JP2008112926A - THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE - Google Patents
THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008112926A JP2008112926A JP2006296205A JP2006296205A JP2008112926A JP 2008112926 A JP2008112926 A JP 2008112926A JP 2006296205 A JP2006296205 A JP 2006296205A JP 2006296205 A JP2006296205 A JP 2006296205A JP 2008112926 A JP2008112926 A JP 2008112926A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- film transistor
- electrode
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1343—Electrodes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
【課題】小さなドレイン電圧でも良好なドレイン電流が流れるTFT構造を実現した薄膜トランジスタおよびその製造方法を得る。
【解決手段】ガラス基板10上に形成されたゲート電極1と、ゲート電極1上にゲート絶縁膜11を介して配置されたa−Si層2と、a−Si層2上にオーミックコンタクト層12Aを介して配置されたソース電極3Aおよびドレイン電極4Aと、を有し、ソース電極3Aとドレイン電極4Aとの対向部にチャネル領域を形成する薄膜トランジスタであって、オーミックコンタクト層12Aは、a−Si層2の周辺端部の側面を覆うように形成され、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aは、オーミックコンタクト層12Aを介してa−Si層2のチャネル層2aが形成される部分に直接接続されるように構成されている。
【選択図】図1A thin film transistor realizing a TFT structure in which a good drain current flows even with a small drain voltage and a method for manufacturing the same are obtained.
A gate electrode is formed on a glass substrate, an a-Si layer is disposed on the gate electrode via a gate insulating film, and an ohmic contact layer is formed on the a-Si layer. A thin film transistor that has a source electrode 3A and a drain electrode 4A arranged via each other, and forms a channel region in a facing portion between the source electrode 3A and the drain electrode 4A, and the ohmic contact layer 12A includes an a-Si The source electrode 3A and the drain electrode 4A are directly connected to the portion of the a-Si layer 2 where the channel layer 2a is formed via the ohmic contact layer 12A. It is configured as follows.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタ(TFT:thin−film transistor)およびその製造方法ならびに薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置およびOLED表示装置に関し、特に、ソース電極とチャネル層との間、ならびにドレイン電極とチャネル層との間の抵抗成分を低減してドレイン電流を確保した薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに液晶表示装置およびOLED表示装置に関するものである。 The present invention relates to a thin-film transistor (TFT) having a bottom gate structure and a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device and an OLED display device using the thin film transistor, and in particular, between a source electrode and a channel layer, and a drain electrode The present invention relates to a thin film transistor in which a resistance component between a channel layer is reduced and a drain current is secured, a manufacturing method thereof, a liquid crystal display device, and an OLED display device.
従来から、たとえば液晶表示装置などの駆動回路には、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタが用いられている。
この種の薄膜トランジスは、まず、絶縁基板(ガラス基板)上にゲート電極およびゲート絶縁膜を形成し、続いて、ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を介して真性半導体層(i・a−Si層)およびオーミックコンタクト層(低抵抗半導体層:n+a−Si層)を同時にパターニング形成し、真性半導体層および低抵抗半導体層からなる半導体層上に、オーミックコンタクト層を介してソース電極およびドレイン電極を形成し、最後に、ソース電極およびドレイン電極を除く領域のオーミックコンタクト層を除去することにより構成される(たとえば、特許文献1参照)。
Conventionally, for example, a thin film transistor having a bottom gate structure is used in a driving circuit such as a liquid crystal display device.
In this type of thin film transistor, first, a gate electrode and a gate insulating film are formed on an insulating substrate (glass substrate), and then an intrinsic semiconductor layer (i · a-Si) is formed on the gate electrode via the gate insulating film. Layer) and an ohmic contact layer (low resistance semiconductor layer: n + a-Si layer) are simultaneously patterned and formed on the semiconductor layer composed of the intrinsic semiconductor layer and the low resistance semiconductor layer via the ohmic contact layer. An electrode is formed, and finally, an ohmic contact layer in a region excluding the source electrode and the drain electrode is removed (see, for example, Patent Document 1).
図12は特許文献1に示された従来の薄膜トランジスタを簡略化して模式的に示す平面図である。
図12において、薄膜トランジスタ(TFT)は、チャネル幅Wおよびチャネル長さLのチャネル領域に対応するように形成されたゲート電極1と、ゲート電極1上にゲート絶縁膜を介して形成されたアモルファスシリコン層(以下、「a−Si層」と記す)2と、a−Si層(半導体層)2上に対向配置されたソース電極3およびドレイン電極4とにより構成されている。
FIG. 12 is a plan view schematically showing the conventional thin film transistor disclosed in
In FIG. 12, a thin film transistor (TFT) includes a
なお、図12の平面図では認識できないが、ソース電極3およびドレイン電極4とa−Si層(後述する真性半導体層、i・a−Si層)2との間には、オーミックコンタクト層(低抵抗半導体層、n+型のa−Si層)が介在している。これにより、ソース電極3とドレイン電極4との間のチャネル領域は、正電荷のゲート電圧Vgs(図13とともに後述する)の印加によってn−チャネル動作するTFT構造を形成する。
図12においては、図面の煩雑さを回避するために、ゲート電極1が形成される絶縁基板(ガラス基板)と、ゲート電極1の上面を覆うゲート絶縁膜との図示を省略している。また、ソース電極3およびドレイン電極4の各形状は、ここでは簡略化して示している。
Although not recognized in the plan view of FIG. 12, an ohmic contact layer (low level) is provided between the
In FIG. 12, illustration of an insulating substrate (glass substrate) on which the
図13は図12内のA−A’線による断面図である。
図13において、薄膜トランジスタは、ガラス基板(絶縁基板)10と、チャネル領域に対応するようにガラス基板10上に形成されたゲート電極1と、ゲート電極1を覆うようにガラス基板10上に形成されたゲート絶縁膜11と、TFTのチャネル領域に位置するようにゲート絶縁膜11を介してゲート電極1上に形成されたa−Si層2と、a−Si層2上に互いに対向配置されたソース電極3およびドレイン電極4と、a−Si層2と各電極3、4との接触面に形成されたオーミックコンタクト層12と、により構成されている。
13 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
In FIG. 13, the thin film transistor is formed on the glass substrate (insulating substrate) 10, the
a−Si層2の上面には、オーミックコンタクト層12が形成される。ソース電極3およびドレイン電極4は、オーミックコンタクト層12を介して、a−Si層2上に互いに対向配置され、TFT構造を形成する。a−Si層2とオーミックコンタクト層12との接触部には、コンタクト部13(点線参照)が形成される。
a−Si層2は、正電荷のゲート電圧Vgsの印加時において、ゲート電圧Vgsに応じた厚さのチャネルを形成するチャネル層2aと、チャネルが形成されずに抵抗成分として作用する抵抗層2b(抵抗成分)とに分けて考慮することができる。
An
The a-Si
次に、図12および図13に示した従来の薄膜トランジスタの製造工程について、概略的に説明する。
まず、ガラス基板10上にTFTのゲート電極1を形成し、P(プラズマ)−CVD法により、ゲート電極1上にゲート絶縁層11を形成する。
続いて、ゲート電極1上に、ゲート絶縁膜11を介してi(真性:intrinsic)・a−Si層を形成し、連続して、i・a−Si層の上面に、P−CVD法によりn+a−Si層からなるオーミックコンタクト層12を形成する。
Next, a manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIGS. 12 and 13 will be schematically described.
First, the
Subsequently, an i (intrinsic) · a-Si layer is formed on the
次に、フォトリソグラフィおよびエッチング法により、a−Si層2およびオーミックコンタクト層12からなるa−Si島を形成し、スパッタリング(Sputtering)法により、a−Si島の上にソース・ドレーン電極材料を成膜する。続いて、フォトリソグラフィおよびエッチング法により、図12のようにパターニング形成されたソース電極3およびドレイン電極4を形成する。
最後に、ドライエッチング法により、ソース電極3およびドレイン電極4をマスクとして、両電極の下以外のオーミックコンタクト層(n+a−Si層)12を除去し、図13に示すような薄膜トランジスタが完成する。
Next, an a-Si island composed of the a-Si
Finally, by dry etching, the ohmic contact layer (n + a-Si layer) 12 other than both electrodes is removed using the
次に、従来の薄膜トランジスタの動作について説明する。
図13において、ゲート電極1に正電荷のゲート電圧Vgsを印加すると、a−Si層2のチャネル層2aには、電子の通り道となるチャネルが形成される。このとき、ドレイン電極4に正電荷のドレイン電圧Vdsを印加してソース電極3を接地すると、両電極間の電位差により、a−Si層2のチャネル層2aにおいて、ドレイン電極4からソース電極3に向かって、ゲート電圧Vgsおよびドレイン電圧Vdsの大きさに依存したドレイン電流Ids(破線矢印参照)が流れる。
Next, the operation of the conventional thin film transistor will be described.
