半导体器件及其制造方法

专利名称：半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用ZnO (氧化锌)的半导体器件及其制造方法。
背景技术：
一般通过使用a-Si (非晶硅)或poly-Si (多晶硅)形成用于液晶 显示器或EL (电致发光)显示器的显示面板的半导体器件，例如TFT e薄膜晶体管)的半导体部分半导体器件。
Si(硅)不具有大的带隙(例如，单晶硅为l.leV)并且吸收可见 光。通过用光照射，在Si中形成电子和空穴(栽流子)。如果形成Si 膜用于TFF的沟道形成区域，那么即使在OFF状态下也会通过用光照 射在沟道形成区域中产生载流子。于是，电流从而在源极区和漏极区 之间流动。在OFF状态中流动的电流被称为"OFF泄漏电流"。如果电 流值较高，那么显示面板不正常工作。因此，形成光屏蔽膜以使得光 不照射Si膜。但是，由于需要淀积步骤、光刻步骤和蚀刻步骤，因此， 当形成光屏蔽膜时，工艺变得复杂。
为了解决该问题，关注使用氧化锌(ZnO)的透明晶体管，该氧 化锌是具有比Si的带隙大的3.4eV的较大的带隙的半导体。关于这种透 明晶体管，带隙比可见光带中的光能大，并且可见光不被吸收。因此， 它具有在用光照射时OFF泄漏电流不增加的优点。
例如，在对比文件l中公开了对于沟道形成区域使用ZnO的半导 体器件。参照图7A说明使用ZnO的半导体器件的结构。图7A中的半导体器件在诸如玻璃村底的绝缘衬底1000之上具有 源电极IOOI、漏电极1002、被配置为与源电极1001和漏电极1002接触 的ZnO层1003、层叠在ZnO层1003之上的栅绝缘层1004和栅电极1005。
对于源电极1001和漏电极1002,使用导电的ZnO。导电的ZnO掺 杂有以下的元素中的一种作为第III族元素的B (硼)、Al(铝)、 镓(Ga)、锢(In)或T1 (铊)；作为第VII族元素的F (氟)、Cl (氯)、Br (溴)或I (碘)；作为第I族元素的锂(Li) 、 Na (钠)、 K(钾)、Rb(钿)或Cs(铯)；作为第V族元素的N(氮)、P(磷)、 As (砷)、Sb (锑)或Bi (铋)。日本公开专利申请No. :2OOO-l50900

发明内容
根据本发明的发明人的试验，揭示了当通过蚀刻形成图7A所示的 顶栅半导体器件的源电极1001和漏电极1002时衬底1000在一些情况下 被蚀刻。即使在形成通过在衬底1000上使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形 成的基膜1006的情况下，当基膜被蚀刻时衬底1000的表面也在一些情 况下被露出。另外，在图7B所示的底栅半导体器件的情况下，揭示了 当通过蚀刻形成源电极1001和漏电极1002时通过使用氧化硅膜或氧氮 化硅膜形成的栅绝缘膜1004被蚀刻。
在顶栅半导体器件的情况下，当玻璃衬底1000或通过使用氧化硅 膜或氧氮化硅膜形成的基膜1006被蚀刻时，诸如钠的杂质从衬底IOOO 扩散到半导体膜1003中，使得特性劣化。
在底栅半导体器件(图7B)的情况下，如果当通过蚀刻形成源电 极1001和漏电极1002时栅绝缘膜100M皮蚀刻，那么特性是不稳定的并 且导致故障。
考虑到以上情况，本发明的目的是，提供即使对沟道形成区域使 用ZnO半导体膜并且对于源电极和漏电极使用其中添加n型或p型杂 质的ZnO膜也不产生缺陷或故障的半导体器件及其制造方法。
本发明的半导体器件的一个方面具有在氧化硅膜或氧氮化硅膜之上的Al膜或Al合金膜和在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p 型杂质的ZnO膜。本说明书中的"氧化硅膜"、"氧氮化硅膜"、"A1膜"、 "Al合金膜，，和"ZnO膜"分别意味着包含氧化硅的膜、包含氧氮化硅的 膜、包含A1的膜、包含Al合金的膜和包含ZnO的膜。
本发明的半导体器件的一个方面具有在栅电极之上的通过使用 氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的栅绝缘膜、在栅绝缘膜之上的Al膜或Al 合金膜、在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p型杂质的ZnO膜、 以及在其中添加n型或p型杂质的ZnO膜和栅绝缘膜之上的ZnO半导 体膜。
本发明的半导体器件的一个方面具有在氧化硅膜或氧氮化硅膜 之上的Al膜或Al合金膜、在AI膜或AI合金膜之上的其中添加n型或p型 杂质的ZnO膜、在氧化硅膜或氧氮化硅膜和其中添加n型或p型杂质的 ZnO膜之上的ZnO半导体膜、在ZnO半导体膜之上的栅绝缘膜、和在 栅绝缘膜之上的栅电极。
本发明的半导体器件的制造方法的一个方面具有以下步骤形成 氧化硅膜或氧氮化硅膜；在氧化硅膜或氧氮化硅膜之上形成A1膜或A1 合金膜；在A1膜或Al合金膜之上形成其中添加n型或p型杂质的ZnO 膜，其中，其中添加n型或p型杂质的ZnO膜通过第一蚀刻被蚀刻为具 有岛状形状，并且A1膜或A1合金膜通过第二蚀刻被蚀刻为具有岛状形 状。
本发明的半导体器件的制造方法的一个方面，其中，在第二蚀刻 之后，在其中添加n型或p型杂质的ZiiO膜、和氧化硅膜或氧氮化硅膜 之上形成ZnO半导体膜。
在底栅半导体器件的情况下，在形成栅电极之后，在栅电极之上 形成通过使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的栅绝缘膜。
在顶栅半导体器件的情况下，在形成ZnO半导体膜之后形成栅绝 缘膜并且形成栅电极。
本发明的第 一蚀刻可以是湿蚀刻。
本发明的第 一蚀刻可以是使用緩冲的氢氟酸的湿蚀刻。
7本发明的第 一 蚀刻可以是干蚀刻。
本发明的第一蚀刻可以是使用CH4 (甲烷)气体的干蚀刻。 本发明的第二蚀刻可以是湿蚀刻。
本发明的第二蚀刻可以是使用光刻胶的显影溶液的湿蚀刻。
本发明的第二蚀刻可以是使用有机碱溶液的湿蚀刻。
本发明的第二蚀刻可以是使用TMAH (四甲基氢氧化铵)的湿蚀刻。
本发明的半导体器件的一个方面具有栅电极、在栅电极之上的 栅绝缘膜、在栅绝缘膜之上的包含金属材料的第一膜、在第一膜之上 的包含透明半导体材料和n型或p型杂质的第二膜、以及在第二膜和栅 绝缘膜之上的包含透明半导体材料的第三膜。
本发明的半导体器件的一个方面具有在衬底之上的绝缘膜、在 绝缘膜之上的包含金属材料的第一膜、在金属膜之上的包含透明半导 体材料和n型或p型杂质的第二膜、在绝缘膜和第二膜之上的包含透明 半导体材料许第三嫫、在第三膜之上的栅绝缘膜、和在栅绝缘膜之上
的冲册电极。
本发明的半导体器件的制造方法的一个方面具有以下步骤在衬 底之上形成绝缘膜；在绝缘膜之上形成包含金属材料的第一膜；在第 一膜之上形成包含透明半导体材料和n型或p型杂质的第二膜；蚀刻第 二膜；和蚀刻第一膜。
本发明的半导体器件的制造方法的一个方面具有以下步骤在衬 底之上形成栅电极；在栅电极之上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜之上形 成包含金属材料的第一膜；在第二膜之上形成包含透明半导体材料和 n型或p型杂质的第二膜；蚀刻第二膜；和蚀刻第一膜。
在顶栅半导体器件中，通过使用玻璃衬底、氧化硅膜或氧氮化硅 膜形成的基膜不被蚀刻，并且诸如钠的杂质不从衬底扩散到半导体膜 中，使得其特性不劣化。
在底栅半导体器件中，栅绝缘膜不被蚀刻并且其特性不会变得不稳定。由于对于源电极和漏电极的一部分使用Al,因此可以获得低电阻 的引线。


在附图中，
图1A和图1B表示本发明的半导体器件；
图2A 2D表示本发明的半导体器件的制造步骤；
图3A 3D表示本发明的半导体器件的制造步骤；
图4A和图4B表示本发明的半导体器件的制造步骤；
图5A 5D表示本发明的半导体器件的制造步骤；
图6A 6C表示本发明的半导体器件的制造步骤；
图7 A和图7B表示常规的例子；
图8A和图8B表示液晶显示器的制造步骤；
图9A和图9B表示液晶显示器的制造步骤；
图H)A和图IOB表示发光器件的制造步骤；
图IIA和图IIB表示发光器件的制造步骤；
图12A 12F分别表示发光器件的等效电路。
图13表示发光器件的等效电路。
图14A表示像素部分的顶部前视图，图14B表示发光器件的等效
电路；
图15 A 15E分别表示应用本发明的电子装置的例子； 图16表示应用本发明的电子装置的例子。
以下参照

本发明的实施例。注意，本发明不限于以下的 说明，并且本领域技术人员很容易理解可以在不背离本发明的目的和 范围的条件下以各种方式修改这里公开的实施例和细节。因此，本发 明不应被解释为限于以下给出的实施例的说明。
具体实施方式
[实施例l]这里说明底栅半导体器件。
图1A是示出本发明的实施例的一个例子的截面图。在图1A中， 附图标记l表示衬底，3表示栅电极，5表示栅绝缘膜、IO表示源电极， 10a表示第一导电膜，10b表示第二导电膜，ll表示漏电极，lla表示第 一导电膜，llb表示第二导电膜，13表示半导体膜。可以在半导体膜13 之上形成用于钝化或平坦化的绝缘膜。
在衬底1之上形成栅电极3，在栅电极3之上形成栅绝缘膜5，并且 在栅绝缘膜5之上形成源电极10和漏电极11。源电极10由具有第一导电 膜10a与第二导电膜10b的叠层膜形成，并且漏电极ll由具有第一导电 膜lla与第二导电膜llb的叠层膜形成。可以在第一导电膜10a和第二导 电膜10b之间或者在第一导电膜lla和第二导电膜llb之间形成第三导 电膜。源电极10和漏电极11可分别形成为通过栅绝缘膜5与栅电极3部 分重叠。在源电极10之上形成半导体膜13并且在栅绝缘膜5之上形成漏 电极ll。
这里说明各结构。
(1) 衬底
对于形成衬底，可以使用通过使用玻璃衬底形成的衬底、诸如氧 化铝的绝缘材料和可以在后续步骤中抵抗处理温度的塑料衬底等。在 对于衬底l使用塑料衬底的情况下，可以使用PC(聚碳酸酯)、PES
(聚醚砜)、PET (聚对苯二甲酸乙二酯)或PEN (聚萘二曱酸乙二 酯)等。在塑料村底的情况下，可以在表面的上方设置无机层或有机 层作为的气体阻挡层。在在塑料衬底的制造过程中在衬底上产生由灰 尘等形成的突出物的情况下，可以在用CMP等抛光衬底以使其表面平 坦化之后使用该衬底。可以在村底l之上形成用于防止杂质等从衬底侧 扩散的诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)
(x>y)和氮氧化硅(SiNxOy) (x>y)的绝缘膜。
(2) 栅电极
可以通过使用A1 (铝)膜、W (鵠)膜、Mo (钼)膜、Ta (钽) 膜、Cu (铜)膜、Ti (钛)膜或包含这些元素作为主要成分的合金材
10料(例如，Al合金膜、MoW (钼鴒)合金膜)等形成栅电极。可以使 用以掺杂有诸如P (磷)的杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜。 栅电极3可以是单层或其中层叠两层或更多层的叠层膜。 (3 )栅绝缘膜
可以通过使用例如氧化硅膜和氧氮化硅膜的包含硅作为主要成 分的绝缘膜形成栅绝缘膜5。另外，它可以是单层或叠层膜。
(4) 源电极和漏电极
源电极10由第一导电膜10a与第二导电膜10b的叠层膜形成，并且 漏电极ll由第一导电膜lla与第二导电膜llb的叠层膜形成。
作为第一导电膜，可以使用AI膜、诸如AlNi (铝镍)膜和AlNd (钕铝)膜的A1合金膜。作为第二导电膜，可以使用其中添加B(硼)、 Al (铝)、Ga (镓)、P (磷)或As (砷)的p型或n型杂质的ZnO (氧 化锌)。可以在第一导电膜和第二导电膜之间设置诸如Ti膜的金属膜 作为第三导电膜。
(5) 半导体膜
使用ZnO膜作为半导体膜。由于与半导体膜接触的源电极和漏电 极具有其中添加p型或n型杂质的ZnO膜，因此它们可以很容易地与半 导体膜连接。
(6 )绝缘膜
虽然没有示出，但可以在半导体膜13之上形成诸如钝化膜和平坦 化膜的绝缘膜。可以使用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化 珪(SiOxNy) (x>y)和氮氧化硅(SiNxOy ) ( x>y ) 、 SOG (旋涂 玻璃)膜或丙烯的有机树脂膜或它们的叠层膜。
在底栅半导体器件中，栅绝缘膜在制造过程中不被蚀刻，并且特 性不会变得不稳定。对于源电极和漏电极的一部分使用A1，由此实现 低电阻的引线。
这里参照图IOA和图IOB以及图IIA和图IIB说明通过使用实施例 1 3所示的底栅半导体器件制造发光器件的方法。注意，不用说，可以 应用实施例2和4的半导体器件。
基于上述的实施例的说明制造半导体器件，并且实施到图10A所 示的阶段的形成。注意，与上述的实施例相同的部分由相同的附图标 记表示。
在EL显示器中，像素电极50用作阳极或阴极。作为用于像素电 极50的材料，可以使用以下的材料诸如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、 铂(Pt)、镍(Ni)、鵠(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、 钴(Co )、铜(Cu )、钯(Pd )、锂(Li)、铯(Cs )、镁(Mg)、 钩(Ca)、锶(Sr)或钛(Ti)的导电金属；诸如铝硅(Al-Si)、铝 钛(Al-Ti)或铝硅铜(Al-Si-Cu)的合金；诸如氮化钛(TiN )的金 属材料的氮化物；诸如ITO、含硅的ITO或IZO的金属化合物。仅需要通过使用透光的导电膜形成从中提取从EL层发射的光的 电极，并且，可以使用诸如ITO、含硅的ITO或IZO的金属化合物以及 诸如Al或Ag的金属的非常薄的膜。
当从与像素电极50相对的电极提取发射光时，可以对于像素电极 50使用高度反射材料(Al或Ag等)。在本实施例中，ITSO (即指含 硅的ITO)被用作像素电极50 (图10A)。
然后，形成通过使用有机材料或无机材料形成的绝缘膜以使其覆 盖绝缘膜49和像素电极50。然后，处理绝缘膜以部分露出像素电极50， 由此形成隔离壁81。作为隔离壁81的材料，优选光敏的有机材料(诸 如丙烯酸树脂或聚酰亚胺)。作为替代方案，也可以使用非光敏的有 机材料或无机材料。并且，可以通过以使得诸如钛黑或氮化硅的黑色 颜料或染料借助于分散剂分散于隔离壁81的材料中的方式将隔离壁81 着色成黑色，从而将隔离壁81用作黑矩阵。希望隔离壁81具有锥形形 状，并且向着像素电极的那些端面81a具有连续变化的曲率(图10B)。
然后，形成包含发光物质的层82，并且形成覆盖包含发光物质的 层82的相对电极83。然后，可以制造包含发光物质的层82被插入像素 电极50和相对电极83之间的发光元件，并且可通过在相对电极83和像 素电极50之间施加电压获得光发射。
作为用于形成相对电极83的电极材料，可使用与可用于像素电极 的材料类似的材料。在本实施例中，对于第二电极使用铝。
通过蒸镀、喷墨、旋涂、浸涂、巻绕式方法(roll-to-roll method) 或溅射等形成包含发光物质的层82。
在有机电致发光显示器的情况下，包含发光物质的层82可以是分 别具有空穴传输、空穴注入、电子传输、电子注入或发光的功能的层 的叠层膜或单层的发光层。作为包含发光物质的层，可以使用有机化 合物的单层或叠层膜。
在阳极和空穴传输层之间设置空穴注入层。作为空穴注入层，可 以使用有机化合物和金属氧化物的混合层。这防止由于在像素电极50 的表面上形成的不均匀性或留在电极的表面上的外来物质在像素电极50和相对电极83之间出现短路。混合层的厚度优选为60nm或更厚，更 优选120nm或更厚。由于膜厚的增加不导致驱动电压的增加，因此， 可以选择膜厚，使得可充分掩盖不均匀性或外来物质的影响。因此， 在通过本发明制造的发光器件中，不产生黑点，并且驱动电压或功耗 不增加。
作为金属氧化物，优选为过渡金属的氧化物或氮化物，具体而言， 优选为氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、 氧化鴒、氧化钛、氧化锰和氧化铼。
作为有机化合物，可以使用以下的有机化合物诸如4，4'-二[iV-(l-萘基)-TV-苯基-氨基卜联苯(NPB) 、 4，4'-二[^- (3-甲苯基) 苯基-氨基-联苯(TPD )、 4，4'，4"-三(AyV-联苯-氨基)-三苯胺(TDATA )、
4，4'，4"-三[(7V-(3-甲苯基:MV-苯基-氨基-三苯胺(MTDATA) 、 4,4'陽二 (7V-4(AVV-二间甲苯氨基)苯基)-iV-苯氨基)联苯(DNTPD) 、 1，3,5-三 [N，N-二(间曱苯基)氨基]苯(m-MTDAB)和4，4'，4"-三(N-呻喳基)三 苯胺《TCTA)的具有芳氨基的有机材料，酞菁(缩写H2Pc)、铜 酞菁(缩写CuPc)或钒氧酞菁(缩写VOPc)等。
在阳极和发光层之间，或者当设置空穴注入层时在空穴注入层和 发光层之间设置空穴传输层。通过使用具有优异的空穴传输性能的层， 例如，通过使用诸如NPB、 TPD、 TDATA、 MTDATA和BSPB的芳香 胺的化合物(即，具有苯环-氮键)形成的层，形成空穴传输层。这里 提到的物质大体上具有l x 10" 10cmVVs的空穴迁移率。注意，作为这 些材料，可以使用空穴传输性能比电子传输性能高的物质。注意，不 仅可以通过单层而且可以通过层叠从上述的物质形成的两个或更多个
层的叠层膜来形成空穴传输层。
在阳极和阴极之间，或者当设置空穴注入层和电子传输层时在空 穴注入层和电子传输层之间设置发光层。对于发光层没有特别的限制； 但是，用作发光层的层大致具有两种模式。 一种是在由其能隙比变成 发光中心的发光物质(掺杂材料)的能隙大的材料(宿主材料)形成 的层中包含分散的发光物质的主客型层，另一种是其中发光层仅由发
24光物质制成的层。由于前一种几乎不会发生浓度淬火，因此它是优选
的。作为要成为发光中心的发光物质，可以使用以下物质4-二氰基 亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯基)]-4^-吡喃
(DCJT) 、 4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(l，l，7，7-四曱基久洛尼定基 -9-烯基)-4^-吡喃、periflanthene、 2，5-二氰基-1、 4誦二(10-甲氧基 -1，1，7，7-四曱基久洛尼定基-9-烯基)苯；AVV'-二甲基喹吖啶酮
(DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3) 、 9，9'-联蒽、9,10-二苯基蒽(DPA) 、 9，10-二 ( 2-萘基)蒽(DNA ) ; 2，5，8，11-四叔丁基二萘嵌苯(TBP); PtOEP; Ir(ppy)3; Btp2Ir(acac);或FIrpic; 等等。在形成散布发光物质的层时，作为要成为宿主材料的基体材料， 可以使用以下的材料诸如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(t-BuDNA) 的蒽衍生物；诸如4，4'-二(N-咔唑基)联苯(CPB)的咔唑衍生物；或诸 如三(8-羟基奮啉)铝(Alq3)、三(4-曱基-8-羟基喹啉)铝(Almq3)、 二(10-羟苯基[h]-喹啉)铍(BeBq2) 、 二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-联苯 氧基-铝(BAlq) 、 二2-(2-羟苯基)吡啶I锌(Znpp2)或二[2國(2-羟苯 基)苯恶唑]锌(ZnBOX)的金属络合物。作为可仅用发光物质构成发 光层的材料，可以使用三(8-羟基喹啉)铝(Alq3) 、 9，10-二 (2-萘基) 蒽(DNA)或二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-联苯酚铝(BAlq)等。
在发光层和阴极之间、或者当设置电子注入层时在发光层和电子 注入层之间设置电子传输层。电子传输层是具有优异的电子传输性能 的层，并且，例如是通过使用诸如三(8-羟基喹啉)铝(缩写Alq3)、 三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写Almq3) 、 二(10-羟基苯基[A]-喹啉)铍
(缩写BeBq2)和二(2-曱基-8-羟基喹啉)-4-联苯酚铝(缩写BAlq) 的具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物形成的层。另外，可以 使用诸如二[2-(2-羟基苯基)苯并恶唑锌(缩写211(80乂)2)或二[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑锌(缩写Zn(BTZ)2)等的具有恶唑配位体或噻 唑配位体的金属络合物。除了金属络合物以外，可以使用2-(4-联苯 基)_5-(4-叔丁苯基)-1，3,4-恶二唑(PBD ) 、 1，3-双[5-(4-叔丁苯基)-1，3，4誦 恶二唑-2-基苯(OXD-7) 、 3-(4-叔丁苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(TAZ) 、 3-(4-叔丁苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-联苯基)-l，2,4-三唑 (p誦EtTAZ)、菲咯啉(bathophenanthroline ， BPhen )或浴铜灵 (bathocuproin ， BCP )等。这里提到的这些物质主要具有1 x 10" 10cmVVs的电子迁移率。注意，可以对电子传输层使用其它的物 质，只要它的电子传输性能比空穴传输性能高即可。并且，不仅可以 通过单层而且可以通过层叠由上述的物质形成的两个或更多个层的叠 层膜来形成电子传输层。
在阴极和电子传输层之间设置电子注入层。作为电子注入层，可 以使用诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2)的碱金 属或碱土金属的化合物。此外，可以通过使用包含碱金属或碱土金属， 例如，包含镁(Mg)等的Alq3的电子传输物质来形成层。
在无机电致发光显示器的情况下，可以使用在用于包含发光物质 的层82的分散剂中散布荧光物质粒子的无机电致发光显示器。
可以使用在ZnS中添加诸如Cl (氯)、I (碘)或A1 (铝)的施主 杂质以及Cu (铜)的荧光物质。
作为分散剂，可以使用以下的材料诸如氰乙基纤维素类树脂、 聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、聚苯乙烯类树脂、有机硅树脂、环氧 树脂或偏二氟乙烯树脂等的具有相对较高的介电常数的聚合物。可以 通过混合树脂和诸如BaTi03 (钛酸钡)或SrTi03 (钛酸锶)的具有较 高的介电常数的小粒子来调整介电常数。作为扩散设备，可以使用超 声波扩散机等。
可以在包含发光物质的层82与一个电极之间设置电介质层。对于 电介质层，使用具有较高的电介质击穿电压的高度介电和绝缘材料。 其中的 一个选自例如Ti02、 BaTi03、 SrTi03 、 PbTi03 、 KNb03、 PbNb03、 Ta203、 BaT206、 LiTa03、 Y203、 A1203、 Zr02、 AlON或ZnS等的金 属氧化物或氮化物。它们可被设置为均匀的膜或具有粒子结构的膜。
在无机电致发光显示器的情况下，可以使用在绝缘层之间插入发 光层的双绝缘结构。可以通过使用II-VI化合物，例如，包含稀土元素 的Mn (锰)或ZnO (氧化锌)来形成发光层，并且，可以通过使用诸
26如Si3N4、 Si02、 Al203或Ti02的氧化物或氮化物形成绝缘层。
通过等离子CVD (未示出)在相对电极83之上形成含氮的氧化硅 膜作为钝化膜。在使用含氮的氧化硅膜的情况下，使用以下的膜通 过利用等离子CVD使用SiH4、 N20和NH3形成的氧氣化硅膜；通过使 用SiH4和N20形成的氧氮化珪膜；或通过使用用Ar稀释SiH4和N20得 到的气体形成的氧氮化硅膜。
可以使用由SiBU、 ]\20和112制造的氧氮氢化硅(silicon oxide nitride hydride )膜作为钝化膜。注意，4屯化膜不限于上述的物质。也 可以使用包含硅作为主要成分的其它绝缘膜。另外，可以使用叠层膜 结构以及单层结构。并且，可以使用氮化碳膜和氮化硅膜的多层膜或 苯乙烯聚合物的多层膜。可以使用氮化硅膜或类金刚石碳膜。
然后，密封显示部分以保护发光元件免受促进劣化的诸如水的材 料影响。在使用用于密封的相对衬底的情况下，通过使用绝缘密封剂 固定相对衬底以露出外部连接部分。可以用诸如干氮气的不活泼气体 填充相对衬底和元件村底之间的空间，或者，可以通过向整个像素部 分施加密封剂来固定相对衬底。优选地，使用紫外线硬化树脂等作为 密封剂。可以在密封剂中混合干燥剂或用于使衬底之间的间隙保持恒 定的粒子。然后，通过将柔性布线板固定到外部连接部分上来完成发 光器件。
参照图11A和图11B示出如上面所述的那样制造的发光器件的结 构的一个例子。注意，具有相同功能的部分即使具有不同的形状有时 也由相同的附图标记表示，并且有时省略解释。
图11A表示通过使用透光导电膜形成像素电极50的结构，并且向 衬底1发射在包含发光物质的层82中产生的光。并且，附图标记86表示 相对衬底。在形成发光元件之后，通过使用密封剂等将该相对电极牢 固地固定到衬底1上。用具有透光性能等的树脂85填充相对村底86与元 件之间的空间以密封发光元件。因此，可以防止发光元件由于湿气等 劣化。优选地，树脂85具有吸湿性能。更优选地，具有较高的透光性 能的干燥剂84分散于树脂85中以防止湿气的不利影响。
27图IIB表示通过使用具有透光性能的导电膜形成像素电极50和相 对衬底83的结构。因此，如虛线箭头所示，可以向衬底1和相对衬底86 发射光。在该结构中，通过在衬底1和相对衬底86外面设置偏振片88， 可以防止屏幕透明，由此改善可视性。优选在偏振片88外面设置保护 膜87。
具有显示功能的本发明的发光器件可使用模拟视频信号或数字 视频信号。如果使用数字视频信号，那么视频信号可使用电压或电流。
当发光元件发光时，要被输入到像素的视频信号可具有恒定的电 压或恒定的电流。当视频信号具有恒定的电压时，恒定的电压被施加 到发光元件，或者恒定的电流流过发光元件。
并且，当视频信号具有恒定的电流时，恒定的电压被施加到发光 元件，或者恒定的电流流过发光元件。恒定的电压被施加到发光元件 上的驱动方法被称为恒压驱动。同时，恒定的电流流过发光元件的驱 动方法被称为恒流驱动。在恒流驱动中，不管发光元件的电阻如何变 化，均流过恒定的电流。根据本发明的发光显示器及其驱动方法可使 用上述方法中的任一种。
在发光器件中，栅绝缘膜不被蚀刻，并且，发光元件的特性不会 不稳定，因此其可靠性较高。在使用顶栅半导体器件的情况下，由于 玻璃衬底或者通过使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的基膜不被蚀刻， 因此使特性劣化的诸如钠的杂质不从衬底扩散到半导体膜中，所以可 获得较高的可靠性。
对源电极和漏电极的一部分使用A1，由此实现低电阻的引线。
参照图12A 12F和图13等示出在面板和模块中包含的像素电路 和保护电路以及它们的操作。图IOA和图IOB以及图IIA和图IIB分别 表示半导体器件的驱动TFT 1403的截面图。开关TFT1401、电流控制 TFT 1404和擦除器TFT 1406可以在驱动TFT 1403的同时被制造，并且 可具有与驱动TFT 1403相同的结构。
图12A所示的像素包含沿列方向配置的信号线1410和电源线1411 和1412以及沿行方向配置的扫描线1414。〗象素还包含开关TFT 1401、驱动TFT 1403、电流控制TFT 1404、辅助电容器1402和发光元件1405。
除了驱动TFT 1403的栅电极与沿行方向设置的电源线1412连接 以外，图12C所示的像素具有与图12A所示的结构相同的结构。换句话 说，图12A和图12C所示的像素具有等效的电路图。但是，在与通过使 用与在沿行方向配置电源线1412的情况下使用导电层形成电源线的层 不同的层中，通过使用导电层形成在沿列方向配置电源线1412的情况 下(图12A)形成的电源线。这里，关注与驱动TFT 1403的栅电极连 接的引线，并且，为了表示这些引线由不同的层形成，在图12A和图 12C中分别地示出其结构。
