專利名稱：電子器件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造電子器件陣列的技術(shù)，特別涉及但不僅僅涉及電子器件陣列的生產(chǎn)中的半導(dǎo)體層的構(gòu)圖方法，所述電子器件例如半導(dǎo)體聚合物薄膜晶體管(TFT)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體共軛聚合物薄膜晶體管(TFT)近來引起了集成于塑料襯底的廉價(jià)邏輯電路(C. Drury等，APL 73,108(1998))和光電子集成器件以及高分辨率有源矩陣顯示中的晶體管開關(guān)(H. Sirringhaus 等，Science 280,1741 (1998)，A. Dodabalapur 等，Appl. Phys. Lett. 73，142(1998))等應(yīng)用的關(guān)注。在具有聚合物半導(dǎo)體、無機(jī)金屬電極和柵電介質(zhì)層的測(cè)試器件構(gòu)造中高性能TFT已經(jīng)給出了示例。電荷載流子遷移率已經(jīng)達(dá)到0. lcm2/Vs，開關(guān) (ON-OFF)電流比達(dá)到IO6 108，已經(jīng)可與無定形硅TFT具有可比性(H. Sirringhaus等， Advances In Solid State Physics 39,101(1999))。共軛聚合體半導(dǎo)體的滿足器件質(zhì)量要求的薄膜可以通過在襯底上涂布在有機(jī)溶劑中的聚合物溶液形成。該技術(shù)因此理想地適合廉價(jià)的、與柔性的塑料襯底兼容的大面積溶液處理。有機(jī)TFT應(yīng)用容易在器件中的元件諸如充電了的像素和邏輯門元件之間發(fā)生漏電流。因此對(duì)于很多TFT應(yīng)用而言，有源半導(dǎo)體層需要在器件之間進(jìn)行隔離。為了減小電氣串?dāng)_以及消除相鄰器件之間的寄生漏電流，該措施是必需的。即使半導(dǎo)體材料未摻雜，貫通半導(dǎo)體層的漏電流也是顯著的，尤其是具有高晶體管排列密度的電路例如高分辨率有源矩陣顯示裝置。在有源矩陣顯示裝置中，淀積用于像素尋址的金屬互連以使其以貫穿顯示裝置的方式放置。如果半導(dǎo)體材料出現(xiàn)在這樣的互連線下方，會(huì)在位于互連線下方的層中形成寄生TFT的溝道，從而會(huì)在像素之間產(chǎn)生不可忽視的漏電流。這種漏電流會(huì)導(dǎo)致器件性能的下降。因此，如果在整個(gè)面板上涂布未構(gòu)圖的半導(dǎo)體層，需要對(duì)該層進(jìn)行構(gòu)圖。半導(dǎo)體可以以旋轉(zhuǎn)涂布可溶液加工的半導(dǎo)體、例如F8T2的方式淀積；或者以蒸發(fā)淀積其他半導(dǎo)體、例如并五苯(pentacene)的方式。但是即使上述兩種情況中的未摻雜半導(dǎo)體層，在器件中的元件與柵極互連下方的區(qū)域之間的半導(dǎo)體材料在柵極被激活時(shí)會(huì)電活躍。理想地，半導(dǎo)體的構(gòu)圖方法為數(shù)字的以允許在大面積面板上進(jìn)行扭曲校正，例如， 在制造大型的柔性顯示裝置中。其結(jié)果，用于如并五苯(Pentacene)的半導(dǎo)體的應(yīng)用的蔭罩式工藝不適合大面積半導(dǎo)體的構(gòu)圖，這是由于對(duì)于給定的掩模不能進(jìn)行扭曲校正?？扇芤杭庸さ陌雽?dǎo)體的一種構(gòu)圖方法是只在需要處、例如直接在晶體管溝道區(qū)域上方用噴墨法印制半導(dǎo)體。這是一個(gè)數(shù)字加工的例子并具有有效利用半導(dǎo)體材料的額外的優(yōu)點(diǎn)。利用這種工藝可獲得的最高分辨率受限于在襯底薄膜上淀積的半導(dǎo)體液滴的擴(kuò)散。 該工藝的另一問題是液滴的擴(kuò)散取決于所要在其上進(jìn)行印刷的表面，因此不考慮對(duì)半導(dǎo)體構(gòu)圖工序的影響就不能輕易改變襯底材料。這減少了可選擇的襯底。其他用于從溶液構(gòu)圖半導(dǎo)體層的直寫(directirite)印刷工藝，例如膠版印刷或者網(wǎng)屏印刷也有同樣的問題。也可以使用光刻進(jìn)行有源半導(dǎo)體層的構(gòu)圖(Gerwin. H. Gelinck等，Nature Materials 3,106-110(2004)).但光刻需要多道工序，會(huì)因半導(dǎo)體和抗蝕劑的化學(xué)藥劑/ 溶劑的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致有機(jī)半導(dǎo)體材料的惡化，難以在尺寸不穩(wěn)定的柔性襯底上工作，特別是當(dāng)在大的襯底區(qū)域上需要具有與先前淀積圖案的高配準(zhǔn)精度時(shí)。例如US6803267說明了一種用于對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)圖的包括多個(gè)工藝步驟的制造有機(jī)存儲(chǔ)器件的方法。該多步驟工藝包括在有機(jī)半導(dǎo)體上淀積硅基抗蝕劑，照射硅基抗蝕劑的一部分，對(duì)硅基抗蝕劑構(gòu)圖以去除硅基抗蝕劑的被照射部分，對(duì)曝光了的有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)圖，并剝離未照射的硅基抗蝕劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于在制造電子器件陣列中對(duì)溝道材料構(gòu)圖的方法， 其至少部分解決了上述問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造電子器件陣列的方法，包括以下步驟在襯底上形成第一電子器件的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電元件以及在上述襯底上形成第二電子器件的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電元件；在襯底和第一及第二導(dǎo)電元件上形成溝道材料層以提供第一溝道，用于上述第一電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)，以及提供第二溝道用于上述第二電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)；其中該方法還包括利用照射技術(shù)以在單個(gè)步驟中減少在第一和第二導(dǎo)電元件之間的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的溝道材料層的一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性的步驟(a)。在一實(shí)施方式中，步驟(a)包括使用照射技術(shù)以在單個(gè)步驟中去除溝道材料層的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分，從而在不照射位于第一和第二導(dǎo)電元件之下的溝道材料層的任何部分的情況下減少上述一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性。在一實(shí)施方式中，溝道材料為半導(dǎo)體材料。在一實(shí)施方式中，步驟(a)包括使用上述照射技術(shù)以在位于第一和第二導(dǎo)電元件之間的溝道材料層一個(gè)或多個(gè)選定部分、和/或位于溝道材料層的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分之下的襯底的各個(gè)部分局部地產(chǎn)生熱，其中上述熱引起溝道材料的光致發(fā)熱和/或光化學(xué)變性處理，用于降低溝道材料層的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性。在一實(shí)施方式中，上述步驟(a)包括利用紫外激光輻射燒蝕溝道材料的上述部分。在一實(shí)施方式中，上述步驟(a)中的一個(gè)或多個(gè)選定部分包括大致在垂直于上述第一和第二導(dǎo)電元件之間的方向上延伸的一條或多條線。在一實(shí)施方式中，本方法包括在襯底上形成一對(duì)第一導(dǎo)電元件和一對(duì)第二導(dǎo)電元件；其中溝道材料層在上述一對(duì)第一導(dǎo)電元件之間提供上述第一溝道和在上述一對(duì)第二導(dǎo)電元件之間提供上述第二溝道。
在一實(shí)施方式中，上述溝道材料層的上述選定部分與上述第一和第二溝道的間距大于10微米，更具體地大于50微米。在一實(shí)施方式中，上述溝道材料層的上述選定部分與上述第一和第二導(dǎo)電元件的間距大于10微米，更具體地大于50微米。在一實(shí)施方式中，上述一對(duì)第一導(dǎo)電元件形成第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的源電極和漏電極；上述一對(duì)第二導(dǎo)電源極形成第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的源電極和漏電極。在一實(shí)施方式中，上述步驟(a)中的一個(gè)或多個(gè)選定部分包括一系列在柵線下連續(xù)延伸的至少兩條線。在一實(shí)施方式中，本方法還包括在襯底、第一和第二導(dǎo)電元件和溝道材料層上形成電介質(zhì)層的步驟(b)以及形成在第一和第二溝道每個(gè)的上方延伸的柵極線的步驟(C)。在一實(shí)施方式中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管為常關(guān)(normally-off)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，步驟(a)的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分包括位于柵極線下方的部分。在一實(shí)施方式中，步驟(a)的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分包括一系列在柵線下連續(xù)延伸的至少兩條線。在一實(shí)施方式中，上述柵極線具有寬度，步驟(a)的一個(gè)或多個(gè)選定部分包括至少以上述柵極線寬度延伸的一條或多條線。在一實(shí)施方式中，第一和第二電子器件為常開(normally-on)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，且步驟(a)的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分包括位于上述柵極線下方的部分(i)和不位于上述柵極線下方的部分(ii)。在一實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電元件包括具有多個(gè)邊的像素電極，其中步驟(a)的一個(gè)或多個(gè)選定部分包括沿像素電極的每一邊延伸的一條或多條線。在一實(shí)施方式中，步驟(a)包括將一束或多束激光聚焦于位于溝道材料層的上述一個(gè)或多個(gè)選定部分的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)、或者位于上述一個(gè)或多個(gè)選定部分下方的襯底的各個(gè)部分的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上。在一實(shí)施方式中，上述溝道材料層的選定部分不形成圍繞第一和/或第二電子器件的閉合路徑。在一實(shí)施方式中，上述燒蝕溝道材料的步驟還燒蝕襯底材料的一部分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在襯底上包含至少一個(gè)第一電子器件和一個(gè)第二電子器件的電子器件陣列，第一和第二電子器件的每個(gè)包括溝道材料的構(gòu)圖層，其中上述溝道材料的構(gòu)圖層還定義了在使用中位于第一和第二電子器件之間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電通路，但其中上述溝道材料層的圖案被配置為使得上述第一和第二電子器件之間的最短導(dǎo)電通路比上述第一和第二電子器件之間的最短物理距離長(zhǎng)至少50 %。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電子器件陣列，至少包括襯底上的一個(gè)第一電子器件和一個(gè)第二電子器件，上述第一和第二電子器件的每一個(gè)包括溝道材料的構(gòu)圖層；第一電子器件包括覆蓋在上述溝道材料的構(gòu)圖層的至少一部分上方并在第二電子器件的一部分上方延伸的柵電極；其中上述溝道材料的構(gòu)圖層定義了在使用中位于第一和第二電子器件之間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電通路，但其中上述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電通路中的每一個(gè)的至少一部分經(jīng)過上述溝道材料的構(gòu)圖層的區(qū)域，在該區(qū)域上沒有上述柵電極。在一實(shí)施方式中，上述溝道材料的圖案通過溝道材料的激光燒蝕限定，其中上述激光燒蝕步驟在不燒蝕在襯底上預(yù)定的位于上述第一和第二電子器件的導(dǎo)電元件上方的溝道材料層的任何部分的條件下進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述電子器件的陣列的顯示或存儲(chǔ)器件。電子器件陣列可包括少至兩個(gè)器件，但另一方面可包括數(shù)百或數(shù)千器件的有序陣列。在一實(shí)施方式中，激光燒蝕用于在半導(dǎo)體層內(nèi)甚至在其上形成有半導(dǎo)體層的襯底表面內(nèi)形成溝槽。在許多情況下，已經(jīng)淀積了半導(dǎo)體層的襯底包含了金屬電極的圖案，例如電極或者互連線的陣列。對(duì)與導(dǎo)電材料層直接接觸的半導(dǎo)體材料的激光構(gòu)圖工藝頗具挑戰(zhàn)，原因在于加工窗口是由導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料的燒蝕閾值之差確定的。在給定的激光波長(zhǎng)(UV) 下，導(dǎo)電材料的燒蝕閾值與半導(dǎo)體材料的燒蝕閾值相似。因此會(huì)出現(xiàn)加工窗口非常小或者不存在的情況。這對(duì)于柔性襯底而言是一個(gè)非常重要的問題，因?yàn)橐r底也可能被燒蝕，將導(dǎo)電材料附著于襯底也可能不牢固。在此情況下，在燒蝕步驟中導(dǎo)電層與半導(dǎo)體層一起被從襯底去除從而導(dǎo)致導(dǎo)電線斷開。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，半導(dǎo)體僅在與絕緣襯底材料直接接觸的位置被燒蝕，這與半導(dǎo)體與導(dǎo)電層直接接觸的區(qū)域正好相反。在位于下方的導(dǎo)電層的特征附近留下了未構(gòu)圖半導(dǎo)體的臨界間隙。在電氣上而言，部分隔離的處理方法并不必然引起任何隔離問題，因?yàn)檫@些半導(dǎo)體與導(dǎo)電層直接接觸的區(qū)域沿導(dǎo)電材料線而被電短路。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種技術(shù)和方案，據(jù)此，盡管僅對(duì)島狀半導(dǎo)體有源層進(jìn)行了部分隔離卻可以非常有效地抑制漏電流，而且流經(jīng)導(dǎo)電電極附近的半導(dǎo)體未構(gòu)圖區(qū)域的漏電流也會(huì)降至最小。通過本發(fā)明的實(shí)施方式，可以避免由激光引起的、利用燒蝕后留在襯底上的半導(dǎo)體材料作為有源層的器件的電氣特性的惡化。本發(fā)明的實(shí)施方式可以對(duì)器件內(nèi)的元件之間的漏電流進(jìn)行很好的抑制，產(chǎn)生高分辨率、高生產(chǎn)能力的數(shù)字工藝。此外，還可以利用扭曲校正技術(shù)，從而允許加工大面積區(qū)域。 這使得半導(dǎo)體層不需額外加工步驟而直寫(directirite)構(gòu)圖。本發(fā)明的實(shí)施方式包括通過為了隔離器件、去除相鄰器件間的電串?dāng)_和寄生漏電流的激光燒蝕工藝對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行構(gòu)圖。本發(fā)明的一實(shí)施方式包括為了隔離相鄰器件而利用激光燒蝕半導(dǎo)體層的材料。本發(fā)明的一實(shí)施方式包括視需要燒蝕半導(dǎo)體材料以及襯底材料，但對(duì)任何位于下方的導(dǎo)電層保持最小距離。本發(fā)明的另一實(shí)施方式包括視需要燒蝕半導(dǎo)體材料以及襯底材料，但對(duì)任何有源器件區(qū)域保持最小距離。本發(fā)明的又一實(shí)施方式包括僅在位于隨后淀積的電極下方的襯底區(qū)域燒蝕半導(dǎo)體材料。本發(fā)明的一實(shí)施方式包括對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料進(jìn)行構(gòu)圖。半導(dǎo)體材料層可以通過選擇吸收期望的激光波長(zhǎng)以燒蝕半導(dǎo)體材料的襯底來進(jìn)行構(gòu)圖。通過暴露在激光束下，暴露區(qū)域的襯底材料被燒蝕。這導(dǎo)致位于上層的正上方區(qū)域的被照射的襯底材料和半導(dǎo)體材料被去除。在此情況下，對(duì)可選擇的半導(dǎo)體材料類型沒有限制。


為幫助理解本發(fā)明，其具體實(shí)施方式
將通過舉例并參考附圖的方式進(jìn)行說明，其中圖1說明了通過利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光燒蝕方法對(duì)半導(dǎo)體材料構(gòu)圖從而隔離器件的方法。圖2給出了在常關(guān)器件中，當(dāng)柵極被激活時(shí)，柵極區(qū)域存在的不想要的漏電通路的位置。圖3給出了根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)半導(dǎo)體器件為正閾值P型(或者負(fù)閾值η型)時(shí)圍繞像素結(jié)構(gòu)對(duì)半導(dǎo)體材料構(gòu)圖的方法的概要圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式進(jìn)行半導(dǎo)體燒蝕加工后隨即用原子力顯微鏡進(jìn)行測(cè)量的器件表面輪廓的光學(xué)顯微圖。圖5為沿穿過圖4所示的器件的被燒蝕溝槽區(qū)域拍攝的輕敲模式(tapping mode) 的AFM(原子力顯微鏡)高度的圖像。圖6給出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式在對(duì)下方的半導(dǎo)體層進(jìn)行燒蝕構(gòu)圖后淀積柵電極線之隨后的器件的光學(xué)顯微圖。圖7給出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)圖的半導(dǎo)體器件的典型TFT特性與未構(gòu)圖半導(dǎo)體器件的特性比較。圖8為給出了根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行構(gòu)圖的例子；半導(dǎo)體溝槽和圖8b所示的源電極或漏電極之間的最小橫向間隔小于圖8a所示的橫向間隔的一半。圖9給出了根據(jù)本發(fā)明利用兩種不同方案(圖9a和9b)構(gòu)圖的器件與無半導(dǎo)體構(gòu)圖樣品(圖9c)比較的3條轉(zhuǎn)移曲線。
具體實(shí)施例方式參照附圖，結(jié)合用于如有源矩陣顯示裝置的應(yīng)用中的頂柵TFT陣列，在圖1中給出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式。為了利用用于TFT的有機(jī)半導(dǎo)體材料制造具有最優(yōu)的屏前顯示性能的電子器件，必須對(duì)半導(dǎo)體層材料進(jìn)行構(gòu)圖并隔離相鄰的器件。這通過激光構(gòu)圖工藝獲得。該工藝用于僅在沒有下方的導(dǎo)電源/漏層的位置燒蝕半導(dǎo)體材料，以及視需要燒蝕襯底材料。這樣寄生TFT可在器件隔離時(shí)被去除。襯底1上覆蓋有薄導(dǎo)電層2。襯底可以是如玻璃的剛性襯底或如塑料膜的柔性襯底，包括但不限于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。第一導(dǎo)電層2優(yōu)選為無機(jī)金屬層，例如淀積的金或銀?；蛘呤褂糜袡C(jī)導(dǎo)電聚合物例如摻雜了聚對(duì)苯乙烯磺酸的聚二氧乙基噻吩 (PED0T/PSS)。導(dǎo)電層利用溶液加工技術(shù)例如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布、刮刀涂布、刮棒涂布、槽模涂布、或者噴射涂布、以及噴墨印刷、凹版印刷、膠版或者網(wǎng)屏印刷、或者真空淀積例如蒸鍍或者優(yōu)選是濺射技術(shù)進(jìn)行淀積。通過例如光刻或者激光燒蝕工藝，但不限于此，對(duì)優(yōu)選的導(dǎo)電層進(jìn)行構(gòu)圖以形成源和漏電極2。導(dǎo)電層還可以通過直寫印制技術(shù)例如噴墨印刷進(jìn)行構(gòu)圖。對(duì)于顯示裝置應(yīng)用，金屬層被構(gòu)圖以形成周期性的TFT源/漏電極陣列，以及在兩個(gè)方向上具有由顯示分辨率確定的間距的數(shù)據(jù)互連。一旦金屬層被構(gòu)圖而形成源和漏電極，即可在襯底上淀積半導(dǎo)體材料層3。半導(dǎo)體材料可以是多芳胺、聚芴或者聚噻吩衍生物，例如聚二辛基芴-co-二噻吩(F8D)或者(聚 (9-9，- 二辛基芴-co-雙-N，N’ - (4- 丁基苯基)二苯基胺)(TFB))?？梢允褂梅秶鷱V泛的淀積技術(shù)淀積半導(dǎo)體材料，包括但不限于噴墨印刷、軟平版印刷(J. A. Rogers等，Appl. Phys. Lett. 75，1010(1999) ；S. Brittain 等，Physics World May 1998，P. 31)、網(wǎng)屏印刷(Ζ. Bao, 等，Chem. Mat. 9，1^99(1997))、膠版印刷、刮刀涂布、或者浸漬涂布、簾涂布、彎月面涂布、 噴射涂布或者擠出涂布。優(yōu)選將半導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)涂布在襯底上，在溶液蒸發(fā)后提供厚度約50nm 的涂層。此外，還可以使用蒸發(fā)工藝。本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)為噴墨印刷。如果該層為噴墨印刷，即可以使用最小量的半導(dǎo)體材料，環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性均好。接下來對(duì)有源半導(dǎo)體層進(jìn)行構(gòu)圖以使器件相互隔離開。這是為了減小電串?dāng)_和消除相鄰器件間的寄生漏電流所必需的。利用脈沖激光束4，其具有被半導(dǎo)體材料層吸收且如果需要進(jìn)一步燒蝕還可由襯底吸收的波長(zhǎng)，對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行構(gòu)圖。半導(dǎo)體層僅在沒有金屬層的區(qū)域暴露在激光束下。這是由于任何包含下層金屬材料的區(qū)域暴露在激光束下會(huì)導(dǎo)致金屬材料的燒蝕。將M8nm KrF受激準(zhǔn)分子激光(Lumonics PM800)通過提供所需半導(dǎo)體圖案的掩模圖案以步進(jìn)-重復(fù)的工藝聚焦于襯底上。用故意過摻雜的方法，采用兩次曝光工藝，每次曝光通量為650mJ/cm2。此外，還可以視半導(dǎo)體材料層的吸收特性采用308nm激光束或者其他適合波長(zhǎng)的激光。對(duì)半導(dǎo)體材料3的燒蝕通過來自局部化了的光通量的應(yīng)力和熱約束效應(yīng)而發(fā)生。如果需要，襯底1的區(qū)域也可以此工藝進(jìn)行燒蝕。源和漏電極此時(shí)與相鄰的源和漏電極被電氣隔離。隨該工藝的繼續(xù)而產(chǎn)生有限量的碎屑。半導(dǎo)體并不需要圍繞像素的整個(gè)周邊進(jìn)行構(gòu)圖，因?yàn)閮蓚€(gè)不同的原因?！@整個(gè)周邊對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行構(gòu)圖需要在將像素連接至其下的交叉梳狀的 TFT區(qū)域的細(xì)金線上方對(duì)半導(dǎo)體構(gòu)圖。但是，由于在金材料上部的所有半導(dǎo)體材料會(huì)被金短路，這是不必要的。此外，試圖在下方的金材料上方對(duì)半導(dǎo)體構(gòu)圖會(huì)去掉金，破壞連接性?！?gòu)圖最小化會(huì)使碎屑最小化，這在交叉梳狀的TFT區(qū)域附近非常關(guān)鍵。隨后，淀積柵電介質(zhì)層5以及柵電極和互連6。將單層或多層的電介質(zhì)材料5淀積在構(gòu)圖了的半導(dǎo)體層上方的襯底上?？梢圆捎萌缇郛惗∠┗蛘呔垡蚁┗椒拥炔牧献鳛殡娊橘|(zhì)層，但優(yōu)選使用聚甲基異丁烯酸酯(PMMA)和聚苯乙烯。電介質(zhì)材料可以以連續(xù)層的形式淀積，例如采用但不限于噴射或者刮刀涂布技術(shù)。但是優(yōu)選采用噴射涂布技術(shù)。在淀積電介質(zhì)材料后接著淀積柵電極6和互連線。柵電極可以為銀或金的可印刷無機(jī)納米顆?；蛘邔?dǎo)電聚合物如PED0/PSS。柵電極可采用例如濺射或者蒸鍍技術(shù)、或者溶液加工技術(shù)如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布、刮刀涂布、刮棒涂布、槽模涂布、凹版印刷、膠版印刷或者網(wǎng)屏印刷。優(yōu)選采用噴墨印刷法淀積柵電極。如果半導(dǎo)體器件未摻雜，或者常關(guān)(P型TFT的情況下為負(fù)開啟電壓)，即在結(jié)構(gòu)的任何無柵極控制的區(qū)域中不導(dǎo)電，主要需要在柵極和柵極互連下方去除半導(dǎo)體。這是因?yàn)楫?dāng)柵極被激活時(shí)，所有在柵極互連區(qū)域下方的半導(dǎo)體導(dǎo)通并會(huì)在被充電像素和與其他像素相連的其他源或漏區(qū)域之間產(chǎn)生不要的寄生漏電通路。圖2給出了當(dāng)柵極激活時(shí)在柵極區(qū)域下方會(huì)存在不想要的漏電通路的位置。一個(gè) TFT的漏電極8和相鄰像素的像素電極9之間的主要的漏電會(huì)出現(xiàn)在柵極互連10下方。對(duì)這些位置的半導(dǎo)體，溝槽構(gòu)圖(11)對(duì)防止像素間漏電最為有效。對(duì)半導(dǎo)體材料的其余部分的構(gòu)圖對(duì)于常關(guān)半導(dǎo)體的好處有限，原因在于它從不會(huì)被激活。對(duì)于常開(P型TFT情況下正開啟電壓)半導(dǎo)體器件，對(duì)周邊構(gòu)圖越多越好，并不破壞像素和TFT之間的互連。小心不破壞像素和TFT間的互連會(huì)導(dǎo)致存在出現(xiàn)在從像素電極到其他相鄰TFT的漏電通路，但漏電通路長(zhǎng)度會(huì)大規(guī)模增加，從而降低通路的電導(dǎo)，從而降低像素串?dāng)_。圖3給出了半導(dǎo)體器件為常開時(shí)圍繞像素結(jié)構(gòu)的可能的構(gòu)圖方法示意圖，如此漏電流出現(xiàn)在像素的無柵極控制的區(qū)域。金屬源/漏/像素電極12連同其他已去除半導(dǎo)體覆蓋層的區(qū)域13見圖所示。如果沒有進(jìn)行半導(dǎo)體構(gòu)圖，顯然將出現(xiàn)大量像素間漏電。但是， 通過如圖所示地構(gòu)圖半導(dǎo)體材料，僅剩下一條漏電通路14，該通路允許電荷從一個(gè)像素23 向另一像素電極或者源極線22轉(zhuǎn)移。但是，漏電通路的縱橫比使得通路的電導(dǎo)比未構(gòu)圖半導(dǎo)體材料的情形低1 2個(gè)數(shù)量級(jí)。一些電流仍會(huì)從像素電極向源極線流失(盡管比以前的小)，但這不會(huì)導(dǎo)致像素串?dāng)_。半導(dǎo)體材料限定電荷從像素23泄漏至相鄰像素電極或者相鄰源極線22的導(dǎo)電通路。通過以圖3所示方式構(gòu)圖半導(dǎo)體材料，特定晶體管的溝道中的有源半導(dǎo)體材料并未與周圍器件(如可以通過從圍繞任何器件的閉合區(qū)域去除半導(dǎo)體材料而得到)完全隔離，即在相鄰器件之間還存在導(dǎo)電通路。這是因?yàn)椋瑸榱嗽诩す鉄g步驟中避免下層金屬圖案惡化而需要維持從激光燒蝕區(qū)域至任何下方電極結(jié)構(gòu)的最小距離。對(duì)于光刻構(gòu)圖半導(dǎo)體有源層的完全隔離是可能的，但是對(duì)激光燒蝕而言，會(huì)導(dǎo)致對(duì)金屬層和下方層中預(yù)定的互連的損壞。但是，任何兩個(gè)晶體管之間的這種導(dǎo)電通路的長(zhǎng)度比晶體管之間的直接距離長(zhǎng)得多。 優(yōu)選地，半導(dǎo)體構(gòu)圖步驟使導(dǎo)電通路加長(zhǎng)至少50%。