KR101840622B1 - 박막 트랜지스터와 그 제작 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터의 온 전류를 크게 한다.
박막 트랜지스터의 백채널부에 볼록부를 형성한다. 상기 볼록부는 소스 또는 드레인으로부터 채널 형성 영역까지 이끈 백채널부의 접선을 피하도록 형성된다. 상기 볼록부로 전하의 트랩 개소와 온 전류의 경로를 멀리할 수 있어서 온 전류를 크게 할 수 있다. 백채널부 측면의 형상은 곡면이라도 좋고 단면에서 직선으로 나타내는 형상이라도 좋다. 또한, 일괄적으로 에칭함으로써 이러한 형상을 형성하는 방법을 제공한다.

Description

박막 트랜지스터와 그 제작 방법{THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 박막 트랜지스터 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 박막 트랜지스터를 갖고 상기 박막 트랜지스터의 제작 방법을 적용할 수 있는 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 절연성 표면을 갖는 기판(예를 들어, 유리 기판) 위의 반도체 박막(두께 수nm 이상 수백nm 이하 정도)으로 구성된 박막 트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)가 주목을 받고 있다. TFT는 예를 들어, 액정 표시 장치 등 표시 장치의 스위칭 소자로서 개발이 시급해지고 있다. TFT에는 주로 비정질 반도체 또는 다결정 반도체가 사용되지만, 미결정 반도체를 사용한 것도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1). 표시 장치에서는 탑재하는 TFT의 스위칭 특성이 표시 품질이나 소비 전력에 영향을 미친다.
TFT의 스위칭 특성을 평가하는 파라미터의 한 가지로 전류의 온/오프비를 들 수 있다. 전류의 온/오프비를 높이기 위해서는 온 전류를 크게 하고 오프 전류를 작게 하면 좋다.
또한, 본 명세서에서 ‘온/오프비’란 TFT의 오프 전류에 대한 온 전류의 비율을 말한다. ‘오프 전류’란 TFT가 오프 상태일 때 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 말하고, ‘온 전류’란 TFT가 온 상태일 때 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 말한다.
특개 2009-044134호 공보
본 발명의 일 형태는 온 전류가 크고 온/오프비가 높은 TFT를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 온 전류가 크고 온/오프비가 높은 TFT를 간략하게 제작하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 형태는 절연 게이트형 트랜지스터를 구성하는 반도체층에 소스와 드레인 사이의 전계를 완화하는 구조가 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 트랜지스터의 백채널부에 단차부(볼록부)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 단차부(볼록부)가 반도체층에 형성됨으로써 백채널부에서 전계의 집중이 완화된다.
또한, 본 명세서에서 ‘백채널부’란 소스와 드레인 사이에 존재하는, 게이트 전극 및 게이트 절연층과 반대쪽의 반도체층의 부분을 말한다.
본 발명의 일 형태는 적어도 일부분에 곡면이 포함되고 백채널부가 형성된 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 백채널부에 단차부를 갖고, 한 단면에서 상기 반도체층의 소스 또는 드레인으로부터 채널에 이르는 상기 백채널부의 상기 반도체층 내에 모두 포함되는 곡면의 모든 접선이 상기 단차부를 피하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 반도체층, 및 소스와 드레인 사이에 적어도 일부분에 곡면이 포함되고 백채널부가 형성된 버퍼층이 되는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 백채널부에 단차부를 갖고, 한 단면에서 상기 반도체층의 소스 또는 드레인으로부터 채널 형성 영역에 이르는 상기 백채널부의 상기 반도체층 내에 모두 포함되는 곡면의 모든 접선이 상기 단차부를 피하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
상술한 구성의 박막 트랜지스터에서 상기 반도체층 내에 모두 포함되는 곡면의 모든 접선이 상기 단차부의 선단을 피하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역을 포함하는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 반도체층이 적어도 제 1 측면 내지 제 3 측면을 갖고, 한 단면에서 상기 제 2 측면은 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면 사이에 형성되고, 상기 제 1 측면 내지 제 3 측면의 테이퍼각은 각도가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 반도체층과 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 버퍼층은 적어도 제 1 측면 내지 제 3 측면을 갖고, 한 단면에서 상기 제 2 측면은 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면 사이에 형성되고, 상기 제 1 측면 내지 제 3 측면의 테이퍼각은 각도가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 반도체층과 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 버퍼층은 적어도 제 1 측면 내지 제 3 측면을 갖고, 한 단면에서 상기 제 2 측면은 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면 사이에 형성되고, 상기 제 1 측면 내지 제 3 측면의 테이퍼각 중 상기 제 2 측면의 테이퍼각만 각도가 상이한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 반도체층과 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 버퍼층은 적어도 제 1 측면 내지 제 3 측면을 갖고 상기 제 1 측면 내지 제 3 측면은 곡면이고, 한 단면에서 상기 제 2 측면은 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면 사이에 형성되고, 상기 제 1 측면 내지 제 3 측면에서는 곡률 반경 및 곡률을 결정하는 원의 중심 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
본 발명의 일 형태는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 반도체층과 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터이며, 상기 버퍼층은 적어도 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖고 상기 제 1 측면 및 제 2 측면은 곡면이고, 한 단면에서 상기 제 1 측면 및 제 2 측면에서는 곡률 반경 및 곡률을 결정하는 원의 중심 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 상이한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터이다.
또한, 본 명세서에서 ‘막’이란 CVD법(플라즈마 CVD법 등을 포함함) 또는 스퍼터링법 등으로 피형성면의 전체면에 형성된 것을 말한다. 한편, ‘층’이란 ‘막’이 가공되어 형성된 것, 또는 피(被)형성면의 전체면에 형성되어 가공될 필요가 없는 것을 말한다.
본 발명의 일 형태인 TFT에 의하여, 온 전류가 크고 온/오프비가 높은 TFT를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 형태인 TFT의 제작 방법에 의하여, 온 전류가 크고 온/오프비가 높은 TFT를 간략하게 제작할 수 있다.
도 1은 실시형태 1의 TFT의 단면도 및 상면도.
도 2는 실시형태 1의 TFT의 단면도 및 상면도.
도 3은 실시형태 1의 TFT의 단면도 및 상면도.
도 4는 실시형태 1의 TFT의 단면도 및 상면도.
도 5는 실시형태 1의 TFT의 단면도 및 상면도.
도 6은 계산 결과를 설명하는 도면.
도 7은 계산 결과를 설명하는 도면.
도 8은 계산 결과를 설명하는 도면.
도 9는 계산 결과를 설명하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 도 1의 TFT의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 도 1의 TFT의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 12a 내지 도 12e는 도 1의 TFT의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 도 1의 TFT의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 14a 내지 도 14c는 실시형태 3을 설명하는 도면.
도 15는 실시형태 3을 설명하는 도면.
도 16a 내지 도 16d는 실시형태 4의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 17a 내지 도 17c는 도 1의 TFT의 백채널부의 측면을 설명하는 도면.
도 18a 내지 도 18f는 도 1의 TFT의 백채널부의 측면을 설명하는 도면.
이하에서는 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 제시하는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것이 아니다. 또한, 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명하는 데, 같은 것을 가리키는 부호는 상이한 도면간이라도 공통적으로 사용한다. 또한, 같은 것을 가리킬 때는 해치 패턴(hatch pattern)을 같게 하여 특히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다. 또한, 편의상, 절연층을 상면도에 도시하지 않는 경우도 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태는 본 발명의 일 형태인 TFT의 일례에 대하여 설명한다.
도 1에 본 실시형태의 TFT의 단면도와 상면도를 도시한다. 또한, 단면도는 상면도의 X-Y에서 절단한 것을 도시한다. 도 1에 도시하는 TFT는 기판(100) 위에 형성되고, 제 1 배선층(102)과, 제 1 배선층(102)을 덮어 형성된 절연층(104)과, 제 1 배선층(102)과 전체면이 중첩되어 형성된 제 1 반도체층(106)과, 제 1 반도체층(106) 위에 접하고 서로 이격하여 형성되고 제 1 반도체층(106)보다 캐리어 이동도가 낮은 제 2 반도체층(108)과, 제 2 반도체층(108)에 접하여 형성된 불순물 반도체층(110)과, 적어도 불순물 반도체층(110)에 접하여 형성된 제 2 배선층(112)을 갖고, 제 2 반도체층(108)의 백채널부에 단차부를 갖는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 1에 도시하는 TFT는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 제 1 반도체층(106)과, 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 제 2 반도체층(108)을 갖고, 제 2 반도체층(108)은 제 1 측면(109A) 및 제 2 측면(109B) 및 제 3 측면(109C)을 갖고, 제 2 측면(109B)은 제 1 측면(109A)과 제 3 측면(109C) 사이에 형성되고, 제 1 측면(109A)의 테이퍼각과 제 2 측면(109B)의 테이퍼각과 제 3 측면(109C)의 테이퍼각은 서로 상이하다.
다만, 이것에 한정되지 않고 제 1 측면(109A)의 테이퍼각과 제 3 측면(109C)의 테이퍼각이 같은 각도라도 좋다. 즉, 제 1 측면(109A)과 제 3 측면(109C)이 평행하여도 좋다.
또한, 본 명세서에서 테이퍼각이란 테이퍼 형상을 갖는 층에서 상기 층의 측면과 기판의 표면이 이루는 경사각(내각)을 말한다.
또한, 도 1에는 제 1 측면(109A)의 테이퍼각이 제 3 측면(109C)의 테이퍼각보다 큰 형태를 도시하지만, 이것에 한정되지 않고 제 1 측면(109A)의 테이퍼각을 제 3 측면(109C)의 테이퍼각보다 작게 하여도 좋다.
도 1에는 제 2 측면(109B)의 테이퍼각이 대충 0도인 형태를 도시하지만, 이것에 한정되지 않고 제 2 측면(109B)의 테이퍼각이 임의의 크기를 가져도 좋다.
여기서, 제 2 반도체층(108B)의 백채널부에 형성되는 모든 형태에 대하여 고찰한다. 도 18a 내지 도 18f에는 제 1 측면의 테이퍼각 α, 제 2 측면의 테이퍼각 β, 제 3 측면의 테이퍼각 γ가 상이한 경우에 대하여 모든 형태를 도시한다.
도 18a에서는 제 1 측면의 테이퍼각 α가 가장 크고 제 3 측면의 테이퍼각 γ가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, α>β>γ의 형태를 도시한다.
도 18b에서는 제 1 측면의 테이퍼각 α가 가장 크고 제 2 측면의 테이퍼각 β가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, α>γ>β의 형태를 도시한다.
도 18c에서는 제 2 측면의 테이퍼각 β가 가장 크고 제 3 측면의 테이퍼각 γ가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, β>α>γ의 형태를 도시한다.
도 18d에서는 제 2 측면의 테이퍼각 β가 가장 크고 제 1 측면의 테이퍼각 α가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, β>γ>α의 형태를 도시한다.
도 18e에서는 제 3 측면의 테이퍼각 γ가 가장 크고 제 2 측면의 테이퍼각 β가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, γ>α>β의 형태를 도시한다.
도 18f에서는 제 3 측면의 테이퍼각 γ가 가장 크고 제 1 측면의 테이퍼각 α가 가장 작은 형태를 도시한다. 즉, γ>β>α의 형태를 도시한다.
본 실시형태의 TFT에 있어서 제 2 반도체층(108)의 백채널부는 도 18b 내지 도 18e에 도시하는 형상으로 하면 좋다.
또한, 도 1에서는 단면도에서 제 2 반도체층(108)의 백채널부에 형성되는 측면이 직선으로 나타내는 형태만 도시하지만 이것에 한정되지 않는다. 즉, 제 2 반도체층에 형성되는 측면은 곡면이라도 좋다. 또한, 제 2 반도체층에 형성되는 측면의 수가 3개가 아니라 2개라도 좋다.
도 2는 제 2 반도체층에 형성되는 측면에 곡면이 포함되는 형태를 도시한다. 도 2에 도시하는 TFT는 기판(200) 위에 형성되고 제 1 배선층(202)과, 제 1 배선층(202)을 덮어 형성된 절연층(204)과, 제 1 배선층(202)과 전체면이 중첩되어 형성된 제 1 반도체층(206)과, 제 1 반도체층(206) 위에 접하고 서로 이격하여 형성되고 제 1 반도체층(206)보다 캐리어 이동도가 낮은 제 2 반도체층(208)과 제 2 반도체층(208)에 접하여 형성된 불순물 반도체층(210)과, 적어도 불순물 반도체층(210)에 접하여 형성된 제 2 배선층(212)을 갖고, 제 2 반도체층(208)의 백채널부가 곡면 형상의 측면을 복수 갖는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 2에 도시하는 TFT는 채널 형성 영역이 되는 영역을 포함하는 제 1 반도체층(206)과, 소스 및 드레인 사이에 버퍼층이 되는 제 2 반도체층(208)을 갖는 TFT이며, 제 2 반도체층(208)은 적어도 제 1 측면(209A) 및 제 2 측면(209B)을 갖고 제 1 측면(209A) 및 제 2 측면(209B)은 곡면을 갖고 제 1 측면(209A) 및 제 2 측면(209B)은 곡률을 결정하는 원의 중심이 상이한 것을 특징으로 한다. 또한, 곡률 반경이 서로 상이한 것이 바람직하다.
도 17a 및 도 17b는 도 2의 TFT로부터 제 1 반도체층(206), 제 2 반도체층(208) 및 불순물 반도체층(210)만을 꺼내어 도시한 것이다. 도 17a에서 제 1 반도체층(206)은 제 1 반도체층(206A)이라고 나타내고 제 2 반도체층(208)은 제 2 반도체층(208A)이라고 나타내고 불순물 반도체층(210)은 불순물 반도체층(210A)이라고 나타낸다. 도 17b에서 제 1 반도체층(206)은 제 1 반도체층(206B)이라고 나타내고 제 2 반도체층(208)은 제 2 반도체층(208B)이라고 나타내고 불순물 반도체층(210)은 불순물 반도체층(210B)이라고 나타낸다.
도 17a에 따르면, 백채널부에는 단차부(222A)가 형성된다. 그리고, 불순물 반도체층(210A)으로부터 채널 형성 영역을 포함하는 제 1 반도체층(206A)에 이르는 접선(220A)은 단차부(222A)의 선단을 피하도록 존재한다. 접선(220A)은 백채널부가 형성되는 제 2 반도체층(208A) 내에 모두가 포함되는 것이다. 또한, 접선(220A)은 백채널부가 형성되는 제 2 반도체층(208A) 내에 모두가 포함되는 것이며 단차부(222A)의 선단의 가장 가까이에 존재한다. 접선(220A)이 단차부(222A)의 선단을 피하도록 존재함으로써 온 전류를 크게 할 수 있다. 전하가 집합된 단차부(222A)의 선단과 온 전류가 흐를 경로 사이에 거리가 확보되기 때문이다.
도 17b는 도 17a와 백 채널의 형상이 상이하다. 다만, 도 17a와 마찬가지로 불순물 반도체층(210B)으로부터 채널 형성 영역을 포함하는 제 1 반도체층(206B)에 이르는 접선(220B)은 단차부(222B)의 선단을 피하도록 존재한다. 그리고, 접선(220B)은 백채널부가 형성되는 제 2 반도체층(208B) 내에 모두가 포함되는 것이다. 또한, 접선(220B)은 백채널부가 형성되는 제 2 반도체층(208B) 내에 모두가 포함되는 것이며 단차부(222B)의 가장 가까이에 존재한다. 접선(220B)이 단차부(222B)의 선단을 피하도록 존재함으로써 온 전류를 크게 할 수 있다. 전하가 집합된 단차부(222B)의 선단과 온 전류가 흐를 경로 사이에 거리가 확보되기 때문이다.
또한, 여기서 도 17b에 도시하는 접선(224b)은 백채널부가 형성되는 제 2 반도체층(208b) 내에 모두가 포함되는 것이 아니기 때문에 이러한 접선은 고려하지 않는다.
도 17c는 도 17b에 도시하는 것과 마찬가지이다. 도 17c에는 제 1 측면(209A)의 곡률을 결정하는 원(230)과 제 2 측면(209B)의 곡률을 결정하는 원(232)을 도시한다. 원(230)은 반경 r1이며 원(232)은 반경 r2다.
도 17c에서는 원(230)의 중심과 원(232)의 중심은 일치되지 않고 반경 r1과 반경 r2는 상이한 크기(r1≠r2)로 한다. 다만, 이것에 한정되지 않고 반경 r1과 반경 r2를 같은 크기로 하여도 좋지만(r1=r2), 반경 r1과 반경 r2를 같은 크기로 하는 경우에는 원(230)의 중심과 원(232)의 중심은 일치시키지 않고 이들 사이에 어느 정도 거리를 확보할 필요가 있다. 여기서, 원(230)의 중심과 원(232)의 중심 사이의 거리는 원(230)의 반경 r1 및 원(232)의 반경 r2의 합보다 큰 것이 바람직하다.
여기서, 도 1에 도시하는 TFT의 각 층에 대하여 설명한다.
