薄膜晶体管及其驱动方法、显示装置和晶体管电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及薄膜晶体管及其驱动方法、显示装置和晶体管电路。一种氧化物半导体薄膜晶体管包括：源极电极及漏极电极；沟道层，其由氧化物半导体形成；第一绝缘膜；第一栅极电极，其形成在与形成于沟道层和第一绝缘膜之间的界面上的第一沟道区域相对的面侧；第二绝缘膜；以及第二栅极电极，其形成在与形成于沟道层和第二绝缘膜之间的界面上的第二沟道区域相对的面侧，在将第一沟道区域的在源极电极和漏极电极的并排设置方向上的长度设为第一沟道长度，第二沟道区域的在并排设置方向上的长度设为第二沟道长度的情况下，第二沟道长度比第一沟道长度短，且施加于第二栅极电极的电位大于或等于源极电极和漏极电极的电位中的较低的电位。

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其驱动方法、显示装置和晶体管电路
本专利技术涉及薄膜晶体管、显示装置、晶体管电路及薄膜晶体管的驱动方法。
技术介绍
近年来，使用氧化物半导体作为沟道层的薄膜晶体管(thinfilmtransistor，TFT)、所谓的氧化物TFT已被广泛使用。氧化物TFT相对于现有的非晶硅(a－Si)TFT具有高迁移度的特征。因此，在显示装置中，采用氧化物TFT作为驱动电路，由此能够实现电路的小型化和配线的微型化。在显示装置中，驱动电路的小型化和配线的微型化有助于像素的开口率的提高。因此，能够实现显示装置的高分辨率。在使用氧化物TFT作为采用了液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)的显示器的例如像素开关、垂直移位寄存器(VSR)等的周边驱动电路的情况下，要求良好的初始特性和长期的稳定性。对于这样的要求，提出了在对底栅型氧化物TFT添加顶栅电极的双栅型氧化物TFT中对顶栅电极施加负电位的驱动方法(例如，日本专利申请特开No.2012-19206)。对顶栅电极施加负电位，由此氧化物TFT的阈值电压移动到正侧。其结果是，实现氧化物TFT的常关，因此获得良好的初始特性。
技术实现思路
然而，在氧化物TFT中，与氢化非晶硅(a－Si：H)TFT相比，底栅型氧化物TFT特别容易被存在于TFT上的非预期的电荷影响。这被称作顶栅效应。由于顶栅效应，底栅型氧化物TFT易于呈现较差的初始特性和长期稳定性。本专利技术的一个方面的目的是提供能够相对于TFT上的电荷产生使特性稳定的薄膜晶体管等。本专利技术的一个方面的薄膜晶体管包括：源极电极和漏极电极；由氧化物半导体形成的沟道层，所述沟道层与所述源极电极和所述漏极电极连接；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜形成在所述沟道层的第一面侧上；第一栅极电极，所述第一栅极电极形成在与形成于所述沟道层和所述第一绝缘膜之间的第一界面上的第一沟道区域相对的面侧；第二绝缘膜，所述第二绝缘膜形成在所述沟道层的第二面侧；以及第二栅极电极，所述第二栅极电极形成在与形成于所述沟道层和所述第二绝缘膜之间的第二界面上的第二沟道区域相对的面侧，其中，所述源极电极和所述漏极电极空出间隙地并排设置，在将所述第一沟道区域的在所述源极电极和所述漏极电极的并排设置方向上的长度设为第一沟道长度，所述第二沟道区域的在所述并排设置方向上的长度设为第二沟道长度的情况下，所述第二沟道长度比所述第一沟道长度短，且施加于所述第二栅极电极的电位大于或等于所述源极电极和所述漏极电极的电位中的较低电位。根据本专利技术的一个方面，能够相对于电荷产生使特性稳定。上面的和进一步的目的和特征通过下面结合附图的详细说明将变得更清楚。应该理解的是，上面的概述和下面的详述是示例性和说明性的，而不旨在限制本专利技术。