JP2016100402A - 薄膜デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
FTよりも移動度が大きいという利点を有している。
従来、このような画素電極としては、透明性が要求されるため、TFTの不透明なソース・ドレイン電極材料ではなく、ITO等の透明導電材料を用いるようにしている。
この有機EL素子の特徴として、大気中で安定性が高いこと、ディスプレイへの応用を考慮して、トランジスタとのコンタクト部となる下部電極を陰極としたことが挙げられる。
(SnO2)等が使用可能なことが既に知られている。
とき、ソース/ドレイン電極膜316と画素電極302を接続する。この後、TFT素子
用の保護膜315を積層する。続いて、有機EL素子310のバッファ層309、電子輸送層304、発光層305、正孔輸送層306、正孔注入層307および陽極308をこの順に積層形成する。
アルミニウム(Al)は、酸化物半導体層IGZOに対してソース/ドレイン電極膜31
6の材料として採用するとTFT素子320として良好な伝達特性を得ることができるが、画素電極302として一般に用いられるITOとのコンタクト抵抗が高いために効率よく有機EL素子320に電流を流すことができなかった。
レイン電極膜および画素電極について、各々の構成材料の選択の幅を拡げることを目的とするものである。
薄膜トランジスタ素子と、この薄膜トランジスタ素子により駆動される画素素子とを含む薄膜デバイスにおいて、
前記薄膜トランジスタ素子は、基板上に、少なくともゲート電極膜、ゲート絶縁膜、酸
化物半導体層、ソース電極膜およびドレイン電極膜を含む複数の層を積層して形成されてなるとともに、前記画素素子は、前記基板上に、画素電極と金属酸化物をこの順に積層して形成され、
該金属酸化物上に前記ドレイン電極膜が接続され、該金属酸化物を挟んで該ドレイン電極膜と前記画素電極が対向配置されてなることを特徴とするものである。
また、前記ドレイン電極膜はアルミニウムを含むことが好ましい。
また、前記ドレイン電極膜と前記酸化物が接続している領域の面積が1μm2以上であることが好ましい。
薄膜トランジスタ素子と、この薄膜トランジスタ素子により駆動される画素素子とを含む薄膜デバイスの製造方法であって、
基板上に、少なくともゲート電極膜、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース電極膜およびドレイン電極膜を含む複数の層を積層して前記薄膜トランジスタ素子を形成するとともに、前記基板上に透明電極と金属酸化物をこの順に積層して前記画素素子を形成し、
前記ドレイン電極膜を該金属酸化物上に接続し、該金属酸化物を挟んで該ドレイン電極膜と前記画素電極が対向するように形成してなることを特徴とするものである。
かったAl等の金属材料を採用することが可能になり、TFT特性の改善、工程の簡略化を実現することができる。
さらに、このIGZO膜に対し、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いてゲート絶縁膜13上および画素電極2上に適切なパターニング処理を施す(工程3)。
熱アニールを空気中で1時間施す。さらに、Alによりスパッタリングとフォトリソグラフィを用いてソース/ドレイン電極膜16(ここで、/ は「ソース電極膜またはドレイン
電極膜」ということを示すものであるが、基本的には、ドレイン電極膜を示すものである。以下、同じ。)を形成する(工程4)。
ようなパターンとする。すなわち、ソース/ドレイン電極膜16と画素電極2との間に電
子注入層3が介在するように構成する。また、良好なコンタクト抵抗を得るためには、電子注入層(金属酸化物)3とソース/ドレイン電極膜16が接する面積は1μm2以上であ
ることが好ましい。
る(工程5)。
以上のようにして、薄膜デバイスが製造される。
ン電極膜316が接続されている。この場合、ソース/ドレイン電極膜の材料としてAl
を用いると画素電極として一般的に用いられるITOとのコンタクト抵抗が極めて高くなり、TFT素子320に流れるドレイン電流を効率良く画素電極302に流すことができなかった。このためIGZOとのコンタクト抵抗が低く良好なTFT特性が得られるAlをTFTのソース/ドレイン電極膜316として用いることができなかった。
ン電極膜16が、IGZO膜からなる電子注入層(金属酸化物)3上に接続されている。AlとIGZOのコンタクト抵抗はAlとITOのコンタクト抵抗に比べて十分に小さく、ドレイン電流を効率良く画素電極2に流すことができ、AlをTFT素子20のソース/ドレイン電極膜16の材料として採用することが可能となる。
組成比をIn:Ga:Zn:O=1:1:1:4としているが、この組成比はこれに限られるものではない。
また、薄膜デバイスの各層構成、積層順序については、例えば、図2に示す変形例のように、上記実施形態の態様から、その他の態様のものに変更することが可能である。
クト抵抗が小さいMoやTiを利用する場合がある。しかしながら、これらの金属はAlと比較して抵抗率が高いという課題がある。
製工程を簡略化することができる。また、酸化物半導体層IGZOをチャネルに用いたTFT素子20の場合、IGZOと接する電極の材料をAlにすると、MoやTiを用いた場合と比べて移動度が大きくなり、信頼性の高いTFT特性を得ることができる。
この変型例に係る薄膜デバイスは、下述する構成以外は、上記実施形態のものと略同様に構成されているので、上記実施形態の部材と対応する部材については、上記実施形態の部材の番号に100を加えた番号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
図3(A)に示すように、基板201上に50nmの厚さの画素電極202および30nmの厚さの電子注入層203を積層し、画素電極202および電子注入層203の双方をフォトリソグラフィを用いて縦10μm、横30μmの長方形にパターニングした。
図3(B)に示すように、基板401上に50nmの厚さの画素電極402を成膜し、画素電極402をフォトリソグラフィを用いて縦10μm、横30μmの長方形にパターニングした。
次に、基板401上に設けたAl電極1およびAl電極2を画素電極402上に乗り上
げるように、かつ、乗り上げた、画素電極402の上面において、Al電極1およびAl電極2の各端部が所定の空間を空けて、互いに対向配置されるように、スパッタリングにより成膜した(サンプルB)。
、横10μmの正方形となるようにした。また、電子注入層203上でAl電極1、2が当
接していない領域は縦10μm、横10μmの正方形とした。
このようにして形成された実施例と比較例に対し、半導体パラメータアナライザを用いてAl電極1とAl電極2の間の抵抗値を測定した。
その結果、上記実施例の抵抗値は5×103Ω、上記比較例の抵抗値は8.5×1010Ωであ
り、実施例の抵抗値が、比較例の抵抗値に対して7桁以上低い値となった。
2、102、202、302、402 画素電極
3、103、203、303 電子注入層(金属酸化物)
4、104、304 電子輸送層
5、105、305 発光層
6、106、306 正孔輸送層
7、107、307 正孔注入層(第2の金属酸化物)
8、108、308 陽極
9、109、309 バッファ層
10、110、310 有機EL素子
11、311 下地層
12、112、312 ゲート電極膜
13、113、313 ゲート絶縁膜
14、114、314 酸化物半導体層
15、115、315 TFT用保護膜
16、316 ソース/ドレイン電極膜
116A ソース電極膜
116B ドレイン電極膜
20、120、320 TFT素子
Claims (9)
- 薄膜トランジスタ素子と、この薄膜トランジスタ素子により駆動される画素素子とを含む薄膜デバイスにおいて、
前記薄膜トランジスタ素子は、基板上に、少なくともゲート電極膜、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース電極膜およびドレイン電極膜を含む複数の層を積層して形成されてなるとともに、前記画素素子は、前記基板上に、画素電極と金属酸化物をこの順に積層して形成され、
該金属酸化物上に前記ドレイン電極膜が接続され、該金属酸化物を挟んで該ドレイン電極膜と前記画素電極が対向配置されてなることを特徴とする薄膜デバイス。 - 前記酸化物半導体層はインジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ボロン、マンガン、チタン、モリブデンのうち、少なくともいずれか1つの元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜デバイス。
- 前記金属酸化物はインジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ボロン、マンガン、チタン、モリブデンのうち、少なくともいずれか1つの元素を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜デバイス。
- 前記酸化物半導体層と前記金属酸化物が同一材料により構成されることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の薄膜デバイス。
- 前記ドレイン電極膜はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の薄膜デバイス。
- 前記ドレイン電極膜と前記金属酸化物の接続領域の面積が1μm2以上であることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の薄膜デバイス。
- 前記画素電極はITOを含むことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の薄膜デバイス。
- 薄膜トランジスタ素子と、この薄膜トランジスタ素子により駆動される画素素子とを含む薄膜デバイスの製造方法であって、
基板上に、少なくともゲート電極膜、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース電極膜およびドレイン電極膜を含む複数の層を積層して前記薄膜トランジスタ素子を形成するとともに、前記基板上に透明電極と金属酸化物をこの順に積層して前記画素素子を形成し、
前記ドレイン電極膜を該金属酸化物上に接続し、該金属酸化物を挟んで該ドレイン電極膜と前記画素電極が対向するように形成してなることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 - 前記酸化物半導体層と前記金属酸化物を同時に形成することを特徴とする請求項8に記載の薄膜デバイスの製造方法。
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