(57)【要約】【課題】信頼性の高い薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供する。【解決手段】薄膜トランジスタ１００を備える薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板２０）の製造方法であって、薄膜トランジスタ１００の上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層２００を形成する工程と、平坦化層２００を形成した後に、２４０℃以下の温度で加熱する工程とを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタの上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層を形成した後に、２４０℃以下の温度で加熱する工程とを含む
薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２】
前記加熱する工程では、２００℃以上の温度で加熱する
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記平坦化層を形成する工程では、前記ポリイミド材料を成膜した後、２５０℃以上の温度で加熱することで、前記平坦化層を形成する
請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタの製造方法は、さらに、
前記加熱する工程の後に、前記平坦化層上に画素電極を形成する工程を含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタの製造方法は、さらに、
前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極の上方に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の一方に接続された配線層を形成する工程を含み、
前記平坦化層を形成する工程では、前記配線層の上方に前記平坦化層を形成する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタの半導体層は、酸化物半導体である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項７】
前記酸化物半導体は、透明アモルファス酸化物半導体である
請求項６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｓｅ）表示装置などのアクティブマトリクス方式の表示装置には、スイッチング素子又は駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が広く用いられている。
【０００３】
近年、ＴＦＴのチャネル層に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩｎＧａＯ）、又は、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）などの酸化物半導体を用いた構成について、研究開発が積極的に進められている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタが開示されている。酸化物半導体をチャネル層に用いたＴＦＴは、オフ電流が小さく、アモルファス状態でも高いキャリア移動度を持ち、低温プロセスで形成可能であるという特徴を持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の薄膜トランジスタでは、ゲート電圧に対するキャリア移動度を示す曲線（以下、「移動度曲線」と記載）において、閾値電圧（具体的には、薄膜トランジスタがオン状態になるゲート−ソース間電圧）付近でピークが発生する場合がある。移動度曲線のピークが発生することにより、薄膜トランジスタの動作が不安定になり、信頼性が低くなる。
【０００６】
そこで、本開示は、信頼性が高い薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、前記薄膜トランジスタの上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層を形成した後に、２４０℃以下の温度で加熱する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、信頼性が高い薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一部切り欠き斜視図である。
【図２】実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置のピクセルバンクの一例を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置における画素回路の構成を示す電気回路図である。
【図４】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の一例を示す概略断面図である。
【図５Ａ】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図５Ｂ】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図５Ｃ】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図５Ｄ】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態に係るキャリア移動度の正規確率プロットを示す図である。
【図７】実施の形態に係るキャリア移動度について、平均値とばらつきとの相関を示す図である。
【図８】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法における加熱温度の一例を示す図である。
【図９】実施の形態に係る加熱工程と移動度曲線のピークとの関係を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の概要）
本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、薄膜トランジスタの上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層を形成する工程と、平坦化層を形成した後に、２４０℃以下の温度で加熱する工程とを含む。
【００１１】
これにより、２４０℃以下の低温の加熱処理を行うことで、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。例えば、平坦化層を形成するまでの工程において高温での加熱処理が行われた場合には、移動度曲線のピークが発生する。この場合であっても、平坦化層を形成した後に２４０℃以下の低温で加熱処理を行うので、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。したがって、薄膜トランジスタの信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、加熱する工程では、２００℃以上の温度で加熱してもよい。
【００１３】
これにより、２００℃以上、２４０℃以下の温度で加熱処理を行うことができるので、移動度曲線のピークの発生を適切に抑制することができる。
【００１４】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、平坦化層を形成する工程では、ポリイミド材料を成膜した後、２５０℃以上の温度で加熱することで、平坦化層を形成してもよい。
【００１５】
これにより、成膜したポリイミド材料を２５０℃以上の温度で加熱することで、ポリイミド材料の焼き締めを行い、膜質の良い平坦化層を形成することができる。また、平坦化層の焼き締めによって平坦化層からの材料の拡散を抑制し、平坦化層の上方に発光層を形成した場合に、当該発光層の膜質に与える影響を低減することができる。そして、２５０℃以上の加熱処理によって移動度曲線のピークが発生した薄膜トランジスタに対して低温での加熱処理を行うので、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。
【００１６】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、薄膜トランジスタの製造方法は、さらに、加熱する工程の後に、平坦化層上に画素電極を形成する工程を含んでもよい。
【００１７】
これにより、画素電極を形成する前に加熱処理を行うので、当該加熱処理の後に成膜される有機層などに、当該加熱処理による熱の影響が及ぶのを抑制することができる。
【００１８】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、薄膜トランジスタの製造方法は、さらに、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極の上方に、ソース電極及びドレイン電極の一方に接続された配線層を形成する工程を含み、平坦化層を形成する工程では、配線層の上方に平坦化層を形成してもよい。
【００１９】
これにより、配線層を形成することでレイアウトの自由度を高めることができる。
【００２０】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、薄膜トランジスタの半導体層は、酸化物半導体であってもよい。
【００２１】
これにより、酸化物半導体をチャネル層として備える薄膜トランジスタは移動度曲線のピークが発生しやすいので、２４０℃以下の加熱処理を行うことで、移動度曲線のピークの発生を適切に抑制することができる。
【００２２】
また、例えば、本開示の一態様に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法では、酸化物半導体は、透明アモルファス酸化物半導体であってもよい。
【００２３】
以下、薄膜トランジスタ基板及びその製造方法、並びに、薄膜トランジスタ基板を備える表示装置の一実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示における好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示における最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２４】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００２５】
（実施の形態１）
［有機ＥＬ表示装置］
まず、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１０の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１０の一部切り欠き斜視図である。図２は、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１０のピクセルバンクの一例を示す斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置１０は、複数個の薄膜トランジスタが配置されたＴＦＴ基板（ＴＦＴアレイ基板）２０と、下部電極である陽極４１、有機材料からなる発光層であるＥＬ層４２及び透明な上部電極である陰極４３からなる有機ＥＬ素子（発光部）４０との積層構造により構成される。
【００２７】
ＴＦＴ基板２０には複数の画素３０がマトリクス状に配置されており、各画素３０には画素回路３１が設けられている。
【００２８】
有機ＥＬ素子４０は、複数の画素３０のそれぞれに対応して形成されており、各画素３０に設けられた画素回路３１によって各有機ＥＬ素子４０の発光の制御が行われる。有機ＥＬ素子４０は、複数の薄膜トランジスタを覆うように形成された層間絶縁膜（平坦化層）の上に形成される。
【００２９】
また、有機ＥＬ素子４０は、陽極４１と陰極４３との間にＥＬ層４２が配置された構成となっている。陽極４１とＥＬ層４２との間にはさらに正孔輸送層が積層形成され、ＥＬ層４２と陰極４３との間にはさらに電子輸送層が積層形成されている。なお、陽極４１と陰極４３との間には、その他の有機機能層が設けられていてもよい。
【００３０】
各画素３０は、それぞれの画素回路３１によって駆動制御される。また、ＴＦＴ基板２０には、画素３０の行方向に沿って配置される複数のゲート配線（走査線）５０と、ゲート配線５０と交差するように画素３０の列方向に沿って配置される複数のソース配線（信号配線）６０と、ソース配線６０と平行に配置される複数の電源配線（図１では省略）とが形成されている。各画素３０は、例えば、直交するゲート配線５０とソース配線６０とによって区画されている。
【００３１】
ゲート配線５０は、各画素回路３１に含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタのゲート電極と行毎に接続されている。ソース配線６０は、各画素回路３１に含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタのソース電極と列毎に接続されている。電源配線は、各画素回路３１に含まれる駆動素子として動作する薄膜トランジスタのドレイン電極と列毎に接続されている。
【００３２】
図２に示すように、有機ＥＬ表示装置１０の各画素３０は、３色（赤色、緑色、青色）のサブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂによって構成されており、これらのサブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、表示面上に複数個マトリクス状に配列されるように形成されている。各サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、バンク２１によって互いに分離されている。
【００３３】
バンク２１は、ゲート配線５０に平行に延びる突条と、ソース配線６０に平行に延びる突条とが互いに交差するように、格子状に形成されている。そして、この突条で囲まれる部分（すなわち、バンク２１の開口部）の各々とサブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの各々とが一対一で対応している。なお、本実施の形態において、バンク２１はピクセルバンクとしたが、ラインバンクとしても構わない。
【００３４】
陽極４１は、ＴＦＴ基板２０上の層間絶縁膜（平坦化層）上でかつバンク２１の開口部内に、サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ毎に形成されている。同様に、ＥＬ層４２は、陽極４１上でかつバンク２１の開口部内に、サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ毎に形成されている。透明な陰極４３は、複数のバンク２１上で、かつ、全てのＥＬ層４２（全てのサブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を覆うように、連続的に形成されている。
【００３５】
さらに、画素回路３１は、各サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ毎に設けられており、各サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと、対応する画素回路３１とは、コンタクトホール及び中継電極によって電気的に接続されている。なお、サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、ＥＬ層４２の発光色が異なることを除いて同一の構成である。
【００３６】
ここで、画素３０における画素回路３１の回路構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１０における画素回路３１の構成を示す電気回路図である。
【００３７】
図３に示すように、画素回路３１は、駆動素子として動作する薄膜トランジスタ３２と、スイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ３３と、対応する画素３０に表示するためのデータを記憶するキャパシタ３４とで構成される。本実施の形態において、薄膜トランジスタ３２は、有機ＥＬ素子４０を駆動するための駆動トランジスタであり、薄膜トランジスタ３３は、画素３０を選択するためのスイッチングトランジスタである。
【００３８】
薄膜トランジスタ３２は、薄膜トランジスタ３３のドレイン電極３３ｄ及びキャパシタ３４の一端に接続されるゲート電極３２ｇと、電源配線７０に接続されるドレイン電極３２ｄと、キャパシタ３４の他端と有機ＥＬ素子４０の陽極４１とに接続されるソース電極３２ｓと、半導体膜（図示せず）とを備える。この薄膜トランジスタ３２は、キャパシタ３４が保持しているデータ電圧に対応する電流を電源配線７０からソース電極３２ｓを通じて有機ＥＬ素子４０の陽極４１に供給する。これにより、有機ＥＬ素子４０では、陽極４１から陰極４３へと駆動電流が流れてＥＬ層４２が発光する。
【００３９】
薄膜トランジスタ３３は、ゲート配線５０に接続されるゲート電極３３ｇと、ソース配線６０に接続されるソース電極３３ｓと、キャパシタ３４の一端及び薄膜トランジスタ３２のゲート電極３２ｇに接続されるドレイン電極３３ｄと、半導体膜（図示せず）とを備える。この薄膜トランジスタ３３は、接続されたゲート配線５０及びソース配線６０に所定の電圧が印加されると、当該ソース配線６０に印加された電圧がデータ電圧としてキャパシタ３４に保存される。
【００４０】
なお、上記構成の有機ＥＬ表示装置１０では、ゲート配線５０とソース配線６０との交点に位置する画素３０毎に表示制御を行うアクティブマトリクス方式が採用されている。これにより、各画素３０（各サブ画素３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）の薄膜トランジスタ３２及び３３によって、対応する有機ＥＬ素子４０が選択的に発光し、所望の画像が表示される。
【００４１】
［薄膜トランジスタ］
以下では、本実施の形態に係る薄膜トランジスタについて、図４を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、かつ、チャネル保護型の薄膜トランジスタである。
【００４２】
図４は、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０の概略断面図である。
【００４３】
図４に示すように、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０は、基板１１０と、ゲート電極１２０と、ゲート絶縁層１３０と、酸化物半導体層１４０と、チャネル保護層１５０と、ソース電極１６０ｓと、ドレイン電極１６０ｄと、層間絶縁層１７０と、配線層１８０と、配線保護層１９０と、平坦化層２００と、画素電極２１０とを備える。なお、ＴＦＴ基板２０において、薄膜トランジスタ１００は、ゲート電極１２０と、ゲート絶縁層１３０と、酸化物半導体層１４０と、チャネル保護層１５０と、ソース電極１６０ｓと、ドレイン電極１６０ｄとから構成される。
【００４４】
薄膜トランジスタ１００は、例えば、図３に示す薄膜トランジスタ３２である。すなわち、薄膜トランジスタ１００は、駆動トランジスタとして利用できる。具体的には、薄膜トランジスタ１００が薄膜トランジスタ３２（駆動トランジスタ）である場合、ゲート電極１２０がゲート電極３２ｇに、ソース電極１６０ｓがソース電極３２ｓに、ドレイン電極１６０ｄがドレイン電極３２ｄに、それぞれ相当する。
【００４５】
なお、薄膜トランジスタ１００は、例えば、図３に示す薄膜トランジスタ３３でもよい。すなわち、薄膜トランジスタ１００は、スイッチングトランジスタとして利用してもよい。
【００４６】
基板１１０は、電気絶縁性を有する材料からなる基板である。例えば、基板１１０は、無アルカリガラス、石英ガラス、高耐熱性ガラスなどのガラス材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどの樹脂材料、シリコン、ガリウムヒ素などの半導体材料、絶縁層をコーティングしたステンレスなどの金属材料からなる基板である。
【００４７】
なお、基板１１０は、樹脂基板などのフレキシブル基板でもよい。この場合、薄膜トランジスタ１００をフレキシブルディスプレイなどに利用することができる。
【００４８】
ゲート電極１２０は、基板１１０上に所定形状で形成される。ゲート電極１２０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜５００ｎｍである。なお、ゲート電極１２０は、基板１１０の上方に、例えば、バッファ層などを介して形成されてもよい。
【００４９】
ゲート電極１２０は、導電性を有する材料からなる電極である。例えば、ゲート電極１２０の材料として、モリブデン、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、マンガン、クロム、タンタル、ニオブ、銀、金、プラチナ、パラジウム、インジウム、ニッケル、ネオジムなどの金属、金属の合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの導電性金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどの導電性高分子などを用いることができる。また、ゲート電極１２０は、これらの材料を積層した多層構造であってもよい。
【００５０】
ゲート絶縁層１３０は、ゲート電極１２０と酸化物半導体層１４０との間に形成される。具体的には、ゲート絶縁層１３０は、ゲート電極１２０を覆うようにゲート電極１２０上及び基板１１０上に形成される。ゲート絶縁層１３０の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００５１】
ゲート絶縁層１３０は、電気絶縁性を有する材料から構成される。例えば、ゲート絶縁層１３０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜、酸化ハフニウム膜などの単層膜、又は、これらの積層膜である。
【００５２】
酸化物半導体層１４０は、ゲート電極１２０に対向するように基板１１０の上方に形成される。酸化物半導体層１４０は、薄膜トランジスタ１００のチャネル層である。具体的には、酸化物半導体層１４０は、ゲート電極１２０に対向する位置に、かつ、ゲート絶縁層１３０上に形成される。例えば、酸化物半導体層１４０は、ゲート電極１２０の上方において、ゲート絶縁層１３０上に島状に形成される。酸化物半導体層１４０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００５３】
酸化物半導体層１４０の材料としては、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）のうち、少なくとも１種を含む酸化物半導体材料を用いる。例えば、酸化物半導体層１４０は、アモルファス酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ：ＩＧＺＯ）などの透明アモルファス酸化物半導体（ＴＡＯＳ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）から構成される。  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎの比率は、例えば、約１：１：１である。また、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎの比率は、０．８〜１．２：０．８〜１．２：０．８〜１．２の範囲でもよいが、この範囲には限られない。
【００５４】
なお、チャネル層が透明アモルファス酸化物半導体で構成される薄膜トランジスタは、キャリア移動度が高く、大画面及び高精細の表示装置に適している。また、透明アモルファス酸化物半導体は、低温成膜が可能であるため、プラスチック又はフィルムなどのフレキシブル基板上に容易に形成することができる。
【００５５】
チャネル保護層１５０は、酸化物半導体層１４０上に形成される。例えば、チャネル保護層１５０は、酸化物半導体層１４０を覆うように、酸化物半導体層１４０上、及び、ゲート絶縁層１３０上に形成される。チャネル保護層１５０は、酸化物半導体層１４０を保護する保護層である。チャネル保護層１５０の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００５６】
チャネル保護層１５０は、電気絶縁性を有する材料から構成される。例えば、チャネル保護層１５０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、酸化アルミニウム膜などの無機材料から構成される膜、又は、シリコン、酸素及びカーボンを含む無機材料から構成される膜などの単層膜、又は、これらの積層膜である。
【００５７】
また、チャネル保護層１５０の一部は、貫通するように開口されている。つまり、チャネル保護層１５０には、酸化物半導体層１４０の一部を露出させるためのコンタクトホール１５１及び１５２が形成されている。
【００５８】
コンタクトホール１５１は、ソース電極１６０ｓと酸化物半導体層１４０とを電気的に接続するために、酸化物半導体層１４０のソースコンタクト領域を露出させるためのコンタクトホールである。ソース電極１６０ｓを構成する材料は、例えば、コンタクトホール１５１の壁面に沿って、酸化物半導体層１４０まで達している。あるいは、コンタクトホール１５１には、ソース電極１６０ｓを構成する材料が充填されていてもよい。
【００５９】
コンタクトホール１５２は、ドレイン電極１６０ｄと酸化物半導体層１４０とを電気的に接続するために、酸化物半導体層１４０のドレインコンタクト領域を露出させるためのコンタクトホールである。ドレイン電極１６０ｄを構成する材料は、例えば、コンタクトホール１５２の壁面に沿って、酸化物半導体層１４０まで達している。あるいは、コンタクトホール１５２には、ドレイン電極１６０ｄを構成する材料が充填されていてもよい。
【００６０】
ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄは、チャネル保護層１５０上に所定形状で形成される。例えば、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄは、チャネル保護層１５０上に、基板水平方向に離間して対向配置されている。具体的には、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄはそれぞれ、コンタクトホール１５１又は１５２を介して酸化物半導体層１４０に接続されるように、チャネル保護層１５０上に形成される。ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００６１】
ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄは、導電性を有する材料からなる電極である。ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの材料としては、例えば、ゲート電極１２０の材料と同一の材料を用いることができる。
【００６２】
層間絶縁層１７０は、チャネル保護層１５０の上方に形成される。層間絶縁層１７０は、チャネル保護層１５０、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄ上に形成される。例えば、層間絶縁層１７０は、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを覆うように、チャネル保護層１５０上、ソース電極１６０ｓ上及びドレイン電極１６０ｄ上に形成される。層間絶縁層１７０は、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを保護する保護層としても機能する。層間絶縁層１７０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜８００ｎｍである。
【００６３】
層間絶縁層１７０は、電気絶縁性を有する材料から構成される。例えば、層間絶縁層１７０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、酸化アルミニウム膜などの無機材料から構成される膜、又は、シリコン、酸素及びカーボンを含む無機材料から構成される膜などの単層膜、又は、これらの積層膜である。
【００６４】
また、層間絶縁層１７０の一部は、貫通するように開口されている。つまり、層間絶縁層１７０には、ドレイン電極１６０ｄの一部を露出させるためのコンタクトホール１７１が形成されている。
【００６５】
コンタクトホール１７１は、配線層１８０とドレイン電極１６０ｄとを電気的に接続するために形成されたコンタクトホールである。配線層１８０を構成する材料は、例えば、コンタクトホール１７１の壁面に沿って、ドレイン電極１６０ｄまで達している。あるいは、コンタクトホール１７１には、ドレイン電極１６０ｄを構成する材料が充填されていてもよい。
【００６６】
配線層１８０は、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの上方に所定形状で形成される。配線層１８０は、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの一方に接続される。具体的には、配線層１８０は、コンタクトホール１７１を介して、ドレイン電極１６０ｄに電気的に接続されている。
【００６７】
配線層１８０は、図４に示すように、第１層１８１、第２層１８２、第３層１８３及び第４層１８４を含む積層構造を有する。
【００６８】
第１層１８１は、層間絶縁層１７０上に所定形状で形成され、ドレイン電極１６０ｄに接続される。第１層１８１は、導電性を有する材料から構成される。例えば、第１層１８１は、透明導電膜であり、具体的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から構成される。第１層１８１の膜厚は、例えば、５０ｎｍである。
【００６９】
第２層１８２は、第１層１８１上に所定形状で形成される。第２層１８２は、導電性を有する材料から構成される。例えば、第２層１８２は、モリブデン膜（Ｍｏ膜）である。第２層１８２の膜厚は、例えば、２０ｎｍである。
【００７０】
第３層１８３は、第２層１８２上に所定形状で形成される。第３層１８３は、導電性を有する材料から構成される。例えば、第３層１８３は、銅膜（Ｃｕ膜）である。第３層１８３の膜厚は、例えば、３７５ｎｍである。
【００７１】
第４層１８４は、第３層１８３上に所定形状で形成される。第４層１８４は、導電性を有する材料から構成される。例えば、第４層１８４は、銅マンガン合金膜（ＣｕＭｎ合金膜）である。第４層１８４の膜厚は、例えば、６５ｎｍである。
【００７２】
配線保護層１９０は、配線層１８０上に形成される。具体的には、配線保護層１９０は、配線層１８０を覆うように、配線層１８０上、及び、層間絶縁層１７０上に形成される。配線保護層１９０は、配線層１８０を保護する保護層である。配線保護層１９０の膜厚は、例えば、１００ｎｍである。
【００７３】
配線保護層１９０は、電気絶縁性を有する材料から構成される。例えば、配線保護層１９０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、酸化アルミニウム膜などの無機材料から構成される膜、又は、シリコン、酸素及びカーボンを含む無機材料から構成される膜などの単層膜、又は、これらの積層膜である。
【００７４】
また、配線保護層１９０の一部は、貫通するように開口されている。つまり、配線保護層１９０には、配線層１８０（第４層１８４）の一部を露出させるためのコンタクトホール１９１が形成されている。
【００７５】
平坦化層２００は、薄膜トランジスタ１００の上方、すなわち、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの上方に形成される。具体的には、平坦化層２００は、配線保護層１９０上に形成される。平坦化層２００は、薄膜トランジスタ１００の上方を平坦化する。つまり、平坦化層２００の上面は、平面である。平坦化層２００の膜厚は、例えば、４μｍである。
【００７６】
平坦化層２００は、電気絶縁性を有する材料から構成される。平坦化層２００は、ポリイミド材料から構成される。例えば、平坦化層２００は、感光性を有するポリイミド系の樹脂材料から構成される。
【００７７】
また、平坦化層２００の一部は、貫通するように開口されている。つまり、平坦化層２００には、コンタクトホール１９１に連続するコンタクトホール２０１が形成されている。
【００７８】
コンタクトホール２０１及び１９１は、配線層１８０と画素電極２１０とを電気的に接続するために形成されたコンタクトホールである。画素電極２１０を構成する材料は、例えば、コンタクトホール２０１及び１９１の壁面に沿って、配線層１８０まで達している。あるいは、コンタクトホール２０１及び１９１には、画素電極２１０を構成する材料が充填されていてもよい。
【００７９】
画素電極２１０は、平坦化層２００上に所定形状で形成される。画素電極２１０は、例えば、薄膜トランジスタ１００の上方に形成される有機ＥＬ素子の陽極（図１に示す陽極４１）である。
【００８０】
画素電極２１０は、導電性を有する材料からなる電極である。画素電極２１０は、例えば、アルミニウム、銀などの金属などから構成される。
【００８１】
なお、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１０は、さらに、平坦化層２００の上方に形成された有機発光層を含む有機ＥＬ素子４０を備える。具体的には、図１に示すように、ＴＦＴ基板２０は、画素電極２１０上に順に積層された、ＥＬ層４２（正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層）と、陰極４３とを備える。
【００８２】
［薄膜トランジスタの製造方法］
続いて、本実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法について、図５Ａ〜図５Ｄを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０の製造方法を示す概略断面図である。
【００８３】
まず、図５Ａの（ａ）に示すように、基板１１０を準備し、基板１１０の上方に所定形状のゲート電極１２０を形成する。例えば、基板１１０上に金属膜をスパッタリングによって成膜し、フォトリソグラフィ及びエッチングによって金属膜を加工することにより、所定形状のゲート電極１２０を形成する。
【００８４】
具体的には、まず、基板１１０としてガラス基板を準備し、基板１１０上にＭｏ膜とＣｕ膜とをスパッタリングによって順に成膜する。そして、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングによってＭｏ膜及びＣｕ膜をパターニングすることにより、ゲート電極１２０を形成する。なお、Ｍｏ膜及びＣｕ膜のウェットエッチングは、例えば、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）及び有機酸を混合した薬液を用いることができる。
【００８５】
次に、図５Ａの（ｂ）に示すように、基板１１０の上方にゲート絶縁層１３０を形成する。例えば、ゲート電極１２０を覆うようにゲート絶縁層１３０をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜する。
【００８６】
具体的には、ゲート電極１２０を覆うように基板１１０上にシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とをプラズマＣＶＤによって順に成膜することで、ゲート絶縁層１３０を形成する。シリコン窒化膜は、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）、アンモニアガス（ＮＨ３）及び窒素ガス（Ｎ２）を導入ガスに用いることで成膜することができる。シリコン酸化膜は、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）とを導入ガスに用いることで成膜することができる。
【００８７】
次に、図５Ａの（ｃ）に示すように、基板１１０の上方、かつ、ゲート電極１２０に対向する位置に所定形状の酸化物半導体層１４０を形成する。例えば、ゲート絶縁層１３０上に酸化物半導体膜をスパッタリングによって成膜する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングによって酸化物半導体膜を加工することにより、所定形状の酸化物半導体層１４０を形成する。
【００８８】
具体的には、組成比Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲット材を用いた、酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガス雰囲気でのスパッタリングによって、ゲート絶縁層１３０上にアモルファスＩｎＧａＺｎＯ膜を成膜する。そして、ゲート絶縁層１３０上に成膜されたアモルファスＩｎＧａＺｎＯをウェットエッチングすることで、酸化物半導体層１４０を形成する。ＩｎＧａＺｎＯのウェットエッチングは、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）及び水を混合した薬液を用いて行うことができる。
【００８９】
次に、図５Ａの（ｄ）に示すように、酸化物半導体層１４０を覆うようにしてゲート絶縁層１３０上にチャネル保護層１５０を形成する。例えば、全面にシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤによって成膜することで、チャネル保護層１５０を形成する。例えば、シリコン酸化膜の膜厚は、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。シリコン酸化膜は、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）とを導入ガスに用いることで成膜することができる。
【００９０】
次に、図５Ｂの（ａ）に示すように、チャネル保護層１５０の一部をエッチング除去することによって、酸化物半導体層１４０とソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄとをコンタクトさせるためのコンタクトホール１５１及び１５２を形成する。具体的には、酸化物半導体層１４０の一部が露出するように、フォトリソグラフィ及びエッチングによってコンタクトホール１５１及び１５２を形成する。
【００９１】
例えば、チャネル保護層１５０がシリコン酸化膜である場合、ドライエッチングとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いることができる。このとき、エッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）及び酸素ガス（Ｏ２）を用いることができる。ガス流量、圧力、印加電力及び周波数などのパラメータは、基板サイズ、エッチングの膜厚などによって適宜設定される。
【００９２】
次に、図５Ｂの（ｂ）に示すように、酸化物半導体層１４０に接続される電極として所定形状のソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを形成する。
【００９３】
具体的には、チャネル保護層１５０のコンタクトホール１５１及び１５２を埋めるようにして、チャネル保護層１５０上にＣｕ膜をスパッタリングによって成膜する。その後、フォトリソグラフィ及びエッチングによってＣｕ膜を加工することで、所定形状のソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを形成する。Ｃｕ膜のウェットエッチングは、例えば、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）及び有機酸を混合した薬液を用いることができる。
【００９４】
次に、図５Ｂの（ｃ）に示すように、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを覆うように、層間絶縁層１７０を成膜する。例えば、２００ｎｍのシリコン酸化膜、３０ｎｍの酸化アルミニウム膜、２００ｎｍのシリコン酸化膜、１００ｎｍのシリコン窒化膜を順にスパッタリング及びプラズマＣＶＤによって成膜することで、層間絶縁層１７０を形成する。
【００９５】
シリコン酸化膜は、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）とを導入ガスに用いたプラズマＣＶＤによって成膜することができる。酸化アルミニウム膜は、例えば、アルミニウムをターゲットに用い、酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガス雰囲気でのスパッタリングによって成膜することができる。シリコン窒化膜は、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）、アンモニアガス（ＮＨ３）及び窒素ガス（Ｎ２）を導入ガスに用いることで成膜することができる。
【００９６】
上層のシリコン窒化膜の成膜後に、例えば、３００℃、１時間の条件で加熱処理（アニール）を行う。これにより、酸化物半導体層１４０を高抵抗化することができる。
【００９７】
次に、図５Ｂの（ｄ）に示すように、層間絶縁層１７０の一部をエッチング除去することによって、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの一方が露出するようにコンタクトホール１７１を形成する。具体的には、ドレイン電極１６０ｄの一部が露出するように、フォトリソグラフィ及びエッチングによって層間絶縁層１７０にコンタクトホール１７１を形成する。
【００９８】
例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いたドライエッチングによってエッチングされる。このとき、エッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）及び酸素ガス（Ｏ２）を用いることができる。ガス流量、圧力、印加電力及び周波数などのパラメータは、基板サイズ、エッチングの膜厚などによって適宜設定される。
【００９９】
酸化アルミニウム膜は、例えば、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングによってエッチングされる。酸化アルミニウム膜のウェットエッチングには、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いることができる。
【０１００】
次に、図５Ｃの（ａ）及び（ｂ）に示す手順で、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの上方に、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの一方に接続された配線層１８０を形成する。具体的には、コンタクトホール１７１を介して露出したドレイン電極１６０ｄに接続するように配線層１８０を形成する。
【０１０１】
まず、図５Ｃの（ａ）に示すように、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄの一方に接続するように、所定形状の第１層１８１を形成する。具体的には、層間絶縁層１７０のコンタクトホール１７１を埋めるようにして、層間絶縁層１７０上に、スパッタリングによってＩＴＯ膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィ及びエッチングによってＩＴＯ膜を加工することで、所定形状の第１層１８１を形成する。ＩＴＯ膜は、シュウ酸系の薬液を用いたウェットエッチングによってエッチングされる。
【０１０２】
第１層１８１の形成後に、例えば、２４０℃、３０分の条件で加熱処理（ベーク）を行う。これにより、ＩＴＯ膜を低抵抗化することができる。
【０１０３】
次に、図５Ｃの（ｂ）に示すように、第１層１８１上に、所定形状の第２層１８２、第３層１８３及び第４層１８４を順に形成する。具体的には、第１層１８１を覆うように、Ｍｏ膜、Ｃｕ膜及びＣｕＭｎ膜を順にスパッタリングによって成膜する。その後、フォトリソグラフィ及びエッチングによって、Ｍｏ膜、Ｃｕ膜及びＣｕＭｎ膜を加工することで、所定形状の第２層１８２、第３層１８３及び第４層１８４を形成する。なお、Ｍｏ膜、Ｃｕ膜及びＣｕＭｎ膜は、例えば、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）及び有機酸を混合した薬液を用いたウェットエッチングによってエッチングされる。
【０１０４】
次に、図５Ｃの（ｃ）に示すように、配線層１８０を覆うように、配線保護層１９０を形成する。例えば、１００ｎｍのシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤによって成膜することで、配線保護層１９０を形成する。
【０１０５】
配線保護層１９０の形成後に、例えば、３００℃、１時間の条件で加熱処理（アニール）を行う。これにより、酸化物半導体層１４０を高抵抗化することができる。
【０１０６】
次に、図５Ｄの（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ１００の上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層２００を形成する。具体的には、配線層１８０の上方に平坦化層２００を形成する。より具体的には、配線保護層１９０上に平坦化層２００を形成する。例えば、ポリイミド材料から構成される感光性樹脂が配線保護層１９０上に塗布される。塗布後、例えば、１２０℃で加熱処理（プリベーク）を行う。
【０１０７】
次に、図５Ｄの（ｂ）に示すように、平坦化層２００の一部を除去することによって、配線保護層１９０の一部が露出するように、コンタクトホール２０１を形成する。具体的には、露光及び現像を行うことで、コンタクトホール２０１を形成する。
【０１０８】
ポリイミド材料を成膜した後、２５０℃以上の温度で加熱する。例えば、コンタクトホール２０１を形成した後、２７０℃、１時間の条件で加熱処理（ベーク）を行う。これにより、ポリイミド材料の焼き締め、具体的には、残留していた溶剤を揮発させることができる。これにより、平坦化層２００が形成される。
【０１０９】
次に、図５Ｄの（ｃ）に示すように、平坦化層２００をマスクとして配線保護層１９０の一部をエッチング除去することで、配線層１８０（第４層１８４）の一部が露出するように、コンタクトホール１９１を形成する。
【０１１０】
例えば、配線保護層１９０がシリコン窒化膜である場合、ドライエッチングとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いることができる。このとき、エッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）及び酸素ガス（Ｏ２）を用いることができる。ガス流量、圧力、印加電力及び周波数などのパラメータは、基板サイズ、エッチングの膜厚などによって適宜設定される。
【０１１１】
本実施の形態では、平坦化層２００を形成した後、２４０℃以下の温度で加熱する工程を含んでいる。具体的には、平坦化層２００を形成した後、２００℃以上、２４０℃以下の温度で加熱処理（以下、「低温アニール処理」と記載）を行う。例えば、低温アニール処理は、画素電極２１０を形成する前に行われる。加熱処理の詳細及びその効果については、後で図８及び図９を用いて説明する。
【０１１２】
次に、図５Ｄの（ｄ）に示すように、加熱する工程の後に、平坦化層２００上に画素電極２１０を形成する。具体的には、平坦化層２００上に、配線層１８０に接続される所定形状の画素電極２１０を形成する。画素電極２１０は、例えば、平坦化層２００の上方に形成される有機ＥＬ素子の陽極（図に示す陽極４１）である。
【０１１３】
具体的には、平坦化層２００及び配線保護層１９０のコンタクトホール２０１及び１９１を埋めるようにして、平坦化層２００上に、アルミニウム膜（Ａｌ膜）をスパッタリングによって成膜する。その後、その後、フォトリソグラフィ及びエッチングによってＡｌ膜を加工することで、所定形状の画素電極２１０を形成する。Ａｌ膜は、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）及び水を混合した薬液を用いたウェットエッチングによってエッチングされる。
【０１１４】
以上のようにして、図４に示すＴＦＴ基板２０を製造することができる。
【０１１５】
なお、平坦化層２００の上方には、例えば、有機ＥＬ素子（図１に示す有機ＥＬ素子４０）が形成される。具体的には、画素電極２１０上に、ＥＬ層４２（正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層）と、陰極４３とが順に積層される。これにより、図１に示す有機ＥＬ表示装置１０を製造することができる。
【０１１６】
［キャリア移動度と移動度曲線のピークの有無との関係］
以下では、キャリア移動度μと移動度曲線のピークの有無との関係について、図６及び図７を用いて説明する。
【０１１７】
図６は、本実施の形態に係るキャリア移動度の正規確率プロットを示す図である。具体的には、図６は、薄膜トランジスタが複数形成されたＴＦＴ基板についての複数のロットを作製し、各薄膜トランジスタのキャリア移動度について基板単位で平均値を求めて作成した正規確率プロットを示している。
【０１１８】
ここで、対象とした薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、かつ、チャネル保護型であり、アモルファスＩｎＧａＺｎＯ膜を半導体層として備える。つまり、対象の薄膜トランジスタは、図５Ａ〜図５Ｄに示した製造方法で作製した薄膜トランジスタ１００である。また、ロットは、製造単位を示し、１つのロットは、同時に製造された複数のＴＦＴ基板からなる。
【０１１９】
図６の縦軸は、キャリア移動度μの平均値（単位：ｃｍ２／Ｖｓ）を示している。具体的には、キャリア移動度μの平均値は、各薄膜トランジスタに対して、ソース電位Ｖｓ＝０、ゲート電位Ｖｇ＝−２０Ｖ〜＋２０Ｖ、ドレイン電位Ｖｄ＝４．１Ｖの条件でドレイン電流Ｉｄを測定し、下記の（式１）を用いてキャリア移動度μを算出し、ＴＦＴ基板毎に平均した値である。
【０１２０】
【数１】
2015149467.tif 000003
【０１２１】
なお、（式１）において、Ｌは、チャネル長であり、Ｗは、チャネル幅であり、Ｃｏｘは、ゲート絶縁層の容量値である。
【０１２２】
図６に示すように、ＴＦＴ基板毎のキャリア移動度の平均値の分布は、１本の直線状にはならず、直線が途中で上方に折れ曲がった形状となっている。これは、キャリア移動度の平均値が低い領域とキャリア移動度の平均値が高い領域とでは、別の種類の正規分布、すなわち、平均値と標準偏差とが異なる正規分布となっていることを意味する。
【０１２３】
なお、キャリア移動度の平均値が低い側の分布については、破線で示す傾きの小さい直線Ａによって近似できる。また、キャリア移動度の平均値が高い側の分布については、実線で示す傾きの大きい直線Ｂによって近似できる。
【０１２４】
ここで、作製されたＴＦＴ基板は、以下の（ａ）〜（ｃ）の３つに分類することができる。
【０１２５】
（ａ）ＴＦＴ基板内の全ての薄膜トランジスタが移動度曲線のピークを持つもの（以下、「ピーク有基板」と記載する）。
【０１２６】
（ｂ）ＴＦＴ基板内の全ての薄膜トランジスタが移動度曲線のピークを持たないもの（以下、「ピーク無基板」と記載する）。
【０１２７】
（ｃ）ＴＦＴ基板内に、移動度曲線のピークを持つ薄膜トランジスタと、移動度曲線のピークを持たない薄膜トランジスタとが混在しているもの（以下、「混在基板」と記載する）。
【０１２８】
図６のプロット結果を用いて、ＴＦＴ基板の上記（ａ）〜（ｃ）の分類の対応関係を確認した結果、ピーク有基板をプロットした点は、直線Ｂに近似される分布に略一致した。また、ピーク無基板をプロットした点は、直線Ａに近似される分布に略一致した。そして、混在基板をプロットした点は、これらの分布の中間領域（直線Ａの傾き以上、直線Ｂの傾き以下の領域）における分布に略一致した。これにより、移動度曲線のピークが、キャリア移動度の平均値と標準偏差とを大きくする効果を持つことが分かる。
【０１２９】
このように、ピーク有基板は、直線Ｂで近似する正規分布を形成し、ピーク無基板は、直線Ａで近似する正規分布を形成する。そして、ピーク有基板とピーク無基板とは、中間領域を境にして区別することができる。
【０１３０】
したがって、図６に示すように、プロットした点が直線Ａから乖離し始めるキャリア移動度の平均値は、直線Ａと直線Ｂとの交点のキャリア移動度の平均値、具体的には、約１３ｃｍ２／Ｖｓであることが分かる。つまり、薄膜トランジスタのキャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓ以下であれば、移動度曲線のピークの発生を低減することができる。
【０１３１】
図７は、本実施の形態に係るキャリア移動度について、平均値とばらつきとの相関を示す図である。具体的には、図６と同様に、複数のロットを作製し、各薄膜トランジスタのキャリア移動度について基板単位で求めた平均値とばらつきとの相関を示している。
【０１３２】
図７の横軸は、ＴＦＴ基板内の複数の薄膜トランジスタのキャリア移動度の平均値Ａｖｅ（μ）を示している。また、縦軸は、ＴＦＴ基板内の複数の薄膜トランジスタのキャリア移動度のばらつきを示している。具体的には、縦軸が示すばらつきの指標として、ＴＦＴ基板内における複数の薄膜トランジスタのキャリア移動度の標準偏差３σをキャリア移動度の平均値Ａｖｅ（μ）で割った値を用いた。
【０１３３】
ここで、図６を用いて説明したように、移動度曲線のピークの有無は、キャリア移動度の平均値が約１３ｃｍ２／Ｖｓである場合（図７の太破線）を境にして判別することができる。
【０１３４】
また、図７に示す太実線の矢印は、分布の近似曲線である。この矢印が示すように、キャリア移動度の平均値が約２０ｃｍ２／Ｖｓまでの範囲においては、キャリア移動度の平均値とばらつきとは正の相関関係を有する。
【０１３５】
したがって、薄膜トランジスタのキャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓ以下であれば、ＴＦＴ基板内の薄膜トランジスタ間のキャリア移動度のばらつきを低減することができる。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態に係る薄膜トランジスタでは、キャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓ以下であれば、移動度曲線のピークの発生を低減することができ、かつ、ＴＦＴ基板内でのキャリア移動度のばらつきを低減することができる。
【０１３７】
［アニール温度とキャリア移動度との関係］
続いて、アニール温度とキャリア移動度との関係について、説明する。
【０１３８】
上述したように、本実施の形態では、平坦化層２００を形成した後、２４０℃以下の温度で加熱を行う。これにより、キャリア移動度を約１３ｃｍ２／Ｖｓ以下に低減することができ、移動度曲線のピークの発生を低減することができる。このことについて、以下では、図８及び図９を用いて、薄膜トランジスタのキャリア移動度の測定結果に基づいて説明する。
【０１３９】
図８は、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法における加熱温度の一例を示す図である。図９は、本実施の形態に係る加熱工程と移動度曲線のピークとの関係を示す図である。
【０１４０】
図９の横軸は、加熱温度を示している。縦軸は、キャリア移動度μのゲート電位（ゲート−ソース間電圧）Ｖｇに対する微分値、すなわち、移動度曲線の傾きを示している。
【０１４１】
図９は、図８に示す加熱処理を行った後のキャリア移動度を測定し、測定結果に基づいて加熱温度毎にプロットしたものである。具体的には、加熱温度毎にプロットした１つの点は、１つのＴＦＴ基板内の複数の薄膜トランジスタのキャリア移動度のそれぞれに対応する。また、図８に示す工程順序（１）〜（８）と、図９に示す（１）〜（８）とは対応している。
【０１４２】
図９に太実線で示される直線Ｃは、キャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓに相当する直線である。直線Ｃより上方にプロットされた場合は、移動度曲線のピークが発生することを意味し、直線Ｃより下方にプロットされた場合は、移動度曲線のピークの発生が抑制されることを意味する。
【０１４３】
本実施の形態では、図８に示すように、層間絶縁層１７０、配線層１８０、配線保護層１９０及び平坦化層２００のそれぞれを形成する工程において、所定の温度、所定の時間の条件で加熱処理を行う。
【０１４４】
まず、図５Ｂの（ｃ）に示すように層間絶縁層１７０を成膜した後に、３００℃、１時間の条件でアニール処理を行っている（図８の（１））。このとき、キャリア移動度は、約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくなり、図９の（１）に示すように、プロット結果は、直線Ｃより上方に位置する。
【０１４５】
次に、図５Ｃの（ａ）に示すように配線層１８０の第１層１８１（ＩＴＯ膜）を形成した後に、２４０℃、３０分の条件でベーク処理を行っている（図８の（２））。このとき、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さくなり、図９の（２）に示すように、プロット結果は、直線Ｃより下方に位置する。
【０１４６】
次に、図５Ｃの（ｃ）に示すように配線保護層１９０を成膜した後に、３００℃、１時間の条件でアニール処理を行っている（図８の（３））。このとき、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくなり、図９の（３）に示すように、プロット結果は、直線Ｃより上方に位置する。
【０１４７】
以上の３回の加熱処理と測定結果とに基づいて、キャリア移動度の変化が可逆的に行われることが分かる。
【０１４８】
すなわち、低温で加熱処理を行うことでキャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さくなった薄膜トランジスタを、高温で加熱することで、キャリア移動度を約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくすることができる。また、高温で加熱処理を行うことでキャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくなった薄膜トランジスタを、低温で加熱することで、再びキャリア移動度を約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さくすることができる。
【０１４９】
このように、相対的に高温で加熱処理を行った場合に、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくなり、移動度曲線のピークが発生する。一方で、相対的に低温で加熱処理を行った場合に、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さくなり、移動度曲線のピークの発生が抑制される。
【０１５０】
したがって、移動度曲線のピークを抑制するためには、最終的に低温での加熱処理、すなわち、低温アニール処理（「追加アニール処理」ともいう）を行えばよいことが分かる。
【０１５１】
追加アニール処理を行うことで、酸化物半導体層１４０のバックチャネル側の界面に存在する酸素欠陥を補間することができる。これにより、キャリア密度を下げて、移動度曲線のピークの発生が抑制される。
【０１５２】
したがって、酸化物半導体層１４０上に成膜される層の合計膜厚が大きくなればなるほど、追加アニール処理による移動度曲線のピークの抑制という効果が弱くなる。このため、追加アニール処理は、平坦化層の形成直後であることが好ましい。
【０１５３】
したがって、本実施の形態では、図５Ｄの（ｂ）に示すように平坦化層２００を形成した後に、２７０℃、１時間の条件で加熱処理を行う（図８の（４））。これは、上述したように、ポリイミド材料から構成される平坦化層２００の焼き締めを行い、膜質の良い平坦化層を形成するための工程である。
【０１５４】
この工程により、図９の（４）に示すように、プロット結果は、直線Ｃより上方に位置し、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きく、移動度曲線のピークが発生する。したがって、平坦化層２００を形成する工程の後、具体的には、ポリイミド材料を成膜した後に行う２５０℃以上の温度での加熱する工程の後に、低温での加熱工程を行うことで、キャリア移動度を小さくし、移動度曲線のピークの発生を低減させる。本実施の形態では、例えば、図５Ｄの（ｃ）に示すように配線保護層１９０のコンタクトホール１９１を形成した後に、低温での加熱処理を行う。
【０１５５】
以下では、平坦化層２００を形成する工程の後に行う加熱処理の適切な温度を知るために、図８の（５）〜（８）に示す工程を行った。なお、図８の（５）〜（８）に示す工程は、順次行われた工程であり、各工程の間に３００℃、１時間の条件でキャリア移動度を約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくする工程を挟んでいる。つまり、図８の（５）〜（８）に示す工程のそれぞれを開始する時点では、対象となる薄膜トランジスタは、移動度曲線のピークが発生する状態にされている。
【０１５６】
図９の（５）及び（６）に示すように、加熱処理の温度が２３０℃及び２００℃の場合は、キャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さくなり、プロット結果は、直線Ｃより下方に位置する。一方で、図９の（７）及び（８）に示すように、加熱処理の温度が２６０℃及び２５０どの場合は、キャリア移動度が約１３ｃｍ２／Ｖｓより大きくなり、プロット結果は、直線Ｃより上方に位置する。
【０１５７】
図９の（１）〜（８）に示すプロット結果の近似曲線が、曲線Ｄである。曲線Ｄと直線Ｃとの交点は、図９に示すように、約２４５℃である。つまり、最終的な低温での加熱処理は、２４５℃以下、好ましくは、２４０℃以下で行われる。
【０１５８】
また、図９の（６）に示すように、２００℃で加熱した場合も、キャリア移動度は約１３ｃｍ２／Ｖｓより小さく、移動度曲線のピークの発生が抑制される。したがって、加熱処理は、少なくとも２００℃以上で行った場合には、移動度曲線のピークの発生が抑制されることが分かる。
【０１５９】
［まとめ］
以上のことから、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０は、例えば、図１０に示すフローチャートに従って製造することができる。図１０は、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０の製造方法を示すフローチャートである。
【０１６０】
本実施の形態では、図５Ａ〜図５Ｃで説明したように、まず、薄膜トランジスタ１００を形成する（Ｓ１０）。次に、薄膜トランジスタ１００の上方に平坦化層２００を形成する（Ｓ２０）。
【０１６１】
平坦化層２００を形成した後、薄膜トランジスタ１００の低温アニール処理を行う（Ｓ３０）。具体的には、２００℃以上２４０℃以下の温度で、薄膜トランジスタ１００をアニールする。そして、低温アニール処理の後、平坦化層２００上に、有機ＥＬ素子の画素電極２１０を形成する（Ｓ４０）。
【０１６２】
このように、本実施の形態では、薄膜トランジスタ１００の低温アニール処理を、平坦化層２００の形成後、有機ＥＬ素子を構成する複数の層のいずれかを形成する前に行う。具体的には、低温アニール処理は、図１０に示すように、画素電極２１０の形成前に行われる。言い換えると、低温アニール処理は、平坦化層２００の形成直後に行われる。
【０１６３】
以上のように、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２０の製造方法は、薄膜トランジスタ１００を備えるＴＦＴ基板２０の製造方法であって、薄膜トランジスタ１００の上方に、ポリイミド材料から構成される平坦化層２００を形成する工程と、平坦化層２００を形成した後に、２４０℃以下の温度で加熱する工程とを含む。
【０１６４】
これにより、２４０℃以下の低温の加熱処理を行うことで、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。例えば、平坦化層２００を形成するまでの工程において高温での加熱処理が行われた場合には、移動度曲線のピークが発生する。この場合であっても、平坦化層２００を形成した後に２４０℃以下の低温で加熱処理を行うので、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。したがって、薄膜トランジスタ１００の信頼性を高めることができる。
【０１６５】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これらに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
【０１６６】
例えば、上記実施の形態では、図５Ｄの（ｃ）に示すようにコンタクトホール１９１を形成した後で、２４０℃以下の加熱処理を行ったが、これに限らない。例えば、コンタクトホール１９１を形成する前、具体的には、図５Ｄの（ｂ）に示すようにコンタクトホール２０１を形成した後であって、平坦化層２００の焼き締めを行った後に、２４０℃以下の加熱処理を行ってもよい。
【０１６７】
また、平坦化層２００の直後に低温アニール処理を行う場合に比べてピークの抑制効果は弱まるかもしれないが、画素電極２１０を形成した後に、２４０℃以下の加熱処理を行ってもよい。この場合でも、低温アニール処理を行わない場合に比べて、移動度曲線のピークの発生を抑制することができる。
【０１６８】
また、ＴＦＴ基板２０は、配線保護層１９０を備えなくてもよい。例えば、配線層１８０上に平坦化層２００が形成されてもよい。
【０１６９】
また、上記実施の形態では、配線層１８０が４層構造である例について示したが、これに限らない。配線層１８０は、例えば、銅膜などの単層膜でもよい。また、配線層１８０は、ドレイン電極１６０ｄと接続する例について示したが、配線層１８０は、ソース電極１６０ｓと接続されてもよい。
【０１７０】
また、ＴＦＴ基板２０は、配線層１８０を備えなくてもよい。例えば、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄ上に平坦化層２００が形成されてもよい。あるいは、層間絶縁層１７０上に平坦化層２００が形成されてもよい。
【０１７１】
また、例えば、上記実施の形態において、図５Ａの（ｄ）及び図５Ｂの（ａ）に示すように、チャネル保護膜（絶縁膜）を全面成膜後に、コンタクトホール１５１及び１５２を形成したが、これに限られない。例えば、酸化物半導体層１４０が露出するように予め所定形状にパターニングされたチャネル保護層１５０を形成してもよい。
【０１７２】
つまり、チャネル保護層１５０を形成する工程では、酸化物半導体層１４０の一部が露出するようにチャネル保護層１５０を形成すればよい。また、ソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを形成する工程では、露出した部分で酸化物半導体層１４０に接続されるようにソース電極１６０ｓ及びドレイン電極１６０ｄを形成すればよい。
【０１７３】
酸化物半導体層１４０など所定形状にパターニングが必要な層の形成も同様である。すなわち、全面成膜後にパターニングするのではなく、予め所定形状にパターニングされた酸化物半導体層１４０を形成してもよい。
【０１７４】
また、上記実施の形態では、酸化物半導体層１４０に用いる酸化物半導体は、アモルファスのＩｎＧａＺｎＯに限られない。例えば、多結晶ＩｎＧａＯなどの多結晶半導体でもよい。
【０１７５】
また、上記実施の形態では、薄膜トランジスタ１００が酸化物半導体層１４０を備える構成について説明したが、これに限らない。薄膜トランジスタ１００は、単結晶半導体、化合物半導体などの酸化物ではない半導体材料を主成分とする半導体層を備えてもよい。
【０１７６】
また、上記実施の形態では、薄膜トランジスタ１００がボトムゲート型、かつ、チャネル保護型の薄膜トランジスタである例について説明したが、これに限らない。薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート型、かつ、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタでもよい。あるいは、薄膜トランジスタ１００は、トップゲート型の薄膜トランジスタでもよい。
【０１７７】
また、上記実施の形態では、薄膜トランジスタ１００を用いた表示装置として有機ＥＬ表示装置１０について説明したが、上記実施の形態における薄膜トランジスタ１００は、液晶表示装置など、アクティブマトリクス基板が用いられる他の表示装置にも適用することができる。
【０１７８】
また、上述した有機ＥＬ表示装置１０などの表示装置（表示パネル）については、フラットパネルディスプレイとして利用することができ、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、携帯電話など、表示パネルを有するあらゆる電子機器に適用することができる。特に、大画面及び高精細の表示装置に適している。
【０１７９】
その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示における発明の主旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本開示に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、例えば、有機ＥＬ表示装置などの表示装置の製造方法などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
１０  有機ＥＬ表示装置
２０  ＴＦＴ基板
２１  バンク
３０  画素
３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒ  サブ画素
３１  画素回路
３２、３３、１００  薄膜トランジスタ
３２ｄ、３３ｄ、１６０ｄ  ドレイン電極
３２ｇ、３３ｇ、１２０  ゲート電極
３２ｓ、３３ｓ、１６０ｓ  ソース電極
３４  キャパシタ
４０  有機ＥＬ素子
４１  陽極
４２  ＥＬ層
４３  陰極
５０  ゲート配線
６０  ソース配線
７０  電源配線
１１０  基板
１３０  ゲート絶縁層
１４０  酸化物半導体層
１５０  チャネル保護層
１５１、１５２、１７１、１９１、２０１  コンタクトホール
１７０  層間絶縁層
１８０  配線層
１８１  第１層
１８２  第２層
１８３  第３層
１８４  第４層
１９０  配線保護層
２００  平坦化層
２１０  画素電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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