薄膜晶体管及其制造方法、显示装置和电子设备的制作方法

薄膜晶体管及其制造方法、显示装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有简单结构而在栅极负偏压时可以减小漏电流的薄膜晶体管、薄膜晶体管的制造方法以及显示装置和电子设备。所述薄膜晶体管包括：栅极；包括对向所述栅极的通道区域的半导体膜；和绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位置。
【专利说明】薄膜晶体管及其制造方法、显示装置和电子设备

【技术领域】
[0001] 本技术涉及一种具有底栅极结构的薄膜晶体管（TFT)及其制造方法，以及包含该 薄膜晶体管的显示装置和电子设备。

【背景技术】
[0002] 在栅极断开时的薄膜晶体管中，漏电流（断开状态电流）可能在源极与漏极之间 流动。如果大量的这种断开状态电流流入构成显示装置的薄膜晶体管中，那么会产生不光 亮斑点及光亮斑点，并且会在面板上出现诸如不均匀和粗糙等特性缺陷，从而降低可靠性。 断开状态电流主要是由由于在源极与通道之间以及漏极与通道之间的高电场区域而产生 的载流子引起的，并且在栅极负偏压的状态下较为显著。
[0003] 另一方面，从响应速度及确保驱动电流的观点来看，确保接通状态电流也是很 重要的。有鉴于此，需要一种具有高接通/断开比的薄膜晶体管，例如，作为在不降低接 通状态电流的情况下抑制断开状态电流的方法，专利文献1?3提出了多种轻掺杂漏极 (lightly doped drain，LDD)结构。
[0004] [引用文献列表]
[0005] [专利文献]
[0006] [专利文献1]日本未审查专利申请公开No. 2002-313808
[0007] [专利文献2]日本未审查专利申请公开No. 2010-182716
[0008] [专利文献3]日本未审查专利申请公开No. 2008-258345


【发明内容】

[0009] 然而，由于具有LDD结构的薄膜晶体管具有复杂的结构，因而在制造过程中容易 产生变化。
[0010] 因此，期望提供一种具有简单结构以便在栅极负偏压时允许漏电流减小的薄膜晶 体管、其制造方法以及显示装置和电子设备。
[0011] 根据本技术的实施方案，提供了一种薄膜晶体管，其包括：栅极；包括对向所述栅 极的通道区域的半导体膜；和绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的 栅极侧上的端部的位置。
[0012] 根据本技术的实施方案，提供了一种显示装置，所述显示装置设有多个元件和驱 动所述多个元件的薄膜晶体管。所述薄膜晶体管包括：栅极；包括对向所述栅极的通道区 域的半导体膜；和绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的 端部的位置。
[0013] 根据本技术的实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括设有多个元件 和驱动所述多个元件的薄膜晶体管的显示装置。所述薄膜晶体管包括：栅极；包括对向所 述栅极的通道区域的半导体膜；和绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧 壁的栅极侧上的端部的位置。
[0014] 在根据本技术实施方案的薄膜晶体管中，由于设置在半导体膜侧壁上的绝缘膜位 于栅极侧的端部，因此栅极负偏压时的高电场区域远离半导体膜。
[0015] 根据本技术的实施方案，提供了一种薄膜晶体管的制造方法。所述方法包括如下 步骤：在基板上形成栅极；在所述栅极上形成半导体膜，所述半导体膜包括对向所述栅极 的通道区域；以及至少在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位置处形成绝缘 膜。
[0016] 根据本技术实施方案的薄膜晶体管及其制造方法、显示装置和电子设备，由于绝 缘膜设置在栅极侧的侧壁端部处的半导体膜上，因而可以使半导体膜与高电场区域彼此分 离。因此，半导体膜的电场得以缓和，并且在栅极负偏压时可以减小漏电流。
[0017] 需要指出的是，上述的概括说明以及下面的详细说明都是示例性的，其旨在进一 步说明所请求保护的技术。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 所包含的附图是为了提供对本公开的进一步理解，并且其包含在本说明书中并构 成本说明书的一部分。附图示出了实施方案，并且与说明书一起用来解释本技术的原理。
[0019] 图IA是示出根据本技术第一实施方案的薄膜晶体管的结构的平面图。
[0020] 图IB是图IA所示的薄膜晶体管的断面图。
[0021] 图2A是按步骤顺序示出图IB所示的薄膜晶体管的制造方法的断面图。
[0022] 图2B是示出图2A所示步骤的下一步骤的断面图。
[0023] 图2C是示出图2B所示步骤的下一步骤的断面图。
[0024] 图2D是示出图2C所示步骤的下一步骤的断面图。
[0025] 图2E是示出图2D所示步骤的下一步骤的断面图。
[0026] 图3是包括图IB所示的薄膜晶体管的显示装置的断面图。
[0027] 图4是示出图3所示的显示装置的整体构成的视图。
[0028] 图5是示出图4所示的像素驱动电路的例子的电路图。
[0029] 图6是示出在暗状态下电流与电压之间关系的特性图。
[0030] 图7是根据本技术第二实施方案的薄膜晶体管的断面图。
[0031] 图8A是按步骤顺序示出图7所示的薄膜晶体管的制造方法的断面图。
[0032] 图8B是示出图8A所示步骤的下一步骤的断面图。
[0033] 图9A是示出根据变形例1的薄膜晶体管的结构的平面图。
[0034] 图9B是图9A所示的薄膜晶体管的断面图。
[0035] 图10是示出根据变形例2的薄膜晶体管的结构的断面图。
[0036] 图IlA是示出根据变形例3的薄膜晶体管的示例性结构的断面图。
[0037] 图IlB是示出根据变形例3的薄膜晶体管的另一示例性结构的断面图。
[0038] 图IlC是示出根据变形例3的薄膜晶体管的另一示例性结构的断面图。
[0039] 图IlD是示出根据变形例3的薄膜晶体管的另一示例性结构的断面图。
[0040] 图12是示出根据上述实施方案等中任一个薄膜晶体管的应用例1的外观的立体 图。
[0041] 图13A是示出了从正面看到的应用例2的外观的立体图。
[0042] 图13B是示出了从背面看到的应用例2的外观的立体图。
[0043] 图14是示出应用例3的外观的立体图。
[0044] 图15是示出应用例4的外观的立体图。
[0045] 图16A示出在折叠状态下的应用例5的正视图、左视图、右视图、俯视图和仰视图。
[0046] 图16B示出在打开状态下的应用例5的正视图和侧视图。

【具体实施方式】
[0047] 在下文中，将参照附图详细说明本技术的实施方案。需要指出的是，将按照下面的 顺序进行说明。
[0048] L第一实施方案（采用侧壁和完全遮光结构的例子）
[0049] 1-1.整体构成
[0050] 1-2.制造方法
[0051] 1-3.显示装置
[0052] 1-4.功能和效果
[0053] 2.第二实施方案（采用矩形绝缘膜和完全遮光结构的例子）
[0054] 3.变形例1 (采用侧壁和部分遮光结构的例子）
[0055] 4.变形例2 (采用矩形绝缘膜和部分遮光结构的例子）
[0056] 5.变形例3 (在半导体膜上设有通道保护膜的例子）
[0057] 6.应用例
[0058] (第一实施方案）
[0059] (I. 1整体构成）
[0060] 图IA示出了根据本公开第一实施方案的底栅型（反向交错型）薄膜晶体管（薄 膜晶体管10)的平面构成，图IB示意性地示出了薄膜晶体管10沿着图IA所示的虚线I-I 的断面构成。例如，薄膜晶体管10是采用多晶硅等作为半导体膜14的TFT，并且例如用作 有机EL显示器等的驱动元件。薄膜晶体管10包括：依次设置在基板11上的栅极12、栅极 绝缘膜13、形成通道区域14C的半导体膜14、以及一对源极和漏极（源极15A和漏极15B)。 在本实施方案中，在半导体膜14的侧面14A上设有绝缘膜16。另外，半导体膜14的平面尺 寸小于栅极12的平面尺寸。换句话说，从基板11侧看，栅极12完全覆盖半导体膜14。具 体地，在液晶显示装置中使用薄膜晶体管10时，从背面射出的光（诸如背光等）完全被栅 极12阻挡（完全遮光结构）。
[0061] 基板11由玻璃基板或塑料膜等构成。例如，塑料的例子包括聚对苯二甲酸乙二醇 酯（PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)。如果可以不对基板11进行加热而通过溅射法等来 形成半导体膜14,则可以使用廉价的塑料膜来形成基板11。可选择地，还可以使用由对其 表面进行了绝缘处理的不锈钢、铝（Al)或铜（Cu)等制成的金属片。
[0062] 栅极12具有如下作用：向薄膜晶体管10施加栅极电压并利用栅极电压对半导体 膜14中的载流子密度进行控制。栅极12设置在基板11的选择性区域中，并且例如，由诸 如钼（Pt)、钛（Ti)、钌（Ru)、钥（Mo)、Cu、钨（W)、镍（Ni)、Al和钽（Ta)等金属或这些金属 的合金构成。可选择地，也可以以层叠的方式使用两种以上的上述金属。
[0063] 栅极绝缘膜13设置在栅极12与半导体膜14之间，并具有约50nm?约1 μ m的厚 度。栅极绝缘膜13由绝缘膜构成，例如，该绝缘膜包括一种以上的下列膜：氧化硅膜（SiO)、 氮化硅膜（SiN)、氮氧化硅膜（SiON)、氧化铪膜（HfO)、氧化铝膜（AlO)、氮化铝膜（AlN)、氧 化钽膜（TaO)、氧化锆膜（ZrO)、氮氧化铪膜、氮氧化铪硅膜、氮氧化铝膜、氮氧化钽膜和氮 氧化锆膜。栅极绝缘膜13可以具有单层结构或者可以具有采用诸如SiN和SiO等两种以 上材料的层叠结构。当栅极绝缘膜13具有层叠结构时，可以增强栅极绝缘膜13与半导体 膜14之间的界面特性，并且可以有效抑制来自外部空气的杂质（例如，水）混入半导体膜 14中。在涂布及成膜之后通过蚀刻将栅极绝缘膜13图案化成预定形状，但是取决于材料， 可以通过诸如喷墨印刷、丝网印刷、胶版印刷和凹版印刷等印刷技术将栅极绝缘膜13形成 图案。
[0064] 半导体膜14以岛状设置在栅极绝缘膜13上，并且在成对的源极15A与漏极15B 之间与栅极12相对的位置处设有通道区域14C。半导体膜14由多晶硅、非晶硅或氧化物半 导体制成，例如，该氧化物半导体含有In、Ga、Zn、Sn、Al和Ti中的一种或多种元素的氧化 物作为主要成分。具体地，例如，可以使用氧化锌（ZnO)、氧化铟锌（ITO)和In-M-Zn-O(其 中M是Ga、Al、Fe和Sn中的一种或多种）。例如，半导体膜14具有约20nm?约IOOnm的 厚度。
[0065] 另外，例如，半导体膜14的材料的例子除了包括上述材料之外，还包括诸如迫咕 吨并咕吨（PXX)衍生物等有机半导体材料。例如，有机半导体材料的例子包括：聚噻吩、通 过向聚噻吩中添加己基得到的聚-3-己基噻吩（P3HT)、并五苯（2, 3, 6, 7-二苯并蒽）、聚 蒽、并四苯、并六苯、并七苯、二苯并五苯、四苯并五苯、窟、茈、六苯并苯、聚酯纤维、卵苯、 夸特锐烯（quaterrylene)、循环蒽（circumanthracene)、苯并花、二苯并花、苯并菲、聚批 咯、聚苯胺、聚乙炔、聚二乙炔、聚亚苯基、聚呋喃、聚吲哚、聚乙烯咔唑、聚硒吩、聚碲吩、聚 异硫茚、聚咔唑、聚苯硫醚、聚苯乙炔、聚亚乙烯基硫醚、聚噻吩乙烯、聚萘、聚芘、聚奧以铜 酞菁为代表的酞菁、部花青、半菁Oiemicyanin)、聚乙烯二氧噻吩、哒嗪、萘四羧基二酰亚 胺、聚（3, 4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸酯（PED0T/PSS)、4, 4' -联苯二硫醇（BTOT)、 4, 4'-联苯二异氰酸酯、4, 4'-二异氰酸酯-p-二联苯、（2, 5-双（5'-硫代乙醜基-2'-苯 硫基）噻吩、2, 5-双（5' -硫代乙酰氧基-2' -苯硫基）噻吩、4, 4' -二苯基二异氰酸酯、联 苯胺（联苯基-4, 4' -二胺）、TCNQ (四氰基对苯二醌二甲烷）、四硫富瓦烯（TTF)-TCNQ络 合物、二乙烯基四硫富瓦烯（BEDTTTF)-高氯酸络合物、BEDTTTF-碘络合物、以TCNQ-碘络 合物为代表的电荷转移络合物、联苯 _4, 4'-二羧酸、1，4_二（4-苯硫乙块基）_2_乙苯、 1，4-双（4-异氰酸酯苯基乙炔基）-2-乙苯、树枝状高分子、富勒烯C60、C70、C76、C78、C84 等、1，4 -_ (4-苯硫基乙块基）乙苯、2, 2" -_轻基_1，1' ：4'，1"-二联苯、4, 4'-联苯 二乙醒、4, 4' -二轻基联苯、4, 4' -二异氰酸酯联苯、1，4-二乙块基苯、二乙基联苯-4, 4' -二 羧酸酯、苯并（1，2-c ;3, 4-c' ；5, 6-c")三羟基（1，2)二巯基-1，4, 7-三硫酮、α -六噻吩、 四硫基并四苯、四硒基并四苯、四碲基并四苯、聚（3-烷基噻吩）、聚（3-噻吩-β-乙磺酸）、 聚（Ν-烷基吡咯）聚（3-烷基吡咯）、聚（3, 4-二烷基吡咯）、聚（2, 2' -噻吩基吡咯）、聚 (二苯并噻吩硫化物）和喹吖啶酮。此外，除了上述材料之外，还可以包括稠合多环芳香化 合物、P卜啉衍生物以及选自苯基亚乙烯基共轭系低聚物和噻吩基共轭系低聚物的化合物。 另外，还可以使用通过将有机半导体材料与绝缘高分子材料混合而得到的材料。
[0066] 在本实施方案中，如上所述，绝缘膜16设置在半导体膜14的侧面14Α上。虽然后 面会说明具体细节，但是在形成半导体膜14之后以侧壁形式设置绝缘膜16。例如，绝缘膜 16的材料的例子包括：Si02、SiN和SiON，特别地，当使用与用作基底的栅极绝缘膜的材料 不同的材料时，可以容易地形成均匀膜。
[0067] 绝缘膜16的宽度（Ls)，S卩，半导体膜14与源极15A或漏极15B的界面之间的距 离，优选尽可能远离彼此。具体地，绝缘膜16的宽度（Ls)优选为半导体膜14的层叠方向 (Y方向）上的膜厚度（Tsi)的约1 %?约200%，换句话说，宽度（Ls)优选为约2nm?约 300nm。另外，更加优选地，宽度（Ls)为半导体膜14的膜厚度（Tsi)的约5%?约100%， 艮P，约5nm?约200nm。利用这种结构，可以使栅极12与源极15A之间以及栅极12与漏极 15B之间产生的高电场区域远离半导体膜14。因此，可以缓和栅极断开（0V或栅极负偏压） 时半导体膜14中的电场，由此减少电流的泄漏。
[0068] 需要指出的是，在本实施方案中，绝缘膜16设置在半导体膜14的整个侧面上，但 不限于此，仅需要将绝缘膜16至少设置在栅极12侧的下端，换句话说，设置在接近半导体 膜14与栅极绝缘膜13之间的界面的位置。另外，例如，虽然优选在如图IA所示图案化的 半导体膜14的整个外周侧面上形成绝缘膜16,但是通过将绝缘膜16仅设置在与栅极12的 延伸方向（Z方向）平行的半导体膜14侧面上也可以得到上述效果。
[0069] 一对源极15A和漏极15B彼此分离地设置在半导体膜14上，且与半导体膜14电 连接。例如，源极15A和漏极15B可以由Al、Mo、Ti或Cu等与栅极12类似的材料制成的单 层膜构成或者可以由两种以上的这些材料制成的层叠膜构成。
[0070] 例如，按如下所述方法制造薄膜晶体管10。
[0071] (1-2.制造方法）
[0072] 首先，如图2A所示，通过诸如溅射法和真空沉积法等方法在基板11的整个表面上 形成用作栅极12的金属膜。接着，例如，通过光刻和蚀刻来对该金属膜进行图案化以形成 栅极12。
[0073] 随后，如图2B所示，在基板11和栅极12的整个表面上依次形成栅极绝缘膜13和 半导体膜14。具体地，例如，通过等离子体化学气相沉积（PECVD)法在基板11的整个表面 上形成氧化硅膜，由此形成栅极绝缘膜13。可以使用溅射法来形成栅极绝缘膜13。然后， 例如，在栅极绝缘膜13上形成由非晶硅形成的半导体膜14。例如，为了形成半导体膜14， 通过DC(直流）溅射法在栅极绝缘膜13上形成非晶硅。
[0074] 随后，如图2C所示，通过光刻及蚀刻对半导体膜14进行图案化。需要指出的是， 当将氧化物半导体材料用作半导体膜14的材料时也可采用RF(射频；高频）溅射法来形成 半导体膜14,但从沉积速度的观点来看优选使用DC溅射法。
[0075] 然后，如图2D所示，在半导体膜14的侧面上形成绝缘膜16。具体地，例如，利用 CVD法形成膜，然后采用回蚀工艺来形成具有侧壁形状的绝缘膜16。
