。ゲート電極30は、Ti,TiN,Mo,Ta,TaN,Al等で形成されている。
The
積層構造体40は、ゲート電極30上に設けられており、最下層のゲート絶縁膜41、中間層のp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42及び最上層の真性アモルファスシリコン半導体層43により構成されている。
The laminated
ゲート絶縁膜41は、積層構造体40の最下層に位置している。ゲート絶縁膜41は、ゲート電極30を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜41は、SiO2やSiNx等の無機系の絶縁膜や有機基を有する無機成分を主体とする絶縁材料(有機基を含むポリシロキサン等)からなる絶縁膜で形成されている。
The
p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42は、積層構造体40の中間層、すなわちゲート絶縁膜41上に形成されている。p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42は、その厚さは特に限定されないが、例えば100nm程度となるように形成されている。p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42は、不純物元素が水素化アモルファスシリコンにドープされて形成されている。ドープされる不純物元素としては、n型アモルファスシリコン半導体層ではリン(P)が、p型アモルファスシリコン半導体層ではホウ素(B)が、それぞれ用いられる。
The p-type or n-type amorphous
真性アモルファスシリコン半導体層43は、積層構造体40の最上層、すなわちp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42上に形成されている。真性アモルファスシリコン半導体層43は、不純物元素がドープされていない水素化アモルファスシリコンで構成されている。真性アモルファスシリコン半導体層43は、その厚さは特に限定されないが、例えば30nm以下となるように形成されている。真性アモルファスシリコン半導体層43の厚さが30nm以下に形成されていると、ソース電極50及びドレイン電極51と真性アモルファスシリコン半導体層43とが直接接触する際に生じる直列抵抗を、より減少させることができる。これにより、薄膜トランジスタ10の性能が低くなるのを抑制することができる。また、薄膜トランジスタ10を液晶表示装置などの表示部に用いる場合には、図2に示すように、バックライト等からの光の照射によってもこのような直列抵抗を減少させることができ、トランジスタの性能を低下させることがない。
The intrinsic amorphous
ソース電極50及びドレイン電極51は、それぞれ真性アモルファスシリコン半導体層43上であって、且つ、ゲート電極30とオーバーラップしないような位置に形成されている。すなわち、薄膜トランジスタ10を表面から見たときに、ソース電極50及びドレイン電極51がゲート電極30に重ならないように間隔を空けて挟むような位置に形成されている。ソース電極50及びドレイン電極51は、それぞれゲート電極30と同様に、Ti,TiN,Mo,Ta,TaN,Al等で形成されている。
The
このように、薄膜トランジスタ10は、活性層である半導体層のチャネル側にp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42を積層し、且つ、バックチャネル側に真性アモルファスシリコン半導体層43が積層されている。すなわち、薄膜トランジスタ10は、デプレッション型トランジスタを構成している。このため、ゲート電圧により形成されるチャネル領域とソース電極領域およびドレイン電極領域を接続させるため、エンハンスメント型トランジスタでは必要となるゲート電極とソース電極およびドレイン電極のオーバーラップ領域が必要なくなる。従って、それらの電極間の寄生容量がほとんど発生しなくなるため、この薄膜トランジスタ10を表示装置に用いても、信号遅延による画質の劣化という問題が生じない。また、バックチャネルに当たる領域が真性アモルファスシリコン半導体層43で形成されているため、そこに欠陥準位が生じない。このため、オフ電流が小さくなり、これを表示装置に用いても表示媒体に印加されている電圧を維持することができ、このようなトランジスタを用いた装置の性能がより向上する。
Thus, in the
保護膜60は、SiNx等からなり、ソース電極50、ドレイン電極51及び真性アモルファスシリコン半導体層43上を覆うように形成されている。
The
(液晶表示装置70の構成)
図3に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置70は、不図示のバックライトユニットに形成されて、薄膜トランジスタ基板80に形成された表示部81(液晶パネル)、並びに、周辺回路82により構成されている。
(Configuration of the liquid crystal display device 70)
As shown in FIG. 3, the liquid
薄膜トランジスタ基板80には、画素領域がマトリクス状に配置された表示部81(液晶パネル)と、表示コントローラ、ゲートドライバ及びデータドライバ等からなる周辺回路82が形成されている。
In the thin
表示部81には、複数の画素用薄膜トランジスタ85が各画素領域に形成されている。各画素用薄膜トランジスタ85は、当該画素用薄膜トランジスタ85のソース電極50に接続されるソースバスラインによりデータドライバと接続され、当該画素用薄膜トランジスタ85のゲート電極30に接続されるゲートバスラインによりゲートドライバと接続されている。
In the
また、画素用薄膜トランジスタ85は、そのバックチャネルに当たる領域が真性アモルファスシリコン半導体層43で形成されているため、そこに欠陥準位が生じない。このため、オフ電流が小さくなり、これを液晶表示装置70に用いても表示媒体に印加されている電圧を維持することができ、液晶表示装置70の画質が良好となる。
In addition, since the pixel
ドライバ用薄膜トランジスタ86が正バイアスを印加しない又は印加しても少量でよいため、閾値電圧の変動量を抑制することができる。従って、液晶表示装置70の画面制御用ドライバとして用いても経時変化において駆動電流の減少が規制されるため、画素用薄膜トランジスタ85と同一基板上に同一工程で作製することができる、いわゆるドライバ等のモノリシック化が可能となる。
Since the driver
(液晶表示装置70の製造方法)
次に、液晶表示装置70の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of the liquid crystal display device 70)
Next, a method for manufacturing the liquid
まず、ガラス基板等よりなる同一の絶縁性基板20上に、画素用ゲート電極30及びドライバ用ゲート電極30となるCr、Ta、MoTa、MoW、Ti、TiN、Al等の金属薄膜をスパッタ法により成膜する。スパッタ法は、溶融点の高い金属を放電電極として放電溶解させ、この溶融粒子を高速で吹き付けるものである。
First, a metal thin film such as Cr, Ta, MoTa, MoW, Ti, TiN, Al, which becomes the
次に、レジスト塗布、マスク露光、現像を行い、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより不要部のエッチングを行い、その後レジストを剥離することで、ゲート電極パターンを形成する。 Next, resist application, mask exposure, and development are performed, unnecessary portions are etched by dry etching or wet etching, and then the resist is removed to form a gate electrode pattern.
続いて、ゲート電極30上を覆うように、ゲート絶縁膜41としてSiNXをプラズマCVD法で厚さが400nm程度となるように成膜する。このCVD成膜は、真空を破らずに行えるため、半導体層とゲート絶縁膜41の界面特性を良好に保つことができる。
Subsequently, SiN x is formed as a
次いで、ゲート絶縁膜41の直上にn型アモルファスシリコン半導体層をプラズマCVD法で厚さが100nm程度となるように成膜する。このとき、モノシランガス(SiH4)に対して1体積%のホスフィン(PH3)を混合した混合ガスを高周波プラズマにより分解、成膜することで、リン(P)のドープを行う。これにより、n型アモルファスシリコン半導体層が形成される。
Next, an n-type amorphous silicon semiconductor layer is formed directly on the
また、p型アモルファスシリコン半導体層を形成する場合は、リン(P)の代わりにホウ素(B)をドープする。ホウ素ドープは、モノシランガス(SiH4)に対して1体積%のジボラン(B2H6)を混合した混合ガスを高周波プラズマにより分解、成膜することで行う。 When forming a p-type amorphous silicon semiconductor layer, boron (B) is doped instead of phosphorus (P). Boron doping is performed by decomposing and film-forming a mixed gas obtained by mixing 1% by volume of diborane (B 2 H 6 ) with monosilane gas (SiH 4 ) using high-frequency plasma.
次に、p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42の直上に真性アモルファスシリコン半導体層43として水素化アモルファスシリコンをプラズマCVD法で厚さが30nm程度となるように成膜する。
Next, hydrogenated amorphous silicon is formed as an intrinsic amorphous
続いて、真性アモルファスシリコン半導体層43上であって、ゲート電極30とオーバーラップしない領域で且つ薄膜トランジスタ10の表面から見てゲート電極30を挟み込むように、それぞれソース電極50及びドレイン電極51を形成する。これにより、ソース電極50及びドレイン電極51は、各々真性アモルファスシリコン半導体層43に電気的に接続される。ここで、画素用ゲート電極30には画素用ソース電極50及びドレイン電極51が、また、ドライバ用ゲート電極30にはドライバ用ソース電極50及びドレイン電極51が、それぞれ挟み込むように形成されている。ソース電極50及びドレイン電極51は、それぞれCr、Ta、MoTa、MoW、Ti、TiN、Al等の金属薄膜をスパッタ法によりそれぞれ成膜した後、BCl3 /Cl2 系ガスを用いたドライエッチングにて所定の形状にパターニングし、ソース電極50、ドレイン電極51及び配線パターンを形成する。このとき、ソース電極50及びドレイン電極51と、ゲート電極30とをオーバーラップさせる必要がないため、オーバーラップ領域の形成のための高精度な位置決めが必要とならず、オーバーラップ領域形成時の加工精度のばらつきによる画質の劣化の発生する問題がなくなり、加えて製造コストがより低くなる。
Subsequently, the
次いで、保護膜60を成膜する。そして、成膜した保護膜60をエッチングによって所定の形状にパターニングすることにより、薄膜トランジスタ10が完成する。
Next, a
上記製造方法により、画素用薄膜トランジスタ85とドライバ用薄膜トランジスタ86は、薄膜トランジスタ10として形成されると同時にソースバスラインおよびゲートバスラインにより接続され、薄膜トランジスタ基板80が作製できる。さらに、この薄膜トランジスタ基板80を用いることにより、液晶表示装置70を作製する。
By the above manufacturing method, the pixel
このように、同一基板上に同一工程によって液晶表示装置70のドライバ用薄膜トランジスタ86と画素用薄膜トランジスタ85とを作製することができる。従って、アモルファスシリコン層を備えた薄膜トランジスタによる表示装置のモノリシック化が可能となるため、製造コストを抑制することが可能となる。
Thus, the driver
尚、本実施形態における薄膜トランジスタ10は、積層構造体40の最上層の真性アモルファスシリコン半導体層43が中間層のp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42上をすべて覆っているが、これに限定されず、少なくともゲート電極30上のすべての領域を覆っていればよい。すなわち、例えば図4のように、真性アモルファスシリコン半導体層43がソース電極50及びドレイン電極51の下部領域まで延びておらず、ソース電極50およびドレイン電極51の下面がp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42に接続されている構造のものであってもよい。
In the
また、表示装置としては、本実施形態ではLCD(liquid crystal display;液晶表示ディスプレイ)について示したが、有機EL(organic electroluminescence )、FED(field emission display;電界放出ディスプレイ)、又は、SED(surface-conduction electron-emitter display;表面電界放出ディスプレイ)等の表示装置であってもよい。 As the display device, an LCD (liquid crystal display) is shown in the present embodiment, but an organic EL (organic electroluminescence), FED (field emission display), or SED (surface-display) is used. A display device such as a conduction electron-emitter display (surface field emission display) may be used.
(作用効果)
次に、作用効果について説明する。
(Function and effect)
Next, operational effects will be described.
本発明に係る薄膜トランジスタ構造は、絶縁性基板20と、絶縁性基板20上に設けられたゲート電極30と、ゲート電極30を被覆するように設けられたゲート絶縁膜41と、ゲート絶縁膜41の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42と、p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層43と、各々、真性アモルファスシリコン半導体層43に電気的に接続されたソース電極50及びドレイン電極51と、を備えていることを特徴とする。
The thin film transistor structure according to the present invention includes an insulating
このような構成によれば、活性層である半導体層のチャネル側にp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42を積層し、且つ、バックチャネル側に真性アモルファスシリコン半導体層43が積層されてなる、いわゆるデプレッション型薄膜トランジスタを得ることができる。このため、ゲート電極30上に電荷を発生させるべくソース電極50とゲート電極30及びドレイン電極51とゲート電極30をそれぞれオーバーラップさせる必要がない。従って、それらの電極間の寄生容量がほとんど発生しなくなるため、この薄膜トランジスタ10を表示装置に用いても、信号遅延による画質の劣化という問題が生じない。
According to such a configuration, the p-type or n-type amorphous
また、上記のように各電極をオーバーラップさせる必要がないため、オーバーラップ領域の形成のための高精度な位置決めが必要とならず、オーバーラップ領域形成時の加工精度のばらつきによる画質の劣化の発生する問題がなくなり、加えて製造コストがより低くなる。 In addition, since it is not necessary to overlap each electrode as described above, high-precision positioning for forming the overlap region is not necessary, and image quality deterioration due to variations in processing accuracy when forming the overlap region is prevented. The problems that occur are eliminated and in addition the manufacturing costs are lower.
