JP2011061098A - Organic light-emitting display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic light emitting display device and a method for manufacturing the same.
例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、有機発光表示装置)または液晶表示装置を用いた電子機器がある。このような電子機器すなわち有機発光表示装置または液晶表示装置において、マトリクス状に配置された表示素子が構成されており、表示素子は、複数の薄膜トランジスタにより駆動している。 For example, there is an electronic device using an organic electroluminescence display device (hereinafter referred to as an organic light emitting display device) or a liquid crystal display device. In such an electronic apparatus, that is, an organic light emitting display device or a liquid crystal display device, display elements arranged in a matrix are configured, and the display elements are driven by a plurality of thin film transistors.
表示素子が構成される有機発光表示装置は、2つの電極とその2つの電極間に発光層とを有する。このような有機発光表示装置では、それぞれの電極から電子または正孔が注入されて再結合し、基底状態に戻る際、エネルギーを放出しながら発光する。 An organic light emitting display device in which a display element is configured includes two electrodes and a light emitting layer between the two electrodes. In such an organic light emitting display device, electrons or holes are injected from each electrode and recombined to emit light while releasing energy when returning to the ground state.
また、このような有機発光表示装置において、アクティブマトリクス方式とパッシブマトリクス方式との駆動方式がある。アクティブマトリクス方式では、有機発光表示装置は、画素毎に、スイッチング素子(スイッチングトランジスタ)および電流駆動ドライブ素子(電流駆動トランジスタ)からなる薄膜トランジスタとキャパシタンスとで構成されている。目的の画素を選択するためのスイッチング素子がONされると、データ線からのデータ電圧はキャパシタンスに記憶される。さらに、それらを電流駆動トランジスタのゲート電圧に印加し、電流供給線からの電流を電流駆動トランジスタのソースまたはドレイン電極に流すことにより発光素子に電流を供給する(例えば、特許文献1および特許文献2)。
In addition, in such an organic light emitting display device, there are driving methods of an active matrix method and a passive matrix method. In the active matrix system, the organic light emitting display device includes a thin film transistor including a switching element (switching transistor) and a current driving drive element (current driving transistor) and a capacitance for each pixel. When the switching element for selecting the target pixel is turned on, the data voltage from the data line is stored in the capacitance. Furthermore, the current is supplied to the light emitting element by applying them to the gate voltage of the current driving transistor and flowing the current from the current supply line to the source or drain electrode of the current driving transistor (for example,
特許文献1では、チャネル層が非晶質シリコン膜の積層構造からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が多結晶シリコン、微結晶シリコンおよび非晶質シリコンの3層構造からなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。また、特許文献2では、チャネル層が微結晶シリコン膜単層または非晶質シリコン膜単層からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が非晶質シリコンからなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。
In
しかしながら、上記特許文献1および上記特許文献2に開示される駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタを備える有機発光表示装置では、駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタそれぞれに要求される特性を十分に満たすことができない。
However, the organic light emitting display device including the driving transistor and the switching transistor disclosed in
それは以下の理由からである。有機発光表示装置では、スイッチングトランジスタと駆動トランジスタとで要求される特性が異なる。すなわち、駆動トランジスタのチャネル層においては、有機発光素子に大きな電流を流す特性が必要とされており、スイッチングトランジスタのチャネル層にはオフ電流を下げる特性が要求されている。そのため、駆動トランジスタに大きな電流を流すには、多結晶または微結晶の半導体膜からなるチャネル層が必要であり、上記特許文献1および特許文献2に開示される非晶質シリコン膜の積層構造または非晶質シリコン膜単層からなるチャネル層では要求される特性を十分に満たせない。また、スイッチングトランジスタのチャネル層に、上記特許文献1に開示される多結晶または微結晶の半導体膜を用いた場合、チャネル層のバックチャネル側の界面に流れるオフ電流が増加してしまう。そのため、駆動トランジスタへ供給されるゲート電圧が減少し、表示品位が低下してしまう可能性がある。つまり、スイッチングトランジスタのチャネル層に要求される特性を十分に満たせない。
The reason is as follows. In an organic light emitting display device, required characteristics are different between a switching transistor and a driving transistor. That is, the channel layer of the driving transistor is required to have a characteristic of flowing a large current through the organic light emitting element, and the channel layer of the switching transistor is required to have a characteristic of reducing the off current. Therefore, in order to flow a large current to the driving transistor, a channel layer made of a polycrystalline or microcrystalline semiconductor film is necessary, and the amorphous silicon film laminated structure disclosed in
そこで、本発明は、上記の問題点に着目したものであり、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention focuses on the above-described problems, and provides an organic light emitting display device that sufficiently satisfies the characteristics required for the drive transistor and switching transistor of the organic light emitting display device, and a method for manufacturing the same. Objective.
上記目的を達成するために本発明に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第1半導体層からなる第1チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第1半導体層とは異なる結晶質である第2半導体層と、前記第2半導体層上に積層される前記第1半導体層とからなる第2チャネル層とを有する。 In order to achieve the above object, an organic light emitting display device according to the present invention is an organic light emitting display device including an inverted staggered switching transistor and a driving transistor formed on the same substrate, and the switching transistor includes: A first channel layer made of one semiconductor layer, wherein the driving transistor has a second semiconductor layer that is different in crystallinity from the first semiconductor layer, and the first semiconductor layered on the second semiconductor layer. And a second channel layer made up of layers.
本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。それにより、有機発光表示装置の表示品位の特性を向上させることができる効果も奏する。 According to the present invention, it is possible to realize an organic light emitting display device that sufficiently satisfies the characteristics required for the driving transistor and the switching transistor of the organic light emitting display device, and a method for manufacturing the same. Thereby, there is also an effect that the display quality characteristic of the organic light emitting display device can be improved.
本発明の一態様に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第1半導体層からなる第1チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第1半導体層とは異なる結晶質である第2半導体層と、前記第2半導体層上に積層される前記第1半導体層とからなる第2チャネル層とを有する。 An organic light emitting display device according to an aspect of the present invention includes an inverted staggered switching transistor and a driving transistor formed over the same substrate, the switching transistor including a first semiconductor layer. The driving transistor includes a second semiconductor layer that is different in crystallinity from the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer stacked on the second semiconductor layer. And a second channel layer.
ここで、前記有機発光表示装置は、さらに、データ線、走査線および電流供給線を備え、前記スイッチングトランジスタは、さらに、前記走査線と電気的に接続される第1ゲート電極と、前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第1ゲート絶縁膜と、前記第1ゲート絶縁膜上における前記第1チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第1ソースまたは第1ドレイン電極とを有し、前記第1チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第1ゲート絶縁膜上に形成されており、前記駆動トランジスタは、さらに、前記スイッチングトランジスタの前記第1ソースまたは第1ドレイン電極の一方と接続されている第2ゲート電極と、前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第2ゲート絶縁膜と、前記第2ゲート絶縁膜上における前記第2チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第2ソースまたは第2ドレイン電極とを有し、前記第2チャネル層は、当該第2ゲート電極に対応する前記第2ゲート絶縁膜上に形成されているとしてもよい。 Here, the organic light emitting display device further includes a data line, a scanning line, and a current supply line, the switching transistor further includes a first gate electrode electrically connected to the scanning line, and the substrate. And a first gate insulating film formed to cover the gate electrode, and a first gate insulating film formed on both ends of the first channel layer on the first gate insulating film and electrically connected to the data line. A first or second drain electrode; and the first channel layer is formed on the first gate insulating film corresponding to the gate electrode; A second gate electrode connected to one of the one source and the first drain electrode, and a second gate formed on the substrate so as to cover the gate electrode An edge film, and a second source or drain electrode formed on both ends of the second channel layer on the second gate insulating film and electrically connected to the current supply line. The channel layer may be formed on the second gate insulating film corresponding to the second gate electrode.
本態様によれば、駆動トランジスタのチャネル層は、下層から第2半導体層と第1半導体層とが積層された積層構造であり、スイッチングトランジスタのチャネル層は第1半導体層のみからなる構造である。つまり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとにおけるゲート電極側のチャネル層を構成する半導体層の結晶性は異なり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとの電流伝達の特性は異なる。それにより、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置を実現することができる。 According to this aspect, the channel layer of the driving transistor has a stacked structure in which the second semiconductor layer and the first semiconductor layer are stacked from the lower layer, and the channel layer of the switching transistor has a structure including only the first semiconductor layer. . That is, the crystallinity of the semiconductor layer constituting the channel layer on the gate electrode side of the driving transistor and the switching transistor is different, and the current transmission characteristics of the driving transistor and the switching transistor are different. Accordingly, it is possible to realize an organic light emitting display device that sufficiently satisfies the characteristics required for the drive transistor and the switching transistor of the organic light emitting display device.
