JP5272280B2 - 薄膜トランジスタアレイとディスプレイ及び薄膜トランジスタアレイの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタアレイとディスプレイ及び薄膜トランジスタアレイの製造方法 Download PDFInfo
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Description
成膜温度を400〜500℃程度に低減できたことにより、石英よりも安価なガラスが使用されている。
これは、従来のアモルファスシリコン薄膜トランジスタ(非特許文献1参照)を元に、チャネル幅Wを大きくすべく、チャネルをミアンダ状にしたもの(特許文献1参照)である。
絶縁基板1上に、絶縁基板1に対して垂直方向から見てほぼ長方形のゲート電極2が形成され、その上に、ゲート絶縁膜3が形成され、その上に、絶縁基板1に対して垂直方向から見てほぼ長方形の領域にソース電極4およびドレイン電極5と、ソース電極4とドレイン電極5を接続する半導体層6が形成されている。
ここで半導体層6をディスペンサ等の液滴塗布法で形成すると、液滴は円形に広がるため、絶縁基板1に対して垂直方向から見てほぼ長方形のチャネル領域を大きく越えて形成される。
また、チャネル領域はマトリクス内の画素領域の端に形成されているため、半導体がソース電極4およびドレイン配線5’間(その下にはゲート電極が存在しない)を繋いでoff電流を大きくすることがあった。
また、チャネル以外の部分でリーク電流が流れ、off電流を大きくする原因になっていた。
また、off電流が小さく、on電流の大きい良好な特性の薄膜トランジスタを提供するものである。
また、チャネルの外周が円であることにより、円形塗布された半導体層を有効に使える(チャネル幅を大きくとれる)。
また、チャネル領域が画素の中央付近にあることにより、ソース電極およびドレイン配線間を半導体が繋ぐことを防止できる。
まず、絶縁基板1上にゲート電極2およびゲート配線2‘を形成する(図7(a)参照:上面図で基板1は非表示)。
また、ゲート絶縁膜3上フォトレジストパターンを形成した後、導電膜を成膜しリフトオフしてもよい。
あるいは、他の方法でもよい。
これらは、原料溶液を液滴塗布した後に焼成することによって得られる。
あるいは、無機材料でも、液滴塗布できるものであれば使用可能である。
例えば、酸化物半導体のゾルゲル材料や、Siナノワイヤ等が挙げられる。
ただしインクジェットの場合でも、チャネル中央付近に集中的に塗布して球状の液滴にすることが、本発明の特徴である。
そのビアホールに導電性ペーストをドクターブレードによって埋め込んだ後に焼成する方法を用いることができる。
絶縁基板1上に、ゲート電極2が形成され、その上がゲート絶縁膜3で覆われている。
その上にソース電極4、ドレイン電極5が形成され、その上が半導体層6で覆われている。
ソース電極4とドレイン電極5の間隙が半導体層6で接続された部分がチャネルとなる。本発明では、チャネル領域が各マトリクス領域(当該薄膜トランジスタに対応するソース電極およびドレイン電極領域)のほぼ中央に位置する(少なくとも各マトリクス領域の中心がチャネル外周内に位置する)ことと、チャネル領域の外周が円形である(チャネル領域全体がちょうど円に納まる)ことを特徴とする。
チャネル領域が長方形である従来例(図9)に比べて、同じ半導体塗布量、同じチャネル長において、大きなチャネル幅にでき、大きなon電流が得られる。
チャネルの外周が円形であることは図1と同様であるが、チャネルの大部分が同心円状に形成されている。
この構造は、半導体層6が放射方向に高移動度配向する場合に、on電流の大きい良好な特性をもたらす。
滴下された液滴11は球面状であるが、周囲で溶媒が急速に蒸発するため、中心から周囲に向かって液体の流動12が起こる。
この流動12に伴って、半導体層6の配向が生じ、移動度の異方性をもたらす。
半導体層6が半径方向に高移動度になる場合、図2のようにチャネルの大部分が同心円状に形成されていると、on電流の大きい良好な特性が得られる。
ゲート電極2、ソース電極4、ドレイン電極5由来の電界を上部画素電極8で遮断し、ゲート電極2、ソース電極4、ドレイン電極5に対して上部画素電極8の反対側への電界の影響を無くすことができるためである。
例えば図6のように、ゲート電極2およびゲート配線2’と同時に、キャパシタ下部電極10、キャパシタ配線10’を設ける。
ソース電極4/ゲート絶縁膜3/キャパシタ下部電極10が保持容量をなし、電荷を蓄積することにより、薄膜トランジスタのoff電流による電位変動を低減する。
絶縁基板1として、厚さ125μmのポリエチレンナフタレート(PEN)を用意し、その絶縁基板1上にAlをスパッタ成膜し、フォトリソおよびエッチングによって、厚さが100nmのゲート電極2、ゲート配線2’、キャパシタ下部電極10、キャパシタ配線10’を作製した。
