JP2011158579A - Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device - Google Patents
Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011158579A JP2011158579A JP2010018427A JP2010018427A JP2011158579A JP 2011158579 A JP2011158579 A JP 2011158579A JP 2010018427 A JP2010018427 A JP 2010018427A JP 2010018427 A JP2010018427 A JP 2010018427A JP 2011158579 A JP2011158579 A JP 2011158579A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide thin
- amorphous oxide
- substrate
- electromagnetic induction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
本発明は、薄膜トランジスタ搭載基板、その製造方法及び画像表示装置に関し、さらに詳しくは、活性層として用いたアモルファス酸化物薄膜の安定化と高品質化を実現した薄膜トランジスタ搭載基板及びその製造方法等に関する。 The present invention relates to a thin film transistor mounting substrate, a manufacturing method thereof, and an image display device, and more particularly to a thin film transistor mounting substrate that realizes stabilization and high quality of an amorphous oxide thin film used as an active layer, a manufacturing method thereof, and the like.
薄膜トランジスタ(TFT)を搭載する薄膜トランジスタ搭載基板は、液晶ディスプレイ(LCD)及び有機ELディスプレイ等の駆動素子基板として用いられている。薄膜トランジスタには、逆スタガ型(トップゲート)及びスタガ型(ボトムゲート)等の構造形態があり、また、薄膜トランジスタを構成する半導体薄膜としては、アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜が一般的に適用されている。しかし、アモルファスシリコン半導体薄膜は、特性が安定しているものの移動度が小さく、一方、ポリシリコン半導体薄膜は、移動度が高いものの高温(例えば600℃以上)の熱処理工程を必要とする。 A thin film transistor mounting substrate on which a thin film transistor (TFT) is mounted is used as a driving element substrate such as a liquid crystal display (LCD) and an organic EL display. Thin film transistors include inverted staggered (top gate) and staggered (bottom gate) structural forms, and an amorphous silicon film or a polysilicon film is generally applied as a semiconductor thin film constituting the thin film transistor. Yes. However, although the amorphous silicon semiconductor thin film has stable characteristics, the mobility is small, whereas the polysilicon semiconductor thin film has a high mobility but requires a high temperature (for example, 600 ° C. or higher) heat treatment step.
こうした中、有機EL素子又は電気泳動素子を利用したフレキシブルな表示装置(有機ELディスプレイ、電気泳動ディスプレイ)についての研究開発が活発に行われている。フレキシブルな表示装置に使用するTFT搭載基板の構成部材として、耐熱性に乏しいが柔軟性に優れたプラスチック基板又は汎用ガラス基板等が検討されている。表示装置を構成する基板には、駆動素子である薄膜トランジスタを直接形成するため、そうしたプラスチック基板には、薄膜トランジスタを製造する際の工程温度が加わる。しかしながら、プラスチック基板は耐熱性が乏しく、薄膜トランジスタの製造工程中に、プラスチック基板にダメージを与える高温の熱処理工程を含ませることはできない。 Under such circumstances, research and development have been actively conducted on flexible display devices (organic EL displays and electrophoretic displays) using organic EL elements or electrophoretic elements. As a constituent member of a TFT mounting substrate used for a flexible display device, a plastic substrate or a general-purpose glass substrate which is poor in heat resistance but excellent in flexibility has been studied. Since a thin film transistor which is a driving element is directly formed on a substrate constituting a display device, a process temperature in manufacturing the thin film transistor is applied to such a plastic substrate. However, the plastic substrate has poor heat resistance, and a high-temperature heat treatment process that damages the plastic substrate cannot be included in the thin film transistor manufacturing process.
一方で、近年、酸化物薄膜を半導体膜に用いた薄膜トランジスタの研究が活発に行われている。特許文献1では、In、Ga、Znからなる酸化物(「IGZO」と略す。)の多結晶薄膜をTFTの半導体膜に用いた例が提案され、非特許文献1と特許文献2では、IGZOのアモルファス薄膜をTFTの半導体膜に用いた例が提案されている。これらのIGZOを半導体膜に用いたTFTは、室温での成膜が可能であり、プラスチック基板にダメージを与えることなく形成が可能であるとされている。
On the other hand, research on thin film transistors using an oxide thin film as a semiconductor film has been actively conducted in recent years.
しかしながら、上記IGZO薄膜を半導体膜として用いたTFTは、連続通電時の閾電圧の変化が非常に大きく、安定性に欠けるという問題があった。この安定性の問題に対し、特許文献3では、IGZO半導体薄膜を保護膜で覆って安定性を高めることを提案している。一方、特許文献4では、IGZO半導体薄膜に対し、酸化ガス雰囲気中において200℃以上600℃以下、通常400℃の熱処理を行うことにより、安定性に欠けるという問題を解決できることを提案している 。 However, a TFT using the IGZO thin film as a semiconductor film has a problem that the threshold voltage changes greatly during continuous energization and lacks stability. In response to this stability problem, Patent Document 3 proposes to increase the stability by covering the IGZO semiconductor thin film with a protective film. On the other hand, Patent Document 4 proposes that the problem of lack of stability can be solved by performing heat treatment on an IGZO semiconductor thin film at 200 ° C. or more and 600 ° C. or less, usually 400 ° C. in an oxidizing gas atmosphere.
しかしながら、上記特許文献3に記載の保護膜を設けただけでは連続通電時の閾電圧の変化が依然として存在し、安定性を向上させることはできていない。また、上記特許文献4の実施例では基板としてシリコンウエハを用いているので、200℃以上600℃以下(通常400℃)の熱処理を適用できるが、耐熱性の乏しいプラスチック基板を用いる場合には、基板への熱ダメージが大きく、こうした手段は適用できないという問題がある。例えば、フレキシブル基板として好ましく用いるポリエチレンナフタレート基板は、ガラス転移温度が150℃以下である。 However, only by providing the protective film described in Patent Document 3, there is still a change in the threshold voltage during continuous energization, and stability cannot be improved. In addition, since the silicon wafer is used as the substrate in the example of Patent Document 4, heat treatment at 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower (usually 400 ° C.) can be applied, but when using a plastic substrate with poor heat resistance, There is a problem that heat damage to the substrate is large and such means cannot be applied. For example, a polyethylene naphthalate substrate preferably used as a flexible substrate has a glass transition temperature of 150 ° C. or lower.
本発明は、上記の現況に鑑みてなされたものであって、その目的は、活性層として用いた酸化物薄膜の安定化と高品質化を実現した薄膜トランジスタをプラスチック基板上に搭載した薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした製造方法で得られる薄膜トランジスタ搭載基板を提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、そうした薄膜トランジスタ搭載基板を有する画像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a thin film transistor mounting substrate in which a thin film transistor that realizes stabilization and high quality of an oxide thin film used as an active layer is mounted on a plastic substrate. It is in providing the manufacturing method of. Another object of the present invention is to provide a thin film transistor mounting substrate obtained by such a manufacturing method. Still another object of the present invention is to provide an image display device having such a thin film transistor mounting substrate.
本発明者は、アモルファス酸化物薄膜の安定化と高品質化についての研究過程で、成膜したアモルファス酸化物薄膜を電磁誘導加熱(IH:Induction Heating)したところ、プラスチック基板にダメージを与えることなく、高い安定性と高い品質を示す薄膜トランジスタ搭載基板が得られることを発見し、本発明を完成させた。 The present inventor conducted electromagnetic induction heating (IH: Induction Heating) of the deposited amorphous oxide thin film in the course of research on the stabilization and high quality of the amorphous oxide thin film without damaging the plastic substrate. The present invention was completed by discovering that a thin film transistor mounting substrate exhibiting high stability and high quality can be obtained.
すなわち、本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法は、プラスチック基板の上又はその上方に活性層となるアモルファス酸化物薄膜を形成する工程と、前記アモルファス酸化物薄膜を電磁誘導加熱する工程と、を少なくとも有し、前記電磁誘導加熱工程は、前記プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えず、且つ前記アモルファス酸化物薄膜をアモルファス相のままで所定の抵抗率に制御する工程であることを特徴とする。 That is, the method for manufacturing a thin film transistor mounting substrate according to the present invention includes a step of forming an amorphous oxide thin film serving as an active layer on or above a plastic substrate, and a step of electromagnetically heating the amorphous oxide thin film. And at least the electromagnetic induction heating step controls the plastic substrate to a predetermined resistivity while keeping the amorphous oxide thin film in an amorphous phase without giving the plastic substrate a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time. It is a process.
この発明によれば、アモルファス酸化物薄膜について、アモルファス相のままで所定の抵抗率に制御する電磁誘導加熱を行う。電磁誘導加熱による抵抗率の制御は、アモルファス酸化物薄膜が「電磁誘導加熱を起こす程度に導電性のある半導体相の抵抗率」から「電磁誘導加熱が抑制される程度に導電性が低下した半導体相の抵抗率」への移行によって生じること、言い換えれば「キャリア濃度が高い導体に近い半導体」から「キャリア濃度が低い半導体」への移行によって生じることを意味している。そして、アモルファス酸化物薄膜が「導電性が低下した半導体相の抵抗率(キャリア濃度が低い半導体相)」になると、そのアモルファス酸化物薄膜には渦電流が流れにくくなって発熱が抑制されて温度が低下し、実質的に電磁誘導加熱が終了する。こうした特徴を有する本発明によれば、アモルファス酸化物薄膜を電磁誘導加熱することにより、アモルファス酸化物薄膜の抵抗率は、渦電流が流れにくくなる「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することになるので、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板は安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。 According to the present invention, the amorphous oxide thin film is subjected to electromagnetic induction heating that is controlled to a predetermined resistivity while remaining in the amorphous phase. Control of resistivity by electromagnetic induction heating is based on the fact that amorphous oxide thin film is a semiconductor whose conductivity has decreased to the extent that electromagnetic induction heating is suppressed from “the resistivity of the semiconductor phase that is conductive enough to cause electromagnetic induction heating”. It means that it occurs due to the transition to “phase resistivity”, in other words, due to the transition from “semiconductor close to a conductor with high carrier concentration” to “semiconductor with low carrier concentration”. When the amorphous oxide thin film becomes “resistivity of a semiconductor phase with reduced conductivity (semiconductor phase with a low carrier concentration)”, eddy currents hardly flow through the amorphous oxide thin film, and heat generation is suppressed and temperature is reduced. Decreases and electromagnetic induction heating is substantially terminated. According to the present invention having such characteristics, the resistivity of the amorphous oxide thin film converges to the “resistivity of the semiconductor phase having a low carrier concentration” by which the eddy current does not easily flow by electromagnetically heating the amorphous oxide thin film. Therefore, the semiconductor characteristics are stable and of high quality, and the obtained thin film transistor mounting substrate can be used as a stable and high quality driving element substrate.
なお、本発明で適用する電磁誘導加熱は、加熱コイルに高周波電流を流して磁束変動(磁界変化)を生じさせ、その磁束変動場にアモルファス酸化物薄膜を置くことによってそのアモルファス酸化物薄膜に渦電流を生じさせて発熱させるものである。この電磁誘導加熱によれば、アモルファス酸化物薄膜が表面に露出していなくても加熱することができる。しかも、薄膜トランジスタ搭載基板は、導電性が良くて渦電流が生じないゲート電極、ソース・ドレイン電極等の良導電性材料は抵抗が小さくてジュール熱が生じず、さらに、プラスチック基板及びゲート絶縁膜のように絶縁性材料は抵抗が高くて電流が流れないのでジュール熱が生じず、いずれも加熱せず、主にアモルファス酸化物薄膜のみが選択的且つ短時間で電磁誘導加熱される。そのため、プラスチック基板に対して該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えることがなく、耐熱性に乏しいプラスチック基板等を問題なく用いることができる。その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる薄膜トランジスタ搭載基板とすることができる。 In the electromagnetic induction heating applied in the present invention, a high-frequency current is caused to flow through a heating coil to generate a magnetic flux fluctuation (magnetic field change), and an amorphous oxide thin film is placed in the magnetic flux fluctuation field to vortex the amorphous oxide thin film. An electric current is generated to generate heat. According to this electromagnetic induction heating, the amorphous oxide thin film can be heated even if it is not exposed on the surface. In addition, the thin film transistor mounting substrate has good conductivity, and eddy currents are not generated. Good conductive materials such as gate electrodes and source / drain electrodes have low resistance and no Joule heat. Further, plastic substrates and gate insulating films As described above, since the insulating material has a high resistance and no current flows, no Joule heat is generated, neither of them is heated, and only the amorphous oxide thin film is mainly selectively heated by electromagnetic induction in a short time. Therefore, a plastic substrate having poor heat resistance can be used without any problem without giving the plastic substrate a temperature higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time. As a result, a thin film transistor mounting substrate that can be preferably used for a flexible display device can be obtained.
本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法の好ましい態様は、前記電磁誘導加熱工程において、前記アモルファス酸化物薄膜を、導電性のある半導体相から所定範囲の抵抗率又はキャリア濃度を持つ半導体相に変化させる、ように構成する。この場合において、前記アモルファス酸化物薄膜が所定範囲の抵抗率又はキャリア濃度を持つ半導体相に到達したとき、当該アモルファス酸化物薄膜の温度が低下する。 In a preferred aspect of the method for manufacturing a thin film transistor mounting substrate according to the present invention, in the electromagnetic induction heating step, the amorphous oxide thin film is changed from a conductive semiconductor phase to a semiconductor phase having a predetermined range of resistivity or carrier concentration. It is constituted so that. In this case, when the amorphous oxide thin film reaches a semiconductor phase having a resistivity or carrier concentration within a predetermined range, the temperature of the amorphous oxide thin film decreases.
これらの発明によれば、電磁誘導加熱を行うことにより、アモルファス酸化物薄膜を、導電性のある低抵抗の半導体相からの所定範囲の抵抗率又はキャリア濃度を持つ半導体相に変化させる。このようにして半導体相になったアモルファス酸化物薄膜には、渦電流が流れにくくなるので、発熱が抑制されて温度が低下し、実質的に電磁誘導加熱が終了する。こうしたことは、アモルファス酸化物薄膜をキャリア濃度が低い半導体相の抵抗率に収束させることになるので、半導体特性を安定で高品質なものとすることができる。 According to these inventions, by performing electromagnetic induction heating, the amorphous oxide thin film is changed from a conductive low-resistance semiconductor phase to a semiconductor phase having a predetermined range of resistivity or carrier concentration. Since the eddy current is less likely to flow through the amorphous oxide thin film that has become the semiconductor phase in this manner, heat generation is suppressed, the temperature is lowered, and electromagnetic induction heating is substantially terminated. This causes the amorphous oxide thin film to converge to the resistivity of the semiconductor phase having a low carrier concentration, so that the semiconductor characteristics can be made stable and of high quality.
本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法の好ましい態様は、前記アモルファス酸化物薄膜の温度が低下したときを前記電磁誘導加熱工程の終点とするように構成する。 A preferable aspect of the method for manufacturing a thin film transistor mounting substrate according to the present invention is configured such that the time when the temperature of the amorphous oxide thin film is lowered is set as the end point of the electromagnetic induction heating step.
この発明によれば、アモルファス酸化物薄膜の温度が低下したときを電磁誘導加熱工程の終点とするので、電磁誘導加熱時にアモルファス酸化物薄膜の温度をモニタリングすることにより、均一な半導体特性を示すアモルファス酸化物薄膜が得られた時点を認定できる。その結果、効率的で低コストな電磁誘導加熱を行うことができる。 According to the present invention, when the temperature of the amorphous oxide thin film is lowered, the end point of the electromagnetic induction heating process is set as the end point. Therefore, by monitoring the temperature of the amorphous oxide thin film during the electromagnetic induction heating, the amorphous having uniform semiconductor characteristics can be obtained. The time when the oxide thin film is obtained can be certified. As a result, efficient and low-cost electromagnetic induction heating can be performed.
上記課題を解決するため本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板は、プラスチック基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、活性層と、ソース電極と、ドレイン電極とを少なくとも有する薄膜トランジスタ搭載基板において、前記活性層が、前記プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えない電磁誘導加熱によって処理されてなるアモルファス酸化物薄膜であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a thin film transistor mounting substrate according to the present invention is a thin film transistor mounting substrate having at least a plastic substrate, a gate electrode, a gate insulating film, an active layer, a source electrode, and a drain electrode. Is an amorphous oxide thin film formed by electromagnetic induction heating in which the plastic substrate is not given a temperature higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time.
活性層であるアモルファス酸化物薄膜は、プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えない電磁誘導加熱によって処理されてなるものであるが、そうしたアモルファス酸化物薄膜は抵抗率とキャリア濃度が安定化していることから、安定で高品質な駆動素子基板として好ましく利用できる。しかも、電磁誘導加熱は、主にアモルファス酸化物薄膜のみを加熱し、プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えないので、耐熱性に乏しいプラスチック基板等に熱ダメージが無く、その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる。 The amorphous oxide thin film as the active layer is processed by electromagnetic induction heating that does not give the plastic substrate a temperature higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time. Since the carrier concentration is stabilized, it can be preferably used as a stable and high-quality drive element substrate. Moreover, electromagnetic induction heating mainly heats only the amorphous oxide thin film and does not give the plastic substrate a temperature above the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time, so there is no thermal damage to the plastic substrate having poor heat resistance. As a result, it can be preferably used for a flexible display device.
本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板の好ましい態様は、前記アモルファス酸化物薄膜が、InGaZnO系酸化物薄膜であるように構成する。 A preferable aspect of the thin film transistor mounting substrate according to the present invention is configured such that the amorphous oxide thin film is an InGaZnO-based oxide thin film.
この発明によれば、アモルファス酸化物薄膜として、電磁誘導加熱する前の状態で低い抵抗率と高いキャリア濃度を有する導体特性を示すInGaZnO系酸化物薄膜を適用したので、電磁誘導加熱によって、アモルファス酸化物薄膜の抵抗率は、渦電流が流れにくくなる程度の抵抗率、すなわち「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することになる。その結果、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板は安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。 According to the present invention, as the amorphous oxide thin film, the InGaZnO-based oxide thin film showing the conductor characteristics having the low resistivity and the high carrier concentration in the state before the electromagnetic induction heating is applied. The resistivity of the physical thin film converges to a resistivity that makes eddy currents difficult to flow, that is, “a resistivity of a semiconductor phase having a low carrier concentration”. As a result, the semiconductor characteristics become stable and high quality, and the obtained thin film transistor mounting substrate can be used as a stable and high quality driving element substrate.
上記課題を解決するための本発明に係る画像表示装置は、上記本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板をアクティブマトリックス型スイッチング素子基板として用いることを特徴とする。 An image display device according to the present invention for solving the above-described problems is characterized in that the thin film transistor mounting substrate according to the present invention is used as an active matrix switching element substrate.
