專利名稱：柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法及用于它的疊層膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法及用于它的疊層膜。
背景技術(shù)：
伴隨于信息終端的普及，人們對用作計算機用顯示器的平板顯示器的需求越來越 多。此外，伴隨于信息化的進展，對迄今為止以紙張作介質(zhì)提供的信息進行電子化的機會增 多，對作為既薄又輕而且能夠很容易地攜帶的移動用顯示介質(zhì)的電子紙或數(shù)碼紙的需求越 來越多(參照專利文獻1等)。一般來講，在平板顯示器中，主要用利用液晶、有機EL(有機電致發(fā)光)或電泳等 的元件形成顯示介質(zhì)。另一方面，所述顯示介質(zhì)中的主流技術(shù)是這樣的，即用有源驅(qū)動元 件(TFT(Thin FilmTransistor 薄膜晶體管)元件)作圖像驅(qū)動元件，以確保畫面亮度的 均勻性、畫面重寫速度等。例如，在一般的計算機顯示器中，在基板上形成所述TFT元件，密 封液晶或有機EL元件等。在此，能夠主要用a-Si (非晶硅)、p-Si (多晶硅)等半導(dǎo)體形成TFT元件。通過 將上述硅半導(dǎo)體(根據(jù)必要還使用金屬膜)疊成多層，在基板上依次形成源極、漏極及柵極 電極，則能夠制造出TFT元件。此外，在上述使用硅材料的TFT元件的形成工藝中包括高溫的工序，因此基板材 料受到必須是能夠耐住工序溫度的材料這一限制。因此，在實際工藝中，需要用例如玻璃基 板等耐熱性優(yōu)良的材料作基板。補充說明一下，雖然也可以使用石英基板，但石英基板的成 本較高，當(dāng)將顯示器大型化時有經(jīng)濟方面的問題。因此，一般使用玻璃基板作為形成TFT元 件的基板。然而，用玻璃基板構(gòu)成的薄型顯示器又重又缺乏柔性，有可能在落下時受到?jīng)_擊 而破損，這不夠于滿足伴隨著信息化的進展對攜帶用薄型顯示器掀起的需求。為了對應(yīng)于要求顯示器為輕量且薄型的需求，從基板的柔性化、輕量化等觀點出 發(fā)，正在開發(fā)在樹脂基板(塑料基板)上形成TFT元件而構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置(柔性半導(dǎo)體 裝置)。例如，在專利文獻2中公開了下述技術(shù)，即在通過與現(xiàn)有技術(shù)大致相同的工藝在 支撐物(例如玻璃基板)上制作TFT元件后，將TFT元件從玻璃基板上剝離并轉(zhuǎn)印在樹脂 基板上。此外，在專利文獻3中公開了直接在樹脂基板上形成TFT元件的技術(shù)。 _現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)文獻_
-專利文獻-專利文獻1 日本公開特許公報特開2007-67263號公報專利文獻2 日本公開特 許公報特開2005-294300號公報專利文獻3 日本公開特許公報特開2006-186294號公報

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明要解決的技術(shù)問題-然而，在利用轉(zhuǎn)印法的TFT元件的制造工藝中，支撐物(玻璃基板)的剝離工序成 為問題。也就是說，在使玻璃基板從樹脂基板上剝離的工序中，需要例如進行使玻璃基板與 TFT元件的緊貼性下降的處理，或者進行在玻璃基板與TFT元件之間形成剝離層，并以物理 方法或化學(xué)方法除去該剝離層的處理。因此，會導(dǎo)致工序煩雜，生產(chǎn)性方面有問 題。此外，若利用直接在樹脂基板上形成TFT元件的方法，則因為樹脂基板的耐熱性 低，所以需要將工序溫度限制到較低的溫度。因此，直接形成在樹脂基板上的TFT元件的特 性比形成在玻璃基板上的TFT元件的特性差。而且，從電路的整體來考慮，通過所述工序形 成的布線的厚度往往較薄，或者這種布線往往是由復(fù)合材料形成的，因而布線的電阻值較 高。因此，在電路中會造成電壓降，難以得到所希望的TFT性能、器件特性或可靠性。針對上述有關(guān)柔性半導(dǎo)體裝置的課題，本申請發(fā)明者不是在與現(xiàn)有技術(shù)大同小異 的技術(shù)構(gòu)想下謀求解決，而在新的技術(shù)構(gòu)想下謀求所述課題的解決。本發(fā)明正是為解決所 述課題而研究開發(fā)出來的，其目的在于提供一種性能高且生產(chǎn)性優(yōu)良的柔性半導(dǎo)體裝置 的制造方法。
-用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案_為解決所述課題，本發(fā)明在一種柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法中，采用下述薄膜晶 體管的形成方法，即以事先準(zhǔn)備的第一金屬層、無機絕緣層、半導(dǎo)體層及第二金屬層依次 層疊而構(gòu)成的疊層膜為基礎(chǔ)，對第一金屬層及第二金屬層進行加工，來形成柵極電極以及 源極電極及漏極電極，使無機絕緣層具有柵極絕緣膜的功能，使半導(dǎo)體層具有溝道的功能。 由此，不經(jīng)過高溫工序就能夠很容易地形成包括以無機絕緣層為基材的薄膜晶體管的柔性 半導(dǎo)體裝置。也就是說，本發(fā)明的一方面所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法包括工序(a)、工 序(b)及工序(c)，在該工序(a)中準(zhǔn)備第一金屬層、無機絕緣層、半導(dǎo)體層及第二金屬層依 次層疊而構(gòu)成的疊層膜，在該工序(b)中，對第一金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成由第 一金屬層形成的柵極電極，在該工序(c)中，對第二金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成由 第二金屬層形成的源極電極和漏極電極；無機絕緣層中位于柵極電極上的部分具有柵極絕 緣膜的功能，無機絕緣層上的半導(dǎo)體層中位于源極電極與漏極電極之間的部分具有溝道的 功能。在本發(fā)明的其它方面中，柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括在所述工序(b)之 后且在工序(C)之前，將樹脂層壓接在疊層膜中形成有柵極電極的面上，將柵極電極埋入 并設(shè)置在樹脂層內(nèi)的工序(d)。由此，能夠以厚度比無機絕緣層的厚度厚的樹脂層為基材， 來代替無機絕緣層，因而能夠很容易地形成包括漏電較少的薄膜晶體管的面積較大的柔性 半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明的其它方面中，所述工序(d)包括準(zhǔn)備形成有貫通兩面的多個導(dǎo)電性層 間連接部位的絕緣層的工序，和將形成有柵極電極的疊層膜壓接在絕緣層上，由此將絕緣層中的層間連接部位與柵極電極連接起來的工序。這樣，就能夠經(jīng)由層間連接部位在絕緣 層表面上容易地得到已埋入并設(shè)置在樹脂層內(nèi)的柵極電極的電位。在本發(fā)明的其它方面中，柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括在所述工序(d)之 后，將第三金屬層壓接在絕緣層的表面上，然后對第三金屬層進行蝕刻，來形成布線層的工 序；布線層經(jīng)由層間連接部位與第二金屬層連接。這樣，就能夠很容易地使第二金屬層(例 如，源極電極和漏極電極)與形成在絕緣層表面上的布線層連接。在本發(fā)明的其它方面中，在所述工序(b)中，對第一金屬層的一部分進行蝕刻，由 此與柵極電極的形成同時地形成電容器的由第一金屬層形成的上部電極；在工序(C)中， 對第二金屬層的一部分進行蝕刻，由此與源極電極及漏極電極的形成同時地形成電容器的 由第二金屬層形成的下部電極；無機絕緣層中位于上部電極與下部電極之間的部分具有電 容器的介電體層的功能。這樣，就能夠很容易地形成包括薄膜晶體管和電容器的柔性半導(dǎo) 體裝置。
_發(fā)明的效果-根據(jù)本發(fā)明，以第一金屬層、無機絕緣層、半導(dǎo)體層及第二金屬層依次層疊而構(gòu)成 的疊層膜為基礎(chǔ)，對第一金屬層及第二金屬層進行加工，來形成柵極電極以及源極電極及 漏極電極，使無機絕緣層具有柵極絕緣膜的功能，使半導(dǎo)體層具有溝道的功能。由此，能夠 很容易地形成包括性能高的薄膜晶體管的柔性半導(dǎo)體裝置。


[圖1]圖1(a)到圖1(d)是剖視圖，顯示國際申請?zhí)朠CT/JP2008/002759的串請 說明書中所公開的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法的基本工序。[圖2]圖2(a)到圖2(c)是剖 視圖，顯示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法的基本工序。[圖 3]圖3(a)到圖3(c)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的用樹脂層作基材的柔 性半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序。[圖4]圖4(a)是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的柔性 半導(dǎo)體裝置的剖視圖，圖4(b)是其俯視圖。[圖5]圖5(a)到圖5(d)是剖視圖，顯示本發(fā) 明的第一實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工序。[圖6]圖6(a)到圖6(d)是立體 圖，顯示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的用于柔性半導(dǎo)體裝置的疊層膜的制造工序。[圖 7]圖7是剖視圖，顯示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的剖面。[圖8]圖 8(a)到圖8(e)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工 序。[圖9]圖9是剖視圖，顯示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的剖面。 [圖10]圖10(a)到圖10(c)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體 裝置的制造工序。[圖11]圖11(a)到圖11(c)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第三實施方式所 涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工序。[圖12]圖12(a)和圖12(b)是立體圖，顯示本發(fā)明 的第四實施方式所涉及的用于柔性半導(dǎo)體裝置的疊層膜的制造工序。[圖13]圖13(a)到 圖13(d)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工序。[圖 14]圖14是剖視圖，顯示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的剖面。[圖15] 圖15(a)到圖15(d)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制 造工序。[圖16]圖16(a)到圖16(c)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工序。[圖17]圖17是剖視圖，顯示本發(fā)明的第六實施方式所涉及的柔 性半導(dǎo)體裝置的剖面。[圖18]圖18(a)到圖18(d)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第六實施方式 所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的制造工序。[圖19]圖19(a)是顯示本發(fā)明的第七實施方式所 涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的剖面的剖視圖，圖19(b)是其俯視圖，圖19(c)是其等效電路圖。 [圖20]圖20(a)到圖20(d)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第七實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝 置的制造工序。-符號說明-10-第一金屬層；12g-柵極電極；20-無機絕緣層；22-柵極絕 緣膜；26-層間連接部位用開口部(無機絕緣層)；30-半導(dǎo)體層(形成圖案之前)；32-半 導(dǎo)體層(形成圖案之后)；34-開口部(第二金屬層)；40-第二金屬層；42d-漏極電極； 42s-源極電極；44Ad、44Bd-延伸部(漏極電極)；44As、44Bs_延伸部(源極電極)；50-樹脂 薄片(樹脂層)；60a、60b、60c-層間連接部位；62a、62b_開口部；65-等效電路；66、68_布 線；70-第三金屬層；72a、72b-布線層；80-疊層膜；90-擴散防止層；92-電容器；94-介電 體層；96-上部電極層；98-下部電極層；100-柔性半導(dǎo)體裝置。
具體實施方式

本申請的申請人對能夠用于薄型顯示器的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法進行了研 究，在國際申請?zhí)朠CT/JP2008/002759的申請說明書中提案過生產(chǎn)性優(yōu)良的柔性半導(dǎo)體裝 置的制造方法。圖1(a)到圖1(d)是剖視圖，顯示所述申請說明書中所公開的柔性半導(dǎo)體裝置800 的制造方法的基本工序。首先，如圖1(a)所示，準(zhǔn)備在無機絕緣層820的兩面上分別層疊了第一金屬層810 和第二金屬層830中的一種金屬層而構(gòu)成的由三層包覆箔構(gòu)成的疊層膜。之后，如圖1(b) 所示，對第一金屬層810的一部分進行蝕刻，由此形成薄膜晶體管的柵極電極810g。接著，如圖1(c)所示，對第二金屬層830的一部分進行蝕刻，由此在與柵極電極 810g相應(yīng)的部位形成源極電極830s和漏極電極830d。在此，也可以先形成源極電極830s 和漏極電極830d，然后形成柵極電極810g。在哪個情況下，無機絕緣層820都具有基材的 功能，由此能夠形成柵極電極810g以及源極電極830s及漏極電極830d。接著，如圖1(d)所示，在隔著無機絕緣層820的柵極電極SlOg上方形成與源極電 極830s及漏極電極830d接觸的半導(dǎo)體層840。在此，無機絕緣層820中位于柵極電極810g 上的部分具有柵極絕緣膜820g的功能，此外，無機絕緣層820上的半導(dǎo)體層840中位于源 極電極830s與漏極電極830d之間的部分具有溝道的功能。這樣，包括薄膜晶體管的柔性 半導(dǎo)體裝置就制造完了。如上所述，準(zhǔn)備事先在無機絕緣層820的兩面上分別層疊了第一金屬層810和第 二金屬層830中的一種金屬層而構(gòu)成的由三層包覆箔構(gòu)成的疊層膜，以該疊層膜為基礎(chǔ)， 對第一金屬層810及第二金屬層830進行加工，來形成柵極電極810g以及源極電極830s及 漏極電極830d，然后通過低溫工序(例如，印刷法)在隔著無機絕緣層(柵極絕緣膜)820 的柵極絕緣膜810g上方形成半導(dǎo)體層840。這么一來，則不經(jīng)過高溫工序就能夠很容易地 形成薄膜晶體管。加之，使三層包覆箔中由第一金屬層810及第二金屬層830夾住的無機 絕緣層820具有基材的功能，由此能夠很容易地形成包括多個薄膜晶體管的柔性半導(dǎo)體裝 置。
本申請發(fā)明者等進一步對所述柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法進行了研究。其結(jié)果 是，想到了性能更高而且生產(chǎn)性優(yōu)良的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法。下面，參考附圖對本發(fā)明的實施方式加以詳細(xì)的說明。補充說明一下，在以下附圖 中，用相同的參照符號表示所具有的功能實際上相同的構(gòu)成因素，以簡化說明。補充說明一 下，在各個附圖中的尺寸關(guān)系(長度、寬度、厚度等)并不反映實際尺寸關(guān)系。本發(fā)明并不 限于以下實施方式。此外，只要不超過本發(fā)明帶來效果的范圍，就能夠適宜地進行變更。而 且，也可以將不同實施方式組合起來用。
(第一實施方式)圖2(a)到圖2(c)是剖視圖，顯示本發(fā)明的第一實施方式所涉及 的柔性半導(dǎo)體裝置100的制造方法的基本工序。首先，如圖2(a)所示，準(zhǔn)備第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金 屬層40依次層疊而構(gòu)成的疊層膜80。在此，第一金屬層10和第二金屬層40，可以由相同 的材料形成，也可以由不同的材料形成。此外，無機絕緣層20的材料不受限制，但是該無機 絕緣層20具有薄膜晶體管的柵極絕緣膜的功能，因而優(yōu)選該無機絕緣層20是相對介電常 數(shù)較高的薄膜。此外，半導(dǎo)體層30的材料不受限制，但是該半導(dǎo)體層30具有薄膜晶體管的 溝道的功能，因而優(yōu)選該半導(dǎo)體層30是載流子遷移率較大的薄膜。此外，使用無機半導(dǎo)體 和有機半導(dǎo)體中的哪種半導(dǎo)體材料都可以。補充說明一下，能夠利用后述的各種方法形成 疊層膜80。接著，如圖2(b)所示，對第一金屬層10的一部分進行蝕刻，由此形成由第一金屬 層10形成的柵極電極12g。接著，如圖2(c)所示，對第二金屬層40的一部分進行蝕刻，由此形成由第二金屬 層40形成的源極電極42s和漏極電極42d。之后，利用蝕刻法除去半導(dǎo)體層30中除了薄膜 晶體管的形成區(qū)域(至少包括溝道的區(qū)域)以外的部分。在此，無機絕緣層20中位于柵極電極12g上的部分具有柵極絕緣膜22的功能，無 機絕緣層20上的半導(dǎo)體層30中位于源極電極42s與漏極電極42d之間的部分具有溝道32 的功能。由此，柔性半導(dǎo)體裝置100就制作完了。在此，能夠根據(jù)第一金屬層10的材料適宜地選擇該第一金屬層10的蝕刻劑；能夠 根據(jù)第二金屬層40的材料適宜地選擇該第二金屬層40的蝕刻劑。此外，利用濕蝕刻法及 干蝕刻法中的那種方法都可以。此外，也可以先形成源極電極42s和漏極電極42d，然后形 成柵極電極12g。如上所述，僅進行事先準(zhǔn)備第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金 屬層40層疊而構(gòu)成的疊層膜80，并以該疊層膜80為基礎(chǔ)對第一金屬層10及第二金屬層 40及半導(dǎo)體層30進行蝕刻的工序(低溫工序)，則能夠形成包括柵極電極12g、源極電極 42s、漏極電極42d及溝道32的薄膜晶體管。因此，不經(jīng)過高溫工序就能夠很容易地形成柔 性半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明中，因為無機絕緣層20具有柵極絕緣膜22的功能，所以不能使該無機絕 緣層20太厚。因此，當(dāng)形成包括許多薄膜晶體管的面積較大的柔性半導(dǎo)體裝置時，在有些 情況下不能夠確保作為基材的強度。此外，在形成多個薄膜晶體管的情況下，因為用無機絕 緣層20作基材，所以不能使各個薄膜晶體管中的柵極絕緣膜22彼此分離。因此，若在相互 靠近的位置上形成各個薄膜晶體管，則有可能在相鄰的薄膜晶體管的相互間造成漏電。
于是，在這種情況下，在圖2(b)中所示的工序之后，還利用蝕刻法除去無機絕緣 層20中除了薄膜晶體管的形成區(qū)域(至少包括柵極絕緣膜的區(qū)域)以外的部分，如圖3(a) 所示。之后，如圖3(b)所示，將樹脂層50壓接在疊層膜中形成有柵極電極12g的面上， 來將柵極電極12g埋入并設(shè)置在樹脂層50內(nèi)。此時，在薄膜晶體管的形成區(qū)域內(nèi)留下的無 機絕緣層20也埋入并設(shè)置在樹脂層50內(nèi)。之后，如圖3(c)所示，對第二金屬層40的一部分進行蝕刻，由此形成由第二金屬層40形成的源極電極42s和漏極電極42d。之后，利用蝕刻法除去半導(dǎo)體層30中除了薄膜 晶體管的形成區(qū)域(至少包括溝道32的區(qū)域)以外的部分。如上所述，因為能夠以厚度比無機絕緣層20的厚度厚的樹脂層50作為基材，來代 替無機絕緣層20，所以能夠很容易地形成包括漏電較少的薄膜晶體管的面積較大的柔性半 導(dǎo)體裝置。在此，樹脂層50的材料不受限制，但優(yōu)選的是下述材料，即該材料具有能夠?qū)?極電極12g埋入并設(shè)置在該材料中那么大的塑性，而且該材料的至少表面對第一金屬層10 及半導(dǎo)體層30具有良好的粘著性。以下，參照圖4(a)、圖4(b)以及圖5(a)到圖5 (d)，對本發(fā)明的第一實施方式所涉 及的柔性半導(dǎo)體裝置100的具體結(jié)構(gòu)及制造方法加以更為詳細(xì)的說明。圖4(b)是示意地 顯示柔性半導(dǎo)體裝置100的俯視圖；圖4(a)是示意地顯示圖4(b)的A-A剖面的剖視圖。柔性半導(dǎo)體裝置100主要由樹脂層50、形成在樹脂層50中的柵極電極12g、柵極 絕緣膜22、半導(dǎo)體層32、源極電極42s及漏極電極42d(以下，也統(tǒng)稱為“TFT構(gòu)造體”)構(gòu) 成。樹脂層50是支撐TFT構(gòu)造體的基材，優(yōu)選由在固化后較薄且能夠彎曲的樹脂材料 形成。作為這種樹脂材料的有代表性的例子例如能夠舉出環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺(PI)樹脂、 丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂、聚苯硫醚 (PPS)樹脂、聚苯醚(PPE)樹脂以及這些樹脂的復(fù)合物等。這些樹脂材料的尺寸穩(wěn)定性優(yōu) 良，這些材料適于本實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝置100中的柔性基材的材料。柵極電極12g埋入并設(shè)置在所述樹脂層50內(nèi)。優(yōu)選構(gòu)成柵極電極12g的金屬是 導(dǎo)電性優(yōu)良的金屬材料，例如能夠使用銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、不銹鋼(SUS)等。在柵極電極12g上設(shè)置有柵極絕緣膜22。優(yōu)選構(gòu)成柵極絕緣膜22的材料是相對介 電常數(shù)比較高的無機化合物，優(yōu)選該相對介電常數(shù)在8以上，更為優(yōu)選的是在25以上。作為 具有這種相對介電常數(shù)的無機化合物的有代表性的例子例如能夠舉出氧化鉭(Ta2O5等)、 氧化鋁(Al2O3等)、氧化硅(SiO2等)、氧化鋯(ZrO2等)、氧化鈦(TiO2等)、氧化釔(Y2O2 等)、氧化鑭(La2O3等)、氧化鉿(HfO2等)等金屬氧化物以及這些金屬的氮化物。或者，所 述無機化合物也可以是鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鍶(SrTiO3)、鈦酸鈣(CaTiO3)等介電體。在柵極絕緣膜22上形成有半導(dǎo)體層32。在圖示的例子中，半導(dǎo)體層32配置為隔 著柵極絕緣膜22與柵極電極12g相向。能夠使用各種各樣的材料作構(gòu)成半導(dǎo)體層32的 材料，例如可以用硅(例如Si)或鍺(Ge)等半導(dǎo)體構(gòu)成半導(dǎo)體層32，也可以用氧化物半導(dǎo) 體構(gòu)成半導(dǎo)體層32。作為氧化物半導(dǎo)體能夠舉出的例如有氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、 氧化銦(In2O3)、氧化鈦(TiO2)等單質(zhì)的氧化物，以及InGaZnO、InSnO、InZnO、ZnMgO等復(fù)合氧化物?；蛘?，也可以根據(jù)必要使用化合物半導(dǎo)體(例如，GaN, SiC、ZnSe, CdS、GaAs 等)或有機半導(dǎo)體(例如戊省(pentacene)、聚3-己基噻吩、嚇啉衍生物、銅酞菁(copper phthalocyanine)、碳六十(C60 :buckminsterfullerene)等)構(gòu)成半導(dǎo)體層 32。