TW201332117A - 薄膜電晶體及影像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明可形成一種具有高透光性及高導電性的閘極電極(1)及電容器電極(2)，這是利用將閘極電極(1)及電容器電極(2)作成二層構造，並將與絕緣基板(0)鄰接之第一層(1a、2a)作成ITO，且將與閘極絕緣層(3)鄰接之第二層(1b、2b)作成金屬氧化層而達成。因此，藉由使用這種閘極電極(1)及電容器電極(2)，可提高薄膜電晶體的透光性、及改善利用該薄膜電晶體而成之影像顯示裝置的顯示性能。

Description

薄膜電晶體及影像顯示裝置
本發明關於一種可用於影像顯示裝置的驅動元件等之薄膜電晶體、以及一種影像顯示裝置。
先前技術中，作為電子元件的驅動用電晶體，會使用其中有使用到非晶矽或多結晶矽等而成的薄膜電晶體。然而，由於非晶矽或多結晶矽不具有透光性，且在可視光領域中具有感光性，因此會需要使用遮光膜。於是，在從顯示器觀察側看過去時，薄膜電晶體存在於顯示器顯示要件的表面側之情況下，會對顯示器的視認性造成影響。因此，會將薄膜電晶體配置在顯示器顯示要件的背面側。
在反射型液晶顯示裝置或電泳顯示裝置等反射型顯示裝置的彩色化中，一般會使用彩色濾光片。此處，根據上述理由，使用彩色濾光片時之顯示裝置的構造，會是在彩色濾光片與薄膜電晶體之間，形成有液晶封入層或電泳粒子層的構造。然而，若在此位置上形成彩色濾光片及薄膜電晶體，例如在使用液晶封入層的情況下，於封入液晶後，會需要對齊薄膜電晶體與彩色濾光片的位置。因此，將難以獲得高精準度，而隨之成為成本上昇或良率降低的原因。
於是，業界正在嘗試在彩色濾光片上形成具有透光性的薄膜電晶體，藉此使對齊彩色濾光片與薄膜電晶體的位 置亦即定位變得容易。此時，由於薄膜電晶體具有透光性，可在從顯示器觀察側看過去時，使薄膜電晶體配置於顯示器顯示要件的表面側，而製作出來的顯示器為透過具有透光性的薄膜電晶體來加以視認的構造(參照非專利文獻1)。
此處，具有透光性的薄膜電晶體的半導體層，例如常會使用氧化銦鎵鋅等(參照非專利文獻2)。
又，作為具有透光性的薄膜電晶體的閘極電極或電容器電極，例如常會使用氧化銦錫(ITO：Indium Tin Oxide)等。
又，作為薄膜電晶體的閘極絕緣層，例如常會使用以CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法成膜出來的氮化矽等。以CVD法將氮化矽成膜在基板上的情況下，作為基板潔淨手段，一般會藉由H2電漿來進行表面處理，然後使用SiH4等反應性氣體來進行成膜。
〔先前技術文獻〕
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開平10-341022號公報。
(非專利文獻)
非專利文獻1：伊藤學著，應用物理77[7](2008)。
非專利文獻2：K.Nomura et al.Nature,432,488(2004)
然而，已知在藉由ITO而形成有閘極電極之基板上， 當使用CVD法而藉由H2電漿來實行表面處理、及使用SiH4等反應性氣體來將氮化矽等成膜的情況，ITO會被H(氫)還原，而發生透光率降低(黑化)的情況(參照專利文獻1)。
對於構成具有透光性的薄膜電晶體之閘極電極及電容器電極，若是透光性降低，最終會導致具有這種構造(即在彩色濾光片上形成具有透光性之薄膜電晶體的構造)的影像顯示裝置的顯示畫面的明度或對比降低。
於是，為了解決上述要求，本發明的目的在於實現一種具有高透光性的薄膜電晶體、以及使用該薄膜電晶體而成的影像顯示裝置。
本發明之一態樣的薄膜電晶體，是在具有透光性的絕緣基板上，以具有透光性的材料，至少形成有閘極電極、電容器電極、閘極絕緣層、半導體層、源極電極及汲極電極，且該薄膜電晶體的特徵在於： 前述閘極電極及前述電容器電極、或者前述源極電極及前述汲極電極，是由鄰接前述絕緣基板之第一層、與鄰接前述閘極絕緣層之第二層所構成； 前述第一層是氧化銦錫，而前述第二層是含有銦、鎵及鋅中至少一種的金屬氧化物。
