半導體元件及其制造方法和液晶顯示器及其制造方法

專利名稱：半導體元件及其制造方法和液晶顯示器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種采用以噴墨法為代表的液滴釋放技術制成的半導體元件，以及其 制造方法。更具體來說，本發明涉及一種用于以液晶顯示器或電致發光顯示器為代表的顯 示器中的半導體元件，以及其制造方法。
背景技術：
在制造半導體元件時，人們認識到可以利用液滴釋放裝置來形成薄膜或布線圖 案，它們分別用于半導體元件中，以降低設備成本并簡化生產過程。在此情況下，各種布線如用于形成半導體元件的門電極、掃描線、信號線、和像素 電極根據該工序制成，即，將導電材料溶解或分散在溶劑中而形成的復合材料通過液滴釋 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(參見例如公開號為 No. 2003-126760的日本專利申請)。為了制造用于以有源矩陣液晶顯示器(IXD)或有源矩陣電致發光顯示器為代表 的顯示器中的半導體元件，如薄膜晶體管(TFT)，需要建立一種結構和方法，其最適用于液 滴釋放法，并且不同于由重復進行成膜過程、布圖過程、和蝕刻過程而制成的TFT。隨著TFT 襯底尺寸的增加，例如，大于IX lm或其兩或三倍大的襯底，需要簡化由液滴釋放法制造 TFT的結構和方法。特別是，在上述TFT呈反向交錯式(下門極式)時，典型的有溝道保護式或溝道蝕 刻式，則半導體膜和含有n型雜質的半導體膜遍布形成于襯底之上；并利用形成島形半導 體區域的光刻膠掩模對所形成的半導體膜進行蝕刻；然后，用金屬掩模或類似物將形成的 含有n型雜質的半導體膜劃分成源極區和漏極區。因此，在形成島形半導體區域時需要通 過曝光、顯影、和液滴釋放來形成光刻膠掩模。這導致處理次數和材料種類數增加。鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種制造半導體元件的方法，該元件具有 合適的狀態能夠通過液滴釋放有效地形成。根據本發明，可以高產量地實現在各種尺寸的 襯底上以高通量制造高穩定性的半導體元件，并減少生產時間。以下是本發明解決上述問題的各方面。本發明的一個方面提供了一種制造半導體元件的方法，包括步驟通過在襯底上 釋放含有第一導電材料的復合材料而形成門電極層；在門電極層上形成門極絕緣膜；在門 極絕緣膜上形成半導體膜；在半導體膜上形成含單一導電類型雜質元素的半導體膜；通過 在含單一導電性類型雜質元素的半導體膜上釋放含有第二導電材料的復合材料而形成源 極區和漏極區；在半導體膜中用作溝道區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去除半導體膜而形成島形半導體膜。
也就是說，通過液滴釋放在襯底上形成門電極層；通過薄膜成型方法如CVD或濺 射法重疊形成門極絕緣膜、半導體膜、含單一導電性類型雜質元素的半導體膜(下文中稱 為單一導電性半導體膜)；并通過液滴釋放形成源極和漏極。然后，通過蝕刻等方法去除曝 光的單一導電性半導體膜以形成源極區和漏極區。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體膜溝道區的部分移動。此外，該絕緣膜起著 溝道保護膜的作用。利用源電極、漏電極、和絕緣膜作為掩模通過蝕刻等方法去除曝光的半 導體膜而形成島形半導體膜。通過上述過程，可得到外觀上類似于溝道保護形式的半導體 元件。而且，利用液晶元件、有機電致發光元件等提供發光元件可獲得預期的液晶顯示器或 發光顯示器，其通過像素電極與源電極或漏電極連接而形成。本發明的另一個方面是，在向襯底上釋放含第一導電材料的復合材料之前預處理 襯底中至少具有門電極層的部分。預處理過程包括，形成含鈦、氧化鈦或類似物的層；由具 有硅(Si)氧(0)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 基取代基的物質形成膜；等離子處理等等。等離子處理過程優選在大氣壓下進行。本發明還有另一個方面是，形成源極區和漏極區；通過CVD或濺射法在源極區和 漏極區形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上和半導體膜中用作溝道區的部分上形成第二絕緣 膜；以及形成起溝道保護膜作用的絕緣膜以具有兩層結構。第二絕緣膜不僅起到溝道保護 膜的作用，還起著掩模的作用以便去除襯底上通過CVD等方法遍布形成的第一保護膜。作 為第一絕緣膜，可采用含硅的絕緣膜，優選氮化硅膜。作為第二絕緣膜，可以使用任何絕緣 膜，只要其能夠通過液滴釋放法選擇性地形成。優選地，可采用由具有硅(Si)氧(0)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形成 的膜作為第二絕緣膜。絕緣膜不限于兩層結構；該膜可具有三層或多層結構。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 烴基取代基的物質被稱為基于硅氧烷的樹脂。基于硅氧烷的樹脂是一種耐熱平面膜或耐熱 夾層(HRIL)膜。在下文中，術語“耐熱平面膜”、“耐熱夾層膜”、“耐熱樹脂”或“HRIL”包括 基于硅氧烷的樹脂。作為形成導電材料或絕緣膜的液滴釋放法，根據所要成膜的性質不僅可以采用噴 墨法還可以采用膠版印刷或絲網印刷法。根據本發明的半導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 門電極層；門極電極層上形成的門極絕緣膜；門極絕緣膜上形成的半導體膜；半導體膜上 形成的一對n型雜質區；插在這對n型雜質區之間并形成于半導體膜之上的絕緣膜；以及 在這對n型雜質區上形成的導電層。絕緣膜優選形成的厚度為lOOnm或以上以用作溝道保護膜。此外，絕緣膜可形成 疊層結構。例如，下層可以由通過CVD或濺射法形成的膜如氮化硅膜制成；上層可由通過液 滴釋放法形成的膜，如耐熱樹脂如聚酰亞胺、丙烯酸、或硅氧烷制成。或者，兩層都可由通過 液滴釋放法形成的膜制成。具有絕緣膜的半導體膜優選形成厚度在lOnm或以上。通常，源極區和漏極區可通過在形成島形半導體膜之后蝕刻掉單一導電性半導體 膜而形成。因此，在形成島形半導體膜之前需要提供光刻膠掩模。反之，根據本發明，在源 極區和漏極區形成之后，形成了起溝道保護膜作用的絕緣膜以覆蓋用作溝道區的部分，然 后形成島形半導體膜。因此，不需要形成光刻膠掩模，這樣可以簡化程序。如上所述，本發明提供了形成半導體元件新手段，其結合了利用源電極和漏電極金屬掩模形成源極區和漏 極區以去除單一導電性半導體膜的方法，和用于形成溝道保護膜以防止溝道區移動的專用 于溝道保護型的方法。根據本發明的上述實施方案，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制造半導體元件。在襯底上釋放含第一導電材料的復合材料之前，可在襯底上至少具有門電極層的 部分進行預處理過程，例如形成氧化鈦(TiOx)等等。因此，可提高襯底和導電膜，如通過液 滴釋放法形成的門電極層之間的粘性。通過形成厚度小于其它半導體膜的具絕緣膜的半導體膜，可將n型雜質區完全劃 分為源極區和漏極區。通過形成厚度在lOnm或以上的具絕緣膜的半導體膜，可獲得足夠大 的溝道遷移率。通過形成厚度在lOOnm或以上的絕緣膜，可提高作為溝道保護膜的功能，并確保 防止溝道區損壞。因此，可提供具有高遷移率的穩定半導體元件。此外，為了獲得上述優點， 形成包括第一絕緣膜和第二絕緣膜的兩層結構或三層或以上疊層結構構成絕緣膜很有效。

發明內容
參考

