JP2011192941A - Thin film transistor substrate, and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce defects, such as an electric conduction failure, in a thin film transistor. <P>SOLUTION: A thin film transistor substrate includes: a substrate 10; a gate electrode 5a formed on the substrate 10; a source electrode 5i and a drain electrode 5h that are disposed separately with each other at locations sandwiching the gate electrode 5a on the gate electrode 5a; and a semiconductor layer 50 that is integrally formed to cover at least a part of the source electrode 5i, at least a part of the drain electrode 5h and a region between the source electrode 5i and the drain electrode 5h and contains crystalline silicon. The semiconductor layer 50 has a pair of impurity semiconductor film sections 5f, 5g containing a dopant and a semiconductor film section 5b formed between the pair of impurity semiconductor film sections 5f, 5g, wherein the pair of impurity semiconductor film sections 5f, 5g are formed at a portion covering at least a part of the source electrode 5i on one end side of the semiconductor layer and a portion covering at least a part of the drain electrode 5h on the another end side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタ基板及び薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method for manufacturing the thin film transistor substrate.

従来の薄膜トランジスタにおいて、チャネル領域が形成される半導体層には一般的に、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)が用いられる。
また、薄膜トランジスタのオン電流を向上させることを目的に、半導体層に結晶性シリコン、特に微結晶シリコン(マイクロクリスタルシリコン:結晶粒径が概ね50〜100nmの結晶性(多結晶)シリコン)を用いる試みが行われているが、逆スタガ構造のトランジスタの半導体層に結晶性シリコンを用いた場合に、導通不良などの欠陥を引き起こしてしまうことがあるという問題がある。
これは、結晶性シリコンを含む半導体層の表面には凹凸が多いために、半導体層のチャネル形成領域上にチャネル保護膜を形成する際のドライエッチング時にエッチングガスが結晶性シリコンの凹部を通過してゲート絶縁膜まで届き、ゲート絶縁膜の一部が削れてしまうことがある。そして、ゲート絶縁膜の一部が削れていて、さらに結晶性シリコンの凹凸が多い半導体層上に形成される不純物半導体膜及びソース・ドレイン電極は正常な構造で積層されず、ソース電極とドレイン電極の間の電流経路が正常に形成されないことが、導通不良などの欠陥の発生原因となるためである。
この導通不良などの欠陥を低減させるために、結晶性シリコン層に非晶質シリコン層を積層してなる半導体層を薄膜トランジスタに適用する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
In a conventional thin film transistor, amorphous silicon is generally used for a semiconductor layer in which a channel region is formed.
In addition, for the purpose of improving the on-current of the thin film transistor, an attempt to use crystalline silicon, particularly microcrystalline silicon (microcrystalline silicon: crystalline (polycrystalline) silicon having a crystal grain size of approximately 50 to 100 nm) for the semiconductor layer. However, when crystalline silicon is used for the semiconductor layer of a transistor having an inverted staggered structure, there is a problem that defects such as conduction failure may be caused.
This is because the surface of the semiconductor layer containing crystalline silicon has many irregularities, so that the etching gas passes through the crystalline silicon recess during dry etching when forming a channel protective film on the channel formation region of the semiconductor layer. May reach the gate insulating film and part of the gate insulating film may be scraped off. In addition, the impurity semiconductor film and the source / drain electrodes formed on the semiconductor layer having a part of the gate insulating film and having a large number of crystalline silicon unevenness are not stacked with a normal structure. This is because a current path between the two is not normally formed, which causes a defect such as a conduction failure.
In order to reduce defects such as poor conduction, a technique is known in which a semiconductor layer in which an amorphous silicon layer is stacked on a crystalline silicon layer is applied to a thin film transistor (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−304140号公報JP 2004-304140 A

しかしながら、上記特許文献1の場合、結晶性シリコン層の表面の凹凸が大き過ぎると、非晶質シリコン層ではその凹凸を緩和しきれないことがある。また、その凹凸を緩和するために非晶質シリコン層を厚く成膜すると、半導体層における膜厚方向の抵抗が増すことになり、オン電流が増加しにくくなる。
また、結晶性シリコン層と非晶質シリコン層との界面が電流経路になってしまう場合、その凹凸に起因する界面の乱れが抵抗値の上昇をまねき、オン電流の増加が得られにくいという問題があった。
However, in the case of Patent Document 1, if the surface of the crystalline silicon layer is too large, the amorphous silicon layer may not be able to alleviate the unevenness. Further, when the amorphous silicon layer is formed thick in order to reduce the unevenness, the resistance in the film thickness direction of the semiconductor layer is increased, and the on-current is hardly increased.
In addition, when the interface between the crystalline silicon layer and the amorphous silicon layer becomes a current path, the disturbance of the interface due to the unevenness leads to an increase in resistance value, and it is difficult to obtain an increase in on-current. was there.

そこで、本発明の課題は、薄膜トランジスタの導通不良などの欠陥を低減させることである。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce defects such as conduction failure of thin film transistors.

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様は、薄膜トランジスタ基板であって、
基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上において、前記ゲート電極を挟む配置にそれぞれ離間して設けられたソース電極とドレイン電極と、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ドレイン電極の少なくとも一部及び前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域を覆うように一体に形成され、結晶性シリコンを含む半導体層と、を備え、前記半導体層は、一端側で前記ソース電極の少なくとも一部を覆う部分と他端側で前記ドレイン電極の少なくとも一部を覆う部分とであってドーパントを含む一対の不純物半導体膜部と、前記一対の不純物半導体膜部の間に形成された半導体膜部と、を有することを特徴とする。
好ましくは、前記一端側の不純物半導体膜部と前記他端側の不純物半導体膜部とは、前記ゲート電極の上方の前記半導体膜部を挟んで対向している。
好ましくは、前記半導体層の上面を覆うようにキャップ層が形成されている。
好ましくは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に備えた発光素子をさらに備える。
In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a thin film transistor substrate,
A substrate, a gate electrode formed on the substrate, a source electrode and a drain electrode provided on the gate electrode so as to be sandwiched between the gate electrode, at least a part of the source electrode, A semiconductor layer including crystalline silicon, which is integrally formed so as to cover at least a part of the drain electrode and a region between the source electrode and the drain electrode, and the semiconductor layer includes the source on one end side. A portion covering at least a portion of the electrode and a portion covering at least a portion of the drain electrode on the other end side, and formed between a pair of impurity semiconductor film portions including a dopant and the pair of impurity semiconductor film portions. And a semiconductor film portion.
Preferably, the impurity semiconductor film portion on one end side and the impurity semiconductor film portion on the other end side face each other with the semiconductor film portion above the gate electrode interposed therebetween.
Preferably, a cap layer is formed so as to cover the upper surface of the semiconductor layer.
Preferably, the light emitting device further includes a first electrode, a second electrode, and a light emitting element provided between the first electrode and the second electrode.

また、本発明の他の態様は、薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
基板上に形成されたゲート電極上において、前記ゲート電極を挟む配置にそれぞれソース電極とドレイン電極とを離間して形成するソース・ドレイン電極形成工程と、結晶化シリコンを含む半導体層を、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ドレイン電極の少なくとも一部及び前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域を覆うように一体に形成する半導体層形成工程と、前記半導体層における両端側にイオンドーピングを施して、前記半導体層の一端側で前記ソース電極の少なくとも一部を覆いドーパントを含む一方の不純物半導体膜部と、前記半導体層の他端側で前記ドレイン電極の少なくとも一部を覆いドーパントを含む他方の不純物半導体膜部とを形成するとともに、その一対の不純物半導体膜部に挟まれる半導体膜部を形成するイオンドープ工程と、を備えることを特徴とする。
好ましくは、前記イオンドープ工程において、前記ゲート電極の上方に対応する前記半導体層部分をレジスト膜で遮蔽した状態でイオンドーピングを施して、前記半導体膜部と、その半導体膜部を挟んで対向する一対の不純物半導体膜部とを形成する。
好ましくは、前記半導体層形成工程の後、前記半導体層を被覆するキャップ層を成膜する工程を備え、前記キャップ層上に、前記レジスト膜を形成する。
Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a thin film transistor substrate,
A source / drain electrode forming step in which a source electrode and a drain electrode are separately formed on a gate electrode formed on a substrate so as to sandwich the gate electrode; and a semiconductor layer containing crystallized silicon is formed on the source electrode Forming a semiconductor layer integrally so as to cover at least a part of the electrode, at least a part of the drain electrode, and a region between the source electrode and the drain electrode; and ion doping on both ends of the semiconductor layer One impurity semiconductor film part covering at least part of the source electrode on one end side of the semiconductor layer and including a dopant, and covering at least part of the drain electrode on the other end side of the semiconductor layer and including a dopant The other impurity semiconductor film part is formed, and the semiconductor film part sandwiched between the pair of impurity semiconductor film parts is formed. An ion doping process that, characterized in that it comprises a.
Preferably, in the ion doping step, ion doping is performed in a state where the semiconductor layer portion corresponding to the upper side of the gate electrode is shielded by a resist film, and the semiconductor film portion is opposed to the semiconductor film portion therebetween. A pair of impurity semiconductor film portions is formed.
Preferably, after the semiconductor layer forming step, a step of forming a cap layer covering the semiconductor layer is provided, and the resist film is formed on the cap layer.

本発明は、薄膜トランジスタの導通不良などの欠陥を低減させることができる。   The present invention can reduce defects such as poor conduction of thin film transistors.

ELパネルの画素の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the pixel of an EL panel. ELパネルの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of EL panel. ELパネルの1画素に相当する回路を示した回路図である。It is a circuit diagram showing a circuit corresponding to one pixel of an EL panel. ELパネルの1画素を示した平面図である。It is the top view which showed 1 pixel of EL panel. 図4のV−V線に沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the VV line of FIG. 図4のVI−VI線に沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the VI-VI line of FIG. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 薄膜トランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a thin-film transistor. 表示パネルにELパネルが適用された携帯電話機の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the mobile telephone by which EL panel was applied to the display panel. 表示パネルにELパネルが適用されたデジタルカメラの一例を示す正面側斜視図(a)と、後面側斜視図(b)である。They are the front side perspective view (a) which shows an example of the digital camera with which the EL panel was applied to the display panel, and a rear side perspective view (b). 表示パネルにELパネルが適用されたパーソナルコンピュータの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the personal computer by which EL panel was applied to the display panel. ラマン分光法による半導体の結晶化度の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the crystallinity degree of the semiconductor by a Raman spectroscopy.

