半导体设备、显示单元以及电子装置的制造方法_2

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例如,可以通过诸如铝(Al)的金属与氧化物半导体材料的反应形成,以使金属(掺杂剂)散开。源极-漏极电极18电连接至低电阻区域12B。通过低电阻区域12B实现晶体管1T的自配向结构。此外,低电阻区域12B还具有使晶体管1T的特性稳定的作用。在氧化物半导体膜12中,构成晶体管1T的部分与基板11相接触。
[0072]栅极电极14T被设置在沟道区域12T上,并且栅极绝缘膜13T介于其间。栅极电极14T在平面图中具有与栅极绝缘膜13T相同的形状。例如,栅极绝缘膜13T可具有约300nm的厚度,并且可由氧化硅膜(S1)、氮化硅膜(SiN)、氮氧化硅膜(S1N)、氧化铝膜(AlO)等中的一种配置的单层膜制成,或者可以由其两种或者多种配置的层压膜制成。对于栅极绝缘膜13T,可优选使用不太可能使诸如氧化硅膜和氧化铝膜等氧化物半导体膜12减少的材料。
[0073]栅极电极14T通过施加到晶体管1T的栅电压(Vg)来控制氧化物半导体膜12 (沟道区域12T)的载流子密度,并且具有用作用于提供电位的配线的功能。栅极电极14T例如可以由钼(Mo)、钛(Ti)、销、银(Ag)、铵(Nd)以及铜中的一种或者其合金配置的单质制成。通过使用多种单质或者多种合金,栅极电极14T可具有层压结构。栅极电极14T可以由层压结构构成,在层压结构中,例如,从氧化物半导体膜14侧依次层叠钛、铝及钼。栅极电极14T可以优选由具有低电阻的金属(诸如铝和铜)制成。栅极电极14T可以由层压结构配置,在层压结构中,由例如钛或者钼制成的层(势皇层)层压在由具有低电阻的金属制成的层(低电阻层)上。可以将包含具有低电阻金属的合金(诸如铝和铵的合金(Al-Nd))用于栅极电极14T。栅极电极14T例如可以由ITO的透明导电膜构成。例如,栅极电极14T的厚度可以是从1nm至500nm(包含端点)。
[0074]高电阻膜15被设置在栅极电极14T与层间绝缘膜17之间并且在氧化物半导体膜12(低电阻区域12B)与层间绝缘膜17之间。高电阻膜15覆盖栅极电极14T的端面、栅极绝缘膜13T的端面以及氧化物半导体膜12的端面,并且还覆盖保持电容器10C。高电阻膜15被获得作为金属膜(稍后提及的图1OB中的金属膜15A)的剩余氧化膜,其被用作稍后提及的制造步骤中的分散在氧化物半导体膜12的低电阻区域12B中的金属的供应源。可替代地,高电阻膜15可以通过进一步使绝缘膜设置具有高势皇性质,诸如位于剩余氧化膜上的氧化铝膜。例如,高电阻膜15可具有20nm以下的厚度,并且可以由氧化钛、氧化铝、氧化铟、氧化锡等制成。高电阻膜15可以具有其中多个氧化膜层叠的层压结构。在具有高势皇性质的绝缘膜层叠在高电阻膜15上的情况下,绝缘膜的总厚度可以是例如约50nm。除了处理中的上述作用,高电阻膜15还具有减小改变晶体管1T中的氧化物半导体膜12的电气特性的氧气和湿气的影响的功能,即,势皇功能。因此,通过设置高电阻膜15允许晶体管1T和保持电容器1C的电气特性稳定,并且允许进一步改善层间绝缘膜17的作用。
[0075]层间绝缘膜17被设置在高电阻膜15上。如高电阻膜15 —样,层间绝缘膜17延伸超出氧化物半导体膜12的范围,并且覆盖栅极电极14T和氧化物半导体膜12。例如,层间绝缘膜17例如可以由丙烯酸树脂、聚酰亚胺及硅氧烷的有机材料或者例如可以由氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜以及氧化铝的无机材料制成。层间绝缘膜17可以由层压结构构成,在层压结构中,层压上述有机材料和上述无机材料。例如,允许包含有机材料的层间绝缘膜17的厚度较容易地增至约2微米。允许这种加厚的层间绝缘膜17充分地覆盖诸如栅极绝缘膜13T与栅极电极14T之间的台阶(st印)的台阶,以确保绝缘性能。此外,包含有机材料的层间绝缘膜17允许减小由金属配线所形成的配线电容,以实现具有高的帧速率的大型显示单元I。因此,在具有自配向结构的晶体管1T中,可以优选地使用包含有机绝缘材料的层间绝缘膜17。
[0076]源极-漏极电极18以特定图案的状态而被设置在层间绝缘膜17上,并且通过穿透层间绝缘膜17和高电阻膜15的连接孔Hl连接至氧化物半导体膜12的低电阻区域12B。源极-漏极电极18可以被期望地设置在除了在栅极电极14T正上方的位置之外的位置中。原因之一在于,在这种情况下,防止了在栅极电极14T与源极-漏极电极18之间的交叉区域中形成寄生电容。例如,源极-漏极电极18的厚度可以为约500nm,并且可以由类似以上列出用于栅极电极14T的金属和透明的导电膜的材料制成。优选地,源极-漏极电极18还可由低电阻金属材料(诸如铝和铜)制成,且更优选地,可以由其中层压了低电阻层和势皇层的层压膜构成。原因之一在于,在源极-漏极电极18由这种层压膜配置的情况下,可实现具有较小配线延迟的驱动。可以在源极-漏极电极18的最上层上设置铝和铵的合金。因此,例如,还允许源极-漏极电极18具有有机EL元件20的第一电极(稍后提及的第一电极21)的功能。
[0077](保持电容器10C)
[0078]保持电容器1C与晶体管1T—起被设置在基板11上,并且例如可以是保持在稍后提及的像素电路50A中的电荷的电容器。保持电容器1C具有在电容器电极14C与氧化物半导体膜12之间的电容器绝缘膜13C。在氧化物半导体膜12中,与电容器电极14C相对的部分(电极相对区域12C)起到与电容器电极14C配对的一个电极的作用,并且构成保持电容器10C。
[0079]保持电容器1C从基板11侧依次具有含氢膜16、与晶体管1T共享的氧化物半导体膜12 (电极相对区域12C)、电容器绝缘膜13C以及电容器电极14C。在保持电容器1C上,按这种顺序设置高电阻膜15和层间绝缘膜17。虽然随后将描述细节,但在这个实施方式中,通过证明如上所述的保持电容器1C中的含氢膜16,允许在不考虑所施加的电压的幅度的情况下保持期望的电容。即,允许减小保持电容器1C的电压依赖性。
[0080]含氢膜16例如可以包含比率为约10%的氢气(H2)并且其上表面与氧化物半导体膜12相接触。因此,氢气从含氢膜16扩散至氧化物半导体膜12,并且使电极相对区域12C的电阻降低。例如,可以将含硅膜,更具体地,将氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或者非晶硅膜用于含氢膜16。含氢膜16的端面被定位在电容器电极14C的端面的外侧。含氢膜16可以优选地具有在平面图中从电容器电极14C延伸至外侧的部分,并且可以更优选地从电容器电极14C的整个圆周延伸至外侧(图2A和图2B)。因此,使氧化物半导体膜12的电极相对区域12C的电阻稳固减小。只要允许氢气扩散到电极相对区域12C,那么含氢膜16的端面可以位于与电容器电极14的端面相同的位置(图3A和图3B),或者可以位于电容器电极14的端面的内部(图4A和图4B)。例如,含氢膜16的厚度可以是200nm。
[0081]氧化物半导体膜12的电极相对区域12C并不具有与沟道区域12T —样的低电阻区域12B,并且电极相对区域12C在厚度方向的电阻是恒定的。换言之,在氧化物半导体膜12中,低电阻区域12B被设置在除了沟道区域12T和电极相对区域12C之外的部分中。氧化物半导体膜12的电极相对区域12C例如可以包含约I %比率的从含氢膜16扩散的氢气。
[0082]在电容器绝缘膜13C由无机绝缘材料制成的情况下,可获得具有大电容的保持电容器10C。电容器绝缘膜13C例如可以通过与栅极绝缘膜13T相同的步骤形成,可以由与栅极绝缘膜13T相同的材料制成,并且可以具有与栅极绝缘膜13T相同的膜厚度。此外,电容器电极14C例如可以通过与栅极电极14T相同的步骤形成,可以由与栅极电极14T相同的材料制成,并且可以具有与栅极电极14T相同的膜厚度。在平面图中,电容器电极14C具有与电容器绝缘膜13C相同的形状。电容器绝缘膜13C和栅极绝缘膜13T可以以不同的步骤形成、可以由不同的材料制成并且可以具有不同的膜厚度。电容器电极14C和栅极电极14T可以以不同的步骤形成、可以由不同的材料制成并且可以具有不同的膜厚度。
[0083]如在图5中示出的,可以优选地相对于晶体管1T在晶体管1T的沟道长度方向(X方向)上布置保持电容器10C。下面将描述针对这种情况的一个原因。在含氢膜16的氢气扩散到晶体管1T (氧化物半导体膜12的沟道区域12T)的情况下,沟道区域12T的载流子密度增加,并且晶体管1T的阈值电压Vth可以在负方向上移动。因此,理想的是来自含氢膜16的氢气仅扩散到电极相对区域12C并且未到达沟道区域12T。
[0084]图6示出了保持电容器1C相对于晶体管1T被布置在晶体管1T的沟道宽度方向(Y方向)上,即,在与沟道长度方向正交的方向上的平面配置。此时,在氢气从含氢膜16向沟道区域12T的一端(接近含氢膜16的一侧)移动距离D2的情况下,氢气在氧化物半导体膜12的一对低电阻区域12B之间(源极-漏极区域之间)扩散,以使极大地影响晶体管特性的电阻降低。与此相反,在图5中,即使当氢气从含氢膜16移动至沟道区域12T的一端时,晶体管特性几乎没有变化。换言之,允许保持晶体管特性直到当氢气从含氢膜16向沟道区域12T的另一端(远离含氢膜16的一侧)移动距离Dl时。因此,通过如在图5中示出的布置晶体管1T和保持电容器10C,允许使显示单元I的驱动部(晶体管1T和保持电容器10C)小型化,并且允许保持晶体管特性。
[0085]有机EL元件20被设置在平面膜19上(图1)。有机EL元件20从平面膜19侧依次具有第一电极21、像素隔离膜22、有机层23以及第二电极24,并且通过保护膜25进行密封。密封基板27利用介于其间的粘合层26粘合到保护膜25,粘合层26由热固性树脂或者紫外线固性树脂制成。显示单元I可以是底部发射型显示单元或者可以是顶部发射型显示单元,其中,在底部发射型显示单元中,从基板11侧提取在有机层23中生成的光,在顶部发射型显示单元中,从密封基板27侧提取在有机层23中生成的光。
[0086]平面膜19被设置在基板11的整个显示区域(稍后提及的图7中的显示区域50)中的源极-漏极电极18与层间绝缘膜17上,并且具有连接孔H2。连接孔H2将晶体管1T的源极-漏极电极18连接至有机EL元件20的第一电极21。例如,平面膜19可由聚酰亚胺或者丙烯酰胺类树脂制成。
[0087]第一电极21如此设置在平面膜19上以掩埋连接孔H2。例如,第一电极21可以起阳极的作用,并且可以设置给各个元件。在显示单元I是底部发射型显示单元的情况下,第一电极21可以由透明导电膜配置。其示例例如可以包括由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌(InZnO)等的其中一种制成的单层膜以及由其两种或者多种配置的层压膜。在显示单元I是顶部发射型显示单元的情况下,第一电极21例如可以由包括铝、镁(Mg)、钙(Ca)以及钠(Na)的单金属的反射金属制成的单层膜制成,可以由包含其一种或多种的合金制成的单层膜配置或者可以由其中单金属或者合金层叠的多层膜配置。
[0088]像素隔离膜22确保了第一电极21与第二电极24之间的绝缘性能,并且使各个元件的各个光发射区域被分隔为部分。像素隔离膜22具有与各个元件的各个光发射区域相对的开口。像素隔离膜22例如可以由诸如聚酰亚胺、丙烯酸树脂以及基于酚醛清漆的树脂的感光性树脂制成。
[0089]有机层23如此设置以覆盖像素隔离膜22的开口。有机层23包括有机电场光发射层(有机EL层),并且通过施加驱动电流而发光。有机层23可从基板11 (第一电极22)侧依次具有例如空穴注入层、空穴传输层、有机EL层以及电子传输层。在有机EL层中产生电子空穴重组并且由此生成光。有机EL层的组成物质不受特别的限制,只要有机EL
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