JP2020205402A - 薄膜デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
以下において、薄膜デバイスの例として、OLED(Organic Light−Emitting Diode)表示装置を説明する。本開示のOLED表示装置は、画素回路内及び/又は周辺回路内に、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ(LTPS TFT)と酸化物半導体TFTとを含み、それらのソース/ドレインが(物理的に)接続されている。
[表示装置構成]
図1は、OLED表示装置1の構成例を模式的に示す。OLED表示装置1は、OLED素子が形成されるTFT(Thin Film Transistor)基板10と、有機発光素子を封止する封止基板20と、TFT基板10と封止基板20とを接合する接合部(ガラスフリットシール部)30を含んで構成されている。TFT基板10と封止基板20との間には、例えば、乾燥窒素が封入されており、接合部30により封止されている。封止基板20及び接合部30は封止構造部の一つであり、他の例として、封止構造部は、例えば薄膜封止構造(TFE:Thin Film Encapsulation)を有してもよい。
TFT基板10上には、複数の副画素(単に画素とも呼ぶ)のアノード電極にそれぞれ供給する電流を制御する複数の画素回路が形成されている。図2Aは、画素回路の構成例を示す。各画素回路は、駆動トランジスタT1と、選択トランジスタT2と、エミッショントランジスタT3と、保持容量C1とを含む。画素回路は、OLED素子E1の発光を制御する。トランジスタは、TFTである。
以下において、相互接続された、低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの構成例を説明する。以下に説明する例において、酸化物半導体はIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)であるとする。本明細書で説明する構成は、他の酸化物半導体の素子に適用することができる。
次に図3に示すTFT510及び560の製造方法を説明する。図4は、これらの製造方法の一例を示すフローチャートである。製造方法は、絶縁基板101上に低温ポリシリコン層を形成する(S101)。具体的には、例えばCVD法によってアモルファスシリコンを堆積し、エキシマレーザアニールにより結晶化して、(低温)ポリシリコン膜を形成する。フォトリソグラフィによるパターニングによってポリシリコン膜は島状に加工される。
互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図7は、互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT512及び酸化物半導体TFT562の断面構造を示す。以下においては、図3に示す構成例との相違点を主に説明する。
互いのソース/ドレインが金属膜を介して接続されている低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図9は、互いのソース/ドレインが金属膜を介して接続されている低温ポリシリコンTFT514及び酸化物半導体TFT564の断面構造を示す。以下においては、図7に示す構成例との相違点を主に説明する。
互いのソース/ドレインがビアを介して接続されている低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの一方の半導体膜が他方の半導体膜よりも上層に配置され、それらの間の絶縁膜を貫通するビアにより、積層方向において見て互いに重なる部分が接続されている。ビアは、上層の半導体で形成されている。以下においては、酸化物半導体膜が上層に配置されている例が説明される。
図11Aは、互いのソース/ドレインがビアを介して接続されている低温ポリシリコンTFT516及び酸化物半導体TFT566の断面構造を示す。以下においては、図3に示す構成例との相違点を主に説明する。図3に示す構成例において、低温ポリシリコン層とIGZO層(酸化物半導体層)とは、同一の絶縁層(絶縁基板101)上に形成されている。図11Aに示す例において、これらは、異なる絶縁層上に形成されている。
互いのソース/ドレインが積層されたビア及び金属膜により接続されている低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図17は、互いのソース/ドレインが積層されたビア及び金属膜により接続されている低温ポリシリコンTFT518及び酸化物半導体TFT568の断面構造を示す。以下においては、図11に示す構成例との相違点を主に説明する。
ここまでの実施形態では、互いのソース/ドレインがビアを介して接続されている低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの構成を示してきた。このような構成に対して、図19に示すように、ビア部で低抵抗LTPSと接続されている低抵抗IGZO部352と、酸化物半導体TFTのソース/ドレインを形成する低抵抗IGZO部351とがお互いに繋がることなく個別パターンとして形成されていてもよい。低抵抗IGZO部351、352は、金属層M3の電極353により相互接続されている。
互いのソース/ドレインがビアを介して接続されている低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図21は、互いのソース/ドレインがビアを介して接続されている、低温ポリシリコンTFT520及び酸化物半導体TFT570の断面構造を示す。以下においては、図11Aに示す構成例との相違点を主に説明する。
互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図23は、互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT522及び酸化物半導体TFT572の断面構造を示す。以下においては、図3に示す構成例との相違点を主に説明する。
互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。以下においては、図7に示す構成例との相違点を主に説明する。以下に説明する構成例は、ポリシリコン薄膜トランジスタの少なくとも一部覆うシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜と酸化物半導体薄膜トランジスタとの間のシリコン酸化膜と、を含む。シリコン窒化膜によりポリシリコンの水素化処理を省略し、シリコン酸化膜によりシリコン窒化膜内の水素が酸化物半導体膜へ拡散するのを抑制する。