また、前記第1半導体層は、非晶質の半導体からなり、前記第2半導体層は、多結晶の半導体からなるとしてもよい。 The first semiconductor layer may be made of an amorphous semiconductor, and the second semiconductor layer may be made of a polycrystalline semiconductor.
本態様によれば、第2半導体層は結晶質(微結晶も含む)の半導体からなることで、駆動トランジスタは高い移動度と、オン電流を有することが可能となる。そのため、有機EL素子へ大きな電流を供給することが可能となる。また、第1半導体層を非晶質の半導体とすることで、スイッチングトランジスタにおいては、第2半導体層の多結晶(微結晶も含む)の半導体をチャネル層として用いた場合と比べて、オフ電流を減らすことが可能となる。そのため、スイッチングトランジスタによるデータ電圧低下を抑制することができる。これは、第1半導体層の多結晶あるいは微結晶半導体を用いた場合、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加するためである。 According to this aspect, since the second semiconductor layer is made of a crystalline (including microcrystalline) semiconductor, the driving transistor can have high mobility and on-current. Therefore, a large current can be supplied to the organic EL element. Further, since the first semiconductor layer is an amorphous semiconductor, the switching transistor has an off-state current as compared with the case where a polycrystalline (including microcrystalline) semiconductor of the second semiconductor layer is used as a channel layer. Can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a data voltage drop due to the switching transistor. This is because when the polycrystalline or microcrystalline semiconductor of the first semiconductor layer is used, the off-current flowing to the back channel interface side increases.
このとき、前記第2半導体層は、非晶質の半導体を熱処理またはレーザにより結晶性を有した多結晶の半導体として形成されている。 At this time, the second semiconductor layer is formed as a polycrystalline semiconductor having crystallinity by heat treatment or laser of an amorphous semiconductor.
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第2チャネル層では、前記第1半導体層と前記第2半導体層とは、積層構造となっていてもよい。 In the organic light emitting display device which is one embodiment of the present invention, in the second channel layer of the driving transistor, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may have a stacked structure.
本態様によれば、駆動トランジスタにおいて、第1半導体層を第2半導体層の上に積層構造とすることで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることが可能となり、オフ電流を抑制する効果が得られる。 According to this aspect, in the driving transistor, the first semiconductor layer is stacked on the second semiconductor layer, whereby the resistance between the source electrode and the drain electrode can be increased, and the off-current is suppressed. An effect is obtained.
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第2チャネル層における第1半導体層と前記スイッチングトランジスタの前記第1チャネル層における第1半導体層とが膜中に有する各水素含有量は、同じであるとしてもよく、前記スイッチングトランジスタの前記第2チャネル層における第1半導体層と前記駆動トランジスタの前記第1チャネル層における第1半導体層の各膜厚は、同じであるとしてもよい。 The organic light-emitting display device which is one embodiment of the present invention includes a first semiconductor layer in the second channel layer of the driving transistor and a first semiconductor layer in the first channel layer of the switching transistor in the film. The hydrogen contents may be the same, and the film thicknesses of the first semiconductor layer in the second channel layer of the switching transistor and the first semiconductor layer in the first channel layer of the driving transistor are the same. There may be.
本態様によれば、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとで用いる、第1半導体層の各膜厚と各膜中の水素含有量を同一とすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。 According to this aspect, the specifications of the dry etching process in the channel etch process can be made the same by using the same film thickness of the first semiconductor layer and the hydrogen content in each film used in the drive transistor and the switching transistor. There is an effect.
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える有機発光表示装置として実現することができるだけでなく、有機発光表示装置に含まれる特徴的な手段をステップとする有機発光表示装置の製造方法として実現することができる。 The present invention can be realized not only as an organic light emitting display device having such characteristic means, but also as a method for manufacturing an organic light emitting display device including the characteristic means included in the organic light emitting display device as a step. Can be realized.
本発明の一態様に係る有機発光表示装置の製造方法は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置の製造方法であって、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第2半導体層を形成する第1工程と、前記第2半導体層とは異なる結晶質である第1半導体層を形成する第2工程とを含み、前記第2工程において、前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第1半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第2半導体層上に積層される前記第1半導体層とを形成する。 A method of manufacturing an organic light emitting display device according to an aspect of the present invention is a method of manufacturing an organic light emitting display device including an inverted staggered switching transistor and a driving transistor formed over the same substrate. A first step of forming a second semiconductor layer constituting a channel layer, and a second step of forming a first semiconductor layer having a different crystallinity from the second semiconductor layer, wherein in the second step, The first semiconductor layer constituting the channel layer of the switching transistor and the first semiconductor layer constituting the channel layer of the driving transistor and stacked on the second semiconductor layer are formed.
ここで、前記第1工程において、前記第2半導体層を、多結晶の半導体で形成し、前記第2工程において、前記第1半導体層を、非晶質の半導体で形成するとしてもよい。 Here, in the first step, the second semiconductor layer may be formed of a polycrystalline semiconductor, and in the second step, the first semiconductor layer may be formed of an amorphous semiconductor.
また、前記第1工程において、前記第2半導体層を、非晶質半導体で形成した後、形成した非晶質半導体に熱処理またはレーザ処理を行うことで結晶性を有した多結晶の半導体にするとしてもよい。 In the first step, after the second semiconductor layer is formed of an amorphous semiconductor, the formed amorphous semiconductor is subjected to heat treatment or laser treatment to form a polycrystalline semiconductor having crystallinity. It is good.
(実施の形態)
以下、本発明における実施の形態の一例を、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。図1では、スイッチングトランジスタ1を構成する薄膜トランジスタと駆動トランジスタ2を構成する薄膜トランジスタとの断面図を示しており、それらは共有の絶縁基板10上に形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor that constitutes an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a thin film transistor constituting the switching
図1に示すように、駆動トランジスタ2は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板10と、ゲート電極12と、ゲート絶縁膜13と、結晶質シリコン膜15と、非晶質シリコン膜16と、n+シリコン膜17と、ソース・ドレイン電極18とを備える。
As shown in FIG. 1, the
絶縁基板10は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極12は、絶縁基板10上に形成され、例えばモリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属からなる。
The insulating
The
ゲート絶縁膜13は、ゲート電極12を覆うように形成され、酸化珪素(SiOx)または窒化珪素(SiNx)からなる。なお、ゲート絶縁膜13は、酸化珪素(SiOx)と窒化珪素(SiNx)との積層構造からなっていても良い。
The
結晶質シリコン膜15は、ゲート絶縁膜13上に形成される。結晶質シリコン膜15は、ゲート絶縁膜13上に非晶質シリコン膜14(不図示)が形成され、その非晶質シリコン膜14が熱処理あるいはレーザにより多結晶質化(微結晶化も含む)されることにより形成される。
The
なお、ここで言う多結晶とは、50nm以上の結晶からなる狭義の意味での多結晶だけでなく、50nm以下の結晶からなる狭義の意味での微結晶を含んだ広義の意味としている。以下、多結晶を広義の意味として記載する。 The term “polycrystal” as used herein has a broad meaning including not only a polycrystal in a narrow sense consisting of crystals of 50 nm or more but also a microcrystal in a narrow sense consisting of crystals of 50 nm or less. Hereinafter, polycrystal is described in a broad sense.