圖1A至1D解釋半導體元件和制造該半導體元件的方法。將所謂的光催化物質如鈦或氧化鈦；或耐熱樹脂如聚酰亞胺、丙烯酸或硅氧烷形 成于襯底100至少具有門電極層的部分上。這里，形成了氧化鈦膜132。或者，可進行等離 子處理。這種預處理使得提高襯底100和通過釋放含導電材料的復合材料制成的導電膜 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 成鈦膜之后通過烘烤導電膜形成。除了鈦或氧化鈦之外，還可以形成光催化物質如鈦酸鍶 (SrTi03)、硒化鎘(CdSe)、鉭酸鉀(KTa03)、硫化鎘(CdS)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈮(Nb205)、氧 化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe203)、或氧化鎢(W03)。盡可能多地進行上述預處理過程可提高襯底 和導電膜之間的粘性。在對襯底100的表面進行預處理的情況下，在所述預處理部分上釋放含第一導電 材料的復合材料可形成門電極層102。這里，門電極層指由至少包括TFT門電極部分的單層 或多層導電體所構成的層。通過釋放所述復合材料形成門電極層；在100°C下干燥所述復 合材料；然后在200到350°C的氮化或氧化氣氛中烘烤所述復合材料15到30分鐘。然而， 不只限于上述條件。作為第一導電材料，可以根據所述導電膜的功能采用各種材料。典型的實例有 銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕 (Ru)、錸(Re)、鎢(W)、鋁(A1)、鉭(Ta)、銦(In)、碲(Te)、鉬(Mo)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、 鈦(Ti)、硅(Si)、鍺(Ge)、鋯(&)、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商化銀， 或可分散納米顆粒；或者用作導電膜的氧化銦錫(IT0)、氧化鋅(ZnO)、有摻鎵的氧化鋅組 成的氧化鎵鋅(GZ0)、由氧化銦和2-20%氧化鋅組成的氧化銦錫(IZ0)、有機銦、氮化鈦等等。上述導電材料中可以含有硅(Si)或氧化硅(Si0x)，尤其在上述材料用于形成透明導電膜的情況下。例如，可以使用由含硅氧化物的IT0構成的導電材料(下文中稱為ITS0)。 此外，通過層疊這些導電材料形成的層可以制成預期的導電膜。用于液滴釋放裝置的噴嘴直徑設定在0. 1到50 iim (優選0.6到26 iim)，釋放量設 定在0. 00001到50pl (優選0. 0001到10pl)。釋放量隨著噴嘴直徑的增加而增加。物體和 噴嘴釋放口優選盡可能地彼此接近，以將液滴輸送到預定的部位。物體和釋放口之間的距 離優選設定在大約0. 1到2mm。考慮到特定的電阻值，從釋放口釋放的復合材料優選通過將金、銀或銅溶解或分 散在溶劑中形成。更優選地，可使用低電阻的銀或銅。在使用銅的情況下，優選同時提供隔 膜作為防范雜質的措施。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；有機溶劑如甲乙酮或丙酮；等等。在使用銅導線的情況下作為隔膜，可采用具有絕 緣性或導電性的含氮物質，如氮化硅、氧氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、或氮化鉭(TaN)以便通過 液滴釋放形成隔膜。用于液滴釋放的復合材料優選粘度在300mPa 或以下以防止干燥并以便從釋放 口中順利地釋放出。復合材料的粘度、表面張力等可以根據溶劑或應用來控制。例如，由 ITO、ITS0、有機銦和有機錫溶解或分散在溶劑中形成的復合材料粘度在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 成的復合材料粘度在10到20mPa s。導電材料的顆粒直徑優選盡可能小，優選在0. 1 u m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。通過已知方法如電解法、噴霧法、或濕 還原法形成的復合材料的粒徑大約在0. 5到10 u m。在該復合材料通過汽化法形成的情況 下，由分散劑保護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 顆粒可以穩定地分散在溶劑中而不會在室溫下聚集，這正表現出類似于液體的性質。因此， 優選使用成膜劑。或者，門電極層可通過釋放含顆粒的復合材料形成，其中單一導電性類型的材料 被另一種導電材料所覆蓋。在這種情況下，兩導電材料之間優選具有緩沖層。由Ag覆蓋Cu 形成的顆粒的結構可以為，在Cu和Ag之間具有Ni或NiB緩沖層。在烘烤含導電材料的復合材料的過程中通過有效地利用混有10到30%標度比氧 氣的氣體，可減小形成門電極層的導電膜的電阻率，并且可將導電膜制成薄而光滑的膜。參 見圖8A到8C，給出了烘烤過程中導電膜狀態變化的概觀。圖8A表示了含有導電材料如Ag 的納米漿料502通過噴嘴501釋放在玻璃襯底500上的狀態。該納米漿料通過導電材料分 散或溶解在有機溶劑中而形成。此外，該有機溶劑中還含有稱為粘合劑的分散劑或熱固性 樹脂。該粘合劑尤其可防止納米漿料的開裂和不均勻烘烤。通過干燥和烘烤過程，有機溶 劑汽化，分散劑分解去除，然后納米漿料固化并同時因粘合劑而收縮。因此，納米顆粒彼此 熔合以固化該納米漿料。同時，納米顆粒的尺寸從數十nm長大到數千nm，相鄰生長的納米 顆粒融合并連在一起形成金屬鏈。另一方面，大多數剩下的有機成分(約80到90% )被 擠出金屬鏈之外。結果，形成了含金屬鏈的導電膜503和由覆蓋表面的有機成分構成的膜 504(圖8B)。在氮氣和氧氣存在的情況下烘烤納米漿料502時，由有機成分構成的膜504 可通過氣體中的氧氣與由有機成分構成的膜504中包含的碳或氫反應而去除。在烘烤氣氛 中不含氧氣的情況下，由有機成分構成的膜504可通過氧等離子處理等去除(圖8C)。如上所述，由有機成分構成的膜504按照下面的工序去除，即在氮氣和氧氣存在的情況下烘烤 或干燥納米漿料，并進行氧等離子處理。因此，含金屬鏈的導電膜503可制成薄而光滑的薄 膜，并降低其電阻率。此外，通過減壓下釋放含導電材料的復合材料，該復合材料中的溶劑揮發，從而縮 短了隨后的熱處理(干燥或烘烤)時間。除了干燥和烘烤過程之外，可對表面進行平整或平滑處理。作為處理手段，有 CMP(化學機械拋光)；或者在導電膜上形成具有平面性的絕緣膜之后通過蝕刻形成平整導 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 以防止雜質從襯底上擴散，如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy) (x > y)、氮 氧化硅(SiNx0y) (x > y)等等(x，y = 1，2...)。或者，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體襯底。門極絕緣膜103形成于門電極層上。門極絕緣層通過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，并不僅限于此結構、材料和方法。半導體膜104形成于門極絕緣膜103上。該半導體膜由無定型半導體、結晶半導 體或半無定型半導體制成。作為這些半導體，可以使用含硅、鍺化硅(SiGe)等作為其主要 成分的半導體膜。半導體膜可通過等離子CVD形成，優選厚度在10到lOOnm。在上述半無定型半導體中，簡單解釋一下SAS (半無定型硅)。SAS可以通過硅化物 氣體的生長放電分解獲得。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。