JP2019505838A - 薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、ディスプレイ装置 - Google Patents

薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、ディスプレイ装置 Download PDF

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Abstract

薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、およびディスプレイ装置を提供する。薄膜トランジスタは、フレキシブル基板（１０）上に連続的に形成されたアクティブ領域（１１）、ゲート絶縁層（１２）、ゲート（１３）、ソース（１４）とドレイン（１５）、パッシベーション層（１６）、および平坦化層（１７）を備え、保護層（１８）は前記パッシベーション層（１６）と前記平坦化層（１７）との間に配置され、前記アクティブ領域（１１）と前記ゲート（１３）の真上に配置されている。保護層（１８）を用いて、保護層（１８）の垂直領域において薄膜トランジスタの半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルディスプレイの分野に関する。具体的には、薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、ディスプレイ装置に関する。
有機発光デバイス、すなわち有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイとも呼ばれ、全固体特性、良好な機械的特性、および強いショック耐性を有している。有機発光デバイスは、プラスチックまたはポリエステルのフィルムまたはシートを基板として用いる。ＯＬＥＤスクリーンは薄くすることができ、さらには折ったり曲げたりすることにより、フレキシブルで柔らかいスクリーンディスプレイを実現することができる。
ディスプレイ技術の発展により、研究開発エンジニアは、折ったり曲げたりすることができるフレキシブルディスプレイ装置を継続的に改善している。従来の剛性ディスプレイ装置（すなわち、ガラスなどの非フレキシブル基板上に製造されたディスプレイ装置）と比較して、フレキシブルディスプレイ装置は多くの利点を有している。例えば重量がより軽く、サイズがより小さく、より運びやすく、追突に対してより強く、衝撃に対してより強い。
しかし、フレキシブルディスプレイ装置が曲げられたとき、層間のヤング率の違いに起因して、多層構造の境界において多くの不具合が生じ、デバイス性能に影響を与える可能性がある。薄膜トランジスタはフレキシブルディスプレイ装置において重要な機能デバイスであり、したがってその性能はフレキシブル製品の全般的性能に対して多大な影響を有する。従来技術においては、高硬度フィルム層の厚さは一般にデバイス構造を最適化することにより減少し、これにより隣接する構造フィルム層の硬度はできる限り近くなり、機能層に対するダメージを抑制している。しかし、薄膜トランジスタの異なる層における材料の厚さが変化すると、薄膜トランジスタの性能に対して影響を与え、最終製品が所望の効果を達成できない可能性がある。
したがって、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間のダメージを抑制する方法を提供することに対する差し迫ったニーズがある。
本発明の目的は、保護層によってカバーされた薄膜トランジスタ内の半導体材料を保護し、薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスを減少させ、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避する、薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、ディスプレイ装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明は薄膜トランジスタを提供する。前記薄膜トランジスタは、フレキシブル基板上に連続的に形成されたアクティブ領域、ゲート絶縁層、ゲート、ソースとドレイン、パッシベーション層、および平坦化層を備え、保護層は前記パッシベーション層と前記平坦化層との間に配置され、前記保護層は前記アクティブ領域と前記ゲートの真上に配置されている。
別形態として、前記薄膜トランジスタにおいて、前記保護層は前記アクティブ領域と前記ゲートの真上に配置され、前記ゲートを完全に覆っている。
別形態として、前記薄膜トランジスタにおいて、前記保護層は有機材料によって作られている。
別形態として、前記薄膜トランジスタにおいて、前記保護層は金属によって作られている。