互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT及び酸化物半導体TFTの他の構成例を示す。図27は、互いのソース/ドレインが直接に接触している低温ポリシリコンTFT528及び酸化物半導体TFT578の断面構造を示す。実施形態1の図3の構成例と比較して、低温ポリシリコン層と酸化物半導体層の成膜順序が逆である。なお、他の実施形態においても、低温ポリシリコン層と酸化物半導体層の成膜順序が逆でもよい。
Claims (19)
- ポリシリコン素子と、
酸化物半導体素子と、
を含み、
前記ポリシリコン素子は、低抵抗ポリシリコンからなる第1部分を含み、
前記酸化物半導体素子は、低抵抗酸化物半導体からなる第2部分を含み、
前記第1部分と前記第2部分とは、互いに重るように積層され、接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項1に記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分と前記第2部分とは接触している、
薄膜デバイス。 - 請求項1に記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分と前記第2部分とは、金属膜を介して接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項1に記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分と前記第2部分とは金属シリサイド膜を介して接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項4に記載の薄膜デバイスであって、
前記金属シリサイド膜は、前記酸化物半導体の構成元素の少なくとも一つ、シリコン元素、及び金属元素から成る混合層である、
薄膜デバイス。 - 請求項1に記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分及び前記第2部分の一方は、他方より上層に配置され、
前記第1部分及び前記第2部分は、前記一方の材料からなるビアを介して接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項1に記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分と前記第2部分とに、コンタクト抵抗を低下させるようにイオンが注入されている、
薄膜デバイス。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の薄膜デバイスであって、
前記ポリシリコン素子は、ポリシリコン薄膜トランジスタであり、
酸化物半導体素子は、酸化物半導体薄膜トランジスタであり、
前記第1部分は、前記ポリシリコン薄膜トランジスタのソース/ドレインに含まれ、
前記第2部分は、前記酸化物半導体薄膜トランジスタのソース/ドレインに含まれている、
薄膜デバイス。 - 請求項8に記載の薄膜デバイスであって、
前記ポリシリコン薄膜トランジスタは、チャネルの上にゲート絶縁膜を介して配置されたゲートを含み、
前記ゲートは層間絶縁膜で覆われ、
前記酸化物半導体薄膜トランジスタの前記ソース/ドレインの一部は、前記層間絶縁膜上に形成されている、
薄膜デバイス。 - 請求項8記載の薄膜デバイスであって、
前記第1部分は層間絶縁膜で覆われ、
前記層間絶縁膜の上に前記第2部分が配置され、
前記第1部分と前記第2部分とは、前記層間絶縁膜内に形成されたビアを介して接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項10記載の薄膜デバイスであって、
前記ビアに金属シリサイド膜が存在する、
薄膜デバイス。 - 請求項11に記載の薄膜デバイスであって、
前記ビアに存在する金属シリサイド膜が、前記酸化物半導体の構成元素の少なくとも一つ、シリコン元素、及び金属元素を含む混合層である、
薄膜デバイス。 - 請求項8に記載の薄膜デバイスであって、
前記ポリシリコン薄膜トランジスタは、第1ソース/ドレイン及び第2ソース/ドレインを含み、
前記第1ソース/ドレインは前記第1部分を含み、
前記第2ソース/ドレインは、前記第2部分と同一層内に形成されている低抵抗酸化物半導体膜を介して金属膜と接続されている、
薄膜デバイス。 - 請求項8に記載の薄膜デバイスであって、
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの少なくとも一部覆うシリコン窒化膜と、
前記シリコン窒化膜と前記酸化物半導体薄膜トランジスタとの間のシリコン酸化膜と、
をさらに含む、
薄膜デバイス。 - 請求項14に記載の薄膜デバイスであって、
前記シリコン窒化膜内に形成された前記ビア内において前記第1部分と前記第2部分とが接続されており、前記ビア内の前記第2部分から面内で離れた位置に形成された第2部分が酸化物半導体薄膜トランジスタのソース/ドレインを形成しており、前記ビア内の前記第2部分と前記面内で離れた位置に形成された第2部分とが金属膜で接続されている、
薄膜デバイス。 - 薄膜デバイスの製造方法であって、
高抵抗ポリシリコンからなる第3部分と低抵抗ポリシリコンからなる第4部分とを含む、ポリシリコン膜を形成し、
高抵抗酸化物半導体からなる第5部分と、低抵抗酸化物半導体からなり、前記第4部分と重るように積層され接続されている第6部分と、を含む、酸化物半導体膜を形成する、
ことを含む、薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16に記載の薄膜デバイスの製造方法であって、
前記第4部分と前記第6部分とを含む積層部に、イオンを注入することをさらに含む、
薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16に記載の薄膜デバイスの製造方法であって、
前記酸化物半導体膜の形成は、前記ポリシリコン膜の形成の後、
アルゴンガスのみによるスパッタ法により、前記第4部分を覆うように第1酸化物半導体膜を形成し、
アルゴンガス及び酸素ガスによるスパッタ法により、前記第1酸化物半導体膜上に第2酸化物半導体膜を形成する、ことを含む、
薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16に記載の薄膜デバイスの製造方法であって、
前記ポリシリコン膜の前記第4部分以外の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜を形成した後に、前記酸化物半導体膜を形成する、
薄膜デバイスの製造方法。
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