通過用一種或多種選自氫、氫和氦、氬、 氪和氖的稀有氣體元素來稀釋硅化物氣體可容易地制成SAS。稀釋率優選在10到1000倍 的范圍。當然，用于成膜的反應產物通過在大約0. 1到133Pa的減壓條件下生長放電分解 而形成。1MHz到120MHz，優選13MHz到60MHz的高頻電流可供形成生長放電。加熱襯底的 溫度優選為300°C或以下，更優選在100到200°C。通過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. leV。當特意不摻入雜質以控制價電子時，SAS表現出弱n型導電性。其隨著氧氣輕易 地混入半導體膜而增強，因為生長放電在高于形成無定型半導體時的電流下進行。因此，在 成膜同時或之后，通過在TFT的具有溝道形成區的第一半導體膜中摻入p型雜質可以控制 閾值。作為賦予P型的雜質，通常可使用硼。可將1到lOOOppm的雜質氣體如B2H6或BFjg 入硅化物氣體中。在用硼作為賦予P型的雜質時，硼濃度可以在IX 1014到6X 1016個原子 /cm3。通過上述SAS形成溝道形成區，可獲得1到10cm2/V sec的電子場效應遷移率。根據以下步驟可獲得結晶半導體膜，即在含有催化劑如鎳的溶液中處理無定型半 導體膜；在500到750°C下進行加熱結晶處理過程以獲得結晶硅半導體膜；進行激光結晶化 過程以提高結晶度。利用乙硅烷(Si2H6)和氟化鍺(GeF4)原料氣體，通過LPCVD (低壓CVD)直接形成 多晶半導體膜可獲得結晶半導體膜。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°C，載氣為He或Ar的條件下進行。n型半導體膜105形成于半導體膜104之上。作為n型雜質元素，可以使用砷(Ar) 和磷(P)。在形成n型半導體膜的情況下，利用等離子CVD法通過SiH4、H2和PH3(磷化氫) 混合氣體的生長放電分解可形成n型(n+)硅膜。可制成含p型雜質元素如硼(B)的半導 體膜來代替n型半導體膜105。通過在n型半導體膜105上釋放含第二導電材料的復合材料可形成源電極108和 漏電極109。可以從上述對第一導電材料的描述中適當地選擇所述第二導電材料、導電顆粒 的結構、釋放條件、干燥條件、烘烤條件等等。此外，第一和第二導電材料以及第一和第二顆 粒結構可以相同或不同(圖1A)。盡管未示出，但可以在向n型半導體膜105上釋放所述含第二導電材料的復合材 料之前進行預處理過程，用以提高n型半導體膜105和源電極108之間的粘性，以及n型半 導體膜105和漏電極109之間的粘性。預處理過程可以用類似于形成門電極102的預處理 方法進行。利用源電極108和漏電極109作為掩模，以含氯氣體如Cl2、BC13、SiCl4或CC14 ； 氟化物氣體如CF4、SF6、NF3或CHF3 ；或02作為蝕刻氣體，通過等離子蝕刻n型半導體膜105 形成源極區112和漏極區113。然而，并不僅限于該條件。蝕刻過程可利用大氣等離子來 進行。在這種情況下，優選用CF4*02的混合氣體作為蝕刻氣體。在用相同的半導體制成 n型半導體膜105和半導體膜104時，需要注意蝕刻速度和蝕刻時間，因為當蝕刻n型半導 體膜105時還一同蝕刻了半導體膜104。然而，在溝道形成區處的半導體膜形成厚度為5nm 或更高，優選lOnm或更高，更優選50nm或更高的情況下，即使蝕刻了半導體膜104的一部 分，也可以獲得足夠的TFT遷移率。通過在半導體膜104的溝道區進行液滴釋放而形成了絕緣膜115。由于絕緣膜 115起溝道保護膜的作用，因而可通過釋放耐熱樹脂如硅氧烷，或具有耐蝕刻性和絕緣性的 物質如丙烯酸、苯并環丁烯、聚酰胺、聚酰亞胺、苯并咪唑、或聚乙烯醇來形成。優選使用硅 氧烷和聚酰亞胺。為防止溝道區蝕刻過度，可形成厚度在lOOnm或更高，優選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、 BC13、SiCl4或CC14 ；氟化物氣體如cf4、sf6、nf3或chf3 ；或02作為蝕刻氣體，通過等離子蝕 刻半導體膜104形成島形半導體膜118。然而，并不僅限于該條件。蝕刻過程可利用大氣等 離子來進行。在這種情況下，優選用CF4*o2的混合氣體作為蝕刻氣體。而且，由于用作溝 道保護膜的絕緣膜115形成于島形半導體膜118中的溝道區119上，溝道區119在上述蝕 刻過程中不會由于過度蝕刻而損壞。因此，不用任何光刻膠掩模就可以制造出具有穩定性 和高遷移率的溝道保護型TFT(溝道截斷環型)(圖1C)。通過釋放含第三導電材料的復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，可提供由含有有機化合物或無機化合物的層構成的液晶元件或發光元件(通常為采 用電致發光的發光元件)。因此，可制成有源矩陣液晶顯示器或薄顯示器如電致發光裝置， 分別可通過由上述方法制成的半導體元件來控制。可以從上述對第一導電材料的描述中適當地選擇所述第三導電材料、導電顆粒的結構、釋放條件、干燥條件、烘烤條件等等。此外， 第二和第三導電材料以及第二和第三顆粒結構可以相同或不同。像素電極優選通過IT0、 ITS0、Zn0、GZ0、IZ0、有機銦、有機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時進行預 處理過程以便提高與下層之間的粘性。預處理過程可通過類似于形成門電極層102的預處 理方法來進行。如上所述，根據本發明，在源極區112和漏極區113形成之后，用作溝道區的部分 被起溝道保護膜作用的絕緣膜115所覆蓋從而形成島形半導體膜。因此，不需要光刻膠掩 模，這樣可簡化工序。本發明提供了形成半導體元件新手段，其結合了利用源電極和漏電極 金屬掩模形成源極區和漏極區以去除單一導電性半導體膜的方法，和用于形成溝道保護膜 以防止溝道區移動的專用于溝道保護型的方法。根據上述構造，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制造半導體元件。結果，可簡化工序，并通過節約材料 而大大降低成本。可以以低成本高產量地實現高通量地制造高穩定性的半導體元件，以減 少生產時間，尤其是在大于lXlm或其兩或三倍大的襯底上。在根據本發明的半導體元件中，可以提高襯底和導電膜(如通過液滴釋放法形成 的門電極層等)之間的粘性，因為襯底中至少具有門電極層的部分經過了處理，例如形成
了氧化鈦等等。通過形成具有絕緣膜的半導體膜部分，厚度小于其它半導體膜，無疑可將n型雜 質區劃分成源極區和漏極區。而且，通過形成具有厚度在5nm以上，優選lOnm以上的半導 體膜的半導體膜部分，可獲得足夠大的溝道遷移率。在根據本發明的半導體元件中，用作溝道保護膜的絕緣膜115形成于溝道區119 上，因此，溝道區119在半導體膜104的蝕刻過程中不會由于過度蝕刻而損壞。因而，半導 體元件具有穩定性和高遷移率。通過形成厚度在lOOnm或以上的絕緣膜，必然可以提高絕 緣膜作為溝道保護膜的功能以防溝道區的損壞。因而，可得到具有高遷移率的高穩定性半 導體元件。為獲得上述優點，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 層結構，或者由三或多層組成的多層結構。附圖簡要說明在附圖中圖1A到1D是表示根據本發明的TFT工藝示意圖；圖2A到2D是表示根據本發明的TFT工藝示意圖；圖3A到3C是表示根據本發明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖4A和4B是表示根據本發明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖5A到5C是表示根據本發明的液晶顯示屏工藝示意圖；圖6A到6C是表示根據本發明的電致發光屏工藝示意圖；圖7A到7C是表示根據本發明的頂發光裝置、底發光裝置、以及雙重發光裝置的示 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表示根據本發明的電器設備的一個實施例示意圖；圖10表示了液滴釋放系統的構造；
圖11A和11B是表示根據實施方案采用間距為像素間距的n倍的噴嘴，通過分別 布設偶數行和奇數行的布線而形成的布線示意圖。圖12A到12D是表示根據實施方案用具有不同釋放口直徑的多個噴嘴釋放形成的 像素電極示意圖；圖13A到13C是表示根據實施方案用具有不同釋放口直徑的多個噴嘴釋放形成的 平面布線示意圖；圖14是表示根據實施方案用具有不同釋放口直徑的多個噴嘴釋放形成的不同行 寬布線示意圖；以及圖15A到15C是表示根據實施方案用具有不同釋放口直徑的多個噴嘴釋放形成 的、填充有導電材料的開口部分示意圖；本發明的最佳實施方案實施例1在實施例1中，解釋了在襯底上形成門電極層之前預處理該襯底的情形。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 過液滴釋放法在氧化鈦膜132上形成門電極層102。由此，通過在其之間插入氧化鈦膜132 可提高襯底100和門電極層102之間的粘性。形成門電極層102之后，通過蝕刻過程可留 下或去除該門電極層102周圍的氧化鈦膜132。而且，蝕刻處理優選在大氣壓下進行。此 外，可以形成鈦膜來代替形成氧化鈦膜。這里，門電極層102可通過在氧化鈦膜上層疊Ag/ Cu而形成。或者，在氧化鈦膜上可以只層疊Cu。第二種方法，可選擇性地通過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印刷或膠版印刷。或者，可以使用溶膠凝膠。之后，可通過液滴釋放 法在氧化鈦層或氧化鈦層內表面上選擇性地形成門電極層。此外，可形成鈦膜來代替形成
氧化鈦膜。第三種方法，通過旋涂法、液滴釋放法、濺射法、CVD等等在襯底上遍布形成鈦膜； 通過液滴釋放法將用于形成門電極層的含導電材料的復合材料選擇性地形成于鈦膜上 (圖8A)。然后，將復合材料干燥并烘烤。同時，氧化該鈦膜505。這樣，在復合材料的周圍 形成了氧化鈦膜506。氧化鈦膜有優良的透光性。例如，在底部發光裝置中可有效地利用氧 化鈦膜以從襯底上發光，如圖6C和7B所示。通過旋涂法、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電極層的含導電材料的復合材料之 前，可通過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來代替形成鈦膜和氧化鈦 膜，例如鈦酸鍶(SrTi03)、硒化鎘(CdSe)、鉭酸鉀(KTa03)、硫化鎘(CdS)、氧化鋯(Zr02)、氧 化鈮(Nb205)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe203)、氧化鎢(W03)等等。或者，對于氧化物來說，可 使用被氧化之前的物質(Zr、Nb、Zn、Fe、W等)。第四種方法，通過在襯底上形成耐熱樹脂，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電極層的區域上。 在該材料遍布形成于襯底上的情況下，通過蝕刻或灰化可去除門電極層周圍所殘留的膜。第五種方法，可通過等離子處理形成有襯底和門電極層的部分來提高粘性。優選但不限于在大氣壓下進行等離子處理。實施例2在實施例2中，解釋了通過兩層層疊形成起溝道保護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，通過蝕刻n型半導體膜105 形成源極區112和漏極區113。然后，通過CVD、濺射法等方法將氮化硅膜133遍布形成于 整個表面(圖2A)。通過液滴釋放法在用作半導體膜的溝道區的區域上和氮化硅膜133上 形成絕緣膜115。由于絕緣膜115不用作溝道保護膜而是用于去除氮化硅膜133的掩模，因 而通過釋放耐熱樹脂如硅氧烷、或具有耐蝕刻性和絕緣性的物質如丙烯酸、苯并環丁烯、聚 酰胺、聚酰亞胺、苯并咪唑、或聚乙烯醇的復合材料來形成絕緣膜115。優選使用硅氧化和 聚酰亞胺。為防止溝道保護區蝕刻過度，優選形成氮化硅膜133和絕緣膜115的總厚度在 lOOnm或以上，更優選在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02作為蝕刻氣 體，通過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。雙層溝道保護膜可提高作為溝道保護膜的功能，防止溝道區域損壞，并提供具有 高遷移率的穩定半導體元件。或者，可通過層疊三或多層形成溝道保護膜。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。這種溝道保護膜可通過選擇性地層疊能 夠通過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作為掩模蝕刻半導體膜104從而形 成島形半導體膜118。用作溝道保護膜的絕緣膜115形成于該島形半導體膜118中的溝道 區119上。因此，可防止由于上述蝕刻過程中的過度蝕刻造成的損壞。因而，可以不用任何 光刻膠掩膜而制造出具有穩定性和高度遷移率的溝道保護(溝道截斷環)型TFT (圖2C)。通過釋放含第三導電材料的復合材料形成源極布線123和漏極布線124，從而以 實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，通過含有機化合物或無機化合物(通常為利用電致發光的 發光元件)的層形成液晶元件或發光元件。因此，可得到薄顯示器如有源矩陣液晶顯示器 或有源矩陣電致發光顯示器，它們分別可以通過由上述過程制成的半導體元件來控制(圖 2D)。實施例3在實施例3中，解釋了通過液滴釋放與電鍍法相結合用以形成導電膜的方法。首先，通過液滴釋放形成含Ag的復合材料。在這種情況下，為在幾到幾十P m的 較窄行寬中形成厚布線，需要反復釋放Ag。或者，可通過將具有Ag的襯底浸泡在含Cu的電 鍍溶液中，或者直接將該電鍍溶液噴在襯底上來增加行寬。通過液滴釋放形成的復合材料 尤其具有許多不規則性，因此可容易地進行電鍍。此外，由于Ag價格昂貴，鍍Cu使得成本 降低。通過該實施例的方法用于形成布線的導電材料并不僅限于上述種類。在鍍Cu之后，通過形成緩沖層，如NiB等來平面化處理該具有不規則性的導電膜 表面。然后，優選形成門極絕緣膜。
實施例4在實施例4中，參考圖3A至5C解釋了根據本發明用于制造有源矩陣IXD屏板的 方法。第一種方法，通過液滴釋放在按照本發明制造的TFT上選擇性地形成平面膜151， 并通過液滴釋放在不形成平面膜151的區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電材料制成。該方法不采用接觸孔形成于平面膜中的設計。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，優選形成有機樹脂，如丙烯酸、聚酰亞胺 或聚酰胺，或者具有Si-o鍵和Si-CHX價的絕緣膜，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襯底和相對襯底之間。這些物質通過密封劑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優選形成的高度在3到10 ym，盡管這取決于液晶材料。接 觸部分的凹部相當于接觸孔。通過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。然后進行摩擦處理。接著，在相對襯底155上形 成透明導電膜156和取向膜157。之后，通過密封劑將TFT襯底和相對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可通過逐滴加入液晶而形成。特別地，這在采用大于lm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可通過液滴釋放法選擇性地形成。特別 地，這在采用大于lm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。下面說明端部652。如圖1或類似圖中所示，門極絕緣膜留在除TFT元件之外的區 域中。因此，需要用于連接與門電極層同時形成的布線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域周圍被通過液滴釋放法形成的導體172所覆蓋，用該 導體作為掩模形成了接觸孔。通過液滴釋放法釋放與導體172相同或不同的導體173以填 充接觸孔。這樣，導體172和173可形成于門極絕緣膜上。根據已知的方法通過各向異性 導電膜627將導體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優選通過透明導電膜形成。FPC部分中的接觸孔在制造TFT的過程中可以打開。或者，通過在形成源極布線和 漏極布線的同時形成導體172或173可以打開接觸孔。液滴釋放法的一個優點在于，復合 材料可被選擇性地釋放在預定的位點。一個液滴釋放工序優選起到多個常規工序的作用。通過上述過程，完整制造采用根據本發明制造的TFT的有源矩陣IXD屏板。TFT可 通過實施方案或實施例中所述的方法形成。這里，一個晶體管具有一個像素。然而，也可以 兩或多個晶體管具有一個像素。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構成的CMOS結構。其類似于驅動電路TFT 653的情形。在形成CMOS結構的情 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，通過在開口部分中液滴 釋放含導電材料的復合材料而形成。
第二種方法，如圖3B所示，筒形導體160 (也稱為柱、塞等等)通過液滴釋放形成 于按照本發明制造的TFT的源電極和漏電極上。作為形成柱體的導電材料，可以使用類似 于形成上述門電極層或類似物的材料。平面膜150通過液滴釋放等方式形成于筒形導體 160上。作為平面膜，通過選擇性地液滴釋放，優選形成有機樹脂，如丙烯酸、聚酰亞胺或聚 酰胺，或者具有Si-0鍵和Si-CHX價的絕緣膜，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電材料制成。之后，液晶元件的成型過程與第一種方法相同。FPC部分中的接觸孔可在制造TFT 的過程中打開。或者，通過在形成柱體、源極布線和漏極布線的同時形成導體172或173可 以打開接觸孔。第三種方法，如圖4A中所示，相對于平面膜151的材料具有液體流動 (liquid-shedding)性質的筒形絕緣體(下文中稱為柱絕緣體161)形成于根據本發明通 過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樹脂如在CF4等離子體中處理過具有液體流動性質 的PVA(聚乙烯醇)。作為平面膜，優選選擇性地通過液滴釋放法形成有機樹脂，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-0鍵和Si-CHX# 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可通過水洗、蝕刻等 方法容易地去除。在通過蝕刻去除的情況下，優選進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壁處也不會引 起任何問題。之后，與源電極和漏電極通過接觸孔連接的源極布線和漏極布線152通過液滴釋 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電材料制成。在接觸孔由于去除 上述柱絕緣體的過程而形成倒錐形的情況下，可通過液滴釋放法層疊含有導電材料的復合 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的過程 中打開。或者，通過在形成源極布線和漏極布線的同時形成導體172或173可以打開接觸 孔。第四種方法，如圖5A中所示，相對于平面膜151的材料的液體流動材料162形成 于根據本發明通過液滴釋放、旋涂、噴濺等方法制成的TFT源電極和漏電極上；通過PVA、 聚酰亞胺等制成的掩模163形成于要形成接觸孔的區域中；利用PVA等去除液體流動材料 162 ；平面膜151形成于剩余的液體流動材料162的周圍。作為形成液體流動材料162的材 料，可以使用氟代硅烷偶聯劑如FAS(氟硅烷)或類似物。可選擇性地通過液滴釋放法形成 掩模163如PVA、聚酰亞胺等等。液體流動材料162可通過氧氣灰化或大氣壓等離子體去 除。此外，PVA制成的掩模163還可通過水洗容易地去除，或者由聚酰亞胺形成的掩膜163可以通過剝離器N300容易地去除。在液體流動材料162留在要形成接觸孔的區域中的狀態下(圖5B)，可通過液滴釋 放、旋涂等方法制成平面膜151。由于液體流動材料162留在要形成接觸孔的區域中，其上 就不形成平面膜。而且，接觸孔并不會形成倒錐形。作為平面膜，優選選擇性地通過液滴釋 放法形成有機樹脂，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-0鍵和Si-CHX價的絕緣膜。平面膜151形成之后，液體流動材料162可通過 氧氣灰化或大氣壓力法去除。之后，與源電極和漏電極通過接觸孔連接的源極布線和漏極布線152通過液滴釋 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電材料制成。形成液晶的過程與第一種方法中相同。FPC部分中的接觸孔可在制造TFT的過程 中打開。或者，通過在形成源極布線和漏極布線的同時形成導線172或173可以打開接觸 孔。在上述第一到第四種方法中，圖3A到5C中未示出，可通過預處理過程在襯底和門 電極層之間插入TiOx膜等等來提高它們之間的粘性。預處理過程可在形成源極布線、漏極 布線、柱體、像素電極、導體172、導體173等的情況下進行。作為預處理過程，可采用實施方 案和實施例中所述的處理。此外，優選在源電極和漏電極上形成防止雜質在TFT上擴散的鈍化膜(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膜的材料相同。或者，這些材料可以為疊層結構。此外，鈍 化膜可以由含絕緣材料顆粒的復合材料通過液滴釋放法形成。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優選由絕緣蓋膜或鈍化膜所覆蓋。實施例5在實施例5中，參考圖6A至6C解釋了根據本發明用于制造有源矩陣電致發光屏 板的方法。首先，如圖6A所示，根據實施例和實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形成于島型半導體的至少側面處。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 (—般來說為空穴注入電極(陽極))相連。在這種情況下，布線可以 以良好的覆蓋率光滑地形成，因為布線層下具有邊覆蓋。因此，可防止斷裂(圖6B)。此外，可形成具有疊層構造的像素電極126。例如，采用疊層構造的ITS0，其中TFT 側ITS0的氧化硅濃度優選設定成低濃度(1到6原子％ )，發光元件側ITS0的氧化硅濃度 優選設定成高濃度(7到15原子％ )。像素電極126的表面可以通過CMP平整化或者通過 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的導電層內部釋放出來，所述導電層通過光刻膠剝離過程、水清洗(水洗滌)過程、紫外線照 射過程等等形成。因此，硅、氧化硅、氮化硅等等沉積在導電層表面或表面附近的層內，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提(bank)所 覆蓋。作為提141，優選采用具有Si-0鍵和Si-CHX#、由有機樹脂如丙烯酸、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，形成含有機化合物(也稱為電致發光層，下文中稱為“有機化合物層142”) 的層，以便與提141開口處的像素電極126相接觸。該有機化合物層142可由單層或疊層 構成。例如，該有機化合物層142可具有構造1)陽極/空穴注入層/空穴傳輸層/發光 層/電子傳輸層/陰極；2)陽極/空穴注入層/發光層/電子傳輸層/陰極；3)陽極/空 穴注入層/空穴傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極；4)陽極/空穴注入層 /空穴傳輸層/發光層/空穴阻斷層/電子傳輸層/陰極；5)陽極/空穴注入層/空穴傳 輸層/發光層/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)以覆蓋有機化合物層142。電子注入電極143可 通過已知的具有低逸出功的材料制成，如&、41、0^、1%4§、或々11^。通過在提141的開口 處重疊像素電極126、有機化合物層142和電子注入電極143可形成發光元件146。鈍化膜 144形成于電子注入電極143之上(圖6C)。上述發光元件由插在電極對之間含有有機化合物或無機化合物的疊層式發光層 構成，其分別具有不同的載體傳輸性質。空穴從電極注入而電子從另一電極注入。該發光 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發射中心，并且當 受激分子回到基態時以光的形式輻射能量的現象。形成電極的材料的逸出功大小(從金屬 或半導體的表面將電子吸引到該表面之外所需的最小能量)是該發光層的空穴注入和電 子注入性質的指標。用于注入空穴的電極優選具有大逸出功，而用于注入電子的電極優選 具有小逸出功。優選在相對襯底145上形成波長板、偏振板、以及抗反射膜。作為波長板，可順序 形成X/4和X/2以設定慢軸。為完成圖6C中所示的狀態，優選通過不易漏氣的氣密性保護膜(多層膜、紫外固 化樹脂膜等等)或覆蓋材料包裝該發光元件以防暴露于空氣中。實施例6在實施例5中，解釋了根據本發明制造的底發光裝置，如圖6C所示。實施例6中， 解釋了圖7A所示的頂發光裝置和圖7C所示的雙重發光裝置，其分別根據本發明制造。首先說明雙重發光裝置。作為空穴注入電極的材料，可以采用如實施例5中所用 的透明導電膜，如IT0、ITS0、Zn0、IZ0或GZ0。在用ITS0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ITS0層。優選地，底ITS0層(位于源極布線或漏極布線側) 優選具有低濃度的氧化硅，頂ITS0層(位于發光層側)優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，并可提高向電致發光層注入空穴的效率。 當然，可通過層疊其它材料和ITS0(例如順序層疊IT0層和ITS0層)來制成像素電極。或 者，可形成由其它材料構成的疊層。
作為電子注入電極143，可使用厚度在1到lOnm的薄鋁膜，即含由痕量Li或類似 物的鋁膜來透過發光層中產生的光線。這樣，可獲得頂和底表面都能發出發光元件中所產 生的光線的雙重發光裝置(圖7C)。在圖7A到7C中，附圖標記141和142表示提；142為有機化合物層；144為鈍化 膜；145為相對襯底；而146為發光元件。接著，參見圖7A說明頂發光裝置。一般來說，光線從襯底對側發出(上方)的頂 發光裝置可通過以下步驟獲得如圖7B所示的用作空穴注入電極的像素電極126和底發 光式電子注入電極143交換，含有機化合物的層反向層疊以翻轉TFT (采用n型TFT)的極 性。在電極和含有有機化合物的層反向層疊如圖7A中所示的情況下，通過含不同濃度氧化 硅的發光氧化物導電層構成的疊層構造制成像素電極126可得到具有改善的發光效率和 低功耗的高穩定性發光裝置。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。實施例7采用了實施例4中所述的液晶顯示屏板或實施例5、6中所述的電致發光屏板的電 器實例有，電視接收裝置、便攜書(電子書)、手機，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光元件的顯示模塊2002設置 在外殼2001中；接受器2005接收綜合電視廣播，并通過調制解調器2004連接到無線或有 線通信網從而單向(發射器到接收器)和雙向(發射器和接收器之間，或者接收器之間) 交換信息。該電視接收裝置可通過設在外殼中或無線遙控器2006中的開關來操控。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 來顯示頻道或音量的小屏幕2008。主屏幕2003可通過具有良好視角的電致發光顯示模塊 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光顯示模塊制成。圖9B顯示了由主體3101、顯示部分3102、3103、存儲介質3104、操作開關3105、天 線3106等等構成的便攜書(電子書)。圖9C表示了一種手機。附圖標記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0可以任意改 變。該手機還包括聲音輸出部分3005、操作鍵3006、電源開關3007、聲音輸入部分3008、天 線 3009。實施例8根據本發明的半導體元件優選通過圖10中所示的液滴釋放系統制成。首先，進行 電路設計，如CAD、CAM、CAE等等，并通過電路設計工具800確定薄膜和對齊標記的預定設 計。將包括設計好的薄膜和對齊標記設計的薄膜圖案數據801輸入計算機802，以便 通過信息網絡如存儲介質或LAN(局域網)來控制液滴釋放裝置。根據薄膜圖案的數據801， 在液滴釋放裝置803的其它噴嘴(用于從細小端部開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，其中儲存有形成薄膜的材料的復合材料，或者其連接著儲存有該復合材料的罐；然后，確定液滴釋放裝置803掃描路徑(移動路徑)。在預先確定了 最佳噴嘴的情況下，只需要確定噴嘴的移動路徑。對齊標記817通過光刻技術或激光在將會有薄膜的襯底804上形成。將具有對齊 標記的襯底放在液滴釋放裝置中的臺816上，該對齊標記的位置由安裝在該裝置中的成像 工具805測得，然后，其作為位置信息807通過圖像處理裝置806輸入計算機802中。計算 機802驗證通過CAD等方法設計的薄膜圖案的數據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對齊。之后，通過控制器808控制的液滴釋放工具803按照預定的掃描路徑釋放復合材 料818，并形成預期的薄膜圖案809。通過選擇釋放口的直徑可以適當的控制釋放量。然 而，釋放量會隨一些條件而發生輕微變化，例如釋放口的移動速度、釋放口和襯底之間的距 離、復合材料的釋放速度、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。優選預先通過實驗或估算確定最佳條件，并且優選將這些結果對每種復合材料建立數 據庫。作為薄膜圖案數據的有，用于例如液晶顯示器或電致發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襯底的導電膜的循環電路圖示 意圖。附圖標記821表示所說的門極布線；822是源極信號線(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是對齊標記。當然，薄膜圖案809 對應于薄膜圖案信息中的門極布線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 噴嘴具有多個釋放口 813、814和815。上述薄膜圖案809通過在噴嘴810中選擇預定的釋 放口 813而形成。液滴釋放工具803優選具有多個不同釋放口、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生產時間。釋放口之間的距離優選越窄越好。此外， 液滴釋放工具803優選具有長度在lm以上的噴嘴，以便在大小在1 X lm或以上或其兩三倍 大的襯底上高通量地進行釋放。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 大塊區域如矩形區域上制圖。一個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規格而不能變窄的情況下，噴嘴間距可設計成 顯示器中像素的整數倍。這樣，如圖11A和11B中所示，通過移動襯底804可將復合材料釋 放于襯底804上。作為成像工具805，可采用利用半導體元件將強弱光轉換成電信號的照相 機CCD(電耦合裝置)。上述方法是為了通過液滴釋放裝置803沿著預定的路徑掃描臺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809沿著薄膜圖案的數據801確定的路徑在XY0方向上傳送。在液滴釋放裝置803具有多個噴嘴的情況下，需要確定具有最佳直徑釋放口的噴嘴，其儲存有包含形成薄膜的材 料的復合材料，或者連接著用于儲存該復合材料的罐。此外，可以使用具有多余量的多個噴嘴。例如，當噴嘴812(或811)首先釋放復合 材料時，可以控制釋放條件以便噴嘴810與噴嘴812(或811)同時釋放復合材料。因此，就 算前噴嘴出現某些問題例如釋放口阻塞，復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題。上述方法只利用了噴嘴810的一種預定釋放口來形成薄膜圖案809。或者如圖12A 到15C中所示，根據要形成的行寬或薄膜厚度，可使用多個噴嘴來釋放復合材料。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，使用了由不同大小札、R2和> R2 > R3)的三個噴嘴251到253構成的液 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 造成的具有不規則性的部位處選擇性地釋放復合材料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選擇性釋放復合材料247 (圖12D或 13C)。該方法可有效地用于制造較大的導體如像素電極。該方法可制造沒有不規則度的平 面圖案。圖14表示了布線圖案248形成于襯底240上的狀態。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表示了通過順序地釋放復合材料以填充開口部分213來形成，例如 導電膜的方法。附圖標記210表示襯底；211為半導體或導體；而212為絕緣體。絕緣體 212具有開口 213。通過包括多個噴嘴251到253的液滴釋放工具釋放復合材料，所述噴嘴 設置成多行，釋放口在上述各行的同軸方向排列。開口直徑由下向上變大。首先，通過釋放 口直徑為R3的噴嘴253將復合材料填充到開口 213中直至底部(圖15A)。然后，通過釋放 口直徑為R2的噴嘴252將復合材料填充到開口 213中直至中部(圖15B)。再接著，通過釋 放口直徑為禮的噴嘴251將復合材料填充到開口 213中直至頂部(圖15C)。根據該方法， 通過釋放復合材料填充開口可形成平面導電層。這樣，具有高長寬比開口的絕緣體212可 在不產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包括用于輸入表示薄膜圖案的數 據的輸入工具；用于設定噴嘴移動路徑以釋放含形成薄膜的材料的復合材料的設定工具； 用于檢測形成于襯底上的對齊標記的成像工具；以及用于控制噴嘴移動路徑的控制工具。 因此，在液滴釋放過程中需要精確控制噴嘴或襯底移動路徑。通過在計算機中安裝控制復 合材料釋放條件的程序以便控制液滴釋放系統，可以精確地控制條件，例如襯底或噴嘴的 移動速度、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，可以在預定的部位以較短的生產時間精確和高通量地制造預定寬度、厚度 和形狀的薄膜或布線。而且，可以提高生產產量，包括利用薄膜或布線制成的半導體元件， 如TFT ；利用半導體元件制造的發光裝置，如液晶顯示器或有機電致發光顯示器；LSI或類 似物。尤其是，根據本發明，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，可以低成本和高產量地制造大小在lXlm或以上或其兩三倍大的大面積半導體 襯底。工業實用件根據本發明，通過上述方法形成源極區和漏極區，用作溝道區的部分被用作溝道 保護膜的絕緣膜所覆蓋，從而形成島形半導體膜。因此，由于不需要光刻膠掩模，可以簡化 工藝過程。如上所述，本發明的一方面在于提供形成半導體元件的新手段，其結合了利用源 電極和漏電極金屬掩模去除單一導電性半導體膜的方法，和用于形成溝道保護膜以防止溝 道區移動的專用于溝道保護型的方法。根據上述構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制造半導體元件。因此，半導體元件及制造該半導體元件的方法 適用于提供最佳的構造以及具有適當條件通過液滴釋放法有效制成的工藝。
權利要求
一種電致發光顯示器，所述電致發光顯示器包括形成于襯底整個表面上的包含氧化鈦的層；形成于所述包含氧化鈦的層上的門電極層；與門電極層頂表面和包含氧化鈦的層的頂表面接觸形成的門極絕緣膜；形成于所述門極絕緣膜上的半導體膜；形成于所述半導體膜上的一對n型雜質區；插在該對n型雜質區之間并形成于所述半導體膜一部分上的絕緣膜；形成于該對n型雜質區上的導電層；和與所述導電層電連接的像素電極；其中所述絕緣膜與所述導電層接觸；其中所述絕緣膜被形成為具有疊層結構；且其中所述門電極層由透明導電膜形成。
2.一種電致發光顯示器，所述電致發光顯示器包括 形成于襯底整個表面上的包含氧化鈦的層； 形成于所述包含氧化鈦的層上的門電極層；與門電極層頂表面和包含氧化鈦的層的頂表面接觸形成的門極絕緣膜； 形成于所述門極絕緣膜上的半導體膜； 形成于所述半導體膜上的一對η型雜質區；插在該對η型雜質區之間并形成于所述半導體膜一部分上的厚度為IOOnm或更大的絕緣膜；形成于該對η型雜質區上的導電層；和 與所述導電層電連接的像素電極； 其中所述絕緣膜與所述導電層接觸； 其中所述絕緣膜被形成為具有疊層結構；且 其中所述門電極層由透明導電膜形成。
3.一種電致發光顯示器，所述電致發光顯示器包括 形成于襯底整個表面上的包含氧化鈦的層； 形成于所述包含氧化鈦的層上的門電極層；與門電極層頂表面和包含氧化鈦的層的頂表面接觸形成的門極絕緣膜； 形成于所述門極絕緣膜上的半導體膜； 形成于所述半導體膜上的一對η型雜質區；插在該對η型雜質區之間并形成于所述半導體膜一部分上的絕緣膜； 形成于該對η型雜質區上的導電層；和 與所述導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體膜中作為溝道區的部分的厚度小于其它半導體 膜的厚度，并且上面形成有絕緣膜的所述半導體膜中作為溝道區的部分的厚度在IOnm或 更大；其中所述絕緣膜與所述導電層接觸； 其中所述絕緣膜被形成為具有疊層結構；且其中所述門電極層由透明導電膜形成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的電致發光顯示器，其中所述絕緣膜包括至少一 種選自以下組的物質聚酰亞胺、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、烷基和芳烴基的取代基的物質。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的電致發光顯示器，其中所述電致發光顯示器被 包括在選自電視接收裝置、電子書和手機的至少一種中。
6.一種制造電致發光顯示器的方法，包括通過在襯底上釋放含有第一導電材料的復合材料而形成門電極層； 在所述門電極層上形成門極絕緣膜； 在所述門極絕緣膜上形成第一半導體膜；在所述第一半導體膜上形成含導電性類型雜質元素的第二半導體膜； 通過在所述含導電性類型雜質元素的第二半導體膜上釋放含有第二導電材料的復合 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去除所述含導電性類型雜質元素的第二半導體膜 而形成源極區和漏極區；在形成源極區和漏極區之后，在所述第一半導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去除第一半導體膜而形成島形半導體 膜；以及形成與源電極和漏電極之一電連接的像素電極。
7.一種制造電致發光顯示器的方法，包括 在襯底的至少一部分上形成包含鈦的層；通過在包含鈦的層上釋放含有第一導電材料的復合材料而形成門電極層； 在所述門電極層上形成門極絕緣層； 在所述門極絕緣層上形成第一半導體膜；在所述第一半導體膜上形成含導電性類型雜質元素的第二半導體膜； 通過在所述含導電性類型雜質元素的第二半導體膜上釋放含有第二導電材料的復合 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去除所述含導電性類型雜質元素的第二半導體膜 而形成源極區和漏極區；在形成源極區和漏極區之后，在所述第一半導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去除第一半導體膜而形成島形半導體 膜；以及形成與源電極和漏電極之一電連接的像素電極。
8.根據權利要求6或7所述的制造電致發光顯示器的方法，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、烷基和芳烴基的取代基的物質。
9.根據權利要求6或7所述的制造電致發光顯示器的方法，其中所述第一半導體膜的 所述一部分包含溝道區。
10.根據權利要求7所述的制造電致發光顯示器的方法，其中所述包含鈦的層包含氧化鈦。
11.根據權利要求6或7所述的制造電致發光顯示器的方法，其中所述電致發光顯示器 被包括在選自電視接收裝置、電子書和手機的至少一種中。
12.一種制造半導體元件的方法，所述方法包括通過在襯底上釋放含有氧化鋅(ZnO)的復合材料而形成門電極層； 在所述門電極層上形成門極絕緣膜；和 在所述門極絕緣膜上形成半導體膜。
13.根據權利要求12的制造半導體元件的方法，所述方法包括 在所述半導體膜上形成源極區和漏極區；形成作為溝道保護膜的絕緣膜，以覆蓋作為溝道區的部分；和 在不提供光刻膠掩模的情況下形成島形半導體膜。
14.根據權利要求12所述的制造半導體元件的方法，其中所述半導體元件被包括在選 自電視接收裝置、電子書和手機的至少一種中。
15.根據權利要求12所述的制造半導體元件的方法，其中所述復合材料具有0.5至 lOiim的粒徑。
16.根據權利要求12所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括 將所述襯底浸在電鍍溶液中。
17.根據權利要求12所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括在釋放所述復合材料之前，在至少將提供門電極層的部分上形成包含鈦的層。
18.根據權利要求12所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括 在釋放所述復合材料之前，對至少將提供門電極層的部分進行等離子處理。
19.一種制造半導體元件的方法，所述方法包括通過在襯底上釋放含有氧化鎵鋅(GZ0)的復合材料而形成門電極層； 在所述門電極層上形成門極絕緣膜；和 在所述門極絕緣膜上形成半導體膜。
20.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括 在所述半導體膜上形成源極區和漏極區；形成作為溝道保護膜的絕緣膜，以覆蓋作為溝道區的部分；和 在不提供光刻膠掩模的情況下形成島形半導體膜。
21.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，其中所述半導體元件被包括在選 自電視接收裝置、電子書和手機的至少一種中。
22.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，其中所述復合材料具有0.5至 lOiim的粒徑。
23.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括 將所述襯底浸在電鍍溶液中。
24.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括在釋放所述復合材料之前，在至少將提供門電極層的部分上形成包含鈦的層。
25.根據權利要求19所述的制造半導體元件的方法，所述方法還包括 在釋放所述復合材料之前，對至少將提供門電極層的部分進行等離子處理。
26.—種制造半導體元件的方法，所述方法包括 形成源極區和漏極區；形成作為溝道保護膜的絕緣膜，以覆蓋作為溝道區的部分；和 在不提供光刻膠掩模的情況下形成島形半導體膜。
27.根據權利要求26所述的制造半導體元件的方法，其中所述半導體元件被包括在選 自電視接收裝置、電子書和手機的至少一種中。
全文摘要
在常規TFT制成反向交錯式的情況下，形成島形半導體區域時需要通過曝光、顯影和液滴釋放來形成光刻膠掩模。這導致了處理次數和材料數量的增加。根據本發明，由于在形成源極區和漏極區之后，用作溝道區的部分被用作溝道保護膜的絕緣膜所覆蓋形成島形半導體膜，可以簡化工藝，并且這樣可以只利用金屬掩模而不用光刻膠掩模來制造半導體元件。
文檔編號H01L21/3205GK101853809SQ20101016792
公開日2010年10月6日 申請日期2004年11月5日 優先權日2003年11月14日
發明者神野洋平, 藤井巖 申請人:株式會社半導體能源研究所