この発明によれば、薄膜トランジスタ素子搭載基板には、抵抗率が安定化し且つ高い移動度のアモルファス酸化物薄膜が活性層として設けられ、且つプラスチック基板も熱ダメージがないので、安定で高品質なアクティブマトリックス型スイッチング素子基板を有する画像表示装置となる。 According to the present invention, the thin film transistor element mounting substrate is provided with an amorphous oxide thin film having high resistivity and high mobility as an active layer, and the plastic substrate is also free from thermal damage. An image display device having a matrix type switching element substrate is obtained.
本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法によれば、アモルファス酸化物薄膜を電磁誘導加熱することにより、アモルファス酸化物薄膜の抵抗率を、渦電流が流れにくくなる「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することができるので、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板を安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。しかも、この薄膜トランジスタ搭載基板において、抵抗が小さくて渦電流が生じないゲート電極、ソース・ドレイン電極等の良導電性材料はジュール熱が生じないので加熱されることはなく、一方、プラスチック基板及びゲート絶縁膜のような高抵抗の絶縁性材料は電流が流れないのでジュール熱が生じないため、主にアモルファス酸化物薄膜のみが選択的且つ短時間に電磁誘導加熱される。そのため、プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えることがなく、耐熱性に乏しいプラスチック基板等を問題なく用いることができる。その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる薄膜トランジスタ搭載基板とすることができる。 According to the method for manufacturing a thin film transistor mounting substrate according to the present invention, the resistivity of the amorphous oxide thin film is reduced by electromagnetic induction heating of the amorphous oxide thin film, which makes it difficult for eddy currents to flow. The semiconductor characteristics are stable and of high quality, and the obtained thin film transistor mounting substrate can be used as a stable and high quality driving element substrate. Moreover, in this thin film transistor mounting substrate, a highly conductive material such as a gate electrode and a source / drain electrode, which has low resistance and does not generate eddy current, is not heated because Joule heat does not occur. Since a high resistance insulating material such as an insulating film does not cause current to flow, Joule heat does not occur. Therefore, only the amorphous oxide thin film is mainly selectively heated by electromagnetic induction in a short time. Therefore, a plastic substrate having poor heat resistance can be used without any problem without giving the plastic substrate a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time. As a result, a thin film transistor mounting substrate that can be preferably used for a flexible display device can be obtained.
本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板によれば、抵抗率とキャリア濃度が安定化したアモルファス酸化物薄膜を有するので、安定で高品質な駆動素子基板として好ましく利用できる。しかも、電磁誘導加熱は、主にアモルファス酸化物薄膜のみを加熱し、プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えないので、耐熱性に乏しいプラスチック基板等に熱ダメージが無く、その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる。 The thin film transistor mounting substrate according to the present invention has an amorphous oxide thin film in which resistivity and carrier concentration are stabilized, and therefore can be preferably used as a stable and high-quality driving element substrate. Moreover, electromagnetic induction heating mainly heats only the amorphous oxide thin film and does not give the plastic substrate a temperature above the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time, so there is no thermal damage to the plastic substrate having poor heat resistance. As a result, it can be preferably used for a flexible display device.
本発明に係る画像表示装置によれば、安定で高品質なアクティブマトリックス型スイッチング素子基板を有する画像表示装置となる。 The image display device according to the present invention is an image display device having a stable and high quality active matrix switching element substrate.
以下、本発明に係る薄膜トランジスタ素子搭載基板及びその製造方法、並びに画像表示装置について詳細に説明するが、本発明は図面の形態及び以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the thin film transistor element mounting substrate, the manufacturing method thereof, and the image display device according to the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the form of the drawings and the following embodiments.
[薄膜トランジスタ素子搭載基板]
本発明に係る薄膜トランジスタ素子搭載基板1(1A〜1C)は、図1(B)、図2(B)及び図3(B)に示すように、プラスチック基板10と、ゲート電極15gと、ゲート絶縁膜14と、活性層13と、ソース電極15sと、ドレイン電極15dとを少なくとも有している。そして、本発明は、活性層13が、プラスチック基板10に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えない電磁誘導加熱によって処理されてなるアモルファス酸化物薄膜(以下、活性層と同じ符号13を用いる。)であることに特徴がある。
[Thin film transistor element mounting substrate]
As shown in FIGS. 1B, 2B, and 3B, the thin film transistor element mounting substrate 1 (1A to 1C) according to the present invention includes a
こうした活性層13を有する薄膜トランジスタ素子搭載基板(以下、「TFT基板」と略す。)であれば、その形態は特に限定されず、図1(B)に示す形態(第1形態)のボトムゲートボトムコンタクト構造であってもよいし、図2(B)に示す形態(第2形態)のボトムゲートトップコンタクト構造であってもよいし、図3(B)に示す形態(第3形態)のトップゲートトップコンタクト構造であってもよいし、トップゲートボトムコンタクト構造(図示しない)であってもよい。
The form of the thin film transistor element mounting substrate (hereinafter referred to as “TFT substrate”) having such an
図1(B)に示す第1態様に係るボトムゲートボトムコンタクト構造のTFT基板1Aは、プラスチック基板10と、プラスチック基板10上に必要に応じて形成された第1下地膜11と、第1下地膜11上に必要に応じて形成された第2下地膜12と、第2下地膜12(又はプラスチック基板10若しくは第1下地膜11)上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上であってゲート電極15gの中央部直上以外に離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、ゲート絶縁膜14g上であってソース電極15s及びドレイン電極15dに両側で接触するとともに該ソース電極15s及びドレイン電極15dを跨ぐように形成されたアモルファス酸化物薄膜13と、それら全体を覆うように必要に応じて形成された保護膜18とを有している。本願において、「ゲート電極を覆うように」とは、図1に示す態様のことであり、ゲート電極上に形成されているとともに、ゲート電極の周りは第2下地膜12(又はプラスチック基板10若しくは第1下地膜11)上にも形成されていることを意味する。
A bottom gate bottom contact
図2(B)に示す第2態様に係るボトムゲートトップコンタクト構造のTFT基板1Bは、プラスチック基板10と、プラスチック基板10上に必要に応じて形成された第1下地膜11と、第1下地膜11上に必要に応じて形成された第2下地膜12と、第2下地膜12(又はプラスチック基板10若しくは第1下地膜11)上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上であってゲート電極15gの直上に形成されたアモルファス酸化物薄膜13と、アモルファス酸化物薄膜13上の中央部を開けて離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、それらを覆うようにして必要に応じて形成された保護膜18とを有している。
A TFT substrate 1B having a bottom gate top contact structure according to the second mode shown in FIG. 2B includes a
図3(B)に示す第3形態に係るトップゲートトップコンタクト構造のTFT基板1Cは、プラスチック基板10と、プラスチック基板10上に必要に応じて形成された第1下地膜11と、第1下地膜11上に必要に応じて形成された第2下地膜12と、第2下地膜12(又はプラスチック基板10若しくは第1下地膜11)上に形成されたアモルファス酸化物薄膜13(ソース側拡散領域13s、チャネル領域13c及びドレイン側拡散領域13d)と、アモルファス酸化物薄膜13の主にチャネル領域13cの上に形成されたゲート絶縁膜14gと、ゲート絶縁膜14gとの間にコンタクトホールを有するようにアモルファス酸化物薄膜13上に形成された絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14g上に形成されたゲート電極15gと、コンタクトホールに形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、さらに全体を覆うように必要に応じて形成された保護膜18とを有している。
A
なお、図示しないが、トップゲートボトムコンタクト構造のTFT基板は、プラスチック基板(10)と、プラスチック基板(10)上に必要に応じて形成された第1下地膜(11)と、第1下地膜(11)上に必要に応じて形成された第2下地膜(12)と、第2下地膜(12)(又はプラスチック基板若しくは第1下地膜)上の所定領域を開けて離間して形成されたソース電極(15s)及びドレイン電極(15d)と、ソース電極(15s)及びドレイン電極(15d)の間の前記所定領域を埋めるように形成された絶縁層と、それら(ソース電極−絶縁層−ドレイン電極)の上に形成されたアモルファス酸化物薄膜13と、アモルファス酸化物薄膜13上に形成されたゲート絶縁膜(14g)と、ゲート絶縁膜(14g)上に形成されたゲート電極(15g)と、それらを覆うようにして必要に応じて形成された保護膜(18)とを有している。
Although not shown, the TFT substrate having a top gate / bottom contact structure includes a plastic substrate (10), a first base film (11) formed on the plastic substrate (10) as necessary, and a first base film. (11) The second base film (12) formed on the second base film (12) and the second base film (12) (or a plastic substrate or the first base film) are formed so as to be spaced apart from each other. The source electrode (15s) and the drain electrode (15d), the insulating layer formed so as to fill the predetermined region between the source electrode (15s) and the drain electrode (15d), and (source electrode-insulating layer-) An amorphous oxide
アモルファス酸化物薄膜13は、図1(A)、図2(A)及び図3(A)に示すように、アモルファス酸化物薄膜13を形成した直後に電磁誘導加熱したものであってもよいし、図1(B)、図2(B)及び図3(B)に示すように、保護膜18を形成した後に電磁誘導加熱したものであってもよい。
As shown in FIGS. 1 (A), 2 (A), and 3 (A), the amorphous oxide
以下、TFT基板1の構成要素について詳しく説明する。
Hereinafter, the components of the
(プラスチック基板)
プラスチック基板10は、TFT基板1の支持基板をなす絶縁性のものであり、耐熱性に乏しい非耐熱性基板である。言い換えると、プラスチック基板10は、そのプラスチック基板10のガラス転移温度以上の温度が一定時間加わることを一般的に嫌う基板である。具体的には、例えば、ポリエチレンナフタレート(ガラス転移温度:120℃)、ポリブチレンテレフタレート(75℃)、ポリエチレンテレフタレート(75℃)、ポリフェニレンサルファイド(90℃)、ポリエーテルエーテルケトン(143℃)、ポリカーボネート(145℃)、ポリサルホン(190℃)、ポリアリレート(193℃)、ポリエーテルサルホン(225℃)、ポリアミド(200℃)、ポリエーテルイミド(215℃)、ポリアミドイミド(280℃)、熱可塑性ポリイミド(280℃)等からなるプラスチック基板、又はそれらの複合基板を挙げることができる。また、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリノルボルネン系樹脂も、基本的には高温が加わることを避けたいので、本願でいうプラスチック基板10に概念として含めることができる。
(Plastic substrate)
The
プラスチック基板は、剛性を有するものであってもよいし、厚さが5μm以上300μm以下程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものであってもよい。フレキシブルなプラスチック基板の使用は、TFT基板1をフレキシブル基板とすることができるので、フレキシブルな表示装置等に適用できる。
The plastic substrate may be rigid or may be a thin flexible film having a thickness of about 5 μm to 300 μm. The use of a flexible plastic substrate can be applied to a flexible display device or the like because the
また、無機基板としては、例えば耐熱性の点ではやや劣るが安価な無アルカリガラス基板等を挙げることができる。ガラス基板の厚さは特に限定されないが、通常、0.05mm以上3.0mm以下程度である。 Examples of the inorganic substrate include a non-alkali glass substrate that is slightly inferior in heat resistance but inexpensive. Although the thickness of a glass substrate is not specifically limited, Usually, it is about 0.05 mm or more and 3.0 mm or less.
本発明では、特にガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板を用いた場合に効果がある。ガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板に200℃以上の温度が一定時間加わると、そのプラスチック基板が撓んだり、変色したり、収縮したりし易く、したがって、ガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板は、200℃以上の温度が一定時間加わることを嫌う基板である。そうした基板としては、上述したプラスチック基板のほとんどが含まれるが、特に好ましく用いられるプラスチック基板としては、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。なお、一定時間とは、プラスチック基板のガラス転移温度によっても異なるので一概に言えないが、例えばPENの場合は、例えば200℃の雰囲気に例えば1分間程度連続して晒されると撓みが生じてくる。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)によって測定したものである。 The present invention is particularly effective when a plastic substrate having a glass transition temperature of less than 200 ° C. is used. When a temperature of 200 ° C. or higher is applied to a plastic substrate having a glass transition temperature of less than 200 ° C. for a certain period of time, the plastic substrate is likely to bend, discolor, or shrink. Therefore, the glass transition temperature is less than 200 ° C. The plastic substrate is a substrate that is disliked that a temperature of 200 ° C. or higher is applied for a certain time. Such a substrate includes most of the plastic substrates described above, and particularly preferably used plastic substrates include polyethersulfone and polyethylene naphthalate. Note that the fixed time varies depending on the glass transition temperature of the plastic substrate, so it cannot be generally stated. For example, in the case of PEN, for example, when it is continuously exposed to an atmosphere of 200 ° C. for about 1 minute, for example, bending occurs. . The glass transition temperature is measured by differential scanning calorimetry (DSC).
(第1下地膜と第2下地膜)
第1下地膜11と第2下地膜12は、プラスチック基板10上に必要に応じて形成される膜であり、その機能及び目的に応じて必要な領域のみに形成されてもよいし全面に形成されてもよい。第1下地膜11と第2下地膜12は、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸窒化ケイ素の群から選択されるいずれかの材料で形成される。例えば密着膜として用いる場合には、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素等からなる金属系の無機膜が好ましく用いられ、応力緩和膜又はバッファ膜(熱緩衝膜)として用いる場合には、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素等からなる化合物膜が好ましく用いられ、バリア膜として用いる場合には、酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素等からなる化合物膜が好ましく用いられる。これらの膜は、その機能及び目的に応じて、単層で設けてもよいし、2層以上を積層してもよい。
(First base film and second base film)
The
好ましい例としては、図1〜図3に示すように、第1下地膜11を密着膜として、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素等からなる金属系の無機膜を形成し、第2下地膜12をバッファ膜として、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素等からなる化合物膜を積層することが好ましい。
As a preferred example, as shown in FIGS. 1 to 3, a metal-based inorganic film made of chromium, titanium, aluminum, silicon, or the like is formed using the
第1下地膜11を密着膜として形成する場合の厚さは、膜を構成する材質によってその範囲は若干異なるが、通常1nm以上200nm以下程度の範囲内であることが好ましく、3nm以上50nm以下程度の範囲内であることがより好ましい。一方、第2下地膜12をバッファ膜として形成する場合の厚さも実際に形成する膜の材質によってその範囲は若干異なるが、その厚さとしては、通常、100nm以上1000nm以下程度の範囲内であることが好ましく、成膜時間の点からは100nm以上500nm以下程度の範囲内であることがより好ましい。
The thickness of the
第1下地膜11と第2下地膜12は、各種の蒸着法、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常は、DCスパッタリング法及びRFマグネトロンスパッタリング法等が好ましく用いられる。
The
(アモルファス酸化物薄膜)
本発明で適用するアモルファス酸化物薄膜13は、TFT基板1を構成する活性膜(チャネル膜)として使用できる程度の移動度を有するものであって、電磁誘導加熱の前後でアモルファス状態(アモルファス相)を維持し、且つ電磁誘導加熱の前よりも後の方が抵抗率が上昇し且つ安定化するものである。こうした特徴を有するアモルファス酸化物薄膜13であればその種類は特に限定されず、現在知られているアモルファス酸化物薄膜であっても、今後発見される酸化物で成膜してなるアモルファス酸化物薄膜であってもよい。なお、「抵抗率が安定化する」とは、TFT基板1に多数形成されるTFTの活性層であるアモルファス酸化物薄膜13の抵抗率のバラツキを小さくする(例えば±5%以内)ことを意味する。
(Amorphous oxide thin film)
The amorphous oxide
アモルファス酸化物薄膜13を構成するアモルファス酸化物としては、例えば、InMZnO(MはGa,Al,Feのうち少なくとも1種)を主たる構成元素とするアモルファス酸化物を挙げることができる。特に、MがGaであるInGaZnO系のアモルファス酸化物が好ましく、この場合、In:Ga:Znの比が1:1:m(m<6)であることが好ましい。また、Mgをさらに含む場合においては、In:Ga:Zn1-xMgxの比が1:1:m(m<6)で0<x≦1であることが好ましい。なお、組成割合は、蛍光X線(XRF)装置によって測定したものである。
As an amorphous oxide which comprises the amorphous oxide
なお、InGaZnO系のアモルファス酸化物については、InとGaとZnの広い組成範囲でアモルファス相を示す。この三元系でアモルファス相を安定して示す組成範囲としては、InxGayZnzO(3x/2+3y/2+z)で比率x/yが0.4〜1.4の範囲であり、比率z/yが0.2〜12の範囲にあるように表すことができる。なお、ZnOに近い組成とIn2O3に近い組成で結晶質を示す。 Note that an InGaZnO-based amorphous oxide exhibits an amorphous phase in a wide composition range of In, Ga, and Zn. The composition range stably showing the amorphous phase in this ternary system is In x Ga y Zn z O (3x / 2 + 3y / 2 + z) and the ratio x / y is in the range of 0.4 to 1.4, and the ratio It can be expressed such that z / y is in the range of 0.2-12. In addition, crystalline is shown with a composition close to ZnO and a composition close to In 2 O 3 .
また、アモルファス酸化物が、InxGa1-x酸化物(0≦x≦1)、InxZn1-x酸化物(0.2≦x≦1)、InxSn1-x酸化物(0.8≦x≦1)、Inx(Zn,Sn)1-x酸化物(0.15≦x≦1)から選ばれるいずれかのアモルファス酸化物であってもよい。 Amorphous oxides include In x Ga 1-x oxide (0 ≦ x ≦ 1), In x Zn 1-x oxide (0.2 ≦ x ≦ 1), In x Sn 1-x oxide ( Any amorphous oxide selected from 0.8 ≦ x ≦ 1) and In x (Zn, Sn) 1-x oxide (0.15 ≦ x ≦ 1) may be used.
本発明では、後述の実施例で用いたInGaZnO系(以下「IGZO」と略す。)酸化物薄膜を好ましく挙げることができる。また、このIGZO系酸化物薄膜には、必要に応じて、Al、Fe、Sn等を構成元素として与えたものであってもよい。このIGZO系酸化物薄膜は、可視光を透過して透明膜又は半透明膜となるので、液晶又は有機ELを駆動するTFTの半導体膜として用いれば、その半導体膜を開口部領域にも設けることができ、光開口部を拡大することができる。その結果、液晶表示装置、有機EL表示装置、電子ペーパー等の駆動用TFT基板を構成する半導体膜に利用可能である。特に、このIGZO系酸化物薄膜は、室温から150℃程度の低温での成膜が可能であることから、ガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板に対して好ましく適用できる。 In the present invention, an InGaZnO-based (hereinafter abbreviated as “IGZO”) oxide thin film used in Examples described later can be preferably exemplified. Further, this IGZO-based oxide thin film may be provided with Al, Fe, Sn, or the like as a constituent element, if necessary. Since this IGZO-based oxide thin film transmits a visible light and becomes a transparent film or a semi-transparent film, if it is used as a semiconductor film of a TFT for driving a liquid crystal or an organic EL, the semiconductor film is also provided in the opening region. And the optical aperture can be enlarged. As a result, it can be used for a semiconductor film constituting a driving TFT substrate such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, and electronic paper. In particular, since this IGZO-based oxide thin film can be formed at room temperature to a low temperature of about 150 ° C., it can be preferably applied to a plastic substrate having a glass transition temperature of less than 200 ° C.