非晶質シリコン膜16は、パターニングで残された結晶質シリコン膜15上に形成されている。このように、駆動トランジスタ2は、結晶質シリコン膜15に非晶質シリコン膜16が積層された構造のチャネル層を有する。
The
n+シリコン膜17は、非晶質シリコン膜16と結晶質シリコン膜15の側面とゲート絶縁膜13とを覆うように形成されている。
The n +
ソース・ドレイン電極18は、n+シリコン膜17上に形成され、例えばモリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属の材料からなる。
The source /
以上のように駆動トランジスタ2は、構成されている。
一方、スイッチングトランジスタ1は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板10と、ゲート電極11と、ゲート絶縁膜13と、非晶質シリコン膜16と、n+シリコン膜17と、ソース・ドレイン電極18とを備える。なお、駆動トランジスタ2と同様の要素には同一の符号を付している。
As described above, the
On the other hand, the switching
絶縁基板10は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極11は、絶縁基板10上に形成され、ゲート電極12同様に例えばモリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属からなる。
The insulating
The
ゲート絶縁膜13は、ゲート電極11を覆うように形成されている。ここで、ゲート絶縁膜13は、上述したように、酸化珪素(SiOx)または窒化珪素(SiNx)からなる。また、ゲート絶縁膜13は、酸化珪素(SiOx)と窒化珪素(SiNx)との積層構造からなっていても良い。
The
非晶質シリコン膜16は、ゲート絶縁膜13上に形成されている。ここで、結晶質シリコン膜15がないのは、パターニングにより除去されたからである。つまり、非晶質シリコン膜16は、パターニングで結晶質シリコン膜15が除去されたゲート絶縁膜13上に形成されている。このように、スイッチングトランジスタ1は、非晶質シリコン膜16のみからなる構造のチャネル層を有する。
The
なお、スイッチングトランジスタ1における非晶質シリコン膜16と駆動トランジスタ2における非晶質シリコン膜16の膜厚は略等しいのが好ましい。また、スイッチングトランジスタ1における非晶質シリコン膜16と駆動トランジスタ2における非晶質シリコン膜16は、それぞれ水素を含有し、それら水素含有量は同一であるのが好ましい。
Note that the
n+シリコン膜17は、非晶質シリコン膜16とゲート絶縁膜13とを覆うように形成されている。
The n +
ソース・ドレイン電極18は、n+シリコン膜17上に形成されている。また、ソース・ドレイン電極18は、上述したように例えばモリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属の材料からなる。
The source /
以上のように、スイッチングトランジスタ1は構成されている。
このように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタであるスイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2は、構成される。
As described above, the switching
As described above, the switching
図2は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。図2に示す有機発光表示装置は、スイッチングトランジスタ1と、駆動トランジスタ2と、データ線3と、走査線4と、電流供給線5と、キャパシタンス6と、有機EL素子7とを備える。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention. The organic light emitting display device shown in FIG. 2 includes a switching
スイッチングトランジスタ1は、データ線3と走査線4とキャパシタンス6とに接続されている。
The switching
駆動トランジスタ2は、電流供給線5とキャパシタンス6と有機EL素子7とに接続されている。
The driving
データ線3は、有機EL素子7の画素の明暗を決めるデータ(電圧値の大小)が、有機EL素子7の画素に伝達される配線である。
The
走査線4は、有機EL素子7の画素のスイッチ(ON/OFF)を決めるデータが有機EL素子7の画素に伝達される配線である。
The
電流供給線5は、駆動トランジスタ2に大きな電流を供給するための配線である。
キャパシタンス6は、電圧値(電荷)を一定時間保持する。
The
The
以上のように、本実施の形態における有機発光表示装置は構成されている。
次に、以上のように構成される有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2の製造方法について説明する。
As described above, the organic light emitting display device according to the present embodiment is configured.
Next, a manufacturing method of the thin film transistor, that is, the switching
図3は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。図4A〜図4Kは、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。 FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of a thin film transistor of the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention. 4A to 4K are views for explaining a method of manufacturing a thin film transistor of the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention.
まず、ゲート電極(ゲート電極11およびゲート電極12)の成膜、パターニングを行う(S101)。
First, the gate electrodes (
具体的には、絶縁基板10上にスパッタ法によりゲート電極(ゲート電極11およびゲート電極12)となる金属を堆積し、ホトおよびエッチングによりスイッチングトランジスタ1におけるゲート電極11と駆動トランジスタにおけるゲート電極12とを形成する(図4A)。ここで、ゲート電極11およびゲート電極12は、モリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属の材料で形成される。
Specifically, a metal to be a gate electrode (
続いて、ゲート電極(ゲート電極11およびゲート電極12)上にゲート絶縁膜13を成膜し(S102)、ゲート絶縁膜13上に非晶質シリコン膜を成膜する(S103)。
Subsequently, a
具体的には、プラズマCVD法により、ゲート電極11およびゲート電極12の上にすなわち絶縁基板10とゲート電極11とゲート電極12とを覆うようにゲート絶縁膜13を成膜し(図4B)、成膜したゲート絶縁膜13上に非晶質シリコン膜14を連続的に成膜する(図4C)。ここで、ゲート絶縁膜13は、酸化珪素(SiOx)または窒化珪素(SiNx)からなる。なお、ゲート絶縁膜13は、酸化珪素(SiOx)と窒化珪素(SiNx)との積層構造からなっていても良い。
Specifically, a
続いて、非晶質シリコン膜14を例えばレーザアニール法により結晶質シリコン膜15にする(S104)。具体的には、成膜された非晶質シリコン膜14に対して脱水素処理を実施する。その後、非晶質シリコン膜14をレーザまたは熱アニール法により、多結晶質(微結晶を含む)にすることにより結晶質シリコン膜15を形成する(図4D)。
Subsequently, the
続いて、駆動トランジスタ2となる領域である駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜を残すようにパターニングする(S105)。 Subsequently, patterning is performed so as to leave a crystalline silicon film in a drive transistor region which is a region to be the drive transistor 2 (S105).
