JPWO2012137251A1 - 表示装置用薄膜半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10について、以下説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10の構成を模式的に示した断面図である。
以下、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10の製造方法について、図2A〜図2Mを用いて説明する。図2A〜図2Mは、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10の製造方法における各工程の構成を模式的に示した断面図である。
次に、上記のように製造された本実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10における界面層6の構成について、図3A及び図3Bを用いて説明する。図3Aは、上記の製造方法によって作製した表示装置用薄膜半導体装置10(図2Kの破線で囲まれる領域Aの部分)における断面TEM像である。また、図3Bは、図3Aの破線で囲まれる領域Bの断面構造を説明するための模式図である。
次に、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10の第1の作用効果について、図6A及び図6Bを用いて説明する。図6Aは、従来例に係る表示装置用薄膜半導体装置100の作用を説明するための図である。図6Bは、図1に示す本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10の第1の作用効果を説明するための図である。なお、図6Aに示す実線矢印及び図6Bに示す破線矢印は、バックチャネル(バック経路)、すなわち、リーク電流の流れを示している。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Aについて、図10A〜図10Eを用いて説明する。図10A〜図10Eは、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Aの製造方法における一部の工程を示す断面図である。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Bについて、図16A〜図16Eを用いて説明する。図16A〜図16Eは、本発明の第3の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Bの製造方法における一部の工程を示す断面図である。
次に、本発明の第4の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Cについて、図17を用いて説明する。図17は、本発明の第4の実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置10Cの構成を模式的に示しめした断面図である。
次に、上記の各実施の形態に係る表示装置用薄膜半導体装置を表示装置に適用した例について、図18を用いて説明する。なお、本実施の形態では、有機EL表示装置への適用例について説明する。
2、31G、32G ゲート電極
3 ゲート絶縁膜
4、104 チャネル層
5、105、205 チャネル保護層
6、206 界面層
7 コンタクト層
8 ソースドレイン金属膜
8s、31S、32S ソース電極
8d、31D、32D ドレイン電極
10、10A、10B、10C、100、200 表示装置用薄膜半導体装置
20 有機EL表示装置
21 アクティブマトリクス基板
22 画素
23 画素回路
24 陽極
25 有機EL層
26 陰極
27 ソース線
28 ゲート線
31 駆動トランジスタ
32 スイッチングトランジスタ
33 有機EL素子
34 コンデンサ
35 電源線
41 第1チャネル層
42 第2チャネル層
70 非晶質シリコン層
Claims (24)
- 基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成され、表面に凸形状を持つチャネル層と、
前記チャネル層の凸形状の上に形成され、シリコン、酸素及びカーボンを含む有機材料を含有するチャネル保護層と、
前記チャネル層の凸形状の上面と前記チャネル保護層との界面に形成され、カーボンを主成分として含み、その主成分であるカーボンは前記有機材料に由来するカーボンである界面層と、
前記チャネル保護層の端部の上部及び側部、前記チャネル保護層の側部につらなる前記界面層の側部、前記界面層の側部につらなる前記チャネル層の凸形状の側部、並びに前記チャネル層の前記凸形状の側部につらなる前記チャネル層の上部に沿って形成されたソース電極及びドレイン電極と、を具備する、
表示装置用薄膜半導体装置。 - さらに、前記チャネル保護層の端部の上面及び側面、前記チャネル保護層の側面につらなる前記界面層の側面、前記界面層の側面につらなる前記チャネル層の凸形状の側面、並びに前記チャネル層の前記凸形状の側面につらなる前記チャネル層の上面に形成された2つのコンタクト層を具備し、
前記ソース電極は、前記2つのコンタクト層のうちの一方の上に形成され、
前記ドレイン電極は、前記2つのコンタクト層のうちの他方の上に形成される、
請求項1記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記チャネル層の凸形状の両側の下部は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と前記チャネル層との間の電荷の移動経路となる、
請求項1又は請求項2記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記チャネル層の凸形状部分における膜厚と前記チャネル層の凸形状の両側の下部における膜厚との膜厚差は2nm以上である、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記チャネル保護層の幅は、前記チャネル層の凸形状の上部の上面の幅と同一幅である、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層に含まれるカーボンの濃度は、前記チャネル層に含まれる不純物としてのカーボンの濃度の50倍以上である、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層に含まれるカーボンの濃度は、5×1020[atoms/cm3]以上である、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記有機材料は硫黄を含む、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層に含まれる硫黄の濃度は、前記チャネル層に含まれる不純物としての硫黄の濃度の100倍以上である、
請求項8記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層に含まれる硫黄の濃度は、5×1019[atoms/cm3]以上である、
請求項8記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層は、比抵抗が2×106[Ω・cm]以上である、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記界面層の厚みは、1nm以上、5nm以下である、
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記チャネル層は、
凸形状の下部が多結晶半導体層からなる第1チャネル層と、
前記第1チャネル層上に形成された非晶質半導体層からなり、表面に凸形状を持つ第2チャネル層と、を含む、
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記多結晶半導体層は多結晶シリコンであり、
前記非晶質半導体層は非晶質シリコンである、
請求項13記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 前記多結晶半導体層は、平均粒径が10nmから50nmの微結晶性半導体層を含む、
請求項13記載の表示装置用薄膜半導体装置。 - 基板を準備する第1工程と、
前記基板上にゲート電極を形成する第2工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する第3工程と、
前記ゲート絶縁膜上にチャネル層を形成する第4工程と、
前記チャネル層上に、シリコン、酸素及びカーボンを含む有機材料を塗布してチャネル保護層を形成する第5工程と、
前記チャネル保護層をベークすることにより、前記チャネル層と前記チャネル保護層との界面に、カーボンを主成分として含み、その主成分であるカーボンは前記有機材料に由来するカーボンである界面層を形成する第6工程と、
所定のエッチング方法により前記チャネル層のチャネル領域を残すように前記チャネル保護層及び前記チャネル層をエッチングすることにより、前記チャネル層に凸形状を形成するとともに前記チャネル層の凸形状の上に前記チャネル保護層を残留させる第7工程と、
前記チャネル保護層の端部の上部及び側部、前記チャネル保護層の側部につらなる前記界面層の側部、前記界面層の側部につらなる前記チャネル層の凸形状の側部、並びに前記チャネル層の前記凸形状の側部につらなる前記チャネル層の上部に沿ってソース電極及びドレイン電極を形成する第8工程と、を含む、
表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記所定のエッチング方法は、ドライエッチングである、
請求項16に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記第7工程と前記第8工程との間に、
前記チャネル保護層の端部の上面及び側面、前記チャネル保護層の側面につらなる前記界面層の側部、前記界面層の側部につらなる前記チャネル層の凸形状の側面、並びに前記チャネル層の前記凸形状の側面につらなる前記チャネル層の上面に、2つのコンタクト層を形成する工程を含み、
前記第8工程において、
前記ソース電極は、前記2つのコンタクト層のうちの一方の上に形成され、前記ドレイン電極は前記2つのコンタクト層のうちの他方の上に形成される、
請求項16又は請求項17記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記第6工程から前記第8工程の間のいずれかの段階において、前記チャネル保護層に酸素プラズマ処理を行う工程を含む、
請求項16〜請求項18のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記酸素プラズマ処理は、前記チャネル保護層内の有機成分を分解し、前記チャネル保護層に含まれるシリコンに酸素原子を結合させて酸化シリコンとする、
請求項19に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記酸素プラズマ処理は、パワー密度が3〜30[W/cm2]、温度が50〜350[℃]、圧力が1〜10[Torr]の範囲にてなされる、
請求項19又は請求項20記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記第6工程から前記第8工程の間のいずれかの段階において、前記チャネル保護層に第2ベーク処理を行う工程を含む、
請求項16〜請求項18のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記酸素プラズマ処理に先立って前記チャネル保護層に第2ベーク処理を行う工程を含む、
請求項19から請求項21のいずれか1項に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。 - 前記第2ベーク処理は、温度が300〜350[℃]の範囲にてなされる、
請求項22又は請求項23に記載の表示装置用薄膜半導体装置の製造方法。
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