別形態として、前記薄膜トランジスタにおいて、前記保護層は、前記ゲートに対して垂直な方向において、前記ゲートと前記ソースとの間のギャップを覆うとともに、前記ゲートと前記ドレインとの間のギャップを覆っている。
別形態として、前記薄膜トランジスタにおいて、前記保護層は３００Ｎ／ｍ２よりも大きいヤング率を有する。
別形態として、前記薄膜トランジスタはさらに、上部保護フィルム、下部保護フィルム、およびバリアフィルムを備え、
前記上部保護フィルムは前記平坦化層の上方に配置され、前記下部保護フィルムは前記フレキシブル基板の下方に配置され、前記バリアフィルムは前記フレキシブル基板と前記ゲート絶縁層との間に配置されている。
本発明はまた、上記薄膜トランジスタを製造するための薄膜トランジスタ製造方法を提供する。前記方法は：アクティブ領域、ゲート絶縁層、ゲート、ソースとドレイン、およびパッシベーション層をフレキシブル基板上に連続的に形成するステップ；前記パッシベーション層上に保護層を形成するステップ；前記保護層上に平坦化層を形成するステップ；を有し、前記保護層は前記アクティブ領域と前記ゲートの真上に配置されている。
本発明はまた、上記薄膜トランジスタを備えるディスプレイパネルを提供する。
本発明はまた、上記ディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置を提供する。
従来技術と比較して、本発明に係る薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、およびディスプレイ装置は、以下の有意な効果を有する。
１．保護層は、薄膜トランジスタのパッシベーション層と平坦化層との間に形成され、アクティブ領域とゲートの真上に配置され、前記保護層がカバーする垂直領域内の半導体材料を保護する。したがって、曲げているとき、薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質を改善できる。
２．保護層が金属で作られている場合、ゲートに対して垂直な方向において、保護層はアクティブ領域をカバーし、ゲートとソースとの間のギャップをカバーするとともに、ゲートとドレインとの間のギャップをカバーする。ゲートの材料は良好な支持特性を有するので、保護層とゲートが重なる構造は、下部側における半導体材料も保護することができる。さらに、保護層とゲートは重なる領域が小さいので、薄膜トランジスタ上の保護層の寄生容量によって引き起こされる効果が抑制される。
本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの概略構造図である。 本発明の他実施形態に係る薄膜トランジスタの概略構造図である。
本発明の内容を明確にするとともに容易に理解できるようにするため、添付する図面と明細書を参照しながら、本発明の内容を以下に説明する。本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、当業者にとって既知の一般的な代替形態も本発明の保護範囲内に含まれることは、明らかである。
概略図を用いて本発明を詳細に説明する。本発明の実施例の詳細説明において、説明の便宜のため、図面の一部は一般的尺度にしたがって拡大していない場合があるが、これは本発明を限定するものとして解釈すべきではない。
本発明の要旨は、保護層が薄膜トランジスタのパッシベーション層と平坦化層との間に形成されており、アクティブ領域とゲートの真上に配置され、保護層がカバーする垂直領域内の半導体材料を保護することである。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージが回避され、デバイスの品質が向上する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの概略構造図である。図１に示すように、本実施形態に係る薄膜トランジスタは、アクティブ領域１１、ゲート絶縁層１２、ゲート１３、ソース１４とドレイン１５、パッシベーション層１６、平坦化層１７を備えており、これらはフレキシブル基板１０上に連続して形成されている。保護層１８は、パッシベーション層１６と平坦化層１７との間に形成され、アクティブ領域１１とゲート１３の真上に配置されている。
図１から分かるように、保護層１８はアクティブ領域１１とゲート１３の真上に配置され、ゲート１３に対して垂直な方向においてゲート１３を完全に覆っている。垂直方向においてゲート１３を完全に覆うことに加えて、保護層１８はさらに、ゲート１３とソース１４との間のギャップに対応する領域を覆うとともに、ゲート１３とドレイン１５との間のギャップを覆うことが望ましい。保護層１８の材料は、有機材料または金属であり、あるいは当業者にとって既知のその他材料であってもよい。保護層１８は、保護層１８の垂直領域において、薄膜トランジスタの半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。
