[发明专利]薄膜晶体管及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管及显示装置。

背景技术

近年来，在具有绝缘表面的衬底(例如，玻璃衬底)上包括半导体薄膜(厚度近似为几nm至几百nm左右)的薄膜晶体管受到注目。薄膜晶体管已被广泛地应用于IC(集成电路)及电光装置那样的电子设备。尤其，正在加快开发作为以液晶显示装置等为代表的图像显示装置的开关元件的薄膜晶体管。在诸如液晶显示装置之类的图像显示装置中，利用非晶半导体膜或多晶半导体膜的薄膜晶体管被主要用作开关元件。进一步地，使用微晶半导体膜的薄膜晶体管已是众所周知(例如，专利文献1)。

当栅极电压变化时流过源极和漏极之间的电流的变化量越大，薄膜晶体管的性能越优越。用来表示当栅极电压变化时流过源极和漏极之间的电流的变化量，亚阈值已被广泛地知道。

另外，在薄膜晶体管中，需要减少光漏电流的量。光漏电流是指：当通过对薄膜晶体管的半导体层照射光而在该半导体层中引起光伏效应时产生的电流，该电流流过源极和漏极之间。因此，对于将薄膜晶体管的半导体层进行遮光的技术已经进行了很多研究(例如，专利文献2及专利文献3)。

〔参考〕

〔专利文献〕

[专利文献1]美国专利第4409134号

[专利文献2]日本已公开专利申请第H10-20298号

[专利文献3]日本已公开专利申请第H7-122754号

发明内容

例如，在应用于显示装置的薄膜晶体管中，通过光对半导体层进行照射，产生光漏电流。当产生光漏电流时，例如，显示装置的对比率会降低，这会使显示品质降低。为了抑制这种光漏电流，较佳地对半导体层进行遮光。例如，在光入射的一侧设置栅电极以重叠于所述半导体层。

但是，例如，在将非晶半导体层层叠于微晶半导体层上且栅电极重叠于这些半导体层的薄膜晶体管中，截止电流有增大的趋势。特别地，在V_gs＜0的情况下，随着栅极电压的降低，截止电流就显著地增大，换言之，截止电流发生明显的跳升。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种即使在利用栅电极对半导体层进行遮光的情况下截止电流也不会明显跳升的薄膜晶体管。

本发明的一个实施例是一种底栅型薄膜晶体管，其包括在载流子迁移率高的半导体层上层叠有载流子迁移率低的半导体层的半导体层。用栅电极对该半导体层的整个表面进行遮光，并且在载流子迁移率高的半导体层与漏电极彼此接触的部分处的势垒是高的。具体而言，使用功函数低的材料形成在上述部分处的漏电极。

本发明的一个实施例是一种薄膜晶体管，其包括：栅电极层；第一半导体层；载流子迁移率低于所述第一半导体层的第二半导体层，该第二半导体层设置在所述第一半导体层上并与该第一半导体层接触；设置在所述栅电极层和所述第一半导体层之间并与该栅电极层和第一半导体层相接触的栅极绝缘层；设置为接触于所述第二半导体层的杂质半导体层；以及设置为部分地接触于所述杂质半导体层和所述第一及第二半导体层的源电极层及漏电极层，其中所述第一半导体层在栅电极层一侧上的整个表面重叠于所述栅电极层；并且其中所述第一半导体层与所述源电极层及漏电极层相接触的部分的势垒大于等于0.5eV。

本发明的另一个实施例是一种薄膜晶体管，其包括：栅电极层；第一半导体层；载流子迁移率低于所述第一半导体层的第二半导体层，该第二半导体层设置在所述第一半导体层上并与该第一半导体层相接触；设置在所述栅电极层和所述第一半导体层之间并与该栅电极层和第一半导体层相接触的栅极绝缘层；设置为接触于所述第二半导体层的杂质半导体层；以及设置为部分地接触于所述杂质半导体层和所述第一及第二半导体层的源电极层及漏电极层，其中所述第一半导体层在栅电极层一侧上的整个表面重叠于所述栅电极层，并且其中形成所述源电极层及所述漏电极层的材料的功函数为φ，所述第一半导体层的电子亲和势(真空能级和所述第一半导体层的迁移率边缘的底部之间的差异)为χ，所述第一半导体层的禁带宽度为E_g，并且E_g+χ-φ大于等于0.5eV。

在具有上述结构的薄膜晶体管中，优选利用所述栅电极层对所述第一半导体层进行遮光。因此，栅电极层优选使用遮光材料形成。

在具有上述结构的薄膜晶体管中，所述第二半导体层的禁带宽度优选为大于所述源电极层及漏电极层所接触的所述第一半导体层的禁带宽度。这是因为如下缘故：当将第二半导体层的禁带宽度设定为大于第一半导体层的禁带宽度时，只需要至少考虑第一半导体层的势垒。