[0076] 随后，如图2E所示，例如，通过光刻及蚀刻形成一对源极15A和漏极15B。具体地， 例如，依次形成Al膜、Ti膜和Al膜，并且在Al膜上形成抗蚀剂（未示出）并通过光刻法 对抗蚀剂进行图案化，由此形成源极15A和漏极15B。如此，完成了在半导体膜14的侧面上 包括具有侧壁形状的绝缘膜16的薄膜晶体管10。
[0077] (1-3.显示装置）
[0078] 图3示出了包括上述薄膜晶体管10作为驱动元件的半导体装置（在此情况下，显 示装置1)的断面结构。显示装置1是自发光型显示装置，其包括作为发光元件的多个有机 发光元件20R、20G和20B (元件）。显示装置1包括在基板11上依次形成的像素驱动电路 形成层L1、包括有机发光元件20R、20G和20B的发光元件形成层L2以及对向基板（未示 出）。显示装置1是顶部发光型显示装置，其中光从对向基板侧提取出，并且像素驱动电路 形成层Ll包括薄膜晶体管10。
[0079] 图4示出了显示装置1的整体构成。显示装置1在基板11上设有显示区域110， 且该显示装置用作超薄型有机发光彩色显示装置等。例如，在基板11上的显示区域110周 围设有用作图像显示用的驱动器的信号线驱动电路120和扫描线驱动电路130。
[0080] 在显示区域110中，形成以矩阵状二维设置的多个有机发光元件20R、20G和20B 和对有机发光元件20R、20G和20B进行驱动的像素驱动电路140。在像素驱动电路140中， 在列方向上布置有多条信号线120A，在行方向上布置有多条扫描线130A。有机发光元件 20R、20G和20B设置在信号线120A与扫描线130A的各交叉点处。每条信号线120A与信号 线驱动电路120连接，每条扫描线130A与扫描线驱动电路130连接。
[0081] 信号线驱动电路120将与由信号供给源（未示出）提供的亮度信息相对应的视频 信号的信号电压通过信号线120A供给到选择的有机发光元件20R、20G和20B。
[0082] 扫描线驱动电路130包括与输入的时钟脉冲同步地连续移位（传输）起始脉冲的 移位寄存器等。扫描线驱动电路130在向有机发光元件20R、20G和20B写入视频信号的同 时以行为单位对有机发光元件20R、20G和20B进行扫描，并将扫描信号连续供给到各扫描 线 130A。
[0083] 像素驱动电路140设置在介于基板11与有机发光元件20R、20G和20B之间的层 中，即，设置在像素驱动电路形成层Ll中。如图5所示，像素驱动电路140是有源型驱动电 路，其包括驱动晶体管Trl和写入晶体管Tr2(其中至少一个是薄膜晶体管10)、位于驱动晶 体管Trl与写入晶体管Tr2之间的电容Cs以及有机发光元件20R、20G和20B。
[0084] 接着，再次参照图3详细说明像素驱动电路形成层Ll和发光元件形成层L2等的 构成。
[0085] 构成像素驱动电路140的薄膜晶体管10 (驱动晶体管Trl和写入晶体管Tr2)在 像素驱动电路形成层Ll中形成，此外，信号线120A和扫描线130A也嵌入像素驱动电路形 成层Ll中。具体地，薄膜晶体管10和平坦化层17依次设置在基板11上。平坦化层17设 置为主要用于对像素驱动电路形成层Ll的表面进行平坦化，并且由诸如聚酰亚胺等绝缘 树脂材料制成。
[0086] 发光元件形成层L2设有有机发光元件20R、20G和20B、元件分离膜18以及覆盖有 机发光元件20R、20G和20B与元件分离膜18的密封层（未示出）。各有机发光元件20R、 20G和20B包括从基板11侧顺序层叠的作为阳极的第一电极21、包含发光层的有机层22 以及作为阴极的第二电极23。例如，有机层22包括从第一电极21侧依次设置的空穴注入 层、空穴传输层、发光层和电子传输层。发光层可以针对各元件单独设置，也可以设置为由 各元件共用。应当注意的是，视需要可以设置除发光层以外的层。由绝缘材料制成的元件 分离膜18将有机发光元件20R、20G和20B分隔成各个元件，并对各有机发光元件20R、20G 和20B的发光区域进行限定。
[0087] 显示装置1适用于各个领域中的电子设备的显示装置，例如，上述电子设备为电 视、数码相机、笔记本个人电脑、诸如移动电话等移动终端设备以及将外部输入的视频信号 或内部生成的视频信号显示作为图像或视频的摄像机。
[0088] (1-4.功能和效果）
[0089] 如上所述，在用作显示装置的驱动元件的薄膜晶体管中，如果在栅极断开（0V或 者栅极负偏压）时在源极与漏极之间流动的漏电流（断开状态电流）增大，那么会产生诸 如像素的不光亮斑点和光亮斑点以及诸如粗糙化和灼烧等图像质量的下降等缺陷。另外， 由于薄膜晶体管（其中流动有大于所需设定值的漏电流）的数量根据漏电流的变化而增 力口，因而缺陷像素的数量相应地增加，这可能导致显示装置的制造产率的下降。另外，不仅 是在像素中，而且在周边电路部中的薄膜晶体管处，在栅极断开时源极与漏极之间漏电流 的增大都会导致功耗的增大。漏电流主要是由源极通道与漏极通道之间的高电场区域中的 载流子的产生所引起的，并且在栅极负偏压时较为显著。
[0090] 为了解决这一问题，尽管上述专利文献1?3中公开了各种薄膜晶体管，但是还存 在另一问题：由于复杂的结构在制造过程中会引起变化，并且制造产率很低。
[0091] 另一方面，在从平面发光的诸如液晶显示装置等显示装置所使用的薄膜晶体管 中，由于从背光灯等发出的光或其反射光而在半导体膜中产生载流子，并且会产生光漏电 流。这不仅适用于液晶显示装置，而且也适用于有机EL显示装置中来自发光层的光及其反 射光。与上述断开状态电流类似地，在栅极断开时的漏光会影响显示质量。有鉴于此，通常， 通过在半导体层的上侧和下侧设置遮光膜来抑制漏光的发生。
[0092] 图6示出了具有完全遮光结构的薄膜晶体管和具有部分遮光结构的薄膜晶体管 在暗状态下的电流电压特性。这里，象在本实施方案中那样，完全遮光结构是以如下方式布 局的结构：栅极12的平面尺寸大于半导体膜14的平面尺寸。当采用这种结构时，栅极12 也用作阻挡光入射至半导体膜14的遮光膜，由此可以抑制上述光漏电流。虽然后面会对细 节进行说明，但是部分遮光结构是以如下方式布局的结构：栅极12的平面尺寸小于半导体 膜14的平面尺寸，并且在该部分遮光结构中，从基板11侧看时一部分半导体膜14没有被 栅极12覆盖。可以看出在完全遮光型薄膜晶体管中，在OV以下（即，在栅极负偏压时）漏 电流会增大。在此情况下，参照图1B，在断面结构中，不包含半导体膜且仅由栅极绝缘膜构 成的部分在断面结构中在源极与栅极之间以及漏极与栅极之间形成。因此，源极与栅极之 间的距离以及漏极与栅极之间的距离减小，并且当向上述部分施加高电压差时电场趋于集 中，这反而会导致如下问题：尽管半导体中产生的载流子成为断开状态漏电流，也就是抑制 了发光期间的漏光，但会在暗态下出现泄漏。
[0093] 相反地，在根据本实施方案的薄膜晶体管10中，具有侧壁形状的绝缘膜16设置在 半导体膜14的侧面上。这可以确保在栅极12与源极15A之间产生的高电场区域以及栅极 12与漏极15B之间产生的高电场区域与半导体膜14的端部之间有一定距离，因而可以使高 电场区域远离半导体膜14。
[0094] 如上所述，在根据本实施方案的薄膜晶体管10中，由于具有侧壁形状的绝缘膜16 设置在半导体膜14的侧面上，因而可以使栅极12与源极15A之间产生的高电场区域以及 栅极12与漏极15B之间产生的高电场区域远离半导体膜14。因此，在不明显改变现有薄膜 晶体管布局的情况下，借助简单结构及制造方法可以缓和半导体膜14中的电场，并且可以 减小在负偏压时的漏电流。换句话说，可以提供具有改善的可靠性的显示装置以及包括该 显示装置的电子设备。
[0095] 接着，说明根据第二实施方案的薄膜晶体管30、薄膜晶体管40、薄膜晶体管50和 薄膜晶体管60A?60D及其变形例（变形例1?3)。需要指出的是，在下面的说明中，与上 述实施方案类似的构成要素用相同的附图标记表示，并且适当地省略对它们的说明。
[0096] (2.第二实施方案）
[0097] 图7示出了根据本公开第二实施方案的底栅型薄膜晶体管（薄膜晶体管30)的断 面构成。薄膜晶体管30与第一实施方案的不同之处在于：绝缘膜36沿着半导体膜14的侧 面平行设置。
[0098] 例如，如图8A和图8B所示制造本实施方案的薄膜晶体管30。需要指出的是，形成 半导体膜14之前的步骤与上述第一实施方案中的步骤相同，因此这里省略对它们的说明。 [0099] 首先，如图8A所示，例如，在形成半导体膜14的膜之后，对半导体膜14进行（例 如，在使用非晶硅时约400°C的）低温氧化，从而在半导体膜14的表面上形成氧化物膜。 接着，通过各向异性蚀刻将在半导体膜14的顶面上形成的氧化物膜除去，由此形成绝缘膜 36 (图 8B)。
[0100] 此后，与上述第一实施方案类似地，形成源极15A和漏极15B，并完成薄膜晶体管 30 〇
[0101] 当以在本实施方案中的上述方式通过对半导体膜14进行氧化来形成绝缘膜36 时，也可以得到与上述第一实施方案相同的效果。另外，由于氧化可以形成均匀且仅具有极 小膜厚度变化的绝缘膜36,因而可以带来减小特性变化的极佳效果。
[0102] (3·变形例 1)
[0103] 图9A示出了根据上述第一实施方案的变形例（变形例1)的薄膜晶体管（薄膜晶 体管40)的平面结构，图9B示出了薄膜晶体管40沿着图9A所示的虚线II-II的断面构成。 在薄膜晶体管40中，半导体膜14的平面尺寸大于栅极12的平面尺寸。换句话说，从基板 11侧看半导体膜14从栅极12突出，并且薄膜晶体管40与第一实施方案的不同之处在于： 采用了从背面发出并进入半导体膜14的光没有被完全阻挡的结构（部分遮光结构）。
[0104] (4.变形例 2)
[0105] 图10示出了根据上述第二实施方案的变形例（变形例2)的薄膜晶体管（薄膜晶 体管50)的断面构成。薄膜晶体管50与第二实施方案的不同之处在于：与上述变形例1的 薄膜晶体管40类似地采用了部分遮光结构。
[0106] 如上所述，在其中栅极12的平面尺寸小于半导体膜14的平面尺寸的具有部分遮 光结构的薄膜晶体管（薄膜晶体管40和薄膜晶体管50)中，可以实现与上述第一实施方案 的薄膜晶体管10和第二实施方案的薄膜晶体管30类似的功能和效果。另外，当设置绝缘 膜46时，栅极12与源极15A之间的距离或者栅极12与漏极15B之间的距离增大（I 2C1)， 因而可以抑制栅极12与源极15A之间以及栅极12与漏极15B之间的寄生电容。需要指出 的是，例如，本变形例1和变形例2中具有部分遮光结构的薄膜晶体管优选用于顶部发光型 有机EL显示装置以及没有遮光问题的半导体装置。
[0107] (5·变形例 3)
[0108] 图IlA?IlD分别示出了根据上述第一实施方案和第二实施方案以及上述变形例 1和变形例2的变形例（变形例3)的薄膜晶体管（薄膜晶体管60A?60D)的断面构成。 薄膜晶体管60A?60D与上述实施方案及上述变形例的不同之处在于：在半导体膜14上 与通道区域14C相对应的位置处设置有通道保护膜69。需要指出的是，薄膜晶体管60A? 60D分别与薄膜晶体管10、薄膜晶体管30、薄膜晶体管40和薄膜晶体管50相对应。