厚さはCrが5nm、Auが30nm、チャネルの外周は直径300μmの円形であった。
また、Vd=20V、Vg=0VにおいてId=1pA程度であった(off電流)。
チャネル長5μm/チャネル幅2.5mmであり、Vd=Vg=20VにおいてId=5μAが得られた(on電流)。
また、Vd=20V、Vg=0VにおいてId=1pA程度であった(off電流)。
on電流の改善は、移動度の異方性によるものである。
実施例1と同等の工程によって、図9のチャネル領域の外周が長方形でチャネル部はマトリクス内の画素領域の端に形成されている薄膜トランジスタアレイを作製した。
チャネル長5μm/チャネル幅1mmであり、Vd=Vg=20VにおいてId=0.6μAであった(on電流)。
また、Vd=20V、Vg=0VにおいてId=1nA程度であった(off電流)。
on電流が小さいのは、チャネル領域が長方形なのでチャネル幅を大きくできなかったため、off電流が大きいのはゲート電極2が無い部分においてソース電極4とドレイン配線5’間を半導体層6が繋いだためである。
2 … ゲート電極
2’ … ゲート配線
3 … ゲート絶縁膜
4 … ソース電極
5 … ドレイン電極
5’ … ドレイン配線
6 … 半導体層
7 … 層間絶縁膜
8 … 上部画素電極
9 … 導電ビア
10 … キャパシタ下部電極
10’… キャパシタ配線
11 … 液滴
12 … 液の流動方向
Claims (6)
- 少なくとも、絶縁基板上に形成されたゲート電極と、その上に形成されたゲート絶縁膜と、その上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極を接続する半導体層とを有する薄膜トランジスタセル素子が複数個マトリクス状に配置された薄膜トランジスタアレイであって、
前記ソース電極とドレイン電極を、絶縁基板に対して垂直方向から見て同心円状に形成することで、半径方向がチャネル長方向、円周方向がチャネル幅方向となる同心円状のチャネル部を形成しており、
前記の半導体層は、円形であり、絶縁基板に対して垂直方向から見た外周が前記円に納まる形状のチャネル部を覆っており、高移動度配向している半導体からなり、
前記半導体が、放射方向に高移動度配向していることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。 - 少なくとも、絶縁基板上に形成されたゲート電極と、その上に形成されたゲート絶縁膜と、その上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極を接続する半導体層とを有する薄膜トランジスタセル素子が複数個マトリクス状に配置された薄膜トランジスタアレイであって、
前記ソース電極を、絶縁基板に対して垂直方向から見て放射状に形成し、前記ソース電極を囲うように前記ドレイン電極を形成することで、半径方向がチャネル幅方向、円周方向がチャネル長方向となる放射状のチャネル部を形成しており、
前記の半導体層は、円形であり、絶縁基板に対して垂直方向から見た外周が前記円に納まる形状のチャネル部を覆っており、高移動度配向している半導体からなり、
前記半導体が、円周方向に高移動度配向していることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。 - 請求項1または2のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイの上に、層間絶縁膜と、その上に上部画素電極と、該上部画素電極とソース電極を接続する導電ビアを有することを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
- 前記の半導体層が、有機半導体層であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイを用いたことを特徴とするディスプレイ。
- 少なくとも、絶縁基板上にゲート電極およびゲート配線を形成する工程と、その上にゲート絶縁膜を形成する工程と、その上にソース電極、ドレイン電極およびドレイン配線を形成する工程と、ソース電極とドレイン電極を接続する半導体層を形成する工程とを有する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、該半導体層を形成する工程が前記半導体層を液滴塗布により形成する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製造方法。
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