なお、酸化物薄膜13がアモルファスであるか否かは、測定対象となる酸化物薄膜に入射角度0.5°程度の低入射角によるX線回折を行った場合に、結晶質の存在を示す明瞭な回折ピークが検出されないこと、すなわち所謂ハローパターンが見られることで確認できる。ハローパターンは、微結晶状態の酸化物薄膜でも見られるので、このアモルファス酸化物薄膜13には、そのような微結晶状態の酸化物薄膜も含まれるものとする。
Whether or not the oxide
アモルファス酸化物薄膜13は、例えば図1のボトムゲートボトムコンタクト構造のTFT基板1Aにおいては、ソース・ドレイン電極15s、15dをパターニングした後の全面に、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができる。スパッタリングターゲットしては、所定のスパッタリング条件下で目的の成膜組成が得られるように調整されたスパッタリングターゲットを用いることが好ましい。通常、目的とする成膜組成と同じ組成のスパッタリングターゲットが好ましく用いられる。なお、図2に示すボトムゲートトップコンタクト構造のTFT基板1Bにおいては、ゲート絶縁膜14上に、前記同様の方法でアモルファス酸化物薄膜13を形成でき、図3に示すトップゲートトップコンタクト構造のTFT基板1Cにおいては、プラスチック基板10上、又は、下地膜(第1下地膜11又は第2下地膜12)上に、前記同様の方法でアモルファス酸化物薄膜13を形成できる。
For example, in the
アモルファス酸化物薄膜13の厚さは、成膜条件によって任意に設計されるために一概には言えないが、通常10nm以上150nm以下の範囲内であることが好ましく、30nm以上100nm以下の範囲内であることがより好ましい。
The thickness of the amorphous oxide
アモルファス酸化物薄膜13は、成膜後に電磁誘導加熱されてなるものであり、電磁誘導加熱によって抵抗率が上昇し且つ安定化するアモルファス薄膜である。なお、ここでいう「抵抗率が上昇し且つ安定化する」とは、TFT基板1上に多数形成したアモルファス酸化物薄膜13の抵抗率が、その全てにおいてある一定範囲(所定のバラツキの範囲)であることを意味する。このとき、一定範囲の抵抗率とは、成膜したアモルファス酸化物の種類にもよるが、例えば、IGZO系のアモルファス酸化物半導体の場合には、10cm2/(V・s)以上で、そのバラツキが±5%以内である場合を例示できる。
The amorphous oxide
このように、TFT基板1、特に大面積の表示装置の駆動装置として機能するTFT基板においては、個々のTFTを構成する半導体膜の移動度の高低も確かに重要ではあるが、それよりも、個々の半導体膜の抵抗率が所望の範囲内で且つそのバラツキが大面積のTFT基板内の全てで一定のバラツキの範囲内であることの方が、駆動素子として安定駆動を実現させるために重要である。本発明は、成膜後のアモルファス酸化物薄膜13を電磁誘導加熱することによって、半導体膜の移動度も向上させることができるが、特に有効なのは、半導体膜の抵抗率をその半導体に適した抵抗率の範囲にするとともに、そのバラツキを小さくすることができる点である。抵抗率の値とそのバラツキの低減(所謂安定化)は、連続通電時の閾電圧の変化を抑制することができる。抵抗率のバラツキの範囲は、後述する実施例でも示すように、±10%以内、好ましくは±5%以内とすることができる。なお、電磁誘導加熱を行わなかったアモルファス酸化物薄膜13では、抵抗率のバラツキは±20%程度であり、電磁誘導加熱によってバラツキを小さくすることができる。こうした挙動を示す理由として、電磁誘導加熱によってアモルファス構造に何らかの変化が生じているものと考えられ、一部でそれらしきデータはとれてはいるが現時点では明らかではない。しかし、少なくとも結果としては再現性のよい結果(抵抗率の安定化)が得られている。なお、移動度はホール効果測定装置で測定し、抵抗率は4探針法で測定したものである。
Thus, in the
電磁誘導加熱(IH:Induction Heating)は、加熱コイルに高周波電流を流して磁束変動(磁界変化)を生じさせ、その磁束変動場にアモルファス酸化物薄膜13を置くことによってそのアモルファス酸化物薄膜13に渦電流を生じさせて発熱させるものである。電磁誘導加熱の一例としては、アモルファス酸化物薄膜13を形成した基板に対向するように片面若しくは両面に面状コイルを配置し、又は、アモルファス酸化物薄膜13を形成した基板を通過させることができるようにコイルを巻いたボックス内に基板を通過させ、そのコイルに、例えば10kHz〜150kHzの範囲内のいずれかの電磁周波数を印加して行うことができる。
Electromagnetic induction heating (IH: Induction Heating) causes high-frequency current to flow through a heating coil to cause magnetic flux fluctuation (magnetic field change), and places the amorphous oxide
ここでコイルに印加する電磁周波数は、アモルファス酸化物薄膜の抵抗率に基づいて決定されるものであるが、例えばその抵抗率が1×10−2〜10×10−2のIGZO系酸化物薄膜の場合には、50kHz又は60kHz程度であることが好ましい。IGZO系アモルファス酸化物薄膜以外の加熱対象に係るアモルファス酸化物薄膜13において、その抵抗率が低い場合には電磁周波数を低くすることが好ましい。なお、コイルに印加する電圧は、通常、50〜150Vの範囲である。電圧の大小はジュール加熱による温度上昇速度に影響するので、その速度が速すぎる場合には電圧を低くし、その速度が遅すぎる場合には電圧を高くすることが好ましい。
Here, the electromagnetic frequency applied to the coil is determined based on the resistivity of the amorphous oxide thin film. For example, the resistivity is 1 × 10 −2 to 10 × 10 −2 IGZO-based oxide thin film. In this case, the frequency is preferably about 50 kHz or 60 kHz. In the amorphous oxide
電磁誘導加熱は、図1に示すボトムゲートボトムコンタクト構造のTFT基板においては、図1(A)に示すように、ソース・ドレイン電極15s、15dをパターニングした後の全面にアモルファス酸化物薄膜13を形成した直後であってもよいし、また、アモルファス酸化物薄膜13をパターニングした後であってもよいし、また、図1(B)に示すように、保護膜18を全面に形成してTFT基板1Aを完成させた後であってもよい。電磁誘導加熱は、磁束変動場内にアモルファス酸化物薄膜13が存在すれば渦電流が流れて誘導加熱させることができるので、図1(A)のタイミングでも図1(B)のタイミングでも構わない。
In the TFT substrate having the bottom gate bottom contact structure shown in FIG. 1, the electromagnetic induction heating is performed by applying an amorphous oxide
また、図2に示すボトムゲートトップコンタクト構造においては、図2(A)に示すように、ゲート絶縁膜14上の全面にアモルファス酸化物薄膜13を形成した直後であってもよいし、また、アモルファス酸化物薄膜13をパターニングした後であってもよいし、また、図2(B)に示すように、保護膜18を全面に形成してTFT基板1Aを完成させた後であってもよい。
2 may be immediately after the amorphous oxide
また、図3に示すトップゲートトップコンタクト構造においては、図3(A)に示すように、第2下地膜12上の全面にアモルファス酸化物薄膜13を形成した直後であってもよいし、また、アモルファス酸化物薄膜13をパターニングした後であってもよいし、また、図3(B)に示すように、保護膜18を全面に形成してTFT基板1Aを完成させた後であってもよい。
Further, in the top gate top contact structure shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3A, it may be immediately after the amorphous oxide
本発明においては、アモルファス酸化物薄膜13について、アモルファス相を維持させつつ抵抗率を上昇させる電磁誘導加熱を行う。このときの抵抗率の上昇は、アモルファス酸化物薄膜13が「電磁誘導加熱を起こす程度に導電性のある半導体相の抵抗率」から「導電性が低下した半導体相の抵抗率」への移行によって生じること、言い換えれば「キャリア濃度が高い状態」から「キャリア濃度が低い状態」への移行によって生じることを意味している。
In the present invention, the amorphous oxide
このとき、「電磁誘導加熱を起こす程度に導電性のある半導体相」を「導電体領域」といい、「導電性が低下した半導体相」を「半導体領域」というと、本発明での電磁誘導加熱は、アモルファス酸化物薄膜13の抵抗率又はキャリア濃度を導電体領域から半導体領域に変化させるものということができる。このとき、電磁誘導加熱されたアモルファス酸化物薄膜13の抵抗率又はキャリア濃度が半導体領域に到達してその抵抗率(キャリア濃度が低い状態)になると、そのアモルファス酸化物薄膜13には渦電流が流れにくくなって発熱が抑制されて温度が低下し、実質的に電磁誘導加熱が終了する現象が起こる。
At this time, “a semiconductor phase that is conductive enough to cause electromagnetic induction heating” is referred to as a “conductor region”, and a “semiconductor phase with reduced conductivity” is referred to as a “semiconductor region”. Heating can be said to change the resistivity or carrier concentration of the amorphous oxide
ここで、「電磁誘導加熱を起こす程度に導電性のある半導体相の抵抗率」(「抵抗率A」という。)とは、10−5〜10−1Ω・cmの範囲内であり、一方、「導電性が低下した半導体相の抵抗率」(「抵抗率B」という。)とは、10−1〜106Ω・cmの範囲内である。 Here, “the resistivity of the semiconductor phase that is conductive enough to cause electromagnetic induction heating” (referred to as “resistivity A”) is in the range of 10 −5 to 10 −1 Ω · cm, The “resistivity of the semiconductor phase with reduced conductivity” (referred to as “resistivity B”) is in the range of 10 −1 to 10 6 Ω · cm.
