[发明专利]显示装置用薄膜半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示装置用薄膜半导体装置及其制造方法，尤其涉及沟道保护型显示装置用薄膜半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年，作为替代液晶显示器的下一代平板显示器之一的利用有机材料的EL（Electro luminescence）的有机EL显示器受到注目。在有机EL显示器等有源矩阵方式的显示装置中，使用称为薄膜晶体管（TFT：Thin Film Transistor）的显示装置用薄膜半导体装置（以下也简记作“薄膜半导体装置”）。

尤其是，有机EL显示器，与电压驱动型的液晶显示器不同，是电流驱动型的显示器件，加快研发作为有源矩阵方式的显示装置的驱动电路而具有优异的导通截止特性的薄膜半导体装置。

此外，要求显示器件的大画面化及低成本化，作为薄膜半导体装置，通常使用能低成本化的、栅电极形成于比沟道层更靠基板侧的底栅型的薄膜半导体装置。

该底栅型的薄膜半导体装置大致分为如下两种：对成为电流的传导路径的沟道层进行蚀刻处理的沟道蚀刻型的薄膜半导体装置；和保护沟道层免受蚀刻处理影响的沟道保护型（蚀刻阻挡型）的薄膜半导体装置。

与沟道保护型的薄膜半导体装置相比，沟道蚀刻型的薄膜半导体装置能够减少光刻工序数，具有制造成本低的优点。

另一方面，沟道保护型的薄膜半导体装置能够防止由于蚀刻处理对沟道层的损伤，能够抑制在基板面内特性偏差的增大。另外，沟道保护型的薄膜半导体装置能够使沟道层更加薄膜化，能够降低寄生电阻成分而使导通特性提高，因此有利于高精细化。

因此，沟道保护型的薄膜半导体装置适合例如使用有机EL元件的电流驱动型有机EL显示装置中的薄膜半导体装置，虽然与沟道蚀刻型的薄膜半导体装置相比，即使制造成本增加，但尝试在有机EL显示装置的像素电路中采用（例如非专利文献1）。

此外，作为实现优异导通特性的沟道保护型的薄膜半导体装置，提出了将沟道层做成凸形状的构造的薄膜半导体装置（例如专利文献1）。根据专利文献1公开的技术，在成为电流路径的沟道层的凸形状的下部，在电流经由沟道层的凸形状的两侧的下部在源电极漏电极之间流动时，由于沟道层的凸形状的两侧的下部形成为膜厚比沟道层的凸形状的上部薄，因此能够减小沟道层的垂直方向的电阻成分。因此，能够将沟道层的凸形状的下部中的横截电阻抑制得低，能够使导通电流增加。此外，沟道层的凸形状的上部在源电极与漏电极之间成为电阻。由此，抑制在源电极与漏电极之间的背沟道（back channel）中的电荷移动。

另一方面，作为实现了成本降低的沟道保护型的薄膜半导体装置，提出了将沟道保护层做成涂敷型绝缘膜的薄膜半导体装置（例如专利文献2）。在专利文献2公开了使用含有所希望的材料的液体通过湿式工艺涂敷、形成构成薄膜半导体装置的功能层的方法。根据该方法，与以往的通过用CVD、溅射在真空下进行的处理来形成功能层的方法相比，生产率变高，能够降低显示装置的制造成本。

专利文献1:美国专利第6794682号说明书

专利文献2:日本专利第3725169号公报

非专利文献1:T.Arai et al.,SID 07 Digest,(2007)p1370

发明内容

但是，专利文献1公开的技术，只不过是将沟道层的凸形状的上部用作电阻来抑制电荷的移动，因此只不过是在作为电阻来抑制电荷的移动的范围内，抑制在源电极与漏电极之间的在背沟道的电荷移动。

即，在作为沟道保护层而使用例如氧化硅膜等无机材料通过CVD、溅射使沟道保护层堆积，使用湿式蚀刻或干式蚀刻形成所希望的图案的情况下，在沟道保护层存在正的固定电荷。因此，由固定电荷对位于沟道保护层的下层的沟道层（沟道保护层与沟道层的界面附近）施加微弱的电压（Vf）。在该情况下，若由固定电荷引起的电压（Vf）成为沟道层的背沟道的阈值电压（Vbc）以上，则在TFT截止时，寄生晶体管工作而经由沟道层的背沟道流过泄漏电流，截止特性恶化。

因此，在专利文献1公开的技术中，即使能够通过凸形状使截止电流降低，也存在无法大幅度降低到甚至超越作为电阻的极限的问题。

此外，通过本发明人的研究发现，如专利文献2公开的技术，在作为沟道保护层而使用例如含有SOG（SPIN ON GLASS）等有机物质的材料形成为所希望的图案的情况下，形成沟道保护层的有机材料也在所希望的图案以外的位置作为残渣而残留。