薄膜晶体管和图像显示装置的制作方法

专利名称：薄膜晶体管和图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管和将该薄膜晶体管应用于像素电路或驱 动电路等的图像显示装置，尤其涉及具有高清晰且高速显示性能的液
晶显示装置和有机EL显示装置等平板图像显示装置。
背景技术：
在液晶显示装置和有机EL显示装置等有源矩阵式平板图像显示 装置中，薄膜晶体管被应用于包括像素电路的开关元件和驱动电路的 外围电路。薄膜晶体管的沟道多是由无定形硅薄膜或多晶硅薄膜构成 的。
若区别薄膜晶体管的结构，则具有栅电极位于沟道的下层(基板 侧)的底层栅极型和栅电极位于沟道的上层的顶层栅极型这2种类型。 在无定形硅薄膜晶体管中，底层栅极型较多，而在多晶硅薄膜晶体管 中，具有底层栅极型和顶层栅极型。
顶层栅极型结构具有如下等优点由于在通过激光照射进行硅膜 的多结晶化时热量的散失少，所以能够有效地进行多结晶化；相对栅 电极能够自匹配地形成源极、漏极。
在顶层栅极型薄膜晶体管中，将半导体薄膜加工成岛状(island), 在其上部淀积栅极绝缘膜和金属膜，并将金属膜加工成与岛状半导体 薄膜交叉的形状，而形成栅电极。因此， 一般如图l所示那样，栅电 极GT成为在岛状半导体薄膜SEMI-L的端部Pl-P2和P3-P4跨越的 形状。
在岛状半导体薄膜的端部(跨越部)Pl-P2和P3-P4中，因栅极 绝缘膜形成为台阶状而容易薄膜化，由于制造过程中的带电导致的损 伤等而容易产生固定电荷。因此，端部P1-P2和P3-P4处局部的阈值
容易变得比半导体薄膜中央部的阈值低。图2示出不能够忽视端部电 流成分情况下的电流电压特性的示意图。在图2中，曲线A是在半导 体薄膜中央部的电流电压特性，曲线B是在半导体薄膜端部的电流电 压特性。
即便是要使薄膜晶体管截止的电压，若流过该端部电流，也会导 致图像显示混乱和功耗增大。作为其对策，也能够通过离子注入来调 整阈值以提高平坦部和端部的阈值。但是，该情况下会降低导通状态 的电流，而必须提高需要电流的外围电路的驱动电压，结果会使图像 显示装置的功耗增加。因此，为了使图像显示装置的功耗降低，需要 充分地抑制半导体薄膜端部的电流成分。
在专利文献l中，提出了将该半导体薄膜端部的电流成分称为边 缘电流的、如下所述那样的解决方案。即，通过使在与栅电极的岛状 半导体薄膜的轮廓重合的部分的栅极长度比在与岛状半导体薄膜的 轮廓重合的部分的内侧的栅极长度长，来抑制边缘传导。该解决方案 具有仅通过布局的改变就能够使边缘传导降低的优点。
专利文献l:日本特开平7 - 326764号公报

发明内容
但是，在上述现有技术中，虽然能够降低边缘电流，但是不具有 消除边缘电流的效果。对其理由进行说明。图3是使用二维器件仿真 器计算出的薄膜晶体管的漏极电流-栅极电压特性的沟道长度依赖 性。在图3中，横轴表示栅极电压(V),纵轴用指数表示漏极电流 (A/pm)。这里，将硅薄膜的膜厚取为50纳米(nm)、将栅极氧 化膜的膜厚取为100nm来进行计算。由图3可知，当使沟道长度CHL 从4微米(mm)增加一倍变为8pm时，漏极电流变为1/2。但是， 引起电流上升的电压并未发生多大变化。
为了通过减少电流来修正半导体薄膜端部的阈值偏差，需要将电 流抑制在不同数量级。为此，必须按不同的数量级延长沟道长度，从 而在电3各布局上产生困难。因此，在端部电流成分的阈值发生偏差的
情况下，难以通过延长端部沟道长度来消除该成分。
另外，若将延长端部沟道长度的方法应用于像素开关薄膜晶体 管，则栅电极部分不透过光，因此开口率下降，从而导致图像显示性
能下降。
本发明的第1目的在于，提供一种薄膜晶体管，消除在顶层栅极 型薄膜晶体管的岛状半导体端部流过的电流成分来抑制驱动电压的 上升。
本发明的第2目的在于，通过不使开口率降低地使外围电路的驱 动电压降低，来实现图像显示性能优异且功耗低的平板式图像显示装置。
对于第1目的，本发明消除与薄膜晶体管的源极.漏极之间的沟 道不同的、在栅电极与岛状半导体薄膜的端部(轮廓)的交叉部分产 生的端部电流路径(子沟道)。即，在形成薄膜晶体管的有源层的岛 状半导体薄膜的中央部上层，对于切断该岛状半导体薄膜而配置的栅 电极，在分别配置在两侧的源电极的形成部分(源极侧)和漏电极的 形成部分(漏极侧)中的任意一方或双方中，设置了分支闭路，该分 支闭路从上述栅电极分支，沿着形成上述岛状半导体薄膜的轮廓的侧 边缘、且覆盖该侧边缘来对其进行围绕。利用该端部电流抑制结构， 使栅电极的 一 部分沿着岛状半导体薄膜的轮廓不间断地延伸形成分 支闭路，从而消除在沟道半导体薄膜端部产生的所谓子沟道，且消除 流过无用的漏极电流的路径。
另外，对于本发明的第1目的，使用端部栅极长度延长结构，端 部栅极长度延长结构在岛状半导体薄膜上的源极侧和漏极侧的任意 之一或二者上具有分支支路，该分支支路从栅电极分支，沿着形成岛
状半导体薄膜的轮廓的 一部分的侧边缘且覆盖该侧边缘而延伸，并在 远离沟道区域的部分具有活动端。
另外，对于第2目的，本发明使用薄膜晶体管，该薄膜晶体管将 由上述的分支闭路或分支支路构成的端部电流抑制结构应用于包括 在图像显示区域的外侧形成的驱动电路的外围电路。因此，实现抑制
不需要的漏极电流并降低了功耗的图像显示装置。
通过做成在上述的源极侧或漏极侧的某 一 单侧设置了从栅电极 分支、沿着形成岛状半导体薄膜的轮廓的侧边缘、且覆盖该侧边缘来 对其进行围绕的分支闭路的端部电流抑制结构，换言之，做成使栅电 极的 一 部分沿着岛状半导体薄膜的轮廓不间断地延伸来设置分支闭 路的端部电流抑制结构，能够消除在沟道半导体薄膜端部产生的所谓 子沟道，且消除流过不需要的漏极电流的路径。
在沿着岛状半导体薄膜不间断地延长的薄膜晶体管、即在源极,'J 或漏极侧的某 一 侧不具有岛状半导体薄膜的轮廓和栅电极轮廓的交 点的薄膜晶体管中，在半导体薄膜的沟道端部未形成有电流路径。因 此，能够实现本发明的第1目的、即消除流过顶层栅极型薄膜晶体管 的岛状半导体端部的电 流o
在使用在岛状半导体薄膜上的源极侧和漏极侧中的任意 一 方或 双方中具有从栅电极分支、沿着形成岛状半导体薄膜轮廓的一部分的 侧边缘且覆盖该侧边缘而延伸、并在远离沟道区域的部分具备活动端 的分支支路的端部栅极长度延长结构的薄膜晶体管中，虽然与上述分 支闭路相比较端部电流抑制效果变弱，但是具有能够调节成为寄生容 量的半导体薄膜和栅电极的重叠面积的优,泉。
为了实现本发明的第2目的，而将在岛状半导体薄膜的源极侧或 漏极侧的某一单侧没有该岛状半导体薄膜的轮廓和栅电极的轮廓的 交点的薄膜晶体管用于包含驱动电路的外围电路。可以将构成外围电 路的全部薄膜晶体管做成该结构，也可以仅将特别需要电流的驱动电 路的薄膜晶体管做成该结构。在单侧没有岛状半导体薄膜的轮廓和栅 电极的轮廓的交点的薄膜晶体管中，由于形成沟道的半导体端部的电 流成分消除，所以能够降低阈值，可以进行低电压驱动。其结果是， 能够降低图像显示装置的功耗。此时通过在位于显示区域的像素电路 (像素部)使用来自现有技术的薄膜晶体管，从而能够不使像素的开 口率降低地使外围电路的驱动电压降低。
为了实现本发明的第2目的，应用在像素部和外围电路部分开使
用薄膜晶体管结构这样的想法，而能够在外围电路中的薄膜晶体管使 用如下那样的端部栅极长度延长结构，该端部栅极长度延长结构在岛 状半导体薄膜上的源极侧和漏极侧中的任意一方或双方中具有分支
