电子器件、半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种利用适合于批量生产制造大衬底的液滴喷射法的制造工艺。通过液滴喷射法选择性地喷射导电膜的光敏材料溶液，选择性地暴露于激光光线，并且显影或蚀刻，由此只允许暴露于激光光线的区域留下，以及实现具有比由喷射形成的图案本身更微小图案的源极布线和漏极布线。源极布线和漏极布线的一个特征是，源极布线和漏极布线穿过岛状半导体层并且与它交叠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有由薄膜晶体管(在下文中，还称为TFT)构成 的电路的半导体器件和该半导体器件的制造方法。例如，本专利技术涉 及电子器件，其一部分装配有以液晶显示面板为代表的电光器件或 具有有机发光元件的发光显示器件。注意到，在该说明书中的半导体器件表示可以利用半导体特性 起作用的常用器件，且在该说明书中的半导体器件范畴包括所有类 型的器件，如电光器件、半导体电路和电子器件。
技术介绍
近年来，使用在具有绝缘表面的衬底上方形成的薄半导体膜(厚 度大约几至几百nm)形成薄膜晶体管(TFT )的技术已引起注意。 薄膜晶体管已广泛地用于电子器件如IC或电光器件中，特别地，已 积极地将这种薄膜晶体管开发用作图像显示器件的开关元件。作为典型的图像显示器件的有源矩阵型显示器件的应用范围广 泛，且随着屏幕尺寸增加，更加需要高分辨率、高孔径比或高可靠 性。为了实现可以以高速度运行的高性能的半导体器件，将更需要 具有低电阻布线材料的结构。参考文献1 (日本专利申请公开No. 2000-188251 )描述了一种 其中利用可以从喷嘴喷射抗蚀剂溶液以具有薄线性形状的器件在半 导体晶片上方形成膜的技术。
技术实现思路
在这种情形下，利用旋涂的成膜方法被用于许多制造工艺中。 当未来进一步增加衬底尺寸时，由于用于旋转大衬底的机械装置巨大或材料溶液的损耗或液体的浪费增加，所以利用旋涂的成膜方法 在批量生产方面具有缺点。在旋转矩形衬底以使其被涂上材料溶液的情况下；涂布的膜易于不均匀，即，涂布的膜易于具有以其旋转 轴为中心的圓点。本专利技术提供了利用适合于批量生产制造大衬底的 液滴喷射法的制造工艺。本专利技术提供了 一种利用由液滴喷射法形成的源极布线(还称为 源极电极)或漏极布线(还称为漏极电极)的大屏幕显示器，和该 大屏幕显示器的制造方法。根据本专利技术，通过液滴喷射法选择性地喷射导电膜的光敏材料 溶液，选择性地暴露于激光光线，并且显影或蚀刻，由此只允许暴 露于激光光线的区域留下，以及实现比由喷射形成的图案本身更微 小的布线图案。可选地，通过印刷法，如印刷技术中的纳米选择性 地形成导电膜的光敏材料，选择性地暴露于激光光线，并且显影或 蚀刻，由此只允许暴露于激光光线的区域留下，以及实现比由喷射 形成的图案本身更微小的布线图案。根据本专利技术，可以在用于形成导电图案(如源极布线或漏极布 线)的工艺中缩短诸如曝光步骤或显影步骤的工艺，还可以减少材 料的使用量，由此可以大大地减少成本。因此，本专利技术可以处理大 尺寸的衬底。导电膜的材料溶液包括诸如Ag、 Au、 Cu、 Ni、 Al、 Pt、 W或Mo 的金属或其合金、包含有机聚合物树脂的光敏树脂、光聚合引发剂、 光聚合单体、溶剂等。作为有机聚合物树脂，可以使用酚趁清漆树脂、丙烯酸共聚物、甲基丙酸烯共聚物、纤维素衍生物、环化橡胶 树脂等。如有必要，可将添加剂如敏化剂、敏化助剂、聚合抑制剂、增 塑剂、增稠剂、氧化抑制剂、分散抑制剂或沉淀抑制剂加入到导电 膜的材料溶液中。可以将光敏材料广泛地分成负型和正型。在使用负型光敏材料 的情况下，由于暴露的部分发生化学反应，所以只有由显影剂化学 反应的部分留下变成图案。在使用正型光敏材料的情况下，暴露的 部分发生化学反应，且由显影剂4匕学反应的部分被溶解而只留下未被暴露的部分，然后形成图案。在本专利技术中，在导电膜的材料溶液 中包括负光敏材料。作为负光敏材料，给出了包括在分子中的含有 一种或多种功能团如不饱和基团的单体、低聚物、聚合物中至少一种类型的材料；光敏化合物，如芳香重氮化合物、芳香氮化物化合 物或有机卣化物化合物；重氮基树脂；等。而且，由于基于激光照射的精确度确定布线的宽度，所以不管 滴入液滴的量或粘性或喷嘴直径都可以获得所希望的布线宽度。一 般，由从喷嘴喷射的材料溶液和村底之间的接触角来改变布线宽度。 例如，从典型的喷墨装置的一个具有50pmx 50win直径的喷嘴喷射 的液滴量是30至200pl，且获得的布线宽度是60至300 ym。通过根据本专利技术进行激光曝光，可以获得具有窄宽度的布线(例如，0.5 至10ym的电极宽度)。从具有比典型的喷嘴直径更细直径的喷嘴 喷射的材料溶液的量是0. 1至40pl，且获得的布线宽度是5至100 jLi m。在通过液滴喷射法形成布线图案的情况下，可从喷嘴断续地一 滴一滴地喷射点状的导电膜的材料溶液，或可连续地喷射导电膜的 材料溶液以便液滴连成线状。在本专利技术中，可通过以点状或线状喷 射导电膜的材料溶液适当地形成布线图案。在形成具有相对宽的宽 度的布线图案的情况下，通过从喷嘴连续地喷射材料溶液形成布线 图案，以便材料溶液连成线状会带来更好的产量。在通过液滴喷射法形成布线图案之前，优选在衬底的整个表面 或所选的面积上方预先形成用于提高粘性的基层。可选地，可对基 底进行预处理。作为基层的形成，可进行处理，使得通过喷洒法或 溅射法在整个表面上方滴加光催化剂材料(钛氧化物(TiOx)、钛酸 锶(SrTi03)、硒化镉(CdSe)、钽酸钾(KTa03)、硫化镉(CdS)、 氧化锆(ZrQ2)、氧化铌(Nb2Os)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe203)、 氧化鴒(wo3))。可选地，可进行处理，使得通过喷墨法或溶胶-凝胶法选择性地形成有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸或利用具有由硅 (Si)氧(0)键形成的架构且包括氢、氟化物、烷基基团和芳香烃 中的至少一种作为取代基的材料涂布的绝缘膜)。光催化剂物质指的是一种具有通过用紫外区中的光(400 mn或更小的波长，优选，380 nm或更小)照射产生光催化活性的光催化 剂功能的物质。如果通过以喷墨法为代表的液滴喷射法将混合到溶 剂中的导体喷射到光催化剂物质上，可以实现微小的绘图。在向TiOx发射光之前，TiOx具有亲脂性质但没有亲水性质，即， TiOx具有斥水性质(water-shedding property )。然而，通过光照 射，TiOx产生光催化活性，且具有亲水性质而失去亲脂性质。而且， 根据光照射时间，TiOx能够同时具有亲脂性质和亲水性质。通过将过渡金属(Pd、 Pt、 Cr、 Ni、 V、 Mn、 Fe、 Ce、 Mo或W) 掺杂到光催化剂物质中，可以提高光催化活性，或者用可见光区域 中的光(400至800nm的波长)可以产生光催化活性。由于根据光 催化剂物质可以确定光波长，所以光照射意味着发出具有可以产生 光催化剂物质的光催化活性的波长的光。亲水性质意味着较容易被水润湿的性质。超亲水性质指的是具 有30。C或更小、尤其是5'C或更小的接触角的状态。另一方面，斥 水性质指的是具有90。C或更大接触角难以被水润湿的性质。同样， 亲脂性质指的是较容易被油润湿的性质，而斥油性质(oi 1 -shedding property)指的是难以被油润湿的性质。而且，接触角指的是由表 面和在滴加的液滴边缘处的液滴士刀线形成的角。在导电膜的材料溶液具有流动性质或流动性质在烘焙时增加的 情况下，当通过液滴喷射法利用导电膜的材料溶液形成布线时，存 在由于液滴的滴入而引起的难以形成微小图案的危险。在布线之间 的间隔窄的情况下，存在图案彼此接触的危险。根据本专利技术，即使 由于液滴的滴入图案变宽，通过将光敏材料混合到导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源矩阵液晶显示器件，包括：　形成于衬底上方的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：　栅电极；　形成于所述栅电极上方的栅绝缘膜；和　包含金属氧化物的半导体膜，其中金属包括铟；和　与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。

【技术特征摘要】
JP 2005-2-3 2005-0273121. 一种有源矩阵液晶显示器件，包括形成于衬底上方的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极；形成于所述栅电极上方的栅绝缘膜；和包含金属氧化物的半导体膜，其中金属包括铟；和与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。2. —种有源矩阵EL显示器件，包括 形成于村底上方的薄膜晶体管，所i^膜晶体管包括栅电极；形成于所i^栅电极上方的M,;和 包含^属氧化物的半^^膜，其中ir属包括铟；和 与所0膜晶体管电连接的像素电极。3. —种有源矩阵液晶显示器件，包括 形成于衬底上方的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极；形成于所述栅电极上方的栅绝,；和 包含金属氧化物的半^H^膜，其中^r属包括铟；形成于所述半f^膜上的绝缘膜；和形成于所述绝缘膜上并与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。4. 一种有源矩阵EL显示器件，包括 形成于衬底上方的薄膜晶体管，所 膜晶体管包括栅电极；形成于所述栅电极上方的栅绝,；和 包^^属氧化物的半^^膜，其中金属包^40;形成于所述半^^膜上的绝缘膜；和形成于所述绝缘膜上并与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。5. —种有源矩阵液晶显示器件，包括 形成于衬底上方的薄膜晶体管，所*膜晶体管包括栅电极；形成于所述栅电极上方的栅绝緣度；和 包^属氧化物的半!^^膜，其中金属包括铟； 形成于所述半!M^膜上的包含i^;^料的绝缘膜；和 形成于所述绝缘膜上并与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。6. —种有源矩阵EL显示器件，包括 形成于衬底上方的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极；形成于所述栅电^LL方的M,;和 包含金属氧化物的半H^膜，其中金属包括铟； 形成于所述半^^膜上的包含i^A^料的绝缘膜；和 形成于所述绝缘膜上并与所述薄膜晶体管电连接的像素电极。7. —种有源矩阵液晶显示器件，包括 形成于村底上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：前川慎志，桑原秀明，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]