[发明专利]显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有晶体管的显示装置，所述晶体管的沟道包括氧化物半导体膜。

背景技术

专利文献1公开了一种薄膜晶体管，其中，描述了在衬底上形成第一栅电极，形成第一栅极绝缘层以覆盖所述第一栅电极，在第一栅极绝缘层上形成采用氧化物半导体形成半导体层，在所述半导体层上形成第二栅极绝缘层，在所述第二栅极绝缘层上形成第二栅电极，以及，形成连接至所述半导体层的漏电极和源电极，其中，所述第二栅电极的厚度大于等于第一栅电极的厚度（权利要求1）。在专利文献1中，可以将上述薄膜晶体管用于液晶显示器或有机EL显示器的驱动场效应晶体管（第144段）。

[参考文献]

[专利文献1]日本公开专利申请No.2009-176865

发明内容

在专利文献1中，能够抑制薄膜晶体管的导通特性的凸起（bump）的生成。

然而，上述结构对于晶体管特性的改善仍然是不够的。考虑到上述，本发明的实施例的一个目的在于提供一种包括氧化物半导体膜的薄膜晶体管，其被用于诸如液晶显示器或有机EL显示器的显示装置的像素部分，并且其具有高可靠性。

在下述实验中，检验了氢对包括氧化物半导体膜的晶体管的影响。因而，发明人发现能够通过去除氢改善晶体管的特性，并且能够解决上述问题。

<实验氢与晶体管特性>

图1A和1B示出了包括氧化物半导体膜（在该实施例中，为非晶In-Ga-Zn-O膜，也称为a-IGZO）的实验晶体管和所述晶体管的特性的示意图。图1A示出了将通过等离子体CVD法形成的SiO_x（又称为PECVD-SiO_x）用于中间层膜的情况，而图1B示出了将通过溅射法形成的SiO_x（又称为溅射SiO_x）用于中间层膜的情况。在每一晶体管中除了上述以外的制造方法都是一样的。在采用通过等离子体CVD法形成的SiO_x时，获得了常通（normally-on）晶体管特性。此外，晶体管特性随测量温度发生的变化大。另一方面，在采用通过溅射法形成的SiO_x时，获得了常断（normally-off）晶体管特性，并且晶体管特性随测量温度发生的变化小。在通过二次离子质谱法测量这两个晶体管中的每一个的氢浓度时，发现采用通过等离子体CVD法形成的SiO_x的晶体管含有大量的氢；而采用通过溅射法形成的SiO_x的晶体管则含有少量的氢（图2）。

此外，为了弄清楚a-IGZO的电子学特性，通过第一理论计算对其进行分析。采用了(A)满足化学计量比例的a-IGZO和(B)添加了氢的a-IGZO，并计算电子态（electronic state）。采取了84个原子晶胞，In:Ga:Zn:O=1:1:1:4的成分比以及5.9g/cm³的密度，并通过经典分子动力学方法再现非晶结构，此外，还通过量子分子动力学方法进行对所述结构的优化。之后计算电子态。

在图3A和3B中示出了计算结果。图3A和3B示出了a-IGZO的DOS（态密度（Density Of States）、电子态密度（electron density of states））。能量表现为0（零）的点为费米能级。可以发现，在满足化学计量比例的(A)a-IGZO中，费米能级存在于价带中；而在添加了氢的(B)a-IGZO中，电子还存在于导带中。也就是说，发现在a-IGZO中，氢形成了施主能级，并提供电子。

去除氢就是去除氧化物半导体膜中的施主。所述氧化物半导体膜可以是通过去除施主而使其为本征或基本本征的半导体。

当在室温（25°C）测量其沟道具有降低的氢浓度的氧化物半导体膜的晶体管（沟道长度(L)=10.0μm，沟道宽度(W)=1m）的截止态电流时，截止态电流小于等于1×10^-12A（图4）。在将W转换为1μm时，截止态电流小于等于1×10^-18A。

所述氧化物半导体膜可以是通过使所述氧化物半导体膜中含有的氢原子的数量最小化而使其本征或者基本本征的半导体。因此，能够改善晶体管的特性，并且能够解决上述问题。