ここで、抵抗率Aの範囲は、通常、アモルファス酸化物薄膜13のキャリア濃度が高い状態と良く相関することから、その抵抗率Aの範囲では、キャリア濃度は1017/cm3〜1020/cm3の範囲と言うことができる。一方、抵抗率Bの範囲は、通常、アモルファス酸化物薄膜13のキャリア濃度が低い状態と良く相関することから、その抵抗率Bの範囲では、キャリア濃度は1017/cm3〜1020/cm3の範囲と言うことができる。
Here, since the range of the resistivity A usually correlates well with the high carrier concentration of the amorphous oxide
本発明では、アモルファス酸化物薄膜13の温度が低下した時点を電磁誘導加熱の終点とすることができる。例えば、電磁誘導加熱時にアモルファス酸化物薄膜13の温度をモニタリングすることにより、均一な半導体特性を示すアモルファス酸化物薄膜13が得られた時を過不足無く認定できる。こうしたことは、効率的で低コストな電磁誘導加熱を行う点で有利である。
In the present invention, the time point when the temperature of the amorphous oxide
以上のことから、上記現象を生じさせる例えばIGZO系アモルファス酸化物半導体のようなアモルファス酸化物薄膜13に対して電磁誘導加熱を行うことにより、アモルファス酸化物薄膜13の抵抗率は、渦電流が流れにくくなる「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率B」に収束することになるので、半導体特性は安定で高品質なものとなる。
From the above, by performing electromagnetic induction heating on the amorphous oxide
(保護膜)
保護膜18は、図1(B)、図2(B)及び図3(B)に示すように、TFT基板1を構成するTFTを保護するように作用する膜である。保護膜18を設けることにより、TFTの動作が雰囲気(例えば、水分、真空、温度)による影響を受けず、雰囲気の変化による不安定動作が生じずに、安定に動作させることができるという効果が得られる。したがって、保護膜18は、TFTの基本構造が形成された後にその全体を覆うように設けられている。
(Protective film)
As shown in FIGS. 1B, 2B, and 3B, the
保護膜18の形成材料としては、少なくとも1種の金属元素を含む金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物等を挙げることができる。金属としては、ケイ素、アルミニウム等が好ましく、具体的には、金属酸化物としては、SiO2、Al2O3等を挙げることができ、金属窒化物としては、SixNy、AlN等を挙げることができ、金属炭化物としては、SiC、TiC等を挙げることができ、金属酸窒化物としては、SiON、SiAlON等を挙げることができる。これらの材料で形成した保護膜18は抵抗が高く、磁束変動場で渦電流が流れないので、アモルファス酸化物薄膜13に対する電磁誘導加熱を行う際に加熱されることがない。
Examples of the material for forming the
保護膜18の形成方法としては、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、レーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相成長法(CVD法)等を挙げることができる。これら保護膜18の成膜手段も、プラスチック基板10に熱ダメージを与えないガラス転移温度未満(望ましくは200℃未満)の温度で成膜されることが望ましい。保護膜18の厚さは、成膜条件によって任意に設計されるために一概には言えないが、通常10nm以上200nm以下の範囲内であることが好ましく、50nm以上150nm以下の範囲内であることがより好ましい。
Examples of the method for forming the
(他のTFT基板の構成要素)
図1〜図3に示すゲート絶縁膜14gと図3に示す絶縁膜14の形成材料としては、絶縁性が高く、誘電率が比較的高く、ゲート絶縁膜として適しているものであれば各種の材料を用いることができる。例えば、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化スカンジウムのうち少なくとも1種又は2種以上を挙げることができる。また、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等のケイ素の酸化物、窒化物、酸窒化物等も好ましく挙げることができる。また、チタン酸バリウムストロンチウム等の複合酸化物であってもよい。これらの材料で形成した絶縁膜(14g、14)は抵抗が高く、磁束変動場で渦電流が流れないので、アモルファス酸化物薄膜13に対する電磁誘導加熱を行う際に加熱されることがない。
(Other TFT substrate components)
As a material for forming the gate insulating film 14g shown in FIGS. 1 to 3 and the insulating
ゲート電極15gの形成材料としては、金、銀、銅、チタン、クロム、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、ITO等を挙げることができる。ソース電極15sとドレイン電極15dの形成材料としては、アモルファス酸化物薄膜13とのエネルギー準位を合わせることができる材料であることが好ましく、チタン、金、クロム、鉄、モリブデン、タングステン、銅、ルテニウム、レニウム、ITO、IZO等を挙げることができる。特にIZO、ITO、Tiは、半導体薄膜13と良好なオーミックコンタクトを取ることができるため、好ましい。これらの材料で形成したゲート電極15gとソース・ドレイン電極15s、15dは抵抗が小さく、ジュール熱が生じないので、アモルファス酸化物薄膜13に対する電磁誘導加熱を行う際に加熱されることがない。
Examples of the material for forming the
なお、本発明に係るTFT基板1は、上記以外の構成要素であっても、本発明の趣旨の範囲内であれば、その他の膜を含んでいてもよい。
In addition, even if it is a component other than the above, the
以上説明したように、活性層であるアモルファス酸化物薄膜13は、プラスチック基板10に該プラスチック基板10のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えない電磁誘導加熱によって処理されてなるものであるが、そうしたアモルファス酸化物薄膜13は抵抗率とキャリア濃度が安定化していることから、安定で高品質な駆動素子基板として好ましく利用できる。しかも、電磁誘導加熱は、主にアモルファス酸化物薄膜13のみを加熱し、プラスチック基板10に該プラスチック基板10のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えないので、耐熱性に乏しいプラスチック基板等に熱ダメージが無く、その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる。本発明では、アモルファス酸化物薄膜13として、電磁誘導加熱する前の状態で低い抵抗率と高いキャリア濃度を有する半導体特性を示すInGaZnO系酸化物薄膜を適用することが好ましいが、このアモルファス酸化物薄膜13は、電磁誘導加熱によって、渦電流が流れにくくなる程度の抵抗率、すなわち「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することになるので、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板は安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。
As described above, the amorphous oxide
[TFT基板の製造方法]
本発明に係る薄膜トランジスタ素子搭載基板(TFT基板)の製造方法は、プラスチック基板10の上又はその上方に活性層となるアモルファス酸化物薄膜13を形成する工程と、そのアモルファス酸化物薄膜13を電磁誘導加熱する工程と、を少なくとも有する。以下に、各工程について説明する。
[TFT substrate manufacturing method]
The method of manufacturing a thin film transistor element mounting substrate (TFT substrate) according to the present invention includes a step of forming an amorphous oxide
(電磁誘導加熱工程)
電磁誘導加熱工程は、プラスチック基板10に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えず、且つアモルファス酸化物薄膜13をアモルファス相のままでその抵抗率を上昇させ且つ安定化させる工程である。電磁誘導加熱の条件等については、上記「薄膜トランジスタ搭載基板」の説明欄で記載した通りである。電磁誘導加熱は、磁束変動場にアモルファス酸化物薄膜13が存在すれば渦電流が流れて誘導加熱させることができるので、図1〜図3に示す各構造のいずれにおいても、アモルファス酸化物薄膜13を成膜した後であれば、保護膜18を形成した後であっても、いずれのタイミングで行ってもよい。
(Electromagnetic induction heating process)
The electromagnetic induction heating process is a process in which a temperature higher than the glass transition temperature of the plastic substrate is not given to the
この工程を経たアモルファス酸化物薄膜13は、抵抗率が上昇するが、その抵抗率の上昇は、アモルファス酸化物薄膜13が「電磁誘導加熱を起こす程度に導電性のある半導体相の抵抗率」から「電磁誘導加熱が抑制される程度に導電性が低下した半導体相の抵抗率」への移行によって生じること、言い換えれば「キャリア濃度が高い半導体」から「キャリア濃度が低い半導体」への移行によって生じることを意味している。そして、アモルファス酸化物薄膜13が「導電性が低下した半導体相の抵抗率(キャリア濃度が低い半導体)」になると、そのアモルファス酸化物薄膜13には渦電流が流れにくくなって発熱が抑制されて温度が低下し、実質的に電磁誘導加熱が終了する。したがって、この電磁誘導加熱工程では、電磁誘導加熱を行っている過程で、自動的に加熱が終了する終点を持つことになり、その終点以降では温度が低下する。
The resistivity of the amorphous oxide
こうした特徴を有する本発明によれば、アモルファス酸化物薄膜13を電磁誘導加熱することにより、アモルファス酸化物薄膜13の抵抗率は、渦電流が流れにくくなる「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することになるので、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板は安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。
According to the present invention having such characteristics, the amorphous oxide
この電磁誘導加熱工程は、加熱コイルに高周波電流を流して磁束変動(磁界変化)を生じさせ、その磁束変動場にアモルファス酸化物薄膜13を置くことによってそのアモルファス酸化物薄膜13に渦電流を生じさせて発熱させるものであるが、この電磁誘導加熱によれば、アモルファス酸化物薄膜13が表面に露出していなくても加熱することができる。しかも、TFT基板1は、導電性が良くて渦電流が生じないゲート電極15g、ソース電極15s及びドレイン電極15d等の良導電性材料は抵抗が小さくてジュール熱が生じず、さらに、プラスチック基板10及びゲート絶縁膜14gのように絶縁性材料は抵抗が高くて電流が流れないのでジュール熱が生じず、いずれも加熱せず、主にアモルファス酸化物薄膜13のみが選択的且つ短時間で電磁誘導加熱される。そのため、プラスチック基板10に該プラスチック基板10のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えることがなく、ガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板等を問題なく用いることができる。
