專利名稱：半導(dǎo)體元件及其制造方法和液晶顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用以噴墨法為代表的液滴釋放技術(shù)制成的半導(dǎo)體元件，以及其制造方法。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于以液晶顯示器或電致發(fā)光顯示器為代表的顯示器中的半導(dǎo)體元件，以及其制造方法。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體元件時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到可以利用液滴釋放裝置來(lái)形成薄膜或布線圖案，它們分別用于半導(dǎo)體元件中，以降低設(shè)備成本并簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程。
在此情況下，各種布線如用于形成半導(dǎo)體元件的門(mén)電極、掃描線、信號(hào)線、和像素電極根據(jù)該工序制成，即，將導(dǎo)電材料溶解或分散在溶劑中而形成的復(fù)合材料通過(guò)液滴釋放裝置的噴嘴釋放到襯底或薄膜上從而直接繪制出這樣的各種布線(參見(jiàn)例如公開(kāi)號(hào)為No.2003-126760的日本專利申請(qǐng))。
為了制造用于以有源矩陣液晶顯示器(LCD)或有源矩陣電致發(fā)光顯示器為代表的顯示器中的半導(dǎo)體元件，如薄膜晶體管(TFT)，需要建立一種結(jié)構(gòu)和方法，其最適用于液滴釋放法，并且不同于由重復(fù)進(jìn)行成膜過(guò)程、布圖過(guò)程、和蝕刻過(guò)程而制成的TFT。隨著TFT襯底尺寸的增加，例如，大于1×1m或其兩或三倍大的襯底，需要簡(jiǎn)化由液滴釋放法制造TFT的結(jié)構(gòu)和方法。
特別是，在上述TFT呈反向交錯(cuò)式(下門(mén)極式)時(shí)，典型的有溝道保護(hù)式或溝道蝕刻式，則半導(dǎo)體膜和含有n型雜質(zhì)的半導(dǎo)體膜遍布形成于襯底之上；并利用形成島形半導(dǎo)體區(qū)域的光刻膠掩模對(duì)所形成的半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻；然后，用金屬掩?；蝾愃莆飳⑿纬傻暮衝型雜質(zhì)的半導(dǎo)體膜劃分成源極區(qū)和漏極區(qū)。因此，在形成島形半導(dǎo)體區(qū)域時(shí)需要通過(guò)曝光、顯影、和液滴釋放來(lái)形成光刻膠掩模。這導(dǎo)致處理次數(shù)和材料種類數(shù)增加。
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種制造半導(dǎo)體元件的方法，該元件具有合適的狀態(tài)能夠通過(guò)液滴釋放有效地形成。根據(jù)本發(fā)明，可以高產(chǎn)量地實(shí)現(xiàn)在各種尺寸的襯底上以高通量制造高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體元件，并減少生產(chǎn)時(shí)間。
以下是本發(fā)明解決上述問(wèn)題的各方面。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種制造半導(dǎo)體元件的方法，包括步驟通過(guò)在襯底上釋放含有第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成門(mén)電極層；在門(mén)電極層上形成門(mén)極絕緣膜；在門(mén)極絕緣膜上形成半導(dǎo)體膜；在半導(dǎo)體膜上形成含單一導(dǎo)電類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；通過(guò)在含單一導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上釋放含有第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在半導(dǎo)體膜中用作溝道區(qū)的部分上形成絕緣膜；以及利用源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)去除半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜。
也就是說(shuō)，通過(guò)液滴釋放在襯底上形成門(mén)電極層；通過(guò)薄膜成型方法如CVD或?yàn)R射法重疊形成門(mén)極絕緣膜、半導(dǎo)體膜、含單一導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜(下文中稱為單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜)；并通過(guò)液滴釋放形成源極和漏極。然后，通過(guò)蝕刻等方法去除曝光的單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜以形成源極區(qū)和漏極區(qū)。再然后，將能夠用液滴釋放等方法形成的絕緣膜形成于其上以覆蓋并防止用作半導(dǎo)體膜溝道區(qū)的部分移動(dòng)。此外，該絕緣膜起著溝道保護(hù)膜的作用。利用源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)蝕刻等方法去除曝光的半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜。通過(guò)上述過(guò)程，可得到外觀上類似于溝道保護(hù)形式的半導(dǎo)體元件。而且，利用液晶元件、有機(jī)電致發(fā)光元件等提供發(fā)光元件可獲得預(yù)期的液晶顯示器或發(fā)光顯示器，其通過(guò)像素電極與源電極或漏電極連接而形成。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是，在向襯底上釋放含第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料之前預(yù)處理襯底中至少具有門(mén)電極層的部分。預(yù)處理過(guò)程包括，形成含鈦、氧化鈦或類似物的層；由具有硅(Si)氧(O)鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)形成膜；等離子處理等等。等離子處理過(guò)程優(yōu)選在大氣壓下進(jìn)行。
本發(fā)明還有另一個(gè)方面是，形成源極區(qū)和漏極區(qū)；通過(guò)CVD或?yàn)R射法在源極區(qū)和漏極區(qū)形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上和半導(dǎo)體膜中用作溝道區(qū)的部分上形成第二絕緣膜；以及形成起溝道保護(hù)膜作用的絕緣膜以具有兩層結(jié)構(gòu)。第二絕緣膜不僅起到溝道保護(hù)膜的作用，還起著掩模的作用以便去除襯底上通過(guò)CVD等方法遍布形成的第一保護(hù)膜。作為第一絕緣膜，可采用含硅的絕緣膜，優(yōu)選氮化硅膜。作為第二絕緣膜，可以使用任何絕緣膜，只要其能夠通過(guò)液滴釋放法選擇性地形成。優(yōu)選地，可采用由具有硅(Si)氧(O)鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)形成的膜作為第二絕緣膜。絕緣膜不限于兩層結(jié)構(gòu)；該膜可具有三層或多層結(jié)構(gòu)。
具有硅氧鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)被稱為基于硅氧烷的樹(shù)脂。基于硅氧烷的樹(shù)脂是一種耐熱平面膜或耐熱夾層(HRIL)膜。在下文中，術(shù)語(yǔ)“耐熱平面膜”、“耐熱夾層膜”、“耐熱樹(shù)脂”或“HRIL”包括基于硅氧烷的樹(shù)脂。
作為形成導(dǎo)電材料或絕緣膜的液滴釋放法，根據(jù)所要成膜的性質(zhì)不僅可以采用噴墨法還可以采用膠版印刷或絲網(wǎng)印刷法。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件包括形成于襯底上的含鈦或氧化鈦的層；該層上形成的門(mén)電極層；門(mén)極電極層上形成的門(mén)極絕緣膜；門(mén)極絕緣膜上形成的半導(dǎo)體膜；半導(dǎo)體膜上形成的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在這對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于半導(dǎo)體膜之上的絕緣膜；以及在這對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上形成的導(dǎo)電層。
絕緣膜優(yōu)選形成的厚度為100nm或以上以用作溝道保護(hù)膜。此外，絕緣膜可形成疊層結(jié)構(gòu)。例如，下層可以由通過(guò)CVD或?yàn)R射法形成的膜如氮化硅膜制成；上層可由通過(guò)液滴釋放法形成的膜，如耐熱樹(shù)脂如聚酰亞胺、丙烯酸、或硅氧烷制成。或者，兩層都可由通過(guò)液滴釋放法形成的膜制成。具有絕緣膜的半導(dǎo)體膜優(yōu)選形成厚度在10nm或以上。
通常，源極區(qū)和漏極區(qū)可通過(guò)在形成島形半導(dǎo)體膜之后蝕刻掉單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜而形成。因此，在形成島形半導(dǎo)體膜之前需要提供光刻膠掩模。反之，根據(jù)本發(fā)明，在源極區(qū)和漏極區(qū)形成之后，形成了起溝道保護(hù)膜作用的絕緣膜以覆蓋用作溝道區(qū)的部分，然后形成島形半導(dǎo)體膜。因此，不需要形成光刻膠掩模，這樣可以簡(jiǎn)化程序。如上所述，本發(fā)明提供了形成半導(dǎo)體元件新手段，其結(jié)合了利用源電極和漏電極金屬掩模形成源極區(qū)和漏極區(qū)以去除單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜的方法，和用于形成溝道保護(hù)膜以防止溝道區(qū)移動(dòng)的專用于溝道保護(hù)型的方法。根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，可以只利用源電極和漏電極金屬掩模而不用任何光刻膠掩模來(lái)制造半導(dǎo)體元件。
