JP2013211410A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法並びに表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本技術の薄膜トランジスタは、基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、基板上の全面に設けられた保護膜と、酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が一対のソース・ドレイン電極または保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜とを備える。
【選択図】図1A
Description
(A1)基板上にゲート電極を形成する工程
(B1)基板およびゲート電極上の全面にゲート絶縁膜を形成する工程
(C1)ゲート絶縁膜上に酸化物半導体層を形成する工程
(D1)ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程
(E1)酸化物半導体層上から基板上にかけて一対のソース・ドレイン電極を形成する工程
(F1)基板上の全面に保護膜を形成する工程
(A2)基板上にゲート電極を形成する工程
(B2)基板およびゲート電極上の全面にゲート絶縁膜を形成する工程
(C2)ゲート絶縁膜上に酸化物半導体層を形成する工程
(D2)ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程と、
(E2)酸化物半導体層に一対のソース・ドレイン電極を形成する工程
(F2)ゲート絶縁膜の端面に接すると共に、基板上の全面に保護膜を形成する工程
(A3)基板上に酸化物半導体層を形成する工程
(B3)酸化物半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程
(C3)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程
(D3)ゲート電極上から基板上にかけて保護膜を形成する工程
(E3)ゲート電極未形成領域に酸化物半導体層に接続する一対のソース・ドレイン電極を形成する工程
[ボトムゲート型TFT]
1.第1の実施の形態(ゲート絶縁膜の上面および端面を金属膜によって被覆した例)
1−1.TFTの構成
1−2.TFTの製造方法
1−3.表示装置の全体構成
1−4.作用・効果
2.変形例
2−1.変形例1(ゲート絶縁膜の上面および端面を保護膜によって被覆した例)
2−2.変形例2(ゲート絶縁膜の上面および端面を金属膜および保護膜によって被覆した例)
[トップゲート型]
3.第2の実施の形態(ゲート絶縁膜の端面を保護膜によって被覆した例)
4.適用例
[1−1.薄膜トランジスタの構成]
図1Aは、本技術の第1の実施の形態に係る薄膜トランジスタ(TFT)1の平面構成を表したものであり、図1Bは図1AのI−I破線における薄膜トランジスタ10の断面構成を表したものである。薄膜トランジスタ10は、いわゆるボトムゲート型(逆スタガ―構造)のTFTであり、チャネル(活性層)に酸化物半導体を用いたものである。この薄膜トランジスタ10では、ガラス等よりなる基板11上に、ゲート電極12、ゲート絶縁膜13、酸化物半導体層14、チャネル保護膜15、ソース・ドレイン電極16A,16Bおよび保護膜17がこの順に形成されている。本実施の形態における薄膜トランジスタ10では、ゲート絶縁膜13は島状に形成され、その端面のうちゲート電極12を挟んで対向する二辺がソース・ドレイン電極16A,16Bによって覆われている。
図2A〜図2Hは、薄膜トランジスタ10の製造方法を説明するための図である。薄膜トランジスタ10は、例えば次のようにして製造することができる。
次に、上記薄膜トランジスタ10を備えた表示装置の一例を、図4,5を用いて説明する。図4は極薄型の有機発光カラーディスプレイとして用いられる表示装置1の構成を表したものである。この表示装置1は、例えば、薄膜トランジスタ10を備えた基板11に、表示素子として複数の有機発光素子よりなる画素PXLCがマトリクス状に配置されてなる表示領域110を有する。この表示領域30の周辺には、信号部である水平セレクタ(HSEL)31と、スキャナ部であるライトスキャナ(WSCN)32および電源スキャナ(DSCN)33とが形成されている。
次いで、本実施の形態の薄膜トランジスタ10の作用、効果について従来例と比較して説明する。
次に、上記第1の実施の形態の薄膜トランジスタ10の変形例(変形例1,変形例2)に係る薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタ10A,10B)について説明する。なお、上記第1の実施の形態の薄膜トランジスタ10と同様の構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図8は、本技術の変形例1に係る薄膜トランジスタ10Aの断面構成を表したものである。薄膜トランジスタ10Aは、上記第1の実施の形態の薄膜トランジスタ10と同様にボトムゲート型のTFTであり、チャネルとして酸化物半導体を用いたものである。本変形例1では、島状に形成されたゲート絶縁膜13の上面がソース・ドレイン電極16A,16Bおよび保護膜17によって覆われている点が上記実施の形態と異なる。
図9は、本技術の変形例2に係る薄膜トランジスタ10Bの断面構成を表したものである。薄膜トランジスタ10Bは、上記第1の実施の形態の薄膜トランジスタ10と同様にボトムゲート型のTFTであり、チャネルとして酸化物半導体を用いたものである。本変形例2では、島状に形成されたゲート絶縁膜13の端面および上面を含む表面全体が保護膜17によって覆われている点が上記実施の形態と異なる。
図10は、本技術の第2の実施の形態に係る薄膜トランジスタ20の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ20は、いわゆるトップゲート型(スタガー構造)のTFTであり、チャネルに酸化物半導体を用いたものである。この薄膜トランジスタ20では、ガラス等よりなる基板11上に酸化物半導体層14、ゲート絶縁膜13、ゲート電極12、保護膜17および平坦化膜18がこの順に形成されている。平坦化膜18上には、ソース・ドレイン電極16A,16Bが形成され、平坦化膜18の積層方向に貫通する貫通孔18Aを介して酸化物半導体層14に接続されている。
次に、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2に係る薄膜トランジスタ10,10A,10B,20の表示装置および電子機器への適用例について説明する。
上記薄膜トランジスタ10,10A,10B,20は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置として用いることが可能である。
例えば図12に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、封止用基板50および接着層(図示せず)から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、水平セレクタ31,ライトスキャナ32および電源スキャナ33の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
図13は上記薄膜トランジスタが適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記各実施の形態に係る薄膜トランジスタ10,10A,10B,20を含む表示装置により構成されている。
図14A,図14Bは上記薄膜トランジスタが適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記各実施の形態に係る薄膜トランジスタ10,10A,10B,20を含む表示装置により構成されている。
図15は上記薄膜トランジスタが適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記各実施の形態に係る薄膜トランジスタ10,10A,10B,20を含む表示装置により構成されている。
図16は上記薄膜トランジスタが適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は上記薄膜トランジスタ10,10A,10B,20を含む表示装置により構成されている。
図17は上記薄膜トランジスタが適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記薄膜トランジスタ10,10A,10B,20を含む表示装置により構成されている。
(1)基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、前記基板上の全面に設けられた保護膜と、前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜とを備えた薄膜トランジスタ。
(2)前記ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、一対のソース・ドレイン電極および保護膜を基板上にこの順で備えた、前記(1)に記載の薄膜トランジスタ。
(3)前記酸化物半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、保護膜および一対のソース・ドレイン電極を基板上にこの順で備えた、前記(1)に記載の薄膜トランジスタ。
(4)前記ゲート絶縁膜は、前記酸化物半導体層から露出する表面および端面全体が前記一対のソース・ドレイン電極によって被覆されている、前記(2)に記載の薄膜トランジスタ。
(5)基板上に前記ゲート電極を形成する工程と、前記基板およびゲート電極上の全面に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、前記ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程と、前記酸化物半導体層上から前記基板上にかけて前記一対のソース・ドレイン電極を形成する工程と、前記基板上の全面に保護膜を形成する工程とを含む薄膜トランジスタの製造方法。
(6)基板上に前記ゲート電極を形成する工程と、前記基板およびゲート電極上の全面に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、前記ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程と、前記酸化物半導体層に前記一対のソース・ドレイン電極を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の端面に接すると共に、前記基板上の全面に保護膜を形成する工程とを含む薄膜トランジスタの製造方法。
(7)前記基板上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、前記酸化物半導体層上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極上から前記基板上にかけて前記保護膜を形成する工程と、前記ゲート電極未形成領域に前記酸化物半導体層に接続する一対のソース・ドレイン電極を形成する工程とを含む薄膜トランジスタの製造方法。
(8)複数の表示素子と、前記表示素子を駆動するための複数の薄膜トランジスタを備え、前記薄膜トランジスタは、基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、前記基板上の全面に設けられた保護膜と、前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜とを備えた表示装置。
(9)前記ゲート絶縁膜は隣り合う前記薄膜トランジスタの間で切り離されている、前記(8)に記載の表示装置。
(10)複数の表示素子と、前記表示素子を駆動するための複数の薄膜トランジスタとを有する表示装置を備え、前記薄膜トランジスタは、基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、前記基板上の全面に設けられた保護膜と、前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜とを備えた電子機器。
Claims (10)
- 基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、
前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、
前記基板上の全面に設けられた保護膜と、
前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜と
を備えた薄膜トランジスタ。 - 前記ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、一対のソース・ドレイン電極および保護膜を基板上にこの順で備えた、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記酸化物半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、保護膜および一対のソース・ドレイン電極を基板上にこの順で備えた、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜は、前記酸化物半導体層から露出する表面および端面全体が前記一対のソース・ドレイン電極によって被覆されている、請求項2に記載の薄膜トランジスタ。
- 基板上に前記ゲート電極を形成する工程と、
前記基板およびゲート電極上の全面に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、
前記ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程と、
前記酸化物半導体層上から前記基板上にかけて前記一対のソース・ドレイン電極を形成する工程と、
前記基板上の全面に保護膜を形成する工程と
を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 基板上に前記ゲート電極を形成する工程と、
前記基板およびゲート電極上の全面に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、
前記ゲート電極の一部を除去して端面を形成する工程と、
前記酸化物半導体層に前記一対のソース・ドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の端面に接すると共に、前記基板上の全面に保護膜を形成する工程と
を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記基板上に前記酸化物半導体層を形成する工程と、
前記酸化物半導体層上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上から前記基板上にかけて前記保護膜を形成する工程と、
前記ゲート電極未形成領域に前記酸化物半導体層に接続する一対のソース・ドレイン電極を形成する工程と
を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 複数の表示素子と、前記表示素子を駆動するための複数の薄膜トランジスタを備え、
前記薄膜トランジスタは、
基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、
前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、
前記基板上の全面に設けられた保護膜と、
前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜と
を備えた表示装置。 - 前記ゲート絶縁膜は隣り合う前記薄膜トランジスタの間で切り離されている、請求項8に記載の表示装置。
- 複数の表示素子と、前記表示素子を駆動するための複数の薄膜トランジスタとを有する表示装置を備え、
前記薄膜トランジスタは、
基板上に設けられたゲート電極および一対のソース・ドレイン電極と、
前記ゲート電極と前記一対のソース・ドレイン電極との間に設けられると共に、チャネルを形成する酸化物半導体層と、
前記基板上の全面に設けられた保護膜と、
前記酸化物半導体層のゲート電極側に設けられると共に、少なくとも一部の端面が前記一対のソース・ドレイン電極または前記保護膜によって被覆されているゲート絶縁膜と
を備えた電子機器。
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