附图说明图1是示出根据第一实施方式的氧化物TFT的结构示例的剖视图；图2是示出根据第一实施方式的氧化物TFT的结构示例的俯视图；图3是示出根据第二实施方式的氧化物TFT的结构示例的剖视图；图4是示出根据第二实施方式的氧化物TFT的结构示例的俯视图；图5是示出根据第三实施方式的氧化物TFT的结构示例的剖视图；图6是示出根据第三实施方式的氧化物TFT的结构示例的俯视图；图7是示出栅极驱动器的输出级的一示例的电路图；图8是示出像素电路的一示例的电路图；图9是示出像素电路的一示例的电路图；图10是示出顶栅电极的电位的控制示例的图；图11是示出根据第四实施方式的氧化物TFT的结构示例的俯视图；图12A和图12B是示出根据第五实施方式的氧化物TFT的结构示例的说明图；图13A和图13B是示出根据第六实施方式的氧化物TFT的结构示例的说明图；图14A和图14B是示出根据第七实施方式的氧化物TFT的结构示例的说明图；图15A和图15B是示出使用氧化物TFT的电路示例的电路图；以及图16是示出驱动电路的一示例的电路图。具体实施方式下文将参照附图对实施方式进行详细说明。此外，为了限定要素之间的关系并防止要素之间的混淆，说明书和权利要求书中应用诸如“第一”和“第二”的序数。因此，这些序数并不限定要素的数量。另外，各图中的各要素的大小或比例为了确保图的可视性而被适当变更地示出。另外，各图中的阴影是为了区分各构成要素，不一定表示剖面。另外，“电极”或“配线”和“端子”等术语并不在功能上限定这些构成要素。例如，“端子”和“配线”可用作”电极”的一部分。另外，相反，“电极”和“端子”可用作“配线”的一部分。另外，反之，“电极”和“配线”可用作“端子”的一部分。第一实施方式图1是示出根据第一实施方式的氧化物TFT1的结构示例的剖视图。氧化物TFT1包括基板11、底栅电极12、栅极绝缘膜13、氧化物半导体层14、蚀刻终止膜15、源极及漏极电极16、钝化膜17以及顶栅电极18。图2是示出根据第一实施方式的氧化物TFT1的结构示例的俯视图。在图2中，示出了底栅电极12、氧化物半导体层14、蚀刻终止膜15、源极及漏极电极16以及顶栅电极18。此外，源极及漏极电极16、顶栅电极18、底栅电极12通过接触孔(图未示)连接到外部电路。如图1所示，在氧化物TFT1中，底栅电极12、栅极绝缘膜13、氧化物半导体层14、蚀刻终止膜15、源极及漏极电极16、钝化膜17以及顶栅电极18依次层压在基板11上。基板11为矩形板状。基板11是玻璃基板等绝缘基板。底栅电极12由诸如钼(Mo)、铌(Nb)、钨(W)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)或银(Ag)的金属形成。底栅电极12可通过层压这些金属而形成。另外，底栅电极12可通过使用铜合金、铝合金或银合金形成。顶栅电极18也与底栅电极12同样地形成。栅极绝缘膜13例如由氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)形成。栅极绝缘膜13可通过层压氧化硅和氮化硅形成。另外，栅极绝缘膜13可通过使用氧化铝或氧化钽形成。蚀刻终止膜15和钝化膜17也与栅极绝缘膜13同样地形成。氧化物半导体层14是由例如IGZO的氧化物半导体形成的层。IGZO是铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和氧(O)的化合物。氧化物半导体层14可以由铟、锌和氧的化合物(In-Zn-O)、铟、镓和氧的化合物(In-Ga-O)或铟、硅和氧的化合物(In-Si-O)形成。源极及漏极电极16包括电极161和电极162这两个电极。根据氧化物TFT1的操作状态，电极161和电极162这两个电极中的一个电极用作源极电极，另一个电极用作漏极电极。即，存在电极161用作源极电极、电极162用作漏极电极的情况、以及电极161用作漏极电极、电极162用作源极电极的情况。在下面的说明中，为了简单，将电极161称作源极电极161，将电极162称作漏极电极162。源极电极161和漏极电极162具有大致相同的形状。如图1和图2所示，源极电极161和漏极电极162空出间隙地并排设置。源极及漏极电极16可由钼、钛、钨或铝等形成。源极及漏极电极16可由钼合金、钛合金、铝合金、铜合金等形成。源极及漏极电极16可通过将多个单体金属或合金层压而形成。如图1所示，在本实施方式的氧化物TFT1中，蚀刻终止膜15的在纸面上的横向的长度(以下，称作横向宽度)比氧化物半导体层14的横向宽度小。