在襯底上釋放含第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料之前，可在襯底上至少具有門(mén)電極層的部分進(jìn)行預(yù)處理過(guò)程，例如形成氧化鈦(TiOx)等等。因此，可提高襯底和導(dǎo)電膜，如通過(guò)液滴釋放法形成的門(mén)電極層之間的粘性。
通過(guò)形成厚度小于其它半導(dǎo)體膜的具絕緣膜的半導(dǎo)體膜，可將n型雜質(zhì)區(qū)完全劃分為源極區(qū)和漏極區(qū)。通過(guò)形成厚度在10nm或以上的具絕緣膜的半導(dǎo)體膜，可獲得足夠大的溝道遷移率。
通過(guò)形成厚度在100nm或以上的絕緣膜，可提高作為溝道保護(hù)膜的功能，并確保防止溝道區(qū)損壞。因此，可提供具有高遷移率的穩(wěn)定半導(dǎo)體元件。此外，為了獲得上述優(yōu)點(diǎn)，形成包括第一絕緣膜和第二絕緣膜的兩層結(jié)構(gòu)或三層或以上疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成絕緣膜很有效。

發(fā)明內(nèi)容
參考

圖1A至1D解釋半導(dǎo)體元件和制造該半導(dǎo)體元件的方法。
將所謂的光催化物質(zhì)如鈦或氧化鈦；或耐熱樹(shù)脂如聚酰亞胺、丙烯酸或硅氧烷形成于襯底100至少具有門(mén)電極層的部分上。這里，形成了氧化鈦膜132?；蛘?，可進(jìn)行等離子處理。這種預(yù)處理使得提高襯底100和通過(guò)釋放含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料制成的導(dǎo)電膜之間的粘性。在形成氧化鈦的情況下，可提高透光率。氧化鈦可以直接形成，也可以在形成鈦膜之后通過(guò)烘烤導(dǎo)電膜形成。除了鈦或氧化鈦之外，還可以形成光催化物質(zhì)如鈦酸鍶(SrTiO3)、硒化鎘(CdSe)、鉭酸鉀(KTaO3)、硫化鎘(CdS)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、或氧化鎢(WO3)。盡可能多地進(jìn)行上述預(yù)處理過(guò)程可提高襯底和導(dǎo)電膜之間的粘性。
在對(duì)襯底100的表面進(jìn)行預(yù)處理的情況下，在所述預(yù)處理部分上釋放含第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料可形成門(mén)電極層102。這里，門(mén)電極層指由至少包括TFT門(mén)電極部分的單層或多層導(dǎo)電體所構(gòu)成的層。通過(guò)釋放所述復(fù)合材料形成門(mén)電極層；在100℃下干燥所述復(fù)合材料；然后在200到350℃的氮化或氧化氣氛中烘烤所述復(fù)合材料15到30分鐘。然而，不只限于上述條件。
作為第一導(dǎo)電材料，可以根據(jù)所述導(dǎo)電膜的功能采用各種材料。典型的實(shí)例有銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、錸(Re)、鎢(W)、鋁(Al)、鉭(Ta)、銦(In)、碲(Te)、鉬(Mo)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、硅(Si)、鍺(Ge)、鋯(Zr)、鋇(Ba)、硬鉛、含銻氧化錫、氟化物摻雜的氧化鋅、碳、石墨、玻璃碳、鋰、鈹、鈉、鎂、鉀、鈣、鈧、錳、鋯、鎵、鈮、鈉鉀合金、鎂銅混合物、鎂銀混合物、鎂鋁混合物、鎂銦混合物、鋁氧化鋁混合物、鋰鋁混合物等等，或者顆粒及其類似物如鹵化銀，或可分散納米顆粒；或者用作導(dǎo)電膜的氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、有摻鎵的氧化鋅組成的氧化鎵鋅(GZO)、由氧化銦和2-20％氧化鋅組成的氧化銦錫(IZO)、有機(jī)銦、氮化鈦等等。
上述導(dǎo)電材料中可以含有硅(Si)或氧化硅(SiOx)，尤其在上述材料用于形成透明導(dǎo)電膜的情況下。例如，可以使用由含硅氧化物的ITO構(gòu)成的導(dǎo)電材料(下文中稱為ITSO)。此外，通過(guò)層疊這些導(dǎo)電材料形成的層可以制成預(yù)期的導(dǎo)電膜。
用于液滴釋放裝置的噴嘴直徑設(shè)定在0.1到50μm(優(yōu)選0.6到26μm)，釋放量設(shè)定在0.00001到50pl(優(yōu)選0.0001到10pl)。釋放量隨著噴嘴直徑的增加而增加。物體和噴嘴釋放口優(yōu)選盡可能地彼此接近，以將液滴輸送到預(yù)定的部位。物體和釋放口之間的距離優(yōu)選設(shè)定在大約0.1到2mm。
考慮到特定的電阻值，從釋放口釋放的復(fù)合材料優(yōu)選通過(guò)將金、銀或銅溶解或分散在溶劑中形成。更優(yōu)選地，可使用低電阻的銀或銅。在使用銅的情況下，優(yōu)選同時(shí)提供隔膜作為防范雜質(zhì)的措施。作為溶劑，可以使用酯類，如乙酸丁酯或乙酸乙酯；醇類如異丙醇或乙醇；有機(jī)溶劑如甲乙酮或丙酮；等等。在使用銅導(dǎo)線的情況下作為隔膜，可采用具有絕緣性或?qū)щ娦缘暮镔|(zhì)，如氮化硅、氧氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、或氮化鉭(TaN)以便通過(guò)液滴釋放形成隔膜。
用于液滴釋放的復(fù)合材料優(yōu)選粘度在300mPa·s或以下以防止干燥并以便從釋放口中順利地釋放出。復(fù)合材料的粘度、表面張力等可以根據(jù)溶劑或應(yīng)用來(lái)控制。例如，由ITO、ITSO、有機(jī)銦和有機(jī)錫溶解或分散在溶劑中形成的復(fù)合材料粘度在5到50mPa·s，由銀溶解或分散在溶劑中形成的復(fù)合材料粘度在5到20mPa·s，由金溶解或分散在溶劑中形成的復(fù)合材料粘度在10到20mPa·s。
導(dǎo)電材料的顆粒直徑優(yōu)選盡可能小，優(yōu)選在0.1μm或以下，以防止阻塞并制造高清圖案，盡管這取決于各噴嘴的直徑、圖案形式等等。通過(guò)已知方法如電解法、噴霧法、或濕還原法形成的復(fù)合材料的粒徑大約在0.5到10μm。在該復(fù)合材料通過(guò)汽化法形成的情況下，由分散劑保護(hù)的納米分子具有大約7nm的微小直徑。而且，表面被成膜劑覆蓋的該納米顆粒可以穩(wěn)定地分散在溶劑中而不會(huì)在室溫下聚集，這正表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)。因此，優(yōu)選使用成膜劑。
或者，門(mén)電極層可通過(guò)釋放含顆粒的復(fù)合材料形成，其中單一導(dǎo)電性類型的材料被另一種導(dǎo)電材料所覆蓋。在這種情況下，兩導(dǎo)電材料之間優(yōu)選具有緩沖層。由Ag覆蓋Cu形成的顆粒的結(jié)構(gòu)可以為，在Cu和Ag之間具有Ni或NiB緩沖層。
在烘烤含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料的過(guò)程中通過(guò)有效地利用混有10到30％標(biāo)度比氧氣的氣體，可減小形成門(mén)電極層的導(dǎo)電膜的電阻率，并且可將導(dǎo)電膜制成薄而光滑的膜。參見(jiàn)圖8A到8C，給出了烘烤過(guò)程中導(dǎo)電膜狀態(tài)變化的概觀。圖8A表示了含有導(dǎo)電材料如Ag的納米漿料502通過(guò)噴嘴501釋放在玻璃襯底500上的狀態(tài)。該納米漿料通過(guò)導(dǎo)電材料分散或溶解在有機(jī)溶劑中而形成。此外，該有機(jī)溶劑中還含有稱為粘合劑的分散劑或熱固性樹(shù)脂。該粘合劑尤其可防止納米漿料的開(kāi)裂和不均勻烘烤。通過(guò)干燥和烘烤過(guò)程，有機(jī)溶劑汽化，分散劑分解去除，然后納米漿料固化并同時(shí)因粘合劑而收縮。因此，納米顆粒彼此熔合以固化該納米漿料。同時(shí)，納米顆粒的尺寸從數(shù)十nm長(zhǎng)大到數(shù)千nm，相鄰生長(zhǎng)的納米顆粒融合并連在一起形成金屬鏈。另一方面，大多數(shù)剩下的有機(jī)成分(約80到90％)被擠出金屬鏈之外。結(jié)果，形成了含金屬鏈的導(dǎo)電膜503和由覆蓋表面的有機(jī)成分構(gòu)成的膜504(圖8B)。在氮?dú)夂脱鯕獯嬖诘那闆r下烘烤納米漿料502時(shí)，由有機(jī)成分構(gòu)成的膜504可通過(guò)氣體中的氧氣與由有機(jī)成分構(gòu)成的膜504中包含的碳或氫反應(yīng)而去除。在烘烤氣氛中不含氧氣的情況下，由有機(jī)成分構(gòu)成的膜504可通過(guò)氧等離子處理等去除(圖8C)。如上所述，由有機(jī)成分構(gòu)成的膜504按照下面的工序去除，即在氮?dú)夂脱鯕獯嬖诘那闆r下烘烤或干燥納米漿料，并進(jìn)行氧等離子處理。因此，含金屬鏈的導(dǎo)電膜503可制成薄而光滑的薄膜，并降低其電阻率。
此外，通過(guò)減壓下釋放含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料，該復(fù)合材料中的溶劑揮發(fā)，從而縮短了隨后的熱處理(干燥或烘烤)時(shí)間。
除了干燥和烘烤過(guò)程之外，可對(duì)表面進(jìn)行平整或平滑處理。作為處理手段，有CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)；或者在導(dǎo)電膜上形成具有平面性的絕緣膜之后通過(guò)蝕刻形成平整導(dǎo)電膜的方法。
作為襯底，可以采用由絕緣體如玻璃襯底，石英襯底或氧化鋁所構(gòu)成的襯底；具有耐熱性能夠承受后處理中的處理溫度的塑料襯底等等。在這種情況下，可形成底絕緣膜用以防止雜質(zhì)從襯底上擴(kuò)散，如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)等等(x，y＝1，2...)?；蛘?，可以使用金屬如不銹鋼、或具有絕緣膜如氧化硅或氮化硅的半導(dǎo)體襯底。
門(mén)極絕緣膜103形成于門(mén)電極層上。門(mén)極絕緣層通過(guò)薄膜成型方法如等離子CVD、濺射法等等由單層或疊層含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、或氧氮化硅的膜制成。這里，氧化硅膜、氮化硅膜、以及氧化硅膜順序形成于襯底上。然而，并不僅限于此結(jié)構(gòu)、材料和方法。