さらに、バックチャネルに当たる領域が真性アモルファスシリコン半導体層43で形成されているため、そこに欠陥準位が生じない。このため、オフ電流が小さくなり、これを表示装置に用いても表示媒体に印加されている電圧を維持することができ、このようなトランジスタを用いた装置の性能がより向上する。
Furthermore, since the region corresponding to the back channel is formed of the intrinsic amorphous
また、本発明に係る薄膜トランジスタ構造は、真性アモルファスシリコン半導体層43の厚さが30nm以下であってもよい。
In the thin film transistor structure according to the present invention, the intrinsic amorphous
このような構成によれば、ソース電極50及びドレイン電極51と、真性アモルファスシリコン半導体層43とが直接接触する際に生じる直列抵抗を真性アモルファスシリコン半導体層43の厚さを30nm以下にすることで、より抵抗を減少させることができる。従って、薄膜トランジスタ10の性能が低くなるのを抑制することができる。
According to such a configuration, the series resistance generated when the
本発明に係る表示装置は、絶縁性基板20上にドライバが形成された薄膜トランジスタ基板80を備えた表示装置であって、ドライバは、ドライバ用薄膜トランジスタ86を含み、ドライバ用薄膜トランジスタ86は、絶縁性基板20上に設けられたゲート電極30と、ゲート電極30を被覆するように設けられたゲート絶縁膜41と、ゲート絶縁膜41の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層42と、p型又はn型アモルファスシリコン半導体層42の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層43と、各々、真性アモルファスシリコン半導体層43に電気的に接続されたソース電極50及びドレイン電極51と、を有することを特徴とする。
The display device according to the present invention is a display device including a thin
このような構成によれば、ドライバ用薄膜トランジスタ86のゲート電極に正バイアスを印加しない又は印加しても少量でよいため、閾値電圧の振れ幅を抑制することができる。従って、表示装置の画面制御用ドライバとして用いても経時変化において駆動電流の減少が抑制されるため、画素用の薄膜トランジスタと同一基板上に同一工程で作製することができる、いわゆるドライバ等のモノリシック化が可能となる。
According to such a configuration, a positive bias is not applied to the gate electrode of the driver
本発明に係る表示装置の製造方法は、絶縁性基板20上に画素用薄膜トランジスタ85とそれと同一構造のドライバ用薄膜トランジスタ86とが形成された薄膜トランジスタ基板80を備えた表示装置の製造方法であって、絶縁性基板20上に、画素用薄膜トランジスタ85とドライバ用薄膜トランジスタ86とを同時に作り込むことを特徴とする。
A method for manufacturing a display device according to the present invention is a method for manufacturing a display device including a thin
このような構成によれば、同一基板上に同一工程によって表示装置のドライバ用薄膜トランジスタ86と画素用薄膜トランジスタ85とを作製することができる。従って、アモルファスシリコン層を備えた薄膜トランジスタによる表示装置のモノリシック化が可能となるため、製造コストを抑制することが可能となる。
According to such a configuration, the driver
以上説明したように、本発明は、薄膜トランジスタ構造、表示装置及び表示装置の製造方法について有用である。 As described above, the present invention is useful for a thin film transistor structure, a display device, and a method for manufacturing the display device.
10 薄膜トランジスタ
20 絶縁性基板
30 ゲート電極
40 積層構造体
41 ゲート絶縁膜
42 p型又はn型アモルファスシリコン半導体層
43 真性アモルファスシリコン半導体層
50 ソース電極
51 ドレイン電極
60 保護膜
70 液晶表示装置
80 薄膜トランジスタ基板
81 表示部
82 周辺回路
85 画素用薄膜トランジスタ
86 ドライバ用薄膜トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記絶縁性基板上に設けられたゲート電極と、
上記ゲート電極を被覆するように設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層と、
上記p型又はn型アモルファスシリコン半導体層の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層と、
各々、上記真性アモルファスシリコン半導体層に電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極と、
を備えた薄膜トランジスタ構造。 An insulating substrate;
A gate electrode provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided to cover the gate electrode;
A p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the gate insulating film;
An intrinsic amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer;
Each of a source electrode and a drain electrode electrically connected to the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer;
Thin film transistor structure.
上記真性アモルファスシリコン半導体層は、その厚さが30nm以下である薄膜トランジスタ構造。 The thin film transistor structure of claim 1,
The intrinsic amorphous silicon semiconductor layer has a thin film transistor structure having a thickness of 30 nm or less.
上記ドライバは、ドライバ用薄膜トランジスタを含み、
上記ドライバ用薄膜トランジスタは、
上記絶縁性基板上に設けられたゲート電極と、
上記ゲート電極を被覆するように設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の直上に設けられたp型又はn型アモルファスシリコン半導体層と、
上記p型又はn型アモルファスシリコン半導体層の直上に設けられた真性アモルファスシリコン半導体層と、
各々、上記真性アモルファスシリコン半導体層に電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極と、
を有する表示装置。 A display device including a thin film transistor substrate in which a driver is formed on an insulating substrate,
The driver includes a driver thin film transistor,
The driver thin film transistor
A gate electrode provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided to cover the gate electrode;
A p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the gate insulating film;
An intrinsic amorphous silicon semiconductor layer provided immediately above the p-type or n-type amorphous silicon semiconductor layer;
Each of a source electrode and a drain electrode electrically connected to the intrinsic amorphous silicon semiconductor layer;
A display device.
絶縁性基板上に、画素用薄膜トランジスタとドライバ用薄膜トランジスタとを同時に作り込む表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a display device including a thin film transistor substrate in which a thin film transistor for a pixel and a thin film transistor for a driver having the same structure are formed on an insulating substrate,
A method for manufacturing a display device, in which a pixel thin film transistor and a driver thin film transistor are formed on an insulating substrate at the same time.
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