專利名稱：顯示器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示器件的制造方法，在該器件中，設(shè)有由至少一個象素構(gòu)成的象素組和導體圖形構(gòu)成具有襯底，而且在襯底上固定有用來給象素提供激勵電壓的半導體器件。
這類主動矩陣顯示器件的例子是薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-LCD)或調(diào)幅一液晶顯示器(AM-LCD)，它們被用于便攜式電腦和組織體(organizer)中，但在GSM電話中也得到了日益廣泛的應用。例如，可以用(聚合物)發(fā)光二極管(LED)顯示器來代替LCD。
從廣義上說，本發(fā)明涉及電子器件的制造方法，在該器件中，設(shè)置了具有包括至少一個開關(guān)元件的功能組的襯底，并且襯底上固定有用來給開關(guān)元件提供激勵電壓半導體器件。
發(fā)表在SID Int.Display Conf.(2000年9月，第415至418頁)上的文章“Flexible Displays with Fully IntegratedElectronics”描述了一種工藝過程，其中按特定方法形成的一種液體懸浮物中的半導體器件橫穿襯底并到達襯底中相應形成的“孔”或凹槽。這些半導體器件是按標準方法制成的集成電路(IC)。有了IC后就建立了與各象素的連接。
在這種情況下會出現(xiàn)一個問題，即在提供IC時要考慮到許多誤差。半導體器件(IC)不僅必須滑入凹槽中(過去就是這樣)，而且還有一定厚度(約50μm)。根據(jù)厚度的變化(當然不是在所有IC都由一個相同基片制成的情況下)和襯底表面上“孔”或凹槽深度的變化，形成在襯底上的電光層的厚度也會改變，此厚度可達數(shù)μm。特別是當采用對厚度敏感的效應(例如(S)TN效應)時，這種厚度的改變會引起不希望有的褪色和不均勻的開關(guān)特性。
IC在定位過程中的誤差也應予以考慮。當IC“滑入凹槽中”時，其在凹槽內(nèi)的最終位置可能是任意的。因此，凹槽所占空間要比半導體器件(IC)大得多，這就要浪費許多孔，特別是在透明顯示器件中。在IC定位不精確的情況下，為了能滿意地接觸IC，這些IC的接觸面必須做得很大，這將浪費IC的表面積，從而使這種工藝變得很昂貴。
另一個問題是半導體器件(IC)厚度的變化關(guān)系到凹槽深度的變化，因而在最終的表面積(襯底的公共表面積)方面將產(chǎn)生局部的厚度變化。由于在器件內(nèi)延伸的導體軌跡是跨過嵌入的半導體器件(IC)上，因此很有可能遭擊穿。
為此，根據(jù)本發(fā)明提供了一個具有許多半導體器件的半導體襯底，這些半導體器件的表面有一些電連接觸點，且在半導體器件在半導體襯底的表面區(qū)域是相互分開的，同時各電連接觸點與導體圖形以導電方式相連，此后再把半導體器件與半導體襯底分開。
由于各半導體器件(IC)在固定到襯底上時是彼此類似地位于在半導體襯底上，所有IC的間距都很精確。這樣就可能在一個方向具有不變的間距。例如在矩陣形狀的象素結(jié)構(gòu)中。此間距也可以是交替變化的。
此外，由于采用這種固定方法，只有實現(xiàn)有源元件的那部分半導體襯底表面區(qū)可以設(shè)置在顯示器件的襯底上。因為這部分的厚度可以忽略(小于1μm)，上述對厚度敏感的效應將不會發(fā)生。即使在IC位置有隔墊對液體層的有效厚度沒有(或幾乎沒有)任何影響，因而對顯示器件的工作也沒有影響(當然是在隔墊具有一個彈性外膜的條件下)。
還有一個優(yōu)點是，現(xiàn)在IC可以在象素的位置包含驅(qū)動電路。這提供了很大的設(shè)計自由度。
半導體器件是通過對半導體襯底表面區(qū)的刻蝕處理等方法分開的。在另一種方法中，半導體器件被設(shè)置在一個絕緣層的半導體層(SOI技術(shù))內(nèi)，并通過在此半導體層(厚度一般為0.2μm)內(nèi)進行刻蝕處理而分開。其結(jié)果是這些半導體器件在已制成的顯示器件中的厚度(小于1μm)比起液體層的有效厚度而言可以忽略，因此上述對厚度敏感的效應不會發(fā)生，即使當IC的位置有一個隔墊也是這樣。另外，現(xiàn)在可以高精度地設(shè)置IC，而且不用格外小心。接觸表面現(xiàn)在也可以小得多，故所占據(jù)的IC表面很小。
參照下面描述的實施例，將會對本發(fā)明的上述及其它方面有清楚的了解。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的顯示器件一部分的剖面示意圖，圖2是制造方法的流程示意圖，
圖3和4示出制造圖1所示顯示器件的各個步驟，圖5和6示出制造圖1所示顯示器件過程中的半導體襯底和顯示器件襯底，圖7是根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的一個可能實施例的等效電路圖，圖8示出為將顯示器件固定在襯底上的半導體襯底的電子顯微圖象。
這些圖都是示意性的，而且不是按比例繪制。相當?shù)脑话愣家酝瑯拥臉颂枠耸尽?br> 圖1是一個光調(diào)制單元1的一部分的剖面示意圖，單元具有液晶材料2，其夾在由玻璃或合成材料等制成的兩個襯底3，4之間，并設(shè)有兩個(ITO或金屬)電極5，6。電極圖形的各部分與中間電光層一起確定象素。需要的話，顯示器件可包含一些定位層(未示出)，它們將液晶材料定位在襯底的內(nèi)壁上。液晶材料可以是一種(被扭曲的)向列材料，它具有正的光學各向異性和正的介電各向異性等特性，但也可以利用其STN效應，雙穩(wěn)態(tài)效應，手性向列效應，或PDLC效應。襯底3，4通常用隔墊7隔開，而所述單元用一個密封圈8密封，此密封圈通常帶一個填充孔。液晶材料層2的典型厚度可以是5μm。電極5，5’的典型厚度為0.2μm，而半導體器件(IC)20的厚度在本例中也是0.2μm左中。圖1中繪出了位于電極5’和IC20處的一個隔墊7。與液晶材料層2的厚度相比，電極和IC20加在一起的厚度基本可以忽略。隔墊7的存在對顯示器件的光電特性沒有或幾乎沒有任何影響，特別是當所選隔墊具有一個硬芯8和一個彈性外層9(厚度約0.2μm)時更是如此。
可利用傳統(tǒng)的方法來制造半導體器件(晶體管或IC)20。開始用的材料是一個半導體基片10(參見圖2，步驟Ia，和圖3)，最好是硅片，其具有一個P-型襯底11，在上面生長一層經(jīng)過弱摻雜(1014原子/cm3)的n-型外延層15。在這一步驟之前，通過外延生長或擴散制備一層經(jīng)過強摻雜(摻雜量約1017原子/cm3)的n-型層13。再經(jīng)過一些工藝步驟(摻雜，擴散等)在外延層15中制作晶體管，電子電路或其它的功能部件。完成之后，在圖3A的表面上涂覆一個絕緣層(例如氧化硅)。采用半導體工藝中慣用的方法通過絕緣層中的接觸孔做出一些金屬化觸點17。仍采用掩模摻雜法(在制出絕緣層16之前或之后)，在晶體管，電子電路(IC)或其它功能部件之間設(shè)置一個n-型區(qū)14。
圖3B是圖3A的一個變型，其中的晶體管，電路或其它功能部件是用SOI工藝制作的，這時薄的表面區(qū)15被嵌在絕緣層19內(nèi)。在圖3B的例子中，金屬化觸點17是直接設(shè)置在半導體器件的晶體管的接觸區(qū)上面。
接下來，通過一個掩膜將n-型區(qū)用HF(在電場作用下)進行刻蝕處理。在這個處理中，經(jīng)強摻雜的n-型區(qū)14被各向同性地刻蝕，處在它下面的n-型外延層13也是一樣。但經(jīng)弱摻雜的n-型層15是被各向異性刻蝕，因此，經(jīng)過一定時間之后，只有一個小區(qū)25保留在該層中(見圖2，步驟Ib，和圖3)。
然而，晶體管，電子電路(IC)或其它功能部件仍然處在它們原先確定的位置。通常是以固定間距加工這類單元的常規(guī)圖形。
在此處理之前，或與其同時，或在該處理之后，在顯示器件的襯底3上制出一些金屬化圖形，它們將包含一個或多個電極5’(見圖2，步驟IIa，IIb)，而且也是處在確定的位置上。在這個例子中，襯底3上的金屬化圖形各部分5’是和半導體基片10的電路(IC)20類似地排列著(在不同的方向間距一樣)。
在接下來的一個步驟中，要將半導體基片10翻轉(zhuǎn)過來，使襯底3上的金屬化圖形5’與半導體基片10上的電路(IC)20準確地對齊(見圖4)，此后在金屬化圖形5’和金屬化觸點17之間形成電接觸。為此目的，可利用電極5’上的導電膠21或各向異性導電觸點。利用振動或別的方法可將電路(IC)20從半導體基片10上分離出來。這樣就獲得了具有圖形電極5和IC20的襯底3了，其中的IC非常精確地與圖形電極5對齊，同時各IC彼此之間也對齊(見圖2，步驟III)。此外，孔的減小只取決于IC(或晶體管)的尺寸。
另外當采用SOI工藝時，各個電子電路(IC)20間的初次分離可以利用HF刻蝕處理或其它半導體工藝中慣用的方法，這些IC接下來也是利用振動或別的方法從襯底上分離出來。
并不是襯底10的所有IC(晶體管)都在這個步驟中被從襯底上分離出來，因為金屬化圖形5’的間距P0通常要比IC20的間距P1和P2大得多。這一點將在下面參照圖5作進一步的說明。如果襯底3的尺寸與由可分離的IC塊22指示的區(qū)域為同一數(shù)量級或者比它更小，那么只有IC23(圖5中的黑色IC)被分離出來并設(shè)置在襯底上。
倘若襯底3比可分離IC塊大，則IC23(圖5中的黑色IC)被首先分離并設(shè)置在襯底10的一部分26上(見圖6)。接著相鄰的IC24(見圖5)被分離并設(shè)置在襯底10的部分27上。類似地，IC20是設(shè)置在部分28，29上。
接下來按照慣常的方法完成顯示器件1的制造，需要的話，可設(shè)置一些定位層，以將液晶材料定位在襯底的內(nèi)壁上。隔墊7通常是設(shè)置襯底3，4及密封圈8之間，而密封圈8一般設(shè)有一個填充孔，然后在本例中是用IC材料填充該器件(見圖2，步驟IV)。
由于半導體器件(IC)20是預先制成的，故可以實現(xiàn)比一般多晶硅工藝更多的電子功能。特別是當采用單晶硅時，可以實現(xiàn)許多功能，利用這些功能，比用普通的矩陣結(jié)構(gòu)更能使顯示器件具有不同的構(gòu)造。圖7所示即為這樣一種器件30，它是一種具有母線結(jié)構(gòu)的器件。IC(半導體器件)20通過連線31，32(在此例中，線31被接地)連到一個供電電壓上，而線33，34則提供信息和時鐘信號等。因為如上所述內(nèi)容，要設(shè)置的IC的位置是預先知道的，它可以首先(在IC流程中或通過e-PROM技術(shù))用一個地址寄存器和一個或多個數(shù)據(jù)寄存器來確定。對某些IC(以及相關(guān)的象素組35)，地址是由IC識別的，而且圖象信息被儲存起來，然后再施加到象素35上，這要根據(jù)通過線33，34提供的命令而定。
圖8是將顯示器件固定在襯底上(見圖2，步驟Ib)的半導體襯底的電子顯微象。
本發(fā)明受保護的范圍不僅限于上面描述過的實施裝置。正如在開頭一節(jié)所述，象素也可以由(聚合物)LED形成(可以單獨或作為一個部件提供)，同時本發(fā)明也可用于其它的顯示器件，如等離子體顯示器，薄膜顯示器，和基于場致發(fā)射、光電或機電效應(可開關(guān)的鏡子)的顯示器件。雖然所舉的例子是指在正交坐標系中有一定間距，但也可以采用徑向坐標系或樹形結(jié)構(gòu)(分枝結(jié)構(gòu))中的定位。前已指出，間距也可以是可變的。這提供了制造圓形或橢圓形等顯示器件的可能性。
上述例子中闡述了IC是直接與業(yè)已存在的金屬化圖形5電接觸。由于分離出來的IC厚度很小，也可以把它們直接設(shè)置在襯底3上，在這種方法中，金屬化孔是用刻蝕法刻穿在層15內(nèi)。因而金屬化觸點穿過IC，并與連至金屬化觸點17的完全金屬化的連接相接觸(比如說，通過一個絕緣層內(nèi)的接觸孔)。
上述接觸不必是導電接觸。在給定的應用中，可以通過使金屬化觸點17和金屬化圖形5’中的一個或兩者具有薄絕緣層而在它們之間形成電容性耦合。
在開頭一節(jié)還曾提到，本制造方法不只局限于顯示器件。特別是，本發(fā)明可應用于其襯底具有功能組的電子器件(傳感器)。
另外，如已指出的那樣，可以采用柔性襯底(合成材料)，如耐用顯示器，耐用電路。
本發(fā)明在于它的每一個特性和每一個特性的組合。權(quán)利要求書中的標號并不限制它們的保護范圍。動詞“包括”不排除與權(quán)利要求書中所舉出的那些元件的不同的元件的存在。在一個物品前使用冠詞“a”或“an”不排斥有多個這種元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種制造顯示器件的方法，其中襯底設(shè)有包括至少一個象素的組和導體圖形組，而且用來給象素提供激勵電壓的半導體器件被固定到襯底上，此方法包括以下步驟提供半導體襯底，襯底具有多個表面上有電連接觸點的半導體器件，將半導體襯底表面區(qū)域內(nèi)的所述半導體器件互相分開，將電連接觸點與導體圖形相連，接下來將半導體器件與半導體襯底分開。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少有一部分電連接觸點是以導電方式連接到導體圖形。
3.一種制造顯示器件的方法，其中襯底設(shè)有包括至少一個象素的組和導體圖形組，而且用來給象素提供激勵電壓的半導體器件被固定在襯底上，該方法包括以下各步驟提供半導體襯底，襯底具有多個表面上有電連接觸點的半導體器件，將半導體襯底表面區(qū)域內(nèi)的所述半導體器件互相分開，接著將半導體器件與半導體襯底分開，并接著至少在半導體器件的位置給襯底設(shè)置導體圖形，并將電連接觸點與導體圖形相連。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，至少有一部分電連接觸點是以導電方式連接到導電圖形。
5.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述半導體器件至少在一個維度上具有與象素組相同的間距。
6.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，一個半導體器件與多個象素相關(guān)聯(lián)的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，半導體器件包含用于象素的激勵電路。
8.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，通過在半導體襯底表面區(qū)域的刻蝕處理來將半導體器件分開。
9.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述半導體器件被設(shè)置在絕緣層(19)上的半導體層內(nèi)，并通過刻蝕處理而分開。
10.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述襯底是柔性的。
11.一種制造電子器件的方法，其中至少有一個襯底設(shè)有包含至少一個開關(guān)元件的功能組，而且用來給開關(guān)元件提供激勵電壓的半導體器件被固定在所述襯底上，該方法包括以下步驟提供帶有一定導體圖形的襯底，提供帶有多個表面上有電連接觸點的半導體器件的半導體襯底，將半導體襯底表面區(qū)域內(nèi)的半導體器件互相分開，將電連接觸點與導體圖形相連，接著將半導體器件與半導體襯底分開。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，至少有一部分電連接觸點以導電方式連接到導體圖形。
13.一種制造顯示器件的方法，其中至少一個襯底設(shè)有包含至少一個開關(guān)元件的功能組，而且用來給開關(guān)元件提供激勵電壓的半導體器件被固定在襯底上，該方法包括以下步驟提供半導體襯底，該襯底具有多個表面上有電連接觸點的半導體器件，將半導體襯底表面區(qū)域內(nèi)的半導體器件互相分開，接著將半導體器件與半導體襯底分開，并給襯底設(shè)置導體圖形，同時將電連接觸點連接到導體圖形。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，至少有一部分電連接觸點以導電方式連接到導體圖形。
15.如權(quán)利要求11或13所述的方法，其特征在于，至少在一個維度上半導體器件與功能組具有相同的間距。
全文摘要
集成電路(20)幾乎在上面/內(nèi)部形成它們的半導體襯底(10)分離。接著，將該襯底翻轉(zhuǎn)置于一個襯底(載體)(3)上，后者在一個晶體處涂有膠(21)。在將晶體連到載體后，把半導體襯底去掉，同時晶體在行與列交匯點等處保持與載體相連。單獨的晶體可以包含薄膜晶體管(簡單的AM尋址)，但也可以包含更復雜的電路(以存儲+識別方式的象素地址)。
文檔編號H01L27/32GK1419711SQ01807197
公開日2003年5月21日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月26日
發(fā)明者H·利夫卡, F·羅澤波姆, R·J·G·埃爾夫林克, M·T·約翰森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司