源极电极161和漏极电极162之间的间隙的横向宽度比蚀刻终止膜15的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，包括：源极电极及漏极电极；由氧化物半导体形成的沟道层，所述沟道层与所述源极电极和所述漏极电极接触；第一绝缘膜和第一栅极电极，所述第一绝缘膜和所述第一栅极电极形成在所述沟道层的第一面侧上，所述第一面侧不与所述源极电极和所述漏极电极接触；第一沟道区域，所述第一沟道区域在所述沟道层和所述第一绝缘膜之间的第一界面上，从所述源极电极和所述沟道层彼此接触的边缘到所述漏极电极和所述沟道层彼此接触的边缘而形成；第二绝缘膜和第二栅极电极，所述第二绝缘膜和所述第二栅极电极形成在所述沟道层的第二面侧上，所述第二面侧与所述源极电极和所述漏极电极接触；以及第二沟道区域，所述第二沟道区域在所述沟道层和所述第二绝缘膜之间的第二界面上，形成于从所述第二栅极电极与所述沟道层重叠的区域中除去所述源极电极及所述漏极电极与所述沟道层重叠的区域得到的区域，其中，所述源极电极和所述漏极电极空出间隙地并排设置，在将所述第一沟道区域的在所述源极电极和所述漏极电极的并排设置方向上的长度设为第一沟道长度、将所述第二沟道区域的在所述并排设置方向上的长度设为第二沟道长度的情况下，所述第二沟道长度比所述第一沟道长度短，并且施加于所述第二栅极电极的电位大于或等于所述源极电极和所述漏极电极的电位中的较低电位。...

【技术特征摘要】
2016.12.13 JP 2016-2416041.一种薄膜晶体管，包括：源极电极及漏极电极；由氧化物半导体形成的沟道层，所述沟道层与所述源极电极和所述漏极电极接触；第一绝缘膜和第一栅极电极，所述第一绝缘膜和所述第一栅极电极形成在所述沟道层的第一面侧上，所述第一面侧不与所述源极电极和所述漏极电极接触；第一沟道区域，所述第一沟道区域在所述沟道层和所述第一绝缘膜之间的第一界面上，从所述源极电极和所述沟道层彼此接触的边缘到所述漏极电极和所述沟道层彼此接触的边缘而形成；第二绝缘膜和第二栅极电极，所述第二绝缘膜和所述第二栅极电极形成在所述沟道层的第二面侧上，所述第二面侧与所述源极电极和所述漏极电极接触；以及第二沟道区域，所述第二沟道区域在所述沟道层和所述第二绝缘膜之间的第二界面上，形成于从所述第二栅极电极与所述沟道层重叠的区域中除去所述源极电极及所述漏极电极与所述沟道层重叠的区域得到的区域，其中，所述源极电极和所述漏极电极空出间隙地并排设置，在将所述第一沟道区域的在所述源极电极和所述漏极电极的并排设置方向上的长度设为第一沟道长度、将所述第二沟道区域的在所述并排设置方向上的长度设为第二沟道长度的情况下，所述第二沟道长度比所述第一沟道长度短，并且施加于所述第二栅极电极的电位大于或等于所述源极电极和所述漏极电极的电位中的较低电位。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管是蚀刻终止型晶体管，其中，所述第二绝缘膜由与所述沟道层的所述第二面侧接触的蚀刻终止膜和与所述蚀刻终止膜的上表面接触的钝化膜组成。3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中，在沟道长度方向上所述蚀刻终止膜与所述源极电极重叠的长度、以及在所述沟道长度方向上所述蚀刻终止膜与所述漏极电极重叠的长度均大于或等于1.5微米。4.根据权利要求2或3所述的薄膜晶体管，其中，在所述沟道长度方向上所述蚀刻终止膜与所述源极电极重叠的长度比在所述沟道长度方向上所述蚀刻终止膜与所述漏极电极重叠的长度长。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管是沟道蚀刻型晶体管，其中，所述第二绝缘膜为与所述沟道层的所述第二面侧接触的钝化膜，以及所述第二栅极电极的长度比所述源极电极的边缘和所述漏极电极的边缘之间的长度短。6.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其中，从所述源极电极的所述边缘和所述漏极电极的所述边缘到所述第二栅极电极的边缘的长度大于或等于1.5微米。7.一种薄膜晶体管，包括：依次形成的第一栅极电极、第一绝缘膜、由氧化物半导体组成的沟道层、第二绝缘膜、第二栅极电极、钝化膜、源极电极及漏极电极，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹知和重，
申请(专利权)人：天马日本株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP