具有涂敷膜的薄膜器件、液晶屏以及薄膜器件的制造方法技术

借助于涂敷液体后进行热处理，形成构成ＴＦＴ的绝缘膜、硅膜及导电膜中的任一种薄膜。利用旋转涂敷器（１０２），把从涂敷液保管部（１０５）供给的、包含薄膜成分的液体旋转涂敷到基板上。在热处理部（１０３）中，对涂敷了涂敷液的基板进行热处理，在基板上形成涂敷膜。进而，进行激光退火等，提高结晶性、致密性、或粘附性中的任一种膜质。借助于以油墨喷射方式涂敷这种涂敷液及保护液，可提高药液的使用效率，并且，可以形成图形化了的涂敷膜。本发明专利技术的薄膜器件借助于利用廉价、产量高、涂敷液使用效率高的制造装置来制造ＴＦＴ，大幅度削减初期投资及液晶显示装置的成本。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有薄膜晶体管(下面，略为TFT)等薄膜层叠结构的薄膜器件及其制造方法，特别是涉及初期设备投资少、可以以低成本制造的薄膜器件及其制造方法。本专利技术进而涉及使用了这种薄膜器件的液晶屏及电子装置。
技术介绍
近年来，使用了这种薄膜器件的液晶显示装置用于笔记本式个人计算机、车载用的导航系统、摄像机、各种携带式信息装置等中，其应用领域及生产数量正好迅速扩大。这依赖于液晶显示装置价格的降低，以及扩大了画面尺寸、提高了分辨率、低耗电化等性能的改善。但是，为了进一步扩大市场、扩大应用领域，要求进一步降低成本。液晶显示装置的主流是，把TFT作为象素用开关元件的有源矩阵型液晶显示装置。这种液晶显示装置是在TFT基板与形成共同电极的对置基板之间封入液晶而构成的，该TFT基板以矩阵状形成TFT及连接到TFT上的象素电极。附图说明图17示出TFT基板60的主要部分。图17中，在列方向上布线的多条源(极)线或数据信号线S1、S2、……Sn与在行方向上布线的多条栅(极)线或扫描信号线G1、G2、……Gm的各交点附近的象素位置上形成TFT61。把TFT61的源极连接到源线上，把漏极连接到象素电极62上。基于从栅线供给的扫描定时信号，把从漏线供给的数据信号通过TFT61施加到象素电极62上。借助于象素电极62与共同电极(未图示)之间的电场，改变液晶的状态，对其进行显示驱动。液晶显示装置借助于向TFT基板60与对置基板之间封入液晶等的屏装配、驱动源线及栅线的驱动电路的安装等而构成，但是，其成本在很大程度上依赖于TFT基板60的成本。而且，TFT基板60的成本依赖于TFT的制造方法。驱动电路的一部分借助于TFT构成其能动元件，也有在TFT基板60上形成其能动元件的，特别是在此情况下，TFT基板的成本在液晶显示装置成本中所占的比例增大。在这里，TFT具有由多个薄膜构成的薄膜层叠结构，这种多个薄膜至少具有包括绝缘层、导电层、源、漏及沟道区的硅半导体层。TFT的成本在很大程度上依赖于该薄膜层叠结构的制造成本。在形成该薄膜层叠结构中的绝缘层时，因为采用NPCVD(正常压力化学汽相淀积)时膜厚的均匀性差，所以，一般采用LPCVD(低压化学汽相淀积)及PECVD(等离子体增强的化学汽相淀积)。借助于溅射，形成以金属代表的导电层。还利用PECVD及LPCVD形成用于形成硅半导体层的硅膜。进而，对该硅膜采用借助于离子打入法及离子掺杂质法引入杂质的方法。或者，成为源·漏区的高浓度杂质区采用借助于CVD装置、利用杂质涂料的硅膜来形成的方法。在上述各种形成膜中使用的CVD装置、溅射装置等任一种装置都是在真空下进行处理的真空处理装置，需要大规模的真空排气设备，增大了初期投资的成本。进而，在真空处理装置中，借助于真空排气、基板加热、成膜、以曲轴的顺序输送基板，来完成成膜等处理。因此，必须把气氛从大气置换成真空，在产量上也有限度。还有，离子打入装置及离子掺杂质装置基本上也是真空处理装置，产生与上述相同的问题。进而，在这种离子打入装置及离子掺杂质装置中，需要等离子体生成、离子引出、离子质量分析(在离子打入装置的情况下)、离子加速、离子聚焦、离子扫描等极其复杂的机构，使初期投资颇为昂贵。这样，用于制造薄膜层叠结构的薄膜形成技术及其加工技术基本上与LSI制造技术相同。因而，降低TFT基板成本的主要手段为，使形成TFT的基板尺寸大型化、提高薄膜形成及其加工工序的效率、以及提高成品率。但是，以降低成本及制造大型液晶显示装置为目的使基板尺寸大型化，不仅成为基板在真空处理装置内高速输送的障碍，而且存在着由于成膜工序的热应力使基板容易产生裂纹等问题，提高成膜装置的产量极为困难。还有，基板尺寸的大型化同时迫使成膜装置大型化。结果是，由于起因于真空排气体积增大的成膜装置价格的提高，引起初期投资的进一步增大，难于最终使成本大幅度降低。再者，提高TFT的成品率是降低成本的有力手段，但是，成品率现已达到近于极限，情况是，在数字上也难于大幅度地提高成品率了。还有，各种层为了构图而进行光刻工序。在这种光刻工序中，需要保护膜涂敷工序、曝光工序、显像工序。此后，进而需要蚀刻工序、保护膜去除工序，用于构图的工序也是使薄膜形成方法工序数增多的主要原因。这也是使薄膜器件制造成本提高的原因。有关这种光刻工序中的保护膜涂敷工序，在滴到基板上的保护膜液中，在旋转涂敷后作为保护膜残留下来的数量不到1％，也存在着保护膜液利用效率低的问题。还有，作为代替曝光工序中使用的大型曝光装置的低成本方法，提案了印刷法等，但是，存在着加工精度等问题，并未达到实用。如上所述，市场对当前的液晶显示装置要求大幅度降低价格，但是，情况是TFT的成本难于大幅度降低。本专利技术的目的在于，提供这样的薄膜器件及其制造方法能够不使用真空处理装置就把用于液晶显示基板等上的薄膜层叠结构的一部分薄膜或全部薄膜成膜，降低初期投资成本及运行成本，同时，提高产量，进一步大幅度地降低制造成本。本专利技术的另一个目的在于，提供能够借助于涂敷膜形成薄膜，谋求降低成本，使其接近于CVD膜、溅射膜特性的薄膜器件及其制造方法。本专利技术的再一个目的在于，提供能够在借助于涂敷膜形成薄膜时，减少涂敷液的消耗量，谋求降低成本的薄膜器件及其制造方法。本专利技术的再一个目的在于，提供能够不使用光刻工序就可以把形成膜构图，进一步谋求降低成本的薄膜器件及其制造方法。本专利技术的再一个目的在于，提供能够通过借助于涂敷膜形成象素电极，使与液晶接合的面平坦化的薄膜器件、使用了这种器件的液晶显示屏以及电子装置。本专利技术的再一个目的在于，提供能够把布线层靠用作黑矩阵的遮光层、而且数值孔径大的薄膜器件、液晶屏及使用了这种器件的电子装置。本专利技术的再一个目的在于，提供能够通过使用低成本的薄膜器件、谋求降低成本的液晶屏及电子装置。专利技术的公开根据本专利技术的一种形态，在具有由包含至少1层绝缘层及至少1层导电层的多层薄膜构成的薄膜层叠结构的薄膜器件中，其特征在于， 利用涂敷了包含该薄膜构成成分的液体以后再进行热处理所获得的涂敷膜(除了以硅氧烷键作为基本结构的施涂玻璃膜以外)来形成上述薄膜层叠结构中的至少1层上述薄膜。该薄膜器件的制造方法包括下列工序把包含该薄膜构成成分的涂敷液涂敷到基板上的工序；对上述基板上的涂敷面进行热处理，形成涂敷膜(除了以硅氧烷键作为基本结构的旋涂玻璃膜以外)的工序。本专利技术使薄膜层叠结构中的至少1层不依靠真空处理装置，而是作为涂敷膜形成。作为这种涂敷膜，已知的有作为平坦化层使用的、以硅氧烷键作为基本结构的旋涂玻璃(SOG)膜。但是，存在着有机SOG膜对于氧等离子体处理容易受到腐蚀、无机SOG膜膜厚为数千时也容易产生裂纹的问题，故几乎不以单层用于层间绝缘膜等，而以作为CVD绝缘膜的上层的平坦化层使用为限度。本专利技术借助于这种SOG膜以外的涂敷膜来形成构成薄膜层叠结构的绝缘层及导电层本身，同时，还可以使薄膜平坦化。这种涂敷膜能够不依靠CVD装置及溅射装置等真空处理装置而形成，因此，与现有相比较，能够以极少的投资构建生产线，能够提高制造装置的产量，能够大幅度地削减薄膜器件的成本。作为上述薄膜层叠结构，其对象为包含半导体层的结构，包含薄膜晶体管的结构，包含底层绝缘层及上层保护用绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜器件，具有由包含至少一层绝缘层及至少一层导电层的多层薄膜构成的薄膜层叠结构，其特征在于：利用涂敷了包含该薄膜构成成分的液体以后再进行热处理所获得的涂敷膜（除了以硅氧烷键作为基本结构的旋涂玻璃膜外）来形成所述薄膜层叠结构中的至少一层所述薄膜。

【技术特征摘要】
JP 1996-5-15 120653/96;JP 1996-9-19 248071/96;JP 11.一种薄膜器件，具有由包含至少一层绝缘层及至少一层导电层的多层薄膜构成的薄膜层叠结构，其特征在于利用涂敷了包含该薄膜构成成分的液体以后再进行热处理所获得的涂敷膜(除了以硅氧烷键作为基本结构的旋涂玻璃膜外)来形成所述薄膜层叠结构中的至少一层所述薄膜。2.根据权利要求1中所述的薄膜器件，其特征在于所述薄膜层叠结构包含半导体层。3.根据权利要求2中所述的薄膜器件，其特征在于所述薄膜层叠结构包含具有硅半导体层、栅绝缘层、栅极的薄膜晶体管，该硅半导体层具有源区、漏区以及在其间的沟道区。4.根据权利要求3中所述的薄膜器件，其特征在于在所述薄膜晶体管的下层还具有底层绝缘层。5.根据权利要求3或4中所述的薄膜器件，其特征在于还包括连接到所述源区上的源极；连接到所述漏区上的漏极；使所述栅极、源极及漏极绝缘的一层以上的层间绝缘层。6.根据权利要求3-5中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于在所述薄膜晶体管的上层还具有保护用绝缘层。7.根据权利要求3-6中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于利用所述涂敷膜形成在所述薄膜层叠结构中包含的全部所述绝缘层。8.根据权利要求4-6中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于利用所述涂敷膜形成所述栅绝缘层以外的全部所述绝缘层。9.根据权利要求1-6中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于利用所述涂敷膜形成在所述薄膜层叠结构中包含的二层以上的所述薄膜。10.根据权利要求1-9中任一权项所述的薄膜器件装置，其特征在于利用涂敷包含具有Si-N键的聚合物的液体、并且在氧气氛中完成第一热处理所获得的SiO2涂敷膜形成所述至少一层的绝缘层。11.根据权利要求10所述的薄膜器件，其特征在于在所述第一热处理后，在高于该第一热处理的高温下对所述至少一层的绝缘膜完成第二热处理，使其界面比所述第一热处理后更洁净。12.根据权利要求2-9中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于所述半导体层涂敷了包含硅粒子的液体，并且使完成了第一热处理的硅涂敷膜中含有杂质。13.根据权利要求12中所述的薄膜器件，其特征在于所述半导体层在所述第一热处理后，在高于该第一热处理的高温下完成第二热处理，使其结晶性比所述第一热处理后更加提高。14.根据权利要求1-9中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于利用涂敷包含导电性粒子的液体且完成了第一热处理的导电性涂敷膜形成所述至少一层的导电层。15.根据权利要求14中所述的薄膜器件，其特征在于所述至少一层的导电层在所述第一热处理后，在高于该第一热处理的高温下完成第二热处理，使其电阻比所述第一热处理后更低。16.根据权利要求14中所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性涂敷膜为涂敷ITO膜。17.根据权利要求16中所述的薄膜器件，其特征在于在所述涂敷ITO膜表面上完成了金属电镀。18.根据权利要求13-17中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于所述至少一层的导电层还具有借助于溅射在其接触面上形成的导电性溅射膜。19.根据权利要求1中所述的薄膜器件，其特征在于所述薄膜层叠结构包括象素开关元件及象素电极，把该象素开关元件配置到在多条数据线与多条扫描线的各交点附近形成的每一个象素上，把该象素电极连接到该象素开关元件上。20.根据权利要求19中所述的薄膜器件，其特征在于所述象素开关元件为薄膜晶体管。21.根据权利要求20中所述的薄膜器件，其特征在于所述薄膜晶体管包含电连接到所述数据线上的源区，电连接到所述扫描线上的栅极，电连接到所述象素电极上的漏极；利用导电性涂敷膜形成所述象素电极。22.根据权利要求21中所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性涂敷膜为涂敷ITO膜。23.根据权利要求21或22中所述的薄膜器件，其特征在于所述薄膜晶体管具有在所述栅极表面那一边上形成的层间绝缘膜；所述数据线及所述象素电极分别通过在所述层间绝缘膜上形成的接触孔电连接到所述源区及所述漏区上。24.根据权利要求23中所述的薄膜器件，其特征在于所述层间绝缘膜具有位于下层那一边上的下层侧层间绝缘膜及在该下层侧层间绝缘膜的表面上形成的、上层那一边的层间绝缘膜；所述数据线通过在所述下层侧层间绝缘膜上形成的第一接触孔电连接到所述源区上；所述象素电极通过在所述下层侧层间绝缘膜及所述上层侧层间绝缘膜上形成的第二接触孔电连接到所述漏区上。25.根据权利要求23或24中所述的薄膜器件，其特征在于把利用所述导电性涂敷膜形成的象素电极通过导电性溅射膜与所述漏极电连接起来。26.根据权利要求25中所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性溅射膜为溅射ITO膜。27.根据权利要求25或26中所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性涂敷膜与所述导电性溅射膜为同一图样。28.根据权利要求25或26中所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性涂敷膜的外边部位于比所述导电性溅射膜的外边部更靠外侧的位置上。29.根据权利要求25-28中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性溅射膜与所述数据线位于同一层内，并且，利用同一金属材料形成。30.根据权利要求25-28中任一权项所述的薄膜器件，其特征在于所述导电性溅射膜位于所述数据线的上层上。31.根据权利要求23中所述的薄膜器件，其特征在于所述层间绝缘膜包括位于下层那一边的下层侧层间绝缘膜以及在该下层侧层间绝缘膜的表面层叠的上层侧层间绝缘膜，在所述上层侧层间绝缘膜的表面，设置与所述数据线在同一层内形成的导电性溅射膜；所述数据线通过在所述下层侧层间绝缘膜上形成的第一接触孔电连接到所述源区上；所述导电性溅射膜通过在所述上层侧层间绝缘膜及所述下层侧层间绝缘膜上形成的第二接触孔电连接到所述漏区上；使所述导电性涂敷膜层叠到所述导电性溅射膜的表面上。32.根据权利要求23中所述的薄膜器件，其特征在于所述层间绝缘膜包括位于下层那一边的下层侧层间绝缘膜以及在该下层侧层间绝缘膜的表面层叠的上层侧层间绝缘膜，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤田坂一夫，下田达也，神户贞男，宫沢和加雄，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]