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は、発光装置であるELパネル1における複数の画素Pの配置構成を示す平面図であり、図2は、ELパネル1の概略構成を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing an arrangement configuration of a plurality of pixels P in an EL panel 1 that is a light emitting device, and FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the EL panel 1.

図1、図2に示すように、ELパネル1には、R(赤),G(緑),B(青)をそれぞれ発光する複数の画素Pが所定のパターンでマトリクス状に配置されている。
このELパネル1には、複数の走査線2が行方向に沿って互いに略平行となるよう配列され、複数の信号線3が平面視して走査線2と略直交するよう列方向に沿って互いに略平行となるよう配列されている。また、隣り合う走査線2の間において電圧供給線4が走査線2に沿って設けられている。そして、これら各走査線2と隣接する二本の信号線3と各電圧供給線4とによって囲われる範囲が、画素Pに相当する。
また、ELパネル1には、走査線2、信号線3、電圧供給線4の上方に覆うように、格子状の隔壁であるバンク13が設けられている。このバンク13によって囲われてなる略長方形状の複数の開口部13aが画素Pごとに形成されており、この開口部13a内に所定のキャリア輸送層(後述する正孔注入層8b、発光層8c)が設けられて、画素Pの発光領域となる。キャリア輸送層とは、電圧が印加されることによって正孔又は電子を輸送する層である。
なお、図1においては、バンク13が格子状に設けられているものとしたが、これに限るものではなく、例えば信号線3に沿った一方向にのみ設けられているものであってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the EL panel 1, a plurality of pixels P that respectively emit R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a matrix with a predetermined pattern. .
In the EL panel 1, a plurality of scanning lines 2 are arranged so as to be substantially parallel to each other along the row direction, and the plurality of signal lines 3 are arranged along the column direction so as to be substantially orthogonal to the scanning lines 2 in plan view. They are arranged so as to be substantially parallel to each other. A voltage supply line 4 is provided along the scanning line 2 between the adjacent scanning lines 2. A range surrounded by the two signal lines 3 adjacent to the scanning lines 2 and the voltage supply lines 4 corresponds to the pixel P.
Further, the EL panel 1 is provided with a bank 13 that is a grid-like partition wall so as to cover the scanning line 2, the signal line 3, and the voltage supply line 4. A plurality of substantially rectangular openings 13a surrounded by the banks 13 are formed for each pixel P, and predetermined carrier transport layers (a hole injection layer 8b and a light emitting layer 8c described later) are formed in the openings 13a. ) Are provided and become a light emitting region of the pixel P. The carrier transport layer is a layer that transports holes or electrons when a voltage is applied.
In FIG. 1, the banks 13 are provided in a lattice shape, but the present invention is not limited to this, and for example, the banks 13 may be provided only in one direction along the signal line 3. .

図3は、アクティブマトリクス駆動方式で動作するELパネル1の1画素に相当する回路を示した回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit corresponding to one pixel of the EL panel 1 operating in the active matrix driving method.

図3に示すように、ELパネル1には、走査線2と、走査線2と交差する信号線3と、走査線2に沿う電圧供給線4とが設けられており、このELパネル1の1画素Pにつき、薄膜トランジスタであるスイッチトランジスタ5と、薄膜トランジスタである駆動トランジスタ6と、キャパシタ7と、EL素子(発光素子)8とが設けられている。   As shown in FIG. 3, the EL panel 1 is provided with a scanning line 2, a signal line 3 intersecting with the scanning line 2, and a voltage supply line 4 along the scanning line 2. For each pixel P, a switch transistor 5 which is a thin film transistor, a driving transistor 6 which is a thin film transistor, a capacitor 7 and an EL element (light emitting element) 8 are provided.

各画素Pにおいては、スイッチトランジスタ5のゲートが走査線2に接続され、スイッチトランジスタ5のドレインとソースのうちの一方が信号線3に接続され、スイッチトランジスタ5のドレインとソースのうちの他方がキャパシタ7の一方の電極及び駆動トランジスタ6のゲートに接続されている。駆動トランジスタ6のソースとドレインのうちの一方が電圧供給線4に接続され、駆動トランジスタ6のソースとドレインのうち他方がキャパシタ7の他方の電極及びEL素子8のアノード(第1電極)に接続されている。なお、全ての画素PのEL素子8のカソード(第2電極)は、一定電圧Vcomに保たれている(例えば、接地電位にされている)。   In each pixel P, the gate of the switch transistor 5 is connected to the scanning line 2, one of the drain and source of the switch transistor 5 is connected to the signal line 3, and the other of the drain and source of the switch transistor 5 is It is connected to one electrode of the capacitor 7 and the gate of the driving transistor 6. One of the source and drain of the drive transistor 6 is connected to the voltage supply line 4, and the other of the source and drain of the drive transistor 6 is connected to the other electrode of the capacitor 7 and the anode (first electrode) of the EL element 8. Has been. Note that the cathodes (second electrodes) of the EL elements 8 of all the pixels P are kept at a constant voltage Vcom (for example, ground potential).

また、このELパネル1の周囲において各走査線2が走査ドライバに接続され、各電圧供給線4が一定電圧源又は適宜電圧信号を出力するドライバに接続され、各信号線3がデータドライバに接続され、これらドライバによってELパネル1がアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。電圧供給線4には、一定電圧源又はドライバによって所定の電力が供給される。   Further, in the periphery of the EL panel 1, each scanning line 2 is connected to a scanning driver, each voltage supply line 4 is connected to a constant voltage source or a driver that outputs an appropriate voltage signal, and each signal line 3 is connected to a data driver. The EL panel 1 is driven by these drivers by an active matrix driving method. The voltage supply line 4 is supplied with predetermined power by a constant voltage source or a driver.

次に、ELパネル1と、その画素Pの回路構造について、図4〜図6を用いて説明する。ここで、図4は、ELパネル1の1画素Pに相当する平面図であり、図5は、図4のV−V線に沿った面の矢視断面図、図6は、図4のVI−VI線に沿った面の矢視断面図である。なお、図4においては、電極及び配線を主に示す。   Next, the circuit structure of the EL panel 1 and the pixel P will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a plan view corresponding to one pixel P of the EL panel 1, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4, and FIG. It is arrow sectional drawing of the surface along the VI-VI line. In FIG. 4, electrodes and wiring are mainly shown.

図4に示すように、スイッチトランジスタ5及び駆動トランジスタ6は、信号線3に沿うように配列され、スイッチトランジスタ5の近傍にキャパシタ7が配置され、駆動トランジスタ6の近傍にEL素子8が配置されている。また、走査線2と電圧供給線4の間に、スイッチトランジスタ5、駆動トランジスタ6、キャパシタ7及びEL素子8が配置されている。   As shown in FIG. 4, the switch transistor 5 and the drive transistor 6 are arranged along the signal line 3, the capacitor 7 is disposed in the vicinity of the switch transistor 5, and the EL element 8 is disposed in the vicinity of the drive transistor 6. ing. Further, a switch transistor 5, a drive transistor 6, a capacitor 7, and an EL element 8 are disposed between the scanning line 2 and the voltage supply line 4.

図4〜図6に示すように、基板10上の一面にゲート絶縁膜となる第一絶縁膜11が成膜されており、その第一絶縁膜11の上に第二絶縁膜12が成膜されている。信号線3は第一絶縁膜11と基板10との間に形成され、走査線2及び電圧供給線4は第一絶縁膜11と第二絶縁膜12との間に形成されている。   As shown in FIGS. 4 to 6, a first insulating film 11 serving as a gate insulating film is formed on one surface of the substrate 10, and a second insulating film 12 is formed on the first insulating film 11. Has been. The signal line 3 is formed between the first insulating film 11 and the substrate 10, and the scanning line 2 and the voltage supply line 4 are formed between the first insulating film 11 and the second insulating film 12.

また、図4、図6に示すように、スイッチトランジスタ5は、コプラナー型ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。このスイッチトランジスタ5は、ゲート電極5a、ドレイン電極5h、ソース電極5i、半導体層50の半導体膜部5b、半導体層50の不純物半導体膜部5f,5g等を有するものである。   4 and 6, the switch transistor 5 is a thin film transistor having a coplanar bottom gate structure. The switch transistor 5 includes a gate electrode 5a, a drain electrode 5h, a source electrode 5i, a semiconductor film portion 5b of the semiconductor layer 50, impurity semiconductor film portions 5f and 5g of the semiconductor layer 50, and the like.