具体的には、駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜15を残すように結晶質シリコン膜15を、ホトおよびエッチングによりパターニング形成する。ここで、結晶質シリコン膜15は、駆動トランジスタ2のチャネル領域以上に残され、スイッチングトランジスタ1のチャネルとなる領域には残さないようにパターニングされる(図4E)。
Specifically, the
続いて、2層目の非晶質シリコン膜16を成膜し(S106)、駆動トランジスタ2のチャネル領域およびスイッチングトランジスタ1のチャネル領域のシリコン膜層をパターニングする(S107)。
Subsequently, a second
具体的には、まず、水素プラズマ処理等により、パターニングで残された結晶質シリコン膜15に水素終端化処理を行う。次いで、プラズマCVD法により、パターニングで残された結晶質シリコン膜15上と、パターニングで結晶質シリコン膜15が除去されたゲート絶縁膜13上とに、2層目の非晶質シリコン膜16を成膜する(図4F)。そして、駆動トランジスタ2のチャネル領域とスイッチングトランジスタ1のチャネル領域とが残るようにシリコン膜層(非晶質シリコン膜16ならびに結晶質シリコン膜15および非晶質シリコン膜16の層)をパターニングし、除去すべき非晶質シリコン膜16と結晶質シリコン膜15とをエッチングにより除去する(図4G)。それにより、スイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2において所望のチャネル層を形成する。
Specifically, first, a hydrogen termination process is performed on the
ここで、駆動トランジスタ2とスイッチングトランジスタ1とにおける非晶質シリコン膜16の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にする。それにより後に実施するチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできる。
Here, the film thickness of the
続いて、n+シリコン膜17とソース・ドレイン電極18とを成膜する(S108)。
具体的には、プラズマCVD法により、スイッチングトランジスタ1となる領域において非晶質シリコン膜16とゲート絶縁膜13とを覆うように、駆動トランジスタ2となる領域において非晶質シリコン膜16と結晶質シリコン膜15の側面とゲート絶縁膜13とを覆うようn+シリコン膜17を成膜する(図4H)。
Subsequently, an n +
Specifically, the
そして、成膜したn+シリコン膜17上に、スパッタ法によりソース・ドレイン電極18となる金属が堆積される(図4I)。ここで、ソース・ドレイン電極は、モリブデン(Mo)若しくはMo合金などの金属、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)若しくはAl合金などの金属、銅(Cu)若しくはCu合金などの金属、または、銀(Ag)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)若しくはタングステン(W)等の金属の材料で形成される。
Then, a metal to be the source /
続いて、ソース・ドレイン電極18のパターニングを行う(S109)。そして、n+シリコン膜17をエッチングし(S109)、また、2層目の非晶質シリコン膜16を一部エッチングする(S110)。
Subsequently, the source /
具体的には、ソース・ドレイン電極18をホトおよびエッチングにより形成する(図4J)。また、n+シリコン膜17をエッチングし、スイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2のチャネル領域の非晶質シリコン膜16を一部エッチングする(図4K)。言い換えると、非晶質シリコン膜16は、スイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2のチャネル領域の非晶質シリコン膜16を一部残すようにチャネルエッチングされる。
Specifically, the source /
このようにして、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2が一括して形成される。
In this way, the channel etch type thin film transistor, that is, the switching
以上のように、有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2を製造する。
As described above, the thin film transistor, that is, the switching
図5は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating current-voltage characteristics of the thin film transistor of the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention.
図5では、上記のように構成された有機発光表示装置のスイッチングトランジスタ1および駆動トランジスタ2のTFT(Thin Film Transistor)特性を示している。具体的には、スイッチングトランジスタ1のTFT特性は実線で示されており、駆動トランジスタ2のTFT特性は点線で示されている。
FIG. 5 shows TFT (Thin Film Transistor) characteristics of the switching
図5に示されるように、スイッチングトランジスタ1では、オン電流=7.0μA、オフ電流=1.9pAが得られ、駆動トランジスタ2においては、オン電流=110μA、オフ電流=11.2pAが得られている。ここで、オン電流はVg=5.0V時のドレイン電流、オフ電流はVg=−10V時のドレイン電流値である。
As shown in FIG. 5, in the switching
このように、スイッチングトランジスタ1のオフ電流は、駆動トランジスタ2に比べて、およそ10分の1の低減効果がある。一方、駆動トランジスタ2のオン電流は、スイッチングトランジスタ1に比べて、およそ15倍の値が得られている。
As described above, the off-state current of the switching
以上のように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタでは、駆動トランジスタ2のチャネル層を結晶質シリコン膜15と非晶質シリコン膜16の積層構造とし、スイッチングトランジスタ1のチャネル層を非晶質シリコン膜16のみとする。すなわち、駆動トランジスタ2とスイッチングトランジスタ1とは、ゲート絶縁膜13側のチャネル層で異なる結晶性の半導体層を有する。それにより、駆動トランジスタ2とスイッチングトランジスタ1とは、異なる電流伝達の特性を有することができる。
As described above, in the thin film transistor of the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention, the channel layer of the driving
具体的には、駆動トランジスタ2は、多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜15を有することで、高い移動度とオン電流とを有することができる。したがって、有機EL素子7へ大きな電流を供給することが可能となる。
Specifically, the
一方、スイッチングトランジスタ1は非晶質の半導体からなる非晶質シリコン膜16のみを有することにより、スイッチングトランジスタ1において多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜15がチャネル層として形成されている場合に比べて、オフ電流を減らすことができる。したがって、スイッチングトランジスタ1によるデータ電圧低下を抑制することができる。なお、ここで、スイッチングトランジスタ1が多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜15がチャネル層として形成されている場合には、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加する。
On the other hand, since the switching
また、駆動トランジスタ2は、非晶質シリコン膜16が結晶質シリコン膜15の上に積層された構造のチャネル層を有することで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることができ、オフ電流を抑制する効果が得られる。
In addition, since the driving
また、駆動トランジスタ2とスイッチングトランジスタ1とにおける非晶質シリコン膜16の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。
Further, by making the film thickness of the
以上のように、本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize an organic light emitting display device that sufficiently satisfies characteristics required for a drive transistor and a switching transistor of the organic light emitting display device, and a method for manufacturing the same.
以上、本発明の有機発光表示装置およびその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the organic light emitting display device and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the meaning of this invention, the form which carried out the various deformation | transformation which those skilled in the art can think to this embodiment, and the structure constructed | assembled combining the component in different embodiment is also contained in the scope of the present invention. .
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に利用でき、特に、共有基板上に素子構造が異なる複数の薄膜トランジスタを形成する技術を用いた電子機器を構成する有機発光表示装置およびその製造方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an organic light emitting display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an organic light emitting display device that constitutes an electronic device using a technique for forming a plurality of thin film transistors having different element structures on a shared substrate and a manufacturing method thereof. Can be used.
1 スイッチングトランジスタ
2 駆動トランジスタ
3 データ線
4 走査線
5 電流供給線
6 キャパシタンス
7 有機EL素子
10 絶縁基板
11、12 ゲート電極
13 ゲート絶縁膜
14、16 非晶質シリコン膜
15 結晶質シリコン膜
17 n+シリコン膜
18 ソース・ドレイン電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記スイッチングトランジスタは、
第1半導体層からなる第1チャネル層を有し、
前記駆動トランジスタは、
前記第1半導体層とは異なる結晶質である第2半導体層と、前記第2半導体層上に積層される前記第1半導体層とからなる第2チャネル層とを有する
有機発光表示装置。 An organic light emitting display device comprising an inverted stagger type switching transistor and a driving transistor formed on the same substrate,
The switching transistor is
A first channel layer comprising a first semiconductor layer;
The drive transistor is
An organic light emitting display device comprising: a second semiconductor layer having a different crystallinity from the first semiconductor layer; and a second channel layer including the first semiconductor layer stacked on the second semiconductor layer.
前記スイッチングトランジスタは、さらに、
前記走査線と電気的に接続される第1ゲート電極と、
前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上における前記第1チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第1ソースまたは第1ドレイン電極とを有し、
前記第1チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第1ゲート絶縁膜上に形成されており、
前記駆動トランジスタは、さらに、
前記スイッチングトランジスタの前記第1ソースまたは第1ドレイン電極の一方と接続されている第2ゲート電極と、
前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第2ゲート絶縁膜と、
前記第2ゲート絶縁膜上における前記第2チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第2ソースまたは第2ドレイン電極とを有し、
前記第2チャネル層は、当該第2ゲート電極に対応する前記第2ゲート絶縁膜上に形成されている
請求項1に記載の有機発光表示装置。 The organic light emitting display device further includes a data line, a scanning line, and a current supply line,
The switching transistor further includes:
A first gate electrode electrically connected to the scan line;
A first gate insulating film formed on the substrate so as to cover the gate electrode;
A first source or drain electrode formed on both ends of the first channel layer on the first gate insulating film and electrically connected to the data line;
The first channel layer is formed on the first gate insulating film corresponding to the gate electrode,
The driving transistor further includes:
A second gate electrode connected to one of the first source or first drain electrode of the switching transistor;
A second gate insulating film formed on the substrate so as to cover the gate electrode;
A second source electrode or a second drain electrode formed on both ends of the second channel layer on the second gate insulating film and electrically connected to the current supply line;
The organic light emitting display device according to claim 1, wherein the second channel layer is formed on the second gate insulating film corresponding to the second gate electrode.
請求項1または2に記載の有機発光表示装置。 The organic light emitting display device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is made of an amorphous semiconductor, and the second semiconductor layer is made of a polycrystalline semiconductor.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機発光表示装置。 The organic light emitting display device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is formed as a polycrystalline semiconductor having crystallinity by heat treatment or laser processing of an amorphous semiconductor.
請求項1または2に記載の有機発光表示装置。 The organic light emitting display device according to claim 1, wherein in the second channel layer of the driving transistor, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer have a stacked structure.
請求項1または2に記載の有機発光表示装置。 The hydrogen content of the first semiconductor layer in the second channel layer of the driving transistor and the first semiconductor layer in the first channel layer of the switching transistor in the film are the same. The organic light-emitting display device described.
請求項1または2に記載の有機発光表示装置。 3. The organic light emitting display device according to claim 1, wherein the film thicknesses of the first semiconductor layer in the second channel layer of the switching transistor and the first semiconductor layer in the first channel layer of the driving transistor are the same. .
前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第2半導体層を形成する第1工程と、
前記第2半導体層とは異なる結晶質である第1半導体層を形成する第2工程とを含み、
前記第2工程において、
前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第1半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第2半導体層上に積層される前記第1半導体層とを形成する
有機発光表示装置の製造方法。 A method of manufacturing an organic light emitting display device comprising an inverted stagger type switching transistor and a driving transistor formed on the same substrate,
A first step of forming a second semiconductor layer constituting a channel layer of the driving transistor;
A second step of forming a first semiconductor layer that is crystalline different from the second semiconductor layer,
In the second step,
An organic light emitting display device comprising: a first semiconductor layer that forms a channel layer of the switching transistor; and a first semiconductor layer that forms a channel layer of the driving transistor and is stacked on the second semiconductor layer. Production method.
前記第2工程において、前記第1半導体層を、非晶質の半導体で形成する
請求項8に記載の有機発光表示装置の製造方法。 In the first step, the second semiconductor layer is formed of a polycrystalline semiconductor,
The method of manufacturing an organic light emitting display device according to claim 8, wherein in the second step, the first semiconductor layer is formed of an amorphous semiconductor.
請求項9に記載の有機発光表示装置の製造方法。 The first semiconductor step includes forming the second semiconductor layer from an amorphous semiconductor, and then performing heat treatment or laser treatment on the formed amorphous semiconductor to form a polycrystalline semiconductor having crystallinity. 10. A method for producing an organic light emitting display device according to item 9.
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