[發明專利]顯示裝置用薄膜半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201180041844.5
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN103109373A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 林宏;川島孝啟;河內玄士朗
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社;松下液晶顯示器株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本發明涉及顯示裝置用薄膜半導體裝置及其制造方法，尤其涉及溝道保護型顯示裝置用薄膜半導體裝置及其制造方法。

背景技術

近年，作為替代液晶顯示器的下一代平板顯示器之一的利用有機材料的EL（Electro?luminescence）的有機EL顯示器受到注目。在有機EL顯示器等有源矩陣方式的顯示裝置中，使用稱為薄膜晶體管（TFT：Thin?Film?Transistor）的顯示裝置用薄膜半導體裝置（以下也簡記作“薄膜半導體裝置”）。

尤其是，有機EL顯示器，與電壓驅動型的液晶顯示器不同，是電流驅動型的顯示器件，加快研發作為有源矩陣方式的顯示裝置的驅動電路而具有優異的導通截止特性的薄膜半導體裝置。

此外，要求顯示器件的大畫面化及低成本化，作為薄膜半導體裝置，通常使用能低成本化的、柵電極形成于比溝道層更靠基板側的底柵型的薄膜半導體裝置。

該底柵型的薄膜半導體裝置大致分為如下兩種：對成為電流的傳導路徑的溝道層進行蝕刻處理的溝道蝕刻型的薄膜半導體裝置；和保護溝道層免受蝕刻處理影響的溝道保護型（蝕刻阻擋型）的薄膜半導體裝置。

與溝道保護型的薄膜半導體裝置相比，溝道蝕刻型的薄膜半導體裝置能夠減少光刻工序數，具有制造成本低的優點。

另一方面，溝道保護型的薄膜半導體裝置能夠防止由于蝕刻處理對溝道層的損傷，能夠抑制在基板面內特性偏差的增大。另外，溝道保護型的薄膜半導體裝置能夠使溝道層更加薄膜化，能夠降低寄生電阻成分而使導通特性提高，因此有利于高精細化。

因此，溝道保護型的薄膜半導體裝置適合例如使用有機EL元件的電流驅動型有機EL顯示裝置中的薄膜半導體裝置，雖然與溝道蝕刻型的薄膜半導體裝置相比，即使制造成本增加，但嘗試在有機EL顯示裝置的像素電路中采用（例如非專利文獻1）。

此外，作為實現優異導通特性的溝道保護型的薄膜半導體裝置，提出了將溝道層做成凸形狀的構造的薄膜半導體裝置（例如專利文獻1）。根據專利文獻1公開的技術，在成為電流路徑的溝道層的凸形狀的下部，在電流經由溝道層的凸形狀的兩側的下部在源電極漏電極之間流動時，由于溝道層的凸形狀的兩側的下部形成為膜厚比溝道層的凸形狀的上部薄，因此能夠減小溝道層的垂直方向的電阻成分。因此，能夠將溝道層的凸形狀的下部中的橫截電阻抑制得低，能夠使導通電流增加。此外，溝道層的凸形狀的上部在源電極與漏電極之間成為電阻。由此，抑制在源電極與漏電極之間的背溝道（back?channel）中的電荷移動。

另一方面，作為實現了成本降低的溝道保護型的薄膜半導體裝置，提出了將溝道保護層做成涂敷型絕緣膜的薄膜半導體裝置（例如專利文獻2）。在專利文獻2公開了使用含有所希望的材料的液體通過濕式工藝涂敷、形成構成薄膜半導體裝置的功能層的方法。根據該方法，與以往的通過用CVD、濺射在真空下進行的處理來形成功能層的方法相比，生產率變高，能夠降低顯示裝置的制造成本。

專利文獻1:美國專利第6794682號說明書

專利文獻2:日本專利第3725169號公報

非專利文獻1:T.Arai?et?al.,SID?07?Digest,(2007)p1370

發明內容

但是，專利文獻1公開的技術，只不過是將溝道層的凸形狀的上部用作電阻來抑制電荷的移動，因此只不過是在作為電阻來抑制電荷的移動的范圍內，抑制在源電極與漏電極之間的在背溝道的電荷移動。

即，在作為溝道保護層而使用例如氧化硅膜等無機材料通過CVD、濺射使溝道保護層堆積，使用濕式蝕刻或干式蝕刻形成所希望的圖案的情況下，在溝道保護層存在正的固定電荷。因此，由固定電荷對位于溝道保護層的下層的溝道層（溝道保護層與溝道層的界面附近）施加微弱的電壓（Vf）。在該情況下，若由固定電荷引起的電壓（Vf）成為溝道層的背溝道的閾值電壓（Vbc）以上，則在TFT截止時，寄生晶體管工作而經由溝道層的背溝道流過泄漏電流，截止特性惡化。

因此，在專利文獻1公開的技術中，即使能夠通過凸形狀使截止電流降低，也存在無法大幅度降低到甚至超越作為電阻的極限的問題。

此外，通過本發明人的研究發現，如專利文獻2公開的技術，在作為溝道保護層而使用例如含有SOG（SPIN?ON?GLASS）等有機物質的材料形成為所希望的圖案的情況下，形成溝道保護層的有機材料也在所希望的圖案以外的位置作為殘渣而殘留。