半導體裝置及其制造方法

專利名稱：半導體裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體裝置的制造方法，特別涉及在具有絕緣表面的基板上具有用有源矩陣型場效應薄膜晶體管(以下將薄膜晶體和稱為TFT)構成的電路的半導體裝置及其制造方法。
背景技術：
近年來，大型液晶顯示裝置引人注目，竭盡全力以促進降低液晶面板成本。但是，關于TFT基板實現低成本卻很緩。為了形成液晶顯示裝置的圖像顯示元件，例如需要成膜工序、刻蝕工序、摻雜工序、清洗工序、光刻工序、去膠工序、熱處理工序等多道制造工序。因此需要高額的制造費及人工費。
不能再比以上更簡化制造工序的原因在于TFT結構。即由于采用要使布線立體交叉的多層結構，因此必須形成接觸孔，工序數增大。
以下所示為活性層采用多晶硅膜的TFT的制造工序。
1.形成活性層2.形成柵極絕緣膜、柵極電極、柵極布線3.源極及漏極摻雜4.形成層間絕緣膜5.形成接觸孔6.形成布線。
布線形成后，形成保護膜，再次形成接觸孔，與和電光學元件相對應的像素電極進行連接，完成TFT基板。下面用圖7進行1～6的說明。
首先，在玻璃基板701上形成島狀半導體層702。代表性的方法是，利用激光退火法、熱退火法或RTA法等，使得利用CVD法成膜的非晶態硅膜進行晶化，用抗蝕劑掩模覆蓋形成活性層的規定區域，使用干法刻蝕裝置去除沒有用抗蝕劑覆蓋的多晶硅膜，通過這樣形成島狀半導體層。
在島狀半導體層形成后，在基板整個表面上利用等離子體CVD法或濺射法等依次形成絕緣膜及導電層膜，在規定的區域設置抗蝕劑掩模，對絕緣膜及導電膜進行刻蝕，通過這樣形成柵極絕緣膜703、柵極電極704及柵極布線705。
接著，用離子摻雜法，對規定區域摻入賦與N型的雜質原子及賦予P型的雜質原子，形成N溝道型TFT及P溝道型TFT的源極及漏極區。使用抗蝕劑掩模對規定的區域進行細分。
在源極及漏極區形成后，為了使摻雜的雜質原子進行的電活化，利用熱退火法、RTA法及激光退火法等進行活化處理。該活化處理也有時在層間絕緣形成后進行。另外，以活性層與柵極絕緣膜界面的懸空鍵末端化為目的，在形成氮化硅膜、氮化氧化硅膜的狀態下，通常進行氫化處理。然后形成層間絕緣膜706。
在層間絕緣膜706形成后，在規定的區域設置抗蝕劑膜，進行刻蝕，從而在源極及漏極區上、柵極布線上的層間絕緣膜形成接觸孔。前述刻蝕處理是用干法刻蝕法或濕法刻蝕法進行。
在接觸孔形成后，用濺射法進行布線金屬的成膜，在規定的區域設置抗蝕劑掩模，進行刻蝕，通過這樣形成源極布線707。在源極布線形成后，通過接觸孔，各布線與源極及漏極區、和柵極布線進行電連接。
這樣的TFT制造的制造工序雖然非常多，但是這些也是決不可省略的所必需的工藝。上面以使用多晶硅膜的TFT制造工序為例進行了說明，但在活性層使用非晶態硅的顯示裝置制造工序中也碰到同樣的問題。
例如，在大型液晶顯示裝置中使用的采用非晶態硅的TFT中，一般雖采用反交錯(stagger)型結構及正交錯型結構，但這種情況下也同樣必須采用光刻等復雜的制造工序來形成TFT，這一點與使用多晶硅膜的TFT會產生同樣的問題。
鑒于上述問題，本發明中的課題是找到以低成本制造TFT基板的方法。由于工序數多是問題的本質，因此考慮了大大減少工序數的方法，為了減少TFT制造所必需的工序，必須重新考慮TFT結構本身，重新構筑TFT制造工藝。
為此本發明的目的在于，提出新型TFT結構，提出為了制造新型TFT結構的新型工藝，大幅度削減TFT制造工序，從而大幅度降低TFT基板制造成本。另外的目的在于，通過削減光刻工序，從而減少在TFT制造工藝中使用的掩膜的片數。

發明內容
TFT制造工序增加的原因于，為了使柵極布線與源極布線立體交叉，要使柵極線配置在層間絕緣膜的下側，使源極線配置在層間絕緣膜的上側。另外，例如在將源極區與源極布線連接時，由于存在層間絕緣膜，因此迫使必須形成接觸孔的開口。因而，為了采用不需要形成接觸孔開口的新結構，將島狀的層間絕緣膜限定在源極線與柵極線交叉的區域進行成膜。另外根據需要，在活性層與布線之間、或在柵極線與源極線之間形成保持電容的區域內也形成島狀的層間絕緣膜。通過采用上述結構，與以往的TFT結構相比要大，成為層間絕緣膜僅存在于柵極布線與源極布線的交叉部分以及保持電容形成部分的結構。通過采用該新型TFT結構，就不需要對源極及漏極區形成接觸孔及對柵極布線形成接觸孔。
作為形成島狀層間絕緣膜的方法有液滴噴出法。只要采用液滴噴出法，將含有絕緣材料的液體滴在柵極布線與源極布線交叉的區域或形成保持電容的區域即可。作為其它的方法是采用CVD法，使基板與金屬掩膜對置，僅在柵極布線與源極布線交叉的區域或形成保持電容的區域形成絕緣膜。
再有，在作為別的方法是使用溢滴噴出法時，可以連續形成柵極布線、柵極電源及源極布線。為了進行連續形成，使用三個溶液管嘴呈線狀設置的、圖2所示噴出液滴的噴頭。將三個該噴出液滴的噴頭并排構成一臺液滴噴出裝置。從噴頭A201噴出金屬糊料，通過將噴頭或基板進行掃描，在規定位置形成柵極電極及柵極布線。用噴頭B202將絕緣性糊料在規定位置、即柵極布線與源極布線交叉的區域及形成保持電容的區域噴出。用噴頭C203將金屬糊料在規定位置噴出，形成源極布線，同時也進行源極及漏極區等的連接。考慮到噴出糊料的固化時間，優化糊料的噴出時刻(掃描速度)。
另外，也可以將四個噴出液滴的噴頭并排，還連續形成柵極絕緣膜。關于噴頭，也可以在一個噴頭上配置多種管嘴，以代替多個并排的結構。另外，也可以使用多臺液滴噴出裝置，分別進行處理。這時，最好每次處理都進行燒結。
在用上述的方法連續形成柵極電極、柵極布線及源級布線時，對源極區及漏極區必須預先進行雜質注入。
下面敘述到此為止進行說明的本發明的結構。
本發明的半導體裝置，在基板上形成的柵極布線及源極布線配置在同一平面上，在柵極布線與源極布線交叉的區域中，柵極布線與源極布線隔著絕緣膜交叉。
另外，柵極布線與所述源極布線隔著島狀絕緣層交叉。
在上述結構中，可以是覆蓋柵極布線配置島狀絕緣層，在島狀絕緣層的上部配置源極布線，也可以是覆蓋源極布線配置島狀絕緣層，在島狀絕緣層的上部配置柵極布線。另外，源極區和源極布線也可以不通過接觸孔而在同一平面內連接。
另外，本發明的半導體裝置也可以具有將島狀絕緣層作為電介質的電容。
另外，本發明在上述結構中，半導體裝置的薄膜晶體管具有包含溝道形成區的半導體膜，半導體膜可以采用微晶半導體。另外，所謂微晶半導體，是包含非晶態與晶體結構(包含單晶、多晶)的中間結構的半導體的膜。該微晶半導體是具有自由能穩定的第3狀態的半導體，是具有短程有序、具有晶格變形的晶態物質，可以使其粒徑為0.5～20nm分散在于非單晶半導體中。微晶半導體的拉曼光譜向低于520cm-1的低頻側偏移，另外在X射線衍射中可以觀測到由硅晶格引起的(111)、(220)的衍射峰。另外，作為未懸掛鍵懸空鍵的中和劑，使其含有至少1原子％或其以上的氫或鹵素。這里為方便起見，將這樣的半導體稱為微晶半導體(SAS)。再有，通過含有氦、氬、氪、氖等稀有氣體元件，更進一步助長晶格變形，可以得到穩定性增加的好的微晶半導體。
再有，本發明在上述結構中，作為半導體膜可以采用有機材料。作為有機材料，只要采用有機分子性晶體或有機高分子化合物材料即可。具體的有機分子晶體可以舉出有多環芳香族化合物、共軛雙鍵系化合物、胡蘿卜素、大環化合物或其配位化合物、酞花青染料、電遷移型配位化合物、四硫代富瓦烯TCNQ配位化合物、游離基、二苯苦基肼、色素或蛋白。另外，具有的有機高分子化合物材料可以舉出有π共軛系高分子、CT配位化合物、聚乙烯基吡啶、碘或酞花青染料金屬配位化合物等高分子。特別是最好采用骨架由共軛雙鍵構成的π共軛系高分子的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩化合物、聚噻吩衍生物、聚(3烷基噻吩)、聚對苯衍生物或聚對苯亞乙烯衍生物。
另外，在上述結構中，薄膜晶體管也可以采用反交錯型及正交錯型的某一種的薄膜晶體管。
本發明的半導體裝置的制造方法，形成柵極布線，有選擇地形成島狀絕緣層以覆蓋柵極布線，與柵極布線在同一平面上形成源極布線，在柵極布線與源極布線交叉的區域中隔著絕緣層交叉形成柵極布線與源極布線。
另外，作為其它的制造方法，也可以在上述結構中，先形成源極布線，在交叉區域中在源極布線上隔著絕緣膜形成柵極布線。
另外，在本發明中，在上述結構中可以采用液滴噴出法形成布線、絕緣層或抗蝕劑等。另外，所謂液滴噴出法，意味著是噴出包含金屬粒子的溶液或包含絕緣材料的溶液、形成規定圖形的方法，噴射法等包含在它的范疇內。但是，形成上述布線、絕緣層或抗蝕劑等的全部工序沒有必要都通過噴出液滴來形成。例如，也可以采用液滴噴出法形成絕緣膜及抗蝕劑，而采用光刻法來形成布線圖形，這樣至少在一部分工序中采用液滴噴出法即可，再與光刻法并用。另外，在形成圖形時使用的掩模也可以用液滴噴出法形成。
另外，在本發明中，柵極布線及源極布線的形成也可以不限于液滴噴出法，可以用任何的方法。例如，可以在對柵極布線利用光刻形成圖形后，用液滴噴出法形成源極布線，也可以在用液滴噴出法形成源極布線后，利用光刻形成柵極布線。
其它也可以例如利用激光繪圖裝置來形成布線。具體來說，是利用旋涂的涂布或噴出液滴來形成感光材料，對形成的感光材料照射激光束，通過這樣進行顯影，從而形成掩模圖形。然后，將掩模圖形作為掩模，形成布線。另外，感光材料可以采用正型及負型的任一種材料。另外，上述方法不僅用來形成布線，半導體膜或絕緣膜的圖形也可以用同樣的方法形成。
本發明的結構可適用于大氣壓附近的氣氛。所謂大氣壓附近的壓力下是指600～106000Pa的范圍，但不一定限定于該數值，它包含因氣流等而產生的。
上述的本發明的結構可用于半導體裝置及顯示裝置的制造方法。
另外，本說明書中的所謂半導體裝置，是表示通過利用半導體特性而發揮功能的整個裝置，特別是可適用于以在同一基板上設置圖像顯示區域及進行圖像顯示用的驅動電路的液晶顯示裝置及EL顯示裝置為代表的電光學裝置及裝有該電光學裝置的電子設備。另外，上述半導體裝置在它的范疇中包含上述電光學裝置及裝有上述電光學裝置的電子設備。
通過采用不具有層間絕緣膜的TFT結構，能夠大幅度簡化工序。另外，不需要形成接觸孔來進行電連接的一連串工序。再有，由于工序數減少，因此TFT制造中的材料費及人工費減少，能夠實現低成本。裝置數量也減少，另外由于使用真空的工藝大幅度減少，因此以少量的設備投資也可完成。另外，到完成TFT為止的制造時間也大幅度縮短。
