薄膜晶体管、薄膜晶体管的制造方法以及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了薄膜晶体管、薄膜晶体管的制造方法以及显示装置，其中，薄膜晶体管具有一致且良好的电特性，并且具有允许减少制造步骤数的简单构造。薄膜晶体管包括：栅电极；氧化物半导体膜，具有非晶膜和结晶膜的多层结构；以及源电极和漏电极，被设置为接触结晶膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)、制造薄膜晶体管的方法和具有薄膜晶体管的显示装置。
技术介绍
诸如氧化锌(ZnO)或铟镓氧化锌(IGZO)的氧化物半导体对于半导体器件的活性层具有优良的特性，并且近年来逐渐被开发用于TFT、发光器件和透明导电膜。例如，与已被用于液晶显示装置的用非晶硅(a-Si:H)作为沟道的以前的TFT相比，使用氧化物半导体的TFT具有较大的电子迁移率，由此具有优良的电特性。另外，可预期的优点是，即使沟道在接近室温的低温下沉积，使用该氧化物半导体的TFT也具有高迁移率。例如，已知使用非晶氧化物半导体膜(诸如IGZO膜)作为沟道的TFT具有一致的电特性(例如，参见日本未审查专利申请公开No. 2009-99847，第0047段)。
技术实现思路
然而，非晶氧化物半导体膜对于化学物质具有较低的耐受性，因此，很难将湿蚀刻用于蚀刻形成在氧化物半导体膜上的膜。例如，a-Si TFT通常使用一种称作沟道蚀刻型的结构，其中，源电极和漏电极直接布置在要成为沟道的非掺杂a-Si膜和磷掺杂Si膜上，而无需形成蚀刻阻挡膜。在制造这种沟道蚀刻型TFT的过程中，例如，由于可以使源电极和漏电极相对磷掺杂a-Si的蚀刻选择性足够高，因此在湿蚀刻中可以仅选择性地蚀刻源电极和漏电极。随后蚀刻磷掺杂和非掺杂a-Si膜，从而可以形成沟道蚀刻型TFT。因此，对于a-Si TFT，可以使用沟道蚀刻型， 这消除了对蚀刻阻挡层的需要，并因此实现了简单的构造，从而使得制造步骤数减少。当这种沟道蚀刻型结构为使用氧化物半导体的TFT所使用时，尽管在电极的蚀刻步骤期间还蚀刻源电极和漏电极下方的氧化物半导体膜，但需要保留将成为沟道的氧化物半导体膜部分。因此，氧化物半导体膜的厚度需要相对较大，为大约200nm。但是，已经发现，当氧化物半导体膜的厚度增加到一定厚度或更大的厚度时，TFT 的电特性恶化，此外，氧化物半导体膜的沉积时间也增加。因此，实际上，与非晶硅TFT不同，沟道蚀刻型已经很难用于使用氧化物半导体的TFT。诸如氧化锌(SiO)、IZO (铟锌氧化物)或IGO (铟镓氧化物)的氧化物半导体(其在相对低的温度处理中容易结晶)可以用于沟道。然而，由于晶粒边界引起的缺陷，使用结晶的氧化物半导体膜作为沟道的TFT已经很难具有一致的电特性。期望提供具有一致且良好的电特性并且具有能够减少制造步骤数的简单构造的薄膜晶体管、制造该薄膜晶体管的方法以及具有该薄膜晶体管的显示装置。根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管包括栅电极、具有非晶膜和结晶膜的多层结构的氧化物半导体膜、以及被设置为接触结晶膜的源电极和漏电极。在根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管中，由于氧化物半导体膜具有非晶膜和结晶膜的多层结构，因此通过非晶膜来保证高度统一的电特性。此外，由于源电极和漏电极被设置为接触结晶膜，因此当在制造工艺中蚀刻包括源电极和漏电极或者蚀刻阻挡层的上层时，抑制了氧化物半导体膜的蚀刻。相应地，可以不需要增加氧化物半导体膜的厚度，从而产生了良好的电特性。根据本专利技术实施方式的制造薄膜晶体管的第一方法包括以下步骤(A)至(E)；(A)在基板上形成栅电极；(B)在栅电极上形成栅极绝缘膜；(C)在栅极绝缘膜上依次形成包括氧化物半导体的非晶膜和包括氧化物半导体的结晶膜的多层膜；(D)通过蚀刻使多层膜成形，以形成具有非晶膜和结晶膜的多层结构的氧化物半导体膜；以及(E)在结晶膜上形成金属膜，并且蚀刻该金属膜以形成源电极和漏电极。根据本专利技术实施方式的制造薄膜晶体管的第二方法包括以下步骤(A)至(F)；(A)在基板上形成栅电极； (B)在栅电极上形成栅极绝缘膜；(C)在栅极绝缘膜上依次形成非晶膜(包括氧化物半导体)和低熔点非晶膜的多层膜，所述低熔点非晶膜包括熔点低于非晶膜的氧化物半导体的熔点的氧化物半导体；(D)通过蚀刻使所述多层膜成形；(E)对要形成为结晶膜的低熔点非晶膜进行退火，以形成具有非晶膜和结晶膜的多层结构的氧化物半导体膜；以及(F)在结晶膜上形成金属膜，并且蚀刻该金属膜以形成源电极和漏电极。根据本专利技术实施方式的显示装置包括薄膜晶体管和像素，并且每个薄膜晶体管均由根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管构成。在根据本专利技术实施方式的显示装置中，每个像素均由根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管来驱动，以用于图像显示。根据本专利技术实施方式的薄膜晶体管，由于氧化物半导体膜具有非晶膜和结晶膜的多层结构，因此可以实现一致的电特性。此外，由于源电极和漏电极被设置为接触所述结晶膜，所以当在制造工艺中蚀刻上层时，抑制了氧化物半导体膜的蚀刻，从而不需要增加氧化物半导体膜的厚度，因此可以获得良好的电特性。相应地，当将薄膜晶体管用于构造显示装置时，可以获得一致且良好的显示器。根据制造本专利技术实施方式的薄膜晶体管的第一方法，形成具有非晶膜和结晶膜的多层结构的氧化物半导体膜，然后，在结晶膜上形成金属膜，并且蚀刻该金属膜以形成源电极和漏电极，因此，当使用沟道蚀刻型时，可以使源电极和漏电极相对氧化物半导体膜的湿蚀刻选择性很高。因此，可以使用简单的沟道蚀刻型构造，从而使得制造步骤数减少。根据制造本专利技术实施方式的薄膜晶体管的第二方法，由于形成了非晶膜(包括氧化物半导体)和低熔点非晶膜(包括熔点低于非晶膜的氧化物半导体的熔点的氧化物半导体)的多层膜，并且然后通过蚀刻使多层膜成形，因此通过价格低廉的湿蚀刻，可以将多层膜容易地处理成预定的形状。此外，对低熔点非晶膜进行退火以形成结晶膜，以形成具有非晶膜和结晶膜的多层结构的氧化物半导体膜，然后，在结晶膜上形成金属膜，并且蚀刻该金属膜以形成源电极和漏电极。因此，当使用沟道蚀刻型时，可以使源电极和漏电极相对氧化物半导体膜的湿蚀刻选择性很高。因此，可以使用简单的沟道蚀刻型构造，从而使得制造步骤数减少。本专利技术的其他和进一步的目的、特征和优点将从下面的描述中更加充分地显现。 附图说明图1是示出了根据本专利技术第一实施方式的薄膜晶体管的结构的截面图。图2A至图2C是以步骤顺序示出了制造图1所示的薄膜晶体管的方法的截面图。图3A和图;3B是示出了在图2C之后的步骤的截面图。图4A至图4D是以步骤顺序示出了根据本专利技术第二实施方式来制造薄膜晶体管的方法的截面图。图5A至图5C是示出了在图4D之后的步骤的截面图。图6是示出了根据本专利技术第三实施方式的薄膜晶体管的构造的截面图。图7A至图7D是以步骤顺序示出了制造图6中示出的薄膜晶体管的方法的截面图。图8是示出了根据本专利技术第四实施方式的薄膜晶体管的结构的截面图。图9A至图9C是以步骤顺序示出了制造图7中所示的薄膜晶体管的方法的截面图。图IOA至图IOD是示出了在图9C之后的步骤的截面图。图11是示出了根据应用例1的显示装置的电路构造的示图。图12是示出了图11中所示的像素驱动电路的实例的等效电路图。图13是示出了应用例2的外观的透视图。图14A和图14B为透视图，其中，图14A示出了从表面侧观看的应用例3的外观， 图14B示出了从背面侧观看的应用例3的外观。图15是示出了应用例4的外观的透视图。图16是示出了应用例5的外观的透视图。图17A至图17G为应用例6的示图，其中，图17A为应用例6在打开状态的正视图， 图17B为其侧视图，图17C为其在关闭状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种薄膜晶体管，包括：栅电极；氧化物半导体膜，具有非晶膜和结晶膜的多层结构；以及源电极和漏电极，被设置为接触所述结晶膜。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸沢成浩，藤森隆成，荒井俊明，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP