專利名稱：顯示裝置、顯示裝置中使用的薄膜晶體管及薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)EL(Electro Luminescence)顯示裝置等顯示裝置、在該顯示裝置中使用的薄膜晶體管及薄膜晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
近些年，使用了電流驅(qū)動型的有機(jī)EL元件的有機(jī)EL顯示裝置作為下一代的顯示裝置而備受注目。其中，在有源矩陣驅(qū)動型的有機(jī)EL顯示裝置中使用場效應(yīng)晶體管，作為該場效應(yīng)晶體管之一，已知有在具有絕緣表面的基板上設(shè)置的半導(dǎo)體層成為溝道形成·區(qū)域的薄膜晶體管。作為有源矩陣驅(qū)動型的有機(jī)EL顯示裝置中使用的薄膜晶體管，至少需要有用于對有機(jī)EL元件的接通/斷開等的驅(qū)動的時刻進(jìn)行控制的開關(guān)晶體管和用于對有機(jī)EL元件的發(fā)光量進(jìn)行控制的驅(qū)動晶體管。對于上述的薄膜晶體管而言，優(yōu)選分別具有優(yōu)良的晶體管特性，從而進(jìn)行各種研究。例如，對于開關(guān)晶體管而言，需要進(jìn)一步降低斷開電流，并減少接通電流和斷開電流這兩者的不均。另外，對于驅(qū)動晶體管而言，需要進(jìn)一步提高接通電流，并降低接通電流的不均。另外，以往，作為這樣的薄膜晶體管的溝道形成區(qū)域，例如使用非晶硅膜(非結(jié)晶質(zhì)硅膜)，但在非結(jié)晶質(zhì)硅膜時，由于移動度低而使得接通電流低。因此，近些年，為了確保薄膜晶體管的驅(qū)動能力即接通電流，利用基于激光束等的加熱處理來進(jìn)行非結(jié)晶質(zhì)硅膜的結(jié)晶化的研究開發(fā)不斷進(jìn)展。在將該結(jié)晶化了的硅膜用于薄膜晶體管的情況下，在溝道形成區(qū)域上形成歐姆接觸層后對歐姆接觸層進(jìn)行加工時，會殘留對溝道形成區(qū)域的損傷，從而存在使薄膜晶體管的特性劣化的問題。因此，作為減少加工歐姆接觸層時的對溝道形成區(qū)域的損傷的方法，提供一種在薄膜晶體管上形成絕緣膜的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。然而，在該現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，由于歐姆接觸層與結(jié)晶化了的硅膜直接接觸，因此電場在結(jié)晶化了的硅膜與歐姆接觸層之間集中，從而存在斷開電流上升這樣的問題。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2007-305701號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，其具備顯示元件和對該顯示元件的發(fā)光進(jìn)行控制的薄膜晶體管，其中，薄膜晶體管具備在絕緣性的基板上形成的柵極電極、以覆蓋柵極電極的方式形成在基板上的柵極絕緣膜、在柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層、在半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層、在歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電極，并且在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由SOG(旋涂玻璃Spin on Glass)構(gòu)成的蝕刻阻擋體。另外，本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管，其用于顯示裝置，具備在絕緣性的基板上形成的柵極電極、以覆蓋柵極電極的方式形成在基板上的柵極絕緣膜、在柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層、在半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層、在歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電極，并且在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由SOG構(gòu)成的蝕刻阻擋體。另外，本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管的制造方法，其中，所述薄膜晶體管用于顯示裝置，其在絕緣性的基板上具備柵極電極、以覆蓋柵極電極的方式形成在基板上的柵極絕緣膜、在柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層、在半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層、在歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電極，在該薄膜晶體管的制造方法中，在絕緣性的基板上順次形成柵極電極、柵極絕緣膜和半導(dǎo)體層，之后，在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上形成由SOG構(gòu)成的蝕刻阻擋體，然后，以覆蓋蝕刻阻擋體的方式順次形成用于形成歐姆接觸層的膜、成為源極電極和漏極電極的電極膜，之后，通過蝕刻進(jìn)行加工，由此形成歐姆接觸 層、源極電極、漏極電極。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠在不導(dǎo)致工序的大幅的增加的情況下提供一種特性穩(wěn)定的薄膜晶體管。


圖I是作為本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置的有機(jī)EL顯示裝置的局部剖切立體圖。圖2是本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置的像素的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示在本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置的一個像素中構(gòu)成有機(jī)EL元件和驅(qū)動晶體管的設(shè)備結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4A是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4B是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5A是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖5B是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖5C是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖5E是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖5F是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖5G是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。
圖5H是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。
具體實施例方式(實施方式)以下，參照附圖，對本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管(以下，也簡稱為“TFT(Thin Film Transistor)”)及其制造方法進(jìn)行說明。首先，以有機(jī)EL顯示裝置為例，對本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置進(jìn)行說明。圖I是作為本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置的有機(jī)EL顯示裝置的局部剖切立體圖。表示有機(jī)EL顯示裝置的簡要結(jié)構(gòu)。如圖I所示，有機(jī)EL顯示裝置具備有源矩陣基板·I;在有源矩陣基板I上呈矩陣狀地配置有多個的像素2 ;與像素2連接，且在有源矩陣基板I上呈陣列狀地配置有多個的像素電路3 ；由順次層疊在像素2和像素電路3上的作為陽極的電極4、有機(jī)EL層5及作為陰極的電極6構(gòu)成的EL元件；以及用于使像素電路3分別與控制電路連接的多根源極配線7及柵極配線8。另外，EL元件的有機(jī)EL層5通過順次層疊電子輸送層、發(fā)光層、空穴輸送層等各層而構(gòu)成。接著，利用圖2，對像素2的電路結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行說明。圖2是本發(fā)明的一實施方式的顯示裝置的像素的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示,顯示裝置的像素2具備作為顯示元件的有機(jī)EL元件11 ;由用于對有機(jī)EL元件11的發(fā)光量進(jìn)行控制的薄膜晶體管構(gòu)成的驅(qū)動晶體管12 ;由用于對有機(jī)EL元件11的接通/斷開等驅(qū)動的時刻進(jìn)行控制的薄膜晶體管構(gòu)成的開關(guān)晶體管13 ;以及電容器14。并且，開關(guān)晶體管13的源極電極13S與源極配線7連接，柵極電極13G與柵極配線8連接，漏極電極13D與電容器14及驅(qū)動晶體管12的柵極電極12G連接。另外，驅(qū)動晶體管12的漏極電極12D與電源配線9連接，源極電極12S與有機(jī)EL元件11的陽極連接。在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向柵極配線8輸入柵極信號，而使開關(guān)晶體管13成為接通狀態(tài)時，與經(jīng)由源極配線7供給的影像信號對應(yīng)的信號電壓寫入電容器14。寫入電容器14的保持電壓在整個一幀期間被保持。并且，通過寫入電容器14的保持電壓，使驅(qū)動晶體管12的電導(dǎo)模擬地變化，從而使與發(fā)光等級(階調(diào))對應(yīng)的驅(qū)動電流從有機(jī)EL元件11的陽極向陰極流動。通過在該陰極中流動的驅(qū)動電流，使有機(jī)EL元件11發(fā)光，從而作為圖像而顯示。即，如上所述，顯示裝置具備顯示元件和對顯示元件的發(fā)光進(jìn)行控制的薄膜晶體管。圖3是表示在本發(fā)明的一實施方式的有機(jī)EL顯示裝置的一個像素中構(gòu)成有機(jī)EL元件和驅(qū)動晶體管的設(shè)備結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖3所示,有機(jī)EL顯示裝置在形成有驅(qū)動晶體管12和開關(guān)晶體管(未圖示)的TFT陣列基板即絕緣性的支撐基板21上具備第一層間絕緣膜22、第二層間絕緣膜23、第一接觸部24、第二接觸部25、以及觸排(bank) 26。并且，如圖I中說明的那樣，還具備下部的作為陽極的電極4、有機(jī)EL層5、和上部的作為陰極的電極6。在此，構(gòu)成驅(qū)動晶體管12的薄膜晶體管30為底部柵極型的η型的薄膜晶體管，通過在支撐基板21上順次層疊而形成柵極電極31、柵極絕緣膜32、半導(dǎo)體層33、歐姆接觸層34、源極電極35S及漏極電極3 而構(gòu)成。
接著，利用圖4A 圖5H，對本發(fā)明的一實施方式中的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行說明。圖4A、4B是表示本發(fā)明的一實施方式的薄膜晶體管30的結(jié)構(gòu)的剖面圖及從源極電極、漏極電極側(cè)觀察到的俯視圖。如圖4A、4B所示，薄膜晶體管30為底部柵極型的η型的薄膜晶體管。薄膜晶體管30通過在作為基板的支撐基板21上順次層疊柵極電極31、柵極絕緣膜32、第一半導(dǎo)體層33a、第二半導(dǎo)體層33b、蝕刻阻擋體36、歐姆接 觸層34、源極電極35S及漏極電極3 而構(gòu)成。柵極電極31通過將例如由鑰(Mo)構(gòu)成的電極材料以帶狀的圖案形成在由玻璃等絕緣性基板構(gòu)成的支撐基板21上而配置。作為柵極電極31，當(dāng)在制造過程中存在加熱的工序的情況下，優(yōu)選由難以因熱而變質(zhì)的高熔點(diǎn)金屬材料構(gòu)成。以覆蓋柵極電極31的方式在支撐基板21上形成的柵極絕緣膜32使用從Si02、SiN或SiON等絕緣性材料中選擇的至少一種材料，利用等離子CVD (Chemical VaporDeposition)法等生膜方法,通過以形成為75nm 500nm左右的厚度的方式層疊并生膜而形成。源極電極35S、漏極電極3 和由第一半導(dǎo)體層33a、第二半導(dǎo)體層33b構(gòu)成的半導(dǎo)體層33以覆蓋柵極電極31的方式形成在柵極絕緣膜32上。S卩，在柵極絕緣膜32上層疊而形成的第一半導(dǎo)體層33a通過含有結(jié)晶硅的、厚度為30nm 500nm的結(jié)晶質(zhì)娃膜形成。第一半導(dǎo)體層33a還可以通過使由半導(dǎo)體材料進(jìn)行層疊而得到的膜的一部分結(jié)晶化來形成。在抑制斷開電流的方面上，優(yōu)選層疊而形成在第一半導(dǎo)體層33a上的第二半導(dǎo)體層33b為比第一半導(dǎo)體層33a移動度低的非晶質(zhì)硅膜，但含有結(jié)晶質(zhì)硅的膜也可以。第二半導(dǎo)體層33b形成在歐姆接觸層34與第一半導(dǎo)體層33a之間，由此能夠進(jìn)行漏極電極側(cè)的電場緩和，從而能夠抑制斷開電流。歐姆接觸層34形成在半導(dǎo)體層33上。即，歐姆接觸層34用于通過歐姆接合而形成源極電極35S、漏極電極35D與由第一半導(dǎo)體層33a、第二半導(dǎo)體層33b構(gòu)成的半導(dǎo)體層33的接觸，其由在非晶質(zhì)硅膜中滲雜雜質(zhì)而得到的材料來形成。作為該雜質(zhì)，例如列舉出磷(P)等第V族的金屬或第三族的金屬。另外，在圖4A、4B所示的例子中，歐姆接觸層34的源極電極35S和漏極電極35D以外的部分被除去，但第一半導(dǎo)體層33a、第二半導(dǎo)體層33b、歐姆接觸層34也可以在源極電極35S及漏極電極35D的周邊部，存在殘留的部分。源極電極35S和漏極電極3 在歐姆接觸層34上以相互離開的狀態(tài)通過圖案形成而配置。該源極電極35S、漏極電極3 通過將鈦(Ti)、鉭(Ta)、鑰(Mo)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)等金屬單層或?qū)盈B為兩層以上的膜構(gòu)成，膜厚形成為50nm IOOOnm左右。作為源極電極35S、漏極電極35D的形成方法，例如使用濺射法。蝕刻阻擋體36在半導(dǎo)體層33的溝道形成區(qū)域上通過具有倍半硅氧烷等硅氧烷結(jié)構(gòu)的感光性的SOG形成。蝕刻阻擋體36以保護(hù)形成溝道的區(qū)域的方式形成，從而在通過蝕刻將源極電極35S及漏極電極3 和歐姆接觸層34加工成規(guī)定的圖案時，防止穿透第二半導(dǎo)體層33b而對第一半導(dǎo)體層33a帶來損傷，從而致使晶體管特性變動的情況。另外，從界面的固定電荷及膜中的固定電荷的關(guān)系出發(fā)，優(yōu)選蝕刻阻擋體36的膜厚為300nm以上。
如上所述，薄膜晶體管30用于顯示裝置，在絕緣性的支撐基板21上，具備柵極電極31 ;以覆蓋柵極電極31的方式形成在支撐基板21上的柵極絕緣膜32 ;在柵極絕緣膜32上形成的半導(dǎo)體層33 ;在半導(dǎo)體層33上形成的歐姆接觸層34 ;以及在歐姆接觸層34上以相互離開的方式形成的源極電極35S及漏極電極35D。以下，利用表示制造工序的一例的剖面圖，對薄膜晶體管的制造方法進(jìn)行說明。圖5A 5H是表示本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。首先，如圖5A所示，在作為基板的支撐基板21上形成柵極電極31。在柵極電極31的膜的形成中例如使用濺射法，在圖案的加工中使用利用了光抗蝕掩模的濕式蝕刻法、干式蝕刻法。接著，如圖5B所示，以覆蓋柵極電極31的方式形成柵極絕緣膜32、由第一半導(dǎo)體層33a及第二半導(dǎo)體層33b構(gòu)成的半導(dǎo)體層33。在柵極絕緣膜32、第一半導(dǎo)體層33a、第二半導(dǎo)體層33b的形成中例如使用CVD法。·
接著，如圖5C所示，將蝕刻阻擋體36形成在半導(dǎo)體層33的溝道形成區(qū)域上。關(guān)于蝕刻阻擋體36，在將具有倍半硅氧烷等硅氧烷結(jié)構(gòu)的感光性SOG材料以300nm以上的所期望的厚度涂敷在半導(dǎo)體層33上后，以僅形成在半導(dǎo)體層33的溝道形成區(qū)域上的方式通過光刻法加工成規(guī)定的圖案形狀。接著，如圖所示，以覆蓋蝕刻阻擋體36、半導(dǎo)體層33的方式將用于形成歐姆接觸層34的膜37生膜。在該歐姆接觸層34的膜37的生膜中例如使用等離子CVD法。并且，如圖5E所示，在歐姆接觸層34的膜37上形成成為源極電極35S和漏極電極35D的電極膜38。在該電極膜38的形成中例如使用濺射法。然后，如圖5F所示，在電極膜38上形成抗蝕掩模39，之后如圖5G所示，通過蝕刻法加工電極膜38，由此形成源極電極35S、漏極電極35D。進(jìn)而，如圖5H所示，通過干式蝕刻法對歐姆接觸層34的膜37和半導(dǎo)體層33進(jìn)行加工。此時，由于在形成半導(dǎo)體層33的溝道的區(qū)域上形成有蝕刻阻擋體36，因此能夠抑制對半導(dǎo)體層33產(chǎn)生損傷的情況。另外，通過使用蝕刻阻擋體36和抗蝕掩模39而進(jìn)行加工，能夠一次進(jìn)行半導(dǎo)體層33的加工和歐姆接觸層34的加工，從而能夠削減薄膜晶體管的制
造工序。在對歐姆接觸層34和半導(dǎo)體層33進(jìn)行加工之后，如圖5H所示，通過僅除去抗蝕掩模39，就能夠得到圖4A、4B所示的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。如以上說明的那樣，在本發(fā)明中，薄膜晶體管30具備在絕緣性的支撐基板21上形成的柵極電極31、以覆蓋柵極電極31的方式形成在支撐基板21上的柵極絕緣膜32、在柵極絕緣膜32上形成的由第一半導(dǎo)體層33a及第二半導(dǎo)體層33b構(gòu)成的半導(dǎo)體層33、在半導(dǎo)體層33上形成的歐姆接觸層34、在歐姆接觸層34上以相互離開的方式形成的源極電極35S及漏極電極35D，并且在半導(dǎo)體層33的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由SOG構(gòu)成的蝕刻阻擋體36。因此，在通過蝕刻將源極電極35S及漏極電極3 和歐姆接觸層34加工成規(guī)定的圖案時，通過蝕刻阻擋體36，能夠防止穿透第二半導(dǎo)體層33b而對第一半導(dǎo)體層33a帶來損傷從而致使晶體管特性變動的情況。并且，通過使用蝕刻阻擋體36和抗蝕掩模39進(jìn)行加工，能夠一次進(jìn)行半導(dǎo)體層33的加工和歐姆接觸層34的加工，從而能夠削減薄膜晶體管的制造工序。
工業(yè)實用性如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明，為在不導(dǎo)致工序的大幅的增加的情況下得到具備特性穩(wěn)定的薄膜晶體管的顯示裝置的方面上有用的發(fā)明。符號說明21支撐基板30薄膜晶體管31柵極電極32柵極絕緣膜33半導(dǎo)體層33a第一半導(dǎo)體層33b第二半導(dǎo)體層34歐姆接觸層35S源極電極35D漏極電極36蝕刻阻擋體37歐姆接觸層的膜38 電極膜 39抗蝕掩模。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，具備顯示元件和對所述顯示元件的發(fā)光進(jìn)行控制的薄膜晶體管，其特征在干， 所述薄膜晶體管具備 在絕緣性的基板上形成的柵極電極； 以覆蓋所述柵極電極的方式形成在所述基板上的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層；以及 在所述歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電扱， 并且在所述半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由SOG(Spin on Glass)構(gòu)成的蝕刻阻擋體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在干， 所述蝕刻阻擋體為具有硅氧烷結(jié)構(gòu)的S0G。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在干， 所述蝕刻阻擋體的膜厚為300nm或比其大的值。
4.ー種薄膜晶體管，用于顯示裝置，其特征在干， 具備 在絕緣性的基板上形成的柵極電極； 以覆蓋所述柵極電極的方式形成在所述基板上的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層； 在所述歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電扱， 并且，在所述半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由S0G(Spin on Glass)構(gòu)成的蝕刻阻擋體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在干， 所述蝕刻阻擋體為具有硅氧烷結(jié)構(gòu)的S0G。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在干， 所述蝕刻阻擋體的膜厚為300nm或比其大的值。
7.ー種薄膜晶體管的制造方法，其中所述薄膜晶體管用于顯示裝置，并在絕緣性的基板上具備 柵極電極； 以覆蓋所述柵極電極的方式形成在所述基板上的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層； 在所述歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電扱， 所述薄膜晶體管的制造方法的特征在干， 在所述絕緣性的基板上順次形成柵極電極、柵極絕緣膜和半導(dǎo)體層， 之后，在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上形成由S0G(Spin on Glass)構(gòu)成的蝕刻阻擋體，然后，以覆蓋所述蝕刻阻擋體的方式順次形成用于形成歐姆接觸層的膜、以及成為源極電極和漏極電極的電極膜，之后，通過蝕刻進(jìn)行加工，由此形成歐姆接觸層、源極電極、和漏極電扱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在干，所述蝕刻阻擋體為具有硅氧烷結(jié)構(gòu)的SOG。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于顯示裝置的薄膜晶體管，其具備在絕緣性的支撐基板上形成的柵極電極、以覆蓋柵極電極的方式形成在支撐基板上的柵極絕緣膜、在柵極絕緣膜上形成的由第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層構(gòu)成的半導(dǎo)體層、在半導(dǎo)體層上形成的歐姆接觸層、以及在歐姆接觸層上以相互離開的方式形成的源極電極及漏極電極，并且在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上設(shè)置由SOG(Spin on Glass)構(gòu)成的蝕刻阻擋體。
文檔編號H01L21/336GK102959714SQ20128000167
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者佐藤榮一, 河內(nèi)玄士朗, 川島孝啟 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社