金属氧化物半导体膜、薄膜晶体管、显示装置、图像传感器及x射线传感器的制造方法_4

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及与运些电极连接的配线(未图示)进行图案化。
[0150] (栅极绝缘膜)
[0151] 在形成源极/漏电极16、18及配线(未图示)之后,形成栅极绝缘膜20。栅极绝缘膜 20优选具有较高的绝缘性,例如可W为Si02、SiNx、Si0N、Al203、Y203、l'a205、Hf02等绝缘膜、或 者含有巧巾W上运些化合物的绝缘膜。
[0152] 栅极绝缘膜20考虑与所使用材料的适合性,并按照从印刷方式、涂布方式等湿式 方式,真空蒸锻法、瓣射法、离子锻法等物理方式,CVD、等离子体CV的去等化学方式等中适当 地选择的方法成膜即可。
[0153] 另外,栅极绝缘膜20需要具有用于降低泄漏电流及提高电压耐性的厚度,另一方 面,若栅极绝缘膜20的厚度过大,则导致驱动电压上升。栅极绝缘膜20也取决于材质,但优 选栅极绝缘膜20的厚度为IOnmW上且10皿W下,更优选为50nmW上且1000 nmW下,尤其优 选为IOOnmW上且400nmW下。
[0154] (栅电极)
[0155] 在形成栅极绝缘膜20之后,形成栅电极22。栅电极22使用具有较高的导电性的材 料,能够使用41、1〇、化、了3、1'1、411、411等金属、41-刷、4肖合金、氧化锡、氧化锋、氧化铜、氧化 铜锡(ITO)、氧化锋铜(IZ0KIGZ0等金属氧化物导电膜等形成。作为栅电极22,能够将运些 导电膜W单层结构或2层W上的层叠结构使用。
[0156] 栅电极22考虑到与所使用的材料的适合性,并按照从印刷方式、涂布方式等湿式 方式,真空蒸锻法、瓣射法、离子锻法等物理方式,CVD、等离子体CV的去等化学方式等中适当 地选择的方法成膜。
[0157] 若考虑成膜性、基于蚀刻或剥离法的图案化性、导电性等,优选用于形成栅电极22 的金属膜的膜厚为IOnmW上且1000 nmW下,更优选为50nmW上且200nmW下。
[0158] 在成膜后,通过蚀刻或剥离法W规定的形状图案化形成栅电极22,也可W通过喷 墨法等直接形成图案。此时,优选同时对栅电极22及栅极配线(未图示)进行图案化。
[0159] W上说明的本实施方式的薄膜晶体管10的用途并无特别限定,但从显示较高的输 送特性的方面考虑,适合作为例如电光学装置,具体而言,适合作为液晶显示装置、有机化 化Iectro Luminescence)显示装置、无机化显示装置等显示装置中的驱动元件,尤其适合 于使用了耐热性较低的树脂基板的柔性显示器的制作。
[0160] 另外,通过本发明制造的薄膜晶体管适合用作X射线传感器、图像传感器等各种传 感器、MEMS(MicrC) Electro Mechanical System)等各种电子设备中的驱动元件(驱动电 路)。
[0161] <液晶显示装置〉
[0162] 关于作为本发明的一实施方式的液晶显示装置,在图5中表示其一部分的概略剖 视图,在图6中表示电气配线的概略结构图。
[0163] 如图5所示,本实施方式的液晶显示装置100构成为具备:图1所示的顶部栅极结构 且顶部接触型的TFT10;液晶层108,在由TFTlO的纯化层102保护的栅电极22上,被像素下部 电极104及其对置上部电极106夹持;及R(红)G(绿)B(蓝)的滤色器110,对应于各像素使不 同的颜色成色,在TFTlO的基板12侧及RGB滤色器110上分别具备偏光板112a、112b。
[0164] 并且,如图6所示,本实施方式的液晶显示装置100具备彼此平行的多个栅极配线 112、及与该栅极配线112交叉的彼此平行的数据配线114。在此,栅极配线112和数据配线 114被电绝缘。在栅极配线112和数据配线114的交叉部附近具备TFT10。
[01化]TFTlO的栅电极22连接于栅极配线112,TFT10的源电极16连接于数据配线114。并 且,TFTlO的漏电极18经由设置于栅极绝缘膜20的接触孔116(导电体被埋入接触孔116中) 连接于像素下部电极104。该像素下部电极104与接地的对置上部电极106 -同构成电容器 118。
[0166] <有机化显示装置〉
[0167] 关于本发明的一实施方式所设及的主动矩阵方式的有机化显示装置,在图7中表 示一部分的概略剖视图,在图8中表示电气配线的概略结构图。
[0168] 在本实施方式的主动矩阵方式的有机化显示装置200中,图1中表示的顶部栅极结 构的TFTlO在具备纯化层202的基板12上具备驱动用TFTlOa及开关用TFTl化,在TFTlOaa化 上具备由被下部电极208及上部电极210夹持的有机发光层212构成的有机发光元件214, 上表面也由纯化层216保护。
[0169] 并且,如图8所示,本实施方式的有机化显示装置200具备彼此平行的多个栅极配 线220和与该栅极配线220交叉的彼此平行的数据配线222及驱动配线224。在此,栅极配线 220与数据配线222、驱动配线224被电绝缘。开关用TFTl化的栅电极22连接于栅极配线220, 开关用TFTl化的源电极16连接于数据配线222。并且,开关用TFTl化的漏电极18连接于驱动 用TFTlOa的栅电极22,并且通过使用电容器226将驱动用TFTlOa保持为接通状态。驱动用 TFTlOa的源电极16连接于驱动配线224,漏电极18连接于有机化发光元件214。
[0170] 另外,在图7所示的有机化显示装置中,可W将上部电极210形成为透明电极而设 为顶部发射型,也可W将下部电极208及TFT的各电极形成为透明电极而设为底部发射型。
[0171] <X射线传感器〉
[0172] 关于作为本发明的一实施方式的X射线传感器,在图9中表示其一部分的概略剖视 图,在图10中表示其电气配线的概略结构图。
[0173] 本实施方式的X射线传感器300构成为具备:形成于基板12上的TFTlO及电容器 310;形成于电容器310上的电荷收集用电极302;X射线转换层304;及上部电极306。在TFTlO 上设置有纯化膜308。
[0174] 电容器310的结构为由电容器用下部电极312和电容器用上部电极314来夹持绝缘 膜316。电容器用上部电极314经由设置于绝缘膜316上的接触孔318,与TFTlO的源电极16及 漏电极18中的任一方(在图9中为漏电极18)连接。
[0175] 电荷收集用电极302设置于电容器310中的电容器用上部电极314上,并与电容器 用上部电极314接触。
[0176] X射线转换层304为由非晶砸构成的层,W覆盖TFTlO及电容器310的方式设置。
[0177] 上部电极306设置于X射线转换层304上,并与X射线转换层304接触。
[0178] 如图10所示,本实施方式的X射线传感器300具备彼此平行的多个栅极配线320和 与栅极配线320交叉的彼此平行的多个数据配线322。在此,栅极配线320和数据配线322被 电绝缘。在栅极配线320和数据配线322的交叉部附近具备TFT10。
[01巧]TFTlO的栅电极22连接于栅极配线320,TFT10的源电极16连接于数据配线322。并 且,TFTlO的漏电极18连接于电荷收集用电极302,另外,电荷收集用电极302连接于电容器 310。
[0180] 在本实施方式的X射线传感器300中,X射线在图9中从上部电极306侧入射后,在X 射线转换层304生成电子-空穴对。在X射线转换层304上,通过上部电极306施加高电场,所 生成的电荷蓄积在电容器310中,通过依次扫描TFTlO而被读取。
[0181] 另外,在上述实施方式的液晶显示装置100、有机化显示装置200及X射线传感器 300中具备顶部栅极结构的TFT,但TFT并不限定于此,也可W是图2~图4所示结构的TFT。
[0182] 实施例
[0183] W下,对实施例进行说明,但本发明不受运些实施例的任何限定。
[0184] <实施例1、比较例1〉
[0185] 制作如下评价用设备,并进行了评价。
[01 化]将硝酸铜(In(N〇3)3 ?址20、4N、Kojundo化emicalLaborato;ry,Inc.制)溶解于2-甲氧基乙醇(试药特级、Wako化re Qiemical Industries,Ltd.制)中,制作出下表1所示的 硝酸铜浓度不同的溶液。
[0187][表 1]
[0189] 作为基板而使用带热氧化膜(膜厚100皿)的P型Si基板,制作出将热氧化膜用作栅 极绝缘膜的简易型TFT。
[0190] 在带热氧化膜P型Si 1英寸角的基板上,将所制作的各溶液WlSOOrpm的转速旋涂 30秒之后,在加热到6(TC的热板上进行1分钟的干燥,得到金属氧化物半导体前体膜。
[0191] 对所得到的金属氧化物半导体前体膜,在下述条件下进行基于紫外线照射的加热 处理,由此进行向金属氧化物半导体膜的转化。
[0192] 作为紫外线照射装置,使用了利用低压隶灯的UV臭氧净化器(Filgen,Inc.制、 UV253H)。将试料设置于厚度40mm的玻璃板上,并将灯-试料间距离设为5mm。试料位置上的 波长254nm的紫外线照度利用紫外线光量计(0RC MANUFACTURING Co. ,Ltd.制、UV-M10、光 接收器UV-25)进行测定。自亮灯起在3分钟内达到最大值,即15mW/cm2。
[0193] 使氮气W化/min流入紫外线照射处理室内10分钟之后进行了 90分钟的紫外线照 射。在紫外线照射过程中,始终使氮气W化/min流入。当利用热标签检测紫外线照射处理时 的基板溫度时显示出160°C。
[0194] 使用溶液A时,各进行1次上述溶液的涂布、干燥及基于紫外线照射的向金属氧化 物半导体膜的转化(比较例1)。
[01M]使用溶液即寸,分别交替重复各12次(实施例1)上述溶液的涂布、干燥及基于紫外 线照射的向金属氧化物半导体膜的转化。
[0196] 通过剖面TEM来观察实施例1及比较例1的金属氧化物半导体膜的膜厚进行确认 时,均包括在10.5皿±1.0皿的范围内,确认到试料之间在膜厚上无很大的差异。并且,所有 的试料在膜中未确认到明显的界面层。
[0197] 在上述所得到的金属氧化物半导体膜上,通过蒸锻而成膜源极/漏电极。源极/漏 电极通过使用金属掩膜的图案成膜而制作,将Ti成膜为50皿的厚度。源极/漏电极尺寸分别 设为1mm角,电极间距离设为0.2mm。
[0198] 关于上述所得到的简易型TFT,使用半导体参数分析仪4156C( Agi lent Technologies,Inc.制)进行了晶体管特性(Vg-Id特性)的测定。
[0199] Vg-Id特性的测定通过如下方法进行,将漏极电压(Vd)固定为+IV,使栅极电压(Vg) 在-15V~+15V的范围内变化,并测定各栅极电压中的漏极电流(Id)。
[0200] 在图11中示出实施例1及比较例1的Vg-Id特性。并且,表帥示出由实
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