[0109] 通道保护膜69设置在半导体膜14上，并且防止在形成源极15A和漏极15B时损 坏半导体膜14 (特别是，通道区域14C)。例如，通道保护膜69由氧化铝膜、氧化硅膜或者氮 化娃膜构成。通道保护膜69的厚度为约150nm?约300nm，优选为约200nm?约250nm。
[0110] 例如，通道保护膜69的形成方法是通过DC溅射法在半导体膜14上形成氧化铝 膜，并对这样形成的氧化铝膜进行图案化，从而形成通道保护膜69。接着，例如，通过溅射法 在半导体膜14上包括通道保护膜69的区域内形成金属薄膜，此后进行蚀刻，从而形成源极 15A和漏极15B。这时，由于半导体膜14受通道保护膜69保护，因而可以防止半导体膜14 由于蚀刻而受到损坏。
[0111] 如上所述，在本变形例中，由于通道保护膜69设置在半导体膜14上，因此可以抑 制形成源极15A和漏极15B时导致的半导体膜14的损坏。另外，可以抑制在使用氧化物半 导体材料形成半导体膜14的情况下氧气的泄漏。此外，在使用有机半导体材料作为半导体 膜14的材料的情况下，减少了大气中的水分等浸入到半导体膜14中。因此，通过在半导体 膜14上设置通道保护膜69,可以防止由于上述因素引起的薄膜晶体管特性的劣化。
[0112] (应用例）
[0113] 可以有利地使用包括上述第一实施方案和第二实施方案以及变形例1?3的薄膜 晶体管10、薄膜晶体管30 (30A、30B和30C)、薄膜晶体管40、薄膜晶体管50以及薄膜晶体 管60A?60D中的任一种薄膜晶体管的半导体装置作为显示装置。例如，显示装置的例子 包括液晶显示装置、有机EL显示装置和电子纸显示装置。
[0114] (应用例1)
[0115] 图12示出了根据应用例1的电视机的外观。例如，该电视机设有包括前面板310 和滤光镜320的图像显示屏部300,图像显示屏部300对应于上述显示装置。
[0116] (应用例2)
[0117] 图13A和图13B不出了分别从正面和背面看时根据应用例2的数码相机的外观。 例如，该数码相机包括产生闪光用的发光部410、作为上述显示装置的显示部420、菜单开 关430和快门按钮440。
[0118] (应用例3)
[0119] 图14示出了根据应用例3的笔记本个人电脑的外观。例如，该笔记本个人电脑包 括主体510、输入字符等用的键盘520和作为上述显示装置的显示部530。
[0120] (应用例4)
[0121] 图15示出了根据应用例4的视频摄像机的外观。例如，该视频摄像机包括主体部 610、用来拍摄被摄物体的图像并设置在主体部610的前侧面上的镜头620、用于拍摄图像 的开始-停止开关630以及作为上述显示装置的显示部640。
[0122] (应用例5)
[0123] 图16A示出了根据应用例5的处于折叠状态下的移动电话的正视图、左视图、右视 图、俯视图和仰视图。图16B示出了处于打开状态下的移动电话的正视图和侧视图。例如， 该移动电话包括上侧外壳710、下侧外壳720、连接上侧外壳710与下侧外壳720的连接部 (铰链部）730、显示器740、副显示器750、图片灯760和相机770。显示器740或副显示器 750对应于上述显示装置。
[0124] 在上文中，虽然参照第一实施方案和第二实施方案、变形例1?3以及应用例进行 了说明，但是本发明不限于这些实施方案等，并且可以进行各种修改。例如，上述实施方案 等中说明的各层的材料及厚度、成膜方法和成膜条件等不是限制性的，也可以采用其他材 料及厚度、其他成膜方法和成膜条件。
[0125] 另外，在此情况下，将半导体膜14形成为具有锥形形状（相对于基板11的角小于 约90° )，但这种情况不是限制性的，也可以将半导体膜14形成为与基板11垂直（相对于 基板11呈直角）。在此情况下，当象第二实施方案那样通过氧化形成绝缘膜36时，半导体 膜14的形状是矩形形状。需要指出的是，当如上述实施方案等中所述将半导体膜14加工 成锥形形状时，半导体膜14的整个侧面会影响电场，然而当将半导体膜14加工成矩形形状 时，仅有接近半导体膜14的侧面下端的部分会影响电场。
[0126] 此外，也可以包括除了上述实施方案等中说明的层以外的其他层。另外，例如，也 可以通过将第一实施方案中说明的形成方法（蒸发法和CVD法）和第二实施方案中说明的 形成方法（氧化）组合来在半导体膜14的侧壁上形成绝缘膜16。
[0127] 需要指出的是，本技术可以具有如下构成。
[0128] (1) 一种薄膜晶体管，其包括：
[0129] 栅极；
[0130] 包括对向所述栅极的通道区域的半导体膜；以及
[0131] 绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位 置。
[0132] (2)根据⑴所述的薄膜晶体管，还包括
[0133] 栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜位于所述栅极与所述半导体膜之间，其中
[0134] 所述绝缘膜自所述半导体膜的侧壁至所述栅极绝缘膜的表面设置而成。
[0135] (3)根据（1)或（2)所述的薄膜晶体管，其中，所述绝缘膜至少设置在与所述栅极 延伸的方向相同的方向上。
[0136] (4)根据⑴?⑶中任一项所述的薄膜晶体管，还包括
[0137] 与所述半导体膜电连接的一对源极和漏极，
