有機発光表示装置およびその製造方法
【課題】有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、駆動トランジスタは、第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、第２半導体層上に積層される第１半導体層とからなる第２チャネル層を有する。
【解決手段】同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、駆動トランジスタは、第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、第２半導体層上に積層される第１半導体層とからなる第２チャネル層を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、有機発光表示装置）または液晶表示装置を用いた電子機器がある。このような電子機器すなわち有機発光表示装置または液晶表示装置において、マトリクス状に配置された表示素子が構成されており、表示素子は、複数の薄膜トランジスタにより駆動している。
【０００３】
表示素子が構成される有機発光表示装置は、２つの電極とその２つの電極間に発光層とを有する。このような有機発光表示装置では、それぞれの電極から電子または正孔が注入されて再結合し、基底状態に戻る際、エネルギーを放出しながら発光する。
【０００４】
また、このような有機発光表示装置において、アクティブマトリクス方式とパッシブマトリクス方式との駆動方式がある。アクティブマトリクス方式では、有機発光表示装置は、画素毎に、スイッチング素子（スイッチングトランジスタ）および電流駆動ドライブ素子（電流駆動トランジスタ）からなる薄膜トランジスタとキャパシタンスとで構成されている。目的の画素を選択するためのスイッチング素子がＯＮされると、データ線からのデータ電圧はキャパシタンスに記憶される。さらに、それらを電流駆動トランジスタのゲート電圧に印加し、電流供給線からの電流を電流駆動トランジスタのソースまたはドレイン電極に流すことにより発光素子に電流を供給する（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００５】
特許文献１では、チャネル層が非晶質シリコン膜の積層構造からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が多結晶シリコン、微結晶シリコンおよび非晶質シリコンの３層構造からなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。また、特許文献２では、チャネル層が微結晶シリコン膜単層または非晶質シリコン膜単層からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が非晶質シリコンからなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２２６６５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に開示される駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタを備える有機発光表示装置では、駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタそれぞれに要求される特性を十分に満たすことができない。
【０００８】
それは以下の理由からである。有機発光表示装置では、スイッチングトランジスタと駆動トランジスタとで要求される特性が異なる。すなわち、駆動トランジスタのチャネル層においては、有機発光素子に大きな電流を流す特性が必要とされており、スイッチングトランジスタのチャネル層にはオフ電流を下げる特性が要求されている。そのため、駆動トランジスタに大きな電流を流すには、多結晶または微結晶の半導体膜からなるチャネル層が必要であり、上記特許文献１および特許文献２に開示される非晶質シリコン膜の積層構造または非晶質シリコン膜単層からなるチャネル層では要求される特性を十分に満たせない。また、スイッチングトランジスタのチャネル層に、上記特許文献１に開示される多結晶または微結晶の半導体膜を用いた場合、チャネル層のバックチャネル側の界面に流れるオフ電流が増加してしまう。そのため、駆動トランジスタへ供給されるゲート電圧が減少し、表示品位が低下してしまう可能性がある。つまり、スイッチングトランジスタのチャネル層に要求される特性を十分に満たせない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題点に着目したものであり、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。それにより、有機発光表示装置の表示品位の特性を向上させることができる効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｇ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｈ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｉ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｊ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｋ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一態様に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する。
【００１４】
ここで、前記有機発光表示装置は、さらに、データ線、走査線および電流供給線を備え、前記スイッチングトランジスタは、さらに、前記走査線と電気的に接続される第１ゲート電極と、前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第１ゲート絶縁膜と、前記第１ゲート絶縁膜上における前記第１チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第１ソースまたは第１ドレイン電極とを有し、前記第１チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第１ゲート絶縁膜上に形成されており、前記駆動トランジスタは、さらに、前記スイッチングトランジスタの前記第１ソースまたは第１ドレイン電極の一方と接続されている第２ゲート電極と、前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第２ゲート絶縁膜と、前記第２ゲート絶縁膜上における前記第２チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第２ソースまたは第２ドレイン電極とを有し、前記第２チャネル層は、当該第２ゲート電極に対応する前記第２ゲート絶縁膜上に形成されているとしてもよい。
【００１５】
本態様によれば、駆動トランジスタのチャネル層は、下層から第２半導体層と第１半導体層とが積層された積層構造であり、スイッチングトランジスタのチャネル層は第１半導体層のみからなる構造である。つまり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとにおけるゲート電極側のチャネル層を構成する半導体層の結晶性は異なり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとの電流伝達の特性は異なる。それにより、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置を実現することができる。
【００１６】
また、前記第１半導体層は、非晶質の半導体からなり、前記第２半導体層は、多結晶の半導体からなるとしてもよい。
【００１７】
本態様によれば、第２半導体層は結晶質（微結晶も含む）の半導体からなることで、駆動トランジスタは高い移動度と、オン電流を有することが可能となる。そのため、有機ＥＬ素子へ大きな電流を供給することが可能となる。また、第１半導体層を非晶質の半導体とすることで、スイッチングトランジスタにおいては、第２半導体層の多結晶（微結晶も含む）の半導体をチャネル層として用いた場合と比べて、オフ電流を減らすことが可能となる。そのため、スイッチングトランジスタによるデータ電圧低下を抑制することができる。これは、第１半導体層の多結晶あるいは微結晶半導体を用いた場合、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加するためである。
【００１８】
このとき、前記第２半導体層は、非晶質の半導体を熱処理またはレーザにより結晶性を有した多結晶の半導体として形成されている。
【００１９】
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層では、前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、積層構造となっていてもよい。
【００２０】
本態様によれば、駆動トランジスタにおいて、第１半導体層を第２半導体層の上に積層構造とすることで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることが可能となり、オフ電流を抑制する効果が得られる。
【００２１】
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記スイッチングトランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層とが膜中に有する各水素含有量は、同じであるとしてもよく、前記スイッチングトランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記駆動トランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層の各膜厚は、同じであるとしてもよい。
【００２２】
本態様によれば、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとで用いる、第１半導体層の各膜厚と各膜中の水素含有量を同一とすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。
【００２３】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える有機発光表示装置として実現することができるだけでなく、有機発光表示装置に含まれる特徴的な手段をステップとする有機発光表示装置の製造方法として実現することができる。
【００２４】
本発明の一態様に係る有機発光表示装置の製造方法は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置の製造方法であって、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第２半導体層を形成する第１工程と、前記第２半導体層とは異なる結晶質である第１半導体層を形成する第２工程とを含み、前記第２工程において、前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第１半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とを形成する。
【００２５】
ここで、前記第１工程において、前記第２半導体層を、多結晶の半導体で形成し、前記第２工程において、前記第１半導体層を、非晶質の半導体で形成するとしてもよい。
【００２６】
また、前記第１工程において、前記第２半導体層を、非晶質半導体で形成した後、形成した非晶質半導体に熱処理またはレーザ処理を行うことで結晶性を有した多結晶の半導体にするとしてもよい。
【００２７】
（実施の形態）
以下、本発明における実施の形態の一例を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。図１では、スイッチングトランジスタ１を構成する薄膜トランジスタと駆動トランジスタ２を構成する薄膜トランジスタとの断面図を示しており、それらは共有の絶縁基板１０上に形成されている。
【００２９】
図１に示すように、駆動トランジスタ２は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板１０と、ゲート電極１２と、ゲート絶縁膜１３と、結晶質シリコン膜１５と、非晶質シリコン膜１６と、ｎ＋シリコン膜１７と、ソース・ドレイン電極１８とを備える。
【００３０】
絶縁基板１０は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極１２は、絶縁基板１０上に形成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属からなる。
【００３１】
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１２を覆うように形成され、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。なお、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００３２】
結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上に形成される。結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４（不図示）が形成され、その非晶質シリコン膜１４が熱処理あるいはレーザにより多結晶質化（微結晶化も含む）されることにより形成される。
【００３３】
なお、ここで言う多結晶とは、５０ｎｍ以上の結晶からなる狭義の意味での多結晶だけでなく、５０ｎｍ以下の結晶からなる狭義の意味での微結晶を含んだ広義の意味としている。以下、多結晶を広義の意味として記載する。
【００３４】
非晶質シリコン膜１６は、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５上に形成されている。このように、駆動トランジスタ２は、結晶質シリコン膜１５に非晶質シリコン膜１６が積層された構造のチャネル層を有する。
【００３５】
ｎ＋シリコン膜１７は、非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うように形成されている。
【００３６】
ソース・ドレイン電極１８は、ｎ＋シリコン膜１７上に形成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料からなる。
【００３７】
以上のように駆動トランジスタ２は、構成されている。
一方、スイッチングトランジスタ１は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板１０と、ゲート電極１１と、ゲート絶縁膜１３と、非晶質シリコン膜１６と、ｎ＋シリコン膜１７と、ソース・ドレイン電極１８とを備える。なお、駆動トランジスタ２と同様の要素には同一の符号を付している。
【００３８】
絶縁基板１０は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極１１は、絶縁基板１０上に形成され、ゲート電極１２同様に例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属からなる。
【００３９】
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１１を覆うように形成されている。ここで、ゲート絶縁膜１３は、上述したように、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。また、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００４０】
非晶質シリコン膜１６は、ゲート絶縁膜１３上に形成されている。ここで、結晶質シリコン膜１５がないのは、パターニングにより除去されたからである。つまり、非晶質シリコン膜１６は、パターニングで結晶質シリコン膜１５が除去されたゲート絶縁膜１３上に形成されている。このように、スイッチングトランジスタ１は、非晶質シリコン膜１６のみからなる構造のチャネル層を有する。
【００４１】
なお、スイッチングトランジスタ１における非晶質シリコン膜１６と駆動トランジスタ２における非晶質シリコン膜１６の膜厚は略等しいのが好ましい。また、スイッチングトランジスタ１における非晶質シリコン膜１６と駆動トランジスタ２における非晶質シリコン膜１６は、それぞれ水素を含有し、それら水素含有量は同一であるのが好ましい。
【００４２】
ｎ＋シリコン膜１７は、非晶質シリコン膜１６とゲート絶縁膜１３とを覆うように形成されている。
【００４３】
ソース・ドレイン電極１８は、ｎ＋シリコン膜１７上に形成されている。また、ソース・ドレイン電極１８は、上述したように例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料からなる。
【００４４】
以上のように、スイッチングトランジスタ１は構成されている。
このように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタであるスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２は、構成される。
【００４５】
図２は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。図２に示す有機発光表示装置は、スイッチングトランジスタ１と、駆動トランジスタ２と、データ線３と、走査線４と、電流供給線５と、キャパシタンス６と、有機ＥＬ素子７とを備える。
【００４６】
スイッチングトランジスタ１は、データ線３と走査線４とキャパシタンス６とに接続されている。
【００４７】
駆動トランジスタ２は、電流供給線５とキャパシタンス６と有機ＥＬ素子７とに接続されている。
【００４８】
データ線３は、有機ＥＬ素子７の画素の明暗を決めるデータ（電圧値の大小）が、有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００４９】
走査線４は、有機ＥＬ素子７の画素のスイッチ（ＯＮ／ＯＦＦ）を決めるデータが有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００５０】
電流供給線５は、駆動トランジスタ２に大きな電流を供給するための配線である。
キャパシタンス６は、電圧値（電荷）を一定時間保持する。
【００５１】
以上のように、本実施の形態における有機発光表示装置は構成されている。
次に、以上のように構成される有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２の製造方法について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。図４Ａ〜図４Ｋは、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【００５３】
まず、ゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）の成膜、パターニングを行う（Ｓ１０１）。
【００５４】
具体的には、絶縁基板１０上にスパッタ法によりゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）となる金属を堆積し、ホトおよびエッチングによりスイッチングトランジスタ１におけるゲート電極１１と駆動トランジスタにおけるゲート電極１２とを形成する（図４Ａ）。ここで、ゲート電極１１およびゲート電極１２は、モリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料で形成される。
【００５５】
続いて、ゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）上にゲート絶縁膜１３を成膜し（Ｓ１０２）、ゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜を成膜する（Ｓ１０３）。
【００５６】
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、ゲート電極１１およびゲート電極１２の上にすなわち絶縁基板１０とゲート電極１１とゲート電極１２とを覆うようにゲート絶縁膜１３を成膜し（図４Ｂ）、成膜したゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４を連続的に成膜する（図４Ｃ）。ここで、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。なお、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００５７】
続いて、非晶質シリコン膜１４を例えばレーザアニール法により結晶質シリコン膜１５にする（Ｓ１０４）。具体的には、成膜された非晶質シリコン膜１４に対して脱水素処理を実施する。その後、非晶質シリコン膜１４をレーザまたは熱アニール法により、多結晶質（微結晶を含む）にすることにより結晶質シリコン膜１５を形成する（図４Ｄ）。
【００５８】
続いて、駆動トランジスタ２となる領域である駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜を残すようにパターニングする（Ｓ１０５）。
【００５９】
具体的には、駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜１５を残すように結晶質シリコン膜１５を、ホトおよびエッチングによりパターニング形成する。ここで、結晶質シリコン膜１５は、駆動トランジスタ２のチャネル領域以上に残され、スイッチングトランジスタ１のチャネルとなる領域には残さないようにパターニングされる（図４Ｅ）。
【００６０】
続いて、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜し（Ｓ１０６）、駆動トランジスタ２のチャネル領域およびスイッチングトランジスタ１のチャネル領域のシリコン膜層をパターニングする（Ｓ１０７）。
【００６１】
具体的には、まず、水素プラズマ処理等により、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５に水素終端化処理を行う。次いで、プラズマＣＶＤ法により、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５上と、パターニングで結晶質シリコン膜１５が除去されたゲート絶縁膜１３上とに、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜する（図４Ｆ）。そして、駆動トランジスタ２のチャネル領域とスイッチングトランジスタ１のチャネル領域とが残るようにシリコン膜層（非晶質シリコン膜１６ならびに結晶質シリコン膜１５および非晶質シリコン膜１６の層）をパターニングし、除去すべき非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５とをエッチングにより除去する（図４Ｇ）。それにより、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２において所望のチャネル層を形成する。
【００６２】
ここで、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とにおける非晶質シリコン膜１６の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にする。それにより後に実施するチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできる。
【００６３】
続いて、ｎ＋シリコン膜１７とソース・ドレイン電極１８とを成膜する（Ｓ１０８）。
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、スイッチングトランジスタ１となる領域において非晶質シリコン膜１６とゲート絶縁膜１３とを覆うように、駆動トランジスタ２となる領域において非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うようｎ＋シリコン膜１７を成膜する（図４Ｈ）。
【００６４】
そして、成膜したｎ＋シリコン膜１７上に、スパッタ法によりソース・ドレイン電極１８となる金属が堆積される（図４Ｉ）。ここで、ソース・ドレイン電極は、モリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料で形成される。
【００６５】
続いて、ソース・ドレイン電極１８のパターニングを行う（Ｓ１０９）。そして、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし（Ｓ１０９）、また、２層目の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（Ｓ１１０）。
【００６６】
具体的には、ソース・ドレイン電極１８をホトおよびエッチングにより形成する（図４Ｊ）。また、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（図４Ｋ）。言い換えると、非晶質シリコン膜１６は、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部残すようにチャネルエッチングされる。
【００６７】
このようにして、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２が一括して形成される。
【００６８】
以上のように、有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２を製造する。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図である。
【００７０】
図５では、上記のように構成された有機発光表示装置のスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）特性を示している。具体的には、スイッチングトランジスタ１のＴＦＴ特性は実線で示されており、駆動トランジスタ２のＴＦＴ特性は点線で示されている。
【００７１】
図５に示されるように、スイッチングトランジスタ１では、オン電流＝７．０μＡ、オフ電流＝１．９ｐＡが得られ、駆動トランジスタ２においては、オン電流＝１１０μＡ、オフ電流＝１１．２ｐＡが得られている。ここで、オン電流はＶｇ＝５．０Ｖ時のドレイン電流、オフ電流はＶｇ＝−１０Ｖ時のドレイン電流値である。
【００７２】
このように、スイッチングトランジスタ１のオフ電流は、駆動トランジスタ２に比べて、およそ１０分の１の低減効果がある。一方、駆動トランジスタ２のオン電流は、スイッチングトランジスタ１に比べて、およそ１５倍の値が得られている。
【００７３】
以上のように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタでは、駆動トランジスタ２のチャネル層を結晶質シリコン膜１５と非晶質シリコン膜１６の積層構造とし、スイッチングトランジスタ１のチャネル層を非晶質シリコン膜１６のみとする。すなわち、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とは、ゲート絶縁膜１３側のチャネル層で異なる結晶性の半導体層を有する。それにより、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とは、異なる電流伝達の特性を有することができる。
【００７４】
具体的には、駆動トランジスタ２は、多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５を有することで、高い移動度とオン電流とを有することができる。したがって、有機ＥＬ素子７へ大きな電流を供給することが可能となる。
【００７５】
一方、スイッチングトランジスタ１は非晶質の半導体からなる非晶質シリコン膜１６のみを有することにより、スイッチングトランジスタ１において多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５がチャネル層として形成されている場合に比べて、オフ電流を減らすことができる。したがって、スイッチングトランジスタ１によるデータ電圧低下を抑制することができる。なお、ここで、スイッチングトランジスタ１が多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５がチャネル層として形成されている場合には、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加する。
【００７６】
また、駆動トランジスタ２は、非晶質シリコン膜１６が結晶質シリコン膜１５の上に積層された構造のチャネル層を有することで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることができ、オフ電流を抑制する効果が得られる。
【００７７】
また、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とにおける非晶質シリコン膜１６の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。
【００７８】
以上のように、本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。
【００７９】
以上、本発明の有機発光表示装置およびその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に利用でき、特に、共有基板上に素子構造が異なる複数の薄膜トランジスタを形成する技術を用いた電子機器を構成する有機発光表示装置およびその製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ スイッチングトランジスタ
２ 駆動トランジスタ
３ データ線
４ 走査線
５ 電流供給線
６ キャパシタンス
７ 有機ＥＬ素子
１０ 絶縁基板
１１、１２ ゲート電極
１３ ゲート絶縁膜
１４、１６ 非晶質シリコン膜
１５ 結晶質シリコン膜
１７ ｎ＋シリコン膜
１８ ソース・ドレイン電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、有機発光表示装置）または液晶表示装置を用いた電子機器がある。このような電子機器すなわち有機発光表示装置または液晶表示装置において、マトリクス状に配置された表示素子が構成されており、表示素子は、複数の薄膜トランジスタにより駆動している。
【０００３】
表示素子が構成される有機発光表示装置は、２つの電極とその２つの電極間に発光層とを有する。このような有機発光表示装置では、それぞれの電極から電子または正孔が注入されて再結合し、基底状態に戻る際、エネルギーを放出しながら発光する。
【０００４】
また、このような有機発光表示装置において、アクティブマトリクス方式とパッシブマトリクス方式との駆動方式がある。アクティブマトリクス方式では、有機発光表示装置は、画素毎に、スイッチング素子（スイッチングトランジスタ）および電流駆動ドライブ素子（電流駆動トランジスタ）からなる薄膜トランジスタとキャパシタンスとで構成されている。目的の画素を選択するためのスイッチング素子がＯＮされると、データ線からのデータ電圧はキャパシタンスに記憶される。さらに、それらを電流駆動トランジスタのゲート電圧に印加し、電流供給線からの電流を電流駆動トランジスタのソースまたはドレイン電極に流すことにより発光素子に電流を供給する（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００５】
特許文献１では、チャネル層が非晶質シリコン膜の積層構造からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が多結晶シリコン、微結晶シリコンおよび非晶質シリコンの３層構造からなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。また、特許文献２では、チャネル層が微結晶シリコン膜単層または非晶質シリコン膜単層からなる電流駆動トランジスタと、チャネル層が非晶質シリコンからなるスイッチングトランジスタとを備える表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２２６６５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に開示される駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタを備える有機発光表示装置では、駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタそれぞれに要求される特性を十分に満たすことができない。
【０００８】
それは以下の理由からである。有機発光表示装置では、スイッチングトランジスタと駆動トランジスタとで要求される特性が異なる。すなわち、駆動トランジスタのチャネル層においては、有機発光素子に大きな電流を流す特性が必要とされており、スイッチングトランジスタのチャネル層にはオフ電流を下げる特性が要求されている。そのため、駆動トランジスタに大きな電流を流すには、多結晶または微結晶の半導体膜からなるチャネル層が必要であり、上記特許文献１および特許文献２に開示される非晶質シリコン膜の積層構造または非晶質シリコン膜単層からなるチャネル層では要求される特性を十分に満たせない。また、スイッチングトランジスタのチャネル層に、上記特許文献１に開示される多結晶または微結晶の半導体膜を用いた場合、チャネル層のバックチャネル側の界面に流れるオフ電流が増加してしまう。そのため、駆動トランジスタへ供給されるゲート電圧が減少し、表示品位が低下してしまう可能性がある。つまり、スイッチングトランジスタのチャネル層に要求される特性を十分に満たせない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題点に着目したものであり、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。それにより、有機発光表示装置の表示品位の特性を向上させることができる効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｇ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｈ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｉ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｊ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｋ】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一態様に係る有機発光表示装置は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、前記スイッチングトランジスタは、第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、前記駆動トランジスタは、前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する。
【００１４】
ここで、前記有機発光表示装置は、さらに、データ線、走査線および電流供給線を備え、前記スイッチングトランジスタは、さらに、前記走査線と電気的に接続される第１ゲート電極と、前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第１ゲート絶縁膜と、前記第１ゲート絶縁膜上における前記第１チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第１ソースまたは第１ドレイン電極とを有し、前記第１チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第１ゲート絶縁膜上に形成されており、前記駆動トランジスタは、さらに、前記スイッチングトランジスタの前記第１ソースまたは第１ドレイン電極の一方と接続されている第２ゲート電極と、前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第２ゲート絶縁膜と、前記第２ゲート絶縁膜上における前記第２チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第２ソースまたは第２ドレイン電極とを有し、前記第２チャネル層は、当該第２ゲート電極に対応する前記第２ゲート絶縁膜上に形成されているとしてもよい。
【００１５】
本態様によれば、駆動トランジスタのチャネル層は、下層から第２半導体層と第１半導体層とが積層された積層構造であり、スイッチングトランジスタのチャネル層は第１半導体層のみからなる構造である。つまり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとにおけるゲート電極側のチャネル層を構成する半導体層の結晶性は異なり、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとの電流伝達の特性は異なる。それにより、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置を実現することができる。
【００１６】
また、前記第１半導体層は、非晶質の半導体からなり、前記第２半導体層は、多結晶の半導体からなるとしてもよい。
【００１７】
本態様によれば、第２半導体層は結晶質（微結晶も含む）の半導体からなることで、駆動トランジスタは高い移動度と、オン電流を有することが可能となる。そのため、有機ＥＬ素子へ大きな電流を供給することが可能となる。また、第１半導体層を非晶質の半導体とすることで、スイッチングトランジスタにおいては、第２半導体層の多結晶（微結晶も含む）の半導体をチャネル層として用いた場合と比べて、オフ電流を減らすことが可能となる。そのため、スイッチングトランジスタによるデータ電圧低下を抑制することができる。これは、第１半導体層の多結晶あるいは微結晶半導体を用いた場合、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加するためである。
【００１８】
このとき、前記第２半導体層は、非晶質の半導体を熱処理またはレーザにより結晶性を有した多結晶の半導体として形成されている。
【００１９】
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層では、前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、積層構造となっていてもよい。
【００２０】
本態様によれば、駆動トランジスタにおいて、第１半導体層を第２半導体層の上に積層構造とすることで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることが可能となり、オフ電流を抑制する効果が得られる。
【００２１】
また、本発明の一態様である有機発光表示装置は、前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記スイッチングトランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層とが膜中に有する各水素含有量は、同じであるとしてもよく、前記スイッチングトランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記駆動トランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層の各膜厚は、同じであるとしてもよい。
【００２２】
本態様によれば、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとで用いる、第１半導体層の各膜厚と各膜中の水素含有量を同一とすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。
【００２３】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える有機発光表示装置として実現することができるだけでなく、有機発光表示装置に含まれる特徴的な手段をステップとする有機発光表示装置の製造方法として実現することができる。
【００２４】
本発明の一態様に係る有機発光表示装置の製造方法は、同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置の製造方法であって、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第２半導体層を形成する第１工程と、前記第２半導体層とは異なる結晶質である第１半導体層を形成する第２工程とを含み、前記第２工程において、前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第１半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とを形成する。
【００２５】
ここで、前記第１工程において、前記第２半導体層を、多結晶の半導体で形成し、前記第２工程において、前記第１半導体層を、非晶質の半導体で形成するとしてもよい。
【００２６】
また、前記第１工程において、前記第２半導体層を、非晶質半導体で形成した後、形成した非晶質半導体に熱処理またはレーザ処理を行うことで結晶性を有した多結晶の半導体にするとしてもよい。
【００２７】
（実施の形態）
以下、本発明における実施の形態の一例を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を構成する薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。図１では、スイッチングトランジスタ１を構成する薄膜トランジスタと駆動トランジスタ２を構成する薄膜トランジスタとの断面図を示しており、それらは共有の絶縁基板１０上に形成されている。
【００２９】
図１に示すように、駆動トランジスタ２は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板１０と、ゲート電極１２と、ゲート絶縁膜１３と、結晶質シリコン膜１５と、非晶質シリコン膜１６と、ｎ＋シリコン膜１７と、ソース・ドレイン電極１８とを備える。
【００３０】
絶縁基板１０は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極１２は、絶縁基板１０上に形成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属からなる。
【００３１】
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１２を覆うように形成され、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。なお、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００３２】
結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上に形成される。結晶質シリコン膜１５は、ゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４（不図示）が形成され、その非晶質シリコン膜１４が熱処理あるいはレーザにより多結晶質化（微結晶化も含む）されることにより形成される。
【００３３】
なお、ここで言う多結晶とは、５０ｎｍ以上の結晶からなる狭義の意味での多結晶だけでなく、５０ｎｍ以下の結晶からなる狭義の意味での微結晶を含んだ広義の意味としている。以下、多結晶を広義の意味として記載する。
【００３４】
非晶質シリコン膜１６は、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５上に形成されている。このように、駆動トランジスタ２は、結晶質シリコン膜１５に非晶質シリコン膜１６が積層された構造のチャネル層を有する。
【００３５】
ｎ＋シリコン膜１７は、非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うように形成されている。
【００３６】
ソース・ドレイン電極１８は、ｎ＋シリコン膜１７上に形成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料からなる。
【００３７】
以上のように駆動トランジスタ２は、構成されている。
一方、スイッチングトランジスタ１は、逆スタガ型でチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、絶縁基板１０と、ゲート電極１１と、ゲート絶縁膜１３と、非晶質シリコン膜１６と、ｎ＋シリコン膜１７と、ソース・ドレイン電極１８とを備える。なお、駆動トランジスタ２と同様の要素には同一の符号を付している。
【００３８】
絶縁基板１０は、透明なガラスまたは石英からなる基板である。
ゲート電極１１は、絶縁基板１０上に形成され、ゲート電極１２同様に例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属からなる。
【００３９】
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１１を覆うように形成されている。ここで、ゲート絶縁膜１３は、上述したように、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。また、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００４０】
非晶質シリコン膜１６は、ゲート絶縁膜１３上に形成されている。ここで、結晶質シリコン膜１５がないのは、パターニングにより除去されたからである。つまり、非晶質シリコン膜１６は、パターニングで結晶質シリコン膜１５が除去されたゲート絶縁膜１３上に形成されている。このように、スイッチングトランジスタ１は、非晶質シリコン膜１６のみからなる構造のチャネル層を有する。
【００４１】
なお、スイッチングトランジスタ１における非晶質シリコン膜１６と駆動トランジスタ２における非晶質シリコン膜１６の膜厚は略等しいのが好ましい。また、スイッチングトランジスタ１における非晶質シリコン膜１６と駆動トランジスタ２における非晶質シリコン膜１６は、それぞれ水素を含有し、それら水素含有量は同一であるのが好ましい。
【００４２】
ｎ＋シリコン膜１７は、非晶質シリコン膜１６とゲート絶縁膜１３とを覆うように形成されている。
【００４３】
ソース・ドレイン電極１８は、ｎ＋シリコン膜１７上に形成されている。また、ソース・ドレイン電極１８は、上述したように例えばモリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料からなる。
【００４４】
以上のように、スイッチングトランジスタ１は構成されている。
このように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタであるスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２は、構成される。
【００４５】
図２は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の等価回路を示す図である。図２に示す有機発光表示装置は、スイッチングトランジスタ１と、駆動トランジスタ２と、データ線３と、走査線４と、電流供給線５と、キャパシタンス６と、有機ＥＬ素子７とを備える。
【００４６】
スイッチングトランジスタ１は、データ線３と走査線４とキャパシタンス６とに接続されている。
【００４７】
駆動トランジスタ２は、電流供給線５とキャパシタンス６と有機ＥＬ素子７とに接続されている。
【００４８】
データ線３は、有機ＥＬ素子７の画素の明暗を決めるデータ（電圧値の大小）が、有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００４９】
走査線４は、有機ＥＬ素子７の画素のスイッチ（ＯＮ／ＯＦＦ）を決めるデータが有機ＥＬ素子７の画素に伝達される配線である。
【００５０】
電流供給線５は、駆動トランジスタ２に大きな電流を供給するための配線である。
キャパシタンス６は、電圧値（電荷）を一定時間保持する。
【００５１】
以上のように、本実施の形態における有機発光表示装置は構成されている。
次に、以上のように構成される有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２の製造方法について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造工程を示すフローチャートである。図４Ａ〜図４Ｋは、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【００５３】
まず、ゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）の成膜、パターニングを行う（Ｓ１０１）。
【００５４】
具体的には、絶縁基板１０上にスパッタ法によりゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）となる金属を堆積し、ホトおよびエッチングによりスイッチングトランジスタ１におけるゲート電極１１と駆動トランジスタにおけるゲート電極１２とを形成する（図４Ａ）。ここで、ゲート電極１１およびゲート電極１２は、モリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料で形成される。
【００５５】
続いて、ゲート電極（ゲート電極１１およびゲート電極１２）上にゲート絶縁膜１３を成膜し（Ｓ１０２）、ゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜を成膜する（Ｓ１０３）。
【００５６】
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、ゲート電極１１およびゲート電極１２の上にすなわち絶縁基板１０とゲート電極１１とゲート電極１２とを覆うようにゲート絶縁膜１３を成膜し（図４Ｂ）、成膜したゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコン膜１４を連続的に成膜する（図４Ｃ）。ここで、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）または窒化珪素（ＳｉＮx）からなる。なお、ゲート絶縁膜１３は、酸化珪素（ＳｉＯx）と窒化珪素（ＳｉＮx）との積層構造からなっていても良い。
【００５７】
続いて、非晶質シリコン膜１４を例えばレーザアニール法により結晶質シリコン膜１５にする（Ｓ１０４）。具体的には、成膜された非晶質シリコン膜１４に対して脱水素処理を実施する。その後、非晶質シリコン膜１４をレーザまたは熱アニール法により、多結晶質（微結晶を含む）にすることにより結晶質シリコン膜１５を形成する（図４Ｄ）。
【００５８】
続いて、駆動トランジスタ２となる領域である駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜を残すようにパターニングする（Ｓ１０５）。
【００５９】
具体的には、駆動トランジスタ領域の結晶質シリコン膜１５を残すように結晶質シリコン膜１５を、ホトおよびエッチングによりパターニング形成する。ここで、結晶質シリコン膜１５は、駆動トランジスタ２のチャネル領域以上に残され、スイッチングトランジスタ１のチャネルとなる領域には残さないようにパターニングされる（図４Ｅ）。
【００６０】
続いて、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜し（Ｓ１０６）、駆動トランジスタ２のチャネル領域およびスイッチングトランジスタ１のチャネル領域のシリコン膜層をパターニングする（Ｓ１０７）。
【００６１】
具体的には、まず、水素プラズマ処理等により、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５に水素終端化処理を行う。次いで、プラズマＣＶＤ法により、パターニングで残された結晶質シリコン膜１５上と、パターニングで結晶質シリコン膜１５が除去されたゲート絶縁膜１３上とに、２層目の非晶質シリコン膜１６を成膜する（図４Ｆ）。そして、駆動トランジスタ２のチャネル領域とスイッチングトランジスタ１のチャネル領域とが残るようにシリコン膜層（非晶質シリコン膜１６ならびに結晶質シリコン膜１５および非晶質シリコン膜１６の層）をパターニングし、除去すべき非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５とをエッチングにより除去する（図４Ｇ）。それにより、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２において所望のチャネル層を形成する。
【００６２】
ここで、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とにおける非晶質シリコン膜１６の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にする。それにより後に実施するチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできる。
【００６３】
続いて、ｎ＋シリコン膜１７とソース・ドレイン電極１８とを成膜する（Ｓ１０８）。
具体的には、プラズマＣＶＤ法により、スイッチングトランジスタ１となる領域において非晶質シリコン膜１６とゲート絶縁膜１３とを覆うように、駆動トランジスタ２となる領域において非晶質シリコン膜１６と結晶質シリコン膜１５の側面とゲート絶縁膜１３とを覆うようｎ＋シリコン膜１７を成膜する（図４Ｈ）。
【００６４】
そして、成膜したｎ＋シリコン膜１７上に、スパッタ法によりソース・ドレイン電極１８となる金属が堆積される（図４Ｉ）。ここで、ソース・ドレイン電極は、モリブデン（Ｍｏ）若しくはＭｏ合金などの金属、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはＡｌ合金などの金属、銅（Ｃｕ）若しくはＣｕ合金などの金属、または、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）若しくはタングステン（Ｗ）等の金属の材料で形成される。
【００６５】
続いて、ソース・ドレイン電極１８のパターニングを行う（Ｓ１０９）。そして、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし（Ｓ１０９）、また、２層目の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（Ｓ１１０）。
【００６６】
具体的には、ソース・ドレイン電極１８をホトおよびエッチングにより形成する（図４Ｊ）。また、ｎ＋シリコン膜１７をエッチングし、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部エッチングする（図４Ｋ）。言い換えると、非晶質シリコン膜１６は、スイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のチャネル領域の非晶質シリコン膜１６を一部残すようにチャネルエッチングされる。
【００６７】
このようにして、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２が一括して形成される。
【００６８】
以上のように、有機発光表示装置の薄膜トランジスタすなわちスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２を製造する。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図である。
【００７０】
図５では、上記のように構成された有機発光表示装置のスイッチングトランジスタ１および駆動トランジスタ２のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）特性を示している。具体的には、スイッチングトランジスタ１のＴＦＴ特性は実線で示されており、駆動トランジスタ２のＴＦＴ特性は点線で示されている。
【００７１】
図５に示されるように、スイッチングトランジスタ１では、オン電流＝７．０μＡ、オフ電流＝１．９ｐＡが得られ、駆動トランジスタ２においては、オン電流＝１１０μＡ、オフ電流＝１１．２ｐＡが得られている。ここで、オン電流はＶｇ＝５．０Ｖ時のドレイン電流、オフ電流はＶｇ＝−１０Ｖ時のドレイン電流値である。
【００７２】
このように、スイッチングトランジスタ１のオフ電流は、駆動トランジスタ２に比べて、およそ１０分の１の低減効果がある。一方、駆動トランジスタ２のオン電流は、スイッチングトランジスタ１に比べて、およそ１５倍の値が得られている。
【００７３】
以上のように、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置の薄膜トランジスタでは、駆動トランジスタ２のチャネル層を結晶質シリコン膜１５と非晶質シリコン膜１６の積層構造とし、スイッチングトランジスタ１のチャネル層を非晶質シリコン膜１６のみとする。すなわち、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とは、ゲート絶縁膜１３側のチャネル層で異なる結晶性の半導体層を有する。それにより、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とは、異なる電流伝達の特性を有することができる。
【００７４】
具体的には、駆動トランジスタ２は、多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５を有することで、高い移動度とオン電流とを有することができる。したがって、有機ＥＬ素子７へ大きな電流を供給することが可能となる。
【００７５】
一方、スイッチングトランジスタ１は非晶質の半導体からなる非晶質シリコン膜１６のみを有することにより、スイッチングトランジスタ１において多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５がチャネル層として形成されている場合に比べて、オフ電流を減らすことができる。したがって、スイッチングトランジスタ１によるデータ電圧低下を抑制することができる。なお、ここで、スイッチングトランジスタ１が多結晶半導体からなる結晶質シリコン膜１５がチャネル層として形成されている場合には、バックチャネル界面側に流れるオフ電流が増加する。
【００７６】
また、駆動トランジスタ２は、非晶質シリコン膜１６が結晶質シリコン膜１５の上に積層された構造のチャネル層を有することで、ソース電極とドレイン電極間の抵抗を高くすることができ、オフ電流を抑制する効果が得られる。
【００７７】
また、駆動トランジスタ２とスイッチングトランジスタ１とにおける非晶質シリコン膜１６の膜厚と膜中の水素含有量とを同一にすることでチャネルエッチ工程のドライエッチングプロセスの仕様を同じにできるという効果がある。
【００７８】
以上のように、本発明によれば、有機発光表示装置の駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとに要求される特性を十分に満たす有機発光表示装置およびその製造方法を実現することができる。
【００７９】
以上、本発明の有機発光表示装置およびその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、有機発光表示装置およびその製造方法に利用でき、特に、共有基板上に素子構造が異なる複数の薄膜トランジスタを形成する技術を用いた電子機器を構成する有機発光表示装置およびその製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ スイッチングトランジスタ
２ 駆動トランジスタ
３ データ線
４ 走査線
５ 電流供給線
６ キャパシタンス
７ 有機ＥＬ素子
１０ 絶縁基板
１１、１２ ゲート電極
１３ ゲート絶縁膜
１４、１６ 非晶質シリコン膜
１５ 結晶質シリコン膜
１７ ｎ＋シリコン膜
１８ ソース・ドレイン電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、
前記スイッチングトランジスタは、
第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、
前記駆動トランジスタは、
前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する
有機発光表示装置。
【請求項２】
前記有機発光表示装置は、さらに、データ線、走査線および電流供給線を備え、
前記スイッチングトランジスタは、さらに、
前記走査線と電気的に接続される第１ゲート電極と、
前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第１ゲート絶縁膜と、
前記第１ゲート絶縁膜上における前記第１チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第１ソースまたは第１ドレイン電極とを有し、