又，前述第二層，可與前述半導體為相同材料。
進而，前述閘極電極及前述電容器電極、或者前述源極電極及前述汲極電極，在可視光領域中的平均透射率可 在70%以上。
又，前述半導體層，可含有銦、鎵及鋅中至少一種金屬氧化物。
進而，前述閘極絕緣層，可為含有以CVD法形成的氧化矽、氮化矽及氮氧化矽中任一種的化合物。
又，前述薄膜電晶體可為底部閘極型TFT。
進而，前述薄膜電晶體可為頂部閘極型TFT。
本發明之另一態樣之影像顯示裝置，其具備：前述薄膜電晶體的陣列；像素電極，其與前述薄膜電晶體的陣列的源極電極或汲極電極連接；以及影像顯示媒體，其配置於前述像素電極上。
又，可在前述薄膜電晶體的陣列的絕緣基板上，形成彩色濾光片。
本發明之薄膜電晶體，利用將閘極電極及電容器電極分別作成雙層構造，並將該雙層構造中的鄰接基板之第一層作成ITO，鄰接閘極絕緣層之第二層作成抑制ITO黑化的金屬氧化層，可形成具有高透光性及高導電性的閘極電極及電容器電極。因此，本發明之薄膜電晶體，藉由使用這種閘極電極及電容器電極，可實現具有高透光性的薄膜電晶體、以及顯示性能優秀的影像顯示裝置。
本發明是一種在具有透光性的絕緣基板上，以具有透光性的材料，至少形成有閘極電極、電容器電極、閘極絕緣層、半導體層、源極電極及汲極電極之薄膜電晶體，藉 由以不同兩層的金屬氧化物來形成該閘極電極，並將鄰接絕緣基板上之第一層作成氧化銦錫(ITO)，可得到一種具有透光性之薄膜電晶體，且該薄膜電晶體所具有的閘極電極擁有足夠的導電性。
然而，使用CVD法在藉由ITO形成有閘極電極之基板上，成膜出氮化矽(會成為閘極絕緣層)等的情況，於成膜前的H2電漿處理及成膜步驟中，由於ITO被H還原，會造成透射率降低(黑化)。構成具有透光性的薄膜電晶體之閘極電極、電容器電極的透射率降低，對於具有在彩色濾光片上形成具有透光性之薄膜電晶體之構造的影像顯示裝置而言，最終會導致這種影像顯示裝置的顯示畫面的明度或對比降低。
此處，藉由使用含有銦、鎵及鋅中至少一種之金屬氧化物來形成鄰接閘極絕緣層之閘極電極，作為電容器電極的第二層，可抑制閘極絕緣層積層時之ITO黑化，而維持閘極電極的透光性。
又，藉由使用與半導體層相同的材料來形成閘極電極的第二層及電容器電極的第二層，可比使用不同材料的情況更減低製程成本。
進而，藉由將閘極電極及電容器電極在可視光領域(λ=400~700nm)中的平均透射率作到70%以上，可得到具有高透光性的薄膜電晶體。
又，藉由以含有銦、鎵及鋅中至少一種的金屬氧化物來形成半導體層，可實現具有高透光性且高性能的薄膜電 晶體。
進而，作為閘極絕緣層，藉由含有以CVD法來成膜出來的氧化矽、氮化矽及氮氧化矽中的任一種成分的化合物，可得到便宜且具有充分耐電壓性的閘極絕緣層。
本發明之影像顯示裝置，藉由使用上述方法來製作薄膜電晶體的陣列，可實現具有高透光性且具有高特性之薄膜電晶體的陣列。
又，藉由在形成有彩色濾光片的絕緣基板上，形成上述具有透光性之薄膜電晶體的陣列，便不需要進行用以對齊薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板的步驟，而可實現具有高亮度及高對比的影像顯示裝置。
以下，基於圖式說明本發明的一實施形態。
本實施形態，是將本發明之薄膜電晶體應用於底部閘極型TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)。此外，本發明之薄膜電晶體並不限定於底部閘極型TFT，例如亦可應用於頂部閘極型TFT。
第1圖是表示本實施形態之薄膜電晶體的構造之概略剖面圖。
如第1圖所示，薄膜電晶體具備：絕緣基板0、閘極電極1、電容器電極2、閘極絕緣層3、半導體層4、源極電極5及汲極電極6。
絕緣基板0，由具有透光性的材料所形成。本實施形態中，所謂「具有透光性」，是指在可見光領域(λ=400~700nm)中的平均透射率在70%以上。具體而言，作為絕緣基板0的材料，可使用：聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚環硫乙烷、聚醚碸(poly ether sulfone)、聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對萘二甲酸乙二酯、環烯烴聚合物、聚醚沙洛芬(poly ether salophen)、三醋酸纖維素、聚氟乙烯薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚合樹脂、耐候性聚對苯二甲酸乙二酯、耐候性聚丙烯、玻璃纖維強化丙烯酸樹脂薄膜、玻璃纖維強化聚碳酸酯、透明性聚醯亞胺、氟系樹脂、環狀聚烯烴系樹脂、玻璃、石英等。這些材料，可作為單獨的基材來使用，亦可作為積層二種以上的複合基材來使用。
此外，在使用有機物薄膜來作為絕緣基板0的材料之情況下，為了改善元件(薄膜電晶體)的耐久性，較佳是形成具有透光性的氣體障壁層。作為氣體障壁層，可使用Al2O3、SiO2、SiN、SiON、SiC、類鑽石碳等。此外，氣體障壁層的材料並不限定於上述材料。又，氣體障壁層，亦可積層二層以上來使用。進而，氣體障壁層，可僅形成於有機物薄膜的單面，亦可形成於有機物薄膜的雙面。氣體障壁層，可藉由蒸鍍法、離子鍍覆法、濺鍍法、CVD法及溶凝膠法等來形成。此外，氣體障壁層的形成方法並不限定於上述方法。
閘極電極1及電容器電極2，形成於絕緣基板0上。 閘極電極1及電容器電極2，是由具有透光性的材料所形成。閘極電極1及電容器電極2，是由鄰接絕緣基板0之第一層1a、2a與鄰接閘極絕緣層3之第二層1b、2b所構成。閘極電極1的第一層1a與電容器電極2的第一層2a、以及閘極電極的第二層1b與電容器電極2的第二層2b，可為相同材料，亦可為不同的材料。然而，為了減少薄膜電晶體製造步驟中的步驟數，較佳是使閘極電極1的第一層1a與電容器電極2的第一層2a、以及閘極電極的第二層1b與電容器電極2的第二層2b為相同材料。
作為閘極電極1的第一層1a及電容器電極2的第一層2a的材料，可使用氧化銦錫(ITO)。藉此，作為閘極電極1的第一層1a及電容器電極2的第一層2a，可形成具有高透光性與低電阻率(足夠的導電性)的膜。
閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b，是由具有透光性的材料所形成。作為閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b之材料，可使用含有銦、鎵及鋅中至少一種的氧化物。更具體而言，可使用氧化鋅、氧化銦、氧化銦鋅、氧化鋅鎵銦(IGZO)等習知材料。此外，閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b之材料並不限定於上述材料。這些材料可藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等來形成。此外，閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b之材料的形成方法並不限於上述方法。
作為形成閘極電極1的第一層1a及電容器電極2的第一層2a之圖案的順序，為了減低製程成本，較佳是與形成 閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b之圖案同時進行。具體而言，是在要成為閘極電極1及電容器電極2的第一層1a、2a之ITO層上，成膜出以氧化鋅、氧化銦、氧化銦鋅、氧化鋅鎵銦(IGZO)等習知材料所構成的層，此層將成為第二層1b、2b。然後，對於成膜出來的層，利用微影(photolithograph)技術來形成圖案，藉此同時形成閘極電極1及電容器電極2的第一層1a、2a與第二層1b、2b的圖案。
如此，在本實施形態的薄膜電晶體中，是將閘極電極1及電容器電極2分別作成雙層構造，其中將鄰接絕緣基板0之第一層1a、2a作成ITO，並將鄰接閘極絕緣層3之第二層1b、2b作成抑制ITO黑化的金屬氧化物層。於是，可形成具有高透光性及高導電性的閘極電極1及電容器電極2。因此，在本實施形態的薄膜電晶體中，藉由使用這種閘極電極1及電容器電極2，可實現具有高透光性的薄膜電晶體、及顯示性能優秀的影像顯示裝置。
又，本實施形態的薄膜電晶體中，是將閘極電極1及電容器電極2作成具有透光性的電極。亦即，將閘極電極1及電容器電極2在可視光領域中的平均透射率作成70%以上。於是，本實施形態的薄膜電晶體中，可得到具有高透光性的薄膜電晶體。此外，閘極電極1及電容器電極2在可視光領域中的平均透射率越高越好。
作為閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b之材料，較佳是使用與半導體層4相同的材料。若如此 製作，則可減低製程成本。又，閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b，可藉由濺鍍、真空蒸鍍法等來形成。此外，閘極電極1的第二層1b及電容器電極2的第二層2b的形成方法並不限定於上述方法。
閘極絕緣層3，是以覆蓋閘極電極1及電容器電極2之方式被形成於絕緣基板0上。閘極絕緣層3，是以具有透光性的材料來形成。作為閘極絕緣層3的材料，可使用含有以CVD法來形成之氧化矽、氮化矽及氮氧化矽中任一種成分的化合物。藉此，作為閘極絕緣層3，可形成廉價且具有充分絕緣性的膜。此外，較佳是在形成閘極絕緣層3之前，先進行H2電漿處理等之基板潔淨步驟。
半導體4，被形成於閘極絕緣層3上。半導體層4，是由具有透光性的材料來形成。作為半導體層4之材料，可使用含有銦、鎵及鋅中至少一種的氧化物。更具體而言，可使用氧化鋅、氧化銦、氧化銦鋅及氧化鋅鎵銦(IGZO)等習知材料。藉此，可實現具有高透光性且高性能的薄膜電晶體。此外，半導體層4之材料並不限定於上述材料。半導體層4，可藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等來形成。此外，半導體層4的形成方法並不限於上述方法。
源極電極5及汲極電極6，以將半導體層4夾於中間的方式被形成於閘極絕緣層3上。源極電極5及汲極電極6，是由具有透光性的材料來形成。作為源極電極5及汲極電極6的材料，適合的有：氧化銦、氧化錫、氧化銦錫、氧化鋅、氧化鎘、氧化銦鎘、氧化鎘錫、氧化鋅錫及氧化 銦鋅等。源極電極5與汲極電極6，可為相同材料，亦可為不同的材料。然而，為了減少薄膜電晶體的製造步驟中的步驟數，較佳是使源極電極5與汲極電極6為相同材料。源極電極5及汲極電極6，可藉由真空蒸鍍法及濺鍍法來形成。此外，源極電極5及汲極電極6的形成方法並不限定於上述方法。
此外，本實施形態中，係說明僅將閘極電極1及電容器電極2作成雙層構造的構成，但並不限定於上述構成。例如亦可將配線層(亦即，以ITO作為材料而形成於閘極絕緣層3下部，需要具有透明性的一層)也與閘極電極1及電容器電極2同樣作成雙層構造。作為這種雙層構造的配線層，例如有閘極配線層、電容器配線層等。雙層構造的配線層，可藉由與閘極電極1及電容器電極2相同的步驟來形成。
又，在本實施形態中，雖然是以將本發明之薄膜電晶體應用在底部閘極型TFT上之構成作為例子，但亦可採用其他的構成。例如，亦可將本發明之薄膜電晶體應用在頂部閘極型TFT上。將本發明之薄膜電晶體應用在頂部閘極型TFT上之情況下，會在絕緣基板0上形成半導體層4、源極電極5及汲極電極6，並在所形成的半導體層4、源極電極5及汲極電極6上形成閘極絕緣層3。此時，較佳是將源極電極5及汲極電極6，與本實施形態的閘極電極1及電容器電極2同樣作成雙層構造。源極電極5及汲極電極6，是由具有透光性的材料來形成。例如，作為源極電 極5及汲極電極6的第一層(亦即，鄰接絕緣基板0之第一層)之材料，可使用氧化銦錫。又，作為源極電極5及汲極電極6的第二層(亦即，鄰接閘極絕緣層3之第二層)之材料，可使用含有銦、鎵及鋅中至少一種的氧化物。
進而，將本發明之薄膜電晶體作成頂部閘極型TFT時，可在閘極絕緣層3上形成閘極電極1及電容器電極2，且當在所形成的閘極電極1及電容器電極2上積層氮化矽以作為層間絕緣層時，可將閘極電極1及電容器電極2亦作成雙層構造。
以下，表示本實施形態的薄膜電晶體的具體實施例。
(實施例1)
接著，基於圖式來說明本實施形態之薄膜電晶體之實施例1。
第1圖是在實施例1中製作出來的薄膜電晶體的示意圖。
在實施例1中，製作出如第1圖所示的薄膜電晶體。具體而言，是使用康寧(Corning)公司製的無鹼玻璃1737來作為絕緣基板0，並在絕緣基板0上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度100nm的ITO膜與厚度10nm的IGZO膜，其中ITO膜會成為閘極電極1及電容器電極2的第一層1a、2a，而IGZO膜會成為該等電極的第二層1b、2b。接著，使用微影法進行同時蝕刻，藉此從在室溫下成膜出來的ITO、IGZO，形成閘極電極1及電容器電極2。 ITO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量1SCCM、成膜壓力1.0Pa。IGZO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量2SCCM、成膜壓力1.0Pa。接著，在形成了閘極電極1及電容器電極2之絕緣基板0上，使用電漿CVD裝置進行H2電漿處理後，成膜出厚度300nm的SiNx而形成閘極絕緣層3。SiNx成膜時的條件設定為：作為原料氣體流入SiH4=50SCCM與NH3=50SCCM、投入電力300W、成膜壓力3.0Pa、基板溫度200℃。接著，在形成了閘極絕緣層3的絕緣基板0上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度40nm的IGZO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的IGZO，以氧化物來形成半導體層4。IGZO成膜時的條件設定為：投入電力100W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量2SCCM、成膜壓力1.0Pa。最後，在形成了半導體層4的絕緣基板0上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度50nm的ITO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的ITO，形成源極電極5與汲極電極6，藉此製作出薄膜電晶體。ITO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量1SCCM、成膜壓力1.0Pa。源極電極5與汲極電極6之間的長度(閘極長)是20μm。又，源極電極5與汲極電極6之間的寬度(閘極寬)是5μm。
製作出來的薄膜電晶體，其閘極電極1在可視光領域(λ=400~700nm)中的平均透射率是80%。藉此可確認到， 本實施例之薄膜電晶體滿足對於閘極電極1的平均透射率的要求值(70%以上)。又，使用半導體參數分析器(Keithlay製SCS4200)，將閘極電壓設為-10V~+20V，汲極電極設為5V來測量薄膜電晶體的電晶體特性。結果，電晶體特性在移動度10cm2/Vs並在源極電極5與汲極電極6間施加10V電壓時的ON/OFF比率有8位數數值，且閘極電壓20V時的閘極漏洩電流是4.2×10-11A，表示出良好的電晶體特性。
(實施例2)
接著，基於圖式來說明本實施形態之薄膜電晶體之實施例2。
第2圖是表示實施例2之薄膜電晶體的構造之概略剖面圖。第3圖是表示實施例2之影像顯示裝置的構造之概略剖面圖。
在實施例2中，製作出如第2圖所示的薄膜電晶體及如第3圖所示的影像顯示裝置。具體而言，是使用康寧公司製的無鹼玻璃1737作為絕緣基板0，並在絕緣基板0上使用旋轉塗佈法來塗佈R(紅)的感光性樹脂後，再使用微影法進行圖案形成。接著，同樣先使用旋轉塗佈法來塗佈G(綠)及B(藍)的感光性樹脂後，再使用微影法進行圖案形成，而形成彩色濾光片層(彩色濾光片)20。接著，使用旋轉塗佈法將具有透光性的樹脂塗佈在彩色濾光片層20上，形成保護膜層21，而藉此製作出彩色濾光基板。
接著，在製作出來的彩色濾光基板上，使用DC磁控 濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度100nm的ITO膜與厚度10nm的IGZO膜，其中ITO膜會成為閘極電極1及電容器電極2的第一層1a、2a，而IGZO膜會成為該等電極的第二層1b、2b。接著，使用微影法進行同時蝕刻，藉此，從在室溫下成膜的ITO、IGZO，形成閘極電極1及電容器電極2。ITO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量1SCCM、成膜壓力1.0Pa。IGZO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量2SCCM、成膜壓力1.0Pa。接著，在形成了閘極電極1及電容器電極2之絕緣基板0上，使用電漿CVD裝置進行H2電漿處理後，成膜出厚度300nm的SiNx而形成閘極絕緣層3。SiNx成膜時的條件設定為：作為原料氣體流入SiH4=50SCCM與NH3=50SCCM、投入電力300W、成膜壓力3.0Pa、基板溫度200℃。接著，在形成了閘極絕緣層3的彩色濾光基板上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度40nm的IGZO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的IGZO，以氧化物形成半導體層4。IGZO成膜時的條件設定為：投入電力100W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量2SCCM、成膜壓力1.0Pa。接著，在形成了半導體層4之彩色濾光基板上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度50nm的ITO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的ITO，形成源極電極5與汲極電極6。藉此，在彩色濾光基板上製作出薄膜電晶體的陣列。ITO成膜時的條件設定為：投入 電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量1SCCM、成膜壓力1.0Pa。源極電極5與汲極電極6之間的長度(閘極長)是20μm。又，源極電極5與汲極電極6之間的寬度(閘極寬)是5μm。
進而，在製作出來的薄膜電晶體的陣列上，使用射頻磁控濺鍍裝置，成膜出厚度50nm的SiON。接著，藉由使用微影法所實施的蝕刻，從成膜出來的SiON，形成保護層7。SiON成膜時的條件設定為：投入電力500W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量10SCCM、成膜壓力0.5Pa。接著，在製作出來的薄膜電晶體的陣列上(保護層7上)，使用旋轉塗佈法，塗佈感光性樹脂，然後以微影法在塗佈上去的感光性樹脂(厚度3μm)中的位於汲極電極6上的部分，開出貫穿孔，以形成層間絕緣層(未圖示)。接著，在製作出來的薄膜電晶體的陣列上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度50nm的ITO。接著，藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜出來的ITO，形成像素電極9，該像素電極9與源極電極5或汲極電極6連接。此外，製作出來的薄膜電晶體的陣列，是作成排列為480×640像素的薄膜電晶體的陣列。薄膜電晶體的陣列的通道長度作成20μm。又，薄膜電晶體的陣列的通道寬度作成5μm。接著，在如此製作出來的薄膜電晶體的陣列上(像素電極9上)成膜出配向膜22。
另一方面，使用康寧公司製的無鹼玻璃1737(厚度0.7mm)作為影像顯示用基板23，並在影像顯示用基板23 上成膜出厚度70nm的ITO薄膜，該ITO薄膜會成為共通電極24。接著，在成膜出來的ITO薄膜上，成膜出配向膜25，藉此製作出形成有薄膜電晶體的基材。接著，將製作出來的基材，隔著間隔物，配置在薄膜電晶體的陣列的相對極(像素電極9上)。接著，在間隔物間，亦即基材與薄膜電晶體的陣列之間(像素電極9上)，填入作為影像顯示媒體之液晶26。最後，在薄膜電晶體的陣列所具有的兩個面中，將相位差板27與偏光板28配置在未形成彩色濾光片層20的一面上。藉此，在實施例2中，使用薄膜電晶體的陣列製作出影像顯示裝置。
將製作出來的影像顯示裝置進行驅動的結果，可進行良好的彩色顯示。
如此，本實施形態之影像顯示裝置，使用本實施形態之薄膜電晶體，製作出薄膜電晶體的陣列。因此，本實施形態之影像顯示裝置，可實現具有高透光性且具有高特性之薄膜電晶體的陣列。
又，本實施形態之影像顯示裝置，是在形成有彩色濾光片層20的絕緣基板0上，形成薄膜電晶體的陣列。因此，製造本實施形態之影像顯示裝置，可以不需要進行用以對齊薄膜電晶體與彩色濾光片層20的位置之步驟。又，可實現具有高亮度、高對比之影像顯示裝置。
(比較例1)
接著，基於圖式來說明本實施形態之薄膜電晶體之比 較例1。
第4圖是比較例1中製作出來的薄膜電晶體的示意圖。
在比較例1中，製作出如第4圖所示的薄膜電晶體。具體而言，是使用康寧公司製的無鹼玻璃1737作為絕緣基板0，並在絕緣基板0上，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度100nm的ITO膜，其中ITO膜會成為閘極電極1的第一層1a。接著，使用微影法進行同時蝕刻，藉此，從在室溫下成膜的ITO、IGZO，形成閘極電極1及電容器電極2。ITO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量1SCCM、成膜壓力1.0Pa。接著，在形成了閘極電極1及電容器電極2之絕緣基板0上，使用電漿CVD裝置進行H2電漿處理後，成膜出厚度300nm的SiNx而形成閘極絕緣層3。SiNx成膜時的條件設定為：作為原料氣體流入SiH4=50SCCM與NH3=50SCCM、投入電力300W、成膜壓力3.0Pa、基板溫度150℃。接著，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度40nm的IGZO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的IGZO，以氧化物形成半導體層4。IGZO成膜時的條件設定為：投入電力100W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量2SCCM、成膜壓力1.0Pa。最後，使用DC磁控濺鍍裝置，在室溫下成膜出厚度50nm的ITO，並藉由使用微影法所實施的蝕刻，從室溫成膜的ITO，形成源極電極5與汲極電極6，藉此製作出薄膜電晶體。ITO成膜時的條件設定為：投入電力200W、Ar氣體流量100SCCM、O2氣體流量 1SCCM、成膜壓力1.0Pa。源極電極5與汲極電極6之間的長度(閘極長)是20μm。又，源極電極5與汲極電極6之間的寬度(閘極寬)是5μm。
製作出來的薄膜電晶體，其閘極電極1在可視光領域(λ=400~700nm)中的平均透射率為69%。藉此，可確認到本比較例之薄膜電晶體無法滿足對於閘極電極1的平均透射率的最低要求值70%。此外，使用半導體參數分析器(Keithlay製SCS4200)，將閘極電壓設為-10V~+20V，汲極電極設為5V來測量薄膜電晶體的電晶體特性。結果，電晶體特性，在移動度9cm2/Vs並在源極電極5與汲極電極6間施加10V電壓時的ON/OFF比率是8位數數值，且閘極電壓20V時的閘極漏洩電流是3.5×10-11A，表示出良好的電晶體特性。
(產業上的可利用性)
本發明之薄膜電晶體，藉由將閘極電極及電容器電極分別作成雙層構造，並將鄰接基板之第一層作成ITO，鄰接閘極絕緣層之第二層作成抑制ITO黑化的金屬氧化層，可形成具有高透光性及高導電性的閘極電極及電容器電極。因此，本發明之薄膜電晶體，藉由使用這種閘極電極及電容器電極，可實現具有高透光性的薄膜電晶體、以及顯示性能優秀的影像顯示裝置。
0‧‧‧絕緣基板
1‧‧‧閘極電極
1a‧‧‧閘極電極的第一層
1b‧‧‧閘極電極的第二層
2‧‧‧電容器電極
2a‧‧‧電容器電極的第一層
2b‧‧‧電容器電極的第二層
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧源極電極
6‧‧‧汲極電極
7‧‧‧保護層
9‧‧‧像素電極
20‧‧‧彩色濾光片層
21‧‧‧保護膜層
22‧‧‧配向膜
23‧‧‧影像顯示用基板
24‧‧‧共通電極
25‧‧‧配向膜
26‧‧‧液晶
27‧‧‧相位差板
28‧‧‧偏光板
第1圖是表示本發明之一實施形態之薄膜電晶體的構造之概略剖面圖。
第2圖是表示實施例2之薄膜電晶體的構造之概略剖面圖。
第3圖是表示使用實施例2之薄膜電晶體而成之影像顯示裝置的一像素之概略剖面圖。
第4圖是表示比較例1之薄膜電晶體的構造之概略剖面圖。
0‧‧‧絕緣基板
1‧‧‧閘極電極
1a‧‧‧閘極電極的第一層
1b‧‧‧閘極電極的第二層
2‧‧‧電容器電極
2a‧‧‧電容器電極的第一層
2b‧‧‧電容器電極的第二層
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧源極電極
6‧‧‧汲極電極

Claims (9)

  1. 一種薄膜電晶體，其在具有透光性的絕緣基板上，以具有透光性的材料，至少形成有閘極電極、電容器電極、閘極絕緣層、半導體層、源極電極及汲極電極，且該薄膜電晶體的特徵在於：前述閘極電極及前述電容器電極、或者前述源極電極及前述汲極電極，是由鄰接前述絕緣基板之第一層、與鄰接前述閘極絕緣層之第二層所構成；前述第一層是氧化銦錫，而前述第二層是含有銦、鎵及鋅中至少一種的金屬氧化物。
  2. 如請求項1所述的薄膜電晶體，其中，前述第二層與前述半導體層為相同材料。
  3. 如請求項1或2所述的薄膜電晶體，其中，前述閘極電極及前述電容器電極、或者前述源極電極及前述汲極電極，在可見光領域中的平均透射率在70%以上。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的薄膜電晶體，其中，前述半導體層是含有銦、鎵及鋅中至少一種的金屬氧化物。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的薄膜電晶體，其中，前述閘極絕緣層，是含有以CVD法形成之氧化矽、氮化矽 及氮氧化矽中任一種的化合物。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的薄膜電晶體，其中，前述薄膜電晶體是底部閘極型TFT。
  7. 如請求項1至5中任一項所述的薄膜電晶體，其中，前述薄膜電晶體是頂部閘極型TFT。
  8. 一種影像顯示裝置，其具備：請求項1至7中任一項所述的薄膜電晶體的陣列；像素電極，其與前述薄膜電晶體的陣列的源極電極或汲極電極相連接；以及影像顯示媒體，其配置於前述像素電極上。
  9. 如請求項8所述的影像顯示裝置，其中，在前述薄膜電晶體的陣列的絕緣基板上，形成有彩色濾光片。
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