ゲート電極5aは、基板10の上面に形成されている。このゲート電極5aは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなる。また、ゲート電極5aが形成された基板10の上に絶縁性の第一絶縁膜11が成膜されており、その第一絶縁膜11によってゲート電極5aが被覆されている。第一絶縁膜11は、例えば、光透過性を有し、シリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる。
この第一絶縁膜11上に、一の方向(チャネル長方向)に離間してゲート電極5aを挟む配置にソース電極5iとドレイン電極5hが形成されている。ソース電極5i,ドレイン電極5hは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなる。
また、第一絶縁膜11上には、ソース電極5i及びドレイン電極5hを被覆して、その第一絶縁膜11上で一体に連なる半導体層50が形成されている。半導体層50は、結晶性シリコンからなり微結晶シリコンを含んでいる。
半導体層50は、一の方向に沿う一端側であってソース電極5iを覆う不純物半導体膜部5gと、一の方向に沿う他端側であってドレイン電極5hを覆う不純物半導体膜部5fと、その一対の不純物半導体膜部5g、5fの間に位置する半導体膜部5bと、を有している。不純物半導体膜部5gと不純物半導体膜部5fは、ドーパントを含む半導体層であり、半導体膜部5bは、ドーパントを含まない真性な半導体層である。そして、一対の不純物半導体膜部5g、5fは半導体膜部5bを挟んで一の方向(チャネル長方向)に対向している。また、第一絶縁膜11上であってゲート電極5aに対応する位置に半導体膜部5bが配されており、その半導体膜部5bが第一絶縁膜11を挟んでゲート電極5aと相対している。そして、半導体層50の半導体膜部5bにおける下面側である第一絶縁膜11との界面側にチャネルが形成される。
なお、不純物半導体膜5g,5fはn型半導体であるが、これに限らず、p型半導体であってもよい。
また、半導体層50(半導体膜部5b、不純物半導体膜5g,5f)の上には、絶縁性のキャップ層14が成膜され、半導体膜部5bと不純物半導体膜5g,5fがキャップ層14によって被覆されている。そのキャップ層14の上には更に絶縁性の第二絶縁膜12が成膜されている。そして、スイッチトランジスタ5は、キャップ層14と第二絶縁膜12によって覆われるようになっている。
キャップ層14と第二絶縁膜12は、例えば、窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
The gate electrode 5 a is formed on the upper surface of the substrate 10. The gate electrode 5a is made of, for example, a Cr film, an Al film, a Cr / Al laminated film, an AlTi alloy film, or an AlTiNd alloy film. An insulating first insulating film 11 is formed on the substrate 10 on which the gate electrode 5a is formed, and the gate electrode 5a is covered with the first insulating film 11. The first insulating film 11 has, for example, optical transparency and is made of silicon nitride or silicon oxide.
On the first insulating film 11, a source electrode 5i and a drain electrode 5h are formed so as to be spaced apart in one direction (channel length direction) and sandwich the gate electrode 5a. The source electrode 5i and the drain electrode 5h are made of, for example, a Cr film, an Al film, a Cr / Al laminated film, an AlTi alloy film, or an AlTiNd alloy film.
A semiconductor layer 50 is formed on the first insulating film 11 so as to cover the source electrode 5 i and the drain electrode 5 h and to be integrally connected on the first insulating film 11. The semiconductor layer 50 is made of crystalline silicon and contains microcrystalline silicon.
The semiconductor layer 50 has an impurity semiconductor film portion 5g that covers one end side along one direction and covers the source electrode 5i, an impurity semiconductor film portion 5f that covers the drain electrode 5h on the other end side along one direction, And a semiconductor film part 5b located between the pair of impurity semiconductor film parts 5g and 5f. The impurity semiconductor film part 5g and the impurity semiconductor film part 5f are semiconductor layers containing a dopant, and the semiconductor film part 5b is an intrinsic semiconductor layer containing no dopant. The pair of impurity semiconductor film portions 5g and 5f are opposed to one direction (channel length direction) with the semiconductor film portion 5b interposed therebetween. A semiconductor film portion 5b is disposed on the first insulating film 11 at a position corresponding to the gate electrode 5a. The semiconductor film portion 5b is opposed to the gate electrode 5a with the first insulating film 11 interposed therebetween. Yes. Then, a channel is formed on the interface side with the first insulating film 11 on the lower surface side of the semiconductor film portion 5b of the semiconductor layer 50.
The impurity semiconductor films 5g and 5f are n-type semiconductors, but are not limited to this and may be p-type semiconductors.
Further, an insulating cap layer 14 is formed on the semiconductor layer 50 (semiconductor film portion 5b, impurity semiconductor films 5g, 5f), and the semiconductor film portion 5b and impurity semiconductor films 5g, 5f are formed by the cap layer 14. It is covered. An insulating second insulating film 12 is further formed on the cap layer 14. The switch transistor 5 is covered with the cap layer 14 and the second insulating film 12.
The cap layer 14 and the second insulating film 12 are made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.

また、図4、図5に示すように、駆動トランジスタ6は、コプラナー型ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。この駆動トランジスタ6は、ゲート電極6a、ドレイン電極6h、ソース電極6i、半導体層60の半導体膜部6b、半導体層60の不純物半導体膜部6f,6g等を有するものである。   4 and 5, the driving transistor 6 is a thin film transistor having a coplanar type bottom gate structure. The driving transistor 6 includes a gate electrode 6a, a drain electrode 6h, a source electrode 6i, a semiconductor film portion 6b of the semiconductor layer 60, impurity semiconductor film portions 6f and 6g of the semiconductor layer 60, and the like.

ゲート電極6aは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなり、ゲート電極5aと同様に基板10と第一絶縁膜11の間に形成されている。そして、ゲート電極6aは、例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる第一絶縁膜11によって被覆されている。
この第一絶縁膜11上に、一の方向(チャネル長方向)に離間してゲート電極6aを挟む配置にソース電極6iとドレイン電極6hが形成されている。ソース電極6i,ドレイン電極6hは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなる。
また、第一絶縁膜11上には、ソース電極6i及びドレイン電極6hを被覆して、その第一絶縁膜11上で一体に連なる半導体層60が形成されている。半導体層60は、結晶性シリコンからなり微結晶シリコンを含んでいる。
半導体層60は、一の方向に沿う一端側であってソース電極6iを覆う不純物半導体膜部6gと、一の方向に沿う他端側であってドレイン電極6hを覆う不純物半導体膜部6fと、その一対の不純物半導体膜部6g、6fの間に位置する半導体膜部6bと、を有している。不純物半導体膜部6gと不純物半導体膜部6fは、ドーパントを含む半導体層であり、半導体膜部6bは、ドーパントを含まない真性な半導体層である。そして、一対の不純物半導体膜部6g、6fは半導体膜部6bを挟んで一の方向(チャネル長方向)に対向している。また、第一絶縁膜11上であってゲート電極6aに対応する位置に半導体膜部6bが配されており、その半導体膜部6bが第一絶縁膜11を挟んでゲート電極6aと相対している。そして、半導体層60の半導体膜部6bにおける下面側である第一絶縁膜11との界面側にチャネルが形成される。
なお、不純物半導体膜6g,6fはn型半導体であるが、これに限らず、p型半導体であってもよい。
また、半導体層60(半導体膜部6b、不純物半導体膜6g,6f)の上には、絶縁性のキャップ層14が成膜され、半導体膜部6bと不純物半導体膜6g,6fがキャップ層14によって被覆されている。そのキャップ層14の上には更に絶縁性の第二絶縁膜12が成膜されている。そして、駆動トランジスタ6は、キャップ層14と第二絶縁膜12によって覆われるようになっている。
The gate electrode 6a is made of, for example, a Cr film, an Al film, a Cr / Al laminated film, an AlTi alloy film, or an AlTiNd alloy film, and is formed between the substrate 10 and the first insulating film 11 similarly to the gate electrode 5a. . The gate electrode 6a is covered with a first insulating film 11 made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.
On the first insulating film 11, a source electrode 6i and a drain electrode 6h are formed so as to be spaced apart in one direction (channel length direction) and sandwich the gate electrode 6a. The source electrode 6i and the drain electrode 6h are made of, for example, a Cr film, an Al film, a Cr / Al laminated film, an AlTi alloy film, or an AlTiNd alloy film.
Further, on the first insulating film 11, a semiconductor layer 60 is formed which covers the source electrode 6 i and the drain electrode 6 h and is integrally connected on the first insulating film 11. The semiconductor layer 60 is made of crystalline silicon and contains microcrystalline silicon.
The semiconductor layer 60 has an impurity semiconductor film portion 6g that covers one end side along one direction and covers the source electrode 6i, an impurity semiconductor film portion 6f that covers the other end side along one direction and covers the drain electrode 6h, A semiconductor film portion 6b positioned between the pair of impurity semiconductor film portions 6g and 6f. The impurity semiconductor film part 6g and the impurity semiconductor film part 6f are semiconductor layers containing a dopant, and the semiconductor film part 6b is an intrinsic semiconductor layer containing no dopant. The pair of impurity semiconductor film portions 6g and 6f are opposed to one direction (channel length direction) with the semiconductor film portion 6b interposed therebetween. A semiconductor film portion 6b is disposed on the first insulating film 11 at a position corresponding to the gate electrode 6a, and the semiconductor film portion 6b is opposed to the gate electrode 6a with the first insulating film 11 interposed therebetween. Yes. Then, a channel is formed on the interface side with the first insulating film 11 on the lower surface side of the semiconductor film portion 6 b of the semiconductor layer 60.
The impurity semiconductor films 6g and 6f are n-type semiconductors, but are not limited thereto, and may be p-type semiconductors.
Further, an insulating cap layer 14 is formed on the semiconductor layer 60 (semiconductor film portion 6b, impurity semiconductor films 6g, 6f), and the semiconductor film portion 6b and impurity semiconductor films 6g, 6f are formed by the cap layer 14. It is covered. An insulating second insulating film 12 is further formed on the cap layer 14. The driving transistor 6 is covered with the cap layer 14 and the second insulating film 12.

キャパシタ7は、駆動トランジスタ6のゲート電極6aとソース電極6iとの間に接続されており、図4、図6に示すように、基板10と第一絶縁膜11との間に一方の電極7aが形成され、第一絶縁膜11とキャップ層14との間に他方の電極7bが形成され、電極7aと電極7bが誘電体である第一絶縁膜11を挟んで相対している。   The capacitor 7 is connected between the gate electrode 6a and the source electrode 6i of the driving transistor 6, and as shown in FIGS. 4 and 6, one electrode 7a is interposed between the substrate 10 and the first insulating film 11. The other electrode 7b is formed between the first insulating film 11 and the cap layer 14, and the electrode 7a and the electrode 7b are opposed to each other with the first insulating film 11 that is a dielectric interposed therebetween.