In FIG. 13, when a positively charged gate voltage Vgs is applied to the
ところで、一般に、液晶表示装置(LCD)に使用されているボトムゲート型のTFT構造においては、図13のように、a−Si層2とソース電極3およびドレイン電極4とは、a−Si層2の表面に形成されたオーミックコンタクト層12(n+a−Si層)を介して接続されている。
したがって、a−Si層2内のチャネル層2aにドレイン電流Idsが流れる場合には、ドレイン電極4とチャネル層2aとの間の抵抗層2bと、チャネル層2aとソース電極3との間の抵抗層2bとを介して、ドレイン電流Idsが流れることになる。
By the way, in a bottom gate type TFT structure generally used in a liquid crystal display device (LCD), as shown in FIG. 13, the a-Si
Therefore, when the drain current Ids flows through the
この結果、たとえばドレイン電圧Vdsが低下した場合には、a−Si層2内の抵抗層2bの厚さに依存して、ドレイン電流Idsが減少する。
ここで、TFT/LCDにおいて、TFTによる各液晶セルへの書き込み動作を考慮した場合、ドレイン電流Idsの減少により、画像の書き込み不足が発生し、直流バイアスが液晶に印加されることによる残像現象など、画質に悪影響を与える現象が発生する。
As a result, for example, when the drain voltage Vds decreases, the drain current Ids decreases depending on the thickness of the
Here, in the TFT / LCD, when writing operation to each liquid crystal cell by the TFT is taken into account, an insufficient image writing occurs due to a decrease in the drain current Ids, and an afterimage phenomenon caused by applying a DC bias to the liquid crystal. A phenomenon that adversely affects image quality occurs.
従来の薄膜トランジスタは、製造時にa−Si層2およびオーミックコンタクト層12を同時に形成してa−Si島を形成しているので、オーミックコンタクト層12がa−Si層2のチャネル層2aに直接接続されることがなく、ゲート電圧Vgsの印加時に、a−Si層2の抵抗層2bを介してドレイン電流Idsが流れることから、ドレイン電流Idsが減少するという課題があった。
特に、液晶表示装置に用いた場合には、ドレイン電流Idsの減少により、画像の書き込み不足が発生して、画質に悪影響を与えるという課題があった。
In the conventional thin film transistor, the a-Si
In particular, when it is used in a liquid crystal display device, there is a problem in that an insufficient image writing occurs due to a decrease in the drain current Ids, which adversely affects image quality.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ソース電極およびドレイン電極を、オーミックコンタクト層(低抵抗半導体層)を介して、i・a−Si層(真性半導体層)に形成されるチャネル層に直接接続されるように構成することにより、小さなドレイン電圧でも良好なドレイン電流が流れるTFT構造を実現することのできる薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびにその薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置およびOLED表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The source electrode and the drain electrode are connected to the i.a-Si layer (intrinsic semiconductor layer) through the ohmic contact layer (low resistance semiconductor layer). A thin film transistor capable of realizing a TFT structure in which a good drain current flows even with a small drain voltage, a manufacturing method thereof, a liquid crystal display device using the thin film transistor, and a liquid crystal display device using the thin film transistor An object is to obtain an OLED display device.
この発明に係る薄膜トランジスタは、絶縁基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して配置された真性半導体層と、真性半導体層上に低抵抗半導体層を介して配置されたソース電極およびドレイン電極と、を有し、ソース電極とドレイン電極との対向部にチャネル領域を形成する薄膜トランジスタであって、低抵抗半導体層は、真性半導体層のチャネル層が形成される部分(a−Si層の島の側面)の一部を覆うように形成され、ソース電極およびドレイン電極は、低抵抗半導体層を介して真性半導体層のチャネル層に接続されるように構成されたものである。 A thin film transistor according to the present invention includes a gate electrode formed on an insulating substrate, an intrinsic semiconductor layer disposed on the gate electrode via a gate insulating film, and a low resistance semiconductor layer disposed on the intrinsic semiconductor layer. A low-resistance semiconductor layer is a portion where a channel layer of an intrinsic semiconductor layer is formed (a thin film transistor having a source electrode and a drain electrode), and forming a channel region in a facing portion between the source electrode and the drain electrode ( the source electrode and the drain electrode are configured to be connected to the channel layer of the intrinsic semiconductor layer through the low-resistance semiconductor layer. is there.
また、この発明に係る薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上にゲート電極を形成するステップと、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して真性半導体層の島を形成するステップと、真性半導体層の島を含むゲート絶縁膜上に低抵抗半導体層を形成するステップと、真性半導体層の島の周辺端部を含む上部に、低抵抗半導体層を介してソース電極およびドレイン電極を形成し、ソース電極とドレイン電極との対向部にチャネル領域を形成するステップと、ソース電極およびドレイン電極の下部を除く低抵抗半導体層を除去するステップと、を備え、真性半導体層のチャネル層が形成される部分の一部を覆うように低抵抗半導体層を形成するものである。 The thin film transistor manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a gate electrode on an insulating substrate, a step of forming an island of an intrinsic semiconductor layer on the gate electrode via a gate insulating film, and an island of the intrinsic semiconductor layer. Forming a low-resistance semiconductor layer on the gate insulating film including, and forming a source electrode and a drain electrode through the low-resistance semiconductor layer on the upper portion including the peripheral edge of the island of the intrinsic semiconductor layer, A step of forming a channel region opposite to the drain electrode and a step of removing the low-resistance semiconductor layer excluding the lower portion of the source electrode and the drain electrode, wherein one of the portions where the channel layer of the intrinsic semiconductor layer is formed A low resistance semiconductor layer is formed so as to cover the portion.
この発明によれば、一般的なMOSトランジスタと同様に、ソース電極およびドレイン電極が真性半導体層中のチャネル層と直接コンタクト可能なTFT構造を形成することにより、ソース電極およびドレイン電極とチャネル層との間の抵抗を低減することができるので、小さなドレイン電圧でも良好なドレイン電流が流れる薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置およびOLED表示装置を得ることができる。 According to the present invention, as in a general MOS transistor, the source electrode and the drain electrode are formed in a TFT structure in which the source electrode and the drain electrode can be in direct contact with the channel layer in the intrinsic semiconductor layer. Therefore, a thin film transistor in which a good drain current flows even with a small drain voltage, a manufacturing method thereof, a liquid crystal display device using the thin film transistor, and an OLED display device can be obtained.
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1に係る薄膜トランジスタについて詳細に説明する。
ここでは、前述と同様に、真性半導体層および低抵抗半導体層としてa−Si層(アモルファスシリコン層)を用いた場合を例にとって説明する。
Hereinafter, the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Here, as described above, a case where an a-Si layer (amorphous silicon layer) is used as the intrinsic semiconductor layer and the low-resistance semiconductor layer will be described as an example.
図1はこの発明の実施の形態1に係る薄膜トランジスタを模式的に示す平面図であり、前述(図12参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。また、図1においても、煩雑さを回避するために、絶縁基板およびゲート絶縁膜(図2とともに後述する)の図示を省略している。
図1において、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aは、a−Si層2のチャネル層2aが形成される部分の一部に直接接続されるように形成されている。また、図1の平面図では認識できないが、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aの下面の全体には、オーミックコンタクト層12Aが介在されている。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a thin film transistor according to the first embodiment of the present invention. The same components as those described above (see FIG. 12) are denoted by the same reference numerals as those described above or “ Detailed description is omitted with “A”. Also in FIG. 1, in order to avoid complication, illustration of an insulating substrate and a gate insulating film (described later with reference to FIG. 2) is omitted.
In FIG. 1, the
図2は図1内のB−B’線による断面図であり、前述(図13参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
図2において、この発明の実施の形態1に係る薄膜トランジスタは、チャネル領域に対応するようにガラス基板10上に形成されたゲート電極1と、ゲート電極1を覆うようにガラス基板10上に形成されたゲート絶縁膜11と、チャネル領域に位置するようにゲート絶縁膜11上に形成されたa−Si層2と、a−Si層2上に対向配置されたソース電極3Aおよびドレイン電極4Aと、a−Si層2とソース電極3Aおよびドレイン電極4Aとの間に形成されたオーミックコンタクト層12Aと、を備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, and the same components as those described above (see FIG. 13) are denoted by the same reference numerals as those described above or denoted by “A” after the reference numerals. Detailed description is omitted.
In FIG. 2, the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention is formed on the
この場合、オーミックコンタクト層12Aは、a−Si層2の周辺端部の側面を覆うように形成されており、チャネル層2aの側面に接触している。
これにより、チャネル層2aの側面においても、オーミックコンタクト層12Aとのコンタクト部13Aが形成される。したがって、正電荷のゲート電圧Vgsの印加時において、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aは、オーミックコンタクト層12Aのコンタクト部13Aを介して、チャネル層2aと直接接続されるので、ドレイン電流Ids(破線矢印参照)は、抵抗層2bを介さずに流れる。
In this case, the
Thereby, the
次に、TFT製造工程を示す図3〜図6の平面図を参照しながら、図1および図2に示したこの発明の実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
まず、図3(第1ステップ)において、チャネル領域に対応するようにガラス基板10上にゲート電極1を形成する。
Next, a method for manufacturing the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the plan views of FIGS.
First, in FIG. 3 (first step), the
続いて、図4(第2ステップ)において、P−CVD法により、ゲート電極1の上面を含めてガラス基板10の全体を覆うように、ガラス基板10上にゲート絶縁膜11形成するとともに、連続して、チャネル領域に位置するようにゲート絶縁膜11上にi・a−Si層を形成し、続いて、フォトリソグラフィおよびエッチング法により、a−Si層2の島を形成する。
Subsequently, in FIG. 4 (second step), the
次に、図5(第3ステップ)において、P−CVD法により、ゲート電極1、ゲート絶縁膜11およびa−Si層2を含むガラス基板10の上面全体に、n+a−Si層からなるオーミックコンタクト層12Aを形成し、続いて、スパッタリング法により、オーミックコンタクト層12A上にソース・ドレーン電極材料を成膜し、フォトリソグラフィおよびエッチング法により、オーミックコンタクト層12Aを介したa−Si層2上で互いに対向するようにソース電極3Aおよびドレイン電極4Aを形成する。
Next, in FIG. 5 (third step), the entire upper surface of the
なお、図5(第3ステップ)においては、代表的にa−Si層2上のオーミックコンタクト層12A(n+a−Si層)のみを示しているが、この段階では、オーミックコンタクト層12Aは、ゲート絶縁膜11を含むガラス基板10上にも形成されている。
In FIG. 5 (third step), only the
最後に、図6(第4ステップ)において、ドライエッチング法により、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aの下部を除くすべてのオーミックコンタクト層12Aを除去し、ソース電極3Aとドレイン電極4Aとの間のオーミックコンタクト層12Aを除去する。これにより、図1および図2に示した薄膜トランジスタが構成される。
すなわち、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aの直下には、a−Si層2の周辺端部の側面と接触するオーミックコンタクト層12Aが必ず存在し、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aは、a−Si層2の島の端部とオーバーラップする形で必ず重なる構成となる。
Finally, in FIG. 6 (fourth step), all the ohmic contact layers 12A except for the lower portions of the
That is, there is always an
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、ゲート絶縁膜11およびi・a−Si層をP−CVD形成した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、トランジスタが形成されるゲート電極1上の内側にa−Si層2の島を形成した後、オーミックコンタクト層12A(n+a−Si層)をP−CVD形成することにより、a−Si層2の島の側面部分でもオーミックコンタクト層12Aとの接続が取れるようにし、その後、ゲート絶縁膜11およびオーミックコンタクト層12Aを介して、ゲート電極1上にソース電極3Aおよびドレイン電極4Aを形成し、余分なオーミックコンタクト層12Aを除去してTFT構造を得る。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, after the
この結果、ゲート電圧Vgsの印加によりa−Si層2内に形成されるチャネル層2aが、オーミックコンタクト層12Aを介して、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aと直接接続されるので、結晶シリコンを用いた一般的なMOSトランジスタと同様に、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタにおいても、抵抗層2bを介在させずに電流を流すことのできるTFT構造を実現することができる。
したがって、低いドレイン電圧Vdsでも、抵抗損失が低減されたドレイン電流Idsを良好に流すことができる。
また、書き込み抵抗の減少により、たとえば液晶表示装置の液晶への書き込み不足を低減することができる。
As a result, the
Therefore, even with a low drain voltage Vds, the drain current Ids with reduced resistance loss can be flowed satisfactorily.
Further, due to the decrease in write resistance, for example, insufficient writing to the liquid crystal of the liquid crystal display device can be reduced.
図7はこの発明の実施の形態1によるドレイン電流Idsの増加効果を示す特性図であり、各ゲート電圧Vgs(Vgs=20[V]、15[V]、10[V]、5[V])における、ドレイン電圧Vds(横軸)とドレイン電流Ids(縦軸)との関係を示している。図7において、点線曲線は、従来のTFT構造(図12、図13参照)による特性を示し、実線曲線は、この発明の実施の形態1(図1、図2参照)のTFT構造による特性を示す。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing an increase effect of the drain current Ids according to the first embodiment of the present invention. Each gate voltage Vgs (Vgs = 20 [V], 15 [V], 10 [V], 5 [V]) ) Shows the relationship between the drain voltage Vds (horizontal axis) and the drain current Ids (vertical axis). In FIG. 7, the dotted line curve shows the characteristics of the conventional TFT structure (see FIGS. 12 and 13), and the solid line curve shows the characteristics of the TFT structure of Embodiment 1 (see FIGS. 1 and 2) of the present invention. Show.
図7から明らかなように、この発明の実施の形態1によるドレイン電流Idsの特性(実線曲線)は、いずれのゲート電圧Vgsにおいても、従来特性(点線曲線)と比べて、低いドレイン電圧Vds(<20[V])において電流増加効果が顕著であり、低いドレイン電圧Vdsであってもドレイン電流Idsが良好に流れることが分かる。 As is apparent from FIG. 7, the drain current Ids characteristics (solid curve) according to the first embodiment of the present invention are lower than the conventional characteristics (dotted curve) at any gate voltage Vgs. <20 [V]), the current increase effect is remarkable, and it can be seen that the drain current Ids flows well even at a low drain voltage Vds.
従来のTFT構造(図12、図13)では、ドレイン電流Idsの経路であるa−Si層2内の抵抗層2b(抵抗成分)の影響により、ドレイン電圧Vdsが低くなると、ドレイン電流Idsが点線曲線のように減少してしまう。また、この場合、ゲート電極1に印加されるゲート電圧Vgsが低くなると、a−Si層2内のチャネル層2aの厚さも小さくなり、逆に抵抗層2bが大きくなるので、ドレイン電流Idsはさらに小さくなる。
In the conventional TFT structure (FIGS. 12 and 13), when the drain voltage Vds is lowered due to the influence of the
一方、この発明の実施の形態1のTFT構造(図1、図2)では、ゲート電極1に印加されるゲート電圧Vgsによりa−Si層2内に形成されるチャネル層2aと、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aとがオーミックコンタクト層12A(大きな抵抗成分を有していない)を介して直接接続されるので、抵抗層2bによる電流減少の影響を受けることなく、ドレイン電圧Vdsが低い領域においても良好にドレイン電流Idsを流すことができる。
On the other hand, in the TFT structure (FIGS. 1 and 2) according to the first embodiment of the present invention, the
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、チャネル保護膜について言及しなかったが、チャネル保護膜を有するチャネル保護型TFT構造に対しても適用可能なことは言うまでもない。
図8はチャネル保護型TFTの場合を例にとったこの発明の実施の形態2に係る薄膜トランジスタを示す平面図であり、図9は図8内のC−C’線による断面図である。図8、図9において、前述(図1、図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
この場合、ソース電極3Aとドレイン電極4Aとの間に位置するa−Si層2の上面にチャネル保護膜14が形成された点を除けば、前述の実施の形態1と同様である。
Although the channel protective film is not mentioned in the first embodiment, it is needless to say that the present invention can be applied to a channel protective TFT structure having a channel protective film.
FIG. 8 is a plan view showing a thin film transistor according to
In this case, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the channel
図8、図9のように、a−Si層2上にチャネル保護膜14を形成する場合、マスクを利用した通常の露光使用の場合であれば、a−Si層2の厚さ(通常100nm以下)に制限を設定する必要はない。
一方、ポジ型レジストを利用して、ガラス基板10の裏面からバックサイド露光を行うことによりチャネル保護膜14を形成する場合には、a−Si層2によって光が吸収されて露光強度が減衰するので、a−Si層2の厚さは、最大100nm前後に制限される。
As shown in FIGS. 8 and 9, when the channel
On the other hand, when the channel
実施の形態3.
また、上記実施の形態1では、a−Si層2、ソース電極3Aおよびドレイン電極4Aの平面形状について特に言及しなかったが、U字型TFT構造に対しても適用可能なことは言うまでもない。
図10はU字型TFTの場合を例にとったこの発明の実施の形態3に係る薄膜トランジスタを示す平面図であり、図11は図10内のD−D’線による断面図である。図10、図11において、前述(図1、図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。
In the first embodiment, the planar shapes of the
FIG. 10 is a plan view showing a thin film transistor according to a third embodiment of the present invention, taking the case of a U-shaped TFT as an example, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG. 10 and 11, the same parts as those described above (see FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals as those described above, or “B” after the reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この場合、ソース電極3Bは、大きなドレイン電流Idsを流せるように、ドレイン電極4Bの両側を包囲するように平面的にU字状に形成されており、ドレイン電極4Bは、ソース電極3BのU字状の中央部に配置されている。これにより、ゲート電極1、a−Si層2B、ソース電極3Bおよびドレイン電極4Bは、U字型TFT構造を実現している。
In this case, the
図10、図11のU字型TFT構造を適用する場合、ドレイン電極4Bが形成される下部のa−Si層2Bに、a−Si島の形成時に使用するマスクを利用してスリット15を形成し、ドレイン電極4Bの下部のオーミックコンタクト層12Bとa−Si層2Bの側壁とが接触するようにコンタクト部13Bを構成する必要がある。
これにより、前述と同様に、a−Si層2Bの抵抗層2bを介在させることなく、ドレイン電極4Bとチャネル層2aとを直接接続することができる。
When the U-shaped TFT structure of FIGS. 10 and 11 is applied, a
Thereby, similarly to the above, the
なお、上記実施の形態1〜3では、絶縁基板としてガラス基板10を用いたが、他の絶縁基板を用いてもよい。
また、真性半導体層および低抵抗半導体層としてa−Si層を用いたが、他の半導体層を用いてもよい。
また、上記薄膜トランジスタを、液晶表示装置の周辺回路部または画素部に適用してもよい。
In the first to third embodiments, the
Further, although the a-Si layer is used as the intrinsic semiconductor layer and the low resistance semiconductor layer, other semiconductor layers may be used.
The thin film transistor may be applied to a peripheral circuit portion or a pixel portion of a liquid crystal display device.
同様に、O(有機:organic)LED(Light−Emitting−Diode)表示装置に適用した場合にも、a−Si−TFTを使用したOLED表示装置の電荷保持特性を向上させることができる。
さらに、上記薄膜トランジスタは、表示装置の周辺回路部に用いられてもよく、大電流が要求されない画素部に用いられてもよい。
Similarly, when applied to an O (organic) LED (Light-Emitting-Diode) display device, the charge retention characteristics of the OLED display device using an a-Si-TFT can be improved.
Further, the thin film transistor may be used in a peripheral circuit portion of a display device or may be used in a pixel portion where a large current is not required.
1 ゲート電極、2、2B a−Si(アモルファスシリコン層、真性半導体層、i・a−Si層)、2a チャネル層、3b 抵抗層、3A、3B ソース電極、4A、4B ドレイン電極、10 ガラス基板(絶縁基板)、11 ゲート絶縁層、12 オーミックコンタクト層(低抵抗半導体層、n+a−Si層)、13A、13B コンタクト部、14 チャネル保護膜、15 スリット、Ids ドレイン電流、Vds ドレイン電圧、Vgs ゲート電圧。 1 gate electrode, 2, 2B a-Si (amorphous silicon layer, intrinsic semiconductor layer, i · a-Si layer), 2a channel layer, 3b resistance layer, 3A, 3B source electrode, 4A, 4B drain electrode, 10 glass substrate (Insulating substrate), 11 gate insulating layer, 12 ohmic contact layer (low resistance semiconductor layer, n + a-Si layer), 13A, 13B contact portion, 14 channel protective film, 15 slit, Ids drain current, Vds drain voltage, Vgs Gate voltage.
Claims (7)
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記低抵抗半導体層を介して前記真性半導体層のチャネル層が形成される部分に直接接続されるように構成されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。 A gate electrode formed on an insulating substrate; an intrinsic semiconductor layer disposed on the gate electrode via the gate insulating film; a source electrode disposed on the intrinsic semiconductor layer via a low-resistance semiconductor layer; and A thin film transistor having a drain electrode and forming a channel region in a facing portion between the source electrode and the drain electrode,
The thin film transistor according to claim 1, wherein the source electrode and the drain electrode are directly connected to a portion of the intrinsic semiconductor layer where the channel layer is formed via the low-resistance semiconductor layer.
前記真性半導体層の厚さは、100nm以下に設定されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタ。 A channel protective film formed on the upper surface of the channel region between the source electrode and the drain electrode;
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein a thickness of the intrinsic semiconductor layer is set to 100 nm or less.
前記絶縁基板上に前記ゲート電極を形成するステップと、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁膜を介して真性半導体層の島を形成するステップと、
前記真性半導体層の島を含む前記ゲート絶縁膜上に前記低抵抗半導体層を形成するステップと、
前記真性半導体層の島の周辺端部を含む上部に、前記低抵抗半導体層を介して前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、前記ソース電極と前記ドレイン電極との対向部に前記チャネル領域を形成するステップと、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の下部を除く前記低抵抗半導体層を除去するステップと、を備え、
前記真性半導体層のチャネル層が形成される部分の一部を覆うように前記低抵抗半導体層を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 It is a manufacturing method of the thin-film transistor of any one of Claim 1- Claim 4, Comprising:
Forming the gate electrode on the insulating substrate;
Forming an intrinsic semiconductor layer island on the gate electrode through the gate insulating film;
Forming the low-resistance semiconductor layer on the gate insulating film including the island of the intrinsic semiconductor layer;
The source electrode and the drain electrode are formed on the upper part including the peripheral edge of the island of the intrinsic semiconductor layer via the low-resistance semiconductor layer, and the channel region is formed at a portion facing the source electrode and the drain electrode. Forming step;
Removing the low-resistance semiconductor layer excluding the lower part of the source electrode and the drain electrode,
A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the low-resistance semiconductor layer is formed so as to cover a part of a portion of the intrinsic semiconductor layer where a channel layer is formed.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006296205A JP4420242B2 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE |
| KR1020070069904A KR101385471B1 (en) | 2006-10-31 | 2007-07-12 | Thin film transistor and method for fabricating the same, liquid crystal display device and organic light emitting diode display device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006296205A JP4420242B2 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008112926A true JP2008112926A (en) | 2008-05-15 |
| JP4420242B2 JP4420242B2 (en) | 2010-02-24 |
Family
ID=39445272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006296205A Active JP4420242B2 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4420242B2 (en) |
| KR (1) | KR101385471B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102015846B1 (en) * | 2012-11-26 | 2019-08-29 | 엘지디스플레이 주식회사 | Organic electro-luminescent device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0677486A (en) * | 1992-08-25 | 1994-03-18 | Nec Corp | Thin-film transistor element |
| KR100740938B1 (en) * | 2001-08-30 | 2007-07-19 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor substrate with laser irradiation mark |
| KR100835169B1 (en) * | 2001-12-28 | 2008-06-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | Manufacturing method of array substrate for liquid crystal display device with reflecting plate |
-
2006
- 2006-10-31 JP JP2006296205A patent/JP4420242B2/en active Active
-
2007
- 2007-07-12 KR KR1020070069904A patent/KR101385471B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101385471B1 (en) | 2014-04-16 |
| KR20080039194A (en) | 2008-05-07 |
| JP4420242B2 (en) | 2010-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101320181B (en) | Display device and method of manufacturing the same | |
| JP5384088B2 (en) | Display device | |
| JP5485517B2 (en) | Display device and manufacturing method thereof | |
| CN101414638B (en) | Display device and method of manufacturing display device | |
| JP2010135384A (en) | Thin film transistor array substrate, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device | |
| WO2011065059A1 (en) | Thin film transistor and manufacturing method for same, semiconductor device and manufacturing method for same, and display device | |
| WO2016098651A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same, and display device provided with semiconductor device | |
| JP2006317516A (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
| JP2009049244A (en) | Liquid crystal display | |
| JP2012003165A (en) | Liquid crystal display element | |
| JP5243686B2 (en) | Thin film transistor | |
| WO2015122393A1 (en) | Active matrix substrate | |
| JP2010039413A (en) | Display, and method for manufacturing the same | |
| US9478612B2 (en) | Thin film transistor and display device using the same | |
| US7994505B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| CN1873989B (en) | Thin film transistor and method of fabricating thin film transistor substrate | |
| JP5250832B2 (en) | Active matrix drive display device | |
| JPH1126768A (en) | Thin film transistor for liquid crystal display | |
| JP5111758B2 (en) | Thin film transistor | |
| JP5120828B2 (en) | Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof, and liquid crystal display panel having the same and manufacturing method | |
| US20160079393A1 (en) | Display apparatus and manufacturing method of the same | |
| JP4481942B2 (en) | Thin film transistor for display device, substrate using the transistor, display device, and manufacturing method thereof | |
| JP2005311037A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4420242B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND OLED LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE | |
| JP2014149340A (en) | Method for manufacturing liquid crystal display device and liquid crystal display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090127 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090416 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091110 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091124 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4420242 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131211 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |