[发明专利]薄膜晶体管和显示装置

说明书

本发明提供一种在具备氧化物半导体层薄膜的薄膜晶体管中，对于光或偏压应力等，阈值电压的变化量小且应力耐受性优异的薄膜晶体管。本发明的薄膜晶体管是具备栅电极、用于沟道层的氧化物半导体层、配置在栅电极与沟道层之间的栅极绝缘膜的薄膜晶体管，其中，构成氧化物半导体层的金属元素是从In、Ga、Zn和Sn所构成的组中选择的至少一种(其中，构成所述氧化物半导体层的金属元素由Sn与In和/或Zn构成的除外。)，并且与所述氧化物半导体层直接接触的栅极绝缘膜中的氢浓度控制在4原子％以下。

技术领域

本发明涉及用于液晶显示器和有机EL显示器等的显示装置的薄膜晶体管(TFT)、以及具备该薄膜晶体管的显示装置。

背景技术

非晶(非晶质)氧化物半导体与通用的非晶硅(a-Si)相比，具有高载流子迁移率(也称为场效应迁移率。以下，有时仅称为“迁移率”。)，光学带隙大，能够以低温成膜，因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驱动的新一代显示器或耐热性低的树脂基板等的应用(专利文献1等)。

氧化物半导体之中，特别是由铟、镓、锌和氧构成的非晶氧化物半导体(In-Ga-Zn-O，以下有时称为“IGZO”。)，因为具有非常高的载流子迁移率，所以优选使用。例如在非专利文献1和2中公开了将In∶Ga∶Zn＝1.1∶1.1∶0.9(原子％比)的氧化物半导体薄膜用于薄膜晶体管(TFT)的半导体层(活性层)。

将氧化物半导体作为薄膜晶体管的半导体层使用时，不仅要求载流子浓度(迁移率)高，而且还要求TFT的开关特性(晶体管特性、TFT特性)优异。具体来说，有如下要求：(1)通态电流(对栅电极和漏电极施加正电压时的最大漏电流)高；(2)断态电流(对栅电极施加负电压，对漏电极施加正电压时的漏电流)低；(3)SS值(Subthreshold Swing：亚阈值摆幅；使漏电流提高1个数量级所需要的栅电压)低；(4)阈值电压(对漏电极施加正电压，对栅电压施加正负任意一种电压时，漏电流开始流通的电压)不随时间上发生变化而保持稳定；并且，(5)迁移率高；等。

此外，使用了IGZO等氧化物半导体层的TFT，还要求对于电压施加或光照射等的应力的耐受性(应力耐受性)优异。例如所指出的有，对于栅电极持续施加电压时，或持续照射在半导体层发生吸收的蓝色波段的光时，在薄膜晶体管的栅极绝缘膜与半导体层界面，电荷被捕获，由于半导体层内部的电荷的变化，所以阈值电压向负侧大幅变化(偏移)，由此导致TFT的开关特性变化。若由于光照射或电压施加形成的应力导致开关特性变化，则招致显示装置自身的可靠性降低。

另外，在有机EL显示器中也同样，来自发光层的泄漏光照射到半导体层上，产生阈值电压等的值发生偏差、变动这样的问题。

特别是像这样的阈值电压的偏移会招致具备TFT的液晶显示器和有机EL显示器等的显示装置自身的可靠性降低，所以迫切希望应力耐受性的提高(应力施加前后的变化量少)。