[发明专利]显示装置用薄膜半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及对有源矩阵方式的液晶显示器以及有机EL显示器进行驱动的薄膜半导体器件，尤其涉及使沟道层为由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层的二层构造的显示装置用薄膜半导体器件的构造以及制造方法。

背景技术

近年来，作为替代液晶显示器的下一代平板显示器之一的利用了有机材料的电致发光(EL：Electroluminescence)的有机EL显示器受到注目。有机EL显示器是与电压驱动型的液晶显示器不同的电流驱动型的设备，急待开发作为有源矩阵方式的显示装置的驱动电路具有优异的导通截止特性的薄膜半导体器件。

以往，作为液晶显示器的驱动电路的薄膜半导体器件，存在将由非晶半导体形成的层作为单层使用于沟道层的薄膜半导体器件。这种薄膜半导体器件，虽然由于能带隙(band gap)大，因此截止电流低，但由于迁移率低，因此存在导通电流也低的问题。

另外，作为液晶显示器的驱动电路的薄膜半导体器件，存在将由多晶半导体形成的层作为单层使用于沟道层的薄膜半导体器件。这种薄膜半导体器件，与将由非晶半导体形成的层作为单层使用于沟道层的薄膜半导体器件相反，虽然由于迁移率高，因此导通电流大，但由于多晶半导体中存在晶界和缺陷，因此存在截止电流也高的问题。

对于这些问题，提出了使沟道层为由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层的二层构造的薄膜半导体器件(例如参照非专利文献1)。其认为：通过使沟道层为由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层的二层构造，使彼此的优点发挥作用，能够理想地得到与由单层的非晶半导体层形成的沟道层的情况相比较而导通电流也高、与由单层的多晶半导体层形成的沟道层的情况相比较而截止电流低的特性。

但是，作为现实的薄膜半导体器件，由于使沟道层为由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层的二层构造，彼此的缺点也发挥作用，所以并不一定能够在增大导通电流的同时使截止电流降低。即，作为电荷的移动路径，在源-漏电极间，经由由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层这两方的正沟道(front channel)中，电荷横穿由电阻大的非晶半导体层形成的沟道层而进行移动，所以存在导通电流会降低的问题。另外，作为电荷的移动路径，在源-漏电极间，当不仅产生经由由非晶半导体层形成的沟道层和由多晶半导体层形成的沟道层这两方的正沟道，还产生仅经由由非晶半导体层形成的沟道层的背沟道(back channel)时，则由非晶半导体层形成的沟道层会作为寄生的电流路径发挥作用，作为泄漏电流(leakage current)，截止电流会增加。

对于这些问题，作为使导通电流增大的公开技术，公开有使沟道层为凸形状的构造的薄膜半导体器件(例如参照专利文献1)。在该公开技术中，在成为电流路径的沟道层的凸形状的下部，在源-漏电极间电流经由沟道层的凸形状的两侧的下部流动时，沟道层的凸形状的两侧的下部的膜厚比沟道层的凸形状的上部的膜厚薄，所以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的横穿电阻抑制得较低，能够增加导通电流。另外，在源电极和漏电极之间，沟道层的凸形状的上部成为电阻。由此，抑制源电极和漏电极之间的背沟道中的电荷的移动。

另一方面，作为使截止电流降低的公开技术，有如下的技术：在使沟道层为由多晶半导体层形成的沟道层和由非晶半导体层形成的沟道层的二层构造的薄膜半导体器件中，在由非晶半导体层形成的沟道层具有通过过蚀刻(over etching)形成的凹部，在该凹部的内部形成具有与接触层的导电方式(导电类型)相反的导电方式的区域(例如参照专利文献2)。在该公开技术中，在由非晶半导体层形成的沟道层形成的凹部为与接触层相反的导电方式，因此具有能抑制电荷移动的优点。

现有技术文献

专利文献1：美国专利第6794682号说明书

专利文献2：日本特开2009-060096号公报

非专利文献1：Hatzopoulos et al.，IEEE ELECTRON DEVICELETTERS 28，803(2007)

发明内容

但是，在专利文献1公开的技术中，不过是通过将沟道层的凸形状的上部作为电阻使用来抑制电荷的移动，所以不过是在能作为电阻而抑制电荷移动的范围内对在源电极和漏电极之间的背沟道中的电荷移动进行抑制。因此，在上述现有技术中，存在即使使截止电流降低也无法超过作为电阻的限度而大幅度降低截止电流的问题。