專利名稱：薄膜晶體管和具備該薄膜晶體管的有源矩陣基板以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管。另外，本發(fā)明還涉及具備薄膜晶體管的 有源矩陣基板和顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置具有薄型、低耗電的特征，在各個領(lǐng)域中廣泛使用。
特別地，在每個像素中包括薄膜晶體管(被稱為"TFT")的有源矩陣 型的液晶顯示裝置，具有高對比度和優(yōu)異的響應(yīng)特性，性能高，因此， 被用于電視機、監(jiān)視器、筆記本電腦，近年來其市場規(guī)模正在擴大。
在有源矩陣型液晶顯示裝置中使用的有源矩陣基板上，形成有多 條掃描布線、和隔著絕緣膜與這些掃描布線交叉的多條信號布線，在 掃描布線與信號布線的交叉部附近，設(shè)置有用于驅(qū)動像素的薄膜晶體
近年來，電視機用的液晶顯示裝置的大型化迅速發(fā)展。在分辨率 相同的情況下，當(dāng)液晶顯示裝置的尺寸增大時，像素的尺寸也增大。 因此，需要提高用于驅(qū)動像素的薄膜晶體管的電流驅(qū)動能力。
作為提高薄膜晶體管的電流驅(qū)動能力的方法，例如，可以舉出薄 膜晶體管的大型化、構(gòu)成半導(dǎo)體構(gòu)造的非晶硅半導(dǎo)體膜的膜質(zhì)改善。
然而，薄膜晶體管的大型化伴隨著溝道寬度的增加，因此，存在 由于源極電極與漏極電極之間的漏泄不良、或者源極電極/漏極電極與 柵極電極之間的漏泄不良等而導(dǎo)致成品率降低的問題。另外，還有光 利用效率降低的問題。另外，非晶硅半導(dǎo)體膜的膜質(zhì)改善在生產(chǎn)水平 上已經(jīng)達到極限，無法預(yù)期大的改善。
因此，考慮通過使柵極絕緣膜薄膜化來提高電流驅(qū)動能力。但是， 單純使柵極絕緣膜變薄時，在掃描布線與信號布線的交叉部形成的電 容(被稱為"寄生電容")增加，因此，顯示品質(zhì)降低。
專利文獻1中公開了將柵極絕緣膜形成為疊層有2個絕緣層的2
層構(gòu)造、另外柵極絕緣膜中的位于非晶硅半導(dǎo)體膜下面的部分形成為 單層構(gòu)造的薄膜晶體管。專利文獻1并不是以提高薄膜晶體管的電流 驅(qū)動能力為目的，但可認(rèn)為，通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使柵極絕緣 膜變薄而不增加寄生電容，從而能夠提高電流驅(qū)動能力。 專利文獻1:專利第2956380號公報
發(fā)明內(nèi)容
然而，本申請發(fā)明人進行了詳細研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用專利文獻1中 公開的結(jié)構(gòu)將柵極絕緣膜變薄時，發(fā)生了源極電極/漏極電極與柵極電 極之間的漏泄不良急劇增加、成品率反而降低的問題。另外，本發(fā)明 人判明超過10pA的斷開電流流動，無法將源極電極與漏極電極之間 電分離。這樣，當(dāng)使用專利文獻1中公開的結(jié)構(gòu)時，由于漏泄不良或 者斷開特性的降低，成品率降低。
本發(fā)明鑒于上述問題而做出，其目的在于提高薄膜晶體管的電流 驅(qū)動能力，而不會伴隨由源極龜極/漏極電極與柵極電極之間的漏泄不 良或者斷開特性的降低引起的成品率的降低。
本發(fā)明的薄膜晶體管包括柵極電極、覆蓋上述柵極電極的絕緣膜、 設(shè)置在上述絕緣膜上的半導(dǎo)體層、和設(shè)置在上述絕緣膜和上述半導(dǎo)體 層上的源極電極和漏極電極，其中，上述絕緣膜是包括第一絕緣層和 位于上述第一絕緣層的上層的第二絕緣層的多層絕緣膜，上述多層絕 緣膜具有未形成上述第一絕緣層的低疊層區(qū)域、和疊層有上述第一絕 緣層和上述第二絕緣層的高疊層區(qū)域，上述第一絕緣層以至少覆蓋上 述柵極電極的邊緣的方式形成，上述半導(dǎo)體層形成為橫跨在上述多層 絕緣膜的上述低疊層區(qū)域和上述高疊層區(qū)域兩者上，上述半導(dǎo)體層與 上述低疊層區(qū)域以在上述源極電極與上述漏極電極之間流過的電流的 路徑必定經(jīng)由上述半導(dǎo)體層的位于上述低疊層區(qū)域上的部分的方式配 置，由此達到上述目的。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述電流的路徑在經(jīng)由上述半導(dǎo)體層 的位于上述低疊層區(qū)域上的部分的區(qū)域，與上述高疊層區(qū)域至少離開
0.5pm以上。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述半導(dǎo)體層具有沿著溝道寬度方向 切開的切口部。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述低疊層區(qū)域的沿著溝道寬度方向 的寬度比上述半導(dǎo)體層的沿著溝道寬度方向的寬度寬。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述低疊層區(qū)域具有沿著溝道寬度方 向突出的突出部。
或者，本發(fā)明的薄膜晶體管包括柵極電極、覆蓋上述柵極電極的 絕緣膜、設(shè)置在上述絕緣膜上的半導(dǎo)體層、和設(shè)置在上述絕緣膜和上 述半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極，其中，上述絕緣膜是包括第一 絕緣層和位于上述第一絕緣層的上層的第二絕緣層的多層絕緣膜，上 述多層絕緣膜具有未形成上述第一絕緣層的低疊層區(qū)域、和疊層有上 述第一絕緣層和上述第二絕緣層的高疊層區(qū)域，上述第一絕緣層以至 少覆蓋上述柵極電極的邊緣的方式形成，上述半導(dǎo)體層形成為橫跨在 上述多層絕緣膜的上述低疊層區(qū)域和上述高疊層區(qū)域兩者上，還具有 沿著溝道寬度方向的寬度比上述低疊層區(qū)域窄的區(qū)域。
在某個優(yōu)選的實施方式中，在上述源極電極和上述漏極電極的與 上述低疊層區(qū)域重疊的部分重疊有上述半導(dǎo)體層。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述源極電極的與上述低疊層區(qū)域重 疊的部分的面積比上述漏極電極的與上述低疊層區(qū)域重疊的部分的面 積小。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述第一絕緣層由包括有機成分的絕 緣材料形成，上述第二絕緣層由無機絕緣材料形成。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述第一絕緣層比上述第二絕緣層厚， 并且，相對介電常數(shù)比上述第二絕緣層低。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述第一絕緣層的厚度為l.Opm以上 4.0|am以下。
在某個優(yōu)選的實施方式中，上述第一絕緣層由具有4.0以下的相對 介電常數(shù)的旋涂玻璃(SOG)材料形成。
本發(fā)明的有源矩陣基板包括基板；設(shè)置在上述基板上的具有上 述結(jié)構(gòu)的多個薄膜晶體管；與上述多個薄膜晶體管的上述柵極電極電 連接的多條掃描布線；和與上述多個薄膜晶體管的上述源極電極電連 接的多條信號布線。
本發(fā)明的顯示裝置包括具有上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣基板。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提高薄膜晶體管的電流驅(qū)動能力，而不會伴隨 由源極電極/漏極電極與柵極電極之間的漏泄不良或者斷開特性的降低 引起的成品率的降低。
圖1是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的液晶顯示裝置100的俯視圖。
圖2是示意性地表示液晶顯示裝置100的剖面圖，是表示沿著圖1 中的2A—2A'的剖面的圖。
圖3 (a) (c)是示意性地表示液晶顯示裝置100的TFT基板 100a的剖面圖，分別是表示沿著圖1中的3A—3A，線、3B —3B'線、 3C —3C，線的剖面的圖。
圖4是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的薄膜晶體管14的平面圖。
圖5是示意性地表示比較例的薄膜晶體管14'的平面圖。
圖6是表示圖4所示的TFT14和圖5所示的TFT14，的柵極電壓
Vgs (V)與漏極電流Ids (A)的關(guān)系的圖。
圖7是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14的
平面圖。
圖8是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14的 平面圖。
圖9是表示薄膜晶體管的溝道區(qū)域與多層絕緣膜的高疊層區(qū)域的 間隔(pm)與斷開電流I。ff (A)的關(guān)系的圖。
圖10 (a) (f)是示意性地表示TFT基板100a的制造工序的工
序剖面圖。
圖11是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的液晶顯示裝置100的俯 視圖。
圖12是示意性地表示液晶顯示裝置100的屏蔽電極23附近的剖
面圖，是沿著圖11中的12A—12A'線的剖面圖。
圖13是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14 的平面圖。
圖14是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14 的平面圖。
圖15是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14 的平面圖。
圖16是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的另一個薄膜晶體管14 的平面圖。
符號說明
10基板(透明絕緣性基板)
11掃描布線
12絕緣膜(多層絕緣膜)
12a第一絕緣層
12b第二絕緣層
12R低疊層區(qū)域
13信號布線
14薄膜晶體管(TFT)
14G柵極電極
14S源極電極
14D漏極電極
15像素電極
16柵極絕緣膜
17半導(dǎo)體層(本征半導(dǎo)體層)
17a源極區(qū)域
17b漏極區(qū)域
17c溝道區(qū)域
18摻雜半導(dǎo)體層
19層間絕緣膜
19，接觸孔20 輔助電容布線
21 輔助電容電極
22 導(dǎo)電部件
23 屏蔽電極 60 液晶層
100 液晶顯示裝置
100a 有源矩陣基板(TFT基板)
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，本發(fā)明并 不限定于以下的實施方式。 (實施方式1)
圖1和圖2表示本實施方式的液晶顯示裝置100。圖1是示意性地 表示液晶顯示裝置100的1個像素區(qū)域的俯視圖，圖2是沿著圖1中 的2A—2A，線的剖面圖。
液晶顯示裝置100包括有源矩陣基板(以下稱為"TFT基板")100a、 與TFT基板100a相對的相對基板(也被稱為"彩色濾光片基板")100b、 和設(shè)置在它們之間的液晶層60。
TFT基板100a具有透明絕緣性基板(例如玻璃基板)10、形成在 基板IO上的多條掃描布線11、覆蓋這些掃描布線11的絕緣膜12、和 隔著絕緣膜12與掃描布線11交叉的多條信號布線13。
TFT基板100a進一步在每個像素區(qū)域具有響應(yīng)于向?qū)?yīng)的掃描 布線11施加的信號而進行動作的薄膜晶體管(TFT) 14;和能夠通過 作為開關(guān)元件的TFT14與對應(yīng)的信號布線13電連接的像素電極15。
相對基板100b具有透明絕緣性基板(例如玻璃基板)50;和形 成在基板50上，與像素電極15相對的相對電極51。典型地，相對基 板100b還具有彩色濾波器。
液晶層60根據(jù)在像素電極15與相對電極51之間施加的電壓而使 其取向狀態(tài)變化，由此，對通過液晶層60的光進行調(diào)制從而進行顯示。 作為液晶層60，能夠廣泛使用各種顯示模式用的液晶層。例如，能夠 使用利用旋光性的TN (Twisted Nematic:扭轉(zhuǎn)向列)模式的液晶層、 利用雙折射性的ECB (Electrically Controlled Birefringence:電控雙折 射)模式的液晶層。在ECB模式中，VA (Vertically Aligned:垂直取
向)模式也能夠?qū)崿F(xiàn)高對比度。VA模式的液晶層典型地通過在包括具 有負(fù)的介電各向異性的液晶材料的液晶層的兩側(cè)設(shè)置垂直取向?qū)佣?到。
以下，進一步還參照圖3，更詳細地說明TFT基板100a的結(jié)構(gòu)。 圖3 (a)、 (b)和(c)分別是沿著圖1中的3A — 3A，線、3B — 3B' 線和3C—3C'線的剖面圖。
如圖3 (a)所示，TFT基板100a的TFT14具有與掃描布線11電 連接的柵極電極14G、與信號布線13電連接的源極電極14S、與像素 電極15電連接的漏極電極14D。
TFH4具有從下層開始依次疊層有柵極電極14G、柵極絕緣膜16、 本征半導(dǎo)體層(以下也簡稱為"半導(dǎo)體層")17和摻雜半導(dǎo)體層18的 疊層構(gòu)造，半導(dǎo)體層17的源極區(qū)域17a、漏極區(qū)域17b，通過作為接 觸層起作用的摻雜半導(dǎo)體層18，與源極電極14S、漏極電極14D電連 接。半導(dǎo)體層17中，源極區(qū)域17a與漏極區(qū)域17b之間的區(qū)域作為溝 道區(qū)域17c起作用，在溝道區(qū)域17c的上面不存在摻雜半導(dǎo)體層18。
另外，如圖3 (b)所示，TFT基板100a還具有形成在基板10上 的多條輔助電容布線20、和隔著絕緣膜12與多條輔助電容布線20相 對的多個輔助電容電極21。輔助電容布線20通過對與掃描布線11或 者柵極電極14G相同的導(dǎo)電膜進行圖案化而形成。輔助電容電極21通 過對與信號布線13、源極電極14S和漏極電極14D相同的導(dǎo)電膜進行 圖案化而形成，如圖1所示，通過從漏極電極14D延伸設(shè)置的導(dǎo)電部 件22與TFT14的漏極電極14D電連接。
以覆蓋上述的TFT14或者信號布線13的方式形成有層間絕緣膜 19，像素電極15形成在該層間絕緣膜19上。像素電極15，如圖3(b) 所示，在層間絕緣膜19上形成的接觸孔19'中與輔助電容電極21連 接，通過輔助電容電極21與TFT14的漏極電極14D電連接。
在本實施方式的TFT基板100a中，如圖3 (c)所示，覆蓋掃描 布線11的絕緣膜12是包括第一絕緣層12a、和位于第一絕緣層12a的 上層的第二絕緣層12b的多層絕緣膜。第一絕緣層12a由包括有機成
分的絕緣材料形成。另一方面，第二絕緣層12b由SiNx、 SiOx等無機 絕緣材料形成。
第一絕緣層12a，如圖3 (c)所示，形成在包括掃描布線11與信 號布線13的交叉部的基板IO上的大部分中，如圖3(a)所示，在TFT14 的溝道區(qū)域17c附近未形成第一絕緣層12a。與此相對，第二絕緣層 12b形成在基板10的大致整個面上，第二絕緣層12b中，位于柵極電 極14G與半導(dǎo)體層17之間的部分作為柵極絕緣膜16起作用。這樣， 多層絕緣膜12具有未形成第一絕緣層12a的低疊層區(qū)域12R。在圖1 中，將低疊層區(qū)域12R表示為用虛線包圍的區(qū)域。此外，在本申請說 明書中，將多層絕緣膜12的低疊層區(qū)域12R以外的區(qū)域、即疊層有第 一絕緣層12a和第二絕緣層12b的區(qū)域稱為"高疊層區(qū)域"。
另外，如圖3 (b)所示，在輔助電容布線20與輔助電容電極21 之間也未形成第一絕緣層12a，僅第二絕緣層12b作為輔助電容用的電 介質(zhì)膜起作用。即，多層絕緣膜12在輔助電容布線20與輔助電容電 極21之間也具有低疊層區(qū)域12R。
在本實施方式的TFT基板100a中，如上所述，覆蓋掃描布線11 的絕緣膜12是包括第一絕緣層12a和第二絕緣層12b的多層絕緣膜， 另外，該多層絕緣膜12在TFT14的溝道區(qū)域17c附近、以及輔助電容 布線20與輔助電容電極21之間具有未形成第一絕緣層12a的低疊層 區(qū)域12R。因此，能夠降低在掃描布線11與信號布線13的交叉部形 成的電容，而不伴隨TFT14的驅(qū)動能力的降低或輔助電容的電容值的 降低。
為了充分降低掃描布線11與信號布線13的交叉部的電容，第一 絕緣層12a優(yōu)選比第二絕緣層12b厚，優(yōu)選相對介電常數(shù)比第二絕緣 層12b低。
也作為柵極絕緣膜16起作用的第二絕緣層12b典型地具有 0.2pm 0.4nm左右的厚度，具有5.0 8.0左右的相對介電常數(shù)。與此 相對，第一絕緣層12a的厚度優(yōu)選為l.(Vm以上4.0!im以下，第一絕 緣層12a的相對介電常數(shù)優(yōu)選為4.0以下。
作為第一絕緣層12a的材料，能夠適當(dāng)使用包括有機成分的旋涂 玻璃材料(所謂的有機SOG材料)，特別地，能夠適當(dāng)使用以Si — O
一C鍵為骨架的SOG材料、和以Si—C鍵為骨架的SOG材料。所謂 SOG材料，是能夠通過旋涂法等涂敷法形成玻璃膜(二氧化硅類膜) 的材料。有機SOG材料的相對介電常數(shù)低、且容易形成厚膜，因此， 通過使用有機SOG材料，容易降低第一絕緣層12a的相對介電常數(shù)、 并較厚地形成第一絕緣層12a。
作為以Si — 0 — C鍵為骨架的SOG材料，能夠使用例如在特開2001 一98224號公報、特開平6—240455號公報中公開的材料、或者在IDW' 03預(yù)稿集第617頁中公開的東^ 夕、、々〕一二y夕、、 、>y 〕一y株式 會社制的DD1100。另外，作為以Si—C鍵為骨架的SOG材料，能夠 使用例如在特開平10 —102003號公報中公開的材料。
另外，當(dāng)使用包括由二氧化硅形成的填充物(二氧化硅填充物) 的有機SOG材料作為SOG材料時，能夠提高抗裂性。這是因為膜中 的二氧化硅填充物緩和應(yīng)力，由此抑制裂紋的產(chǎn)生。二氧化硅填充物 的粒徑，典型地為10nm 30nm, 二氧化硅填充物的混入比率典型地為 20體積％ 80體積％。作為包括二氧化硅填充物的有機SOG材料，能 夠使用例如觸媒化成株式會社制的LNT—025。
如上所述，在本實施方式的液晶顯示裝置100中，使用在一部分 中包括低疊層區(qū)域12R的多層絕緣膜12，因此，能夠使柵極絕緣膜16 薄膜化而不增加寄生電容，從而能夠提高TFT14的電流驅(qū)動能力。另 外，本實施方式的TFT14由于具有以下所說明的結(jié)構(gòu)，因此能防止與 柵極絕緣膜16的薄膜化相伴的成品率的降低。
將本實施方式的TFT14放大表示于圖4。如圖4和圖3 (a)所示， 第一絕緣層12a不是在柵極電極14G上的全部區(qū)域中被除去，而是覆 蓋柵極電極14G的邊緣。
在一般的有源矩陣基板中，在柵極電極的邊緣部與源極電極/漏極 電極之間容易發(fā)生電流漏泄。該漏泄的原因在于在對作為柵極電極 的導(dǎo)電膜進行圖案化時，在邊緣部容易形成突起物(被稱為小丘 (hillock));以及在利用CVD法等在柵極電極上形成柵極絕緣膜時， 在邊緣部，覆蓋性容易變差。由于發(fā)生這樣的漏泄，在以往的有源矩 陣基板中，難以通過使柵極絕緣膜變薄來提高電流驅(qū)動能力。
與此相對，在本實施方式中，柵極電極14G的邊緣由第一絕緣層12a覆蓋，因此，即便使作為柵極絕緣膜16起作用的第二絕緣層12b 變薄(例如使厚度為300nm以下)，也能夠抑制上述漏泄的發(fā)生。
另外，多層絕緣膜12的表面在低疊層區(qū)域12R下凹，在本實施方 式中，如圖3 (a)所示，半導(dǎo)體層17形成為橫跨在多層絕緣膜12的 低疊層區(qū)域12R和高疊層區(qū)域兩者上。因此，即使源極電極14S或者 漏極電極14D萬一發(fā)生切斷，也能夠確保電連接。
另外，當(dāng)如本實施方式這樣，采用在源極電極14S和漏極電極14D 的與低疊層區(qū)域12R重疊的部分必定重疊有半導(dǎo)體層17的結(jié)構(gòu)時，能 夠進一步抑制源極電極/漏極電極與柵極電極之間的漏泄不良的發(fā)生。
此外，如上所述抑制發(fā)生漏泄不良的效果，在不怎么使柵極絕緣 膜16薄膜化的結(jié)構(gòu)(例如柵極絕緣膜16厚度為400^im 50(^m左右) 中也能得到。根據(jù)柵極絕緣膜16的介電常數(shù)、覆蓋性的不同，有時也 采用這樣的膜厚。
另外，在本實施方式的TFT14中，半導(dǎo)體層17與低疊層區(qū)域12R 以在源極電極14S與漏極電極14D之間流過的電流的路徑必定經(jīng)由半 導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R上的部分的方式配置。具體地說，半 導(dǎo)體層17，如圖4所示，具有沿著溝道寬度方向被切開的矩形狀的切 口部17a，由此，電流路徑必定經(jīng)由低疊層區(qū)域12R上的半導(dǎo)體層17。 在電流路徑中存在不經(jīng)由低疊層區(qū)域12R的部分的情況下，g卩，在電 流路徑的一部分經(jīng)由高疊層區(qū)域的情況下，因為隔著第一絕緣膜12a 和柵極絕緣膜16向半導(dǎo)體層17施加?xùn)艠O電壓，所以未施加充分的柵 極電壓，難以充分地對半導(dǎo)體活性層進行幵關(guān)。例如，考慮柵極絕緣 膜16的厚度為200nm、第一絕緣層12a的厚度為800nm、相對介電常 數(shù)分別為7和4的情況。當(dāng)向柵極電極14G施加一10V的電壓時，在 只有柵極絕緣膜16的情況下，向半導(dǎo)體層17施加一4.1V的電壓，與 此相對，在將柵極絕緣膜16與第一絕緣層12a疊層的情況下，僅向半 導(dǎo)體層17施加一0.9V (在此，設(shè)半導(dǎo)體層的厚度為200nm、相對介電 常數(shù)為10)。因此，通過使電流路徑必定經(jīng)由低疊層區(qū)域12R上的半 導(dǎo)體層17，斷開電流的增加被抑制，可得到良好的斷開特性。
與此相對，在圖5所示的TFT14'中，半導(dǎo)體層17沒有切口部17a， 因此，存在不經(jīng)由半導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R上的部分(即，
僅通過位于高疊層區(qū)域上的部分)的電流路徑。因此，斷開電流增加， 斷開特性降低，不能得到良好的開關(guān)特性。
將圖4所示的TFT14和圖5所示的TFT14，的柵極電壓Vgs (V) 與漏極電流Ids (A)的關(guān)系示于圖6。此外，圖6所示的數(shù)據(jù)是漏極 電壓Vds為IOV、溝道寬度W為38pm、溝道長度L為4|im時的數(shù)據(jù)。 另夕卜，關(guān)于圖4所示的TFT14，在電流路徑經(jīng)由半導(dǎo)體層17的位于低 疊層區(qū)域12R上的部分的區(qū)域中，溝道區(qū)域17c與高疊層區(qū)域的間隔 為1.5pm，關(guān)于圖5所示的TFT14'，將溝道區(qū)域17c配置到高疊層區(qū) 域上(重疊寬度2(im)。
如圖6所示，在比較例的TFT14，中，斷開電流超過10pA，斷開 特性低。與此相對，在本發(fā)明的TFT14中，斷開電流大幅降低，斷開 特性大幅提高。這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提高薄膜晶體管的斷開特性。
此外，圖4中例示了在半導(dǎo)體層17中設(shè)置有切口部17a的結(jié)構(gòu)， 但本發(fā)明并不限定于此。通過將半導(dǎo)體層17與低疊層區(qū)域12R的相對 配置關(guān)系設(shè)定成電流路徑必定經(jīng)由半導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R 上的部分，能得到提高斷開特性的效果。
例如，也可以如圖7所示的TFT14那樣，使低疊層區(qū)域12R的沿 著溝道寬度方向的寬度比半導(dǎo)體層17的沿著溝道寬度方向的寬度寬。 另夕卜，也可以如圖8所示的TFT14那樣，在低疊層區(qū)域12R中設(shè)置沿 著溝道寬度方向突出的突出部12R'。這樣，半導(dǎo)體層17具有沿著溝 道寬度方向的寬度比低疊層區(qū)域12R窄的區(qū)域，由此能夠提高TFT14 的斷開特性。
圖9中表示溝道區(qū)域17c與高疊層區(qū)域的間隔、與斷開電流I。ff的 關(guān)系。此外，圖9中表示柵極電壓Vgs為一5V、漏極電壓Vds為10V 時的斷開電流I。ff。如圖9所示，在半導(dǎo)體層17與高疊層區(qū)域的重疊為 0.5lam 0pm時，斷開電流I。ff的變化飽和，斷開電流I。ff大致一定。從 而，為了更可靠地得到提高斷開特性的效果，優(yōu)選電流路徑在經(jīng)由半 導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R上的部分的區(qū)域中，至少與高疊層區(qū) 域不重疊，另外，在考慮曝光工序中的對準(zhǔn)的偏差和蝕刻工序中的圖 案偏移的偏差的情況下，為了得到更可靠的效果，優(yōu)選至少離開0.5阿 以上。
接著，參照圖10 (a) (f)說明TFT基板100a的制造方法的一 個例子。
首先，在玻璃基板等絕緣性基板10上，使用濺射法依次疊層鉬 (Mo)膜、鋁(Al)膜、鉬(Mo)膜，使用光刻技術(shù)對該疊層膜進行 圖案化，由此，如圖10 (a)所示，形成柵極電極14G。此時，也同時 形成未圖示的掃描布線11和輔助電容布線20。在此，Mo/Al/Mo疊 層膜的厚度從上層開始依次為150nm、 200nm、 50nm。
接著，使用旋涂法在基板10上涂敷有機SOG材料，接著，在進 行前烘焙、后烘焙并形成第一絕緣層12a以后，如圖10 (b)所示，使 用光刻技術(shù)將第一絕緣層12a的規(guī)定部分、具體地說是與柵極電極14G 重疊的部分和與輔助電容布線20重疊的部分除去。但是，此時，以保 留柵極電極14G的邊緣部上和輔助電容布線20的邊緣部上的第一絕緣 層12a的方式進行除去。在此，首先，進行有機SOG材料的涂敷，使 得厚度成為1.5拜，接著，使用加熱板在15(TC下進行5分鐘的前烘焙 以后，使用烤箱在35(TC下進行1小時的后烘焙，由此形成相對介電常 數(shù)2.5的第一絕緣層12a。在蝕刻時，使用四氟化碳(CF4)和氧(02) 的混合氣體進行干蝕刻。
接著，使用CVD法連續(xù)堆積SiNj莫、非晶硅(a—Si)膜、n+非 晶硅(n+a—SO膜，然后，使用光刻技術(shù)對a—Si膜、n+a—Si膜進行 圖案化(通過干蝕刻將n+a—Si膜、a—Si膜的一部分除去)，由此，如 圖10 (c)所示，形成第二絕緣層12b (—部分作為柵極絕緣膜16起 作用)、以及由本征半導(dǎo)體層17和摻雜半導(dǎo)體層18構(gòu)成的島狀的半導(dǎo) 體構(gòu)造(半導(dǎo)體活性區(qū)域)。在此，形成厚度0.4pm、相對介電常數(shù)7.0 的第二絕緣層12b，形成厚度50nm 200nm左右的本征半導(dǎo)體層17、 厚度40nm左右的摻雜半導(dǎo)體層18。
然后，通過濺射法，依次形成Mo膜、Al膜、Mo膜，利用光刻技 術(shù)對該疊層膜進行圖案化，由此形成源極電極14S、漏極電極14D、信 號布線13和輔助電容電極21。
接著，如圖10 (d)所示，在作為島狀的半導(dǎo)體構(gòu)造的溝道的區(qū)域 17c中，以源極電極14S和漏極電極14D作為掩模，通過干蝕刻將摻 雜半導(dǎo)體層18除去。此外，在除去摻雜半導(dǎo)體層18時，本征半導(dǎo)體
層17的表面也被很薄地蝕刻。
接著，如圖IO (e)所示，通過使用CVD法堆積SiNx，以覆蓋基 板10的大致整個面的方式形成厚度150nm 700nm左右的層間絕緣膜 19，然后，使用光刻技術(shù)形成接觸孔19'。此外，作為層間絕緣膜19 的材料，可以使用有機類的絕緣材料(例如感光性的樹脂材料)形成 厚度L0iim 3.(^m左右的膜，另外，層間絕緣膜19也可以具有疊層 有由SiNx等無機絕緣材料形成的膜和上述的由有機類的絕緣材料形成 的膜的疊層構(gòu)造。
最后，使用濺射法形成厚度100nm的ITO膜，使用光刻技術(shù)對該 ITO膜進行圖案化(在蝕刻時使用濕蝕刻)，由此，如圖10 (f)所示 形成像素電極15。此外，作為像素電極15的材料，并不限定于在此例 示的ITO等透明導(dǎo)電材料，也可以使用Al等具有光反射性的金屬材料。
如上所述，完成TFT基板100a。在此例示的方法中，形成包括厚 度1.5pm、相對介電常數(shù)2.5的第一絕緣層12a和厚度0.4(am、相對介 電常數(shù)7.0的第二絕緣層12b的多層絕緣膜12。從而，在掃描布線11 與信號布線13的交叉部形成的電容的每單位面積的電容值為1.48X 10-SpF/pm2。與此相對，當(dāng)如以往的有源矩陣基板那樣，在掃描布線 與信號布線之間僅形成厚度0.4,、相對介電常數(shù)7.0的柵極絕緣膜(相當(dāng)于本實施方式的第一絕緣層12a)時，每單位面積的電容值為1.55 X 104pF / pm2，因此，通過采用本實施方式的結(jié)構(gòu)，能夠使在交叉部 形成的電容的值降低至十分之一以下。另外，在掃描布線ll與像素電 極15之間也存在第一絕緣層12a，因此，對于掃描布線11與像素電極 15的交叉部，也能夠大幅降低電容值。
此外，如圖11和圖12所示，也可以設(shè)置與信號布線13大致平行 地延伸的多個屏蔽電極23。屏蔽電極23通過對與掃描布線11相同的導(dǎo)電膜進行圖案化而形成。該屏蔽電極23與輔助電容布線20連接， 能提供一定的電位。以下，對在不設(shè)置屏蔽電極23時可能發(fā)生的問題 和通過設(shè)置屏蔽電極23而能得到的優(yōu)點進行說明。
在屏蔽電極23不存在的情況下，在像素電極15與信號布線13之 間形成靜電電容。即，當(dāng)著眼于像素區(qū)域內(nèi)的電力線進行說明時，電力線不僅以連接像素電極15和相對電極的方式形成，而且還以連接像
素電極15與信號布線13的方式形成。因此，在1幀內(nèi)應(yīng)該保持為一
定的像素電極15的電位受到信號布線13的電位的影響而變動。
與此相對，當(dāng)設(shè)置屏蔽電極23時，能夠?qū)南袼仉姌O15朝向信 號布線13的電力線導(dǎo)向屏蔽電極23，從而能夠防止在像素電極15與 信號布線13之間形成電容。因此，能夠抑制像素電極15的電位因受 到信號布線13的電位的影響而變動。g卩，屏蔽電極23具有將像素電 極15從由信號布線13生成的電場屏蔽的功能。
從將來自像素電極15的電力線更多地導(dǎo)向屏蔽電極23、有效地抑 制像素電極15的電位變動的觀點出發(fā)，屏蔽電極23，如圖12所示， 優(yōu)選配置在比像素電極15的邊緣部更接近信號布線13的位置。另外， 信號布線13與像素電極15之間的區(qū)域，在液晶顯示裝置中是發(fā)生漏 光的區(qū)域，因此優(yōu)選通過在相對基板側(cè)設(shè)置遮光體(也被稱為黑矩陣) 來對該區(qū)域進行遮光，如圖12所示，通過以與像素電極15的邊緣重 疊的方式配置屏蔽電極23，能夠使相對基板側(cè)的遮光體的寬度變窄， 從而提高液晶顯示裝置的開口率、透過率。 (實施方式2)
圖13和圖14示意性地表示本實施方式的薄膜晶體管(TFT) 14。 在本實施方式的TFT14中，如圖13和圖14所示，溝道區(qū)域17c形成 為L字狀。
在這樣的結(jié)構(gòu)的L字型TFT14中，通過用第一絕緣層12a覆蓋柵 極電極14G的邊緣，也能夠抑制源極電極/漏極電極與柵極電極之間的 漏泄的發(fā)生。
另外，通過將半導(dǎo)體層17與低疊層區(qū)域12R的相對配置關(guān)系設(shè)定 成電流路徑必定經(jīng)由半導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R上的部分，能 得到提高斷開特性的效果。例如，在圖13所示的結(jié)構(gòu)中，通過將低疊 層區(qū)域12R形成為L字狀，使低疊層區(qū)域12R的沿著溝道寬度方向的 寬度比半導(dǎo)體層17的沿著溝道寬度方向的寬度寬。另外，在圖14所 示的結(jié)構(gòu)中，在半導(dǎo)體層17中設(shè)置有沿著溝道寬度方向切開的切口部 17a。
另外，在本構(gòu)造中，如圖13和圖14所示，源極電極14S的與低 疊層區(qū)域12R重疊的部分的面積比漏極電極14D的與低疊層區(qū)域12R
重疊的部分的面積小。即，使源極電極和漏極電極的形狀為相互非對 稱的形狀，選擇與低疊層區(qū)域12R的重疊少的電極作為源極電極。在 柵極電極14G的邊緣部的漏泄的發(fā)生被大幅抑制的本發(fā)明的構(gòu)造中，
與源極電極14S/漏極電極14D與低疊層區(qū)域12R重疊的面積大致成比 例地決定漏泄不良的發(fā)生率。柵極電極14G與漏極電極14D之間的漏 泄的發(fā)生成為點缺陷的原因，而柵極電極14G與源極電極14S之間的 漏泄的發(fā)生成為線缺陷的原因。因此，通過使源極電極14S的與低疊 層區(qū)域12R重疊的部分的面積比漏極電極14D的與低疊層區(qū)域12R重 疊的部分的面積小，能夠降低線缺陷的發(fā)生概率。 (實施方式3)
圖15和圖16示意性地表示本實施方式的TFT14。本實施方式的 TFT14，如圖15和圖16所示，具有兩個漏極電極14D，在這兩個漏極 電極14D之間配置有源極電極14S。當(dāng)采用這樣的結(jié)構(gòu)時，即使發(fā)生 光掩模的對準(zhǔn)偏移，也能夠在兩個漏極電極14D之間抵消柵極一漏極 電容的變化，因此能夠抑制作為TFT14整體的柵極一漏極電容的變化。
在這樣的結(jié)構(gòu)的TFT14中，通過用第一絕緣層12a覆蓋柵極電極 14G的邊緣，也能夠抑制在源極/漏極層與柵極電極層之間的漏泄的 發(fā)生。另外，通過將半導(dǎo)體層17與低疊層區(qū)域12R的相對配置關(guān)系設(shè) 定成電流路徑必定經(jīng)由半導(dǎo)體層17的位于低疊層區(qū)域12R上的部分， 能得到提高斷開特性的效果。
另外，在圖15所示的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有矩形的低疊層區(qū)域12R，而 在圖16所示的結(jié)構(gòu)中，低疊層區(qū)域12R具有將矩形的一部分切開的形 狀。具體地說，低疊層區(qū)域12R，如圖16所示，具有與源極電極14S 重疊的部分的一部分被切開的H字形狀。因此，在溝道區(qū)域內(nèi)的源極 電極14S與柵極電極14G之間的一部分上形成有第一絕緣膜12a，在 圖16所示的結(jié)構(gòu)中，與圖15所示的結(jié)構(gòu)相比，柵極一源極電容降低。
此外，在本申請說明書中，以包括液晶層作為顯示介質(zhì)層的液晶 顯示裝置和液晶顯示裝置用的有源矩陣基板為例對本發(fā)明進行了說 明，但本發(fā)明并不限定于此。本發(fā)明適合用于有機EL顯示裝置等各種
顯示裝置用的有源矩陣基板。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠提高薄膜晶體管的電流驅(qū)動能力，而不會伴隨 由源極電極/漏極電極與柵極電極之間的漏泄不良或者斷開特性的降低 引起的成品率的降低。
本發(fā)明的薄膜晶體管具有優(yōu)異的電流驅(qū)動能力，因此能夠適合用 于各種顯示裝置的有源矩陣基板。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括柵極電極、覆蓋所述柵極電極的絕緣膜、設(shè)置在所述絕緣膜上的半導(dǎo)體層、和設(shè)置在所述絕緣膜和所述半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極，其特征在于所述絕緣膜是包括第一絕緣層和位于所述第一絕緣層的上層的第二絕緣層的多層絕緣膜，所述多層絕緣膜具有未形成所述第一絕緣層的低疊層區(qū)域、和疊層有所述第一絕緣層和所述第二絕緣層的高疊層區(qū)域，所述第一絕緣層以至少覆蓋所述柵極電極的邊緣的方式形成，所述半導(dǎo)體層形成為橫跨在所述多層絕緣膜的所述低疊層區(qū)域和所述高疊層區(qū)域兩者上，所述半導(dǎo)體層與所述低疊層區(qū)域以在所述源極電極與所述漏極電極之間流過的電流的路徑必定經(jīng)由所述半導(dǎo)體層的位于所述低疊層區(qū)域上的部分的方式配置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述電流的路徑在經(jīng)由所述半導(dǎo)體層的位于所述低疊層區(qū)域上的部分的區(qū)域，與所述高疊層區(qū)域至少離開0.5pm以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述半導(dǎo)體層具有沿著溝道寬度方向切開的切口部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述低疊層區(qū)域的沿著溝道寬度方向的寬度比所述半導(dǎo)體層的沿著溝道寬度方向的寬度寬。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述低疊層區(qū)域具有沿著溝道寬度方向突出的突出部。
6. —種薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括柵極電極、覆蓋所述柵極電極的絕緣膜、設(shè)置在所述絕緣膜上的半導(dǎo)體層、和設(shè)置在所述絕緣 膜和所述半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極，其特征在于所述絕緣膜是包括第一絕緣層和位于所述第一絕緣層的上層的第二絕緣層的多層絕緣膜，所述多層絕緣膜具有未形成所述第一絕緣層的低疊層區(qū)域、和疊層有所述第一絕緣層和所述第二絕緣層的高疊層區(qū)域，所述第一絕緣層以至少覆蓋所述柵極電極的邊緣的方式形成， 所述半導(dǎo)體層形成為橫跨在所述多層絕緣膜的所述低疊層區(qū)域和所述高疊層區(qū)域兩者上，還具有沿著溝道寬度方向的寬度比所述低疊層區(qū)域窄的區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于 在所述源極電極和所述漏極電極的與所述低疊層區(qū)域重疊的部分重疊有所述半導(dǎo)體層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述源極電極的與所述低疊層區(qū)域重疊的部分的面積比所述漏極電極的與所述低疊層區(qū)域重疊的部分的面積小。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述第一絕緣層由包括有機成分的絕緣材料形成，所述第二絕緣層由無機絕緣材料形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述第一絕緣層比所述第二絕緣層厚，并且，相對介電常數(shù)比所述第二絕緣層低。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于所述第一絕緣層的厚度為l.O)am以上4.0nm以下。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于 所述第一絕緣層由具有4.0以下的相對介電常數(shù)的旋涂玻璃 (SOG)材料形成。
13. —種有源矩陣基板，其特征在于，包括 基板；設(shè)置在所述基板上的多個如權(quán)利要求1至12中任一項所述的薄膜 晶體管；與所述多個薄膜晶體管的所述柵極電極電連接的多條掃描布線；和與所述多個薄膜晶體管的所述源極電極電連接的多條信號布線。
14. 一種顯示裝置，其特征在于 包括權(quán)利要求13所述的有源矩陣基板。
全文摘要
本發(fā)明提供薄膜晶體管和具備該薄膜晶體管的有源矩陣基板以及顯示裝置。本發(fā)明提高薄膜晶體管的電流驅(qū)動能力而不會伴隨由源極電極/漏極電極與柵極電極之間的漏泄不良或斷開特性的降低引起的成品率的降低。本發(fā)明的薄膜晶體管包括柵極電極、覆蓋柵極電極的絕緣膜、設(shè)置在絕緣膜上的半導(dǎo)體層、和設(shè)置在絕緣膜和半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極。絕緣膜是包括第一絕緣層和位于第一絕緣層的上層的第二絕緣層的多層絕緣膜。多層絕緣膜具有未形成第一絕緣層的低疊層區(qū)域、和疊層有第一絕緣層與第二絕緣層的高疊層區(qū)域。第一絕緣層以至少覆蓋柵極電極的邊緣的方式形成，半導(dǎo)體層形成為橫跨在多層絕緣膜的低疊層區(qū)域和高疊層區(qū)域兩者上。半導(dǎo)體層與低疊層區(qū)域以在源極電極與漏極電極之間流過的電流路徑必定經(jīng)由半導(dǎo)體層的位于低疊層區(qū)域上的部分的方式配置。
文檔編號H01L29/66GK101375406SQ200780003790
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者中村涉, 伴厚志, 岡田美廣 申請人:夏普株式會社