根據本發明的結構，裝置容易實現大型化，可以將本發明適用于使用大型基板的顯示裝置等半導體裝置的制造。另外，由于工序數非常少，因此合格率提高。


圖1所示為本發明的TFT結構圖。
圖2所示為具有噴出多液滴的噴頭的裝置構成圖。
圖3所示為實施本發明所使用的液滴噴出裝置的一個例子。
圖4所示為實施本發明所使用的噴出液滴的噴頭的一個例子。
圖5所示為實施本發明所使用的噴出液滴的噴頭的一個例子。
圖6所示為電子設備的一個例子。
圖7所示為以往的TFT結構圖。
圖8所示為本發明的TFT結構圖。
圖9所示為本發明的TFT結構圖。
具體實施例方式
下面用附圖詳細說明本發明的實施形態。但是，本發明不限定于以下的說明，在不超出本發明的宗旨及其范圍的情況下，其形態及細節可以進行各種各樣改變，這對于業內人士是容易理解的。因而，本發明是不限定于以下所示的實施形態的描述內容來加以解釋的。
(實施形態1)下面用圖1說明利用本發明來制造TFT的具體方法。通過采用本發明的TFT結構，與圖7所示的以往方法相比，工序數大幅度減少。
1.形成活性層2.源極及漏極摻雜3.連續形成柵極絕緣膜、柵極電極及柵極布線、源極布線、保持電容。
首先，在基板111上形成成為活性層的島狀半導體層112。基板111是利用玻璃、石英、半導體、塑料、塑料薄膜、金屬、玻璃環氧樹脂、陶瓷等各種材料形成的。由塑料等具有柔性的合成樹脂形成的基板，一般與玻璃或金屬等基板相比，雖具有耐熱溫度低的傾向，但若是能夠承受制造工序中的處理溫度，則可以使用。另外，也可以利用CMP法等的研磨，使基板111的表面平整。
島狀半導體層112的形成是按照以下的順序進行的。首先，在基板111上形成氧化硅膜、氮化硅膜等襯底膜，在其上形成具有非晶態結構的半導體層膜。前述半導體層是采用等離子體CVD法或濺射法等形成20～150nm、最好是30～80nm的厚度。作為具有非晶態結構的半導體層，有非晶態半導體膜及微晶半導體膜(SAS)，也可以采用非晶態硅鍺膜具有非晶態結構的化合物半導體膜。
非晶態半導體可以通過將硅化物氣體進行輝光放電分解來得到。作為代表性的硅化物氣體，可以舉出有SiH4及Si2H6。也可以將該硅化物氣體用氫或氫及氦稀釋放后使用。
另外，微晶半導體也可以通過將硅化物氣體進行輝光放電分解來得到。作為代表性的硅化物氣體是SiH4，其它也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，用氫或對氫加上氦、氬、氪、氖中選擇一種或多種稀有氣體元素的氣體來稀釋該硅化物氣體，能夠容易形成微晶半導體。稀釋率最好以2倍～1000倍的范圍來稀釋硅化物氣體。另外，也可以再在硅化物氣體中混入CH4、C2H6等碳化合物氣體、GeH4、GeF4等鍺化氣體、F2等，將能帶寬度調節為1.5～2.4eV或0.9～1.1eV。使用SAS作為第1半導體膜的TFT能夠得到1～10cm2/Vsec或其以上的遷移率。
利用輝度放電分解進行的薄膜反應生成能夠在低壓下或大氣壓下進行。在低壓下進行時，壓力只要在約0.1Pa～133Pa的范圍內進行即可。形成輝光放電用的功率只要供給1MHz～120MHz、最好是13MHz～60MHz的高頻功率即可。設壓力為約0.1Pa～133Pa的范圍，電源頻率為1MHz～120MHz、最好為13MHz～60MHz。基板加熱溫度呆以是小于等于300℃，最好設為100～250℃。作為膜中的雜質元素的氧、氮、碳等大氣成分的雜質最好設為1×1020atoms/cm3，特別是氧濃度設為小于等于5×1019atoms/cm3、最好為小于等于1×1019atoms/cm3。
然后，利用激光退火法、熱退火法或快速熱退火法(RTA法)等進行具有非晶態結構的半導體層的晶化。也可以按照日本專利特開平7-130652號公報揭示的技術，以采用金屬元素Ni的晶化法進行晶化。然后，用抗蝕劑掩模，有選擇地刻蝕進行晶化后的晶態半導體層，在規定的區域形成島狀半導體層112。
在對規定區域形成抗蝕劑掩模時，通常采用光刻工序，但也可以用液滴噴出法。這些，形成接近橢圓形的島狀半導體層。在用液滴噴出法時，作為掩膜圖形材料不一定必須使用感光材料，只要選擇能夠容易去除的材料即可。另外，通過采用液滴噴出法，能夠省略曝光及顯影等工序。再有，由于使用的材料以必需的最低限度量即可完成，因此材料的利用率也提高。
然后，對島狀半導體層112的全部表面添加濃度1×1016～5×1017/cm3的B(硼)，進行閾值電壓控制。B的添加也可以在島狀半導體層112的形成前進行。另外，根據需要，也有時添加P(磷)等賦予N型的雜質元素，進行P溝道型TFT的閾值控制。雜質元素的添加可以采用進行質量分離的離子注入法、離子噴淋摻雜法、等離子體摻雜法。
然后，對規定區域摻入賦予N型的雜質元素，形成N溝道型TFT的源極及漏極區(圖8(A))。在形成P溝道型TFT的源極及漏極區時，摻入賦予P型的雜質原子。利用光刻法或液滴噴出法，在島狀半導體區域全部表面或溝道形成區設置掩模119，通過這樣對摻雜區進行細分。利用該摻雜處理，使源極及漏極區的雜質濃度為1×1020～5×1021/cm3。
然后，利用去膠法、干法刻蝕法、濕法刻蝕法等，去除摻雜掩模119后，利用激光退火法、加熱爐法或RTA法，進行摻雜的雜質元素的活化，使源極及漏極區的表面電阻為小于等于10kΩ/口。活化也可以在柵極線或布線形成后進行。也可以通過使用兩次摻雜及摻雜掩模工序，形成LDD區及柵極重疊區。
在源極及漏極區形成后，使噴出多種液滴的噴頭并排掃描，從而連續生成柵極絕緣膜113、柵極電極114及柵極布線115、絕緣層116、源極布線117。該連續形成是利用具有圖2所示的噴頭結構的液滴噴出裝置來進行的。
首先，將絕緣性溶液引入液滴噴出裝置的相對于基板掃描方向的最前排管嘴，按照規定的電信號噴出溶液，形成柵極絕緣膜113(圖8(B))。該絕緣膜必須這樣形成，它對于溝道區要覆蓋全部表面，但對于源極及漏極區保留一部分裸露的部分。
接著，將含有金屬粒子的溶液引入第2排的管嘴，在規定的位置噴出，通過這樣形成柵極電極114及柵極布線115(圖8(C))。作為含有金屬粒子的溶液，最好采用溶劑中凝聚而分散的獨立分散納米粒子(粒徑為2～10nm)。然后，將絕緣性溶液引入第3排管嘴，僅在柵極布線115與源極布線117交叉的區域及保持電容形成部分呈點滴狀噴出，形成絕緣層116(圖8(D))。
最后，將包含金屬粒了的溶液(最好是金、銀、銅等獨立分散的納米粒子)引入第4排管嘴，在規定位置噴出，形成源極布線117(圖8(E))。這時，源極區與源極布線117不通過接觸孔而直接電連接。另外，柵極布線115與源極布線117隔著絕緣層116立體交叉，而不會電連接。
在噴出液滴而形成布線時，采用具有Ag、Au、Cu、Pd等金屬或金屬化合物中的一種或多種材料的導電材料。另外，若能夠利用分散劑抑制凝聚，在溶液中分散，則也可以采用具有Cr、Mo、Ti、Ta、W、Al等金屬或金屬化合物中的一種或多種材料的導電材料。另外，也可以利用液滴噴出法或各種印刷法進行多次導電材料成膜，從而形成多層導電膜層疊的柵極電極。但是，對于從噴出口噴出的組成物，考慮到電阻率的值，是好采用使Au、Ag、Cu的某一種材料溶解或分散在溶劑中的溶液，更為理想的是采用低電阻的Ag、Cu。但是，在采用Ag、Cu時，為了對付雜質，最好同時設置阻擋膜。作為阻擋膜，可以采用氮化硅膜或硅化鎳(NiB)。另外，除了金屬粒了以外，通過噴同含有主要是溶膠凝膠法等中利用的烴氧基金屬等金屬元素的溶液，也可以形成布線。
液滴噴出用的管嘴直徑設定為0.1～50μm(最好為0.6～26μm)，從管嘴噴出的組成物的噴出量設定為0.00001pl～50pl(最好為0.0001～40pl)。該噴出量與管嘴直徑大小成正比增加。另外，對于被處理物體與管嘴噴出口的距離，為了滴下在所希望的地方，最好盡可能接近，理想情況設定為0.1～2mm左右。另外，即使管嘴直徑不改變，也能夠通過改變對壓電元件所加的脈沖電壓來控制噴出量。這些噴出條件最好預先設定，使得線寬達到約小于等于10μm。
然后，以150℃～400℃的溫度進行10～60分鐘的熱處理，通過這樣進行電極及布線金屬的燒結。這時，若在形成含有大量氮的薄膜的狀態下進行熱處理，則同時可進行氫化處理。
然后，將漏極布線與發光元件或液晶元件等各種元件相對應的像素電極連接，在全部表面形成保護膜，這樣完成TFT基板。該保護膜也可以利用液滴噴出法形成。
保護膜可以使用厚1.0～1.5μm的聚酰亞胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、BCB(苯環丁烯)等。這樣，能夠形成在同一基板上具有驅動電路及像素部分的有源矩陣基板。
(實施形態2)在本發明實施形態2中，在使用具有透光性的基板來制造半導體裝置時，采用作為基板尺寸是600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×11250mm、1150mm×1300mm、1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm或2600mm×3100mm那樣的大面積基板。
通過采用這樣的大型基板，能夠降低制造成本。作為能夠使用的基板，可以采用以康寧公司的#7059玻璃或#1737玻璃等為代表的鋇硼硅酸玻璃勤勉中硼硅酸玻璃等玻璃基板。再有，作為其它基板，也可以采用石英、半導體、塑料、塑料薄膜、金屬、玻璃環氧樹脂、陶瓷等各種透光性基板。
(實施形態3)下面用圖3至圖5說明實施前述實施形態用的液滴噴出裝置的一個例子。
圖3所示的液滴噴出裝置有裝置內具有液滴噴出手段306，利用它噴出溶液，從而在基本302上得到所希望的圖形。在本液滴噴出裝置中，作為基板302，除了所希望的尺寸的玻璃基板以外，還可以采用以塑料基板為代表的樹脂基板、或以硅為代表的半導體晶片等被處理物體。
在圖3中，基板302從送入口304送入殼體301的內部，將結束了液滴噴出處理的基板從送出口305送出。在殼體301的內部，基板302放置在傳送臺303上，傳送臺303在連接送入口與送出口的軌道310a及310b上移動。
液滴噴出手段的支持部分307a及307b支持噴出溶液的液滴噴出手段306，是使液滴噴出手段306移動至X-Y平面內的任意地方的機構。液滴噴出手段的支持部分307a沿與傳送臺303平行的X方向移動，固定在溶液噴出手段的支持部分3037a上的液滴噴出手段的支持部分307b上安裝液滴噴出手段306，它沿與X方向垂直的Y方向移動。若基板302送入殼體301的內部，則與此同時，液滴噴出手段的支持部分307a及液滴噴出手段306分別沿X及Y方向移動，設定在進行液滴噴出處理的初始規定位置。液滴噴同手段的支持部分307a及液滴噴出手段306向初始位置的移動是在基板送入時或基板送出時進行，通過這樣通過高效率進行液滴噴出處理。
若利用傳送臺303的移動，基板302到達液滴噴出手段306等待的規定位置，則開始液滴噴出處理。液滴噴出處理是利用液滴噴出手段的支持部307a及液滴噴出手段306與基板302的相對移動、和從液滴噴出手段的支持部分支持的液滴噴出手段306的液滴噴出的組合來完成的。通過調節基板或液滴噴出手段的支持部分及液滴噴出手段的移動速度、以及從液滴噴出手段306噴出溶液的周期，能夠在基板302上繪出所希望的圖形。特別是由于液滴噴出處理要求高精度，因此在液滴噴出時最好使傳送臺停止移動，而僅使控制性好的液滴噴出手段的支持部分307a及液滴噴出手段306進行掃描。另外，液滴噴出手段306及液滴噴同手段的支持部分307a分別沿X-Y方向的掃描也可以不僅限于單方向，可以通過往復進行或反復地往復進行來進行液滴噴出處理。
溶液從設置在殼體301外部的溶液供給部分309向殼體內部供給，再通過液滴噴出手段的支持部分307a及307b供給液滴噴出手段306內部的儲液室。該溶液供給是利用設置在殼體301外部的控制手段308進行控制的，但也可以利用裝在殼體內部的液滴噴出手段的支持部分307a中的控制手段來進行控制。
另外，傳送臺及液滴噴出手段的支持部分的移動同樣也是利用設置在殼體301外部的控制手段308進行控制的。
圖3中雖未畫出，但也可以根據需要，再設置與基板或基板上的圖形對準位置用的傳感器、向殼體引入氣體的手段、殼體內部排氣的手段、加熱處理基板的手段、對基板照射光的手段、以及測量溫度及壓力等各種物理量的手段等。另外，這些手段民可以利用設置在殼體301外部的控制手段308統一進行控制。再有，若將控制手段通過LAN纜線、無線LAN、光纖等與生產管理系統等連接，則能夠從外部統一管理工序，有助于提高生產率。
下面說明液滴噴出手段306的內部結構。圖4是圖3的液滴噴出手段306沿平行于Y方向的剖面。
從外部供給液滴噴出手段306內部的溶液通過儲液室流通路徑402存儲在預備儲液室403之后，向噴出溶液用的管嘴409移動。管嘴部分由為了將適量的溶液裝入管嘴內而設置的流體阻力部分404、對溶液加壓而向管嘴外部噴出用的加壓室405、以及液滴噴出口407構成。
在加壓室405的側壁配置利用施加電壓而變形的鈦酸鋯酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3)等具有壓電效應的壓電元件406。因此，通過對目標管嘴所配置的壓電元件406加上電壓，能夠擠壓加壓室405內的溶液，向外部噴出溶液408。
在本發明中是采用壓電元件的所謂壓電方式進行液滴噴出的，但取決于溶液的材料，也可以采用使發熱體發熱而產生氣泡將溶液擠同的所謂加熱液滴噴出方式。在這種情況下，采用將壓電元件406置換為發熱體的結構。
另外，在液滴噴出用的管嘴部分409中，重要的一點是溶液與儲液室流通路路徑402、預備儲液室403、流體阻力部分404、加壓室405以及液滴噴出口407的浸潤性。因此，在各自的流通路徑中也可以形成調整與材料的浸潤性用的碳膜或樹脂膜等。
利用上述的手段，能夠將溶液噴出在處理基礎上。液滴噴出方式中有連續噴出溶液而形成連續的線狀圖形的所謂連續方式、以及呈點狀噴出溶液的所謂按需方式，本發明的裝置構成中是采用按需方式，但也可以使用連續方式的液滴噴出手段。
圖5的(A)～(C)是表示圖4的液滴噴出手段的底部的示意圖。圖5(A)是在液滴噴出手段底部501設置一個液滴噴出口502的基本配置。與此不同的是，在圖5(B)中，是將液滴噴出手段底部501的液滴噴出口502增加至三點而構成三角形那樣的所謂簇狀配置。另外，在圖5(C)中，是將液滴噴出口上下并排的配置。在該配置中，通過在從上面的液滴噴出口502噴出液滴后，隔開時間差，從下面的液滴噴出口502將同樣的溶液噴出在同樣的地方，就能夠在已經噴出的基板上的溶液干燥或固化前，再厚厚地堆積同一溶液。另外，在上面的液滴噴出口因溶液等產生堵塞時，也可以使下面的液滴噴出口發揮作為備用的功能。
另外，在本實施形態中，所示的構成是使液滴噴出手段306沿Y方向掃描，但不限于此，也可以將液滴噴出手段沿Y方向呈線狀配置，通過這樣來噴出溶液。在這種情況下，不需要使液滴噴出手段沿Y方向掃描，通過沿X方向掃描，就能夠向全部表面噴出溶液。
通過利用液滴噴出手段有選擇地形成薄膜，能夠減少以往大部分浪費掉的薄膜(抗蝕劑、金屬、半導體膜、有機膜等)的使用量，能夠降低制造成本。
(實施形態4)在本實施形態中，為了形成布線圖表形，要使用將金屬微粒分散在有機溶劑在組成物。金屬微粒采用平均粒徑為1～50nm、最發為3～7nm的微粒。代表性的是銀或金的微粒，在其表面覆蓋胺、乙醇、硫醇等分散劑。有機溶劑是酚醋樹脂或環氧系樹脂等，采用熱固化性或光固光性的材料。關于該組成物的粘度調整，只要添加觸變劑或稀釋溶劑即可。
利用液滴噴出手段對被形成面上適當噴出的組成物利用加熱處理或光照射處理，使有機溶劑固化。伴隨有機溶劑固化而使體積收縮，從而金屬微粒之間接觸，促進熔合、熔接或凝聚。即，形成平均粒徑1～50nm、最好為3～7nm的金屬微粒熔合、熔接或凝聚的布線。這樣，利用溶合、熔接或凝聚，形成金屬微粒相互之間而接觸的狀態，從而能夠實現布線的低電阻。
本發明通過采用這樣的組成物來形成布線圖形，也容易形成線寬在1～10μm左右的布線圖形。
另外，若使用絕緣物質微粒來代替金屬微粒，則同樣能夠形成絕緣性的圖形。
另外，本實施形態能夠與上述的實施形態自由組合。
(實施形態5)在本實施形態中，說明與實施形態1中所示的結構不同的反交錯型半導體裝置的制造方法。
首先，如圖9(A)所示，形成基板900，并在基板900上形成TFT及發光元件。具體來說，基板900可以采用例如鋇硼硅酸玻璃或鋁硼硅酸玻璃等玻璃基板、石英基板、陶瓷基板等。另外，也可以采用在金屬基板或半導體基板的表面形成絕緣膜的基板。由塑料等具有柔性的合成樹脂形成的基板，一般上述基板相比，雖具有耐熱性低的傾向，但若是能夠承受制造工序中的處理溫度，則可以使用。另外，也可以利用CMP法等的研磨，使基板900的表面平整。
對上述基板900的表面進行預處理，以提高利用液滴噴出法形成的導電膜或絕緣膜的附著性。作為提高附著性的方法，例如可以舉出有在基板900的表面附加利用觸媒作用能夠提高附著性的金屬或金屬化合物的方法；在基板900上附著與形成的導電膜或絕緣膜的附著性強的有機系絕緣膜、金屬或金屬化合物的方法；以及對基板900的表面在大氣壓下或低壓下進行等離子體處理、進行表面改性的方法等。另外，作為與上述導電膜或絕緣膜的附著性強的金屬，作了鈦及鈦氧化物以外，可以舉出有3d過渡金屬的Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等。另外，作為金屬化合物，例如可以舉出有將聚酰亞胺、硅氧烷系材料作為引發材料而形成的包含Si-O-Si鍵的絕緣膜(以下稱為硅氧烷系絕緣膜)等。硅氧烷系絕緣膜的取代除了氫以外，也可以具有氟、烷基或芳香族碳化氫中的至少一種。
另外，在導體900上附著的金屬或金屬化合物具有導電性時，控制其表面電阻，使得不妨礙半導體元件的正常動作。具體來說，只要控制具有導電性的金屬或金屬化合物的平均存度為例如1～10nm即可，或者通過氧化使該金屬或金屬化合物的部分或全部絕緣化即可。或者，也可以除了想提高附著性的區域以外，利用刻蝕有選擇地去除附著的金屬或金屬化合物。另外，也可以使金屬或金屬化合物預先不附著在基板的全部表面，而是利用液滴噴出法、印刷法或溶膠凝膠法等，僅有選擇地附著在特定區域。另外，金屬或金屬化合物也可以不需要是在基本900的表面完全連續的薄膜狀，而是在一定程序上呈分散的狀態。
在本實施形態中，在基板900的表面附著利用光觸媒反應能夠提高附著性的ZnO或TiO2等光觸媒。具體來說，使ZnO或TiO2分散在溶劑中，散布在基板900的表面，或者使Zn的化合物或Ti的化合物附著在基板900的表面之后進行氧化，或者采用溶膠凝膠法，通過這樣結果能夠在基板900的表面會著ZnO或TiO2。
然后，在進行了提高附著性用的預處理的基板900的表面上，利用液滴噴出法或各種印刷法，形成柵極電極901及布線902。具體來說，對于柵極電極901及布線902，采用具有Ag、Au、Cu、Pd等金屬或金屬化合物中的一種或多種材料的導電材料。另外，若能夠利用分散劑抑制凝聚，在溶液中分散，則也可以采用具有Cr、Mo、Ti、Ta、W、Al等金屬或金屬化合物中的一種或多種材料的導電材料。另外，也可以利用液滴噴出法或各種印刷法進行多次導電材料成膜，從而形成多層導電膜層疊的柵極電極。但是，對于從噴出口噴出的組成物，考慮到電阻率的值，是好采用使Au、Ag、Cu的某一種材料溶解或分散在溶劑中的溶液，更為理想的是采用低電阻的Ag、Cu。但是，在采用Ag、Cu時，為了對付雜質，最好同時設置阻擋膜。作為阻擋膜，可以采用氮化硅膜或硅化鎳(NiB)。
接著，形成絕緣膜903及904，使其覆蓋柵極電極901及布線902(圖9(A))。絕緣膜903及904能夠通過有選擇地噴出絕緣性溶液來形成。絕緣膜的成膜方法不限于此，也可以利用等離子體CVD法、濺射法等形成絕緣膜。另外，可以用單層的絕緣膜，也可以將多層的絕緣膜層疊。
然后，如圖9(B)所示，形成第1半導體膜905。第一半導體膜905可以用非晶態半導體或半非晶膜半導體(SAS)形成。另外，也可以用多晶半導體膜。在本實施形態中，作為第1半導體膜905是采用半非晶態半導體。半非晶態半導體由于比非晶態半導體的結晶性高，因此能夠得到高的遷移率，另外與多晶半導體不同，即使不增加晶化的工序也能夠形成。
然后，在第1半導體膜905上形成保護膜906，使其與第1半導體膜905中的構成溝道形成區的部分重疊。保護膜906可以用液滴噴出法形成，也可以用CVD法或濺射法等形成。作為保護膜906，可以采用氧化硅、氮化硅、氮化氧化硅等無機絕緣膜、或硅氧烷系絕緣膜等。另外，也可以將這些膜層疊，用作為保護膜906。在本實施形態中，將利用等離子體CVD法形成的氮化硅、與利用液滴噴出法形成的硅氧烷系絕緣膜層疊，用作為保護膜906。在這種情況下，可以將利用液滴噴出法形成的硅氧烷系絕緣膜用作為掩模，形成氮化硅的圖形。
然后，形成第2半導體膜907，使其覆蓋第1半導體膜905(圖9(C))。對第2半導體膜907添加賦予一種導電型的雜質。在形成P溝道型TFT時，作為賦予P型的雜質，可以使B2H6或BF3等雜質氣體混入硅化物氣體中。例如，在作為賦予P型的雜質采用硼時，可以使該硼的濃度為1×1014～6×1016atoms/cm3。另外，在形成N溝道型TFT時，只要對第2半導體膜907添加賦予N型的雜質、例如磷即可。具體來說，只要對硅化物氣體加入PH3等雜質氣體，形成第2半導體膜907即可。具有一種導電型的第2半導體膜907與第1半導體膜905相同，可以用半非晶態半導體或非晶態半導體形成。
然后，將利用液滴噴出法形成的抗蝕劑908用作為掩模，將第1半導體膜905及第2半導體膜907形成圖形(圖9(D))。在圖9(D)中，909相當于形成圖形后的第1半導體膜，910相當于形成圖形后的第2半導體膜。在這種情況下，作為掩膜圖形材料，不一定必須采用感光材料，只要選擇能夠容易去除的材料即可。
在去作了抗蝕劑908之后，利用液滴噴出法形成源極布線911及漏極布線912。然后，將源極布線911及漏極布線912用作為掩模，再使第2半導體膜910形成圖形，通過這樣形成發揮作為源極區或漏極區功能的第2半導體膜913及914。然后，漏極布線與發光元件或液晶元件等各種元件所對應的像素電極連接，在全部表面形成保護膜，從而完成TFT基板。
另外，在本實施形態形成的具有像素部分的半導體裝置的情況下，在將半非晶態半導體用作為第1半導體膜時，能夠在與像素部分同一基板上形成掃描線驅動電路。另外，也可以由利用非晶態半導體的TFT形成像素部分，將另外形成的驅動電路貼附在形成該像素部分的基礎上。
(實施形態6)下面，作為采用本發明的電子設備，可以舉出有攝像機、數碼相機、護目鏡式顯示器(頭戴顯示器)、導行系統、音響重放裝置(汽車音響、組合音響等)、筆記本型個人計算機、游戲機、便攜信息終端(移動式計算機、手機、便攜式游戲機或電子書籍等)、具有記錄媒體的圖像重放裝置(具體是將DigitalVersatile Disc(DVD，數字通用盤片)等記錄媒體重放并具有能夠顯示該圖像的顯示器的范圍)等。圖6所示為這些電子設備的具體例子。
圖6(A)是顯示裝置，包含殼體6001、支架6002、顯示單元6003、揚聲器單元6004及視頻輸入端6005等。本發明能夠用于構成顯示單元6003的電路。另外，利用本發明，完成圖6(A)所示的顯示裝置。另外，顯示裝置包含個人計算機用、20～80英寸電視廣播接收用及廣告顯示用等所有信息顯示用的顯示裝置。
圖6(B)是數碼相機，包含本體6101、顯示單元6102、成像單元6103、操作鍵6104、外部連接口6105及快門6106等。本發明能夠用于構成顯示單元6102的電路，另外，利用本發明，完成圖6(B)所示的數據相機。
圖6(C)是筆記本型個人計算機，包含本體6201、殼體6202、顯示單元6203、鍵盤6204、外部連接口6205及定位鼠標6206等。本發明能夠用于構成顯示單元6203的電路。另外，利用本發明，完成圖6(C)所示的筆記本型個人計算機。
圖6(D)的移動式計算機，包含本體6301、單元顯示6302、開關6303、操作鍵6304及紅外線口6305等。本發明能夠用于構成顯示單元6302的電路。另外，利用本發明，完成圖6(D)所示的移動式計算機。
圖6(E)是具有記錄媒體的便攜式圖像重放裝置(具體是DVD重放裝置)，包含本體6401、殼體6402、顯示單元A6403、顯示單元B6404、記錄媒體(DVD等)讀入單元6405、操作鍵6406及揚聲器單元6407等。顯示單元A6403主要顯示圖像信息，顯示單元B6404主要顯示文字信息，本發明能夠用于構成顯示單元A及B的6403及6404的電路。另外，具有記錄媒體的圖像重放裝置還包含家用游戲機等。另外，利用本發明，完成圖6(E)所示的DVD重放裝置。
圖6(F)是護目鏡式顯示器(頭戴顯示器)，包含本體6501、顯示單元6502及支臂單元6503。本發明能夠用于構成顯示單元6503的電路。另外，利用本發明，完成圖6(F)所示的護目鏡式顯示器。
圖6(G)是攝像機，包含本體6601、顯示單元6602、殼體6603、外部連接口6604、遙控器接收單元6605、成像單元6606、電池6607、聲音輸入單元660及操作鍵6609等。本發明能夠用于構成顯示單元6602的電路。另外，利用本發明，完成圖6(G)所示的攝像機。
圖6(H)是手機，包含本體6701、殼體6702、顯示單元6703、聲音輸入單元6704、聲音輸出單元6705、操作鍵6706、外部連接口6707及天線6708等。本發明能夠用于構成顯示單元6703的電路。另外，顯示單元6703通過在黑色背景上顯示白色文字，能夠抑制手機的功耗。另外，利用本發明，完成圖6(H)所示的手機。
如上所示，本發明的適用范圍極廣，能夠用于一切領域的電子設備。另外，這里所示的電子設備可以采用本發明中所示的任何結構的半導體裝置。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于，在基板上形成的柵極布線及有源布線配置在同一平面上，在所述柵極布線與所述源極布線交叉的區域中，所述柵極布線與所述源極布線隔著絕緣膜交叉。
2.一種半導體裝置，其特征在于，在基板上形成的柵極布線及有源布線配置在同一平面上，在所述柵極布線與所述源極布線交叉的區域中，所述柵極布線與所述源極布線隔著島狀絕緣膜交叉。
3.一種半導體裝置，其特征在于，在基板上具有源極布線及柵極布線，在所述源極布線與所述柵極布線的交叉部分，在所述源極布線與所述柵極布線之間設置島狀絕緣膜，在非交叉部分，所述源極布線與所述柵極布線形成在同一絕緣表面上。
4.如權利要求2或3所述的半導體裝置，其特征在于，在所述柵極布線與所述源極布線交叉的區域中，覆蓋所述柵極布線配置所述島狀絕緣層，在所述島狀絕緣層的上部配置所述源極布線。
5.如權利要求2或3所述的半導體裝置，其特征在于，在所述柵極布線與所述源極布線交叉的區域中，覆蓋所述源極布線配置所述島狀絕緣層，在所述島狀絕緣層的上部配置所述柵極布線。
6.一種半導體裝置，其特征在于，具有在基板上形成的源極區與源極布線，所述源極區與源極布線在同一平面中連接。
7.如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于，所述源極區與源極布線不通過接觸孔連接。
8.如權利要求1至3的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述柵極布線或源極布線的至少一方，是噴出含有金屬粒子的溶液而形成的。
9.如權利要求1至3的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述柵極布線或源極布線的至少一方，是噴出含有金屬元素的溶液而形成的。
10.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述絕緣膜，是噴出包含絕緣材料的溶液而形成的。
11.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述島狀絕緣膜，是噴出包含絕緣材料的溶液而形成的。
12.如權利要求1至3及5的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述半導體裝置具有采用微晶半導體的薄膜晶體管。
13.如權利要求1至3及5的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述半導體裝置具有采用有機半導體的薄膜晶體管。
14.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，在基板上形成柵極布線，覆蓋所述柵極布線有選擇地形成島狀絕緣層，在與所述柵極布線同一平面上形成源極布線，在所述柵極布線與所述源極布線交叉的區域中，隔著所述絕緣層交叉形成所述柵極布線與所述源極布線。
15.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，在基板上形成源極布線，覆蓋所述源極布線有選擇地形成島狀絕緣層，在與所述源極布線同一平面上形成柵極布線，在所述源極布線與所述柵極布線交叉的區域中，隔著所述絕緣層交叉形成所述源極布線與所述柵極布線。
16.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，在基板上形成柵極布線，覆蓋所述柵極布線有選擇地形成島狀絕緣層，在與所述柵極布線同一平面上或所述島狀絕緣層上形成源極布線。
17.如權利要求14至16的任一項所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述柵極布線或所述源極布線的至少一方，是噴出含有金屬粒子的溶液而形成的。
18.如權利要求14至16的任一項所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述柵極布線或所述源極布線的至少一方，是噴出含有金屬元素液而形成的。
19.如權利要求14至16的任一項所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述島狀絕緣層，是噴出含有絕緣材料的溶液而形成的。
20.如權利要求14至16的任一項所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述柵極布線及源極布線，是利用激光繪圖裝置而形成的。
21.一種顯示裝置，其特征在于，具有權利要求1至3及5的任一項中所述的半導體裝置。
22.一種數碼相機，其特征在于，具有權利要求1至3及5的任一項中所述的半導體裝置。
23.一種個人計算機，其特征在于，具有權利要求1至3及5的任一項中所述的半導體裝置。
24.一種移動式計算機，其特征在于，具有權利要求1至3及5的任一項中所述的半導體裝置。
25.一種圖像重放裝置，其特征在于，具有權利要求1至3及5的任一項中所述的半導體裝置。
全文摘要
在源極線與柵極線交叉的區域有選擇地形成島狀層間絕緣膜。例如，使用噴射法，將含有絕緣材料的液體滴下在柵極線與源極線交叉的區域或保持電容形成的區域，通過這樣能夠削減光刻工序，減少在TFT制造工藝中使用的掩模片數。
文檔編號G02F1/1368GK1765009SQ20048000821
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月19日 優先權日2003年3月26日
發明者中村理 申請人:株式會社半導體能源研究所