在樹脂層50上形成有源極電極42s和漏極電極42d。優(yōu)選構(gòu)成源極電極42s和漏 極電極42d的金屬是導(dǎo)電性優(yōu)良的金屬材料，例如能夠使用銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)或不 銹鋼(SUS)構(gòu)成源極電極42s和漏極電極42d。在本第一實施方式中，在樹脂層50中形成有與柵極電極12g連接的層間連接部位 60a。此外，在樹脂層50中與形成有源極電極42s和漏極電極42d的面相反的那一側(cè)的面 (在圖中為下表面)上形成有布線層72a。柵極電極12g和布線層72a經(jīng)由樹脂層50的層 間連接部位60a電連接起來。在本例子中，樹脂層50還具有使漏極電極42d及布線層72b 電連接的層間連接部位60b。在本第一實施方式中，層間連接部位60a是所謂的漿料通路(paste via)，由填充 于使樹脂層50的上表面及下表面連通的開口部的導(dǎo)電性漿料形成。能夠用一般的導(dǎo)電漿 材料作導(dǎo)電性漿料，能夠舉出的具有代表性的例子例如有通過鍍銀來涂層的銅粉和以環(huán)氧 樹脂為主要成分的樹脂組成物的混合物。此外，優(yōu)選用導(dǎo)電性良好的金屬材料作構(gòu)成布線 層72a的金屬，例如能夠使用銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)或不銹鋼(SUS)作構(gòu)成布線層72a 的金屬。接著，參照圖5(a)到圖5(d)對本實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝置100的制造方法 加以說明。圖5(a)到圖5(d)是工序剖視圖，用來說明柔性半導(dǎo)體裝置100的制造工序。用 第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金屬層40依次層疊而構(gòu)成的疊層膜80 制造柔性半導(dǎo)體裝置100。下面，對此加以說明。首先，如圖5(a)所示，準(zhǔn)備(制作、采購等)疊層膜80。疊層膜80由第一金屬膜 10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金屬層40構(gòu)成，該無機絕緣層20形成在第一金屬 層10的上表面上，該半導(dǎo)體層30形成在無機絕緣層20的上表面上，該第二金屬層40形成 在該半導(dǎo)體層30的上表面上。在本第一實施方式中，第一金屬層10是厚度為12 μ m的銅 箔；無機絕緣層20是厚度為0. 8 μ m的鈦酸鋇；半導(dǎo)體層30是厚度為0. 3 μ m的多晶硅膜； 第二金屬層40是厚度為1 μ m的銅箔。接著，如圖5 (b)所示，對疊層膜80中的第一金屬層10進行蝕刻，從而由第一金屬 層10形成柵極電極12g。根據(jù)第一金屬層10的材料等使用適當(dāng)?shù)奈g刻劑就可以。在第一 金屬層10的材料例如是銅箔的情況下，能夠使用三氯化鐵作蝕刻劑。而且，在本第一實施方式中，除了對第一金屬層10進行蝕刻以外，還局部性地除 去無機絕緣層20。由此，在柵極電極12g上形成柵極絕緣膜22。作為無機絕緣層20的除 去方法，例如能夠采用激光照射法、蝕刻法等等。根據(jù)無機絕緣層20的材料使用適當(dāng)?shù)奈g 刻劑就可以。在無機絕緣層20的材料例如是鈦復(fù)合氧化物的情況下，能夠使用氫氟酸和硝 酸的混合物作蝕刻劑。而且，在本第一實施方式中，還進行半導(dǎo)體層30的圖案形成。能夠例如利用激光 照射法或蝕刻法等方法進行半導(dǎo)體層30的圖案形成。根據(jù)半導(dǎo)體層30的材料使用適當(dāng)?shù)?蝕刻劑就可以。在半導(dǎo)體層30例如是多晶硅膜的情況下，能夠使用氫氟酸和硝酸的混合物 作蝕刻劑。
接著，如圖5(c)所示，以覆蓋疊層膜80中形成有柵極電極12g的面的方式形成樹脂層50。在本第一實施方式中，將形成有柵極電極12g的疊層膜80壓接(邊施加壓力邊進 行粘著)于樹脂薄片50上，來形成樹脂層50。通過該壓接使疊層膜80和樹脂薄片50層疊 成一體，并將柵極電極12g埋入并設(shè)置在樹脂薄片50中。此外，在本第一實施方式中，在樹 脂薄片50中事先形成了漿料通路60a。將形成有柵極電極12g的疊層膜80壓接在具有漿 料通路60a的樹脂薄片50上，由此使樹脂薄片50的漿料通路60a和柵極電極12g連接起 來。作為所述壓接的方法，例如采用滾筒層壓法(RollLamination)、真空層壓法或者 利用熱壓等邊加熱邊加壓的方法等就可以。例如能夠使用將粘著性材料(例如環(huán)氧樹脂、 丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂等)涂敷在樹脂薄膜表面上的材料、或者未固化的樹脂薄膜等， 作為樹脂薄片50。在此，準(zhǔn)備將粘著性環(huán)氧樹脂涂敷在厚度為12. 5 μ m的聚酰亞胺樹脂制 薄膜表面上而構(gòu)成的材料作為樹脂薄片50，將該樹脂薄片50貼在第二金屬層40的下表面 上，使該樹脂薄片50和第二金屬層40成為一體。此外，以讓第三金屬層70與樹脂薄片50的層間連接部位60a、60b連接的方式將 該第三金屬層70壓接在樹脂薄片50中與壓接疊層膜80的面相反的一側(cè)的面(在圖中， 為下面)上。通過該壓接使第三金屬層70和樹脂薄片50層疊成一體。在此，準(zhǔn)備厚度為 9 μ m的銅箔作為第三金屬層70，將該第三金屬層70貼在樹脂薄片50的下表面上，使該第 三金屬層70和樹脂薄片50成為一體?？梢栽谕还ば蛑羞M行第三金屬層70的壓接和疊 層膜80的壓接；也可以根據(jù)必要性在不同工序中進行第三金屬層70的壓接和疊層膜80的 壓接。在將疊層膜80、樹脂薄片50及第三金屬層70層疊成一體后，對疊層膜80中的第 二金屬層40進行蝕刻，如圖5(d)所示。由此，由第二金屬層40形成源極電極42s和漏極 電極42d。根據(jù)第二金屬層40的材料使用適當(dāng)?shù)奈g刻劑就可以。在第二金屬層40的材料 例如是銅箔的情況下，能夠使用三氯化鐵作蝕刻劑。此外，對第三金屬層70的一部分進行蝕刻，從而由第三金屬層70形成布線層72a、 72b。根據(jù)第三金屬層70的材料使用適當(dāng)?shù)奈g刻劑就可以。在第三金屬層70的材料例如 是銅箔的情況下，能夠使用三氯化鐵作蝕刻劑?？梢栽谕还ば蛑袑嵭袑Φ谌饘賹?0進 行的蝕刻和對第二金屬層40進行的蝕刻；也可以根據(jù)必要性在不同工序中實行對第三金 屬層70進行的蝕刻和對第二金屬層40進行的蝕刻。通過進行上述工序，則能夠構(gòu)成本第一實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置100。根 據(jù)本第一實施方式中的制造方法，能夠通過使用具有第一金屬膜10、無機絕緣層20、半導(dǎo) 體層30及第二金屬層40的疊層膜80，來簡易地形成TFT構(gòu)造體。此外，能夠以很高的生產(chǎn) 性制造性能高的柔性半導(dǎo)體裝置100。更為詳細(xì)地說，因為在不同工序中進行通過高溫工序 進行的疊層膜80的制作、和TFT構(gòu)造體的形成，所以能夠提高整個工藝的生產(chǎn)性。具體而言，分開進行后述的通過高溫工序(例如超過樹脂薄片50的耐熱溫度的工 序溫度)制作疊層膜80的工序和用該疊層膜80在樹脂薄片50中形成TFT構(gòu)造體的工序。 因此，不需要在使用樹脂薄片50的制造工序中引入高溫工序。因此，能夠一邊通過進行高 溫工序來謀求提高TFT特性，一邊簡便地進行使用樹脂薄片50的制造工序。其結(jié)果是，能 夠以良好的生產(chǎn)性提供性能高的柔性半導(dǎo)體裝置100。
例如通過圖6(a)到圖6(d)所示的各道工序制作本實施方式所涉及的疊層膜80。首先，如圖6(a)所示，準(zhǔn)備第一金屬層10。第一金屬層10例如是箔狀金屬。第一 金屬層10并不限于單質(zhì)的金屬箔，也可以使用利用濺射法等薄膜形成方法在載體膜(例如 聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂薄膜)上沉積形成了金屬膜的材料。在此，準(zhǔn)備銅箔作為第一 金屬層10。接著，如圖6(b)所示，在第一金屬層10上形成無機絕緣層20。能夠通過進行包括 超過樹脂薄片50的耐熱溫度的步驟的高溫工序，來形成無機絕緣層20。在本第一實施方式中，在將使鈦酸鋇(BaTiO3)的納米粒子分散而調(diào)劑的分散溶液 涂敷在第一金屬層10上后進行干燥，再在氮氣環(huán)境中進行預(yù)烘烤和主烘烤(烘烤溫度例如 在600°C到800°C )，這樣來形成由鈦酸鋇形成的無機絕緣層20。分散溶液的涂敷方法并不 受限制，例如能夠利用旋涂法、輥涂法、簾式涂布法、噴射法、液滴噴射法等。因為經(jīng)過所述 烘烤處理(高溫工序)制作出的無機絕緣層20(柵極絕緣膜22)具有比高分子薄膜的相對 介電常數(shù)高的相對介電常數(shù)，所以特別適于用作柔性半導(dǎo)體裝置100中的無機絕緣層20。此外，可以作為無機絕緣層20的形成方法利用一般的薄膜形成方法，其中能夠舉 出的有代表性的例子有真空蒸鍍法、激光燒蝕(laser ablation)法、濺射法、CVD (化學(xué)氣 相沉積)法(例如等離子體CVD法)等等。若利用激光燒蝕法，則能夠形成無機化合物的 組分變化較少的膜。若利用CVD法，則能夠很容易地形成無機絕緣膜，能夠形成包含不同成 分的膜，能夠形成介電常數(shù)高的膜，從這些角度來看，優(yōu)選CVD法。補充說明一下，無機絕緣層20也可以是構(gòu)成第一金屬層10的金屬的金屬氧化膜。 在這種情況下，能夠通過對第一金屬層10的上表面進行氧化處理來形成無機絕緣層20。例 如利用陽極氧化法、熱氧化法(通過加熱進行的表面氧化處理)、化學(xué)氧化法(用氧化劑進 行的表面氧化處理)等對第一金屬層10進行氧化處理。補充說明一下，在無機絕緣層20 是第一金屬層10的金屬氧化膜的情況下，構(gòu)成第一金屬層10的金屬只要是能夠通過上述 氧化處理進行氧化的金屬就可以，金屬的種類并不受限制。但是，優(yōu)選使用閥金屬(valve metal)(例如，鋁、鉭等)。在使用閥金屬時，能夠利用陽極氧化法，能夠在金屬表面上很簡 易地形成氧化覆蓋膜，并能夠?qū)o機絕緣層20的厚度調(diào)整為較薄的值(例如在1 μ m以下， 優(yōu)選在0.6μπι以下)。在形成無機絕緣層20后，在無機絕緣層20上形成半導(dǎo)體層30，如圖6(c)所示。 例如通過使半導(dǎo)體材料沉積在無機絕緣層20的上表面上，來形成半導(dǎo)體層30。能夠例如經(jīng) 過真空蒸鍍法、濺射法、等離子體CVD法等薄膜形成工序或噴墨式等印刷工序使半導(dǎo)體材 料沉積。能夠通過進行包括超過樹脂薄片50的耐熱溫度的步驟的高溫工序，來形成所述 半導(dǎo)體層30。更為具體地說，優(yōu)選在使半導(dǎo)體材料沉積于無機絕緣層20上后，對已沉積的 半導(dǎo)體材料進行加熱處理。對半導(dǎo)體材料加熱的加熱方法并不受限定，例如可以是熱退火 處理(利用氣體環(huán)境加熱)，也可以是激光退火處理，也可以是進行熱退火和激光退火的處 理。通過如上所述進行加熱處理(高溫工序)，則半導(dǎo)體的結(jié)晶化進展，其結(jié)果是能夠提高 半導(dǎo)體特性(其中典型的特性是載流子遷移率)。在本第一實施方式中，對含有環(huán)戊硅烷(cyclopentasilane)的溶液進行紫外光 照射，來獲得高級硅烷(higher-order silane)化合物，然后將含有高級硅烷化合物的溶液涂敷在無機絕緣層20的上表面上。接著，以300°C到600°C的溫度進行熱處理，由此形成由 非晶硅形成的半導(dǎo)體層30。然后，進行激光退火處理，由此形成載流子遷移率較高的多晶硅 膜。所述溶液的涂敷方法并不受限制，例如利用旋涂法、輥涂法、簾式涂布法、噴射法或液滴 噴射法等就可以。在要形成氧化物半導(dǎo)體的情況下，例如使有機金屬的混合物沉積在無機絕緣層20 上，對該混合物進行熱處理(例如以600°C以上的溫度)，來使金屬燒結(jié)，則由此能夠形成載 流子遷移率較高的氧化物半導(dǎo)體。如上所述形成半導(dǎo)體層30后，接著在半導(dǎo)體層30上形成第二金屬層40，如圖 6(d)所示。能夠例如通過使金屬沉積在半導(dǎo)體層30的上表面上，來形成第二金屬層40。優(yōu) 選采用的第二金屬層40的沉積方法例如有真空蒸鍍法、濺射法等。經(jīng)過上述工序，則能夠獲得第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金 屬層40依次層疊而構(gòu)成的疊層膜80。根據(jù)本實施方式中的制造方法，能夠以超過樹脂薄片 50的耐熱溫度的工序溫度制作疊層膜80。因此，能夠提供下述疊層膜80，即能夠在高溫 工序中使用該疊層膜80，因而能夠?qū)崿F(xiàn)TFT特性的提高，該疊層膜80的性能高，并且該疊層 膜80適于制造柔性半導(dǎo)體裝置100。補充說明一下，也可以將所述各個層10、20、30及40 的形成順序反過來。即，也可以首先形成第二金屬層40，再在該第二金屬層40上形成半導(dǎo) 體層30，然后在該半導(dǎo)體層30上形成無機絕緣層20，之后在該無機絕緣層20上形成第一 金屬層10。下面，對本發(fā)明的其它的一實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和該柔性半 導(dǎo)體裝置的制造方法加以說明。(第二實施方式)圖7顯示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置200 的結(jié)構(gòu)。在該第二實施方式中與上述第一實施方式不同之處是與柵極電極12g連接的層 間連接部位60a不是漿料通路，而是鍍金屬通路。所述鍍金屬通路60a是在使疊層膜80和 樹脂薄片50層疊成一體后在樹脂薄片50內(nèi)形成的。參照圖8 (a)到圖8 (d)說明所述柔性 半導(dǎo)體裝置200的制造工序之一例。補充說明一下，對要特意提到的事項以外并且與第一 實施方式重復(fù)的部分的說明省略而不提了。首先，如圖8(a)所示，準(zhǔn)備第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30及第二金 屬層40依次層疊而構(gòu)成的疊層膜80。接著，如圖8 (b)所示，對疊層膜80中的第一金屬層10進行蝕刻，從而由第一金屬 層10形成柵極電極12g。此外，局部性地除去無機絕緣層20和半導(dǎo)體層30，由此對柵極絕 緣膜22和半導(dǎo)體層32形成圖案。接著，如圖8(c)所示，形成覆蓋疊層膜80中形成有柵極電極12g的面的樹脂層 50。在本第二實施方式中，將形成有柵極電極12g的疊層膜80壓接在樹脂薄片50上，由此 將柵極電極12g埋入并設(shè)置在樹脂薄片50中。補充說明一下，樹脂層50的形成方法并不 限于對樹脂薄片50進行壓接的方法，也可以利用例如將樹脂材料涂敷(例如旋涂法、輥涂 法等)在疊層膜80上的方法形成樹脂層50。之后，在樹脂層50中與壓接了疊層膜80的面相反的一側(cè)的面(在圖中，為下表 面)上形成使柵極電極12g的一部分露出的開口部62a。例如通過激光照射形成開口部 62a。在此，除了開口部62a以外，還形成使第二金屬層40的下表面的一部分露出的開口部62b。接著，如圖8(d)所示，在與壓接了疊層膜80的面相反的一側(cè)的面上形成經(jīng)由開口 部62a與柵極電極12g接觸的鍍金屬層70。詳細(xì)地說，使鍍金屬層70沉積并覆蓋開口部 62a的壁面和柵極電極12g的下表面，由此形成鍍金屬通路60a。此外，使鍍金屬層70沉積 并覆蓋樹脂薄片50的下表面，由此形成第三金屬層70。能夠通過例如利用加成法進行化學(xué) 鍍銅處理或電鍍銅處理，來形成鍍金屬層70。在此，使化學(xué)鍍銅層以較薄的厚度層疊在樹脂 薄片50的下表面上，接著進行電鍍銅處理，由此使鍍銅層變厚，來形成厚度為2 μ m左右的 鍍金屬層70。之后，如圖8 (e)所示，對第二金屬層40的一部分進行蝕刻，由此形成源極電極42s 和漏極電極42d。此外，對鍍金屬層(第三金屬層)70的一部分進行蝕刻，由此形成經(jīng)由鍍金 屬通路60a與柵極電極12g連接的布線層72a。也可以利用使用蝕刻劑的切片蝕刻(slice etching)形成布線層 72a、72b。通過所述工序，則能夠構(gòu)成形成有作為層間連接部位的鍍金屬通路的柔性半導(dǎo)體 裝置200。根據(jù)本第二實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置200的制造方法，能夠很容易地使 柵極電極12g和鍍金屬通路60a連接起來。也就是說，在層間連接部位是漿料通路的情況 (第一實施方式)下，當(dāng)將疊層膜80和樹脂薄片50壓接起來時，需要以高精度對準(zhǔn)位置，以 讓漿料通路60a和柵極電極12g接觸。然而，在層間連接部位是鍍金屬通路的情況(第二 實施方式)下，不需要在將疊層膜80和樹脂薄片50壓接起來時以高精度對準(zhǔn)位置，能夠簡 易且穩(wěn)定地制造柔性半導(dǎo)體裝置200。(第三實施方式)圖9顯示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置300 的結(jié)構(gòu)。在本第三實施方式中與所述第一實施方式中的結(jié)構(gòu)不同之處是設(shè)置有擴散防止 層(阻擋層)90。在本第三實施方式中，在源極電極42s與半導(dǎo)體層32之間以及漏極電極 42d與半導(dǎo)體層32之間配置有擴散防止層90。源極電極42s和漏極電極42d由銅形成，擴 散防止層90由氮化鉭(TaN)形成。在圖示的例子中，擴散防止層90還配置在布線44中源 極及漏極電極42s、42d以外的部分的下表面上。銅(Cu)具有在數(shù)百。C以上的高溫下容易擴散在半導(dǎo)體材料(例如硅)中的性質(zhì)。 因此，在源極電極42s和漏極電極42d(第二金屬層40)由銅形成的情況下，若在制造工序 中處于高溫下，則有可能構(gòu)成第二金屬層40的銅原子向半導(dǎo)體層32中移動。因此，有可能 出現(xiàn)器件的接合漏電或閾值電壓的變動等問題。根據(jù)圖9所示的結(jié)構(gòu)，能夠使擴散防止層 90介于源極及漏極電極42s、42d與半導(dǎo)體層32之間，由此阻礙銅原子移動(向半導(dǎo)體層 32中擴散)?？傊?，能夠回避所述接合漏電或閾值電壓變動等問題出現(xiàn)。能夠使用阻礙銅擴散的擴散阻礙性優(yōu)良且具有導(dǎo)電性的無機化合物作為構(gòu)成擴 散防止層90的材料。作為這種無機化合物，例如能夠舉出鉭(Ta)、鈦(Ti)等過渡金屬。或 者，也可以使用氮化鉭(TaN等)、氮化鈦(TiN等)等過渡金屬氮化物。因為氮化鉭與利用 濺射法形成的銅層的粘著性優(yōu)良，并且氮化鉭對銅的擴散阻礙性也優(yōu)良，所以氮化鉭特別 適于本實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝置300中的擴散防止層90的材料。參照圖10 (a)到圖10 (c)和圖11 (a)到圖11 (c)對包括擴散防止層90的柔性半 導(dǎo)體裝置300的制造工序的一例加以說明。補充說明一下，對要特意提到的事項以外并且 與第一實施方式重復(fù)的部分的說明省略而不提了。
14
首先，如圖10 (a)所示，準(zhǔn)備第一金屬層10、無機絕緣層20、半導(dǎo)體層30、擴散防止 層90及第二金屬層40依次層疊而構(gòu)成的疊層膜180。該疊層膜180在半導(dǎo)體層30與第二 金屬層40之間具有擴散防止層90。例如通過進行利用濺射法或CVD法等的薄膜形成工序 使擴散防止層90的材料沉積在半導(dǎo)體層30上，則能夠形成擴散防止層90。接著，如圖10(b)所示，對疊層膜180的一面進行蝕刻，從而形成柵極電極12g、柵 極絕緣膜22及半導(dǎo)體層32的圖案。具體而言，對疊層膜180中的第一金屬層10進行蝕 刻，從而由第一金屬層10形成柵極電極12g。此外，局部性地除去無機絕緣層20和半導(dǎo)體 層30，由此形成柵極絕緣膜22和半導(dǎo)體層32的圖案。接著，如圖10(c)所示，將疊層膜180、樹脂薄片50及第三金屬層70壓接成一體。 通過該壓接，來將疊層膜180中的柵極電極12g埋入并設(shè)置在樹脂薄片50的上表面部分。接著，如圖11 (a)所示，對第二金屬層40的一部分進行蝕刻，從而由第二金屬層40 形成源極及漏極電極42s、42d以及布線44。此時，形成使擴散防止層90的一部分露出的開 口圖案 34,360接著，如圖11(b)所示，除去在開口圖案34、36中露出的擴散防止層90，由此形成 擴散防止層90的圖案。除去擴散防止層90的方法并不受限定，例如能夠利用在一般的光 刻工序中會采用的蝕刻處理法(也可以利用干蝕刻法或濕蝕刻法)。之后，如圖11 (C)所示，對第三金屬層70的一部分進行蝕刻，由此形成與柵極電極 12g連接的布線層72a。在圖示的例子中，除了布線層72a、72b以外，還形成經(jīng)由層間連接 部位64與布線44電連接的布線層73。這么一來，就能夠構(gòu)成包括擴散防止層90的柔性半 導(dǎo)體裝置300。補充說明一下，擴散防止層90只要配置為使源極及漏極電極42s、42d與半導(dǎo)體層 32不接觸就可以。因此，例如也可以除去擴散防止層中設(shè)置在布線44的下表面上的部分。 特別是布線44與層間連接部位64之間的擴散防止層，在有些情況下優(yōu)選被除去。例如在 如圖10(b)所示對疊層膜180的一面進行蝕刻時，能夠局部性地除去擴散防止層90。(第四實施方式)圖12(a)和圖12(b)顯示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的用于 柔性半導(dǎo)體裝置的疊層膜的結(jié)構(gòu)。在本第四實施方式中的疊層膜280與圖6(d)顯示的疊 層膜80不同之處在于疊層膜280的半導(dǎo)體層32已經(jīng)形成有圖案。如圖12(a)所示，所述 疊層膜280是這樣制作的，即使已形成圖案的半導(dǎo)體層32層疊在無機絕緣層20上，接著， 如圖12(b)所示使第二金屬層40層疊在已形成圖案的半導(dǎo)體層32上。能夠例如利用噴墨 法等印刷法形成半導(dǎo)體層32的圖案。圖13(a)到圖13(d)顯示使用這種疊層膜280構(gòu)成 的柔性半導(dǎo)體裝置400的制造工序。首先，如圖13(a)所示，準(zhǔn)備具有已形成圖案的半導(dǎo)體層32的疊層膜280，接著， 如圖13(b)所示由疊層膜280形成柵極電極12g和柵極絕緣膜22。此時，因為半導(dǎo)體層32 已被形成圖案，所以不需要對半導(dǎo)體層32形成圖案。然后，如圖13(c)所示，使疊層膜280、 樹脂薄片50及第三金屬層70成為一體。如圖13(d)所示，對第二及第三金屬層40、70進 行蝕刻，來形成源極電極42s及漏極電極42d以及布線層72a、72b。這樣，柔性半導(dǎo)體裝置 400的制造工序就實行完了。通過使用半導(dǎo)體層32事先已被圖案化的疊層膜280，則能夠 省略半導(dǎo)體層32的圖案形成步驟，其結(jié)果是能夠?qū)⒅圃旃に囘M一步簡化。(第五實施方式)在圖14中顯示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置500的結(jié)構(gòu)。在本第五實施方式中與上述實施方式不同之處在于在整個面上形成有無 機絕緣層。也就是說，對無機絕緣層20未形成圖案，在柵極絕緣膜22以外的區(qū)域24也配 置有無機絕緣層20。下面，對柔性半導(dǎo)體裝置500的制造工序加以說明。補充說明一下，在 本第五實施方式中，層間連接部位60a、60b是利用保形法(conformal method)制作的鍍金 屬通路。首先，如圖15 (a)所示，準(zhǔn)備包括具有規(guī)定圖案的半導(dǎo)體層30的疊層膜280，接著， 如圖15(b)所示，對疊層膜280中的第一金屬層10進行蝕刻，來形成柵極電極12g。接著， 如圖15(c)所示，準(zhǔn)備樹脂薄片50和第三金屬層70事先已成為一體的部件，將疊層膜280 壓接在樹脂薄片50上。之后，對第三金屬層70的一部分進行蝕刻，由此形成激光照射用孔 74a、74b。在形成激光照射用孔74a、74b后，以激光照射用孔74a、74b作導(dǎo)向壁進行激光照 射，如圖16(a)所示。通過進行該激光照射，來形成貫穿樹脂薄片50和無機絕緣層20的開 口部 62a、62b。接著，如圖16(b)所示，以經(jīng)由開口部62a、62b與柵極電極12g及第二金屬層40 接觸的方式進行鍍銅處理，由此形成鍍金屬通路60a、60b。之后，如圖16(c)所示，對第二金屬層40進行蝕刻，由此形成源極及漏極電極42s、 42d。此外，對第三金屬層70進行蝕刻，由此形成布線層72a、72b。這樣，在整個面上具有絕 緣層的柔性半導(dǎo)體裝置500的制造工序就進行完了。根據(jù)所述制造方法，能夠省略無機絕 緣層20的圖案形成工序，由此能夠?qū)⑷嵝园雽?dǎo)體裝置500的制造工序進一步簡化。(第六實施方式)圖17顯示本發(fā)明的第六實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置600 的結(jié)構(gòu)。在本第六實施方式中與圖9所示的結(jié)構(gòu)不同之處在于擴散防止層90僅選擇性 地形成在源極電極42s與半導(dǎo)體層32之間以及漏極電極42d與半導(dǎo)體層32之間。參照圖 18(a)到圖18(d)對該柔性半導(dǎo)體裝置600的制造工序加以說明。首先，如圖18(a)所示，準(zhǔn)備疊層膜380。疊層膜380具有事先已被圖案化的半導(dǎo) 體層32。此外，在半導(dǎo)體層32與第二金屬層40之間設(shè)置有覆蓋已形成圖案的半導(dǎo)體層32 的擴散防止層90。接著，如圖18(b)所示，對疊層膜380中的第一金屬層10進行蝕刻，由此形成柵極 電極12g。此外，局部性地除去無機絕緣層20，由此形成柵極絕緣膜22。然后，如圖18(c) 所示，將疊層膜380、樹脂薄片50及第三金屬層70壓接成一體。接著，如圖18(d)所示，對第二金屬層40的一部分進行蝕刻，由此形成源極電極 42s和漏極電極42d，形成使擴散防止層90的一部分露出的開口部34。然后，除去在開口 部34露出的擴散防止層90，由此對擴散防止層90形成圖案。此外，對第三金屬層70進行 蝕刻，來形成布線層72a、72b。這樣，就能夠構(gòu)成擴散防止層90僅選擇性地形成在源極電極 42s與半導(dǎo)體層32之間以及漏極電極42d與半導(dǎo)體層32之間的柔性半導(dǎo)體裝置600。(第七實施方式)接著，參照圖19(a)和圖19(b)對能夠適當(dāng)?shù)匕惭b在圖像顯示裝 置中的柔性半導(dǎo)體裝置700的形態(tài)的一例加以說明。圖19(b)是示意地顯示本發(fā)明的第七 實施方式所涉及的柔性半導(dǎo)體裝置700的俯視圖；圖19(a)是示意地顯示圖19(b)的A-A 剖面的剖視圖。安裝在圖像顯示裝置(在此是有機電致發(fā)光顯示器)中的柔性半導(dǎo)體裝置700具
16有至少兩個TFT元件，各個TFT元件由半導(dǎo)體層、柵極絕緣膜、柵極電極、源極電極及漏極電 極構(gòu)成。在此，對每個像素設(shè)置兩個TFT，柔性半導(dǎo)體裝置包括第一 TFT元件700A和第二 TFT元件700B。在本第七實施方式中，第一 TFT元件700A是開關(guān)用晶體管，第二 TFT元件 700B是驅(qū)動用晶體管。在圖示的例子中，開關(guān)用TFT元件700A的漏極電極42Ad和驅(qū)動用TFT元件700B 的柵極電極12Bg經(jīng)由層間連接部位60Ab、60Ba以及布線層72Ab、72Ba電連接起來。補充說明一下，在第七實施方式中的結(jié)構(gòu)中，源極電極42As的一部分和漏極電極 42Ad的一部分延伸到半導(dǎo)體層32A的上表面上。即使無該延伸部44As、44Ad，也能夠使柔 性半導(dǎo)體裝置700工作。但是，在圖示的例子中，源極電極的延伸部44AS和漏極電極的延伸部44Ad相向的 部位的形狀為梳齒形狀。通過這樣設(shè)定源極電極42As和漏極電極42Ad相向的部位的形狀 為梳齒形狀，則能夠在維持規(guī)定尺寸的狀態(tài)下增大溝道寬度，其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)溝道寬度 的增大所帶來的高速工作。補充說明一下，能夠根據(jù)所需的TFT性能適宜地改變梳齒形狀 的長度。例如，也可以使驅(qū)動用TFT元件700B的梳齒形狀的長度比開關(guān)用TFT元件700A 的梳齒形狀的長度長。而且，柔性半導(dǎo)體裝置700包括電容器92。電容器92用來保持電容，以對驅(qū)動用 TFT元件700B進行驅(qū)動。在圖示的例子中，電容器92由介電體層94、上部電極層96及下 部電極層98構(gòu)成。電容器92的介電體層94由與各個元件的柵極絕緣膜22A、22B相同的材料形成， 能夠通過局部性地除去后述的疊層膜480(圖19(a))的無機絕緣層20來形成該介電體層 94。此外，電容器92的上部電極層96由與各個元件的源極及漏極電極42As、42Ad、42Bs、 42Bd相同的材料形成，能夠通過對后述的疊層膜480的第二金屬層40進行蝕刻來形成該上 部電極層96。此外，電容器92的下部電極層98由與各個元件的柵極電極12Ag、12Bg相同 的材料形成，能夠通過對后述的疊層膜480的第一金屬層10進行蝕刻來形成該下部電極層 98。下部電極層98經(jīng)由層間連接部位60c與開關(guān)用漏極電極42Ad及驅(qū)動用柵極電極 12Bg連接，上部電極層96與驅(qū)動用源極電極42Bs連接。在由開關(guān)用TFT元件700A選出的 期間內(nèi)保持電荷。由于該電荷而產(chǎn)生的電壓施加在驅(qū)動用TFT元件700B的柵極上，與該電 壓相應(yīng)的漏極電流流向有機電致發(fā)光元件，使像素發(fā)光。在所述柔性半導(dǎo)體裝置的重要用途即為驅(qū)動顯示器所使用的TFT元件中，需要保 持電容的電容器，以驅(qū)動元件。但是，若將電容器92如上所述直接形成在樹脂薄片50上， 則不需要在柔性半導(dǎo)體裝置700的外部另外設(shè)置電容器。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以小型且高 密度安裝的圖像顯示裝置。補充說明一下，圖19(c)顯示在圖19(a)和圖19(b)中所示的結(jié)構(gòu)的等效電路65。 在圖19(c)中所示的布線66是數(shù)據(jù)線，布線68是選擇線。本實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝 置700是對應(yīng)于圖像顯示裝置的各個像素分別形成的。設(shè)置在各個像素中的TFT元件的數(shù) 量并不限于兩個，在有些情況下根據(jù)顯示器的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于各個像素設(shè)置兩個以上的TFT元 件，因而能夠?qū)?yīng)于此對本第七實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝置700進行變更。參照圖20(a)到圖20(d)對圖19(a)和圖19(b)的柔性半導(dǎo)體裝置700的制造工序加以說明。能夠經(jīng)過圖20(a)到圖20(d)所示的同一工序簡便地制作柔性半導(dǎo)體裝置 700的電容器92以及第一及第二 TFT元件700A、700B。也就是說，柔性半導(dǎo)體裝置700的 制造工序還包括由無機絕緣層20中半導(dǎo)體層30所在的部分以外的區(qū)域、第一金屬層10及 第二金屬層40構(gòu)成電容器92的工序。首先，如圖20(a)所示，準(zhǔn)備疊層膜480。在此準(zhǔn)備的疊層膜480是已形成了第一 及第二 TFT元件700A、700B的半導(dǎo)體層32A、32B的圖案的疊層膜480。接著，如圖20(b)所示，對疊層膜480的第一金屬層10進行蝕刻，由此形成柵極電 極12Ag、12Bg，并形成電容器的下部電極層98。此外，局部性地除去疊層膜480的無機絕緣 層20，由此形成柵極絕緣膜22A、22B，并形成電容器的介電體層94。接著，如圖20(c)所示，將疊層膜480、樹脂薄片50及第三金屬層70壓接成一體。 此時，對準(zhǔn)位置，以讓電容器的下部電極層98與層間連接部位60c接觸，由此將下部電極98 和層間連接部位60c連接起來。接著，如圖20 (d)所示，對第二金屬層40進行蝕刻，來形成源極電極42As、42Bs和 漏極電極42Ad、42Bd，并形成電容器的上部電極層96。之后，對第三金屬層70進行蝕刻，來 形成布線層72Aa、72Ab、72Ba。這樣，就能夠得到包括電容器92的柔性半導(dǎo)體裝置700。在上文中以優(yōu)選的實施方式說明了本發(fā)明。上面的記述內(nèi)容不是限定的事項，當(dāng) 然可以進行各種變更。例如，TFT元件在各個像素中的設(shè)置數(shù)量并不限于兩個，在有些情況 下，根據(jù)顯示器的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于各個像素設(shè)置兩個以上的TFT元件，因而可以對應(yīng)于此對本 實施方式中的柔性半導(dǎo)體裝置進行變更。此外，在所述實施方式中所示的是對應(yīng)于一個器 件制作柔性半導(dǎo)體裝置的例子，本發(fā)明并不限于此，也可以實行對應(yīng)于多個器件制作柔性 半導(dǎo)體裝置的辦法。作為這種制作辦法，可以利用卷對卷(roll to roll)制造方式。
-產(chǎn)業(yè)實用性-根據(jù)本發(fā)明中的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠提供一種性能高且生產(chǎn)性優(yōu)良 的柔性半導(dǎo)體裝置。
權(quán)利要求
一種柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，該柔性半導(dǎo)體裝置包括薄膜晶體管，其特征在于該柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法包括工序a，準(zhǔn)備第一金屬層、無機絕緣層、半導(dǎo)體層及第二金屬層依次層疊而構(gòu)成的疊層膜，工序b，對所述第一金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成由所述第一金屬層形成的柵極電極，以及工序c，對所述第二金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成由所述第二金屬層形成的源極電極和漏極電極；所述無機絕緣層中位于所述柵極電極上的部分具有柵極絕緣膜的功能，所述無機絕緣層上的所述半導(dǎo)體層中位于所述源極電極與所述漏極電極之間的部分具有溝道的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述工序b之后且在所述工序c之前，將樹脂層壓接在所述疊層膜中形成有 所述柵極電極的面上，將所述柵極電極埋入并設(shè)置在該樹脂層內(nèi)的工序d。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在所述工序d中，樹脂層由樹脂薄片形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述工序d包括準(zhǔn)備形成有貫通兩面的多個層間連接部位的所述絕緣層的工序，和 將形成有所述柵極電極的疊層膜壓接在所述絕緣層上，由此將所述絕緣層中的層間連 接部位與所述柵極電極連接起來的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述層間連接部位是漿料通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在所述工序d之后，還包括對所述絕緣層的表面的一部分進行蝕刻，來形成使所述柵極電極露出的開口部的工 序，和在所述絕緣層的至少包括所述開口部的表面上形成與所述柵極電極電連接的鍍金屬層的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述工序b之后，通過蝕刻除去所述無機絕緣層中除了至少包括所述柵極 絕緣膜的區(qū)域以外的部分的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述工序b之后，通過蝕刻除去所述半導(dǎo)體層中除了至少包括所述溝道的 區(qū)域以外的部分的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述工序d之后，將第三金屬層壓接在所述絕緣層的表面上，然后對該第三 金屬層進行蝕刻，來形成布線層的工序；所述布線層經(jīng)由所述層間連接部位與所述源極電極及所述漏極電極或者/以及所述第二金屬層連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序a中，在所述半導(dǎo)體層與所述第二金屬層之間還設(shè)置有擴散防止層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序a中，所述半導(dǎo)體層事先已被圖案化，并位于至少包括所述溝道的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序b中，對所述第一金屬層的一部分進行蝕刻，由此與所述柵極電極的形成 同時地形成電容器的由所述第一金屬層形成的上部電極；在所述工序c中，對所述第二金屬層的一部分進行蝕刻，由此與所述源極電極及所述 漏極電極的形成同時地形成電容器的由所述第二金屬層形成的下部電極；所述無機絕緣層中位于所述上部電極與所述下部電極之間的部分具有電容器的介電 體層的功能。
13.一種疊層膜，在權(quán)利要求1所述的柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法中使用該疊層膜，其 特征在于所述疊層膜由第一金屬層、無機絕緣層、半導(dǎo)體層及第二金屬層依次層疊而構(gòu)成的四 層疊層膜構(gòu)成；對所述第一金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成有柵極電極； 對所述第二金屬層的一部分進行蝕刻，由此形成有源極電極和漏極電極； 所述無機絕緣層具有柵極絕緣膜的功能，所述半導(dǎo)體層具有溝道的功能。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的疊層膜，其特征在于所述半導(dǎo)體層事先已被圖案化而位于至少包括所述溝道的區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的疊層膜，其特征在于在所述半導(dǎo)體層與所述第二金屬層之間還設(shè)置有擴散防止層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的疊層膜，其特征在于 所述第二金屬層由銅形成；所述擴散防止層由從鈦、氮化鈦、鉭及氮化鉭所構(gòu)成的組中選出的材料形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法及用于它的疊層膜。該柔性半導(dǎo)體裝置的制造方法包括準(zhǔn)備第一金屬層(10)、無機絕緣層(20)、半導(dǎo)體層(30)及第二金屬層(40)層疊而構(gòu)成的疊層膜(80)的工序，對第一金屬層(10)進行蝕刻，來形成柵極電極(12g)的工序，將樹脂層(50)壓接在疊層膜(80)中形成有柵極電極(12g)的面上，將柵極電極(12g)埋入并設(shè)置在樹脂層(50)內(nèi)的工序，以及對第二金屬層(40)進行蝕刻，來形成源極電極(42s)和漏極電極(42d)的工序；無機絕緣層(20)中位于柵極電極(12g)上的部分具有柵極絕緣膜(22)的功能，無機絕緣層(20)上的半導(dǎo)體層(30)中位于源極電極(42s)與漏極電極(42d)之間的部分具有溝道(32)的功能。
文檔編號H01L21/28GK101874295SQ20098010109
公開日2010年10月27日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者一柳貴志, 中谷誠一, 小松慎五, 山下嘉久, 平野浩一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社