In this electromagnetic induction heating process, a high-frequency current is passed through the heating coil to cause a magnetic flux fluctuation (magnetic field change), and an eddy current is generated in the amorphous oxide
(アモルファス酸化物薄膜の形成工程)
電磁誘導加熱工程の前には、アモルファス酸化物薄膜13の形成工程を備える。このアモルファス酸化物薄膜13の形成工程は、ガラス転移温度が200℃未満のプラスチック基板10の上又はその上方に活性層となるアモルファス酸化物薄膜13を形成する工程である。ここで、アモルファス酸化物薄膜13を、プラスチック基板10の上又はその上方としているのは、アモルファス酸化物薄膜13をプラスチック基板10上に直接成膜する場合があるためである。なお、通常は、図1〜図3に示すように、プラスチック基板10上に、第1下地膜11又は第2下地膜12が形成され、その上にアモルファス酸化物薄膜13が形成されることが望ましい。
(Formation process of amorphous oxide thin film)
Prior to the electromagnetic induction heating step, a step of forming the amorphous oxide
(その他の工程)
本発明に係るTFT基板の製造方法は、上記の工程の他、図1〜図3に示す各膜の形成工程を含む。例えば、第1下地膜11の形成工程、第2下地膜12の形成工程、ゲート電極15gの形成工程、ゲート絶縁膜14gの形成工程、ソース電極15sとドレイン電極15dの形成工程、絶縁膜14の形成工程(図3参照)、及びそれらのパターニング工程、洗浄工程、イオン注入工程、保護膜18の形成工程等を、製造するTFT基板の構造形態にしたがって任意に含む。これらの各工程は、上述の「TFT基板」の欄で説明した構成材料と成膜手段を用いて行う。
(Other processes)
The manufacturing method of the TFT substrate according to the present invention includes a process of forming each film shown in FIGS. For example, the process of forming the
以上説明したように、本発明に係るTFT基板1の製造方法によれば、アモルファス酸化物薄膜13を電磁誘導加熱することにより、アモルファス酸化物薄膜13の抵抗率を、渦電流が流れにくくなる「キャリア濃度が低い半導体相の抵抗率」に収束することができるので、半導体特性は安定で高品質なものとなり、得られた薄膜トランジスタ搭載基板を安定で高品質な駆動素子基板として利用できる。しかも、この薄膜トランジスタ搭載基板において、抵抗が小さくて渦電流が生じないゲート電極、ソース・ドレイン電極等の良導電性材料はジュール熱が生じないので加熱されることはなく、一方、プラスチック基板及びゲート絶縁膜のような高抵抗の絶縁性材料は電流が流れないのでジュール熱が生じないため、主にアモルファス酸化物薄膜13のみが選択的且つ短時間に電磁誘導加熱される。そのため、プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えることがなく、耐熱性に乏しいプラスチック基板等を問題なく用いることができる。その結果、フレキシブルな表示装置に好ましく用いることができる薄膜トランジスタ搭載基板とすることができる。
As described above, according to the manufacturing method of the
[画像表示装置]
本発明に係る画像表示装置は、上述した本発明に係る薄膜トランジスタ搭載基板を、液晶表示装置、有機EL発光表示装置、電子ペーパー等のアクティブマトリックス型スイッチング素子基板として用いる。本発明の画像表示装置として有機EL発光表示装置で説明すれば、マトリクス状に配置された本発明に係る多数のTFT基板1を有し、例えば、ゲート電極15gのゲートバスラインとソース電極15sのソースバスラインが縦横に延び、各TFTのドレイン電極15dには出力素子が接続される。この出力素子は有機EL素子であり、抵抗とコンデンサからなる等価回路で構成される。出力素子毎の領域は、有機EL発光表示装置の画素を構成する。
[Image display device]
In the image display device according to the present invention, the above-described thin film transistor mounting substrate according to the present invention is used as an active matrix switching element substrate such as a liquid crystal display device, an organic EL light emitting display device, and electronic paper. If an organic EL light-emitting display device is described as an image display device of the present invention, it has a number of
以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
[実施例1]
(TFT基板の作製)
一例として、図1に示すボトムゲートボトムコンタクト構造のTFTをプラスチック基板上に複数(72個)のTFTを形成したTFT基板を製造した。先ず、厚さ100μmでガラス転移温度が150℃のポリエチレンナフタレート(PEN)をプラスチック基板10として準備し、そのプラスチック基板10上の全面に厚さ5nmのクロム膜(密着膜)を第1下地膜11としてスパッタ法で形成し、さらにその第1下地膜11上の全面に厚さ300nmの酸化ケイ素膜(バッファ膜)を第2下地膜12としてスパッタ法で形成した。次に、その第2下地膜12上の全面に厚さ200nmのアルミニウム膜をゲート電極膜として蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィで形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてゲート電極15gを形成した。次に、そのゲート電極15gを覆うように厚さ100nmの酸化ケイ素をゲート絶縁膜14として全面に形成した。このゲート絶縁膜14は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、8インチのSiO2ターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm2)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O2(50%)の成膜条件で形成した。次に、ゲート絶縁膜14上の全面に厚さ200nmのアルミニウム膜をソース電極15s及びドレイン電極15dとするために蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィで形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてソース電極15s及びドレイン電極15dを形成した。このとき、ソース電極15s及びドレイン電極15dは、ゲート絶縁膜14上であってゲート電極15gの中央部直上以外に離間したパターンとなるように形成した(図1を参照)。
[Example 1]
(Production of TFT substrate)
As an example, a TFT substrate in which a plurality of (72 pieces) TFTs having a bottom gate bottom contact structure TFT shown in FIG. 1 were formed on a plastic substrate was manufactured. First, polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 100 μm and a glass transition temperature of 150 ° C. is prepared as a
次に、ソース電極15s及びドレイン電極15dを覆うように、全面に、In:Ga:Znが1:1:1のInGaZnO系アモルファス酸化物薄膜13(InGaZnO4)を厚さ100nmとなるように形成した。アモルファス酸化物薄膜13は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、室温(25℃)、Ar:O2を30:50とした条件下で、8インチのInGaZnO(In:Ga:Zn=1:1:1)ターゲットを用いて形成した(図1(A)参照)。次に、このアモルファス酸化物薄膜13を電磁誘導加熱した。電磁誘導加熱は、表1に示すように、60kHz、10分間の条件で行った。その後のアモルファス酸化物薄膜13上にレジストパターンをフォトリソグラフィで形成した後、シュウ酸溶液でウェットエッチングしてアモルファス酸化物薄膜13をパターニングし、所定パターンからなるアモルファス酸化物薄膜13を形成した。こうして得られたアモルファス酸化物薄膜13は、ゲート絶縁膜14g上であってソース電極15s及びドレイン電極15dに両側で接触するとともに該ソース電極15s及びドレイン電極15dを跨ぐように形成されている。最後に、全体を覆うように、厚さ20nmの酸化ケイ素を保護膜18としてRFマグネトロンスパッタリング法で形成した。こうして実施例1に係るTFT基板1を作製した(図1(B)参照)。
Next, an InGaZnO amorphous oxide thin film 13 (InGaZnO 4 ) having an In: Ga: Zn ratio of 1: 1: 1 is formed on the entire surface so as to cover the
[比較例1]
実施例1において、電磁誘導加熱を行う代わりに200℃・60分間・大気雰囲気下でのアニールを行った他は、実施例1と同様にして、比較例1のTFT基板を作製した。なお、アニールは、保護膜18を形成した後に行った。
[Comparative Example 1]
A TFT substrate of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that annealing was performed at 200 ° C. for 60 minutes in an air atmosphere instead of performing electromagnetic induction heating. Note that annealing was performed after the
[比較例2]
実施例1において、電磁誘導加熱を行う代わりに300℃・60分間・大気雰囲気下でのアニールを行った他は、実施例1と同様にして、比較例2のTFT基板を作製した。なお、アニールは、保護膜18を形成した後に行った。
[Comparative Example 2]
A TFT substrate of Comparative Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that annealing was performed in an air atmosphere at 300 ° C. for 60 minutes instead of performing electromagnetic induction heating. Note that annealing was performed after the
[特性評価と結果]
得られたTFT基板について以下の各特性を評価した。その結果を表1に示した。表1中、「前」は電磁誘導加熱前又はアニール前を表し、「後」は電磁誘導加熱後又はアニール後を表している。
[Characteristic evaluation and results]
The following characteristics were evaluated for the obtained TFT substrate. The results are shown in Table 1. In Table 1, “Before” represents before electromagnetic induction heating or before annealing, and “After” represents after electromagnetic induction heating or after annealing.
(結晶構造)
電磁誘導加熱の前後におけるIGZO酸化物薄膜の結晶構造をX線回折装置(リガク社製、装置名:RINT−2500)で測定した。X線回折測定は、Cu−Kα特性X線、スキャン軸2θ、入射角0.5°の条件で行った。表1中、「a」はアモルファス相を表し、「p」は結晶相を表している。実施例1と比較例1では、加熱前後でいずれもハローが見られ、結晶構造がアモルファス相であることを確認した。一方、比較例2では、加熱後に結晶性のピークが見られ、結晶構造が結晶相であることを確認した。
(Crystal structure)
The crystal structure of the IGZO oxide thin film before and after electromagnetic induction heating was measured with an X-ray diffraction apparatus (manufactured by Rigaku Corporation, apparatus name: RINT-2500). X-ray diffraction measurement was performed under the conditions of Cu-Kα characteristic X-ray, scan axis 2θ, and incident angle of 0.5 °. In Table 1, “a” represents an amorphous phase, and “p” represents a crystalline phase. In Example 1 and Comparative Example 1, halo was observed before and after heating, and it was confirmed that the crystal structure was an amorphous phase. On the other hand, in Comparative Example 2, a crystalline peak was observed after heating, and it was confirmed that the crystal structure was a crystalline phase.
(抵抗率)
電磁誘導加熱の前後におけるIGZO酸化物薄膜の抵抗率(Ω・cm)を4探針法測定装置を用いて測定した。電磁誘導加熱前は5.7×10−2Ω・cmであったが、電磁誘導加熱後においては、表1に示すように、実施例1が最も高い値になった。
(Resistivity)
The resistivity (Ω · cm) of the IGZO oxide thin film before and after electromagnetic induction heating was measured using a 4-probe method measuring device. Before the electromagnetic induction heating, it was 5.7 × 10 −2 Ω · cm, but after the electromagnetic induction heating, as shown in Table 1, Example 1 had the highest value.
(キャリア濃度)
電磁誘導加熱の前後におけるTFT基板のHall測定を行い、キャリア濃度(cm2/V/s)を測定した。測定には、東洋テクニカ株式会社製の抵抗率/ホール測定システム装置を用いた。電磁誘導加熱前は4.0×1018cm2/V/sであったが、電磁誘導加熱後においては、表1に示すように、実施例1と比較例2はキャリア濃度が少なくなった。
(Carrier concentration)
Hall measurement of the TFT substrate was performed before and after electromagnetic induction heating, and the carrier concentration (cm 2 / V / s) was measured. For the measurement, a resistivity / hall measurement system device manufactured by Toyo Technica Co., Ltd. was used. Before electromagnetic induction heating, it was 4.0 × 10 18 cm 2 / V / s. However, after electromagnetic induction heating, as shown in Table 1, Example 1 and Comparative Example 2 had a lower carrier concentration. .
(ON/OFF測定)
得られたTFT基板について、ドレイン電流のON/OFF特性を評価した。測定は、半導体パラメータアナライザ装置(アジレント・テクノロジー株式会社製、4156C型)を用い、TFTのトランスファー特性を評価し、ドレイン電流のON/OFF特性をグラフ化し、ON時とOFF時のドレイン電流の桁数の差を評価した。電磁誘導加熱前のON/OFF比は0桁であったが、電磁誘導加熱後においては、表1に示すように、実施例1と比較例2はON/OFF比が7桁となった。
(ON / OFF measurement)
With respect to the obtained TFT substrate, the ON / OFF characteristics of the drain current were evaluated. Measurement is performed using a semiconductor parameter analyzer (Agilent Technology Co., Ltd., Model 4156C), the TFT transfer characteristics are evaluated, the drain current ON / OFF characteristics are graphed, and the drain current digit at ON and OFF The number difference was evaluated. The ON / OFF ratio before electromagnetic induction heating was 0 digit, but after electromagnetic induction heating, as shown in Table 1, Example 1 and Comparative Example 2 had an ON / OFF ratio of 7 digits.
(プラスチック基板の外観評価)
得られたTFT基板を構成するプラスチック基板(PEN)の外観や撓み等を観察した。表1中、「○」は撓みも変色もない場合であり、「×」は撓み又は変色がある場合である。実施例1と比較例1では、撓み又は変色等の悪影響は見られなかったが、比較例2では外観が劣った。
(Appearance evaluation of plastic substrate)
The appearance and the bending of the plastic substrate (PEN) constituting the obtained TFT substrate were observed. In Table 1, “◯” indicates a case where there is no deflection or discoloration, and “X” indicates a case where there is deflection or discoloration. In Example 1 and Comparative Example 1, no adverse effects such as bending or discoloration were observed, but in Comparative Example 2, the appearance was inferior.
表1の実施例の結果からも分かるように、実施例1では、ガラス転移温度が150℃のPENフィルムを用いた場合であっても、アモルファスIGZO酸化物薄膜13に所定の条件で電磁誘導加熱を行うことにより、抵抗率を上昇させ(同時にキャリア濃度を低下させ)ることができた。電磁誘導加熱を行ったIGZO酸化物薄膜13は、アモルファス相を維持したまま、抵抗率を上昇させることができた。そして、そのアモルファス酸化物薄膜13には渦電流が流れにくくなって発熱が抑制されて温度が低下し、電磁誘導加熱を自動的に終了させることができた。一方、表1の比較例1では、プラスチック基板へのダメージは生じなかったが、ON/OFF比を高めるには不十分であった。また、比較例2では、ON/OFF比は高まったが、高温(300℃)処理によるプラスチック基板にダメージが生じた。
As can be seen from the results of Examples in Table 1, in Example 1, even when a PEN film having a glass transition temperature of 150 ° C. is used, the amorphous IGZO oxide
1,1A,1B,1C TFT基板
10 プラスチック基板
11 第1下地膜
12 第2下地膜
13 アモルファス酸化物薄膜(活性層)
13s ソース側拡散領域
13c チャネル領域
13d ドレイン側拡散領域
14 絶縁膜
14g ゲート絶縁膜
15s ソース電極
15g ゲート電極
15d ドレイン電極
18 保護膜
1, 1A, 1B,
13s Source
Claims (7)
前記電磁誘導加熱工程は、前記プラスチック基板に該プラスチック基板のガラス転移温度以上の温度を一定時間与えず、且つ前記アモルファス酸化物薄膜をアモルファス相のままで所定の抵抗率に制御する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。 At least a step of forming an amorphous oxide thin film to be an active layer on or above a plastic substrate, and electromagnetic induction heating of the amorphous oxide thin film,
The electromagnetic induction heating step is a step in which the plastic substrate is not given a temperature higher than the glass transition temperature of the plastic substrate for a certain period of time, and the amorphous oxide thin film is controlled to a predetermined resistivity while remaining in an amorphous phase. A method of manufacturing a thin film transistor-mounted substrate, characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010018427A JP2011158579A (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010018427A JP2011158579A (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011158579A true JP2011158579A (en) | 2011-08-18 |
Family
ID=44590606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010018427A Withdrawn JP2011158579A (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011158579A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11810785B2 (en) | 2017-05-10 | 2023-11-07 | Lux Semiconductors | Thin film crystallization process |
-
2010
- 2010-01-29 JP JP2010018427A patent/JP2011158579A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11810785B2 (en) | 2017-05-10 | 2023-11-07 | Lux Semiconductors | Thin film crystallization process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011159697A (en) | Thin film transistor mounting substrate, method of manufacturing the same, and image display device | |
JP5499529B2 (en) | Thin film transistor mounting substrate, manufacturing method thereof, and image display device | |
JP5328414B2 (en) | Top gate type field effect transistor, method of manufacturing the same, and display device including the same | |
JP5698431B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
JP5400019B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE EQUIPPED WITH THIN FILM TRANSISTOR | |
WO2016061715A1 (en) | Method for fabricating metallic oxide thin film transistor | |
US20160043227A1 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
JP2011525041A (en) | Oxide semiconductor and thin film transistor including the same | |
JP2007281486A (en) | ZnO THIN FILM TRANSISTOR | |
TW200937534A (en) | Method for manufacturing field-effect transistor | |
JP2010530634A (en) | Oxide semiconductor and thin film transistor including the same | |
JP5525380B2 (en) | Method for manufacturing oxide semiconductor thin film and method for manufacturing thin film transistor | |
JP2011108739A (en) | Thin film transistor substrate, method of manufacturing the same, and image display device | |
KR20130079348A (en) | Deposition method | |
JP2012238763A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2012028481A (en) | Field-effect transistor and manufacturing method of the same | |
US11107927B2 (en) | Oxide semiconductor transistor having dual gate structure and method of fabricating the same | |
KR101829970B1 (en) | OXIDE SEMICONDUCTOR THIN FILM TRANSISTOR and METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME | |
KR20090066245A (en) | Transparent conductive film and method for preparing the same | |
JP2011181803A (en) | Method of manufacturing igzo-based amorphous oxide thin film and method of manufacturing field effect transistor using the same | |
JP5844030B2 (en) | Field effect transistor manufacturing method, display device manufacturing method, X-ray imaging device manufacturing method, and optical sensor manufacturing method | |
Liang et al. | Effects of interface trap density on the electrical performance of amorphous InSnZnO thin-film transistor | |
JP7060366B2 (en) | Thin film device | |
JP2011158579A (en) | Substrate mounted with thin film transistor, method for manufacturing the same, and image display device | |
JP5657434B2 (en) | Method for manufacturing oxide semiconductor thin film, field effect transistor, display device, and sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130402 |