为了液晶显示装置的改善的高清晰度以及其在明亮场所的使用，背光的亮度正在被增加。因此，当采用遮光层来抑制光生漏电流时，引起晶体管特性的波动，这可能在显示中导致故障。在具有浮置遮光层的双栅薄膜晶体管中，布局被设计成，当设所述遮光层与有源层最外侧处的漏区之间的相对面积为Sd，并且所述遮光层与栅电极之间的相对面积为Sg时，使得绝缘层的膜厚为大于等于200nm且小于等于500nm，并且Sg/Sd为大于等于4.7。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】薄膜晶体管以及显示装置相关申请的交叉引用本申请基于2014年4月24日提交的日本专利申请N0.2014-090724并且要求其优先权，该日本专利申请的全部公开内容通过引用的方式并入本申请中。
本专利技术涉及薄膜晶体管以及包括所述薄膜晶体管的显示装置。更具体地，本专利技术涉及有源矩阵型液晶显示装置，这种显示装置是使用高亮度光源的显示装置。
技术介绍
近年来，关于如液晶显示器(LCD)的平板显示器，对于以例如可穿戴(wearable)、普适(ubiquitous)等词语为代表的各种形式设备提出了更多建议，并且使用环境也更加多样化。因此，对于要装载在移动智能电话和平板终端中的小型高清晰度显示器的需求正在快速增长。为了实现小型高清晰度LCD，形成精细图案是必需的。然而，即使减小像素尺寸，也不能简单地克服诸如最小线宽等的制造工艺中的分辨率限制。因此，为了弥补由开口率减小导致的亮度退化，也增加背光的亮度。此外，除了上述的直视型显示器以外，也建议将这一点应用于例如平视显示器(HUD) ο HUD是这样的应用:其中通过放大光学系统显示的显示内容被窗户玻璃(前窗)或者透明屏幕反射从而与窗外的实际场景一起观看显示信息，且HUD已经在飞机、车辆等中投入实际使用。在这种应用中，由于使用环境的亮度、光在被视觉识别之前所引起的光损失等，与直视型显示器相比，更为极强的光(例如，l，000，000cd/m2或更高)被照射到小型显示面板。如上所述，高亮度光源的使用正变得广泛，尤其是在液晶显示器中。与此同时，作为小型高清晰度IXD的像素驱动器件，在很多情况下使用了将多晶硅用于晶体管有源层的低温多晶硅(Poly-Si)TFT(薄膜晶体管)。多晶硅TFT与非晶硅(a-Si)TFT相比具有更高的驱动能力，使得其元件尺寸可以减小。因此，当用于像素时，可提高开口率。此外，驱动电路的一部分可以与其一起形成。因此，可以省略驱动IC芯片，使得有可能减小尺寸并且提高连接部分的可靠性。多晶硅TFT通常采用LDD (轻掺杂漏极)结构，在这种结构中，在沟道区与源-漏区之间的偏移部分中轻掺杂杂质以抑制关断状态下的漏电流。然而，当与高亮度背光一起使用时，多晶硅TFT直接受到例如1，000, OOOcd/m2水平的辐射，因此，由于光激发产生的载流子，使得关断状态下的漏电流增加。因此，来自背光的光对多晶硅TFT的影响引起显示故障、动作故障等，例如，对比度恶化以及串扰、闪烁等增加。因此，期望抑制这些问题。接下来将描述专利文献中记载的相关技术。为了抑制漏电流导致的这些问题，日本未审专利公开Hei 9-51099(摘要等)(专利文献I)提出了一种技术，其中经由绝缘层在包括沟道区、LDD区和源-漏区的多晶硅有源层中设置遮光层。采用这项技术，导电的遮光层从多晶硅有源层的背面(正常栅电极相对侧的面)，起着底部栅电极的作用，由此改变了晶体管特性。日本未审专利公开2001-66587(第0016段等)(专利文献2)提出了一种结构，其中遮光层连接到外部电源，来固定遮光层的电势，从而抑制上述晶体管特性变化。然而，这种技术最大的问题是制造工艺中的步骤数增加，使得成本毫无疑问地增加。作为在遮光层保持在电浮置状态下抑制断态漏电流的技术，有如下利用电容耦合的建议。WO 2011/027650(第0020、0021段等)(专利文献3)提出了一种技术:在共面型LDD晶体管中采用遮光层的情况下，设定晶体管的端子电压以及遮光层与栅电极之间的电容，使得在关断状态下遮光层的电势变为负(或正)。在这种技术中，基于等效电路从计算结果获取设计指标。当判断所述特性时，仅仅使用关断状态下的漏电流，并且晶体管的端子电压以及遮光层与栅电极之间的电容是可设定的参数。因此，该技术并未调整与晶体管的几何形状以及电极的布局有关的具体范围。日本未审专利公开Hei8-211406(摘要等)(专利文献4)是调整晶体管的几何形状的情况的例子。在该例子中，晶体管是顶栅型的并且具有栅偏移。此外，其遮光层比多晶硅有源层的面积更大。专利文献4提出了一种技术，该技术通过与遮光层从有源层凸出的区域与其它导电层(栅极布线、数据布线和像素电极中的每一者)之间的静态电容有关的相互关系，来抑制断态漏电流。电极之间的静态电容主要根据相对面积来确定，使得其被认为是几何调整。对于这项技术，设遮光层与栅极布线之间的电容是Cg，并且遮光层与数据布线或像素电极之间的电容是Cd，则优选满足如下关系。0.6XCg ^ Cd ^ 5XCg该表达式可以变换成如下关系。0.2 ^ Cg/Cd ^ 1.66然而，根据专利技术人等的观点和认识，在该表达式所示的范围内，当漏极电压变化时晶体管特性的波动不能落入优选范围内。作为调整晶体管的几何形状的情况的另一个例子，日本未审专利公开Hei10-70277(摘要等)(专利文献5)公开了一种技术，该技术在正交错型或反交错型的非晶硅薄膜晶体管中，将遮光层与栅电极之间的电容设定为遮光层与漏电极之间的电容的三倍以上。在该技术中，不仅电容，还提及了将相对面积也设定为三倍以上。将电容和相对面积设定为三倍以上的依据是这样描述的:遮光层的电势不超过晶体管的阈值电压。然而，尽管在关断的栅极电压下的漏电流极小，但是电压等于或小于阈值电压的亚阈值区中源与漏之间流动的电流是极大的电流。此外，仅通过将上述那些设定为三倍，无法充分抑制由于漏极电压变化导致的晶体管特性的波动。上文提及的专利文献3、4和5的共同点是:以遮光层的电势满足特定条件的方式来调整遮光层-漏区电容以及遮光层-栅电极电容。第一个问题是在薄膜晶体管中当在玻璃基板与有源层之间设置遮光层时晶体管特性会发生变化。其原因如下。为了抑制由于高强度光照射引起的光生漏电流，提供遮光层以便光不直接照射到薄膜晶体管。假设具有多晶硅有源层的共面型薄膜晶体管的情况，将遮光层放置在玻璃基板与多晶硅有源层之间并且将下部绝缘层放置在遮光层与有源层之间。遮光层位于最下层，从而其经历之后执行的所有晶体管制造工艺。因此，需要遮光层耐受那些工艺。当然，需要遮光层具有遮光的特性。作为可用于遮光层的材料，诸如铬(Cr)和钼(Mo)这样的高熔点金属是候选材料。然而，要成为遮光层的金属材料是导电的，其放置在多晶硅有源层附近并且与漏区重叠，以用来可靠地覆盖沟道区和LDD区域。因此，遮光层由于漏极电压的影响变得具有电势，并且该电势像栅电极一样作用于有源层，由此改变了原始栅电极电势的特性。尤其是当薄膜晶体管用于有源矩阵LCD的像素时，晶体管的源极电势和漏极电势每一刻都在变化，从而就电势而言可能频繁发生源极和漏极的反转。即，取决于根据动作状态而显著变化的漏极电压，晶体管特性会发生变化。晶体管特性的变化影响设计余量。当设计诸如显示装置的装置时，可能在制造过程中发生的波动的因素、可能在长期使用过程中发生的特性变化的因素、以及狭义动作余量都被加到驱动所需的最小电压以设定驱动电压。当取决于漏极电压的晶体管特性的波动超出动作余量时，会引起动作故障。另一方面，当仅将其设计成扩大动作余量时，就要牺牲器件性能。在专利文献3、4和5中:关于薄膜晶体管关断时的电流，以遮光层的电势满足特定条件的方式来调整遮光层-漏区电容以及遮光层-栅电极电容。然而，尽本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：用多晶硅有源层形成的沟道区、LDD区和漏区；经由栅极绝缘膜至少在沟道区中设置的栅电极；以及电浮置遮光层，其经由绝缘层至少与所述沟道区和所述LDD区重叠，其中，所述薄膜晶体管是双栅结构，所述绝缘层的膜厚为大于等于200nm且小于等于500nm，并且当设所述遮光层与所述漏区重叠的面积为Sd，并且所述遮光层与所述栅电极重叠的面积为Sg时，Sg/Sd为大于等于4.7。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：世古畅哉，畠泽良和，关根裕之，
申请(专利权)人：NLT科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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