なお、信号線3、キャパシタ7の電極7a、スイッチトランジスタ5のゲート電極5a及び駆動トランジスタ6のゲート電極6aは、基板10に一面に成膜された導電性の金属膜をフォトリソグラフィー法及びエッチング法等によって形状加工することで一括して形成されたものである。
また、走査線2、電圧供給線4、キャパシタ7の電極7b、スイッチトランジスタ5のドレイン電極5h,ソース電極5i及び駆動トランジスタ6のドレイン電極6h,ソース電極6iは、第一絶縁膜11に一面に成膜された導電性の金属膜をフォトリソグラフィー法及びエッチング法等によって形状加工することで形成されたものである。
The signal line 3, the electrode 7a of the capacitor 7, the gate electrode 5a of the switch transistor 5, and the gate electrode 6a of the driving transistor 6 are formed by forming a conductive metal film on the entire surface of the substrate 10 by a photolithography method and an etching method. It is formed in a lump by processing the shape by means of, for example.
In addition, the scanning line 2, the voltage supply line 4, the electrode 7 b of the capacitor 7, the drain electrode 5 h and source electrode 5 i of the switch transistor 5, and the drain electrode 6 h and source electrode 6 i of the driving transistor 6 are on the first insulating film 11. The conductive metal film is formed by shape processing by a photolithography method, an etching method, or the like.

また、第一絶縁膜11には、ゲート電極5aと走査線2とが重なる領域にコンタクトホール11aが形成され、ドレイン電極5hと信号線3とが重なる領域にコンタクトホール11bが形成され、ゲート電極6aとソース電極5iとが重なる領域にコンタクトホール11cが形成されており、コンタクトホール11a〜11c内にコンタクトプラグ20a〜20cがそれぞれ埋め込まれている。コンタクトプラグ20aによってスイッチトランジスタ5のゲート電極5aと走査線2が電気的に導通し、コンタクトプラグ20bによってスイッチトランジスタ5のドレイン電極5hと信号線3が電気的に導通し、コンタクトプラグ20cによってスイッチトランジスタ5のソース電極5iとキャパシタ7の電極7aが電気的に導通するとともにスイッチトランジスタ5のソース電極5iと駆動トランジスタ6のゲート電極6aが電気的に導通する。なお、コンタクトプラグ20a〜20cを介することなく、走査線2が直接ゲート電極5aと接触し、ドレイン電極5hが信号線3と接触し、ソース電極5iがゲート電極6aと接触してもよい。
また、駆動トランジスタ6のゲート電極6aがキャパシタ7の電極7aに一体に連なっており、駆動トランジスタ6のドレイン電極6hが電圧供給線4に一体に連なっており、駆動トランジスタ6のソース電極6iがキャパシタ7の電極7bに一体に連なっている。
In the first insulating film 11, a contact hole 11a is formed in a region where the gate electrode 5a and the scanning line 2 overlap, and a contact hole 11b is formed in a region where the drain electrode 5h and the signal line 3 overlap. A contact hole 11c is formed in a region where 6a and the source electrode 5i overlap, and contact plugs 20a to 20c are buried in the contact holes 11a to 11c, respectively. The contact plug 20a electrically connects the gate electrode 5a of the switch transistor 5 and the scanning line 2, the contact plug 20b electrically connects the drain electrode 5h of the switch transistor 5 and the signal line 3, and the contact plug 20c electrically connects the switch transistor. 5 source electrode 5i and capacitor 7 electrode 7a are electrically connected, and source electrode 5i of switch transistor 5 and gate electrode 6a of drive transistor 6 are electrically connected. The scanning line 2 may be in direct contact with the gate electrode 5a, the drain electrode 5h may be in contact with the signal line 3, and the source electrode 5i may be in contact with the gate electrode 6a without using the contact plugs 20a to 20c.
Further, the gate electrode 6a of the driving transistor 6 is integrally connected to the electrode 7a of the capacitor 7, the drain electrode 6h of the driving transistor 6 is integrally connected to the voltage supply line 4, and the source electrode 6i of the driving transistor 6 is connected to the capacitor. 7 is integrally connected to the electrode 7b.

画素電極8aは、第一絶縁膜11を介して基板10上に設けられており、画素Pごとに独立して形成されている。この画素電極8aは透明電極であって、例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)又はカドミウム−錫酸化物(CTO)からなる。なお、画素電極8aには一部、駆動トランジスタ6のソース電極6iが重なり、画素電極8aとソース電極6iが接続している。
そして、図4、図5に示すように、キャップ層14と第二絶縁膜12が、走査線2、信号線3、電圧供給線4、スイッチトランジスタ5、駆動トランジスタ6、画素電極8aの周縁部、キャパシタ7の電極7b及び第一絶縁膜11を覆うように形成されている。また、キャップ層14と第二絶縁膜12には、各画素電極8aの中央部が露出するように開口部14a、12aが形成されている。そのため、第二絶縁膜12は平面視して格子状に形成されている。
The pixel electrode 8 a is provided on the substrate 10 via the first insulating film 11 and is formed independently for each pixel P. The pixel electrode 8a is a transparent electrode, for example, tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide, indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), or cadmium − It consists of tin oxide (CTO). Note that the source electrode 6i of the driving transistor 6 partially overlaps the pixel electrode 8a, and the pixel electrode 8a and the source electrode 6i are connected.
As shown in FIGS. 4 and 5, the cap layer 14 and the second insulating film 12 include the scanning line 2, the signal line 3, the voltage supply line 4, the switch transistor 5, the driving transistor 6, and the peripheral portion of the pixel electrode 8a. The electrode 7b of the capacitor 7 and the first insulating film 11 are formed so as to cover. Openings 14a and 12a are formed in the cap layer 14 and the second insulating film 12 so that the center of each pixel electrode 8a is exposed. Therefore, the second insulating film 12 is formed in a lattice shape in plan view.

そして、基板10の表面に走査線2、信号線3、電圧供給線4、スイッチトランジスタ5、駆動トランジスタ6、キャパシタ7、画素電極8a、キャップ層14及び第二絶縁膜12が形成されてなるパネルがトランジスタアレイパネルとなっている。   A panel in which the scanning line 2, the signal line 3, the voltage supply line 4, the switch transistor 5, the driving transistor 6, the capacitor 7, the pixel electrode 8a, the cap layer 14, and the second insulating film 12 are formed on the surface of the substrate 10. Is a transistor array panel.

EL素子8は、図4、図5に示すように、アノードとなる第一電極としての画素電極8aと、画素電極8aの上に形成された化合物膜である正孔注入層8bと、正孔注入層8bの上に形成された化合物膜である発光層8cと、発光層8cの上に形成された第二電極としての対向電極8dとを備えている。対向電極8dは全画素Pに共通の単一電極であって、全画素Pに連続して形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the EL element 8 includes a pixel electrode 8a as a first electrode serving as an anode, a hole injection layer 8b that is a compound film formed on the pixel electrode 8a, and a hole. A light emitting layer 8c, which is a compound film formed on the injection layer 8b, and a counter electrode 8d as a second electrode formed on the light emitting layer 8c are provided. The counter electrode 8d is a single electrode common to all the pixels P, and is continuously formed in all the pixels P.

正孔注入層8bは、例えば、導電性高分子であるPEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene;ポリエチレンジオキシチオフェン)及びドーパントであるPSS(polystyrene sulfonate;ポリスチレンスルホン酸)からなる機能層であって、画素電極8aから発光層8cに向けて正孔を注入するキャリア注入層である。
発光層8cは、画素P毎にR(赤),G(緑),B(青)のいずれかを発光する材料を含み、例えば、ポリフルオレン系発光材料やポリフェニレンビニレン系発光材料からなり、対向電極8dから供給される電子と、正孔注入層8bから注入される正孔との再結合に伴い発光する層である。このため、R(赤)を発光する画素P、G(緑)を発光する画素P、B(青)を発光する画素Pは互いに発光層8cの発光材料が異なる。画素PのR(赤),G(緑),B(青)のパターンは、デルタ配列であってもよく、また縦方向に同色画素が配列されるストライプパターンであってもよい。
The hole injection layer 8b is a functional layer made of, for example, PEDOT (poly (ethylenedioxy) thiophene) that is a conductive polymer and PSS (polystyrene sulfonate) that is a dopant. This is a carrier injection layer that injects holes from the electrode 8a toward the light emitting layer 8c.
The light emitting layer 8c includes a material that emits any one of R (red), G (green), and B (blue) for each pixel P. For example, the light emitting layer 8c is made of a polyfluorene light emitting material or a polyphenylene vinylene light emitting material. This is a layer that emits light upon recombination of electrons supplied from the electrode 8d and holes injected from the hole injection layer 8b. For this reason, the pixel P that emits R (red), the pixel P that emits G (green), and the pixel P that emits B (blue) have different light emitting materials for the light emitting layer 8c. The R (red), G (green), and B (blue) pattern of the pixel P may be a delta arrangement or a stripe pattern in which the same color pixels are arranged in the vertical direction.

対向電極8dは、画素電極8aよりも仕事関数の低い材料で形成されており、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されている。
この対向電極8dは全ての画素Pに共通した電極であり、発光層8cなどの化合物膜とともに後述するバンク13を被覆している。
The counter electrode 8d is made of a material having a work function lower than that of the pixel electrode 8a. For example, the counter electrode 8d is made of a simple substance or an alloy containing at least one of indium, magnesium, calcium, lithium, barium, and a rare earth metal.
The counter electrode 8d is an electrode common to all the pixels P, and covers a bank 13 described later together with a compound film such as the light emitting layer 8c.

このように、第二絶縁膜12及びバンク13によって発光部位となる発光層8cが画素Pごとに仕切られている。
そして、開口部13a内において、キャリア輸送層としての正孔注入層8b及び発光層8cが、画素電極8a上に積層されている。
As described above, the light emitting layer 8 c serving as a light emitting portion is partitioned for each pixel P by the second insulating film 12 and the bank 13.
And in the opening part 13a, the positive hole injection layer 8b and the light emitting layer 8c as a carrier transport layer are laminated | stacked on the pixel electrode 8a.