前記第１チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第１ゲート絶縁膜上に形成されており、
前記駆動トランジスタは、さらに、
前記スイッチングトランジスタの前記第１ソースまたは第１ドレイン電極の一方と接続されている第２ゲート電極と、
前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第２ゲート絶縁膜と、
前記第２ゲート絶縁膜上における前記第２チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第２ソースまたは第２ドレイン電極とを有し、
前記第２チャネル層は、当該第２ゲート電極に対応する前記第２ゲート絶縁膜上に形成されている
請求項１に記載の有機発光表示装置。
【請求項３】
前記第１半導体層は、非晶質の半導体からなり、前記第２半導体層は、多結晶の半導体からなる
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項４】
前記第２半導体層は、非晶質の半導体を熱処理またはレーザにより結晶性を有した多結晶の半導体として形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
【請求項５】
前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層では、前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、積層構造となっている
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項６】
前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記スイッチングトランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層とが膜中に有する各水素含有量は、同じである
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項７】
前記スイッチングトランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記駆動トランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層の各膜厚は、同じである
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項８】
同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置の製造方法であって、
前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第２半導体層を形成する第１工程と、
前記第２半導体層とは異なる結晶質である第１半導体層を形成する第２工程とを含み、
前記第２工程において、
前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第１半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とを形成する
有機発光表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程において、前記第２半導体層を、多結晶の半導体で形成し、
前記第２工程において、前記第１半導体層を、非晶質の半導体で形成する
請求項８に記載の有機発光表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、前記第２半導体層を、非晶質半導体で形成した後、形成した非晶質半導体に熱処理またはレーザ処理を行うことで結晶性を有した多結晶の半導体にする
請求項９に記載の有機発光表示装置の製造方法。
【請求項１】
同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置であって、
前記スイッチングトランジスタは、
第１半導体層からなる第１チャネル層を有し、
前記駆動トランジスタは、
前記第１半導体層とは異なる結晶質である第２半導体層と、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とからなる第２チャネル層とを有する
有機発光表示装置。
【請求項２】
前記有機発光表示装置は、さらに、データ線、走査線および電流供給線を備え、
前記スイッチングトランジスタは、さらに、
前記走査線と電気的に接続される第１ゲート電極と、
前記基板上に、前記ゲート電極を覆うよう形成されている第１ゲート絶縁膜と、
前記第１ゲート絶縁膜上における前記第１チャネル層の両端に形成され、前記データ線と電気的に接続される第１ソースまたは第１ドレイン電極とを有し、
前記第１チャネル層は、当該ゲート電極に対応する前記第１ゲート絶縁膜上に形成されており、
前記駆動トランジスタは、さらに、
前記スイッチングトランジスタの前記第１ソースまたは第１ドレイン電極の一方と接続されている第２ゲート電極と、
前記基板上に、当該ゲート電極を覆うよう形成されている第２ゲート絶縁膜と、
前記第２ゲート絶縁膜上における前記第２チャネル層の両端に形成され、前記電流供給線と電気的に接続される第２ソースまたは第２ドレイン電極とを有し、
前記第２チャネル層は、当該第２ゲート電極に対応する前記第２ゲート絶縁膜上に形成されている
請求項１に記載の有機発光表示装置。
【請求項３】
前記第１半導体層は、非晶質の半導体からなり、前記第２半導体層は、多結晶の半導体からなる
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項４】
前記第２半導体層は、非晶質の半導体を熱処理またはレーザにより結晶性を有した多結晶の半導体として形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
【請求項５】
前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層では、前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、積層構造となっている
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項６】
前記駆動トランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記スイッチングトランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層とが膜中に有する各水素含有量は、同じである
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項７】
前記スイッチングトランジスタの前記第２チャネル層における第１半導体層と前記駆動トランジスタの前記第１チャネル層における第１半導体層の各膜厚は、同じである
請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
【請求項８】
同一の基板上に形成された逆スタガ型のスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタを備える有機発光表示装置の製造方法であって、
前記駆動トランジスタのチャネル層を構成する第２半導体層を形成する第１工程と、
前記第２半導体層とは異なる結晶質である第１半導体層を形成する第２工程とを含み、
前記第２工程において、
前記スイッチングトランジスタのチャネル層を構成する前記第１半導体層と、前記駆動トランジスタのチャネル層を構成し、前記第２半導体層上に積層される前記第１半導体層とを形成する
有機発光表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程において、前記第２半導体層を、多結晶の半導体で形成し、
前記第２工程において、前記第１半導体層を、非晶質の半導体で形成する
請求項８に記載の有機発光表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、前記第２半導体層を、非晶質半導体で形成した後、形成した非晶質半導体に熱処理またはレーザ処理を行うことで結晶性を有した多結晶の半導体にする
請求項９に記載の有機発光表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６１０９８（Ｐ２０１１−６１０９８Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１１１６（Ｐ２００９−２１１１１６）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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