作为图12A和图12C所示的4象素的特征，驱动TFT 1403和电流控 制TFT 1404在像素内被串联，并且优选地，设置驱动TFT 1403的沟道 长度L ( 1403)和沟道宽度W ( 1403 )以及电流控制TFT 14(H的沟道 长度L ( 1404 )和沟道宽度W ( 1404 ),以满足L(1403)/W(1403): L(1404)/W(1404) = 5~6000:1。
驱动TFT 1403在饱和区域中操作，并用于控制流入发光元件1405 的电流的电流值。电流控制TFT 1404在线性区域中操作并用于控制供 给到发光元件1405的电流。优选地，在本实施例中，这两种TFT在制 造过程中具有相同的导电类型；并且，TFT是n沟道型TFT。驱动TFT 1403可以是增强模式TFT或耗尽模式TFT。由于电流控制TFT 1404在 具有以上的结构的发光器件中的线性区域中操作，因此电流控制TFT 1404的Vgs的轻孩吏波动不影响发光元件1405的电流值。也就是说，可 以通过在饱和区域中操作的驱动TFT 1403确定发光元件1405的电流 值。使用以上的结构，可以补偿由于TFT的特性的变化导致的发光元 件的亮度的变化，由此提供具有改善的图像质量的发光器件。
在图12A 12D中所示的各像素中，开关TFT 1401是要控制向像素 输入视频信号，并且当开关TFT 1401被接通时视频信号被输入到像素 中。然后，在辅助电容器1402中保持视频信号的电压。虽然图12A和 图12C表示其中设置了辅助电容器1402的结构，但本发明不限于此。 当栅电极电容等可用作保持视频信号的电容器时，未必设置辅助电容
29器1402。
除了添加TFT 1406和扫描线1415以外，图12B所示的像素具有与 图12A所示的像素结构相同的像素结构。同样地，除了添加TFT1406 和扫描线1415以外，图12D所示的像素具有与图12C所示的像素结构相 同的像素结构。
通过另外设置扫描线1415来控制TFT 1406的ON和OFF。当TFT 1406被接通时，保持在辅助电容器1402中的电荷被;故电，由此关断电 流控制TFT 1404。换句话说，通过设置TFT 1406，可以强制产生电流 不流入发光元件1405中的状态。因此，TFT 1406可被称为擦除器TFT。 因此，在图12B和图12D所示的结构中，可在将信号写入所有的像素之 前，与写入周期的开始同时或紧接其后开始发光周期；由此增加负荷 比。
在图12E所示的像素中，沿列方向配置信号线1410和电源线1411, 并且沿行方向配置扫描线1414。并且，像素包含开关TFT1401、驱动 TFT 1403、辅助电容器1402和发光元件1405。除了添加TFT 1406和扫 描线1415以外，图12F所示的像素具有与图12E所示的像素结构相同的 像素结构。在图12F所示的结构中，也可以通过设置TFT 1406增加负 荷比。
由于在各个像素中设置TFT,因此当像素密度增加时可以在低电 压下驱动有源矩阵发光器件。因此，可以认为有源矩阵发光器件是有 利的。
虽然本实施例说明了在各个像素中设置各个TFT的有源矩阵发 光器件，但也可形成无源矩阵发光器件。由于在无源矩阵发光器件中 不在各个像素中设置TFT，因此可获得较高的开口率(aperture ratio )。 在向发光叠层(stack)的两侧发射光的发光器件的情况下，无源矩阵 发光器件的透射率增加。
随后，将说明通过使用图12E所示的等效电路在扫描线和信号线 上设置二极管作为保护电路的情况。
在图13中，在像素区域1500中设置开关TFT 1401、驱动TFT1403、辅助电容器1402和发光元件1405。在信号线1410上设置二极管 1561和1562。基于以上的实施例，以与开关TFT 1401和驱动TFT 1403 类似的方式制造二极管1561和1562，并且具有栅电极、半导体层、源 电极、漏电极等。二极管1561和1562通过将栅电极与漏电极或源电极 连接而作为二极管工作。
通过使用与栅电极相同的层形成与二极管1561和1562连接的共 用的等势线1554和1555。因此，为了将共用的等势线1554和1555与二 极管的源电极或漏电极连接，必须在栅绝缘层中形成接触孔。
在扫描线1414上设置的二极管1563和1564具有类似的结构。并 且，共用的等势线1565和1566具有类似的结构。
这样，可以根据本发明在输入阶段中同时形成保护二极管。并且， 保护二极管的设置不限于此，并且可以在驱动电路与像素之间设置它 们。
在图14A中说明使用图12E所示的等效电路的情况下的像素部分 的顶视图。另外，在图14B中示出与图12E中的等效电路相同的等效电 路。图10A、图10B、图11A和图11B所示的各半导体器件与各个驱动 TFT 1403对应。图10A、图10B、图IIA和图IIB表示沿图14A和图14B 中的线X-Y切取的截面图。通过使用第一导电膜形成电源线1411、信 号线1410和开关TFT 1401的源电极和漏电极，并且通过使用第二导电 膜形成驱动TFT 1403的源电极和漏电极。
通过与驱动TFT 1403相同的方法制造开关TFT 1401。开关TFT 1401的漏电极和驱动TFT 1403的栅电极40通过在与栅绝缘膜42相同 的层中的绝缘膜中形成的接触孔相互电连接。
通过4吏用驱动TFT 1403的4册电极延伸的部分、电源线1411和与栅 绝缘膜42相同的层中的绝缘膜形成辅助电容器1402。
在隔离壁81的开口部分中形成发光区域1420。虽然没有示出，但 在发光区域1420的附近形成隔离壁81。发光区域1420的角部分可被修 圆。通过使隔离壁81的开口部分的角部分被修圆，发光区域1420的角 部分可被修圆。当进行使用等离子的干蚀刻以处理隔离壁81时，可以通过使角部分被修圆来抑制由于异常放电导致的细粒子的产生。
本实施例可在适当情况下与以上的实施例的适当的结构组合。
作为具有安装了在以上的实施例中作为例子示出的模块的根据 本发明的半导体器件的电子装置，可以举出诸如摄像机或数字照相机 的照相机、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再生 装置(例如，汽车音频部件)、计算机、游戏机、便携式信息终端(例 如，移动计算机、蜂窝电话、便携式游戏机或电子图书等)和配备了 记录介质的图像再生装置(特别是可再生诸如数字通用盘(DVD)的 记录介质的内容并且具有用于显示存储在其中的图像的显示器的装 置)等。在图15A 15E和图16中示出这些电子装置的具体例子。
图15A表示包含外壳3001 、显示区域3003和扬声器3004等的用于 电视接收机或个人计算机等的监视器。在显示区域3003中设置有源矩 阵显示器。显示区域3003的各像素包含根据本发明制造的半导体器件。 通过使用具有该结构的本发明的半导体器件，可以获得具有更小的特 性劣4匕的电视^几。
图15B表示包含主体3101、外壳3102、显示区域3103、音频输入 部分3104、音频输出部分3105、操作键3106和天线3108的蜂窝电话。 在显示区域3103中设置有源矩阵显示器。显示区域3103的各像素包含 根据本发明制造的半导体器件。通过使用具有该结构的本发明的半导 体器件，可以获得具有更小的特性劣化的蜂窝电话。
图15C表示包含主体3201、外壳3202、显示区域3203、键盘3204、 外部连接端口 3205和指示鼠标3206的计算才几。在显示区域3203中设置 有源矩阵显示器。显示区域3203的各像素包含根据本发明制造的半导 体器件。通过使用具有该结构的本发明的半导体器件，可以获得具有 更小的特性劣化的计算机。
图15D表示包含主体3301、显示区域3302、开关3303、操作键3304 和红外端口3305等的移动计算机。在显示区域3302中设置有源矩阵显 示器。显示区域3302的各像素包含根据本发明制造的半导体器件。通
32过使用具有该结构的本发明的半导体器件，可以获得具有更小的特性 劣化的移动计算机。
图15E表示包含外壳3401、显示区域3402、扬声器3403、操作键 3404和记录介质嵌入部分3405等的便携式游戏机。在显示区域3402中 设置有源矩阵显示器。显示区域3402的各像素包含根据本发明制造的 半导体器件。通过使用具有该结构的本发明的半导体器件，可以获得
具有更小的特性劣化的便携式游戏机。
图16表示包含主体3110、像素区域3111、驱动器IC 3112、接收 装置3113和膜电池3114等的柔性显示器。接收装置可从上述的蜂窝电 话的红外通信端口3107接收信号。在# 素区域3111中设置有源矩阵显 示器。像素区域3111的各像素包含根据本发明制造的半导体器件。通 过使用具有该结构的本发明的半导体器件，可以获得具有更小的特性 劣化的柔性显示器。
如上所述，本发明的应用范围是极宽的，并且本发明可被应用于 所有领域中的电子装置。
本申请基于2005年11月15日在日本专利局提交的日本专利申请 No. 2005-329806，在此加入其全部内容作为参考。附图标记的说明:
1:衬底；2:绝缘膜；3:栅电极；5:栅绝缘膜；6:第一导电膜； 7:第二导电膜；8:第三导电膜；9:光刻胶掩模；10:源电极；10a: 源电极、第一导电膜；10b:源电极、第二导电膜；11:漏电极；lla: 漏电极、第一导电膜；lib:漏电极、第二导电膜；12:半导体膜； 13:岛状形状半导体膜；14:绝缘膜；20:绝缘膜；21:第一导电 膜；22:第二导电膜；23:第三导电膜；24:光刻胶掩模；25:源 电极；25a:源电极、第一导电膜；25b:源电极、第二导电膜；26: 漏电极；26a:漏电极、第一导电膜；26b:漏电极、第二导电膜； 27:半导体膜；28:栅绝缘膜；29:栅电极；30:绝缘膜；40:栅 电极、栅极引线；41:辅助电容器引线；42:栅绝缘膜；45:源电 极；45a:源电极；45b:源电极；46:漏电极；46a:漏电极；46b: 漏电极；47:源极引线；48:半导体膜；49:绝缘膜；50:像素电 极；51:对准引线；52:液晶组合物；53:取向膜；54:保护绝缘 膜；55:滤色片；56:相对衬底；61:衬底；62:栅极引线驱动电 路；62a:移位寄存器；62b:緩冲器；63:源极引线驱动电路；63a: 移位寄存器；63b:緩冲器；64:有源矩阵部分；65:半导体器件； 66:液晶部分；67:辅助电容器；68:视频线；69:模拟开关；71: 源极引线；72:栅极引线；73:辅助电容器引线；75:密封剂；81: 隔离壁；81a:端面；82:包含发光衬底的层;83:相对电极；84: 干燥剂；85:树脂；86:相对衬底；87:保护膜；88:偏振片；100: 辅助电容器；1000:衬底；1001:源电极；1002:漏电极；1003: 半导体膜；1004:栅绝缘膜；1005:栅电极；1006:基膜；1401: 开关TFT; 1402:辅助电容器；1403:驱动TFT; 1404:
34电流控制TFT; 1405:发光元件；1406: TFT; 1410:信号线；1411: 电源线；1412:电源线；1414:扫描线；1415:扫描线；1420:发光 区域；1500:像素部分；1554:共用的等势线；1555:共用的等势线； 1561: 二极管；1562: 二极管；1563: 二极管；1564: 二极管；1565: 共用的等势线；1566:共用的等势线；3001:外壳；3003:显示区域； 3004:扬声器；3101:主体；3102:外壳；3102:外壳；3103:显示 区域；3104:音频输入部分；3105:音频输出部分；3106:操作键； 3107:红外通信端口； 3108:天线；3110:主体；3111:《象素部分； 3112:驱动器IC; 3113:接收装置；3114:膜电池；3201:主体；3202: 外壳；3203:显示区域；3204:键盘；3205:外部连接端口； 3206: 指示鼠标；3301:主体；3302:显示区域；3303:开关；3304:操作 键；3305:红外端口； 3401:夕卜壳；3402:显示区域；3403:扬声器； 3404:操作键；3405:记录介质嵌入部分。
权利要求
1.一种制造液晶显示器的方法，包括在第一衬底上形成有源矩阵部分；其中，该有源矩阵部分包括至少一个薄膜晶体管，薄膜晶体管包括作为沟道形成区域的含有氧化锌的半导体膜；在所述有源矩阵部分周围形成密封剂的闭合图案；将液晶组合物滴在所述闭合图案中；以及在滴液晶组合物之后将第一衬底和第二衬底相互附接。
2. —种制造液晶显示器的方法，包括 在第一衬底之上形成薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括包含氧化锌的半导体膜； 与所述半导体膜接触的包含氧化物的导电膜； 与所述导电膜接触的金属膜；和 邻近所述半导体膜的浙^U栅绝缘膜介于所述栅 电极和所述半导体膜之间，其中所述导电膜在所述半导体 膜和所述金属膜之间； 在所述第一衬底之上形成像素电极，其中所述像素电极与所述薄 膜晶体管电连接；在所述第一衬底之上形成密封剂的闭合图案； 将液晶组合物滴在所述闭合图案中的像素电极之上；以及 将第二衬底与所述第一衬底附接，使液晶组合物在第一衬底和第 二衬底之间。
3. —种制造液晶显示器的方法，包括 在第一衬底之上形成薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅电极；形成在所述栅电极之上的栅绝缘膜；和 在所述栅电极之上的包含氧化锌的半导体膜，所述 栅绝缘膜介于所述半导体膜和所述栅电极之间；在所述半导体膜上形成包含树脂材料的绝缘膜； 在所述绝缘膜之上形成像素电极，其中所述像素电极通过绝缘膜的接触孔而与所述薄膜晶体管电连接；在所述第一衬底之上形成密封剂的闭合图案； 将液晶组合物滴在所述闭合图案中的像素电极之上；以及 将第二衬底与所述第一村底附接，使液晶组合物在第一衬底和第二衬底之间。
4. 一种制造液晶显示器的方法，包括 在笫一衬底之上形成薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括形成在所述第一衬底之上的栅电极；形成在所述栅电极之上的栅绝缘膜；形成在所述村底之上的金属膜；形成在所述金属膜上并与所述金属膜接触的包含氧 化物的导电膜；和形成在所述导电膜和所述栅绝缘膜上并与所述导电 膜和所述栅绝缘膜接触的包含氧化锌的半导体膜； 在所述半导体膜上形成绝缘膜;在所述绝缘膜之上形成像素电极，其中所述像素电极通过绝缘膜的接触孔而与所述导电膜接触；在所述第 一 衬底之上形成密封剂的闭合图案； 将液晶组合物滴在所述闭合图案中的像素电极之上；以及 将第二衬底与所述第一衬底附接，使液晶组合物在第一衬底和第二衬底之间。
5. 根据权利要求2的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属膜 是铝膜或铝合金膜。
6. 根据权利要求4的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属膜 是铝膜或铝合金膜。
7. 根据权利要求2的制造液晶显示器的方法，其中，所述导电膜 包含氧化锌。
8. 根据权利要求4的制造液晶显示器的方法，其中，所述导电膜 包含氧化锌。
9. 根据权利要求2的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属膜 是Ti膜。
10. 根据权利要求4的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属 膜是Ti膜。
11. 根据权利要求2的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属 膜包括包含铝的第一金属层和包含钛的第二金属层，其中第二金属层 与导电膜接触。
12. 根据权利要求4的制造液晶显示器的方法，其中，所述金属 膜包括包含铝的第一金属层和包含钛的第二金属层，其中第二金属层 与导电膜接触。
13. 根据权利要求4的制造液晶显示器的方法，其中，所述绝缘 膜包含树脂。
全文摘要
本发明提供一种半导体器件及其制造方法，即使使用ZnO半导体膜，并且对于源电极和漏电极使用其中添加n型或p型杂质的ZnO膜也不会产生缺陷或故障。该半导体器件包含通过使用氧化硅膜或氧氮化硅膜在栅电极之上形成的栅绝缘膜、在栅绝缘膜之上的Al膜或Al合金膜、在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p型杂质的ZnO膜、以及在其中添加n型或p型杂质的ZnO膜和栅绝缘膜之上的ZnO半导体膜。
文档编号H01L21/316GK101577256SQ200910129860
公开日2009年11月11日 申请日期2006年11月13日 优先权日2005年11月15日
发明者秋元健吾 申请人:株式会社半导体能源研究所