半導(dǎo)體膜104形成于門(mén)極絕緣膜103上。該半導(dǎo)體膜由無(wú)定型半導(dǎo)體、結(jié)晶半導(dǎo)體或半無(wú)定型半導(dǎo)體制成。作為這些半導(dǎo)體，可以使用含硅、鍺化硅(SiGe)等作為其主要成分的半導(dǎo)體膜。半導(dǎo)體膜可通過(guò)等離子CVD形成，優(yōu)選厚度在10到100nm。
在上述半無(wú)定型半導(dǎo)體中，簡(jiǎn)單解釋一下SAS(半無(wú)定型硅)。SAS可以通過(guò)硅化物氣體的生長(zhǎng)放電分解獲得。作為典型的硅化物氣體可以采用SiH4。也可以采用其它的硅化物氣體如Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等等。通過(guò)用一種或多種選自氫、氫和氦、氬、氪和氖的稀有氣體元素來(lái)稀釋硅化物氣體可容易地制成SAS。稀釋率優(yōu)選在10到1000倍的范圍。當(dāng)然，用于成膜的反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)在大約0.1到133Pa的減壓條件下生長(zhǎng)放電分解而形成。1MHz到120MHz，優(yōu)選13MHz到60MHz的高頻電流可供形成生長(zhǎng)放電。加熱襯底的溫度優(yōu)選為300℃或以下，更優(yōu)選在100到200℃。
通過(guò)在硅化物氣體中混入碳化物氣體如CH4或C2H6，或鍺化物氣體如GeH4或GeF4可將能帶寬度控制在1.5到2.4eV，或0.9到1.1eV。
當(dāng)特意不摻入雜質(zhì)以控制價(jià)電子時(shí)，SAS表現(xiàn)出弱n型導(dǎo)電性。其隨著氧氣輕易地混入半導(dǎo)體膜而增強(qiáng)，因?yàn)樯L(zhǎng)放電在高于形成無(wú)定型半導(dǎo)體時(shí)的電流下進(jìn)行。因此，在成膜同時(shí)或之后，通過(guò)在TFT的具有溝道形成區(qū)的第一半導(dǎo)體膜中摻入p型雜質(zhì)可以控制閾值。作為賦予p型的雜質(zhì)，通?？墒褂门??？蓪?到1000ppm的雜質(zhì)氣體如B2H6或BF3混入硅化物氣體中。在用硼作為賦予p型的雜質(zhì)時(shí)，硼濃度可以在1×1014到6×1016個(gè)原子/cm3。通過(guò)上述SAS形成溝道形成區(qū)，可獲得1到10cm2/V·sec的電子場(chǎng)效應(yīng)遷移率。
根據(jù)以下步驟可獲得結(jié)晶半導(dǎo)體膜，即在含有催化劑如鎳的溶液中處理無(wú)定型半導(dǎo)體膜；在500到750℃下進(jìn)行加熱結(jié)晶處理過(guò)程以獲得結(jié)晶硅半導(dǎo)體膜；進(jìn)行激光結(jié)晶化過(guò)程以提高結(jié)晶度。
利用乙硅烷(Si2H6)和氟化鍺(GeF4)原料氣體，通過(guò)LPCVD(低壓CVD)直接形成多晶半導(dǎo)體膜可獲得結(jié)晶半導(dǎo)體膜。LPCVD可以但不僅限于在Si2H6/GeF4＝20/0.9的氣流比，成膜溫度400到500℃，載氣為He或Ar的條件下進(jìn)行。
n型半導(dǎo)體膜105形成于半導(dǎo)體膜104之上。作為n型雜質(zhì)元素，可以使用砷(Ar)和磷(P)。在形成n型半導(dǎo)體膜的情況下，利用等離子CVD法通過(guò)SiH4、H2和PH3(磷化氫)混合氣體的生長(zhǎng)放電分解可形成n型(n+)硅膜?？芍瞥珊琾型雜質(zhì)元素如硼(B)的半導(dǎo)體膜來(lái)代替n型半導(dǎo)體膜105。
通過(guò)在n型半導(dǎo)體膜105上釋放含第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料可形成源電極108和漏電極109。可以從上述對(duì)第一導(dǎo)電材料的描述中適當(dāng)?shù)剡x擇所述第二導(dǎo)電材料、導(dǎo)電顆粒的結(jié)構(gòu)、釋放條件、干燥條件、烘烤條件等等。此外，第一和第二導(dǎo)電材料以及第一和第二顆粒結(jié)構(gòu)可以相同或不同(圖1A)。
盡管未示出，但可以在向n型半導(dǎo)體膜105上釋放所述含第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料之前進(jìn)行預(yù)處理過(guò)程，用以提高n型半導(dǎo)體膜105和源電極108之間的粘性，以及n型半導(dǎo)體膜105和漏電極109之間的粘性。預(yù)處理過(guò)程可以用類似于形成門(mén)電極102的預(yù)處理方法進(jìn)行。
利用源電極108和漏電極109作為掩模，以含氯氣體如Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4；氟化物氣體如CF4、SF6、NF3或CHF3；或O2作為蝕刻氣體，通過(guò)等離子蝕刻n型半導(dǎo)體膜105形成源極區(qū)112和漏極區(qū)113。然而，并不僅限于該條件。蝕刻過(guò)程可利用大氣等離子來(lái)進(jìn)行。在這種情況下，優(yōu)選用CF4和O2的混合氣體作為蝕刻氣體。在用相同的半導(dǎo)體制成n型半導(dǎo)體膜105和半導(dǎo)體膜104時(shí)，需要注意蝕刻速度和蝕刻時(shí)間，因?yàn)楫?dāng)蝕刻n型半導(dǎo)體膜105時(shí)還一同蝕刻了半導(dǎo)體膜104。然而，在溝道形成區(qū)處的半導(dǎo)體膜形成厚度為5nm或更高，優(yōu)選10nm或更高，更優(yōu)選50nm或更高的情況下，即使蝕刻了半導(dǎo)體膜104的一部分，也可以獲得足夠的TFT遷移率。
通過(guò)在半導(dǎo)體膜104的溝道區(qū)進(jìn)行液滴釋放而形成了絕緣膜115。由于絕緣膜115起溝道保護(hù)膜的作用，因而可通過(guò)釋放耐熱樹(shù)脂如硅氧烷，或具有耐蝕刻性和絕緣性的物質(zhì)如丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、聚酰亞胺、苯并咪唑、或聚乙烯醇來(lái)形成。優(yōu)選使用硅氧烷和聚酰亞胺。為防止溝道區(qū)蝕刻過(guò)度，可形成厚度在100nm或更高，優(yōu)選200nm或更高的絕緣膜115(圖1B)。因此，如圖1B所示，絕緣膜115可制成類似于垛的形狀位于源電極108和漏電極109上方。
然后，利用源電極108、漏電極109和絕緣膜115作為掩模，以含氯氣體如Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4；氟化物氣體如CF4、SF6、NF3或CHF3；或O2作為蝕刻氣體，通過(guò)等離子蝕刻半導(dǎo)體膜104形成島形半導(dǎo)體膜118。然而，并不僅限于該條件。蝕刻過(guò)程可利用大氣等離子來(lái)進(jìn)行。在這種情況下，優(yōu)選用CF4和O2的混合氣體作為蝕刻氣體。而且，由于用作溝道保護(hù)膜的絕緣膜115形成于島形半導(dǎo)體膜118中的溝道區(qū)119上，溝道區(qū)119在上述蝕刻過(guò)程中不會(huì)由于過(guò)度蝕刻而損壞。因此，不用任何光刻膠掩模就可以制造出具有穩(wěn)定性和高遷移率的溝道保護(hù)型TFT(溝道截?cái)喹h(huán)型)(圖1C)。
通過(guò)釋放含第三導(dǎo)電材料的復(fù)合材料形成源極布線123和漏極布線124以便與源電極108和漏電極109相接觸，并通過(guò)將源極布線123和漏極布線124與像素電極126相連接，可提供由含有有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物的層構(gòu)成的液晶元件或發(fā)光元件(通常為采用電致發(fā)光的發(fā)光元件)。因此，可制成有源矩陣液晶顯示器或薄顯示器如電致發(fā)光裝置，分別可通過(guò)由上述方法制成的半導(dǎo)體元件來(lái)控制?？梢詮纳鲜鰧?duì)第一導(dǎo)電材料的描述中適當(dāng)?shù)剡x擇所述第三導(dǎo)電材料、導(dǎo)電顆粒的結(jié)構(gòu)、釋放條件、干燥條件、烘烤條件等等。此外，第二和第三導(dǎo)電材料以及第二和第三顆粒結(jié)構(gòu)可以相同或不同。像素電極優(yōu)選通過(guò)ITO、ITSO、ZnO、GZO、IZO、有機(jī)銦、有機(jī)錫等的液滴釋放法制成(圖1D)。
盡管未示出，但可以在形成源極布線123、漏極布線124和像素電極126時(shí)進(jìn)行預(yù)處理過(guò)程以便提高與下層之間的粘性。預(yù)處理過(guò)程可通過(guò)類似于形成門(mén)電極層102的預(yù)處理方法來(lái)進(jìn)行。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在源極區(qū)112和漏極區(qū)113形成之后，用作溝道區(qū)的部分被起溝道保護(hù)膜作用的絕緣膜115所覆蓋從而形成島形半導(dǎo)體膜。因此，不需要光刻膠掩模，這樣可簡(jiǎn)化工序。本發(fā)明提供了形成半導(dǎo)體元件新手段，其結(jié)合了利用源電極和漏電極金屬掩模形成源極區(qū)和漏極區(qū)以去除單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜的方法，和用于形成溝道保護(hù)膜以防止溝道區(qū)移動(dòng)的專用于溝道保護(hù)型的方法。根據(jù)上述構(gòu)造，可以只利用源電極和漏電極金屬掩模而不用任何光刻膠掩模來(lái)制造半導(dǎo)體元件。結(jié)果，可簡(jiǎn)化工序，并通過(guò)節(jié)約材料而大大降低成本。可以以低成本高產(chǎn)量地實(shí)現(xiàn)高通量地制造高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體元件，以減少生產(chǎn)時(shí)間，尤其是在大于1×1m或其兩或三倍大的襯底上。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件中，可以提高襯底和導(dǎo)電膜(如通過(guò)液滴釋放法形成的門(mén)電極層等)之間的粘性，因?yàn)橐r底中至少具有門(mén)電極層的部分經(jīng)過(guò)了處理，例如形成了氧化鈦等等。
通過(guò)形成具有絕緣膜的半導(dǎo)體膜部分，厚度小于其它半導(dǎo)體膜，無(wú)疑可將n型雜質(zhì)區(qū)劃分成源極區(qū)和漏極區(qū)。而且，通過(guò)形成具有5nm以上，優(yōu)選10nm以上厚度的半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜部分，可獲得足夠大的溝道遷移率。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件中，用作溝道保護(hù)膜的絕緣膜115形成于溝道區(qū)119上，因此，溝道區(qū)119在半導(dǎo)體膜104的蝕刻過(guò)程中不會(huì)由于過(guò)度蝕刻而損壞。因而，半導(dǎo)體元件具有穩(wěn)定性和高遷移率。通過(guò)形成厚度在100nm或以上的絕緣膜，必然可以提高絕緣膜作為溝道保護(hù)膜的功能以防溝道區(qū)的損壞。因而，可得到具有高遷移率的高穩(wěn)定性半導(dǎo)體元件。為獲得上述優(yōu)點(diǎn)，有效的是使絕緣膜形成由第一絕緣膜和第二絕緣膜組成的雙層結(jié)構(gòu)，或者由三或多層組成的多層結(jié)構(gòu)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明在附圖中圖1A到1D是表示根據(jù)本發(fā)明的TFT工藝示意圖；圖2A到2D是表示根據(jù)本發(fā)明的TFT工藝示意圖；圖3A到3C是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖4A和4B是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖5A到5C是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖6A到6C是表示根據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光屏工藝示意圖；圖7A到7C是表示根據(jù)本發(fā)明的頂發(fā)光裝置、底發(fā)光裝置、以及雙重發(fā)光裝置的示意圖；圖8A到8C是表示用于形成氧化鈦膜的方法示意圖；圖9A到9C表示根據(jù)本發(fā)明的電器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例示意圖；圖10表示了液滴釋放系統(tǒng)的構(gòu)造；圖11A和11B是表示根據(jù)實(shí)施方案采用間距為像素間距的n倍的噴嘴，通過(guò)分別布設(shè)偶數(shù)行和奇數(shù)行的布線而形成的布線示意圖。
圖12A到12D是表示根據(jù)實(shí)施方案用具有不同釋放口直徑的多個(gè)噴嘴釋放形成的像素電極示意圖；圖13A到13C是表示根據(jù)實(shí)施方案用具有不同釋放口直徑的多個(gè)噴嘴釋放形成的平面布線示意圖；圖14是表示根據(jù)實(shí)施方案用具有不同釋放口直徑的多個(gè)噴嘴釋放形成的不同行寬布線示意圖；以及圖15A到15C是表示根據(jù)實(shí)施方案用具有不同釋放口直徑的多個(gè)噴嘴釋放形成的、填充有導(dǎo)電材料的開(kāi)口部分示意圖；本發(fā)明的最佳實(shí)施方案實(shí)施例1在實(shí)施例1中，解釋了在襯底上形成門(mén)電極層之前預(yù)處理該襯底的情形。
第一種方法，可在襯底100上直接形成氧化鈦膜132，如圖1A中所示。通過(guò)旋涂法、液體釋放法、噴涂法、濺射法、CVD等等可使氧化鈦膜132遍布形成于襯底上。之后，通過(guò)液滴釋放法在氧化鈦膜132上形成門(mén)電極層102。由此，通過(guò)在其之間插入氧化鈦膜132可提高襯底100和門(mén)電極層102之間的粘性。形成門(mén)電極層102之后，通過(guò)蝕刻過(guò)程可留下或去除該門(mén)電極層102周圍的氧化鈦膜132。而且，蝕刻處理優(yōu)選在大氣壓下進(jìn)行。此外，可以形成鈦膜來(lái)代替形成氧化鈦膜。這里，門(mén)電極層102可通過(guò)在氧化鈦膜上層疊Ag/Cu而形成?；蛘撸谘趸伳ど峡梢灾粚盈BCu。
第二種方法，可選擇性地通過(guò)液滴釋放形成氧化鈦膜。作為液滴釋放法，除了噴墨法之外還可以采用絲網(wǎng)印刷或膠版印刷?；蛘撸梢允褂萌苣z凝膠。之后，可通過(guò)液滴釋放法在氧化鈦層或氧化鈦層內(nèi)表面上選擇性地形成門(mén)電極層。此外，可形成鈦膜來(lái)代替形成氧化鈦膜。
第三種方法，通過(guò)旋涂法、液滴釋放法、濺射法、CVD等等在襯底上遍布形成鈦膜；通過(guò)液滴釋放法將用于形成門(mén)電極層的含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料選擇性地形成于鈦膜上(圖8A)。然后，將復(fù)合材料干燥并烘烤。同時(shí)，氧化該鈦膜505。這樣，在復(fù)合材料的周圍形成了氧化鈦膜506。氧化鈦膜有優(yōu)良的透光性。例如，在底部發(fā)光裝置中可有效地利用氧化鈦膜以從襯底上發(fā)光，如圖6C和7B所示。通過(guò)旋涂法、液滴釋放法、濺射法、CVD等等在襯底上遍布形成鈦膜之后，在選擇性地釋放用于形成門(mén)電極層的含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料之前，可通過(guò)熱處理形成氧化鈦膜。
在上述第一到第三種方法中，可用所謂的光催化物質(zhì)來(lái)代替形成鈦膜和氧化鈦膜，例如鈦酸鍶(SrTiO3)、硒化鎘(CdSe)、鉭酸鉀(KTaO3)、硫化鎘(CdS)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鎢(WO3)等等。或者，對(duì)于氧化物來(lái)說(shuō)，可使用被氧化之前的物質(zhì)(Zr、Nb、Zn、Fe、W等)。
第四種方法，通過(guò)在襯底上形成耐熱樹(shù)脂，如聚酰亞胺、丙烯酸、硅氧烷等等可提高襯底和電極層之間的粘性。這些材料可遍布形成于襯底上或形成有門(mén)電極層的區(qū)域上。在該材料遍布形成于襯底上的情況下，通過(guò)蝕刻或灰化可去除門(mén)電極層周圍所殘留的膜。
第五種方法，可通過(guò)等離子處理形成有襯底和門(mén)電極層的部分來(lái)提高粘性。優(yōu)選但不限于在大氣壓下進(jìn)行等離子處理。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，解釋了通過(guò)兩層層疊形成起溝道保護(hù)膜作用的絕緣膜的情形。
如圖1B所示，利用源電極108和漏電極109作為掩模，通過(guò)蝕刻n型半導(dǎo)體膜105形成源極區(qū)112和漏極區(qū)113。然后，通過(guò)CVD、濺射法等方法將氮化硅膜133遍布形成于整個(gè)表面(圖2A)。通過(guò)液滴釋放法在用作半導(dǎo)體膜的溝道區(qū)的區(qū)域上和氮化硅膜133上形成絕緣膜115。由于絕緣膜115不用作溝道保護(hù)膜而是用于去除氮化硅膜133的掩模，因而通過(guò)釋放耐熱樹(shù)脂如硅氧烷、或具有耐蝕刻性和絕緣性的物質(zhì)如丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、聚酰亞胺、苯并咪唑、或聚乙烯醇的復(fù)合材料來(lái)形成絕緣膜115。優(yōu)選使用硅氧化和聚酰亞胺。為防止溝道保護(hù)區(qū)蝕刻過(guò)度，優(yōu)選形成氮化硅膜133和絕緣膜115的總厚度在100nm或以上，更優(yōu)選在200nm或以上(圖2B)。
利用絕緣膜115作為掩模蝕刻掉氮化硅膜133從而剩下絕緣膜115、134，它們分別起到溝道保護(hù)膜的作用。絕緣膜134毋庸置疑是由氮化硅膜形成的。利用氯化物氣體，通常有Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4等；氟化物氣體通常有CF4、SF6、NF3、CHF3等；或O2作為蝕刻氣體，通過(guò)等離子蝕刻法可蝕刻氮化硅膜。然而，蝕刻氣體并不僅限于此。蝕刻處理可采用大氣壓等離子法。
雙層溝道保護(hù)膜可提高作為溝道保護(hù)膜的功能，防止溝道區(qū)域損壞，并提供具有高遷移率的穩(wěn)定半導(dǎo)體元件?；蛘?，可通過(guò)層疊三或多層形成溝道保護(hù)膜。其底層并不僅限于氮化硅膜；也可以使用含有其它硅的絕緣膜。這種溝道保護(hù)膜可通過(guò)選擇性地層疊能夠通過(guò)液滴釋放法成膜的膜如絕緣膜115而形成。
利用源電極108、漏電極109和絕緣膜115、134作為掩模蝕刻半導(dǎo)體膜104從而形成島形半導(dǎo)體膜118。用作溝道保護(hù)膜的絕緣膜115形成于該島形半導(dǎo)體膜118中的溝道區(qū)119上。因此，可防止由于上述蝕刻過(guò)程中的過(guò)度蝕刻造成的損壞。因而，可以不用任何光刻膠掩膜而制造出具有穩(wěn)定性和高度遷移率的溝道保護(hù)(溝道截?cái)喹h(huán))型TFT(圖2C)。
通過(guò)釋放含第三導(dǎo)電材料的復(fù)合材料形成源極布線123和漏極布線124，從而以實(shí)施方案中所述的方式與源電極108和漏電極109相接觸。而且，源極布線123或漏極布線124與像素電極相連接。然后，通過(guò)含有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物(通常為利用電致發(fā)光的發(fā)光元件)的層形成液晶元件或發(fā)光元件。因此，可得到薄顯示器如有源矩陣液晶顯示器或有源矩陣電致發(fā)光顯示器，它們分別可以通過(guò)由上述過(guò)程制成的半導(dǎo)體元件來(lái)控制(圖2D)。
實(shí)施例3在實(shí)施例3中，解釋了通過(guò)液滴釋放與電鍍法相結(jié)合用以形成導(dǎo)電膜的方法。
首先，通過(guò)液滴釋放形成含Ag的復(fù)合材料。在這種情況下，為在幾到幾十μm的較窄行寬中形成厚布線，需要反復(fù)釋放Ag?；蛘?，可通過(guò)將具有Ag的襯底浸泡在含Cu的電鍍?nèi)芤褐校蛘咧苯訉⒃撾婂內(nèi)芤簢娫谝r底上來(lái)增加行寬。通過(guò)液滴釋放形成的復(fù)合材料尤其具有許多不規(guī)則性，因此可容易地進(jìn)行電鍍。此外，由于Ag價(jià)格昂貴，鍍Cu使得成本降低。通過(guò)該實(shí)施例的方法用于形成布線的導(dǎo)電材料并不僅限于上述種類。
在鍍Cu之后，通過(guò)形成緩沖層，如NiB等來(lái)平面化處理該具有不規(guī)則性的導(dǎo)電膜表面。然后，優(yōu)選形成門(mén)極絕緣膜。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，參考圖3A至5C解釋了根據(jù)本發(fā)明用于制造有源矩陣LCD屏板的方法。
第一種方法，通過(guò)液滴釋放在按照本發(fā)明制造的TFT上選擇性地形成平面膜151，并通過(guò)液滴釋放在不形成平面膜151的區(qū)域上形成分別與源電極和漏電極連接的源極布線和漏極布線152，如圖3A所示。此外，與像素TFT 654相連的源極布線或漏極布線可用作像素電極，如圖3A所示。當(dāng)然，可分別形成像素電極以連接源極布線或漏極布線。源電極、漏電極、源極布線、和漏極布線可由相同或不同的導(dǎo)電材料制成。
該方法不采用接觸孔形成于平面膜中的設(shè)計(jì)。然而，其在外觀上似乎形成了接觸孔。因此，該方法被稱為松散接觸。作為平面膜，優(yōu)選形成有機(jī)樹(shù)脂，如丙烯酸、聚酰亞胺或聚酰胺，或者具有Si-O鍵和Si-CHx價(jià)的絕緣膜，其由作為原材料的基于硅氧烷的材料制成。
之后，將液晶層154插在TFT襯底和相對(duì)襯底之間。這些物質(zhì)通過(guò)密封劑159粘合在一起。TFT襯底上形成了圓柱隔塊158。該圓柱隔塊158可沿著形成于像素電極上的接觸孔凹部形成。圓柱隔塊158優(yōu)選形成的高度在3到10μm，盡管這取決于液晶材料。接觸部分的凹部相當(dāng)于接觸孔。通過(guò)形成沿該凹部的隔塊可防止液晶取向的變形。
取向膜153形成于TFT襯底上。然后進(jìn)行摩擦處理。接著，在相對(duì)襯底155上形成透明導(dǎo)電膜156和取向膜157。之后，通過(guò)密封劑將TFT襯底和相對(duì)襯底貼合在一起用以在其之間注入液晶。這樣，形成了液晶層154。因而，完成了有源矩陣液晶顯示器。此外，液晶層154可通過(guò)逐滴加入液晶而形成。特別地，這在采用大于1m的大有源矩陣襯底制造液晶顯示器情況下是非常有效的方法。
而且，取向膜153、157，以及圓柱隔塊158可通過(guò)液滴釋放法選擇性地形成。特別地，這在采用大于1m的大有源矩陣襯底制造液晶顯示器的情況下是非常有效的方法。
下面說(shuō)明端部652。如圖1或類似圖中所示，門(mén)極絕緣膜留在除TFT元件之外的區(qū)域中。因此，需要用于連接與門(mén)電極層同時(shí)形成的布線171和FPC 628(柔性印制電路)的接觸孔。這里，將要形成接觸孔的區(qū)域周圍被通過(guò)液滴釋放法形成的導(dǎo)體172所覆蓋，用該導(dǎo)體作為掩模形成了接觸孔。通過(guò)液滴釋放法釋放與導(dǎo)體172相同或不同的導(dǎo)體173以填充接觸孔。這樣，導(dǎo)體172和173可形成于門(mén)極絕緣膜上。根據(jù)已知的方法通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜627將導(dǎo)體172、173和FPC 628與端電極626粘合，可將布線171與FPC 628相連。端電極626優(yōu)選通過(guò)透明導(dǎo)電膜形成。
FPC部分中的接觸孔在制造TFT的過(guò)程中可以打開(kāi)?；蛘撸ㄟ^(guò)在形成源極布線和漏極布線的同時(shí)形成導(dǎo)體172或173可以打開(kāi)接觸孔。液滴釋放法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，復(fù)合材料可被選擇性地釋放在預(yù)定的位點(diǎn)。一個(gè)液滴釋放工序優(yōu)選起到多個(gè)常規(guī)工序的作用。
通過(guò)上述過(guò)程，完整制造采用根據(jù)本發(fā)明制造的TFT的有源矩陣LCD屏板。TFT可通過(guò)實(shí)施方案或?qū)嵤├兴龅姆椒ㄐ纬?。這里，一個(gè)晶體管具有一個(gè)像素。然而，也可以兩或多個(gè)晶體管具有一個(gè)像素。TFT的極性可以是n型或p型的。TFT可制成由n型TFT和p型TFT構(gòu)成的CMOS結(jié)構(gòu)。其類似于驅(qū)動(dòng)電路TFT 653的情形。在形成CMOS結(jié)構(gòu)的情況下，用于連接各TFT的布線可在選擇性地形成上述平面膜之后，通過(guò)在開(kāi)口部分中液滴釋放含導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成。
第二種方法，如圖3B所示，筒形導(dǎo)體160(也稱為柱、塞等等)通過(guò)液滴釋放形成于按照本發(fā)明制造的TFT的源電極和漏電極上。作為形成柱體的導(dǎo)電材料，可以使用類似于形成上述門(mén)電極層或類似物的材料。平面膜150通過(guò)液滴釋放等方式形成于筒形導(dǎo)體160上。作為平面膜，通過(guò)選擇性地液滴釋放，優(yōu)選形成有機(jī)樹(shù)脂，如丙烯酸、聚酰亞胺或聚酰胺，或者具有Si-O鍵和Si-CHx價(jià)的絕緣膜，其由作為原材料的基于硅氧烷的材料制成。
在平面膜形成于柱體上的情況下，可蝕刻平面膜和柱體的表面以獲得具有平面表面的柱體，如圖3C所示。用于連接源電極和漏電極的源極布線和漏極布線152通過(guò)液滴釋放形成于平面膜上。與像素TFT654相連的源極布線和漏極布線152可用作像素電極，如圖3C所示。毋庸置疑，像素電極可分別制成以連接源極布線或漏極布線。此外，源電極、漏電極、柱體、源極布線、以及漏極布線由相同或不同的導(dǎo)電材料制成。
之后，液晶元件的成型過(guò)程與第一種方法相同。FPC部分中的接觸孔可在制造TFT的過(guò)程中打開(kāi)?；蛘?，通過(guò)在形成柱體、源極布線和漏極布線的同時(shí)形成導(dǎo)體172或173可以打開(kāi)接觸孔。
第三種方法，如圖4A中所示，相對(duì)于平面膜151的材料具有液體流動(dòng)(liquid-shedding)性質(zhì)的筒形絕緣體(下文中稱為柱絕緣體161)形成于根據(jù)本發(fā)明通過(guò)液滴釋放法制造的源電極和漏電極之上；平面膜151形成于柱絕緣體161的周圍。做為柱絕緣體的材料，可以使用水溶性有機(jī)樹(shù)脂如在CF4等離子體中處理過(guò)具有液體流動(dòng)性質(zhì)的PVA(聚乙烯醇)。作為平面膜，優(yōu)選選擇性地通過(guò)液滴釋放法形成有機(jī)樹(shù)脂，如丙烯酸、聚酰亞胺或聚酰胺，或者由作為原材料的基于硅氧烷的材料制成、具有Si-O鍵和Si-CHx價(jià)的絕緣膜。在柱絕緣體161的周圍形成平面膜151之后，柱絕緣體161可通過(guò)水洗、蝕刻等方法容易地去除。在通過(guò)蝕刻去除的情況下，優(yōu)選進(jìn)行各向異性蝕刻以防接觸孔成倒錐形。而且，由于柱絕緣體如PVA具有絕緣性，即使部分絕緣體留在了接觸孔的側(cè)壁處也不會(huì)引起任何問(wèn)題。
之后，與源電極和漏電極通過(guò)接觸孔連接的源極布線和漏極布線152通過(guò)液滴釋放形成于平面膜上。與像素TFT 654連接的源極布線或漏極布線152可用作像素電極，如圖4B中所示。毋庸置疑，像素電極可分別制成以連接源極布線或漏極布線。此外，源電極、漏電極、柱體、源極布線、以及漏極布線由相同或不同的導(dǎo)電材料制成。在接觸孔由于去除上述柱絕緣體的過(guò)程而形成倒錐形的情況下，可通過(guò)液滴釋放法層疊含有導(dǎo)電材料的復(fù)合材料以填充源極布線和漏極布線形成中的接觸孔。
形成液晶的過(guò)程與第一種方法中相同。FPC部分中的接觸孔可在制造TFT的過(guò)程中打開(kāi)?；蛘?，通過(guò)在形成源極布線和漏極布線的同時(shí)形成導(dǎo)體172或173可以打開(kāi)接觸孔。
第四種方法，如圖5A中所示，相對(duì)于平面膜151的材料的液體流動(dòng)材料162形成于根據(jù)本發(fā)明通過(guò)液滴釋放、旋涂、噴濺等方法制成的TFT源電極和漏電極上；通過(guò)PVA、聚酰亞胺等制成的掩模163形成于要形成接觸孔的區(qū)域中；利用PVA等去除液體流動(dòng)材料162；平面膜151形成于剩余的液體流動(dòng)材料162的周圍。作為形成液體流動(dòng)材料162的材料，可以使用氟代硅烷偶聯(lián)劑如FAS(氟硅烷)或類似物。可選擇性地通過(guò)液滴釋放法形成掩模163如PVA、聚酰亞胺等等。液體流動(dòng)材料162可通過(guò)氧氣灰化或大氣壓等離子體去除。此外，PVA制成的掩模163還可通過(guò)水洗容易地去除，或者由聚酰亞胺形成的掩膜163可以通過(guò)剝離器N300容易地去除。
在液體流動(dòng)材料162留在要形成接觸孔的區(qū)域中的狀態(tài)下(圖5B)，可通過(guò)液滴釋放、旋涂等方法制成平面膜151。由于液體流動(dòng)材料162留在要形成接觸孔的區(qū)域中，其上就不形成平面膜。而且，接觸孔并不會(huì)形成倒錐形。作為平面膜，優(yōu)選選擇性地通過(guò)液滴釋放法形成有機(jī)樹(shù)脂，如丙烯酸、聚酰亞胺或聚酰胺，或者由作為原材料的基于硅氧烷的材料制成、具有Si-O鍵和Si-CHx價(jià)的絕緣膜。平面膜151形成之后，液體流動(dòng)材料162可通過(guò)氧氣灰化或大氣壓力法去除。
之后，與源電極和漏電極通過(guò)接觸孔連接的源極布線和漏極布線152通過(guò)液滴釋放形成于平面膜上。與像素TFT 654連接的源極布線或漏極布線152可用作像素電極，如圖5C中所示。毋庸置疑，像素電極可分別制成以連接源極布線或漏極布線。此外，源電極、漏電極、源極布線、以及漏極布線由相同或不同的導(dǎo)電材料制成。
形成液晶的過(guò)程與第一種方法中相同。FPC部分中的接觸孔可在制造TFT的過(guò)程中打開(kāi)?；蛘?，通過(guò)在形成源極布線和漏極布線的同時(shí)形成導(dǎo)線172或173可以打開(kāi)接觸孔。
在上述第一到第四種方法中，圖3A到5C中未示出，可通過(guò)預(yù)處理過(guò)程在襯底和門(mén)電極層之間插入TiOx膜等等來(lái)提高它們之間的粘性。預(yù)處理過(guò)程可在形成源極布線、漏極布線、柱體、像素電極、導(dǎo)體172、導(dǎo)體173等的情況下進(jìn)行。作為預(yù)處理過(guò)程，可采用實(shí)施方案和實(shí)施例中所述的處理。
此外，優(yōu)選在源電極和漏電極上形成防止雜質(zhì)在TFT上擴(kuò)散的鈍化膜(未示出)。鈍化膜可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化鋁；或其它絕緣材料例如氧化鋁、類金剛石碳(DLC)、或者含氮的碳(CN)，通過(guò)薄膜成型法如等離子CVD、或噴濺法形成。該材料可以與用于形成溝道保護(hù)膜的材料相同。或者，這些材料可以為疊層結(jié)構(gòu)。此外，鈍化膜可以由含絕緣材料顆粒的復(fù)合材料通過(guò)液滴釋放法形成。
像素電極可以不提供平面膜而間接形成于襯底上，并且可以在其上形成取向膜(未示出)。在這種情況下，TFT優(yōu)選由絕緣蓋膜或鈍化膜所覆蓋。
實(shí)施例5在實(shí)施例5中，參考圖6A至6C解釋了根據(jù)本發(fā)明用于制造有源矩陣電致發(fā)光屏板的方法。
首先，如圖6A所示，根據(jù)實(shí)施例和實(shí)施方案中所述的上述方法制造TFT。然后，將用于改善階梯覆蓋(也稱為邊覆蓋)的絕緣體140形成于島型半導(dǎo)體的至少側(cè)面處。形成源極布線123和漏極布線124，分別與TFT的源電極108和漏電極109相接觸。源電極和漏電極與像素電極126(一般來(lái)說(shuō)為空穴注入電極(陽(yáng)極))相連。在這種情況下，布線可以以良好的覆蓋率光滑地形成，因?yàn)椴季€層下具有邊覆蓋。因此，可防止斷裂(圖6B)。
此外，可形成具有疊層構(gòu)造的像素電極126。例如，采用疊層構(gòu)造的ITSO，其中TFT側(cè)ITSO的氧化硅濃度優(yōu)選設(shè)定成低濃度(1到6原子％)，發(fā)光元件側(cè)ITSO的氧化硅濃度優(yōu)選設(shè)定成高濃度(7到15原子％)。像素電極126的表面可以通過(guò)CMP平整化或者通過(guò)聚乙烯醇多孔物體拋光。CMP拋光之后，像素電極126的表面可以用紫外線照射或在氧氣等離子體中處理。
通過(guò)蝕刻形成像素電極126之后，銦、錫、氧化銦、或氧化錫從形成像素電極126的導(dǎo)電層內(nèi)部釋放出來(lái)，所述導(dǎo)電層通過(guò)光刻膠剝離過(guò)程、水清洗(水洗滌)過(guò)程、紫外線照射過(guò)程等等形成。因此，硅、氧化硅、氮化硅等等沉積在導(dǎo)電層表面或表面附近的層內(nèi)，從而形成由沉積材料作為主要成分的阻擋層。由硅、氧化硅、氮化硅等通過(guò)汽相淀積、噴濺等方法可特意形成阻擋層。該阻擋層可增加空穴注入電極的逸出功并提高空穴注入性。
TFT、布線、以及像素電極的頂部可以由液滴釋放法選擇性地形成的堤(bank)所覆蓋。作為堤141，優(yōu)選采用具有Si-O鍵和Si-CHx價(jià)、由有機(jī)樹(shù)脂如丙烯酸、聚酰亞胺、或聚酰胺，或者作為原材料的基于硅氧烷的材料制成的絕緣膜。
然后，形成含有機(jī)化合物(也稱為電致發(fā)光層，下文中稱為“有機(jī)化合物層142”)的層，以便與堤141開(kāi)口處的像素電極126相接觸。該有機(jī)化合物層142可由單層或疊層構(gòu)成。例如，該有機(jī)化合物層142可具有構(gòu)造1)陽(yáng)極/空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/陰極；2)陽(yáng)極/空穴注入層/發(fā)光層/電子傳輸層/陰極；3)陽(yáng)極/空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極；4)陽(yáng)極/空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/空穴阻斷層/電子傳輸層/陰極；5)陽(yáng)極/空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/空穴阻斷層/電子傳輸層/電子注入層/陰極，等等。
形成電子注入電極143(陰極)以覆蓋有機(jī)化合物層142。電子注入電極143可通過(guò)已知的具有低逸出功的材料制成，如Ca、Al、CaF、MgAg、或AlLi。通過(guò)在堤141的開(kāi)口處重疊像素電極126、有機(jī)化合物層142和電子注入電極143可形成發(fā)光元件146。鈍化膜144形成于電子注入電極143之上(圖6C)。
上述發(fā)光元件由插在電極對(duì)之間含有有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物的疊層式發(fā)光層構(gòu)成，其分別具有不同的載體傳輸性質(zhì)?？昭◤碾姌O注入而電子從另一電極注入。該發(fā)光元件利用了從電極注入的空穴和從另一電極注入的電子彼此重組以激發(fā)發(fā)射中心，并且當(dāng)受激分子回到基態(tài)時(shí)以光的形式輻射能量的現(xiàn)象。形成電極的材料的逸出功大小(從金屬或半導(dǎo)體的表面將電子吸引到該表面之外所需的最小能量)是該發(fā)光層的空穴注入和電子注入性質(zhì)的指標(biāo)。用于注入空穴的電極優(yōu)選具有大逸出功，而用于注入電子的電極優(yōu)選具有小逸出功。
優(yōu)選在相對(duì)襯底145上形成波長(zhǎng)板、偏振板、以及抗反射膜。作為波長(zhǎng)板，可順序形成λ/4和λ/2以設(shè)定慢軸。
為完成圖6C中所示的狀態(tài)，優(yōu)選通過(guò)不易漏氣的氣密性保護(hù)膜(多層膜、紫外固化樹(shù)脂膜等等)或覆蓋材料包裝該發(fā)光元件以防暴露于空氣中。
實(shí)施例6在實(shí)施例5中，解釋了根據(jù)本發(fā)明制造的底發(fā)光裝置，如圖6C所示。實(shí)施例6中，解釋了圖7A所示的頂發(fā)光裝置和圖7C所示的雙重發(fā)光裝置，其分別根據(jù)本發(fā)明制造。
首先說(shuō)明雙重發(fā)光裝置。作為空穴注入電極的材料，可以采用如實(shí)施例5中所用的透明導(dǎo)電膜，如ITO、ITSO、ZnO、IZO或GZO。在用ITSO作為像素電極126的情況下，可重疊含有不同濃度氧化硅的多層ITSO層。優(yōu)選地，底ITSO層(位于源極布線或漏極布線側(cè))優(yōu)選具有低濃度的氧化硅，頂ITSO層(位于發(fā)光層側(cè))優(yōu)選具有高濃度的氧化硅。因此，像素電極126和TFT之間的連接可保持低電阻，并可提高向電致發(fā)光層注入空穴的效率。當(dāng)然，可通過(guò)層疊其它材料和ITSO(例如順序?qū)盈BITO層和ITSO層)來(lái)制成像素電極?；蛘?，可形成由其它材料構(gòu)成的疊層。
作為電子注入電極143，可使用厚度在1到10nm的薄鋁膜，即含由痕量Li或類似物的鋁膜來(lái)透過(guò)發(fā)光層中產(chǎn)生的光線。這樣，可獲得頂和底表面都能發(fā)出發(fā)光元件中所產(chǎn)生的光線的雙重發(fā)光裝置(圖7C)。
在圖7A到7C中，附圖標(biāo)記141和142表示堤；142為有機(jī)化合物層；144為鈍化膜；145為相對(duì)襯底；而146為發(fā)光元件。
接著，參見(jiàn)圖7A說(shuō)明頂發(fā)光裝置。一般來(lái)說(shuō)，光線從襯底對(duì)側(cè)發(fā)出(上方)的頂發(fā)光裝置可通過(guò)以下步驟獲得如圖7B所示的用作空穴注入電極的像素電極126和底發(fā)光式電子注入電極143交換，含有機(jī)化合物的層反向?qū)盈B以翻轉(zhuǎn)TFT(采用n型TFT)的極性。在電極和含有有機(jī)化合物的層反向?qū)盈B如圖7A中所示的情況下，通過(guò)含不同濃度氧化硅的發(fā)光氧化物導(dǎo)電層構(gòu)成的疊層構(gòu)造制成像素電極126可得到具有改善的發(fā)光效率和低功耗的高穩(wěn)定性發(fā)光裝置。作為電子注入電極143，可采用具有反光性的金屬電極或類似物。
實(shí)施例7采用了實(shí)施例4中所述的液晶顯示屏板或?qū)嵤├?、6中所述的電致發(fā)光屏板的電器實(shí)例有，電視接收裝置、便攜書(shū)(電子書(shū))、手機(jī)，如圖9A到9C中所示。
圖9A表示了電視接收裝置，其中采用液晶或電致發(fā)光元件的顯示模塊2002設(shè)置在外殼2001中；接受器2005接收綜合電視廣播，并通過(guò)調(diào)制解調(diào)器2004連接到無(wú)線或有線通信網(wǎng)從而單向(發(fā)射器到接收器)和雙向(發(fā)射器和接收器之間，或者接收器之間)交換信息。該電視接收裝置可通過(guò)設(shè)在外殼中或無(wú)線遙控器2006中的開(kāi)關(guān)來(lái)操控。遙控器2006可具有顯示部分2007用以顯示信息。
除了主屏幕2003之外，該電視接收裝置還可以具有由第二顯示模塊制成、上面用來(lái)顯示頻道或音量的小屏幕2008。主屏幕2003可通過(guò)具有良好視角的電致發(fā)光顯示模塊制成。小屏幕可由能以低功耗顯示圖像的液晶顯示模塊制成。為了優(yōu)先減小功耗，主屏幕2003可由液晶顯示模塊制成，小屏幕可由能夠使小屏幕閃爍的電致發(fā)光顯示模塊制成。
圖9B顯示了由主體3101、顯示部分3102、3103、存儲(chǔ)介質(zhì)3104、操作開(kāi)關(guān)3105、天線3106等等構(gòu)成的便攜書(shū)(電子書(shū))。
圖9C表示了一種手機(jī)。附圖標(biāo)記3001表示顯示屏、3002表示操作面板。顯示屏3001和操作面板3002通過(guò)連接部分3003彼此連接。連接部分3003處由顯示屏3001上具有顯示部分3004的面與操作面板3002上具有操作鍵3006的面之間的角度θ可以任意改變。該手機(jī)還包括聲音輸出部分3005、操作鍵3006、電源開(kāi)關(guān)3007、聲音輸入部分3008、天線3009。
實(shí)施例8根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件優(yōu)選通過(guò)圖10中所示的液滴釋放系統(tǒng)制成。首先，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，如CAD、CAM、CAE等等，并通過(guò)電路設(shè)計(jì)工具800確定薄膜和對(duì)齊標(biāo)記的預(yù)定設(shè)計(jì)。
將包括設(shè)計(jì)好的薄膜和對(duì)齊標(biāo)記設(shè)計(jì)的薄膜圖案數(shù)據(jù)801輸入計(jì)算機(jī)802，以便通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)如存儲(chǔ)介質(zhì)或LAN(局域網(wǎng))來(lái)控制液滴釋放裝置。根據(jù)薄膜圖案的數(shù)據(jù)801，在液滴釋放裝置803的其它噴嘴(用于從細(xì)小端部開(kāi)口中噴涂液體或氣體的裝置)中選擇具有最佳直徑的釋放口的噴嘴，其中儲(chǔ)存有形成薄膜的材料的復(fù)合材料，或者其連接著儲(chǔ)存有該復(fù)合材料的罐；然后，確定液滴釋放裝置803掃描路徑(移動(dòng)路徑)。在預(yù)先確定了最佳噴嘴的情況下，只需要確定噴嘴的移動(dòng)路徑。
對(duì)齊標(biāo)記817通過(guò)光刻技術(shù)或激光在將會(huì)有薄膜的襯底804上形成。將具有對(duì)齊標(biāo)記的襯底放在液滴釋放裝置中的臺(tái)816上，該對(duì)齊標(biāo)記的位置由安裝在該裝置中的成像工具805測(cè)得，然后，其作為位置信息807通過(guò)圖像處理裝置806輸入計(jì)算機(jī)802中。計(jì)算機(jī)802驗(yàn)證通過(guò)CAD等方法設(shè)計(jì)的薄膜圖案的數(shù)據(jù)801以及由成像裝置805獲得的位置信息807，從而使襯底804和液滴釋放工具803對(duì)齊。
之后，通過(guò)控制器808控制的液滴釋放工具803按照預(yù)定的掃描路徑釋放復(fù)合材料818，并形成預(yù)期的薄膜圖案809。通過(guò)選擇釋放口的直徑可以適當(dāng)?shù)目刂漆尫帕?。然而，釋放量?huì)隨一些條件而發(fā)生輕微變化，例如釋放口的移動(dòng)速度、釋放口和襯底之間的距離、復(fù)合材料的釋放速度、釋放空間的氣氛、釋放空間的溫度或濕度。因此，需要控制這些條件。優(yōu)選預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)或估算確定最佳條件，并且優(yōu)選將這些結(jié)果對(duì)每種復(fù)合材料建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
作為薄膜圖案數(shù)據(jù)的有，用于例如液晶顯示器或電致發(fā)光顯示器的有源矩陣TFT襯底的電路圖或類似物。圖10表示了用于這種有源矩陣TFT襯底的導(dǎo)電膜的循環(huán)電路圖示意圖。附圖標(biāo)記821表示所說(shuō)的門(mén)極布線；822是源極信號(hào)線(第二布線)；823是像素電極，或空穴注入電極或電子注入電極；820是襯底；而824是對(duì)齊標(biāo)記。當(dāng)然，薄膜圖案809對(duì)應(yīng)于薄膜圖案信息中的門(mén)極布線821。
此外，液滴釋放工具803可具有但不僅限于噴嘴810、811和812的一體化組合。各噴嘴具有多個(gè)釋放口813、814和815。上述薄膜圖案809通過(guò)在噴嘴810中選擇預(yù)定的釋放口813而形成。
液滴釋放工具803優(yōu)選具有多個(gè)不同釋放口、釋放量、或噴嘴間距的噴嘴，以便能制造出具有各種行寬的薄膜圖案并改進(jìn)生產(chǎn)時(shí)間。釋放口之間的距離優(yōu)選越窄越好。此外，液滴釋放工具803優(yōu)選具有長(zhǎng)度在1m以上的噴嘴，以便在大小在1×1m或以上或其兩三倍大的襯底上高通量地進(jìn)行釋放。液滴釋放工具803可以是伸縮自如的以便自由控制釋放口之間的距離。為獲得高分辨率，即描繪出平滑的圖案，可以傾斜噴嘴或噴頭。因而，可以在大塊區(qū)域如矩形區(qū)域上制圖。
一個(gè)噴頭可以平行具有不同間距的噴頭的噴嘴。在這種情況下，釋放口的直徑可以相同或不同。在如上所述采用多個(gè)噴嘴的液滴釋放裝置的情況下，需要提供不在使用中的噴嘴等待位置。該等待位置可具有供氣工具和多孔噴頭以將等待位置中的氣氛替換成與復(fù)合材料溶劑氣體相同的氣氛。因此，可在一定程度上防止干燥。而且，可具有供給干凈空氣的清潔單元或類似物以減少工作位中的灰塵。
在釋放口之間的距離由于噴嘴803規(guī)格而不能變窄的情況下，噴嘴間距可設(shè)計(jì)成顯示器中像素的整數(shù)倍。這樣，如圖11A和11B中所示，通過(guò)移動(dòng)襯底804可將復(fù)合材料釋放于襯底804上。作為成像工具805，可采用利用半導(dǎo)體元件將強(qiáng)弱光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的照相機(jī)CCD(電耦合裝置)。
上述方法是為了通過(guò)液滴釋放裝置803沿著預(yù)定的路徑掃描臺(tái)816上的固定襯底以形成薄膜圖案809。另一方面，步驟中可形成薄膜圖案809，即，固定液滴釋放裝置803、將臺(tái)809沿著薄膜圖案的數(shù)據(jù)801確定的路徑在XYθ方向上傳送。在液滴釋放裝置803具有多個(gè)噴嘴的情況下，需要確定具有最佳直徑釋放口的噴嘴，其儲(chǔ)存有包含形成薄膜的材料的復(fù)合材料，或者連接著用于儲(chǔ)存該復(fù)合材料的罐。
此外，可以使用具有多余量的多個(gè)噴嘴。例如，當(dāng)噴嘴812(或811)首先釋放復(fù)合材料時(shí)，可以控制釋放條件以便噴嘴810與噴嘴812(或811)同時(shí)釋放復(fù)合材料。因此，就算前噴嘴出現(xiàn)某些問(wèn)題例如釋放口阻塞，復(fù)合材料也可以從后噴嘴810中釋放，并且其至少可以防止布線中斷或類似問(wèn)題。
上述方法只利用了噴嘴810的一種預(yù)定釋放口來(lái)形成薄膜圖案809?；蛘呷鐖D12A到15C中所示，根據(jù)要形成的行寬或薄膜厚度，可使用多個(gè)噴嘴來(lái)釋放復(fù)合材料。
圖12A到12D以及圖13A到13C表示了，例如，在襯底240上形成像素電極圖案244。這里，使用了由不同大小R1、R2和R3(R1＞R2＞R3)的三個(gè)噴嘴251到253構(gòu)成的液滴釋放工具241。首先，利用具有最大直徑釋放口的噴嘴251釋放復(fù)合材料245(圖12B或13A)。接著，用釋放口的直徑小于噴嘴251的噴嘴252在不能制圖或者由最大直徑釋放口造成的具有不規(guī)則性的部位處選擇性地釋放復(fù)合材料246(圖12C或13B)。之后，平整化圖案表面，按需要使用具有最小直徑釋放口的噴嘴253選擇性釋放復(fù)合材料247(圖12D或13C)。該方法可有效地用于制造較大的導(dǎo)體如像素電極。該方法可制造沒(méi)有不規(guī)則度的平面圖案。
圖14表示了布線圖案248形成于襯底240上的狀態(tài)。作為液滴釋放裝置，可使用上述噴嘴251至253。由于從這些噴嘴中釋放出的各液滴261到263的量有所不同，很容易制成具有不同行寬的圖案，如圖14中所示。
圖15A到15C表示了通過(guò)順序地釋放復(fù)合材料以填充開(kāi)口部分213來(lái)形成，例如導(dǎo)電膜的方法。附圖標(biāo)記210表示襯底；211為半導(dǎo)體或?qū)w；而212為絕緣體。絕緣體212具有開(kāi)口213。通過(guò)包括多個(gè)噴嘴251到253的液滴釋放工具釋放復(fù)合材料，所述噴嘴設(shè)置成多行，釋放口在上述各行的同軸方向排列。開(kāi)口直徑由下向上變大。首先，通過(guò)釋放口直徑為R3的噴嘴253將復(fù)合材料填充到開(kāi)口213中直至底部(圖15A)。然后，通過(guò)釋放口直徑為R2的噴嘴252將復(fù)合材料填充到開(kāi)口213中直至中部(圖15B)。再接著，通過(guò)釋放口直徑為R1的噴嘴251將復(fù)合材料填充到開(kāi)口213中直至頂部(圖15C)。根據(jù)該方法，通過(guò)釋放復(fù)合材料填充開(kāi)口可形成平面導(dǎo)電層。這樣，具有高長(zhǎng)寬比開(kāi)口的絕緣體212可在不產(chǎn)生空隙的情況下具有平面布線。
如上所述，用于形成薄膜或布線的液滴釋放系統(tǒng)包括用于輸入表示薄膜圖案的數(shù)據(jù)的輸入工具；用于設(shè)定噴嘴移動(dòng)路徑以釋放含形成薄膜的材料的復(fù)合材料的設(shè)定工具；用于檢測(cè)形成于襯底上的對(duì)齊標(biāo)記的成像工具；以及用于控制噴嘴移動(dòng)路徑的控制工具。因此，在液滴釋放過(guò)程中需要精確控制噴嘴或襯底移動(dòng)路徑。通過(guò)在計(jì)算機(jī)中安裝控制復(fù)合材料釋放條件的程序以便控制液滴釋放系統(tǒng)，可以精確地控制條件，例如襯底或噴嘴的移動(dòng)速度、釋放量、噴射距離、噴射速度、釋放氣氛、釋放溫度、釋放濕度、襯底的加熱溫度等等。
因此，可以在預(yù)定的部位以較短的生產(chǎn)時(shí)間精確和高通量地制造預(yù)定寬度、厚度和形狀的薄膜或布線。而且，可以提高生產(chǎn)產(chǎn)量，包括利用薄膜或布線制成的半導(dǎo)體元件，如TFT；利用半導(dǎo)體元件制造的發(fā)光裝置，如液晶顯示器或有機(jī)電致發(fā)光顯示器；LSI或類似物。尤其是，根據(jù)本發(fā)明，可在任何部位形成薄膜或布線，并可控制圖案的寬度、厚度和形狀。因此，可以低成本和高產(chǎn)量地制造大小在1×1m或以上或其兩三倍大的大面積半導(dǎo)體襯底。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)上述方法形成源極區(qū)和漏極區(qū)，用作溝道區(qū)的部分被用作溝道保護(hù)膜的絕緣膜所覆蓋，從而形成島形半導(dǎo)體膜。因此，由于不需要光刻膠掩模，可以簡(jiǎn)化工藝過(guò)程。如上所述，本發(fā)明的一方面在于提供形成半導(dǎo)體元件的新手段，其結(jié)合了利用源電極和漏電極金屬掩模去除單一導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜的方法，和用于形成溝道保護(hù)膜以防止溝道區(qū)移動(dòng)的專用于溝道保護(hù)型的方法。根據(jù)上述構(gòu)造可以只使用源電極和漏電極金屬掩模而不用任何光刻膠掩模來(lái)制造半導(dǎo)體元件。因此，半導(dǎo)體元件及制造該半導(dǎo)體元件的方法適用于提供最佳的構(gòu)造以及具有適當(dāng)條件通過(guò)液滴釋放法有效制成的工藝。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的絕緣膜；以及形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層。
2.一種半導(dǎo)體元件，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的、厚度在100nm或更大的絕緣膜；以及形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層。
3.一種半導(dǎo)體元件，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的絕緣膜；以及形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層；其中上面形成有絕緣膜的所述半導(dǎo)體膜部分厚度小于其它半導(dǎo)體膜的厚度，并且上面形成有絕緣膜的所述半導(dǎo)體膜厚度在10nm或更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的半導(dǎo)體元件，其中所述絕緣膜包括至少一種選自以下組的物質(zhì)聚酰亞胺，丙烯酸，以及具有硅氧鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的半導(dǎo)體元件，其中所述層包括氧化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的半導(dǎo)體元件，其中所述半導(dǎo)體元件被包括在選自電視接收裝置、電子書(shū)和手機(jī)的至少一種中。
7.一種制造半導(dǎo)體元件的方法，包括通過(guò)在襯底上釋放含有第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成門(mén)電極層；在所述門(mén)電極層上形成門(mén)極絕緣膜；在所述門(mén)極絕緣膜上形成半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；通過(guò)在所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上釋放含有第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成源電極和漏電極；在所述半導(dǎo)體膜的一部分上形成絕緣膜；以及利用所述源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)去除半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜。
8.一種制造半導(dǎo)體元件的方法，包括在至少部分襯底上形成含鈦的層；通過(guò)在所述層上釋放含有第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成門(mén)電極層；在所述門(mén)電極層上形成門(mén)極絕緣層；在所述門(mén)極絕緣層上形成半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；通過(guò)在所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上釋放含有第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成源電極和漏電極；利用源電極和漏電極作為掩模通過(guò)去除所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜而形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述半導(dǎo)體膜的一部分上形成絕緣膜；以及利用所述源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)去除半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的用于制造半導(dǎo)體元件的方法，其中所述絕緣膜包括至少一種選自以下組的物質(zhì)聚酰亞胺，丙烯酸，以及具有硅氧鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的用于制造半導(dǎo)體元件的方法，其中所述部分包括溝道區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的用于制造半導(dǎo)體元件的方法，其中所述層包括氧化鈦。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8的用于制造半導(dǎo)體元件的方法，其中所述半導(dǎo)體元件被包括在選自電視接收裝置、電子書(shū)和手機(jī)的至少一種中。
13.一種液晶顯示器，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的絕緣膜；形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層；以及與所述導(dǎo)電層電連接的像素電極。
14.一種液晶顯示器，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的、厚度在100nm或更大的絕緣膜；形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層；以及與所述導(dǎo)電層電連接的像素電極。
15.一種液晶顯示器，包括形成于襯底上包括鈦的層；形成于所述層上的門(mén)電極層；形成于所述門(mén)電極層上的門(mén)極絕緣膜；形成于所述門(mén)極絕緣膜上的半導(dǎo)體膜；形成于所述半導(dǎo)體膜上的一對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)；插在該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)之間并形成于所述半導(dǎo)體膜上的絕緣膜；形成于該對(duì)n型雜質(zhì)區(qū)上的導(dǎo)電層；以及與所述導(dǎo)電層電連接的像素電極；其中上面形成有絕緣膜的所述半導(dǎo)體膜部分厚度小于其它半導(dǎo)體膜的厚度，并且上面形成有絕緣膜的所述半導(dǎo)體膜厚度在10nm或更大。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)的液晶顯示器，其中所述絕緣膜包括至少一種選自以下組的物質(zhì)聚酰亞胺，丙烯酸，以及具有硅氧鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)的液晶顯示器，其中所述層包括氧化鈦。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)的液晶顯示器，其中所述液晶顯示器被包括在選自電視接收裝置、電子書(shū)和手機(jī)的至少一種中。
19.一種制造液晶顯示器的方法，包括通過(guò)在襯底上釋放含有第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成門(mén)電極層；在所述門(mén)電極層上形成門(mén)極絕緣膜；在所述門(mén)極絕緣膜上形成半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；通過(guò)在所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上釋放含有第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成源電極和漏電極；利用源電極和漏電極作為掩模通過(guò)去除所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜而形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述半導(dǎo)體膜的一部分上形成絕緣膜；利用所述源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)去除半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜；以及形成與源電極和漏電極之一電連接的像素電極。
20.一種制造液晶顯示器的方法，包括在至少部分襯底上形成含鈦的層；通過(guò)在所述層上釋放含有第一導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成門(mén)電極層；在所述門(mén)電極層上形成門(mén)極絕緣層；在所述門(mén)極絕緣層上形成半導(dǎo)體膜；在所述半導(dǎo)體膜上形成含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜；通過(guò)在所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜上釋放含有第二導(dǎo)電材料的復(fù)合材料而形成源電極和漏電極；利用源電極和漏電極作為掩模通過(guò)去除所述含導(dǎo)電性類型雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體膜而形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述半導(dǎo)體膜的一部分上形成絕緣膜；利用所述源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過(guò)去除半導(dǎo)體膜而形成島形半導(dǎo)體膜；以及形成與源電極和漏電極之一電連接的像素電極。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的用于制造液晶顯示器的方法，其中所述絕緣膜包括至少一種選自以下組的物質(zhì)聚酰亞胺，丙烯酸，以及具有硅氧鍵合形成骨架并至少包括氫取代基，或至少一種選自氟化物、烷基、和芳烴基取代基的物質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20的用于制造液晶顯示器的方法，其中所述部分包括溝道區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制造液晶顯示器的方法，其中所述層包括氧化鈦。
24.根據(jù)權(quán)利要求19或20的用于制造液晶顯示器的方法，其中所述液晶顯示器被包括在選自電視接收裝置、電子書(shū)和手機(jī)的至少一種中。
全文摘要
在常規(guī)TFT制成反向交錯(cuò)式的情況下，形成島形半導(dǎo)體區(qū)域時(shí)需要通過(guò)曝光、顯影和液滴釋放來(lái)形成光刻膠掩模。這導(dǎo)致了處理次數(shù)和材料數(shù)量的增加。根據(jù)本發(fā)明，由于在形成源極區(qū)和漏極區(qū)之后，用作溝道區(qū)的部分被用作溝道保護(hù)膜的絕緣膜所覆蓋形成島形半導(dǎo)體膜，可以簡(jiǎn)化工藝，并且這樣可以只利用金屬掩模而不用光刻膠掩模來(lái)制造半導(dǎo)體元件。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1914737SQ200480040428
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者神野洋平, 藤井巖 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所