[发明专利]液晶显示装置

说明书

本申请是申请人为株式会社半导体能源研究所、申请号为200810133995.3、申请日为2008年7月17日、题为“液晶显示装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种将薄膜晶体管至少用于像素部的液晶显示装置。

背景技术

近年来，使用形成于具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度为几nm至几百nm左右)构成薄膜晶体管的技术正在受到关注。薄膜晶体管在如IC和电光学装置的电子装置中获得了广泛应用，特别地，正在加快开发作为图像显示装置的开关元件的薄膜晶体管。

将使用非晶半导体膜的薄膜晶体管、使用多晶半导体膜的薄膜晶体管等用作图像显示装置的开关元件。作为多晶半导体膜的形成方法，已知如下技术，即通过光学系统将脉冲振荡的受激准分子激光束加工成线形，将线形光束对非晶半导体膜照射并扫描，以使非晶半导体膜结晶化。

另外，将使用微晶半导体膜的薄膜晶体管用作图像显示装置的开关元件(参照专利文献1及专利文献2)。

作为制造薄膜晶体管的常规方法，已知如下方法：在将非晶硅膜形成在栅极绝缘膜上之后，在其上面形成金属膜，对该金属膜照射二极管激光，以将非晶硅膜改变为微晶硅膜(例如，参照非专利文献1)。在该方法中，形成在非晶硅膜上的金属膜是将二极管激光的光能转换为热能而提供的，必须在完成薄膜晶体管之后去除该金属膜。换言之，该方法是非晶半导体膜只受到来自金属膜的传导加热而被加热，以形成微晶半导体膜的方法。

[专利文献1]日本专利申请特开Hei4-242724号公报

[专利文献2]日本专利申请特开2005-49832号公报

[非专利文献1]Toshiaki Arai和其他，SID 07 DIGEST，2007，p.1370-1373

使用多晶半导体膜的薄膜晶体管具有如下优点：与使用非晶半导体膜的薄膜晶体管相比，其迁移率高2位数以上，并且可以在同一个衬底上集成地形成显示装置的像素部和其外围驱动电路。然而，与使用非晶半导体膜的情况相比，因为半导体膜的结晶化，制造工序变复杂，因而有降低成品率并提高成本的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种包括电特性良好且可靠性高的薄膜晶体管的液晶显示装置。

一种包括反交错型薄膜晶体管的液晶显示装置，所述反交错型薄膜晶体管具有将微晶半导体膜用作沟道形成区域的沟道截止结构，其中在反交错型薄膜晶体管中，在栅电极上形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成用作沟道形成区域的微晶半导体膜(也称为半晶半导体膜)，在微晶半导体膜上形成缓冲层，与微晶半导体膜的沟道形成区域重叠的区域地形成在缓冲层上的沟道保护层，在沟道保护层及缓冲层上形成一对源区及漏区，并且形成与源区及漏区接触的一对源电极及漏电极。

由于具有中间夹缓冲层在微晶半导体膜的沟道形成区域上提供沟道保护层(也简单地称为保护层)的结构，因此可以防止在进行工序时微晶半导体膜的沟道形成区域上的缓冲层受到损伤(受到当蚀刻时使用的等离子体或蚀刻剂的影响而导致的膜厚度的降低和氧化等)。由此，可以提高薄膜晶体管的可靠性。另外，由于微晶半导体膜的沟道形成区域上的缓冲层不被蚀刻，所以不需要将缓冲层的厚度形成为厚，而可以缩短成膜时间。另外，沟道保护层在形成源区及漏区的蚀刻工序中起到停止蚀刻的作用，从而也可以称为沟道停止层。

作为缓冲层使用非晶半导体膜，优选使用包含氮、氢和卤素中的任一种以上的非晶半导体膜。通过在非晶半导体膜中包含氮、氢和卤素中的任一种，可以抑制包含在微晶半导体膜中的结晶被氧化。微晶半导体膜的能隙为1.1eV至1.5eV，缓冲层的能隙比微晶半导体膜的大，其为1.6eV至1.8eV，并且缓冲层的迁移率低。缓冲层的迁移率典型为微晶半导体膜的迁移率的1/5至1/10。由此，沟道形成区域为微晶半导体膜，缓冲层为高电阻区域。另外，将包含在微晶半导体膜中的碳、氮、氧各个的浓度设定为3×10¹⁹atoms/cm³以下，优选为5×10¹⁸atoms/cm³以下。将微晶半导体膜的厚度设定为2nm至50nm(优选为10nm至30nm)即可。

缓冲层可以通过等离子体CVD法、溅射法等来形成。另外，可以在形成非晶半导体膜之后利用氮等离子体、氢等离子体或卤素等离子体对非晶半导体膜的表面进行处理来使非晶半导体膜的表面氮化、氢化或卤化。