[0138] 其中，所述绝缘膜夹在所述半导体膜与所述栅极绝缘膜之间的界面以及所述源极 和所述漏极及栅极绝缘膜之间的界面之间。
[0139] (5)根据（1)?（4)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜以侧壁形式设置 在所述半导体膜的侧面上。
[0140] (6)根据（1)?（4)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜沿着所述半导体 膜的侧面平行设置。
[0141] (7)根据（1)?（4)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜以矩形形状设置 在所述半导体膜的侧面上。
[0142] (8)根据（1)?（7)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜在宽度方向上具 有约2nm?约300nm的膜厚度。
[0143] (9)根据（1)?（8)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述半导体膜的平面尺寸小 于所述栅极的平面尺寸，并且来自所述栅极侧的光被完全遮住。
[0144] (10)根据（1)?（8)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述半导体膜的平面尺寸 大于所述栅极的平面尺寸，并且来自所述栅极侧的光被部分遮住。
[0145] (11)根据（1)?（10)中任一项所述的薄膜晶体管，其中所述半导体膜包括在所述 通道区域上的通道保护膜。
[0146] (12) -种薄膜晶体管的制造方法，所述方法包括如下步骤：
[0147] 在基板上形成栅极；
[0148] 在所述栅极上形成半导体膜，所述半导体膜包括对向所述栅极的通道区域；以及
[0149] 至少在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位置处形成绝缘膜。
[0150] (13)根据（12)所述的薄膜晶体管的制造方法，其中通过CVD法和回蚀法形成所述 绝缘膜。
[0151] (14)根据（12)所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，通过对所述半导体膜进行氧 化来形成所述绝缘膜。
[0152] (15) -种显示装置，其设有多个元件和驱动所述多个元件的薄膜晶体管，
[0153] 所述薄膜晶体管包括：
[0154] 栅极；
[0155] 包括对向所述栅极的通道区域的半导体膜；以及
[0156] 绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位 置。
[0157] (16) -种电子设备，所述电子设备包括设有多个元件和驱动所述多个元件的薄膜 晶体管的显示装置，
[0158] 所述薄膜晶体管包括：
[0159] 栅极；
[0160] 包括对向所述栅极的通道区域的半导体膜；以及
[0161] 绝缘膜，所述绝缘膜至少设置在接近所述半导体膜的侧壁的栅极侧上的端部的位 置。
[0162] (17) -种薄膜晶体管，其包括：
[0163] 基板；
[0164] 在所述基板上的栅极；
[0165] 对向所述栅极的半导体膜；
[0166] 在所述半导体膜中的通道形成区域；
[0167] 在所述基板上的一对源极区域和漏极区域；以及
[0168] 在所述半导体膜的侧面的至少一部分上的绝缘膜。
[0169] (18)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜位于所述半导体膜的整个侧 面上。
[0170] (19)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜与所述半导体膜的侧面平行。
[0171] (20)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中还包括位于所述半导体膜与所述栅极之 间的栅极绝缘膜。
[0172] (21)根据（20)所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜位于所述半导体膜与所述栅 极绝缘膜之间的界面处。
[0173] (22)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述栅极的长度X大于所述半导体膜的长 度y。
[0174] (23)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述栅极的长度X小于所述半导体膜的长 度y。
[0175] (24)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述半导体膜具有2nm?300nm的厚度。
[0176] (25)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述绝缘膜包含Si02、SiN或SiON中的至 少一种。
[0177] (26) -种显示装置，其包括：
[0178] 像素驱动电路层；
[0179] 发光元件层基板；以及
[0180] 在所述像素驱动电路层中的薄膜晶体管，
[0181] 其中，所述薄膜晶体管包括（i)基板，（ii)对向所述基板的栅极，（iii)在所述栅 极上的半导体膜，（iv)在所述半导体膜中的通道形成区域，（V)在所述基板上的一对源极 区域和漏极区域，以及（vi)在所述半导体膜的侧面的至少一部分上的绝缘膜。
[0182] (27) -种薄膜晶体管的制造方法，所述方法包括如下步骤：
[0183] 准备基板；
[0184] 在所述基板上形成栅极；
[0185] 形成对向所述栅极的半导体膜；
[0186] 在所述半导体膜的侧面的至少一部分上形成绝缘膜；
[0187] 形成源极区域；以及
[0188] 形成漏极区域。
[0189] (28)根据（17)所述的薄膜晶体管，其中所述半导体膜包含多晶硅、非晶硅或者含 有In、Ga、Zn、Sn、Al和Ti中的至少一种作为主要成分的氧化物。
[0190] (29)根据（17)所述的薄膜晶体管，还包括在所述半导体膜上的通道保护膜。
[0191] (30)根据（17)所述的薄膜晶体管，还包括在所述源极与所述漏极之间的通道保 护膜，其中所述源极和所述漏极都与所述保护膜部分地重叠。
[0192] 本公开包含与在2012年8月13日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2012-179520中公开的内容相关的主题，其全部内容以引用的方式并入本文。
[0193] 本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利 要求书或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
[0194] [附图标记列表]
[0195] 1 显示装置
[0196] 10,30,40,50,60A ?60D 薄膜晶体管
[0197] 11 基板
[0198] 12 栅极
[0199] 13 栅极绝缘膜
[0200] 14 半导体膜
[0201] 14C通道区域
[0202] 15A 源极
[0203] 15B 漏极
[0204] 16 绝缘膜
[0205] 17 平坦化层
[0206] 18 元件分离膜
[0207] 20 有机发光元件
[0208] 21 第一电极
[0209] 22 有机层
[0210] 23 第二电极
[0211] 69 通道保护膜
【权利要求】
1. 一种薄膜晶体管，其包括： 基板； 在所述基板上的栅极； 对向所述栅极的半导体膜； 在所述半导体膜中的通道形成区域； 在所述基板上的一对源极区域和漏极区域；以及 在所述半导体膜的侧面的至少一部分上的绝缘膜。
2. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述绝缘膜位于所述半导体膜的整个侧 面上。
3. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述绝缘膜与所述半导体膜的侧面平行。
4. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，还包括位于所述半导体膜与所述栅极之间的栅 极绝缘膜。
5. 根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其中，所述绝缘膜位于所述半导体膜与所述栅 极绝缘膜之间的界面处。
6. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述栅极的长度x大于所述半导体膜的长 度y。
7. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述栅极的长度x小于所述半导体膜的长 度y。
8. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述半导体膜具有2nm?300nm的厚度。
9. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述绝缘膜包含Si02、SiN或SiON中的至 少一种。
10. -种显示装置，其包括： 像素驱动电路层； 发光元件层基板；以及 在所述像素驱动电路层中的薄膜晶体管， 其中，所述薄膜晶体管包括（i)基板，（ii)对向所述基板的栅极，（iii)在所述栅极上 的半导体膜，（iv)在所述半导体膜中的通道形成区域，（v)在所述基板上的一对源极区域 和漏极区域，以及（vi)在所述半导体膜的侧面的至少一部分上的绝缘膜。
11. 一种薄膜晶体管的制造方法，所述方法包括如下步骤： 准备基板； 在所述基板上形成栅极； 形成对向所述栅极的半导体膜； 在所述半导体膜的侧面的至少一部分上形成绝缘膜； 形成源极区域；以及 形成漏极区域。
12. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述半导体膜包含多晶硅、非晶硅或者 含有In、Ga、Zn、Sn、Al和Ti中的至少一种作为主要成分的氧化物。
13. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，还包括在所述半导体膜上的通道保护膜。
14. 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，还包括在所述源极与所述漏极之间的通道保 护膜，其中所述源极和所述漏极都与所述保护膜部分地重叠。
【文档编号】H01L29/66GK104350600SQ201380027886
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】菅野道博, 河村隆宏 申请人:索尼公司