專利名稱：顯示裝置的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)顯示裝置的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以液晶顯示器(LCD)和場(chǎng)致發(fā)光(EL)顯示器為代表的、作為替代傳統(tǒng)CRT顯示裝置的平板顯示器(FPDs)已經(jīng)得到廣泛關(guān)注。尤其是，開發(fā)配備有大尺寸有源矩陣液晶面板的大面積液晶電視裝置已經(jīng)成為液晶面板生產(chǎn)者的主要問(wèn)題。此外，近年來(lái)大面積EL電視裝置的發(fā)展跟隨著液晶顯示裝置的發(fā)展。
將利用非晶硅的薄膜晶體管(在下文中，也稱為TFT)用作驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)液晶顯示裝置或EL顯示裝置(在下文中也稱之為光發(fā)射顯示裝置)中每個(gè)像素的半導(dǎo)體元件。
同時(shí)，由于液晶材料等原因，使視角特性和高速操作受到限制，從而使傳統(tǒng)的液晶電視裝置在圖像去模糊方面具有缺點(diǎn)。近年來(lái)，已將OCB(光學(xué)補(bǔ)償彎曲)模式作為一種新的顯示模式，用于解決上述問(wèn)題(見非專利文獻(xiàn)1)。
非專利文獻(xiàn)1Yasuaki Nagahiro等人，Nikkei Microdevices’Flat PanelDisplay2002年年鑒，Nikkei BP Marketing公可，2001年10月，102-109頁(yè)。
然而，當(dāng)利用流過(guò)其中的直流電流對(duì)使用非晶形半導(dǎo)體膜的TFT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，閾值容易發(fā)生變化，從而很容易導(dǎo)致TFT的特性發(fā)生變化。因此，會(huì)導(dǎo)致在將上述使用非晶形半導(dǎo)體膜的TFT用在開關(guān)像素內(nèi)的光發(fā)射顯示裝置的亮度發(fā)生波動(dòng)。上述現(xiàn)象在對(duì)角線為30英寸或更大尺寸(典型地，40英寸或更大)的大面積電視裝置上尤其顯著，而這會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量變差的嚴(yán)重問(wèn)題。
此外，為了提高LCD的圖像質(zhì)量，已經(jīng)考慮了將可以以高速操作的開關(guān)元件用在利用OCB模式或其相似物的液晶顯示裝置內(nèi)。然而，使用非晶形半導(dǎo)體膜的TFT在高速操作方面受到限制。因此，很難得到高性能的液晶顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，用于制造出具有擁有少量光掩模能以高速工作的TFT的顯示裝置，其中很難引起閾值發(fā)生變化。而且，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，用于制造具有極好開關(guān)特性和對(duì)比度的顯示裝置。
為了解決上述傳統(tǒng)技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供以下對(duì)策。
按照本發(fā)明，在非晶形半導(dǎo)體膜中添加催化成分，然后將其烘烤成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。從該結(jié)晶半導(dǎo)體膜中清除掉催化成分之后，就制成了頂柵平面薄膜晶體管。按照本發(fā)明，可通過(guò)選擇性形成顯示裝置構(gòu)造元件的微滴釋放法來(lái)簡(jiǎn)化該過(guò)程并降低材料的損耗。并且，作為按照本發(fā)明的顯示裝置，可給出光發(fā)射元件和TFT相互連接的光發(fā)射顯示裝置，其中在光發(fā)射顯示裝置中，將包括有發(fā)出所謂場(chǎng)致發(fā)光的有機(jī)材料的層、或有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的混合物的層插在電極之間，還可給出將包含有液晶材料的液晶元件用作顯示元件的液晶顯示裝置以及類似物。
本發(fā)明的一個(gè)特征在于，在非晶形半導(dǎo)體膜中添加有促進(jìn)或加速結(jié)晶的成分(由于該成分主要表示金屬成分，因此以下也稱為金屬成分或催化成分)，然后進(jìn)行烘烤使之成為結(jié)晶半導(dǎo)體膜。在該結(jié)晶半導(dǎo)體膜上形成具有屬于成分周期表第15組中成分的半導(dǎo)體膜或者具有稀有氣體成分的半導(dǎo)體膜，然后進(jìn)行烘烤。從該結(jié)晶半導(dǎo)體膜清除掉該金屬成分之后，就形成了反向交錯(cuò)的薄膜晶體管。當(dāng)將具有屬于成分周期表第15組中成分的半導(dǎo)體膜形成在該結(jié)晶半導(dǎo)體膜上時(shí)，將具有屬于成分周期表第15組中成分的半導(dǎo)體膜用作源極區(qū)和漏極區(qū)，以形成n-溝道薄膜晶體管。而且，將屬于成分周期表第13組中的成分添加到具有屬于成分周期表第15組中成分作為賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜中，作為賦予p-型電導(dǎo)性雜質(zhì)成分，從而形成p-溝道薄膜晶體管。此外，當(dāng)形成具有稀有氣體成分的半導(dǎo)體膜時(shí)，在執(zhí)行熱處理之后，清除掉具有稀有氣體成分的半導(dǎo)體膜，然后形成源極區(qū)和漏極區(qū)，以便形成n-溝道或p-溝道薄膜晶體管。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，用于制造顯示裝置的方法包括以下步驟在絕緣表面上形成非晶形半導(dǎo)體層；將金屬成分加入到該非晶形半導(dǎo)體層中；烘烤并使該非晶形半導(dǎo)體層結(jié)晶，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；形成與該結(jié)晶半導(dǎo)體層接觸的、具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層；對(duì)該結(jié)晶半導(dǎo)體層和具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；使該具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層形成圖案；形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在該源極區(qū)和漏極區(qū)上釋放包含有導(dǎo)電材料的組合物，以形成源極層和漏極層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層、該源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；并在該柵極絕緣層上形成柵極層。
在本發(fā)明的另一方面中，用于制造顯示裝置的方法包括以下步驟在絕緣表面上形成非晶形半導(dