薄膜晶体管、薄膜晶体管基板、液晶显示装置以及薄膜晶体管的制造方法制造方法及图纸

技术编号:19397832 阅读:34 留言:0更新日期:2018-11-10 05:18
关于沟道区域由氧化物半导体构成的TFT,抑制在源电极以及漏电极的附近光激励的空穴所引起的阈值电压偏移,提高可靠性。在氧化物半导体层(130)与栅极绝缘膜(120)之间,部分性地设置下层半导体层(140)。下层半导体层(140)存在于氧化物半导体层(130)与源电极(151)重叠的源极重叠区域(171)、和氧化物半导体层(130)与漏电极(152)重叠的漏极重叠区域(172)中的至少一方。相对于此,在源极重叠区域(171)与漏极重叠区域(172)之间,设置有不存在下层半导体层(140)的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜晶体管、薄膜晶体管基板、液晶显示装置以及薄膜晶体管的制造方法
本专利技术涉及薄膜晶体管、薄膜晶体管基板、液晶显示装置以及薄膜晶体管的制造方法。
技术介绍
作为薄型面板之一,已知液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay。以下还有称为LCD的情况)。液晶显示装置具有低功耗以及小型轻量这样的优点,广泛用于个人计算机以及便携信息终端设备的监视器等。近年来,作为电视机用途,也广泛使用液晶显示装置。作为LCD的液晶控制方式,已知TwistedNematic(TN,扭曲向列)方式。进而,已知以In-PlaneSwitching(共面转换)方式以及FringeFieldSwitching(FFS,边缘场开关)方式为代表的横电场方式。根据横电场方式,得到广视场角以及高对比度。In-PlaneSwitching方式是对在对置的基板之间设置的液晶施加横电场来进行显示的显示方式。在In-PlaneSwitching方式中,施加横电场的像素电极和共用电极设置于同一层。因此,无法充分地驱动位于像素电极的正上方的液晶分子,透射率变低。另一方面,在FFS方式中,隔着层间绝缘膜配置共用电极和像素电极,由此发生倾斜电场(边缘电场)。因此,针对位于像素电极的正上方的液晶分子也能够施加横向的电场,能够充分地驱动位于像素电极的正上方的液晶分子。因此,能够与广视场角一起,得到比In-PlaneSwitching方式高的透射率。在FFS方式中,在设置于上层的液晶控制用狭缝电极、与隔着层间绝缘膜设置于液晶控制用狭缝电极的下层的像素电极之间,发生边缘电场。通过在该构造中用透明导电膜形成像素电极以及液晶控制用狭缝电极,能够防止使像素开口率降低。透明导电膜由包含氧化铟以及氧化锡的ITO(IndiumTinOxide,氧化铟锡)、包含氧化铟以及氧化锌的InZnO等氧化物系的材料形成。另外,在FFS方式中,通过像素电极和液晶控制用狭缝电极形成保持电容。因此,与TN方式不同,无需一定在像素内另外形成保持电容用的图案。这一点也对高的像素开口率作出贡献。作为LCD的开关设备,使用薄膜晶体管(ThinFilmTransistor。以下还有称为TFT的情况)。此外,在隔着液晶层对置的2张基板中,将搭载有TFT的基板称为TFT基板。以往,在TFT的沟道层中使用无定形硅(a-Si)。作为其理由,可以举出由于是无定形,所以在大面积基板上也能够形成特性的均匀性良好的膜。另外,作为其他理由,可以举出由于能够在比较低的温度下成膜,所以能够利用耐热性不佳的廉价的玻璃基板。由于能够利用廉价的玻璃基板,所以能够削减成本,所以特别是对于面向一般情况的电视机用的液晶显示装置来说是优选的。但是,近年来,在沟道层中使用氧化物半导体的TFT的开发蓬勃发展。氧化物半导体具有通过使组成适当化而稳定地得到均匀性良好的无定形状态的膜这样的优点。进而,氧化物半导体具有比a-Si高的迁移率,所以还具有能够实现小型且高性能的TFT这样的优点。因此,通过将氧化物半导体膜应用于FFS方式的像素TFT(即像素用的TFT),能够实现像素开口率更高的TFT基板。以往,对像素TFT施加驱动电压的驱动电路设置于与TFT基板独立的电路基板,外装到TFT基板。这样的构造与针对液晶显示装置的窄边框化的期望存在关系。具体而言,在将驱动电路的TFT设置于TFT基板的边框区域(即显示区域的周边的区域)并且用a-Si形成该TFT的情况下,由于a-Si的迁移率低,所以为了驱动电路,在边框区域中需要比较大的电路面积。由此,使边框区域扩大,因此无法应对窄边框化的期望。因此,驱动电路被外装到TFT基板。但是,如果用迁移率更高的氧化物半导体形成驱动电路的TFT,则用比较小的电路面积即可。因此,即使将驱动电路设置到TFT基板的边框区域,也能够满足窄边框化的要求。另外,无需外装驱动电路,所以能够低成本地制造LCD。在专利文献1中公开了在TFT中使用氧化物半导体的例子。根据该公开,在第1栅极绝缘膜上形成第2栅极绝缘膜,在第1以及第2栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜,在氧化物半导体膜上形成源电极以及漏电极。源电极与漏电极之间的部分成为沟道。第2栅极绝缘膜形成于漏电极附近的沟道下方。根据该构造,第2绝缘膜上的沟道的静电电容小于第1栅极绝缘膜上的沟道的静电电容。由此,漏电极附近的沟道成为高电阻,能够制造高耐压的TFT。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2012-256838号公报非专利文献非专利文献1:Tien-YuHsiehetal.、"CharacterizationandInvestigationofaHot-CarrierEffectinVia-ContactTypea-InGaZnOThin-FilmTransistors"、IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES,VOL.60,NO.5,MAY2013、p.1681-1688非专利文献2:KenjiNomuraetal.、"HighlystableamorphousIn-Ga-Zn-Othin-filmtransistorsproducedbyeliminatingdeepsubgapdefects"、APPLIEDPHYSICSLETTERS99,(2011)、053505非专利文献3:JaewookJeongandYongtaekHong、"DebyeLengthandActiveLayerThickness-DependentPerformanceVariationsofAmorphousOxide-BasedTFTs"、IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES,VOL.59,NO.3,MARCH2012、p.710-714非专利文献4:SuHwaHaetal.、"ChannelLengthDependentBias-StabilityofSelf-AlignedCoplanara-IGZOTFTs"、JOURNALOFDISPLAYTECHNOLOGY,VOL.9,NO.12,DECEMBER2013、p.985-988
技术实现思路
在专利文献1公开的技术中,在对形成于氧化物半导体的表面的缺陷照射光(例如来自背光源装置的光)时,激励空穴。激励的空穴被吸引到栅极电场,在氧化物半导体和栅极绝缘膜的界面被捕获。另外,激励的空穴还有到达至栅极绝缘膜中而在栅极绝缘膜中被捕获的情况。在氧化物半导体和栅极绝缘膜的界面被捕获的空穴、以及在栅极绝缘膜中被捕获的空穴成为使TFT的阈值电压向负侧偏移的原因。由于TFT的阈值电压向负侧偏移而得不到TFT的设计上的特性,其结果,导致可靠性的降低。另外,在各像素TFT的特性出现偏差时,发生显示不均。本专利技术是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种提高沟道区域由氧化物半导体构成的TFT的可靠性的技术。本专利技术的一个方案的薄膜晶体管具备:栅电极;栅极绝缘膜,覆盖所述栅电极;氧化物半导体层,隔着所述栅极绝缘膜与所述栅电极对置;下层半导体层,部分性地设置于所述氧化物半导体层与所述栅极绝缘膜之间;以及源电极及漏电极,与所述氧化物半导体层相接。所述下层半导体层存在于所述氧化物半导体层与所述源电极本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管(100),具备:栅电极(110);栅极绝缘膜(120),覆盖所述栅电极;氧化物半导体层(130),隔着所述栅极绝缘膜与所述栅电极对置;下层半导体层(140),部分性地设置于所述氧化物半导体层与所述栅极绝缘膜之间;以及源电极(151)及漏电极(152),与所述氧化物半导体层相接,所述下层半导体层存在于所述氧化物半导体层与所述源电极重叠的源极重叠区域(171)和所述氧化物半导体层与所述漏电极重叠的漏极重叠区域(172)中的至少一方,但在所述源极重叠区域与所述漏极重叠区域之间设置有不存在所述下层半导体层的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.18 JP 2016-0548561.一种薄膜晶体管(100),具备:栅电极(110);栅极绝缘膜(120),覆盖所述栅电极;氧化物半导体层(130),隔着所述栅极绝缘膜与所述栅电极对置;下层半导体层(140),部分性地设置于所述氧化物半导体层与所述栅极绝缘膜之间;以及源电极(151)及漏电极(152),与所述氧化物半导体层相接,所述下层半导体层存在于所述氧化物半导体层与所述源电极重叠的源极重叠区域(171)和所述氧化物半导体层与所述漏电极重叠的漏极重叠区域(172)中的至少一方,但在所述源极重叠区域与所述漏极重叠区域之间设置有不存在所述下层半导体层的区域。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管(100),其中,所述氧化物半导体层的厚度与所述下层半导体层的厚度之和大于光的进入长度与空穴的扩散长度之和。3.根据权利要求1或者2所述的薄膜晶体管(100),其中,所述下层半导体层的载流子密度高于所述氧化物半导体层的载流子密度。4.一种薄膜晶体管基板(30、30B),具备权利要求1至3中的任意一项所述的薄膜晶体管(100)作为像素晶体管(83),其中,该薄膜晶体管基板具备像素电极(84),该像素电极(84)与所述薄膜晶体管的所述漏电极电连接,用与所述薄膜晶体管的所述下层半导体层相同的氧化物半导体构成。5.一种薄膜晶体管(100C),具备:栅电极(110);栅极绝缘膜(120),覆盖所述栅电极;氧化物半导体层(180),隔着所述栅极绝缘膜与所述栅电极对置;以及源电极(151)及漏电极(152),与所述氧化物半导体层相接,所述氧化物半导体层包括:源极连接区域(181),与所述源电极相接;漏极连接区域(182),与所述漏电极相接;以及沟道区域(183),该沟道区域是所述源极连接区域与所述漏极连接区域之间的区域,具有比所述源极连接区域及所述漏极连接区域薄的部分(184),所述沟道区域的所述薄的部分与所述源极连接区域或者所述漏极连接区域相离空穴的扩散长度以上。6.一种液晶显示装置(10),具备:薄膜晶体管基板(30、30B),包括权利要求1至3和权利要求5中的任意一项所述的薄膜晶体管(100、100C);对置基板(40),与所述薄膜晶体管基板对置;以及液晶层(50),设置于所述薄膜晶体管基板与所述对置基板之间。7.一种液晶显示装置(10),具备:权利要求4所述的薄膜晶体管基板(30、30B);对置基板(40),与所述薄膜晶体管基板对置;以及液晶层(50),设置于所述薄膜晶体管基板与所述对置基板之间。8.一种薄膜晶体管(100)的制造方法,具备:(...

【专利技术属性】
技术研发人员:平野梨伊井上和式
申请(专利权)人:三菱电机株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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