[发明专利]栅极绝缘膜、感放射线性组合物、硬化膜、半导体元件、半导体元件的制造方法及显示装置

说明书

本发明提供一种介电特性得到控制的栅极绝缘膜、所述栅极绝缘膜形成用的感放射线性组合物、硬化膜与半导体元件及半导体元件的制造方法、以及具有所述半导体元件的显示装置。作为半导体元件的TFT3具有半导体层6、栅极电极4及栅极绝缘膜5。栅极绝缘膜5包含硬化膜，所述硬化膜是使用含有以下成分的组合物而形成：[A]水解缩合物，[B]作为含有选自由铝、锆、钛、锌、铟、锡、锑、钡及铈所组成的组群中的至少一种金属的氧化物的金属氧化物粒子，以及[C]感放射线性酸产生剂或感放射线性碱产生剂。将TFT3作为开关元件而用于构成显示装置。

技术领域

本发明涉及一种栅极绝缘膜、组合物、硬化膜、半导体元件、半导体元件的制造方法及显示装置。

背景技术

使用液晶或有机电致发光(Electro Luminescence，EL)元件的显示装置具有薄型且消耗电力低等特征，被用于各种领域中。特别是依像素而分别设置作为半导体元件的薄膜晶体管(Thin Film Transister，TFT)来作为开关元件的有源矩阵(active matrix)式显示装置，其可以进行高精细的图像显示，且具有高的对比度等，显示品质优异。因此，有源矩阵式显示装置被用于电视(television)、监视器(monitor)、笔记本个人电脑(notepersonal computer)等中，而且被用于智能手机(smartphone)等便携式信息设备的显示装置，近年来特别是其市场规模不断扩大。

在有源矩阵式显示装置中所用的阵列基板上，形成了多条扫描线、及隔着绝缘膜与这些扫描线交叉的多条信号线，在扫描线与信号线的交叉部附近，设置着成为开关像素的开关元件的TFT。

以往的有源矩阵式显示装置中所用的TFT中，在绝缘性的基板上具有扫描信号线(栅极线)，在其上部具有栅极绝缘膜，在该栅极绝缘膜的上部具有半导体层，在半导体层上具有漏极电极(数据线)及源极电极，在源极电极上连接着透明的像素电极，对漏极电极(数据线)供给影像信号电压。在基板上先形成栅极电极的TFT结构通常被称为逆交错结构(底部栅极结构)。

另外，设置漏极电极、源极电极及半导体层之后，在半导体层上隔着栅极绝缘膜重叠栅极电极的TFT结构被称为正交错结构(顶部栅极结构)。

如此，对以往的有源矩阵式显示装置中所用的TFT来说，为了确保晶体管特性，栅极绝缘膜成为重要的构成要素。而且，栅极绝缘膜的性能有时对TFT的晶体管特性造成大的影响。

以前，在形成栅极绝缘膜时，一直使用作为无机材料的氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiN)等。其中，氮化硅可以形成致密的耐性高的膜，被视为对于要求高绝缘性的栅极绝缘膜来说优选的材料。

但是，氮化硅与氧化硅等相比，为具有更高的介电常数特性的材料。因此，若使用氮化硅来形成栅极绝缘膜，则有时于TFT中配线迟滞(阻容(Resistance-Capacitance，RC)迟滞)而令人担心。

另外，针对此种担心，在欲使利用氮化硅的栅极绝缘膜变厚来进行应对的情况下，栅极绝缘膜形成的工序的时间变长，担心TFT的生产性降低。

因此，例如已知以下技术：实现使用两种不同材料的二层绝缘结构化，以提高晶体管特性或者防止栅极电极与源极、漏极电极间的电路短路的能力(例如参考专利文献1及专利文献2)。

另外，关于二层结构的栅极绝缘膜，已知将一层设为包含氮化硅的膜、且将另一层设为包含介电常数更低的氧化硅的膜的技术(例如参考专利文献3)。通过选择这种构成材料，可以控制栅极绝缘膜的介电常数特性并且实现厚膜化，结果可以提高防止短路的能力并且防止配线迟滞的增大。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特愿昭62-219544号公报

[专利文献2]日本专利特开平6-61490号公报