具体的には、バンク13は、正孔注入層8bや発光層8cを湿式法により形成するに際して、正孔注入層8bや発光層8cとなる材料が溶媒に溶解または分散された液状体が隣接する画素Pに滲み出ないようにする隔壁として機能する。
例えば、図5に示すように、第二絶縁膜12の上に設けられたバンク13には、第二絶縁膜12の開口部12aより内側に開口部13aが形成されている。
そして、各開口部13aに囲まれた各画素電極8a上に、正孔注入層8bとなる材料が含有される液状体を塗布し、基板10ごと加熱してその液状体を乾燥させ成膜させた化合物膜が、第1のキャリア輸送層である正孔注入層8bとなる。
さらに、各開口部13aに囲まれた各正孔注入層8b上に、発光層8cとなる材料が含有される液状体を塗布し、基板10ごと加熱してその液状体を乾燥させ成膜させた化合物膜が、第2のキャリア輸送層である発光層8cとなる。
なお、この発光層8cとバンク13を被覆するように対向電極8dが設けられている。
Specifically, when the hole injection layer 8b and the light emitting layer 8c are formed by a wet method, the bank 13 is adjacent to a liquid material in which a material for forming the hole injection layer 8b or the light emitting layer 8c is dissolved or dispersed in a solvent. It functions as a partition wall that prevents the pixel P from bleeding.
For example, as shown in FIG. 5, an opening 13 a is formed in the bank 13 provided on the second insulating film 12 inside the opening 12 a of the second insulating film 12.
Then, a liquid containing a material to be the hole injection layer 8b is applied on each pixel electrode 8a surrounded by each opening 13a, and the substrate 10 is heated to dry the liquid to form a film. The resulting compound film becomes the hole injection layer 8b which is the first carrier transport layer.
Further, a liquid material containing a material to be the light emitting layer 8c is applied on each hole injection layer 8b surrounded by each opening 13a, and the whole substrate 10 is heated to dry the liquid material to form a film. The compound film becomes the light emitting layer 8c which is the second carrier transport layer.
A counter electrode 8 d is provided so as to cover the light emitting layer 8 c and the bank 13.

そして、このELパネル1においては、画素電極8a、基板10及び第一絶縁膜11が透明であり、発光層8cから発した光が画素電極8a、第一絶縁膜11及び基板10を透過して出射する。そのため、基板10の裏面(下面)が表示面となる。
なお、基板10側ではなく、反対側が表示面となってもよい。この場合、対向電極8dを透明電極とし、画素電極8aを反射電極として、発光層8cから発した光が対向電極8dを透過して出射する。
In the EL panel 1, the pixel electrode 8a, the substrate 10 and the first insulating film 11 are transparent, and light emitted from the light emitting layer 8c is transmitted through the pixel electrode 8a, the first insulating film 11 and the substrate 10. Exit. Therefore, the back surface (lower surface) of the substrate 10 becomes a display surface.
The display surface may be the opposite side instead of the substrate 10 side. In this case, the counter electrode 8d is a transparent electrode, the pixel electrode 8a is a reflective electrode, and light emitted from the light emitting layer 8c is transmitted through the counter electrode 8d and emitted.

このELパネル1は、次のように駆動されて発光する。
全ての電圧供給線4に所定レベルの電圧が印加された状態で、走査ドライバによって走査線2に順次電圧が印加されることで、これら走査線2が順次選択される。
各走査線2が選択されている時に、データドライバによって階調に応じたレベルの電圧が全ての信号線3に印加されると、その選択されている走査線2に対応するスイッチトランジスタ5がオンになっていることから、その階調に応じたレベルの電圧が駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加される。
この駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加された電圧に応じて、駆動トランジスタ6のゲート電極6aとソース電極6iとの間の電位差が定まって、駆動トランジスタ6におけるドレイン−ソース電流の大きさが定まり、EL素子8がそのドレイン−ソース電流に応じた明るさで発光する。
その後、その走査線2の選択が解除されると、スイッチトランジスタ5がオフとなるので、駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加された電圧にしたがった電荷がキャパシタ7に蓄えられ、駆動トランジスタ6のゲート電極6aとソース電極6i間の電位差は保持される。
このため、駆動トランジスタ6は選択時と同じ電流値のドレイン−ソース電流を流し続け、EL素子8の輝度を維持するようになっている。
The EL panel 1 is driven as follows to emit light.
In a state where a predetermined level of voltage is applied to all the voltage supply lines 4, the scanning driver sequentially applies voltages to the scanning lines 2, thereby sequentially selecting the scanning lines 2.
When each scanning line 2 is selected, if a voltage of a level corresponding to the gradation is applied to all the signal lines 3 by the data driver, the switch transistor 5 corresponding to the selected scanning line 2 is turned on. Therefore, a voltage of a level corresponding to the gradation is applied to the gate electrode 6a of the drive transistor 6.
The potential difference between the gate electrode 6a and the source electrode 6i of the drive transistor 6 is determined according to the voltage applied to the gate electrode 6a of the drive transistor 6, and the magnitude of the drain-source current in the drive transistor 6 is determined. The EL element 8 emits light with brightness according to the drain-source current.
Thereafter, when the selection of the scanning line 2 is released, the switch transistor 5 is turned off, so that the charge according to the voltage applied to the gate electrode 6a of the driving transistor 6 is stored in the capacitor 7 and the driving transistor 6 The potential difference between the gate electrode 6a and the source electrode 6i is maintained.
For this reason, the drive transistor 6 keeps flowing the drain-source current having the same current value as that at the time of selection, and maintains the luminance of the EL element 8.

次に、本発明にかかるELパネル1において、駆動素子として用いられているスイッチトランジスタ5と駆動トランジスタ6における半導体層50、60を、第一絶縁膜11の上面に結晶性シリコンで形成するメリットについて説明する。   Next, in the EL panel 1 according to the present invention, the merit of forming the semiconductor layers 50 and 60 in the switch transistor 5 and the drive transistor 6 used as drive elements on the upper surface of the first insulating film 11 from crystalline silicon. explain.

これまで、薄膜トランジスタにおいてチャネルが形成される半導体層を、非晶質シリコンよりも結晶化度の高い結晶性シリコンで形成することによって、オン電流を増大させてトランジスタ特性を向上させることを見込んでいた。しかしながら、結晶性シリコンを含む半導体層の表面に生じる多くの凹凸に起因するリーク電流の発生や、その凹凸による界面の乱れに起因する抵抗値の上昇などのために、当初の見込み通りにオン電流が増加しないことがあった。   Until now, the semiconductor layer in which a channel is formed in a thin film transistor is formed of crystalline silicon having a higher degree of crystallinity than amorphous silicon, thereby increasing the on-current and improving transistor characteristics. . However, due to the occurrence of leakage current due to many irregularities generated on the surface of the semiconductor layer containing crystalline silicon and the increase in resistance due to the disturbance of the interface due to the irregularities, the on-current is as originally expected. May not increase.

それに対し、図5、図6に示すように、本実施形態の薄膜トランジスタ(スイッチトランジスタ5、駆動トランジスタ6)において、チャネルが形成される半導体膜部5b、6bを有する半導体層50、60を、ゲート電極5a、6aが形成された基板10を被覆する第一絶縁膜11上に形成することによれば、半導体層50、60の上面に凹凸が生じるものの、その第一絶縁膜11に面する半導体層50、60の下面を比較的平坦にして、第一絶縁膜11と半導体層50、60との界面を比較的平滑にすることができる。
この半導体層50、60は、第一絶縁膜11上に離間して形成されているソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hを被覆しており、ソース電極5i、6iを覆う部分が一方の不純物半導体膜部5g、6gであり、ドレイン電極5h、6hを覆う部分が他方の不純物半導体膜部5f、6fである。また、一方の不純物半導体膜部5g、6gと他方の不純物半導体膜部5f、6fとで挟まれた部分が半導体膜部5b、6bであり、第一絶縁膜11上であってゲート電極5aの上方に対応する位置に配されている。そして、ソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hとを電気的に接続する半導体層50、60における一方の不純物半導体膜部5g、6gと半導体膜部5b、6bと他方の不純物半導体膜部5f、6fは第一絶縁膜11上で一体に連なっており、ソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hの間の電流経路は、第一絶縁膜11上の界面に沿う半導体層50、60の下面側になる。特に、第一絶縁膜11上の半導体膜部5b、6bが第一絶縁膜11を介してゲート電極5a、6aと相対しているので、半導体膜部5b、6bにおける第一絶縁膜11側である下面側にチャネルが形成されることとなる。
On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 6, in the thin film transistor (switch transistor 5 and drive transistor 6) of this embodiment, the semiconductor layers 50 and 60 having the semiconductor film portions 5b and 6b in which the channels are formed are gated. By forming on the first insulating film 11 covering the substrate 10 on which the electrodes 5a and 6a are formed, the semiconductor layers 50 and 60 are uneven, but the semiconductor facing the first insulating film 11 is formed. The lower surfaces of the layers 50 and 60 can be made relatively flat, and the interface between the first insulating film 11 and the semiconductor layers 50 and 60 can be made relatively smooth.
The semiconductor layers 50 and 60 cover the source electrodes 5i and 6i and the drain electrodes 5h and 6h that are formed on the first insulating film 11 so as to be separated from each other. The impurity semiconductor film portions 5g and 6g, and the portions covering the drain electrodes 5h and 6h are the other impurity semiconductor film portions 5f and 6f. Further, the portion sandwiched between one impurity semiconductor film portion 5g, 6g and the other impurity semiconductor film portion 5f, 6f is the semiconductor film portion 5b, 6b, which is on the first insulating film 11 and of the gate electrode 5a. It is arranged at a position corresponding to the upper side. Then, one of the impurity semiconductor film portions 5g and 6g, the semiconductor film portions 5b and 6b, and the other impurity semiconductor film portion 5f in the semiconductor layers 50 and 60 that electrically connect the source electrodes 5i and 6i and the drain electrodes 5h and 6h. , 6f are integrally connected on the first insulating film 11, and the current path between the source electrodes 5i, 6i and the drain electrodes 5h, 6h is that of the semiconductor layers 50, 60 along the interface on the first insulating film 11. It becomes the bottom side. In particular, since the semiconductor film portions 5b and 6b on the first insulating film 11 are opposed to the gate electrodes 5a and 6a via the first insulating film 11, the first insulating film 11 side in the semiconductor film portions 5b and 6b. A channel is formed on a certain lower surface side.

このように、薄膜トランジスタ5、6におけるソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hの間の電流経路は、比較的平坦な第一絶縁膜11との界面に面する半導体層50、60の下面側となり、その電流経路は半導体層50、60の表面凹凸の影響を受けない。特に、半導体層50、60の半導体膜部5b、6bにおけるチャネル領域が、半導体層50、60の表面凹凸の影響を受けないので、薄膜トランジスタ5、6において結晶性シリコンを含む半導体層50、60に応じたオン電流が得られるため、薄膜トランジスタ5、6のオン電流の増大と、そのトランジスタ特性の向上が得られる。
つまり、薄膜トランジスタ5、6において、チャネルが形成される半導体膜部5b、6bを有する半導体層50、60を、ゲート電極5a、6aが形成された基板10を被覆する第一絶縁膜11上に形成することによれば、第一絶縁膜11上のソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hを、結晶性シリコンを含む半導体層50、60で電気的に繋いで、薄膜トランジスタ5、6のオン電流の向上を図ることができる。
In this way, the current path between the source electrodes 5i, 6i and the drain electrodes 5h, 6h in the thin film transistors 5, 6 is on the lower surface side of the semiconductor layers 50, 60 facing the interface with the relatively flat first insulating film 11. Thus, the current path is not affected by the surface irregularities of the semiconductor layers 50 and 60. In particular, since the channel regions in the semiconductor film portions 5b and 6b of the semiconductor layers 50 and 60 are not affected by the surface irregularities of the semiconductor layers 50 and 60, the semiconductor layers 50 and 60 containing crystalline silicon in the thin film transistors 5 and 6 are formed. Since the corresponding on-current can be obtained, the on-current of the thin film transistors 5 and 6 can be increased and the transistor characteristics can be improved.
That is, in the thin film transistors 5 and 6, the semiconductor layers 50 and 60 having the semiconductor film portions 5b and 6b in which the channels are formed are formed on the first insulating film 11 covering the substrate 10 on which the gate electrodes 5a and 6a are formed. By doing so, the source electrodes 5i, 6i on the first insulating film 11 and the drain electrodes 5h, 6h are electrically connected by the semiconductor layers 50, 60 containing crystalline silicon, and the on-current of the thin film transistors 5, 6 is reached. Can be improved.

次に、ELパネル1において駆動素子として用いられるスイッチトランジスタ5、駆動トランジスタ6などの薄膜トランジスタの製造方法について、図7〜図15に示す工程図を用いて説明する。なお、この工程図(図7〜図15)で示す薄膜トランジスタは、スイッチトランジスタ5と駆動トランジスタ6とは一部形状が異なるが、スイッチトランジスタ5と駆動トランジスタ6に共通する概念的な薄膜トランジスタとして説明する。   Next, a method for manufacturing thin film transistors such as the switch transistor 5 and the drive transistor 6 used as drive elements in the EL panel 1 will be described with reference to process diagrams shown in FIGS. The thin film transistors shown in the process diagrams (FIGS. 7 to 15) are partially different in shape from the switch transistor 5 and the drive transistor 6, but will be described as a conceptual thin film transistor common to the switch transistor 5 and the drive transistor 6. .

まず、基板10上にゲートメタル層をスパッタリングで堆積させ、フォトリソグラフィー法及びエッチング法等によってパターニングして、図7に示すように、ゲート電極5a(6a)を形成する。なお、ゲート電極5a(6a)とともに基板10上に、信号線3、キャパシタ7の電極7aが形成されている(図5、図6参照)。
更に、図7に示すように、プラズマCVDによって、窒化シリコン等の第一絶縁膜11を、ゲート電極5a(6a)に被せて基板10上に成膜する。
First, a gate metal layer is deposited on the substrate 10 by sputtering and patterned by a photolithography method, an etching method, or the like to form a gate electrode 5a (6a) as shown in FIG. The signal line 3 and the electrode 7a of the capacitor 7 are formed on the substrate 10 together with the gate electrode 5a (6a) (see FIGS. 5 and 6).
Further, as shown in FIG. 7, a first insulating film 11 such as silicon nitride is formed on the substrate 10 by plasma CVD so as to cover the gate electrode 5a (6a).

次いで、図8に示すように、第一絶縁膜11上に、スパッタリングなどによってソース電極5i(6i)およびドレイン電極5h(6h)となる電極金属層9hを成膜する。
次いで、フォトリソグラフィー等によって電極金属層9hをパターニングして、図9に示すように、第一絶縁膜11上にソース電極5i(6i)およびドレイン電極5h(6h)を形成する。
なお、駆動トランジスタ6のソース電極6iの下に、一部画素電極8aが挟み込まれるように、予め画素電極8aが第一絶縁膜11上に形成されている(図5参照)。また、ソース電極及びドレイン電極とともに、走査線2、電圧供給線4、キャパシタ7の電極7bが形成されるようになっている(図4〜図6参照)。
Next, as shown in FIG. 8, an electrode metal layer 9h to be the source electrode 5i (6i) and the drain electrode 5h (6h) is formed on the first insulating film 11 by sputtering or the like.
Next, the electrode metal layer 9h is patterned by photolithography or the like to form the source electrode 5i (6i) and the drain electrode 5h (6h) on the first insulating film 11, as shown in FIG.
Note that the pixel electrode 8a is formed on the first insulating film 11 in advance so that the pixel electrode 8a is sandwiched between the source electrode 6i of the driving transistor 6 (see FIG. 5). In addition to the source electrode and the drain electrode, the scanning line 2, the voltage supply line 4, and the electrode 7b of the capacitor 7 are formed (see FIGS. 4 to 6).

次いで、図10に示すように、第一絶縁膜11上に、結晶性シリコンからなり、特に、微結晶シリコン(マイクロクリスタルシリコン)を含む半導体膜9cをプラズマCVDにより成膜する。この半導体膜9cは、第一絶縁膜11上でソース電極5i(6i)およびドレイン電極5h(6h)を被覆する半導体層50(60)となる。
微結晶シリコンの半導体膜9cは、SiHガスとHガスをプラズマ分解させてから成膜するが、SiHガスに対するHガスの割合を圧倒的に多くし、また、結晶化度を高くするためにプラズマパワーと圧力を大きくすることで、微結晶シリコン薄膜である半導体膜9cを成膜することができる。本実施形態では、キャリアガスとしてアルゴンを用い、ガス流量をSiH/H=50/10500[SCCM]とし、パワー密度0.134[W/cm]、圧力300[Pa]の条件で半導体膜9cを成膜した。
特に、下地膜(例えば、第一絶縁膜11など)の表面状態を変質して成膜する微結晶シリコンの結晶化度を高めるため、半導体膜9cの成膜前に第一絶縁膜11などの表面にプラズマ処理を行う。プラズマ処理はNOガスを用い、ガス流量2000[SCCM]、パワー密度0.356[W/cm]、圧力80[Pa]の条件で行った。本実施形態ではNOガスを使用したが、NOガスの代わりに酸素ガスや水素ガスを適切な条件において使用することも可能である。
なお、この半導体膜9cが微結晶化しているか否かは、ラマン分光測定により算出した結晶化度に基づいて判別することができる。例えば、アモルファスシリコンは、480cm−1付近にブロードなピークを有するスペクトルを与える。グレインバウンダリーまたは結晶径5nm以下の非常に微小な結晶シリコンは、500cm−1付近にブロードなピークを有するスペクトルを与える。結晶化シリコンは、520cm−1付近に比較的シャープなピークを有するスペクトルを与える。測定対象である微結晶シリコン膜のスペクトルは、例えば図19に示すように、各成分スペクトル、すなわちアモルファスシリコン、グレインバウンダリーまたは結晶径5nm以下の非常に微小な結晶シリコン、結晶化シリコンの各スペクトルをある特定の比率で重ね合わせたものとして表すことができる。この比率を公知の解析手法により求めることで、結晶化度d(%)を算出することができる。所定の微結晶シリコン膜のスペクトルに含まれるアモルファスシリコンの成分スペクトルの強度がIa−Si、グレインバウンダリーまたは結晶径5nm以下の非常に微小な結晶シリコンの成分スペクトルの強度がIuc−Si、結晶化シリコンの成分スペクトルの強度がIc−Si、である場合、結晶化度d(%)は、下記式(1)により算出される。
d(%)=(Ic−Si+Iuc−Si)/(Ic−Si+Iuc−Si+Ia−Si)×100…(1)
この結晶化度d(%)が高いほど、半導体膜9cに結晶化したシリコンが含まれる。結晶化度が20%以上あれば微結晶シリコン層であると定義する。結晶化が好ましく進んだ微結晶シリコンは80%以上の結晶化度を持つが、そのような半導体膜9cの表面は、図10に示すように、凹凸が生じる傾向がある。一方、半導体膜9cが第一絶縁膜11に面する下面側は、比較的平坦で滑らかな界面を成している。
また、金属上にシリコン膜を成膜した場合、シリコンと金属の密着性が悪いと、シリコン膜(半導体膜9c)が剥離する恐れがあるので、ソース電極5i(6i)およびドレイン電極5h(6h)の表面にはシリコンとの密着性がよいCrやCr合金を用いることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 10, a semiconductor film 9c made of crystalline silicon, and particularly containing microcrystalline silicon (microcrystalline silicon) is formed on the first insulating film 11 by plasma CVD. The semiconductor film 9c becomes the semiconductor layer 50 (60) covering the source electrode 5i (6i) and the drain electrode 5h (6h) on the first insulating film 11.
The microcrystalline silicon semiconductor film 9c is formed after plasma decomposition of SiH 4 gas and H 2 gas, but the ratio of H 2 gas to SiH 4 gas is overwhelmingly increased, and the degree of crystallinity is increased. Therefore, by increasing the plasma power and pressure, the semiconductor film 9c which is a microcrystalline silicon thin film can be formed. In the present embodiment, argon is used as the carrier gas, the gas flow rate is SiH 4 / H 2 = 50/10500 [SCCM], the semiconductor is used under the conditions of a power density of 0.134 [W / cm 2 ] and a pressure of 300 [Pa]. A film 9c was formed.
In particular, in order to increase the crystallinity of the microcrystalline silicon formed by changing the surface state of the base film (for example, the first insulating film 11), the first insulating film 11 and the like are formed before the semiconductor film 9c is formed. Plasma treatment is performed on the surface. The plasma treatment was performed using N 2 O gas under the conditions of a gas flow rate of 2000 [SCCM], a power density of 0.356 [W / cm 2 ], and a pressure of 80 [Pa]. Although N 2 O gas is used in this embodiment, oxygen gas or hydrogen gas can be used under appropriate conditions instead of N 2 O gas.
Whether or not the semiconductor film 9c is microcrystallized can be determined based on the crystallinity calculated by Raman spectroscopic measurement. For example, amorphous silicon gives a spectrum with a broad peak around 480 cm −1 . Grain boundary or very small crystalline silicon having a crystal diameter of 5 nm or less gives a spectrum having a broad peak around 500 cm −1 . Crystallized silicon gives a spectrum with a relatively sharp peak near 520 cm −1 . For example, as shown in FIG. 19, the spectrum of the microcrystalline silicon film to be measured is each component spectrum, that is, each spectrum of amorphous silicon, grain boundary, or very fine crystalline silicon having a crystal diameter of 5 nm or less, crystallized silicon. Can be expressed as being superimposed at a certain ratio. The crystallinity d (%) can be calculated by obtaining this ratio by a known analysis method. The intensity of the component spectrum of amorphous silicon included in the spectrum of the predetermined microcrystalline silicon film is I a-Si , the intensity of the component spectrum of very fine crystalline silicon having a grain boundary or a crystal diameter of 5 nm or less is I uc-Si , When the intensity of the component spectrum of crystallized silicon is I c-Si , the crystallinity d (%) is calculated by the following formula (1).
d (%) = (Ic -Si + Iuc-Si ) / (Ic -Si + Iuc-Si + Ia-Si ) × 100 (1)
The higher the crystallinity d (%), the more crystallized silicon is contained in the semiconductor film 9c. A crystallinity of 20% or more is defined as a microcrystalline silicon layer. The microcrystalline silicon crystallized preferably has a crystallinity of 80% or more, but the surface of such a semiconductor film 9c tends to be uneven as shown in FIG. On the other hand, the lower surface side of the semiconductor film 9c facing the first insulating film 11 forms a relatively flat and smooth interface.
Further, when a silicon film is formed on a metal, if the adhesion between silicon and the metal is poor, the silicon film (semiconductor film 9c) may be peeled off. Therefore, the source electrode 5i (6i) and the drain electrode 5h (6h) It is desirable to use Cr or Cr alloy having good adhesion to silicon on the surface of

次いで、図11に示すように、半導体膜9cにおけるチャネル層に相当する範囲をフォトレジスト15で保護した状態でドライエッチングを施して、半導体膜9cから半導体層50(60)を形成する。
次いで、図12に示すように、フォトレジスト15を剥離した後、第一絶縁膜11上に半導体層50(60)を被覆するキャップ層14を成膜する。なお、キャップ層14は必ずしも必要ではないが、後の工程におけるイオンドーピングの際に不純物半導体膜部が大気に暴露されて酸化されるのを防ぐ効果があるので、イオンドーピングを行う場合はキャップ層14を設けることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 11, a semiconductor layer 50 (60) is formed from the semiconductor film 9c by performing dry etching in a state where the area corresponding to the channel layer in the semiconductor film 9c is protected by the photoresist 15.
Next, as shown in FIG. 12, after removing the photoresist 15, the cap layer 14 covering the semiconductor layer 50 (60) is formed on the first insulating film 11. Although the cap layer 14 is not necessarily required, it has an effect of preventing the impurity semiconductor film portion from being exposed to the atmosphere and oxidized during ion doping in a later step. 14 is desirable.

次いで、図13に示すように、ゲート電極5a(6a)の上方に対応するキャップ層14上にレジスト膜16を形成する。例えば、レジスト膜16は、感光性樹脂からなり、ゲート電極5a(6a)をマスクとした裏面露光により形成することができる。
次いで、図14に示すように、レジスト膜16をマスクとして用い、半導体層50(60)における両端側にイオンドーピングを施して、一端側でソース電極5i(6i)を覆いドーパントを含む不純物半導体膜部5g(6g)と、他端側でドレイン電極5h(6h)を覆いドーパントを含む不純物半導体膜部5f(6f)とを形成する。また、その一対の不純物半導体膜部5g(6g),5f(6f)の間にドーパントを含まない半導体膜部5b(6b)が形成される。
n型の不純物半導体膜部をイオンドーピングで形成する場合はドーパントのリン(P)、砒素(As)を含むガスとしてフォスフィン(PH)ガス、アルシン(AsH)が一般に用いられる。ドーパントガスをHガスと混合し、放電分解処理をすることにより、P、PHもしくはAs、AsHのドーパントを含むイオン種と、H、H 等水素のみを含むイオン種が発生する。これらのイオン種を質量分離せずに大口径のイオンビームとしてターゲットとなる基板に照射することで、キャップ層14を通して半導体層50(60)にドーパントが注入され、不純物半導体膜部が形成される。なお、レジスト膜16でマスクされた部分に照射されたドーパントはレジスト膜16を貫通せず、半導体層50(60)まで到達しないため、マスクされた範囲の半導体層50(60)部分である半導体膜部5b(6b)はドーピングされない。イオンドーピングは窒化シリコン膜のキャップ層14の膜厚が2000Å、ドーズ量1〜5×1016[atom/cm]、イオンエネルギー80〜100[100keV]、ドーパントガスをHガスで5%に希釈した条件で行う。イオンドーピング後350℃で1時間アニール処理を行い、不純物半導体膜部を活性化させ、かつイオンドーピングにより不純物半導体膜部内に生じた欠陥を修復する。なお、p型の不純物半導体膜部を形成する場合はジボラン(B)ガス等とHガスの混合ガスを用いて、ドーズ量とイオンエネルギーを適切に調整しイオンドーピングを行えばよい。
Next, as shown in FIG. 13, a resist film 16 is formed on the cap layer 14 corresponding to the upper side of the gate electrode 5a (6a). For example, the resist film 16 is made of a photosensitive resin and can be formed by backside exposure using the gate electrode 5a (6a) as a mask.
Next, as shown in FIG. 14, the resist film 16 is used as a mask, ion doping is performed on both ends of the semiconductor layer 50 (60), the source electrode 5i (6i) is covered on one end, and the impurity semiconductor film containing the dopant A portion 5g (6g) and an impurity semiconductor film portion 5f (6f) containing a dopant covering the drain electrode 5h (6h) on the other end side are formed. Further, a semiconductor film portion 5b (6b) not containing a dopant is formed between the pair of impurity semiconductor film portions 5g (6g) and 5f (6f).
When the n-type impurity semiconductor film portion is formed by ion doping, phosphine (PH 3 ) gas or arsine (AsH 3 ) is generally used as a gas containing phosphorus (P) and arsenic (As) as dopants. By mixing the dopant gas with H 2 gas and performing an electric discharge decomposition treatment, an ion species containing a dopant of P + , PH + or As + , AsH + , and an ion species containing only hydrogen such as H + and H 2 + Occurs. By irradiating a target substrate as a large-diameter ion beam without mass separation of these ion species, a dopant is implanted into the semiconductor layer 50 (60) through the cap layer 14 to form an impurity semiconductor film portion. . The dopant irradiated to the portion masked by the resist film 16 does not penetrate the resist film 16 and does not reach the semiconductor layer 50 (60), so that the semiconductor which is the semiconductor layer 50 (60) portion in the masked range is used. The film part 5b (6b) is not doped. In the ion doping, the thickness of the cap layer 14 of the silicon nitride film is 2000 mm, the dose is 1 to 5 × 10 16 [atom / cm 2 ], the ion energy is 80 to 100 [100 keV], and the dopant gas is 5% with H 2 gas. Perform in diluted conditions. After the ion doping, an annealing process is performed at 350 ° C. for 1 hour to activate the impurity semiconductor film part and repair defects generated in the impurity semiconductor film part by the ion doping. Note that in the case of forming a p-type impurity semiconductor film portion, ion doping may be performed by appropriately adjusting a dose amount and ion energy using a mixed gas of diborane (B 2 H 6 ) gas or the like and H 2 gas. .

次いで、図15に示すように、レジスト膜16を剥離した後、キャップ層14上に、第二絶縁膜12を成膜する。
こうして、薄膜トランジスタ(駆動トランジスタ6、スイッチトランジスタ5)を形成して、駆動トランジスタ6とスイッチトランジスタ5を備える薄膜トランジスタ基板が製造される。
Next, as shown in FIG. 15, after the resist film 16 is peeled off, the second insulating film 12 is formed on the cap layer 14.
In this way, a thin film transistor (a driving transistor 6 and a switch transistor 5) is formed, and a thin film transistor substrate including the driving transistor 6 and the switch transistor 5 is manufactured.

さらに、第二絶縁膜12およびキャップ層14をフォトリソグラフィーでパターニングすることで画素電極8aの中央部が露出する開口部12aを形成する(図5参照)。
次いで、ポリイミド等の感光性樹脂を堆積後、露光して画素電極8aが露出する開口部13aを有する、例えば格子状のバンク13を形成する(図5参照)。
次いで、バンク13の開口部13aに、正孔注入層8bや発光層8cとなる材料が溶媒に溶解または分散された液状体を塗布し、その液状体を乾燥させることによって、キャリア輸送層である正孔注入層8bや発光層8cを順次成膜する(図5参照)。
次いで、バンク13の上及び発光層8cの上に対向電極8dを一面に成膜することで、EL素子8が製造されて(図5参照)、ELパネル1が製造される。
Further, the second insulating film 12 and the cap layer 14 are patterned by photolithography to form an opening 12a in which the central portion of the pixel electrode 8a is exposed (see FIG. 5).
Next, after depositing a photosensitive resin such as polyimide, exposure is performed to form, for example, a lattice-shaped bank 13 having openings 13a through which the pixel electrodes 8a are exposed (see FIG. 5).
Next, a liquid material in which a material for forming the hole injection layer 8b and the light emitting layer 8c is dissolved or dispersed in a solvent is applied to the opening 13a of the bank 13, and the liquid material is dried to form a carrier transport layer. A hole injection layer 8b and a light emitting layer 8c are sequentially formed (see FIG. 5).
Next, the EL device 8 is manufactured by forming the counter electrode 8d on the bank 13 and the light emitting layer 8c over the entire surface (see FIG. 5), and the EL panel 1 is manufactured.

以上のように、薄膜トランジスタ(駆動トランジスタ6、スイッチトランジスタ5)における半導体層50、60を、ソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hが形成されている第一絶縁膜11の上面に結晶性シリコンで形成することによれば、薄膜トランジスタ5、6におけるソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hの間の電流経路が、比較的平坦な第一絶縁膜11との界面に面する半導体層50、60の下面側に正常に形成される。特に、第一絶縁膜11とソース電極5i、6i及びドレイン電極5h、6hと不純物半導体膜5f、6f、5g、6gとの積層構造が、半導体層50、60の表面凹凸の影響を受けないので、電流経路が正常に形成される。したがって、導通不良などの欠陥を低減することができる。
このように、薄膜トランジスタ5、6においてチャネルが形成される半導体膜部5b、6bを有する半導体層50、60を、ゲート電極5a、6aが形成された基板10を被覆する第一絶縁膜11上に形成することによれば、電流経路が膜厚方向に形成されず、チャネル方向に直線状に形成されるので、第一絶縁膜11上のソース電極5i、6iとドレイン電極5h、6hを、結晶性シリコンを含む半導体層50、60で電気的に繋ぐことができ、薄膜トランジスタ5、6のオン電流の向上を図ることができる。
As described above, the semiconductor layers 50 and 60 in the thin film transistor (the driving transistor 6 and the switch transistor 5) are formed on the upper surface of the first insulating film 11 on which the source electrodes 5i and 6i and the drain electrodes 5h and 6h are formed. In the semiconductor layer 50, the current path between the source electrodes 5i, 6i and the drain electrodes 5h, 6h in the thin film transistors 5, 6 faces the interface with the relatively flat first insulating film 11, It is normally formed on the lower surface side of 60. In particular, the laminated structure of the first insulating film 11, the source electrodes 5i and 6i, the drain electrodes 5h and 6h, and the impurity semiconductor films 5f, 6f, 5g, and 6g is not affected by the surface unevenness of the semiconductor layers 50 and 60. The current path is normally formed. Therefore, defects such as conduction failure can be reduced.
As described above, the semiconductor layers 50 and 60 having the semiconductor film portions 5b and 6b in which the channels are formed in the thin film transistors 5 and 6 are formed on the first insulating film 11 covering the substrate 10 on which the gate electrodes 5a and 6a are formed. According to the formation, since the current path is not formed in the film thickness direction but is formed in a straight line in the channel direction, the source electrodes 5i and 6i and the drain electrodes 5h and 6h on the first insulating film 11 are made crystalline. The semiconductor layers 50 and 60 containing conductive silicon can be electrically connected, and the on-current of the thin film transistors 5 and 6 can be improved.

こうして、薄膜トランジスタのオン電流(Id)が好適な値に安定するスイッチトランジスタ5及び駆動トランジスタ6を備えるEL素子8は好適に発光し、そのスイッチトランジスタ5及び駆動トランジスタ6を駆動素子とするELパネル1は良好な画像表示が可能になって、表示性能を向上させることができる。
そして、以上のように形成されて製造されたELパネル1は、各種電子機器の表示パネルとして用いられる。
例えば、図16に示す、携帯電話機200の表示パネル1aや、図17(a)(b)に示す、デジタルカメラ300の表示パネル1bや、図18に示す、パーソナルコンピュータ400の表示パネル1cに、ELパネル1を適用することができる。
Thus, the EL element 8 including the switch transistor 5 and the drive transistor 6 in which the on-current (Id) of the thin film transistor is stabilized at a suitable value preferably emits light, and the EL panel 1 using the switch transistor 5 and the drive transistor 6 as the drive element. Can display a good image and improve display performance.
The EL panel 1 formed and manufactured as described above is used as a display panel for various electronic devices.
For example, the display panel 1a of the mobile phone 200 shown in FIG. 16, the display panel 1b of the digital camera 300 shown in FIGS. 17A and 17B, or the display panel 1c of the personal computer 400 shown in FIG. The EL panel 1 can be applied.

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態によれば、半導体層50はソース電極5i及びドレイン電極5hを被覆するとしたが、ソース電極5iの少なくとも一部及びドレイン電極5hの少なくとも一部を被覆していればよい。
The application of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, according to the above-described embodiment, the semiconductor layer 50 covers the source electrode 5i and the drain electrode 5h. However, the semiconductor layer 50 only needs to cover at least a part of the source electrode 5i and at least a part of the drain electrode 5h.

1 ELパネル
5 スイッチトランジスタ(薄膜トランジスタ)
6 駆動トランジスタ(薄膜トランジスタ)
5a、6a ゲート電極
50、60 半導体層
5b、6b 半導体膜部
5f、6f 不純物半導体膜部
5g、6g 不純物半導体膜部
5h、6h ドレイン電極
5i、6i ソース電極
8 EL素子
9c 半導体膜
9h 電極金属層
10 基板
11 第一絶縁膜
12 第二絶縁膜
13 バンク
14 キャップ層
15 フォトレジスト
16 レジスト膜
1 EL panel 5 Switch transistor (thin film transistor)
6 Drive transistor (thin film transistor)
5a, 6a Gate electrode 50, 60 Semiconductor layer 5b, 6b Semiconductor film part 5f, 6f Impurity semiconductor film part 5g, 6g Impurity semiconductor film part 5h, 6h Drain electrode 5i, 6i Source electrode 8 EL element 9c Semiconductor film 9h Electrode metal layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 First insulating film 12 Second insulating film 13 Bank 14 Cap layer 15 Photoresist 16 Resist film

Claims (7)

基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上において、前記ゲート電極を挟む配置にそれぞれ離間して設けられたソース電極とドレイン電極と、
前記ソース電極の少なくとも一部、前記ドレイン電極の少なくとも一部、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域を覆うように一体に形成され、結晶性シリコンを含む半導体層と、
を備え、
前記半導体層は、一端側で前記ソース電極の少なくとも一部を覆う部分と他端側で前記ドレイン電極の少なくとも一部を覆う部分とであってドーパントを含む一対の不純物半導体膜部と、前記一対の不純物半導体膜部の間に形成された半導体膜部と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
A substrate,
A gate electrode formed on the substrate;
On the gate electrode, a source electrode and a drain electrode, which are provided separately from each other so as to sandwich the gate electrode,
A semiconductor layer integrally formed to cover at least a part of the source electrode, at least a part of the drain electrode, and a region between the source electrode and the drain electrode, and containing crystalline silicon;
With
The semiconductor layer has a portion covering at least a part of the source electrode on one end side and a portion covering at least a part of the drain electrode on the other end side, and a pair of impurity semiconductor film portions including a dopant and the pair And a semiconductor film portion formed between the impurity semiconductor film portions.
前記一端側の不純物半導体膜部と前記他端側の不純物半導体膜部とは、前記ゲート電極の上方の前記半導体膜部を挟んで対向していることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。   2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the impurity semiconductor film portion on the one end side and the impurity semiconductor film portion on the other end side face each other with the semiconductor film portion above the gate electrode interposed therebetween. substrate. 前記半導体層の上面を覆うようにキャップ層が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein a cap layer is formed so as to cover an upper surface of the semiconductor layer. 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に備えた発光素子をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to any one of claims 1 to 3, further comprising a first electrode, a second electrode, and a light emitting element provided between the first electrode and the second electrode. 基板上に形成されたゲート電極上において、前記ゲート電極を挟む配置にそれぞれソース電極とドレイン電極とを離間して形成するソース・ドレイン電極形成工程と、
結晶化シリコンを含む半導体層を、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ドレイン電極の少なくとも一部、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域を覆うように一体に形成する半導体層形成工程と、
前記半導体層における両端側にイオンドーピングを施して、前記半導体層の一端側で前記ソース電極の少なくとも一部を覆いドーパントを含む一方の不純物半導体膜部と、前記半導体層の他端側で前記ドレイン電極の少なくとも一部を覆いドーパントを含む他方の不純物半導体膜部とを形成するとともに、その一対の不純物半導体膜部に挟まれる半導体膜部を形成するイオンドープ工程と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
A source / drain electrode forming step in which a source electrode and a drain electrode are separately formed on a gate electrode formed on a substrate in an arrangement sandwiching the gate electrode;
A semiconductor layer forming step of integrally forming a semiconductor layer containing crystallized silicon so as to cover at least a part of the source electrode, at least a part of the drain electrode, and a region between the source electrode and the drain electrode. When,
Ion doping is performed on both ends of the semiconductor layer, one impurity semiconductor film portion including a dopant covering at least a part of the source electrode on one end side of the semiconductor layer, and the drain on the other end side of the semiconductor layer An ion doping step of forming at least a part of the electrode and forming the other impurity semiconductor film part containing the dopant and forming a semiconductor film part sandwiched between the pair of impurity semiconductor film parts;
A method of manufacturing a thin film transistor substrate, comprising:
前記イオンドープ工程において、前記ゲート電極の上方に対応する前記半導体層部分をレジスト膜で遮蔽した状態でイオンドーピングを施して、前記半導体膜部と、その半導体膜部を挟んで対向する一対の不純物半導体膜部とを形成することを特徴とする請求項5に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   In the ion doping step, ion doping is performed in a state where the semiconductor layer portion corresponding to the upper side of the gate electrode is shielded by a resist film, and the semiconductor film portion and a pair of impurities facing each other with the semiconductor film portion interposed therebetween 6. The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 5, wherein a semiconductor film portion is formed. 前記半導体層形成工程の後、前記半導体層を被覆するキャップ層を成膜する工程を備え、
前記キャップ層上に、前記レジスト膜を形成することを特徴とする請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
After the semiconductor layer forming step, comprising a step of forming a cap layer covering the semiconductor layer,
The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 6, wherein the resist film is formed on the cap layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015213072A (en) * 2012-01-20 2015-11-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device

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