保護層１８のヤング率は３００Ｎ／ｍ２よりも大きいことが望ましく、例えば３５０Ｎ／ｍ２、４００Ｎ／ｍ２、４５０Ｎ／ｍ２、または５００Ｎ／ｍ２である。これにより、保護層１８の下方における薄膜トランジスタの一部に対するストレスを、曲げている間において効果的に抑制することができる。
保護層１８が金属で作られているとき、金属保護層とゲート１３との間で寄生容量が生じ、これにより薄膜トランジスタの性能に影響する場合がある。したがって、薄膜トランジスタの他構造例において、金属保護層とゲート１３との間の重複領域を減少させてもよい。図２に示すように、保護層１８は金属で作られている。保護層１８は、ゲート１３の垂直方向においてアクティブ領域１１の一部を覆い、ゲート１３とソース１４との間のギャップを完全に覆うとともに、ゲート１３とドレイン１５との間のギャップを覆う。ゲート１３も金属で作られているので、それ自身が良好な支持特性を有し、したがって保護層１８は主にゲート１３とソース１４との間のギャップを保護するとともにゲート１３とドレイン１５との間のギャップを保護するために用いることができる。図２に示す構造において、保護層１８とゲート１３は、垂直方向において重なる領域はごくわずかである。保護層１８とゲート１３（ともに金属で作られている）が重なる構造は、下部側における半導体材料を保護することができる。さらに、保護層１８とゲート１３は重複領域が比較的小さいので、寄生容量を許容範囲内に制御することができる。例えば寄生容量を規定閾値未満に制御して、寄生容量が薄膜トランジスタに対して与える影響を低減することができる。
薄膜トランジスタはさらに、上部保護フィルム２０、下部保護フィルム２０、バリアフィルム３０、を備える。上部保護フィルム２０は平坦化層１７の上方に配置され、下部保護フィルム２０はフレキシブル基板１０の下方に配置されている。バリアフィルム３０はフレキシブル基板１０とゲート絶縁層１２との間に配置され、水分子と酸素分子に対する絶縁を提供する。さらに層間絶縁層１９が図１と図２の構造において形成され、層間絶縁層１９はゲート１３を覆っている。
従来の薄膜トランジスタに基づき、本発明に係る薄膜トランジスタは、パッシベーション層と平坦化層との間に形成された保護層を有し、下部側における半導体材料を保護することが分かる。したがって、薄膜トランジスタの部品は簡単に記載した。
＜実施の形態２＞
本発明は、実施形態１で説明した薄膜トランジスタを製造する方法を提供する。この方法は、アクティブ領域１１、ゲート絶縁層１２、ゲート１３、ソース１４とドレイン１５、パッシベーション層１６、をフレキシブル基板１０上に連続的に形成するステップを有し、保護層１８はパッシベーション層１６上に形成され、平坦化層１７は保護層１８上に形成され、保護層１８はアクティブ領域１１とゲート１３の真上に配置される。最終的に、図１または図２の構造が形成される。
保護層１８は、保護層１８の垂直領域において薄膜トランジスタの半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。
図１と図２がそれぞれ示すように、保護層１８は、実施形態１で説明した異なる保護層材料にしたがって、異なる構造に形成される。
＜実施の形態３＞
本実施形態は、実施形態１で説明した薄膜トランジスタを備えるディスプレイパネルを提供する。
本実施形態のディスプレイパネルは、実施形態１で説明した薄膜トランジスタを有する。したがって保護層は、薄膜トランジスタのパッシベーション層と平坦化層との間に形成され、アクティブ領域とゲートの真上に配置され、保護層がカバーする垂直領域内の半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。保護層が金属で作られているとき、ゲートの垂直方向において、保護層はアクティブ領域の一部を覆い、ゲートとソースとの間のギャップを完全に覆うとともに、ゲートとドレインとの間のギャップを覆う。ゲートの材料も良好な支持特性を有しているので、保護層とゲートが重なる構造は、下部側における半導体材料も保護することができる。さらに、保護層とゲートは重複領域が小さいので、寄生容量が薄膜トランジスタに対して与える影響を低減することができる。
＜実施の形態４＞
本実施形態は、実施形態３で説明したディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置を提供する。
本実施形態のディスプレイ装置は、実施形態３で説明したディスプレイパネルを有する。したがって保護層は、薄膜トランジスタのパッシベーション層と平坦化層との間に形成され、アクティブ領域とゲートの真上に配置され、保護層がカバーする垂直領域内の半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。保護層が金属で作られているとき、ゲートの垂直方向において、保護層はアクティブ領域の一部を覆い、ゲートとソースとの間のギャップを完全に覆うとともに、ゲートとドレインとの間のギャップを覆う。ゲートの材料も良好な支持特性を有しているので、保護層とゲートが重なる構造は、下部側における半導体材料も保護することができる。さらに、保護層とゲートは重複領域が小さいので、寄生容量によって引き起こされる、保護層の薄膜トランジスタに対する影響を低減することができる。
まとめると、本発明に係る薄膜トランジスタとその製造方法、ディスプレイパネル、およびディスプレイ装置において、保護層は、薄膜トランジスタのパッシベーション層と平坦化層との間に形成され、アクティブ領域とゲートの真上に配置され、保護層がカバーする垂直領域内の半導体材料を保護する。したがって、曲げている間における薄膜トランジスタの材料の一部に対するストレスが減少し、薄膜トランジスタデバイスを曲げている間における半導体材料に対するダメージを回避して、デバイスの品質が向上する。保護層が金属で作られているとき、ゲートの垂直方向において、保護層はアクティブ領域の一部を覆い、ゲートとソースとの間のギャップを完全に覆うとともに、ゲートとドレインとの間のギャップを覆う。ゲートの材料も良好な支持特性を有しているので、保護層とゲートが重なる構造は、下部側における半導体材料も保護することができる。さらに、保護層とゲートは重複領域が小さいので、寄生容量が薄膜トランジスタに対して与える影響を低減することができる。
以上は本発明の望ましい実施形態を説明したに過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。以上の開示にしたがって当業者がなすことができる任意の変更や修正は、特許請求範囲の保護に含まれる。

Claims (10)

  1. フレキシブル基板上に連続的に形成されたアクティブ領域、ゲート絶縁層、ゲート、ソースとドレイン、パッシベーション層、および平坦化層を備え、前記パッシベーション層と前記平坦化層との間に保護層が配置され、前記保護層は前記アクティブ領域と前記ゲートの真上に配置されている
    ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 前記保護層は、前記ゲートに対して垂直な方向において、前記ゲートを完全に覆っている
    ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
  3. 前記保護層は、有機材料によって作られている
    ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
  4. 前記保護層は、金属によって作られている
    ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
  5. 前記保護層は、前記ゲートに対して垂直な方向において、前記ゲートと前記ソースとの間のギャップを覆うとともに、前記ゲートと前記ドレインとの間のギャップを覆っている
    ことを特徴とする請求項４記載の薄膜トランジスタ。
  6. 前記保護層は、３００Ｎ／ｍ２よりも大きいヤング率を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
  7. 前記薄膜トランジスタはさらに、上部保護フィルム、下部保護フィルム、およびバリアフィルムを備え、
    前記上部保護フィルムは前記平坦化層の上方に配置され、前記下部保護フィルムは前記フレキシブル基板の下方に配置され、前記バリアフィルムは前記フレキシブル基板と前記ゲート絶縁層との間に配置されている
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の薄膜トランジスタ。
  8. 請求項１から７のいずれか１項記載の薄膜トランジスタを製造する方法であって、
    アクティブ領域、ゲート絶縁層、ゲート、ソースとドレイン、およびパッシベーション層をフレキシブル基板上に連続的に形成するステップ、
    前記パッシベーション層上に保護層を形成するステップ、
    前記保護層上に平坦化層を形成するステップ、
    を有し、
    前記保護層は、前記アクティブ領域と前記ゲートの真上に配置されている
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項１から７のいずれか１項記載の薄膜トランジスタを備えることを特徴とするディスプレイパネル。
  10. 請求項９記載のディスプレイパネルを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
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