[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法、显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管及其制造方法以及显示装置，并特别涉及一种适合用于驱动诸如有机EL元件的电流驱动型元件的薄膜晶体管及其制造方法、显示装置。

背景技术

近年来，利用有机EL(电致发光)现象显示图像的显示装置作为一种平板显示器引起了关注。该显示装置，即有机EL显示器，由于使用有机发光元件自身的发光现象而具有优异的特性，诸如宽视角以及低功耗。此外，由于对高清晰度高速视频信号显示高响应，对实际应用的开发正在进行，特别是在视频领域。

有机EL显示器的驱动系统之中，使用薄膜晶体管(TFT)驱动元件的有源矩阵系统与传统的无源矩阵系统相比，在响应和分辨率方面是优秀的，被认为是特别适合具有上述特性的有机EL显示器的驱动系统。

有源矩阵系统的有机EL显示器具有驱动面板，该驱动面板提供有至少具有有机发光材料的有机发光元件(有机EL元件)以及用于驱动该有机发光元件的驱动元件(薄膜晶体管(TFT))。有机EL显示器的构造中该驱动面板和密封面板通过粘合层粘合在一起并将有机发光元件层叠在中间。

作为构成有源矩阵型的有机EL显示器的薄膜晶体管，需要至少用于控制像素的亮和暗的开关晶体管以及用于控制有机EL元件的发光的驱动晶体管。

在薄膜晶体管中，已知如果电压施加到薄膜晶体管的栅极电极的状态持续，则阈值电压漂移。然而，只要有机EL元件发光则要求有机EL显示器的驱动晶体管维持导电状态，并可能发生阈值漂移。如果驱动晶体管的阈值电压漂移，流过驱动晶体管的电流变化，结果构成每个像素的发光元件的亮度改变。

近年来有机EL显示器得到发展，其使用具有由晶态硅的半导体层构造的沟道区的驱动晶体管，从而减小驱动晶体管的阈值漂移。

这里的用于有源矩阵系统的有机电场发光元件的薄膜晶体管的结构实例在图10中示出。该图中示出的薄膜晶体管101是底栅型的n沟道型(n型)薄膜晶体管，并且由氮化硅制成的栅极绝缘膜104形成为覆盖图案化形成在由玻璃等制成的衬底102上的栅极电极103的状态。由非晶硅或微晶硅制成的沟道层105以覆盖栅极电极103的状态图案化形成在该栅极绝缘膜104上。

此外，沟道保护层106在栅极电极103的中心区上方设置在上述沟道层105上。随后，源极层107和漏极层108以相互分离的状态图案化形成在上述沟道层105上，从而沟道保护层106的两个端部上方都被覆盖。此外，源极电极109和漏极电极110图案化形成在栅极绝缘膜104上，并且部分的源极电极和部分的漏极电极分别层叠在源极层107和漏极层108上。以覆盖衬底102的整个表面区域的状态提供钝化膜111。

在上述薄膜晶体管中，含有n型杂质的n型非晶硅层或n型微晶硅层广泛地用作源极/漏极层107和108。这里，当单层的非晶硅层和微晶硅层分别用于源极/漏极层107和108时的电流-电压特性的测量结果在图11中示出。

如图所示，可以理解使用n型微晶硅层作为源极/漏极层107和108的薄膜晶体管比使用n型非晶硅层的晶体管具有更低的截止电流及更优秀的截止特性，而使用n型非晶硅层作为源极/漏极层107和108的薄膜晶体管比使用n型微晶硅层的晶体管具有更高的导通电流及更优秀的导通特性。

因此，通过组合具有优秀的截止特性的n型微晶硅层以及具有优秀的导通特性的n型非晶硅层来努力使导通特性和截止特性相容。例如，报导了其中源极/漏极层107和108(欧姆接触层)通过两层的n型微晶硅层和n型非晶硅层来构造并且n型非晶硅层设置在沟道层侧的薄膜晶体管的实例(例如，参考日本专利申请公开No.特开平8-172195)。然而，该薄膜晶体管比n型微晶硅层或n型非晶硅层用作单层的情况具有更高的截止电流，但不能获得足够的导通电流。

因此，通过关注源极/漏极层107和108的杂质浓度，在图12中示出两种提供有不同杂质浓度(磷浓度)的源极/漏极层的薄膜晶体管的栅极电压(Vg)-漏极电流(Id)特性(Vds＝+10V)的测量结果的曲线图。曲线图(1)是源极/漏极层的磷浓度为1.9×10²⁰/cm³(假定为低杂质浓度层)的薄膜晶体管的曲线图，而曲线图(2)是源极/漏极层磷浓度为3.9×10²¹/cm³(假定为高杂质浓度层)的薄膜晶体管的曲线图。

发明内容