支路，该分支支路从栅电极分支，沿着形成岛状半导体薄膜轮廓的一 部分的侧边缘且覆盖该侧边缘而延伸，并在远离沟道区域的部分具有 活动端。


图1是说明在薄膜晶体管的岛状半导体薄膜和栅电极的交点产生 的子沟道的图。
图2是不能够忽视端部电流成分的情况下的电流电压特性的示意图。
图3是使用二维器件仿真器计算出的薄膜晶体管的漏极电流-栅 极电压特性的沟道长度依赖性。
图4是说明本发明的薄膜晶体管的实施例1的主要部分的俯视图。
图5是说明本发明的薄膜晶体管的实施例2的主要部分的俯视图。
图6是说明本发明的实施例3的图像显示装置的薄膜晶体管基板 的图像显示区域和外围电路区域的示意图。
图7是说明本发明的实施例4的薄膜晶体管的制造方法的工序图。
图8是说明本发明的实施例4的薄膜晶体管的接续图7的制造方 法的工序图。
图9是说明本发明的实施例4的薄膜晶体管的接续图8的制造方 法的工序图。
图10是说明本发明的实施例4的薄膜晶体管的接续图9的制造 方法的工序图。
图11是说明本发明的实施例4的薄膜晶体管的接续图IO的制造
方法的工序图。
图12是说明本发明的验证结果的栅极电压-漏极电流特性图。
图13是说明使用本发明的薄膜晶体管的NAND电路的布局一例
的俯视图。
图14是使用本发明的薄膜晶体管的实施例2的图像显示装置中 的刚进行栅电极加工后的俯一见图。
图15是说明本发明的实施例5的薄膜晶体管的制造方法的工序 中的刚进行栅电极加工后的俯视图。
图16是说明作为本发明的图像显示装置第一例的液晶显示装置 结构的展开立体图。
图17是在沿图16的Z-Z线的方向剖切的剖视图。
图18是说明本发明的图像显示装置第二结构例的有机E L显示装 置结构例的展开立体图。
图19是将图18所示的结构要素一体化的有机EL显示装置的俯 视图。
标i己i兌明 SEMI-L PSI-L GT .. DET 謹F CT . ASI .. S腦 PSI GI .. NE . RNE .
'..岛状半导体膜(island) 多晶硅膜的岛 栅电极
分支闭路
分支支路
接触孑L -非晶硅膜
-.薄膜晶体管基板(有源矩阵基板)
多晶硅膜
栅极绝缘膜
用于调整n沟道薄膜晶体管用阈值的离子注入 抗蚀剂
RN ..抗蚀剂
N-用于形成n沟道薄膜晶体管用源极、漏极的离子注入 RP抗蚀剂
P. .用于形成p沟道薄膜晶体管用源极、漏极的离子注入
LI .'.第一层间绝缘膜
L2 ...第二层间绝缘膜
L ..金属布线
PASS保护膜
VDD电源电压
VSS . . 基准电压
VIN—A ...输入端子
VIN—A输入端子
VOUT输出端子
PSD . P型源极.漏极区域
NSD. . .N型源极.漏极区域
SHD ...屏蔽板
MDL. 铸模外壳
FPCl柔性印刷基板
FPC2■ 柔性印刷基板
CFL 冷阴极焚光灯
PCB定时控制器
PNL. 液晶单元的薄膜晶体管基板
OPS光学补偿部件
GLB导光板
POL1偏振片
POL2偏净展片
RFS ...反射片
LFS. 灯反射片
SUBX密封基板DDR驱动电路区域 PAR. 像素区域 GDR . 驱动电路区域 PLB ..印刷基板 CTL '..接口电路芯片 CAS ...下侧壳体
具体实施例方式
下面，参照实施例的附图对用于实施本发明的优选实施方式进行 详细说明。另外，在图像显示装置的实施例中，作为其绝缘基板，使 用玻璃基板进行说明，但是，也可以适用于使用了塑料基板的图像显 示装置。
实施例1
图4是说明本发明的薄膜晶体管的实施例1的主要部分的俯视 图。朝向图4的纸面，将栅电极GT的左侧取为源极侧、将右侧取为 漏极侧。在岛状半导体薄膜SEMI-L上的漏电极的形成侧具有分支闭 路，该分支闭路从上述栅电极GT分支后，沿着形成岛状半导体薄膜 SEMI-L的轮廓的侧边缘且覆盖该侧边缘来对其进行围绕。即，在岛 状半导体薄膜SEMI-L上的漏电极形成侧的端边缘，分支闭路DET 沿着其端边缘且覆盖上层。将在栅电极GT设置了该分支闭路DET 的结构作为端部电流抑制结构。
在由现有技术形成的薄膜晶体管中，如图1所示，岛状半导体薄 膜SEMI-L的端部和栅电极GT的轮廓的交点为Pl、 P2、 P3、 P4这 四点。端部电流成分乂人起点PI流向终点P2,另夕卜，乂人起点P3流向 终点P4。
与此不同，在图4所示的实施例1的薄膜晶体管中，交点为Pl、 P3这两点，而没有图1中的端部电鴻^各径的终点P2、 P4。由此，岛 状半导体薄膜SEMI-L的端边缘和栅电极GT的轮廓的交点从四点变 为两点。这样，根据实施例1的薄膜晶体管结构，能够消除端部电流
成分即子沟道电流，对于消除端部电流成分是非常有效的。999
在薄膜晶体管中，为了抑制寄生双极成分，有时设置本体(body) 端子。寄生双极成分是指这样的电流成分，即在漏极和源极之间施 加高电压时，由于沖击(impact)离子化，与传导载流子相反极性的 载流子滞留在与沟道(本体)基板侧的源极接近的区域，通过使本体 电位上升，源极、本体、漏极像双极晶体管那样动作而产生的电流成 分。由于不能利用栅极电压进行控制，所以并不希望有该电流成分。 因此，存在从沟道设置本体引出端子并固定本体电位的方法。即使在 这种带有本体端子的薄膜晶体管中，本发明的分支闭路也是有效的。 另外，在岛状半导体薄膜SEMI-L上的源极侧也设置和上述同样 的端部电流抑制结构，或者也能够做成仅在源极侧设置端部电流抑制 结构的结构。在图中，附图标记CT是连接源电极、漏电极的接触孔。 此外，在由栅电极GT和分支闭路DET包围的岛状半导体薄膜的上部 区域上具有多个源电极或者多个漏电极，并能够在一个岛状半导体薄 膜上形成多个薄膜晶体管。实施例2
图5是说明本发明的薄膜晶体管的实施例2的主要部分的俯视 图。与实施例l相同，朝向图5的纸面，将栅电极GT的左侧取为源 极侧、将右侧取为漏极侧。在岛状半导体薄膜SEMI-L上的漏电极的 形成侧和源电极的形成侧具有分支支路RMF,该分支支路RMF从上 述栅电极GT分支，沿着形成岛状半导体薄膜SEMI-L的轮廓的上下 侧边缘且覆盖该侧边缘而延伸。在实施例2中，也将设置了该分支支 路RMF的端部电流抑制结构称为端部沟道长度延长结构。
在图5中，该分支支路RMF沿着与岛状半导体薄膜SEMI-L的上 述栅电极GT交叉的上下两边，以与栅电极GT共同形成十字的方式 延伸着，但是，也可以使该分支支路RMF进一步延伸，使其弯曲延 伸到岛状半导体薄膜SEMI-L的两外侧边(与栅电极GT平行的边) 的一部分为止。其他结构与实施例1同样。
在图5所示的薄膜晶体管的实施例2中，岛状半导体薄膜SEMI-L
的端边缘和栅电极GT的轮廓的交点为P5、 P6、 P7、 P8这四点。由 此，岛状半导体薄膜SEMI-L的端边缘和栅电极GT的轮廓的交点为 四点。但是，不像图1中的端部电流路径的终点P2、 P4那样交点位 于沟道附近。根据实施例2的薄膜晶体管结构，能够减小端部电流成 分、即子沟道电流，对于减少端部电流成分是非常有效的。实施例3
接着，在实施例3以后对本发明的图像显示装置和薄膜晶体管的 制造方法的实施例进行说明。图6的(a) 图6的(d)是说明本发 明的实施例3的图像显示装置的薄膜晶体管基板的图像显示区域和外 围电路区域的示意图。图6的(a)是薄膜晶体管基板PNL的俯视图， 图6的(b )是构成显示区域PAR的1像素部的薄膜晶体管的放大图， 图6的(c)、图6的(d)是构成外围电路的薄膜晶体管部分的放大 图。在实施例3中，仅在薄膜晶体管基板PNL的外围电路、尤其是 驱动电路使用应用了在实施例1 、 2说明的端部电流抑制结构的薄膜 晶体管。
作为端部电流抑制结构，在要消除端部电流的情况下，采用使在 上述实施例1说明的图6的(c)的栅电极沿着岛状半导体薄膜的轮 廓不间断延伸的薄膜晶体管。另外，在使端部电流减少即可的情况下， 使用在实施例2说明的图6的(d)的端部沟道长度延长结构。在外 围电路中，可以混合使用使栅电极沿着岛状半导体薄膜的轮廓不间断 延伸的薄膜晶体管和端部沟道长度延长结构。
此外，在实施例3中，仅在薄膜晶体管基板PNL的外围电路、尤 其是驱动电路使用应用了在实施例1、 2说明的端部电流抑制结构的 薄膜晶体管，如图6的(b)所示，在显示区域的像素部使用现有的 薄膜晶体管。但是，本发明并不排除在除外围电路的驱动电路以外的 电路、或者显示区域的像素部也使用具有这种端部电流抑制结构的薄 膜晶体管。
实施例4
图7至图11是说明本发明实施例4的薄膜晶体管制造方法的工
序图。这里说明的方法是以CMOS薄膜晶体管为例。另外，作为源 极.漏极的结构，这里以单漏极结构为例，但是，对于N沟道薄膜晶 体管，为LDD ( Light Doped Drain )结构 GOLDD ( Gate Overlapped Light Doped Drain)结构，也可以用逆掺杂(counter doping)来制造 P沟道薄膜晶体管。
下面，根据图7的(A)至图11的(P)来说明本发明的薄膜晶 体管的一系列的制造工艺。在这里，以使用在外围电路区域DAR的 薄膜晶体管(p沟道薄膜晶体管P-CH TFT和N沟道薄膜晶体管N-CH TFT)的栅电极GT设置有分支闭路DET的晶体管、而在显示区域 PAR的薄膜晶体管使用不具有分支闭路DET的N沟道薄膜晶体管 N-CH TFT的图像显示装置为例进行说明。
图7的(A):首先，作为成为有源矩阵基板即薄膜晶体管基板 的绝缘基板，准备厚度为0.2mm至1,0mm左右且最好是在400度至 600度的热处理中变形和收缩少的耐热性的玻璃基板SUB1。最好在 该玻璃基板SUBl的主面上，通过CVD法连续且均匀地淀积作为热 量上、化学上的阻挡膜发挥作用、厚约为140nm的SiN膜和厚约为 lOOnm的SiO膜。在该玻璃基板SUBl上通过CVD等方法形成非晶 硅膜ASI。
图7的(B):接着，扫描准分子激光，溶解非晶硅膜ASI进行 结晶化，将玻璃基板SUBl上的整个非晶硅膜ASI变为多晶硅膜、即 多晶硅膜PSI。
此外，也可以取代准分子激光而通过其他方法、例如固体脉冲激 光退火进行结晶化，采用在形成硅膜时成为多晶硅膜的Cat-CVD膜、 SiGe膜。此外，也可以将氧化金属半导体和其他半导体薄膜用作沟道。
图7的(C):使用光刻法对多晶硅膜PSI进行加工，形成嵌入 薄膜晶体管的岛PSI-L。
图7 ( D ):覆盖多晶硅膜的岛PSI-L地形成栅极绝缘膜GI。
图8的(E):全面进行用于控制阈值的第1注入NE，接着，在 形成像素内薄膜晶体管的区域进行用于控制阈值的第2注入NE2。此时，用光抗蚀剂NE2覆盖形成外围电路的区域。
图8的(F):接着，在形成P沟道薄膜晶体管的区域进行用于 控制阈值的注入PE。此时，用光抗蚀剂RPE覆盖形成N沟道薄膜晶 体管的区域。
图8的(G):在其上，使用溅射法或者CVD法形成成为薄膜晶 体管的栅电极的金属栅极膜GTA。
图9的(H):通过光刻法对金属栅极膜GTA的栅电极形成区域 进行图案成形，而形成栅电极GT。此时，在外围电路区域DAR的P 沟道薄膜晶体管P-CH TFT和N沟道薄膜晶体管N-CH TFT的栅电极 GT上同时图案成形有分支闭路DET。