優(yōu)選地，半導(dǎo)體層的構(gòu)圖步驟使得任何這樣的通路通過襯底中無柵電極或者柵極水平的互連的區(qū)域，即沒有在導(dǎo)電通路的這些區(qū)域形成蓄積層導(dǎo)致該導(dǎo)電/漏電通路電阻的大幅度增加。在第一實(shí)施方式中，選擇半導(dǎo)體層和激光波長(zhǎng)，以使半導(dǎo)體材料強(qiáng)烈吸收激光輻射。優(yōu)選地，激光為被有機(jī)半導(dǎo)體材料的單個(gè)功能組吸收的紫外激光，例如受激準(zhǔn)分子激光?；蛘呃帽沪?η能隙越遷或者有機(jī)半導(dǎo)體的特定振動(dòng)模式吸收的可見光或紅外激光?；蛘?，在第二實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料可以通過選擇吸收用于燒蝕半導(dǎo)體的激光波長(zhǎng)的襯底進(jìn)行構(gòu)圖。通過暴露在激光束下，襯底材料在暴露的區(qū)域被燒蝕，這些區(qū)域上方的半導(dǎo)體層中的材料也被去除。這種情況下，對(duì)可選擇的半導(dǎo)體材料類型沒有限制。根據(jù)該第二實(shí)施方式，襯底1上涂布有薄導(dǎo)電層2。選擇襯底以使得用來燒蝕半導(dǎo)體材料層的激光束被襯底吸收。特別是，可以使用吸收燒蝕所用波長(zhǎng)的塑料襯底。襯底還可涂布絕緣的電介質(zhì)覆蓋層，該覆蓋層被淀積以吸收激光輻射。這樣的覆蓋層可以包括選擇用來提供對(duì)激光波長(zhǎng)進(jìn)行強(qiáng)烈吸收的染料。淀積第一導(dǎo)電層2，優(yōu)選是無機(jī)金屬層，例如金或銀?；蛘呖梢杂糜袡C(jī)導(dǎo)電聚合物例如摻雜了聚苯乙烯磺酸的聚二氧乙基噻吩(PEDOT/ PSS)。采用溶液加工技術(shù)例如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布、刮刀涂布、刮棒涂布、槽模涂布或者濺射涂布、以及噴墨印刷、凹版印刷、膠版或者網(wǎng)屏印刷、或者真空淀積例如蒸鍍或者優(yōu)選是濺射技術(shù)來淀積導(dǎo)電層。例如通過但不限于光刻或者激光燒蝕工藝，對(duì)優(yōu)選的導(dǎo)電層構(gòu)圖以形成源電極和漏電極2。導(dǎo)電層還可以通過直寫印制技術(shù)例如噴墨印刷構(gòu)圖。對(duì)于顯示裝置應(yīng)用而言，對(duì)金屬層構(gòu)圖以形成周期性的TFT源/漏電極陣列以及在兩個(gè)方向上具有由顯示分辨率決定的間隔的數(shù)據(jù)互連。一旦金屬層被構(gòu)圖而形成源和漏電極，半導(dǎo)體材料層3就像上述詳細(xì)說明那樣淀積在襯底上。但是，由于燒蝕方法取決于所使用的襯底而不是半導(dǎo)體材料，對(duì)于可淀積的半導(dǎo)體類型沒有限制。如上所述，可以采用廣泛的印制技術(shù)淀積所選的半導(dǎo)體材料，例如但不限于噴墨印刷、軟平版印刷(J. A. Rogers 等，Appl. Phys. Lett. 75，1010 (1999) ；S. Brittain 等，Physics World May 1998，P. 31)、網(wǎng)屏印刷(Ζ· Bao，等，Chem. Mat. 9，1四99 (1997))、膠版印刷、刮刀涂布或者浸漬涂布、簾涂布、彎月面涂布、噴射涂布或者擠出涂布。優(yōu)選在襯底上旋轉(zhuǎn)涂布以在溶液蒸鍍后提供厚度約50nm的涂層。此外還可以使用蒸鍍工藝。本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)為噴墨印刷技術(shù)。如果該層被噴墨印刷，可以使用最少量的半導(dǎo)體材料，環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性都好。然后利用脈沖激光束4，在被半導(dǎo)體材料層吸收的波長(zhǎng)下，對(duì)半導(dǎo)體層構(gòu)圖。襯底材料僅在沒有出現(xiàn)第一導(dǎo)電材料層的區(qū)域暴露在激光束下。這是由于任何包含下層導(dǎo)電材料的區(qū)域?qū)す馐钠毓鈺?huì)導(dǎo)致金屬層的燒蝕。以步進(jìn)-重復(fù)的工藝將M8nm KrF受激準(zhǔn)分子激光(Lumonics PM800)或者308nm )CeCl受激準(zhǔn)分子激光通過提供所需半導(dǎo)體圖案的掩模圖案聚焦于襯底上。由于與半導(dǎo)體材料相比更廣波長(zhǎng)范圍可以用于燒蝕襯底材料，可以使用的激光器的范圍更廣泛。用特意過摻雜的方法，采用兩次曝光工藝，每次曝光通量為650mJ/cm2。激光束可以聚焦于襯底表面上。這種方法在同一步驟中燒蝕了襯底材料以及上層半導(dǎo)體材料。源和漏區(qū)域此時(shí)與相鄰的源和漏電極隔離。該工藝的好處在于可輕易更換半導(dǎo)體材料，而不用調(diào)整燒蝕的工藝參數(shù)。隨后，淀積柵電介質(zhì)層5以及柵電極和互連6。將單層或多層的電介質(zhì)材料5淀積在構(gòu)圖了的半導(dǎo)體層上方的襯底上?？梢圆捎萌缇郛惗∠┗蛘呔垡蚁┗椒拥炔牧献鳛殡娊橘|(zhì)層，但優(yōu)選使用聚甲基異丁烯酸酯(PMMA)和聚苯乙烯。電介質(zhì)材料可以以連續(xù)層的形式淀積，采用例如但不限于噴射或者刮刀涂布技術(shù)。但是優(yōu)選采用噴射涂布技術(shù)。在淀積電介質(zhì)材料后淀積柵電極6和互連線。柵電極可以為銀或金的可印刷無機(jī)納米顆?；蛘邔?dǎo)電聚合物如PED0/PSS。柵電極可采用例如濺射或者蒸鍍技術(shù)、或者溶液加工技術(shù)如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布、刮刀涂布、刮棒涂布、槽模涂布、凹版印刷、膠版印刷或者網(wǎng)屏印刷。優(yōu)選采用噴墨印刷法淀積柵電極。圖4給出了進(jìn)行了半導(dǎo)體燒蝕加工后隨即用原子力顯微鏡進(jìn)行測(cè)量的器件表面輪廓的光學(xué)顯微圖。光學(xué)顯微圖顯示出激光切出的圍繞器件像素制造的溝槽15。對(duì)柵極線經(jīng)過的區(qū)域的半導(dǎo)體進(jìn)行燒蝕尤其有效。而對(duì)柵極線不經(jīng)過的襯底區(qū)域進(jìn)行燒蝕的效果有限，因此不這樣做可以減少碎屑的形成。圖5給出了輕敲模式AFM高度圖。這是在圖4所示被燒蝕溝槽區(qū)域15上取得的。 圖像表明該實(shí)驗(yàn)中20 μ m側(cè)溝槽具有約300nm的深度。該值大于半導(dǎo)體層的厚度，該半導(dǎo)體層的厚度在此情況下約為50nm。這種過摻雜方式保證了半導(dǎo)體的隔離。然而，可以使用具有相當(dāng)?shù)偷耐康墓に嚕垣@得較淺的溝槽、較少的碎屑和較高加工生產(chǎn)量。這是因?yàn)榧す馐拿娣e可以得到相當(dāng)擴(kuò)展。試驗(yàn)表明，lOOmJ/cm2的通量足以單獨(dú)地?zé)g半導(dǎo)體層。圖6給出了淀積柵電極后隨即用原子力顯微鏡進(jìn)行測(cè)量的又一光學(xué)顯微圖。光學(xué)顯微圖給出了激光切出的圍繞器件像素制造的溝道16，其中產(chǎn)生了略有不同的半導(dǎo)體圖案。光學(xué)顯微圖顯示了柵電極17和通過構(gòu)圖半導(dǎo)體的去除的兩個(gè)寄生TFT 18的位置。測(cè)量了 TFT特性并表明未受到半導(dǎo)體構(gòu)圖工序的損壞。但是，即使在這些試驗(yàn)中使用高通量，“碎屑影響區(qū)”(DAZ)和熱影響區(qū)(HAZ)的面積小于50 μ m，使得形成有限的碎屑。期待上述區(qū)域相當(dāng)小，對(duì)于最優(yōu)的工藝來說，如果使用較低通量大約在10 μ m區(qū)域內(nèi)。圖7給出了圖4所示的半導(dǎo)體構(gòu)圖工序的TFT特性。與未構(gòu)圖半導(dǎo)體器件相比， 沒有發(fā)現(xiàn)TFT性能的惡化。圖8給出了如何將半導(dǎo)體構(gòu)圖的兩個(gè)不同的例子。在圖8a中，半導(dǎo)體以非常接近 TFT的方式構(gòu)圖。分離半導(dǎo)體溝槽和本圖中的TFT源或漏的最小橫向間距為20 μ m(如圖點(diǎn)劃線圓圈所示)。半導(dǎo)體構(gòu)圖的總面積約為37000(μπι)2。在構(gòu)圖方案的第二例中(圖8b)， 分離半導(dǎo)體溝槽和源漏的最小橫向間距為60μπι，被去除的材料的總面積為17000(μπι)2， 這小于圖8a的一半。兩種方案均被制造，半導(dǎo)體以如同從前的同樣的過摻雜方式構(gòu)圖 (650mJ/cm2)。圖8a所示方案的半導(dǎo)體開啟電流與圖8b的方案相比其以系數(shù)10惡化。圖 8b的方案與未構(gòu)圖半導(dǎo)體樣品相比沒有惡化。圖9給出了利用兩種不同方案(圖9a和9b)構(gòu)圖的器件與無半導(dǎo)體構(gòu)圖樣品(圖 9c)比較的3條轉(zhuǎn)移曲線。具有最接近構(gòu)圖的TFT的開啟電流以系數(shù)10降低，跨導(dǎo)也相應(yīng)降低。這表明，對(duì)于特定(高的)通量，圍繞構(gòu)圖了的半導(dǎo)體存在半徑大于20μπι而小于60 μ m的惡化區(qū)域。惡化區(qū)域被認(rèn)為是因圍繞燒蝕特征出現(xiàn)的熱損傷和碎屑所致。如果 TFT和半導(dǎo)體溝槽之間保持適當(dāng)分隔，將沒有器件惡化，即使對(duì)于650mJ/cm2的高通量也是如此。期待惡化區(qū)域尺寸在低通量時(shí)更小，而不危害器件隔離的程度。此處所述工藝和器件不僅限于采用溶液加工的聚合物制造的器件。例如，某些TFT 的導(dǎo)電電極和/或電路或者顯示裝置中的互連(見以下)可以用無機(jī)導(dǎo)體形成，例如，可以通過印刷膠狀懸浮液或者通過電鍍?cè)陬A(yù)先構(gòu)圖了的襯底上進(jìn)行淀積。在并非所有層都從溶液淀積的器件中，器件的一個(gè)或者更多PED0T/PSS部分可用不可溶導(dǎo)電材料如真空淀積導(dǎo)體代替。可用于半導(dǎo)體層的材料的例子，包括任何可溶液加工的共軛聚合物或低聚物材料，這些材料顯示出超過10_3cm2/Vs的足夠的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，且優(yōu)選超過10_2cm7Vs。可能適合的材料此前已經(jīng)回顧過，例如H. E. Katz, J. Mater. Chem. 7，369 (1997)，或者Z. Bao, Advanced Materials 12, 227 (2000) 其他可能性包括具有增溶側(cè)鏈的小共軛分子 (J. G. Laquindanum 等，J. Am. Chem. Soc. 120，664 (1998))、從溶液自組裝的半導(dǎo)體有機(jī)無機(jī)混合材料(C. R. Kagan等，Science 286，946 (1999))、或者溶液淀積的無機(jī)半導(dǎo)體例如CcKe 納米顆粒(B. A.Ridley等，Science 286,746(1999))或者無機(jī)半導(dǎo)體納米線。淀積可通過任何技術(shù)構(gòu)圖，包括但不僅限于光刻、激光燒蝕或者直寫印刷。適合的技術(shù)包括軟平版印刷(J. A. Rogers 等，Appl. Phys. Lett. 75，1010(1999) ；S. Brittain 等， Physics World May 1998，P. 31)、網(wǎng)屏印刷(Ζ· Bao 等，Chem. Mat. 9，1四99 (1997))、光刻構(gòu)圖(見WO 99/10939)、膠版印刷、苯胺印刷或者其他成像印刷技術(shù)、或凸紋或者壓印技術(shù)。盡管優(yōu)選地器件和電路的所有層和部件都通過溶液加工和印刷技術(shù)淀積和構(gòu)圖， 但一個(gè)或者更多部件也可以通過真空淀積技術(shù)淀積和/或者光刻工藝而被構(gòu)圖。
諸如按如上所述制造的TFT的器件，可以是更復(fù)雜電路或者器件的一部分，其中一個(gè)或多個(gè)這樣的器件可以相互集成和/或與其他器件集成。應(yīng)用例包括邏輯電路以及用于顯示裝置或存儲(chǔ)器件的有源矩陣電路，或者用戶定義的門陣列電路。構(gòu)圖工藝，如上所述，也可以用于構(gòu)圖其他電路部件，例如但不僅限于互連、電阻和電容。本發(fā)明不僅限于前述例子。本發(fā)明的方面包括此處所述的內(nèi)容的所有新穎的和創(chuàng)造性的方面以及此處所述特征的所有新穎的和創(chuàng)造性組合。申請(qǐng)人:據(jù)此公開此處所述各個(gè)特征以及任何兩個(gè)或者更多這些特征的組合，其程度為這樣的特征和組合可以基于本說明、按照本領(lǐng)域技術(shù)人員的一般知識(shí)實(shí)現(xiàn)，無論該特征或特征組合是否解決了此處公開的任何問題，并且對(duì)權(quán)利要求范圍沒有限制。申請(qǐng)人指出本發(fā)明的范圍可以由任何單個(gè)特征或者特征組合構(gòu)成。鑒于前述說明，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種不同的修正。
權(quán)利要求
1.一種制造電子器件陣列的方法，包括以下步驟在襯底上形成第一電子器件的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電元件以及在所述襯底上形成第二電子器件的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電元件；在襯底和第一及第二導(dǎo)電元件上形成溝道材料層以提供第一溝道，用于所述第一電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)，以及提供第二溝道用于所述第二電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)；其中該方法還包括利用照射技術(shù)以在單一步驟中減小在第一和第二導(dǎo)電元件之間的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的溝道材料層的一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性的步驟 (a)。
2.權(quán)利要求1中記載的方法，其中，所述步驟(a)包括使用照射技術(shù)以在單一步驟中去除溝道材料層的所述一個(gè)或多個(gè)選定部分，從而減小所述一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性。
3.權(quán)利要求2中記載的方法，其中，所述步驟(a)以不照射第一和第二導(dǎo)電元件上方的溝道材料層的任何部分的方式進(jìn)行。
4.權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)記載的方法，其中，溝道材料為半導(dǎo)體材料。
5.權(quán)利要求1中記載的方法，其中，所述步驟(a)包括使用所述照射技術(shù)以在位于第一和第二導(dǎo)電元件之間的溝道材料層的一個(gè)或多個(gè)選定部分、和/或位于溝道材料層的所述一個(gè)或多個(gè)選定部分之下的襯底的各個(gè)部分局部地產(chǎn)生熱，其中所述熱引起溝道材料的光致發(fā)熱和/或光化學(xué)變性處理， 用于降低溝道材料層的所述一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性。
6.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)記載的方法，其中，所述步驟(a)包括燒蝕所述溝道材料的所述部分。
7.權(quán)利要求6中記載的方法，其中，利用紫外激光輻射燒蝕所述溝道材料的所述部分。
8.權(quán)利要求1中記載的方法，其中，所述步驟(a)中的一個(gè)或多個(gè)選定部分包括在垂直于所述第一和第二導(dǎo)電元件之間的方向上延伸的一條或多條線。
9.權(quán)利要求1中記載的方法，還包括在襯底上形成一對(duì)第一導(dǎo)電元件和一對(duì)第二導(dǎo)電元件；其中溝道材料層在所述一對(duì)第一導(dǎo)電元件之間提供所述第一溝道和在所述一對(duì)第二導(dǎo)電元件之間提供所述第二溝道。
10.權(quán)利要求9中記載的方法，其中，所述溝道材料層中的所述選定部分與所述第一和第二溝道的間距大于10微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子器件陣列。一種制造該電子器件陣列的方法包括以下步驟在襯底上形成第一電子器件的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電元件以及在上述襯底上形成第二電子器件的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電元件；在襯底和第一及第二導(dǎo)電元件上形成溝道材料層以提供第一溝道，用于上述第一電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)，以及提供第二溝道用于上述第二電子器件的導(dǎo)電元件之間的電荷載流子運(yùn)動(dòng)；其中該方法還包括利用照射技術(shù)以在單個(gè)步驟中減少在第一和第二導(dǎo)電元件之間的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的溝道材料層的一個(gè)或多個(gè)選定部分的導(dǎo)電性的步驟a。
文檔編號(hào)H01L51/05GK102299259SQ201110141828
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者保羅·A·凱恩 申請(qǐng)人:造型邏輯有限公司