기판(100)은 절연성 기판이다. 기판(100)으로서, 예를 들어, 유리 기판 또는 석영 기판을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 유리 기판을 사용한다. 기판(100)이 마더 유리인 경우에는 제 1 세대(예를 들어, 320mm×400mm) 내지 제 10 세대(예를 들어, 2950mm×3400mm)의 기판을 사용하면 좋지만, 이것에 한정되지 않는다.
제 1 배선층(102)은 도전성 재료(예를 들어, 금속 또는 일도전형 불순물 원소가 첨가된 반도체 등)로 형성하면 좋다. 또한, 단층으로 형성하여도 좋고 복수 층을 적층하여 형성하여도 좋다. 여기서는, 예를 들어, 티타늄층으로 알루미늄층을 협지한 3층 적층 구조로 한다. 또한, 제 1 배선층(102)은 적어도 주사선과 게이트 전극을 구성한다.
절연층(104)은 절연성 재료(예를 들어, 질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화질화실리콘 또는 산화실리콘 등)로 형성하면 좋다. 또한, 단층으로 형성하여도 좋고 복수 층을 적층하여 형성하여도 좋다. 여기서는, 예를 들어, 질화실리콘층 위에 산화질화실리콘층이 적층된 2층 적층 구조로 한다. 또한, 절연층(104)은 적어도 게이트 절연층을 구성한다.
또한, ‘산화질화실리콘’이란 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 것이며, 바람직하게는 러더포드 후방 산란법(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry) 및 수소 전방 산란법(HFS: Hydrogen Forward Scattering)을 사용하여 측정한 경우에, 조성 범위로서 산소가 50at.% 내지 70at.%, 질소가 0.5at.% 내지 15at.%, 실리콘이 25at.% 내지 35at.%, 수소가 0.1at.% 내지 10at.%의 범위로 함유되는 것을 말한다.
또한, ‘질화산화실리콘’이란 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 것이며, 바람직하게는 RBS 및 HFS를 사용하여 측정한 경우에, 조성 범위로서 산소가 5at.% 내지 30at.%, 질소가 20at.% 내지 55at.%, 실리콘이 25at.% 내지 35at.%, 수소가 10at.% 내지 30at.%의 범위로 함유된 것을 가리킨다. 다만, 산화질화실리콘 또는 질화산화실리콘을 구성하는 원자의 합계를 100at.%로 하였을 때, 질소, 산소, 실리콘 및 수소의 함유 비율이 상술한 범위 내에 포함되는 것으로 한다.
제 1 반도체층(106)은 캐리어 이동도가 높은 반도체 재료로 형성하면 좋다. 캐리어 이동도가 높은 반도체 재료로서, 예를 들어, 결정성 반도체를 들 수 있다. 결정성 반도체로서 예를 들어, 미결정 반도체를 들 수 있다. 여기서, 미결정 반도체란 비정질과 결정 구조(단결정, 다결정을 포함함)의 중간적인 구조의 반도체를 말한다. 미결정 반도체는 자유 에너지가 안정적인 제 3 상태를 갖는 반도체이며, 단거리 질서와 격자 변형을 갖는 결정질인 반도체이며, 결정립경이 2nm 이상 200nm 이하, 바람직하게는, 10nm 이상 80nm 이하, 더 바람직하게는, 20nm 이상 50nm 이하인 주상(柱狀) 결정 또는 침상(針狀) 결정이 기판 표면에 대하여 법선 방향으로 성장하는 반도체이다. 따라서, 주상 결정 또는 침상 결정의 계면에는 결정립계가 형성될 경우도 있다.
미결정 반도체의 한 가지인 미결정 실리콘에서는 라만 스펙트럼의 피크가 단결정 실리콘을 나타내는 520cm-1보다 저파수 쪽으로 시프트하고 있다. 즉, 단결정 실리콘을 나타내는 520cm-1과 아모퍼스 실리콘을 나타내는 480cm-1 사이에 미결정 실리콘의 라만 스펙트럼의 피크가 있다. 또한, 미결합수(댕글링 본드)를 종단하기 위하여 수소 또는 할로겐을 적어도 1at.% 또는 그 이상 함유시킨다. 또한, He, Ar, Kr, 또는 Ne 등의 희가스 원소를 함유시켜 격자 변형을 더 촉진시킴으로써, 안정성이 높아지면서 양호한 미결정 반도체를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 반도체층(106)에 함유되는 산소 및 질소의 농도(2차 이온 질량 분석법에 의한 측정값)를 1×1018cm-3 미만으로 하면 제 1 반도체층(106)의 결정성을 높일 수 있다.
제 2 반도체층(108)은 버퍼층으로서 기능하기 위하여 캐리어 이동도가 낮은 반도체 재료로 형성하면 좋고, 바람직하게는 비정질 반도체와 미소 반도체 결정립을 가지며 종래의 비정질 반도체와 비교하여 일정 광전류법(CPM: Constant Photocurrent Method)이나 포토루미네센스 분광 측정으로 측정되는, Urbach단의 에너지가 작고 결함 흡수 스펙트럼량이 적은 반도체층이다. 즉, 이러한 반도체층은 종래의 비정질 반도체와 비교하여 결함이 적고 가전자대의 밴드 가장자리(이동도 에지)에서의 준위의 테일(tail: 끝)의 경사가 급준한 질서성이 높은 반도체층이다. 또한, 본 명세서에 있어서 이러한 반도체층을 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’으로 기재한다.
제 2 반도체층(108)은 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 할로겐을 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 또는 질소를 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 가장 바람직하게는 NH기 또는 NH2기를 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’으로 하면 좋다. 다만, 이것에 한정되지 않는다.
제 1 반도체층(106)과 제 2 반도체층(108)의 계면 영역은 미결정 반도체 영역 및 상기 미결정 반도체 영역 사이에 충전되는 비정질 반도체를 갖는다. 구체적으로는, 제 1 반도체층(106)으로부터 원뿔형 또는 피라미드형으로 연장된 미결정 반도체 영역과, 제 2 반도체층(108)과 같은 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’으로 구성된다.
제 2 반도체층(108)을 예를 들어, ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 할로겐을 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 또는 질소를 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’, 또는 NH기 또는 NH2기를 함유하는 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’으로 하면, TFT의 오프 전류를 저감할 수 있다. 또한, 상기 계면 영역에서 원뿔형 또는 피라미드형 미결정 반도체 영역을 갖기 때문에, 종방향(막두께 방향)의 저항, 즉, 제 1 반도체층(106) 및 제 2 반도체층(108) 전체의 저항을 낮게 할 수 있어서 TFT의 온 전류를 높일 수 있다.
또한, 제 1 반도체층(106)이 얇아질수록 온 전류가 저하하고, 제 1 반도체층(106)이 두껍게 될수록 제 1 반도체층(106)과 제 2 배선층(112)의 접촉 면적이 증대하여 오프 전류가 증대한다.
상기 미결정 반도체 영역은 절연층(104)으로부터 제 2 반도체층(108)으로 향해 선단이 좁아지는 원뿔형 또는 피라미드형 결정립으로 대부분이 구성되면 좋다. 또는, 절연층(104)으로부터 제 2 반도체층(108)으로 향해 폭이 넓어지는 결정립으로 대부분이 구성되어도 좋다.
상기 계면 영역에 있어서, 미결정 반도체 영역이 절연층(104)으로부터 제 2 반도체층(108)으로 향해 선단이 좁아지는 원뿔형 또는 피라미드형 결정립인 경우에는, 제 1 반도체층(106) 쪽이 제 2 반도체층(108) 쪽과 비교하여 미결정 반도체 영역이 차지하는 비율이 더 높다. 미결정 반도체 영역은 제 1 반도체층(106)의 표면으로부터 두께 방향으로 성장하지만, 원료 가스에 있어서 실란에 대한 수소의 유량이 작거나(즉, 희석률이 낮거나) 질소를 함유하는 원료 가스의 농도가 높으면 미결정 반도체 영역에서의 결정 성장이 억제되어 결정립이 원뿔형 또는 피라미드형이 되기 때문에, 퇴적되어 형성되는 반도체는 대부분이 비정질이 된다.
또한, 상기 계면 영역은 질소, 특히 NH기 또는 NH2기를 함유하는 것이 바람직하다. 이것은 미결정 반도체 영역에 포함되는 결정 계면, 미결정 반도체 영역과 비정질 반도체 영역의 계면에서 질소, 특히 NH기 또는 NH2기가 실리콘 원자의 댕글링 본드와 결합되면 결함을 저감시키고 캐리어가 흐르기 쉬워지기 때문이다. 따라서, 질소의 농도를 1×1020cm-3 내지 1×1021cm-3로 함으로써 실리콘 원자의 댕글링 본드를 저감할 수 있어 캐리어가 흐르기 쉬워진다. 결과적으로, 결정립계나 결함에서의 캐리어의 이동을 촉진하는 결합이 생겨 상기 계면 영역의 캐리어 이동도가 향상한다. 따라서, TFT의 전계 효과 이동도가 향상한다.
또한, 상기 계면 영역의 산소 농도를 저감시킴으로써 미결정 반도체 영역과 비정질 반도체 영역의 계면 또는 결정립 사이의 계면에서의 결함을 저감시켜 캐리어의 이동을 저해하는 결합을 저감할 수 있다.
절연층(104)의 계면으로부터 제 2 반도체층(108)의 단차부 선단까지의 거리를 30nm 이상 110nm 이하, 바람직하게는 35nm 이상 60nm 이하로 함으로써 TFT의 오프 전류를 효과적으로 억제할 수 있다.
불순물 반도체층(110)은 한 도전형을 부여하는 불순물 원소를 첨가한 반도체로 형성한다. TFT가 n형인 경우에는 한 도전형을 부여하는 불순물 원소로서, 예를 들어, P 또는 As를 첨가한 실리콘을 들 수 있다. TFT가 p형인 경우에는 한 도전형을 부여하는 불순물 원소로서 예를 들어, B를 첨가할 수도 있지만, TFT는 n형으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 여기서는 예를 들어, P를 첨가한 실리콘을 사용한다. 또한, 불순물 반도체층(110)은 비정질 반도체로 형성하여도 좋고 미결정 반도체 등의 결정성 반도체로 형성하여도 좋다.
불순물 반도체층(110)을 비정질 반도체로 형성하는 경우에는 퇴적성 가스의 유량에 대한 희석 가스의 유량을 1배 이상 10배 이하, 바람직하게는 1배 이상 5배 이하로 하면 좋다. 불순물 반도체층(110)을 결정성 반도체로 형성하는 경우에는 퇴적성 가스의 유량에 대한 희석 가스의 유량을 10배 이상 2000배 이하, 바람직하게는 50배 이상 200배 이하로 하면 좋다.
제 2 배선층(112)은 제 1 배선층(102)과 마찬가지로 도전성 재료(예를 들어, 금속 또는 한 도전형 불순물 원소가 첨가된 반도체 등)로 형성하면 좋다. 또한, 단층으로 형성하여도 좋고 복수 층을 적층하여 형성하여도 좋다. 여기서는 예를 들어, Ti층으로 Al층을 협지한 3층 적층 구조로서 형성한다. 또한, 제 2 배선층(112)은 적어도 신호선, 소스 전극 및 드레인 전극을 구성한다.
적어도 제 1 반도체층(106)과 접하는 부분의 제 2 배선층(112)은 일 함수가 작은 재료층인 것이 바람직하고, 예를 들어, Ti, Y, Zr을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 질화 티타늄을 사용하여도 좋다. 제 1 반도체층(106)과 접하는 부분의 제 2 배선층(112)을 Ti, Y, Zr로 형성하면 오프 전류를 작게 할 수 있고, 불순물 반도체층(110)과 접하는 부분의 제 2 배선층(112)을 Ti, Y, Zr로 형성하면 온 전류를 크게 할 수 있기 때문에 온/오프비가 높은 TFT, 즉, 스위칭 특성이 양호한 TFT를 얻을 수 있다.
도 1에 도시하는 TFT는 제 1 반도체층(106)으로서 캐리어 이동도가 높은 반도체층이 형성되고 제 2 반도체층(108)으로서 캐리어 이동도가 낮은 반도체층이 형성되기 때문에 온 전류를 크게 하며 오프 전류를 작게 할 수 있다.
도 1에 도시하는 TFT는 제 1 반도체층(106)의 전체면이 제 1 배선층과 중첩하기 때문에 광전류에 의한 영향을 억제할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 예를 들어, 도 1에 도시하는 TFT가 액정 표시 장치의 어레이 기판 위에 형성되는 등, 기판(100) 쪽으로부터 광이 조사되는 경우라도 스위칭 특성을 유지할 수 있다. 다만, 본 실시형태의 TFT는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 기판(100)이 투광성이 아닌 경우에는 반드시 제 1 반도체층(106)의 전체면이 제 1 배선층(102)과 중첩하지 않아도 좋다.
또한, 본 실시형태의 TFT에 형성되는 제 2 반도체층은 제 1 반도체층 위에서 서로 이격하지 않아도 좋다. 이러한 형태를 도 3에 도시한다.
즉, 도 3에 도시하는 TFT는 기판(300) 위에 형성되고, 제 1 배선층(302)과, 제 1 배선층(302)을 덮어 형성된 절연층(304)과, 제 1 배선층(302)과 전체면이 중첩되어 형성된 제 1 반도체층(306)과, 제 1 반도체층(306)보다 캐리어 이동도가 낮고 제 1 반도체층(306) 위에 접하여 형성된 제 2 반도체층(308)과, 제 2 반도체층(308)에 접하여 형성된 불순물 반도체층(310)과, 적어도 불순물 반도체층(310)에 접하여 형성된 제 2 배선층(312)을 갖고, 제 2 반도체층(308)의 백채널부에 단차부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 반도체층(308)의 백채널부의 형상은 도시한 것에 한정되지 않고 도 2에 도시하는 제 2 반도체층(208)과 같이 복수의 곡면을 갖는 형상이라도 좋다.
또한, 본 실시형태의 TFT에 있어서, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층의 계면 영역에는 선단이 좁아지는 원뿔형 또는 피라미드형 결정립을 갖는 미결정 반도체 영역이 형성되지 않아도 좋다. 그리고, 제 2 반도체층은 비정질 반도체라도 좋다. 이러한 형태를 도 4에 도시한다.
즉, 도 4에 도시하는 TFT는 기판(400) 위에 형성되고, 제 1 배선층(402)과 제 1 배선층(402)을 덮어 형성된 절연층(404)과, 제 1 배선층(402)과 전체면이 중첩되어 형성된 제 1 반도체층(406)과, 제 1 반도체층(406)보다 캐리어 이동도가 낮고 제 1 반도체층(406) 위에 접하여 형성된 제 2 반도체층(408)과, 제 2 반도체층(408)에 접하여 형성된 불순물 반도체층(410)과, 적어도 불순물 반도체층(410)에 접하여 형성된 제 2 배선층(412)을 갖고, 제 2 반도체층(408)의 백채널부에 단차부를 갖는 것을 특징으로 하지만, 제 1 반도체층(406)과 제 2 반도체층(408)의 계면 영역에는 선단이 좁아지는 원뿔형 또는 피라미드형 결정립을 갖는 미결정 반도체 영역이 형성되지 않고 제 2 반도체층(408)은 비정질 반도체층이다.
또한, 도 4에 있어서도 도 3과 마찬가지로, 제 2 반도체층(408)의 백채널부의 형상은 도시한 것에 한정되지 않고 도 2에 도시하는 제 2 반도체층(208)과 같이 복수의 곡면을 갖는 형상이라도 좋다.
또한, 본 실시형태의 TFT는 상술한 것에 한정되지 않고 제 1 반도체층이 형성되지 않아도 좋다. 이러한 형태를 도 5에 도시한다.
즉, 도 5에 도시하는 TFT는 기판(500) 위에 형성되고 제 1 배선층(502)과, 제 1 배선층(502)을 덮어 형성된 절연층(504)과, 절연층(504) 위에 형성된 반도체층(508)과, 반도체층(508)에 접하여 형성된 불순물 반도체층(510)과, 적어도 불순물 반도체층(510)에 접하여 형성된 제 2 배선층(512)을 갖고, 반도체층(508)의 백채널부에 단차부를 갖는 것을 특징으로 한다. 반도체층(508)으로서는 비정질 반도체층을 형성하면 좋다.
또한, 도 5에 있어서도 도 3 및 도 4와 마찬가지로, 반도체층(508)의 백채널부의 형상은 도시한 것에 한정되지 않고 도 2에 도시하는 제 2 반도체층(208)과 같이 복수의 곡면을 갖는 형상이라도 좋다.
도 1 내지 도 5에서 도시한 바와 같이 본 실시형태의 TFT는 백채널부에 단차부를 갖는다. 여기서, 본 실시형태의 TFT의 한 구성예에 대하여 전계 강도를 계산하고 본 실시형태의 TFT를 종래의 TFT와 비교한 결과 보인 우위성에 대하여 고찰한다.
또한, 여기서 계산에는 Atlas(Silvaco Data Systems, Inc.)를 사용하였다.
또한, 여기서는 편의상, 제 1 반도체층(106)의 표면이 평탄하다고 가정하였다. 또한, 절연층(104)은 산화질화실리콘층으로 하고, 제 1 반도체층(106)은 미결정 실리콘층으로 하고, 제 2 반도체층(108)은 '비정질을 포함하는 실리콘층'으로 하고, 불순물 반도체층(110)은 P가 도핑된 '비정질을 포함하는 층'으로 하고, 제 2 배선층(112)은 금속층으로 하였다.
여기서, 미결정 실리콘의 밴드 갭은 1.1eV로 하고, 전자 친화력은 3.6eV로 하고 비유전율은 11.8로 하고, 전자 이동도는 3.0㎠/Vs로 하고, 정공 이동도는 0.1 ㎠/Vs로 가정하였다.
비정질을 포함하는 실리콘의 밴드 갭은 1.7eV로 하고, 전자 친화력은 3.4eV로 하고, 비유전율은 11.8로 하고, 전자 이동도는 1.0㎠/Vs로 하고, 정공 이동도는 0.1 ㎠/Vs로 가정하였다.
산화질화실리콘의 비유전율은 4.1로 가정하였다.
미결정 실리콘층과 P가 도핑된 ‘비정질을 포함하는 실리콘층’ 및 P가 도핑된 ‘비정질을 포함하는 실리콘층’과 금속층은 오믹 접촉되는 것으로 가정하였다.
TFT의 채널 길이(소스 전극과 드레인 전극 사이의 거리)는 10㎛로 가정하였다.
도 6은 도 1의 TFT(즉, 본 실시형태의 한 구성예)에 대하여 게이트 전압Vgs를 20V, 드레인 전압Vds를 10V로 하였을 때의 전계 강도를 도시한다.
도 7은 도 1의 TFT에 단차부를 형성되지 않은 구성(즉, 종래의 구성)에 대하여 게이트 전압Vgs를 20V, 드레인 전압Vds를 10V로 하였을 때의 전계 강도를 도시한다.
도 8은 도 1의 TFT(즉, 본 실시형태의 한 구성예)에 대하여 게이트 전압Vgs를 5V, 드레인 전압Vds를 10V로 하였을 때의 전계 강도를 도시한다.
도 9는 도 1의 TFT에 단차부를 형성되지 않은 구성(즉, 종래의 구성)에 대하여 게이트 전압Vgs를 5V, 드레인 전압Vds를 10V로 하였을 때의 전계 강도를 도시한다.
또한, 본 명세서에 있어서, ‘게이트 전압’이란 소스의 전위에 대한 게이트의 전위의 전위차를 말한다.
도 6 내지 도 9에서는 전계 강도가 같은 부분을 선으로 연결하여 등전계 강도선으로서 도시한다. 등전계 강도선 위의 숫자가 각각의 등전계 강도선의 전계 강도(V/cm)를 나타낸다.
도 6 및 도 8에 따르면, 백채널부의 단차부에 전계가 약한 부분이 형성되어 단차부 근방의 전계 강도가 형성되어 있다. 도 7 및 도 9에 따르면, 단차부가 형성되지 않은 경우에는 이러한 전계 강도는 완화되지 않는다. 이와 같이 전계 강도가 완화됨으로써 전계에 의하여 가속되는 전자(핫 캐리어)의 비율이 낮아져서 제 2 반도체층(108)의 백채널부에 포획되는 전자 수를 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 TFT는 온 전류를 크게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 도면에 있어서는 단차부의 선단은 뾰족한 형상으로 하지만, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않고 단차부의 선단이 둥근 형상이라도 좋다. 단차부의 선단을 둥근 형상으로 함으로써 단차부에서의 전계 집중을 더 완화할 수 있고 TFT를 덮어 형성되는 절연막(소위 패시베이션막)의 피복성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시형태의 TFT는 전류 경로에서의 전계 집중이 완화되고 온전류가 크다. 이러한 TFT는 온/오프비를 높일 수 있기 때문에 우수한 스위칭 특성을 갖는다.
또한, 본 실시형태의 TFT에서는 백채널부에 단차부가 형성됨으로써 누설 경로가 길어지기 때문에 오프 전류를 작게 할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태는 본 발명의 일 형태인 TFT의 제작 방법에 대하여 설명한다. 구체적으로는 도 1에 도시하는 TFT의 제작 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 1과 같은 것을 가리키는 경우에는 원칙적으로 동일 부호를 사용하는 것으로 한다.
우선, 기판(100) 위에 제 1 배선층(102)을 형성한다(도 10a 참조). 제 1 배선층(102)은 CVD법 또는 스퍼터링법으로 도전성 재료막을 기판(100) 위의 전체면에 형성하고 포토리소그래피법으로 가공하여 형성하면 좋다.
다음에, 제 1 배선층(102)을 덮어 절연층(104)을 형성하고 절연층(104) 위에 제 1 반도체막(600), 제 2 반도체막(602) 및 불순물 반도체막(604)을 형성한다(도 10b 참조).
제 1 반도체막(600)은 플라즈마 CVD 장치의 반응실내에서 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체(SiH4 등)와 수소를 혼합시켜서 글로우 방전 플라즈마로 형성한다. 또는, 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체와 수소와 He, Ar, Ne, Kr 등의 희가스를 혼합시켜 글로우 방전 플라즈마로 형성한다. 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체의 유량에 대하여 수소의 유량을 10배 내지 2000배, 바람직하게는 10배 내지 200배로 희석하여 형성한다.
또는, GeH4 또는 Ge2H6 등의 퇴적성 기체를 사용하여 제 1 반도체막(600)을 게르마늄으로 형성하여도 좋다.
또한, 제 1 반도체막(600)을 형성하기 전에 플라즈마 CVD 장치의 반응실내를 배기하면서 실리콘 또는 게르마늄을 포함하는 퇴적성 기체를 도입함으로써 반응실내의 불순물 원소를 제거하면, 형성되는 막의 계면에서의 불순물 원소를 적게 할 수 있어서 TFT의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
제 2 반도체막(602)은 플라즈마 CVD 장치의 반응실내에서 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체와 수소를 혼합시켜서 글로우 방전 플라즈마로 형성한다. 이 때, 제 1 반도체막(600)의 형성 조건보다 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체에 대한 수소의 유량을 줄여서(즉, 희석률을 낮게 해서) 형성함으로써 결정 성장이 억제되고, 막이 퇴적될수록 미결정 반도체 영역을 포함하지 않는 제 2 반도체막(602)을 형성할 수 있다.
또한, 제 2 반도체막(602)을 형성하는 초기 단계에서 제 1 반도체막(600)의 형성 조건보다 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체에 대한 수소의 유량을 줄임(즉, 희석률을 낮게 함)으로써 제 2 반도체막(602)에 미결정 반도체 영역을 잔존시킬 수 있다. 또는, 상기 조건보다 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체에 대한 수소의 유량을 더 줄임(즉, 희석률을 더 낮게 함)으로써 제 2 반도체막(602)을 ‘비정질 반도체를 포함하는 층’이 되는 반도체막으로 할 수 있다. 또는, 상기 조건보다 실리콘을 포함하는 퇴적성 기체에 대한 수소의 유량을 더 줄이고(즉, 희석률을 낮게 하고) 또 질소를 함유하는 가스를 혼합시킴으로써 제 2 반도체막(602)의 비정질 반도체 영역을 크게 형성할 수 있다. 또한, 제 2 반도체막(602)도 게르마늄을 사용하여 형성하여도 좋다.
제 2 반도체막(602)이 형성되는 초기 단계에서는 제 1 반도체막(600)을 종결정으로서 전체에 막이 퇴적된다. 그 후에는 부분적으로 결정 성장이 억제되어 원뿔형 또는 피라미드형 결정 반도체 영역이 성장한다(성막 중기 단계). 그리고, 원뿔형 또는 피라미드형 미결정 반도체 영역의 결정 성장이 억제되어 상층에 미결정 반도체 영역을 포함하지 않는 제 2 반도체막(602)이 형성된다(성막 후기 단계).
또한, 제 2 반도체막(602)에는 질소가 1×1020cm-3 내지 1×1021cm-3로 포함되는 것이 바람직하다. 이 때, 질소는 NH기 또는 NH2기의 상태에서 존재하는 것이 바람직하다. 이것은 반도체 원자의 댕글링 본드를 저감할 수 있어서 캐리어가 흐르기 쉬워지기 때문이다.
제 2 반도체막(602)을 형성할 때는 퇴적성 가스의 유량에 대한 희석 가스의 유량을 10배 이상 2000배 이하, 바람직하게는 50배 이상 200배 이하로 하면 좋고, 바람직하게는 제 1 반도체층(106)을 형성할 때보다 희석 가스의 유량 비율을 작게 한다.
또한, 제 2 반도체막(602)의 산소 농도가 낮은 것이 바람직하다. 제 2 반도체막(602)의 산소 농도를 저감시킴으로써, 미결정 반도체 영역과 비정질 반도체 영역의 계면이나 미결정 반도체 영역 사이의 계면에서 캐리어의 이동을 저해하는 결합을 적게 할 수 있다.
불순물 반도체막(604)은 제 1 반도체막(600) 또는 제 2 반도체막(602)의 형성 가스에 한 도전형을 부여하는 불순물 원소를 포함시켜 형성하면 좋다. 예를 들어, 형성 가스에 PH3을 포함하는 기체를 첨가하면 좋다.
다음에, 불순물 반도체막(604) 위에 레지스트 마스크(606)를 형성한다(도 10c 참조). 또한, 여기서 레지스트 마스크(606)를 형성하기 전에 불순물 반도체막(604)과 레지스트 마스크(606)의 밀착성을 향상시키기 위하여 오존수로 세정하는 것이 바람직하다. 오존수로 세정함으로써 불순물 반도체막(604)의 표면이 산화된다. 또한, 오존수 세정에 한정되지 않고 산소 플라즈마 등 다른 산화 수단을 사용하여도 좋다.
다음에, 레지스트 마스크(606)를 사용하여 제 1 반도체막(600), 제 2 반도체막(602) 및 불순물 반도체막(604)을 가공하여 제 1 반도체층(607), 제 2 반도체층(608) 및 불순물 반도체층(610)을 형성한다(도 11a 참조). 그 후, 레지스트 마스크(606)를 제거한다.
다음에, 제 1 반도체층(607), 제 2 반도체층(608) 및 불순물 반도체층(610)을 덮어 도전막(612)을 형성하고 도전막(612) 위에 레지스트 마스크(614)를 형성한다(도 11b 참조).
다음에, 레지스트 마스크를 사용하여 도전막(612)을 가공해서 제 2 배선층(112)을 형성한다(도 11c 참조).
다음에, 불순물 반도체층(610)과 제 2 반도체층(608)을 가공한다. 이 가공 공정을 도 12a 내지 도 12e에 도시한다. 여기서, 가공은 에칭에 의하여 일괄적으로 행한다. 또한, 도 12a 내지 도 12e에는 도 11c에서의 부분(616)만을 확대하여 도시한다.
우선, 불순물 반도체층을 에칭해서 가공함으로써 레지스트 마스크와 제 2 배선층이 후퇴하고 후퇴한 부분과 중첩하는 불순물 반도체층이 경사를 갖도록 에칭된다(도 12a 참조).
에칭이 더 진행되면 불순물 반도체층은 더 에칭되어 제 2 반도체층이 노출된다(도 12b 참조). 이 때, 불순물 반도체층의 측면에는 단차부가 형성된다. 이것은 불순물 반도체층의 에칭 비율이 중간에서 변화하기 때문이다. 불순물 반도체층의 표면은 산화 등으로 인하여 변질되어 있기 때문에 불순물 반도체층의 에칭 초기 단계에서는 에칭 비율이 낮다. 그러나, 표면 근방의 산화된 부분이 에칭되고 난 후, 에칭 비율이 높아진다. 결과적으로, 표면 근방의 산화된 부분에서는 테이퍼각이 작고 제 2 반도체층에 가까운 부분에서는 테이퍼각이 크다. 이렇게 하여 불순물 반도체층의 측면에는 단차부가 형성된다.
그 후, 에칭이 더 진행되면 제 2 반도체층도 에칭된다(도 12c 참조). 제 2 반도체층은 불순물 반도체층의 하부와 같이 에칭 비율이 높기 때문에 제 2 반도체층 측면은 테이퍼각이 크게 되도록 에칭된다. 이와 같이 에칭이 진행되면 단차의 형상을 유지하면서도 단차부를 불순물 반도체층과 제 2 반도체층의 계면 근방까지 낮출 수 있다. 도 12c에서는 단차부가 불순물 반도체층과 제 2 반도체층의 계면에 존재한다.
그 후, 에칭이 더 진행되면 단차 형상을 유지하면서 단차부를 제 2 반도체층의 측면까지 낮출 수 있다(도 12d 참조). 그리고, 그 다음에 더 에칭함으로써 단차 형상을 유지하면서 단차부를 적절한 위치까지 낮출 수 있다(도 12e 참조).
상술한 바와 같이 하여 제 2 반도체층의 임의의 위치에 단차부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 에칭은 실리콘 또는 P가 도핑된 실리콘에 대한 에칭 비율이 크고 산화실리콘에 대한 에칭 비율이 작다는 조건으로 행하면 좋다. 다만, 산화실리콘에 대한 에칭 비율이 지나치게 작으면, 표면이 산화된 부분의 에칭이 극단적으로 느리게 진행되어 버린다. 따라서, 여기서 사용하는 에칭 조건은 산화실리콘의 에칭 비율에 대한 실리콘의 에칭 비율이 3배 내지 5배인 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭은 예를 들어, BCl3과 Cl2의 혼합 가스를 사용하여 바이어스를 인가한 상태에서 행하는 유전 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)를 사용하여 행하면 좋다. BCl3과 Cl2의 혼합 가스는 도전막(612)이 예를 들어, Ti층으로 Al층을 협지한 구조인 경우에 도전막(612)의 에칭에도 사용할 수 있으므로 도전막(612)으로부터 일괄적으로 에칭할 수 있다는 점에서 바람직하다. 이와 같이 B를 포함하는 가스에 의하면 산화된 부분을 환원하여 에칭이 진행되기 때문에 바람직하다.
또는, 상기 에칭 가스 대신에 F2, CF4 또는 SF6 등을 사용하여도 좋다. 또는, BCl3, Hbr를 사용할 수도 있다.
여기서는 일괄적으로 에칭하는 경우에 대하여 설명하였지만, 드라이 에칭 가스의 종류 등의 에칭 조건을 바꿔서 실시하여도 좋다.
또한, 여기서 행하는 에칭은 제 1 반도체층(106)을 노출시키고 제 1 반도체층(106)의 표면이 대략 평탄하게 될 때까지 행한다(도 13a 참조).
그 후, 레지스트 마스크(614)를 제거하여 도 1에 도시하는 TFT를 얻을 수 있다(도 13b 참조).
상술한 바와 같이 하여 도 1에 도시하는 TFT를 제작할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 5에 도시하는 TFT도 마찬가지로 제작할 수 있다. 또한, 곡면을 갖는 경우에는 에칭 조건을 상이하게 하면 좋다.
(실시형태 3)
실시형태 1에서 설명한 TFT는 표시 장치의 어레이 기판에 적용할 수 있다. 본 실시형태는 일례로서 도 1에 도시하는 TFT를 사용한 어레이 기판과 그 제작 방법에 대하여 설명하고 또 표시 장치와 그 제작 방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 1의 TFT를 덮어 절연막(700)을 형성한다(도 14a 참조).
절연막(700)은 절연성 재료(예를 들어, 질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화질화실리콘 또는 산화실리콘 등)로 형성하면 좋다. 또한, 단층으로 형성하여도 좋고 복수 층을 적층하여 형성하여도 좋다. 여기서는 예를 들어, 질화실리콘으로 형성한다.
다음에, 절연막(700)에 제 2 배선층(112)에 도달하도록 개구부(702)를 형성함으로써 절연층(704)을 형성한다(도 14b 참조). 개구부(702)는 포토리소그래피법을 사용하여 형성하면 좋다.
또한, 잉크젯법에 의한 절연막(700)의 형성 등에 의하여 개구부(702)가 이미 형성된 경우에는 개구부(702)를 더 형성하는 공정은 필요없다.
다음에, 개구부(702)를 통하여 제 2 배선층(112)에 접속되도록 화소 전극층(706)을 형성한다(도 14c 참조).
화소 전극층(706)은 투광성을 갖는 도전성 고분자(도전성 폴리머라고도 함)를 포함하는 도전성 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 도전성 조성물을 사용하여 형성한 화소 전극층(706)은 시트 저항이 10000Ω/square 이하이며, 또 파장 550nm에서의 투광률이 70% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 도전성 조성물에 포함되는 도전성 고분자의 저항률이 0.1Ω·cm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 도전성 고분자로서는 소위 π전자 공액계 도전성 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 또는 이들 중 2종류 이상의 공중합체 등을 들 수 있다.
화소 전극층(706)은 예를 들어, 산화텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐주석산화물, 인듐주석산화물(이하, ITO라고 함), 인듐아연산화물, 산화실리콘을 첨가한 인듐주석산화물 등을 사용하여 형성할 수 있다.
화소 전극층(706)은 상기 재료로 형성한 막을 포토리소그래피법으로 가공해서 형성하면 좋다.
또한, 도시하지 않지만, 절연층(704)과 화소 전극층(706) 사이에 스핀 코팅법 등으로 형성한 유기 수지로 형성되는 절연층을 가져도 좋다.
상술한 바와 같이 화소 전극층(706)까지 형성한 액티브 매트릭스 기판을 사용하여 표시 장치를 제작할 수 있다.
그런데, 채널 형성 영역과 중첩되는 부분에 화소 전극층에 의하여 또 다른 게이트 전극을 형성하여도 좋다. 채널 형성 영역과 중첩되어 또 다른 게이트 전극을 형성함으로써 TFT의 전계 효과 이동도 및 온 전류를 향상시킬 수 있다. 도 1의 TFT에 또 다른 게이트 전극을 형성하면 TFT의 전계 효과 이동도 및 온 전류를 비약적으로 향상시킬 수 있다.
도 1의 TFT에 또 다른 게이트 전극이 형성된 형태를 도 15에 도시한다. 도 15에 도시하는 TFT에서는 화소 전극층(706A)과 동일한 층으로 또 다른 게이트 전극(706B)이 형성된다.
도 15에 있어서, 절연층(704)은 또 다른 게이트 전극(706B)의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(704)은 절연층(104)과 같은 재료를 사용하여 같은 정도의 막두께로 형성할 수 있다.
또한, 도 15에서는 제 1 배선층(102)으로 구성되는 게이트 전극과 또 다른 전극의 전위를 같은 전위로 하지만, 이것에 한정되지 않는다. 또 다른 게이트 전극에 접속되는 배선을 독립적으로 형성하고 제 1 배선층(102)으로 구성되는 게이트 전극과 상이한 전위로 하여도 좋다.
도 15에 도시하는 TFT는 전계 효과 이동도가 매우 높고 온 전류가 매우 큰 TFT로 할 수 있다. 따라서, 스위칭 특성을 양호하게 할 수 있다. 이러한 TFT를 표시 장치에 사용함으로써 콘트라스트비가 높은 표시 장치를 얻을 수 있다. 표시 장치로서는 액정 표시 장치 및 EL 표시 장치를 들 수 있다.
액정 표시 장치는 상기 액티브 매트릭스 기판이 셀 공정 및 모듈 공정을 거침으로써 제작된다. 이하에 셀 공정 및 모듈 공정의 일례에 대하여 설명한다.
셀 공정에서는 상술한 공정으로 제작한 액티브 매트릭스 기판과 이것에 대향하는 기판(이하, 대향 기판이라고 함)을 접합하여 액정을 주입한다. 우선, 대향 기판의 제작 방법에 대하여 이하에 간단하게 설명한다.
먼저, 기판 위에 차광층을 형성하고 상기 차광층 위에 적색, 녹색, 청색 중 어느 것의 컬러 필터층을 형성하고, 상기 컬러 필터층 위에 대향 전극층을 형성하고, 상기 대향 전극층 위에 리브(rib)를 형성한다.
차광층은 차광성을 갖는 재료로 선택적으로 형성한다. 차광성을 갖는 재료로서 예를 들어, 흑색 수지(카본 블랙)를 포함하는 유기 수지, 또는 크롬을 주성분으로 하는 재료(크롬, 산화크롬 또는 질화크롬)를 사용할 수 있다. 차광성을 갖는 재료의 막을 형성하기 위해서는 포토리소그래피법 등을 사용하면 좋다.
컬러 필터층은 백색광이 조사되었을 때, 적색, 녹색, 청색 중 어느 것의 광만 통과시킬 수 있는 재료로 선택적으로 형성하면 좋고, 나누어서 채색함으로써 선택적으로 형성하면 좋다. 컬러 필터층의 배열은 스트라이프 배열, 델타 배열 또는 정방 배열을 사용하면 좋다.
대향 기판 위의 대향 전극층은 액티브 매트릭스 기판이 갖는 화소 전극층과 같은 재료 및 방법으로 대향 기판 위의 전체면에 형성하면 좋다.
대향 전극층 위의 리브는 시야각을 확대하기 위하여 형성되고 유기 수지 재료로 선택적으로 형성된다. 필요에 따라, 적절히 형성하면 좋다.
또한, 컬러 필터층을 형성한 후, 대향 전극층을 형성하기 전에 오버코트층을 형성하여도 좋다. 오버코트층을 형성함으로써 대향 전극층의 피형성면의 평탄성을 향상시킬 수 있어서 컬러 필터층에 포함되는 재료의 일부가 액정 재료에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 오버코트층에는 아크릴 수지 또는 에폭시 수지를 베이스로 한 열경화성 재료가 사용된다.
또한, 리브 형성 전 또는 형성 후에 스페이서로 포스트 스페이서(주상 스페이서)를 형성하여도 좋다. 비즈 스페이서(구형 스페이서)를 사용하는 경우에는 포스트 스페이서를 형성하지 않아도 좋다.
그 다음에, 배향막을 액티브 매트릭스 기판 및 대향 기판 위에 형성한다. 배향막의 형성은 예를 들어, 폴리이미드 수지 등을 유기 용제에 용해시키고, 이것을 인쇄법 또는 스핀 코팅법 등으로 도포하고 유기 용매를 증류하여 기화시킨 후, 기판을 소성함으로써 행한다. 배향막에는 액정 분자가 일정한 프리틸트각을 가지며 배향되도록 러빙 처리를 실시하면 좋다. 러빙 처리는, 예를 들어, 벨벳 등의 털이 긴 천으로 배향막을 문질러서 행하면 좋다.
그 다음에, 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판을 씰재로 접합시킨다. 비즈 스페이서를 사용하는 경우에는 비즈 스페이서를 원하는 영역에 분산시켜 접합하면 좋다.
그 다음에, 접합시킨 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 액정 재료를 주입한다. 액정 재료를 주입한 후, 주입구를 자외선 경화 수지 등으로 밀봉한다. 또는, 액정 재료를 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 중 한 쪽 위에 적하한 후, 이들 기판을 접합하여도 좋다.
그 다음에, 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판을 접합시킨 액정 셀의 양쪽 면에 편광판을 부착하여 셀 공정이 완료된다.
그 다음에, 모듈 공정으로서 단자부의 입력 단자에 플렉시블 프린트 기판(FPC: Flexible Printed Circuit)을 접속한다. FPC는 폴리이미드 등의 유기 수지 필름 위에 도전막으로 배선이 형성되며, 이방성 도전성 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste)를 통하여 입력 단자와 접속된다. ACP는 접착제로서 기능하는 페이스트와, 금 등이 도금된 수십μm 내지 수백μm 직경의 도전성 표면을 갖는 입자로 구성된다. 페이스트 내에 혼입된 입자가 입력 단자 위의 도전층과 FPC에 형성된 배선에 접속된 단자 위의 도전층에 접촉함으로써 전기적인 접속을 실현한다. 또한, FPC를 접속한 후에 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판에 편광판을 부착하여도 좋다.
상술한 바와 같이 하여 액정 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한, 액정 재료로서 블루상을 나타내는 액정을 사용하여도 좋다. 블루상은 액정상의 한가지이며, 콜레스테릭 액정을 승온시겨 가면 콜레스테릭상으로부터 등방상으로 전이하기 직전에 발현되는 상이다. 블루상은 좁은 온도 범위에서 밖에 발현되지 않으므로 온도 범위를 개선하기 위하여 5wt.% 이상의 키랄제를 혼합시킨 액정 조성물을 사용한다. 블루상을 나타내는 액정 재료와 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 응답 속도가 10μs 내지 100μs로 짧고, 광학적으로 등방성이기 때문에 배향 처리를 할 필요가 없고, 시야각 의존성이 작다.
또는, 본 실시형태의 표시 장치는 EL 표시 장치라도 좋다. 본 실시형태의 표시 장치가 EL 표시 장치인 경우에는 화소 전극층(706) 위에 EL층을 형성하고 상기 EL층 위에 또 다른 화소 전극층을 형성하면 좋다.
상술한 바와 같이 하여 형성한 화소 전극층(706)은 양극으로 할 수 있으므로, 음극이 되는 또 다른 화소 전극층을 형성하는 재료로서는 일 함수가 작은 재료(예를 들어, Ca, Al, MgAg, AlLi)를 사용하면 좋다.
EL층은 단수의 층으로 형성하여도 좋고 복수의 층이 적층되어 형성된 적층막으로 구성되어도 좋으며, 적어도 발광층을 갖는다. 발광층은 정공 수송층을 통하여 또 다른 화소 전극층과 접속되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 EL 표시 장치는 톱 이미션으로 하여도 좋고 보텀 이미션으로 하여도 좋고 듀얼 이미션으로 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 도 1의 TFT를 사용한 어레이 기판에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고 도 2 내지 도 5의 TFT를 사용하여도 좋다.
(실시형태 4)
상기 실시형태 3에서 설명한 TFT 및 표시 장치는 다양한 전자 기기(게임기도 포함함)에 적용할 수 있다. 전자 기기로서는, 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 모니터, 전자 페이퍼, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
실시형태 3에서 설명한 표시 장치는, 예를 들어, 전자 페이퍼에 적용할 수 있다. 전자 페이퍼는 정보를 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 페이퍼를 사용하여 전자 서적(전자 북), 포스터, 전철 등 탈 것류의 차내 광고, 신용 카드 등의 각종 카드에서의 표시 등에 적용할 수 있다.
도 16a는 전자 서적의 일례를 도시한다. 도 16a에 도시하는 전자 서적은 케이스(800) 및 케이스(801)로 구성된다. 케이스(800) 및 케이스(801)는 경첩(804)으로 연결되어 개폐할 수 있으며 종이 서적과 같이 취급할 수 있다.
케이스(800)에는 표시부(802)가 내장되고 케이스(801)에는 표시부(803)가 내장된다. 표시부(802) 및 표시부(803)는 하나의 화면을 분할하여 표시하는 구성으로 하여도 좋고 상이한 화면을 표시하는 구성으로 하여도 좋다. 상이한 화면을 표시하는 구성으로 함으로써, 예를 들어, 오른쪽 표시부(도 16a에서는 표시부(802))에 글을 표시하고 왼쪽 표시부(도 16a에서는 표시부(803))에 화상을 표시할 수 있다. 표시부(802) 및 표시부(803)는 실시형태 3에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 16a에서는 케이스(800)에 전원 입력 단자(805), 조작 키(806) 및 스피커(807) 등이 구비된다. 조작 키(806)는 예를 들어, 페이지를 넘기는 기능을 갖추어도 좋다. 또한, 케이스의 표시부와 동일한 면에 키보드나 포인팅 디바이스 등을 갖추어도 좋고, 케이스의 이면이나 측면에 외부 접속용 단자(이어폰 단자, USB 단자, 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속 가능한 단자 등) 또는 기록 매체 삽입부 등을 갖추어도 좋다. 또한, 도 16a에 도시하는 전자 서적은 무선으로 정보를 송수신할 수 있는 구성을 더 갖추어도 좋다.
도 16b는 디지털 포토 프레임의 일례를 도시한다. 도 16b에 도시하는 디지털 포토 프레임은 케이스(811)에 표시부가 내장된 구성이다. 표시부(812)는 실시형태 3에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
또한, 도 16b에 도시하는 디지털 포토 프레임은 조작부, 외부 접속용 단자(USB 단자, USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속 가능한 단자 등), 기록 매체 삽입부 등을 갖추는 구성으로 하면 좋다. 이들 구성을 표시부와 동일한 면에 갖추어도 좋지만, 측면이나 이면에 갖추면 디자인성이 향상되기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 디지털 포토 프레임의 기록 매체 삽입부에 디지털 카메라로 촬영한 화상 데이터를 기억한 메모리를 삽입하여 화상 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 화상 데이터를 표시부(812)에 표시시킬 수 있다. 또한, 도 16b에 도시하는 디지털 프레임은 무선으로 정보를 송수신할 수 있는 구성으로 하여도 좋다.
도 16c는 텔레비전 장치의 일례를 도시한다. 도 16c에 도시하는 텔레비전 장치는 케이스(821)에 표시부(822)가 내장되고 스탠드(823)로 케이스(821)가 지지된다. 표시부(822)는 실시형태 3에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 16c에 도시하는 텔레비전 장치는 케이스(821)가 갖추는 조작 스위치나 별체의 리모컨 조작기로 조작할 수 있다. 리모컨 조작기가 갖추는 조작 키로 채널이나 음량을 조정할 수 있고 표시부(822)에 표시되는 영상을 선택할 수 있다. 또한, 리모컨 조작기 자체에 상기 리모컨 조작기로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부가 형성되어도 좋다.
또한, 도 16c에 도시하는 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 갖추는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써 한 방향(송신자로부터 수진자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자간 등)의 정보 통신을 행할 수도 있다.
도 16d는 휴대 전화기의 일례를 도시한다. 도 16d에 도시하는 휴대 전화기는 케이스(831)에 내장된 표시부(832) 외에, 조작 버튼(833), 조작 버튼(837), 외부 접속 포트(834), 스피커(835), 및 마이크로폰(836) 등을 갖춘다. 표시부(832)는 실시형태 3에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 16d에 도시하는 휴대 전화기는 표시부(832)가 터치 패널이라도 좋다. 표시부(832)가 터치 패널인 경우, 전화의 발신이나 문자 메시지의 작성 등은 표시부(832)를 터치 패널로서 사용함으로써 행할 수 있다.
표시부(832)의 화면은 주로 세 가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2 모드는 글자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 두 가지 모드가 혼합된 표시/입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 발신하거나 문자 메시지를 작성하는 경우에는, 표시부(832)를 글자의 입력을 주로 하는 글자 입력 모드로 하여 화면에 표시시킨 글자의 입력 조작을 행하면 좋다. 이 경우에는 표시부(832)의 화면의 대부분을 사용하여 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
도 16d에 도시하는 휴대 전화기의 내부에 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖추는 검출 장치를 형성함으로써 휴대 전화기의 방향(세로 또는 가로)에 따라 표시부(832)의 표시 정보를 자동적으로 전환하는 구성으로 할 수도 있다.
화면 모드는 표시부(832)에 접촉하거나 또는 케이스(831)의 조작 버튼(837)을 조작하여 전환되는 구성으로 하여도 좋고, 표시부(832)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되는 구성으로 하여도 좋다.
입력 모드에서, 표시부(832)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(832)의 터치 조작이 일정 기간 실시되지 않은 경우에 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하는 구성으로 하여도 좋다.
표시부(832)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(832)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋) 및 지문 등을 이미지 센서로 촬상함으로써 본인 인증을 행할 수 있다. 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 3에서 설명한 TFT 및 표시 장치는 다양한 전자 기기에 적용할 수 있다.
100 : 기판 102 : 제 1 배선층
104 : 절연층 106 : 제 1 반도체층
108 : 제 2 반도체층 109A : 제 1 측면
109B : 제 2 측면 109C : 제 3 측면
110 : 불순물 반도체층 112 : 제 2 배선층

Claims (22)

  1. 측면, 소스, 드레인 및 채널 형성 영역을 포함하는 반도체층을 포함하고,
    상기 채널 형성 영역은 상기 소스 및 상기 드레인 하부에 있고,
    상기 측면은 상기 소스 및 상기 드레인 사이에 있고,
    상기 측면은 제 1 곡면, 제 2 곡면, 및 상기 제 1 곡면과 상기 제 2 곡면 사이의 단차부를 포함하고,
    채널 길이 방향에서의 단면에서 상기 제 1 곡면과 상기 제 2 곡면 사이의 상기 반도체층 내의 접선은 상기 측면과 교차되지 않는, 박막 트랜지스터.
  2. 일부분이 채널 형성 영역으로서 기능하는 제 1 반도체층과;
    상기 제 1 반도체층 위에 측면, 제 1 영역, 제 2 영역 및 백 채널부를 포함하는 제 2 반도체층을 포함하고,
    상기 백 채널부는 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역과 중첩되지 않고,
    상기 측면은 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이에 있고,
    상기 측면은 제 1 곡면, 제 2 곡면, 및 상기 제 1 곡면과 상기 제 2 곡면 사이의 단차부를 포함하고,
    채널 길이 방향에서의 단면에서 상기 제 1 곡면과 상기 제 2 곡면 사이의 상기 제 2 반도체층 내의 접선은 상기 측면과 교차되지 않는, 박막 트랜지스터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접선이 상기 단차부를 피하는, 박막 트랜지스터.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층은 비정질 반도체를 포함하는, 박막 트랜지스터.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 소스 전극과;
    드레인 전극과;
    게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 위에 있고 일부분이 채널 형성 영역으로서 기능하는 제 1 반도체층과;
    상기 제 1 반도체층 위에 제 2 반도체층을 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 제 2 반도체층 위에 있고,
    상기 제 2 반도체층은 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에서 연속적으로 접속되는 적어도 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖고,
    상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면은 곡면이고,
    채널 길이 방향에서의 단면에서 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 곡률 반경 및 곡률을 결정하는 원의 중심의 한쪽 또는 양쪽이 서로 상이하고,
    채널 길이 방향에서의 단면에서 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면 사이의 상기 제 2 반도체층 내의 접선은 상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면과 교차되지 않는, 박막 트랜지스터.
  9. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체층은 결정성 반도체를 포함하는, 박막 트랜지스터.
  10. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 반도체층은 비정질 반도체를 포함하는, 박막 트랜지스터.
  11. 삭제
  12. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 제 2 반도체층 위의 불순물 반도체층을 더 포함하는, 박막 트랜지스터.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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