图9的(I):该图是图9的(H)示出的状态的俯视图。外围电 路区域DAR的薄膜晶体管，以岛状硅轮廓和栅电极轮廓为两点的方 式对栅电极GT进行图案成形，来消除硅半导体薄膜端部的电流路径。 在这里，栅极长度为4微米，分支闭路DET的图案的宽度为4微米， 与岛状硅半导体薄膜的重叠宽度为2微米。
另外，考虑对准精度，重叠宽度最好是0.5微米至2.5微米，分 支闭路DET的图案宽度最好是1微米至5微米。在像素区域PAR， 为了防止开口率的下降，而将栅电极GT加工为如现有那样岛状硅半 导体薄膜轮廓和栅电极的轮廓交点为4点的图案。
图9的(J):用光抗蚀剂RP覆盖N沟道薄膜晶体管的形成区域， 在P沟道薄膜晶体管的源极 漏极形成区域注入P型杂质P，形成P 沟道薄膜晶体管的源极 漏极区域。
图10的(K):用光抗蚀剂RN覆盖P沟道薄膜晶体管的形成区 域，在N沟道薄膜晶体管的源极 漏极形成区域注入N型的杂质N， 而形成N沟道薄膜晶体管的源极 漏极区域。
图10的(L):剥离光抗蚀剂RN,通过CVD法等形成层间绝缘 膜LI。然后，通过注入对杂质进行活化作用，所以在N2环境中进行 490度、1小时的热处理。
图10的(M):通过光刻法在层间绝缘膜LI和栅极绝缘膜GI
上形成接触孔CT。
图11的(N):该图是图10 (M)示出的状态的俯视图。图10 (M)是沿图11 (N)的b-b，线的剖面图。
图11的(0):经由接触孔在薄膜晶体管的各源极 漏极上连接 布线用的金属层，形成布线L。
图11的(P):覆盖布线L地形成层间绝缘膜LI2,再在其上形 成保护绝缘膜PASS。
通过以上工序，玻璃基板通过在外围电路区域形成没有硅端部电 流路径的二交点薄膜晶体管，并在像素区域形成存在硅端部电流路径 的四交点薄膜晶体管，而成为有源矩阵基板。有源矩阵基板通过后述 的液晶工序或者OLED工序而做成图像显示装置。下面说明如上述那 样制作完成的晶体管的特性。
图12是说明本发明的验证结果的栅极电压-漏极电流特性图。图 12是在N沟道薄膜晶体管中应用本发明来测量其漏极电流-栅极电压 特性的。对于薄膜晶体管的尺寸，其沟道长度为4jam,测量时的漏 极电压为O.IV。
图12中的虚线所示的曲线D是与现有技术为同样结构的薄膜晶 体管的特性。为了在硅半导体薄膜端部使阔值变低，而以低栅极电压 使端部电流流过，成为与平坦部的沟道电流一致的两个凸起形状的特性。
另外，图12中的实线C是应用了本发明的栅电极形状的薄膜晶 体管的特性。由于消除了硅半导体薄膜端部的电流，所以能够降低平 坦部沟道的阈值，与虛线的曲线D的情况相比较，得到该电流所需要 的电压下降。其结果是，能够降低外围电路的驱动电压，从而验证了 本发明的有效性。
图13是说明使用本发明的薄膜晶体管的NAND电路的布局的一 例的俯视图。通过以从栅电极输入的VIN—A以及VIN_B示出的信号 电压，来控制伴随P型源极.漏极区域的三个P沟道薄膜晶体管、和 伴随N型源极 漏极区域的二个N沟道薄膜晶体管的开闭，并由
VOUT输出VDD或VSS中的某一个电位。
图14是使用本发明的薄膜晶体管的实施例2的图像显示装置中
的刚进行栅电极加工后的俯—见图。其他制造工序与实施例1相同。在
外围电路使用在与栅电极的岛状半导体薄膜的轮廓重合的部分的栅
极长度比在与上述岛状半导体薄膜的轮廓重合的部分的内侧的栅极
长度长的薄膜晶体管，而在像素部使用在与栅电极的岛状半导体薄膜
的轮廓重合的部分的栅极长度和在与上述岛状半导体薄膜的轮廓重
合的部分的内侧的栅极长度相等的薄膜晶体管。由此，能够不使像素 部的开口率降低地使外围电路的驱动电压降低。在该电路中，与使用
实施例1的电路相比，驱动电压降低效果减少，但是具有寄生容量的 增加少于使用了实施例1的电路这样的效果。实施例5
图15是说明本发明的实施例5的薄膜晶体管的制造方法的工序 中的刚进行栅电极加工后的俯视图。其他制造工序与实施例4相同。 在外围电路区域DAR使用在源极侧或漏极侧的某一个单侧没有岛状 半导体薄膜PSI-L的轮廓和栅电极GT的轮廓的交点的薄膜晶体管、 以及在与栅电极的岛状半导体薄膜的轮廓重合的部分的栅极长度和 在与上述岛状半导体薄膜的轮廓重合的部分的内侧的栅极长度相等 的薄膜晶体管这两者。
在电路结构上，对于特别要消除端部电流的薄膜晶体管，使用通 过在源极侧或漏极侧的某一个单侧设置分支闭路DET而没有岛状半 导体薄膜PSI-L的轮廓和栅电极GT的轮廓的交点的薄膜晶体管。另 外，对于寄生容量的增加特别不理想的薄膜晶体管，使用设置分支支 路来延长端部栅极长度的薄膜晶体管。
图16是说明作为本发明的图像显示装置的第一例的液晶显示装 置的结构的展开立体图。另外，图17是在沿图16的Z-Z线的方向剖 切的剖视图。该图像显示装置是使用上述的有源矩阵基板构成的液晶 显示装置。在图16和图17中，附图标记PNL是在粘合有源矩阵基 板SUB1和对置基板SUB2的间隙封入液晶的液晶单元，在其表面和
背面分别层叠有偏振片P0L1、 POL2。另外，附图标记OPS是由漫 射片或棱形片构成的光学补偿部件，GLB是导光板，CFL是冷阴极 荧光灯，RFS是反射片，LFS是灯反射片，SHD是屏蔽板，MDL是 铸模夕卜壳(mold case )。
在形成具有上述实施例的任一个结构的薄膜晶体管的有源矩阵 基板SUB1上涂敷取向膜，通过摩擦等方法对其施加取向限制力。在 像素显示区域PAR的外围形成密封剂之后，以预定的间隙使同样形 成取向膜层的对置基板SUB2对置配置，在该间隙内封入液晶，用密 封材料封闭密封剂的封入口。在这样构成的液晶单元PNL的表面和 背面层叠偏振片POLl、 POL2，并隔着光学补偿部件OPS安装由导 光板GLB和冷阴极荧光灯CFL等构成的背光灯等，从而制造出液晶 显示装置。
通过柔性印刷基板FPC1、 FPC2向在液晶单元的外围具有的驱动 电路提供数据和定时信号。附图标记PCB，在外部信号源和各柔性印 刷基板FPC1、 FPC2之间，安装有将从该外部信号源输入的显示信号 变换为在液晶显示装置显示的信号形式的定时控制器等。
使用本结构例的有源矩阵基板的液晶显示装置的特征在于，通过 在其外围电路配置没有上述的端部电流成分的薄膜晶体管，能够以低 电压驱动外围电路，所以功耗降低。
另夕卜，能够使用本实施例的有源矩阵基板制造有机EL显示装置。 图18是说明本发明的图像显示装置的第二结构例的有机EL显示装置 的结构例的展开立体图。另外，图19是将图18所示的结构要素一体 化的有机EL显示装置的俯视图。在上述的各实施例中的任一个有源 矩阵基板SUB1具有的像素内的电极上形成有机EL元件。有机EL 元件由从像素内的电极表面起依次蒸镀孔输送层、发光层、电子输送 层、阴极金属层等形成的层叠体构成。在形成这种层叠体的有源矩阵 基板SUB1的像素区域PAR的周围配置密封材料，用密封基板SUPX 或者密封罐密封。另外，也可以取代它而使用保护膜。
该有机EL显示装置通过印刷基板PLB向其外部电路的驱动电路
区域DDR、 GDR提供来自外部信号源的显示用信号。在该印刷基板 PLB上安装有接口电路芯片CTL。并且，由作为上侧壳体的屏蔽板 SHD和下侧壳体CAS进行一体化而做成有机EL显示装置。
如上所述，由于对图像显示部使用的薄膜晶体管使用现有的薄膜 晶体管结构，所以开口率不会下降，且显示性能不会恶化。本发明能 够同时实现使用顶层栅极型薄膜晶体管进行驱动的图像显示装置的 功耗的降低和显示性能的维持。
权利要求
1.一种薄膜晶体管，其在岛状半导体薄膜的上部具有隔着栅极绝缘膜而配置的栅电极，并在所述栅电极的两侧配置有源电极和漏电极，其特征在于其在所述岛状半导体薄膜上的所述源电极的形成侧和所述漏电极的形成侧中的任意一方或双方具有分支闭路，该分支闭路从所述栅电极分支后，沿着形成所述岛状半导体薄膜的轮廓的侧边缘且覆盖该侧边缘来对其进行围绕。
2. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于 在由所述栅电极和所述分支闭路包围的所述岛状半导体薄膜的上部区域具有多个源电极或多个漏电极。
3. —种薄膜晶体管，其在岛状半导体薄膜的上部具有隔着栅极 绝缘膜而配置的栅电极，并在所述栅电极的两侧配置有源电极和漏电 极，其特征在于极的形成侧中的任意一方或双方具有分支支路，该分支支路从所述栅 电极分支后，沿着形成所述岛状半导体薄膜的轮廓一部分的侧边缘且 覆盖该侧边缘而延伸，并具有活动端。
4. 根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于个源电极或多个漏电极。
5. —种图像显示装置，其具有绝缘基板，该绝缘基板在主面上 具有矩阵状地配置有多个像素电路的显示区域和包括形成于该显示 区域的外侧的、驱动像素电路的驱动电路的 一 部分或全部的外围电路 区域，所述像素电路和所述外围电路由包括薄膜晶体管的电路构成， 其特征在于所述薄膜晶体管在形成于所述绝缘基板的主面上的岛状半导体 薄膜的上部具有隔着栅极绝缘膜而配置的栅电极，并在所述栅电极的 两侧配置有源电极和漏电极，构成所述外围电路的薄膜晶体管的一部分或全部在所述岛状半 导体薄膜上的所述源电极的形成侧和所述漏电极的形成侧中的任意一方或双方具有分支闭路，该分支闭路从所述栅电极分支后，沿着形 成所述岛状半导体薄膜的轮廓的侧边缘且覆盖该侧边缘来对其进行 围绕。
6. 根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于 构成所述外围电路的薄膜晶体管的一部分在所述岛状半导体薄膜上的所述源电极的形成侧和所述漏电极的形成侧中的任意一方或 双方具有分支闭路，该分支闭路从所述栅电极分支后，沿着形成所述 岛状半导体薄膜的轮廓的侧边缘且覆盖该侧边缘来对其进行围绕，构成所述外围电路的剩余的全部或一部分薄膜晶体管在所述岛 状半导体薄膜上的所述源电极的形成侧和所述漏电极的形成侧中的任意一方或双方具有分支支路，该分支支路从所述栅电极分支后，沿 着形成所述岛状半导体薄膜的轮廓的一部分的侧边缘且覆盖该侧边 缘而延伸，并且具有活动端。
7. 根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述外围电路中包含的至少所述驱动电路的电源电压在 3.0V 6.0V的范围内。
8. 根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于所述外围电路中包含的至少所述驱动电路的电源电压在 3.0V 6.0V的范围内。
全文摘要
本发明提供一种薄膜晶体管，消除在顶层栅极型薄膜晶体管的岛状半导体薄膜的端部发生的、由在硅薄膜端部处的栅极电场的集中和硅薄膜端部附近的固定电荷引起的阈值偏差而导致的电流成分。在岛状半导体薄膜(SEMI-I)的源极侧或漏极侧的某一单侧，使栅电极(GT)沿着该岛状半导体薄膜(SEMI-I)的轮廓不间断地延伸而设置分支闭路(DET)，取消作为子沟道的岛状半导体薄膜(SEMI-I)的端部的电流成分路径。
文档编号H01L27/12GK101106162SQ20071011258
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月22日 优先权日2006年7月12日
发明者宫本光秀, 松村三江子, 波多野睦子 申请人:株式会社日立显示器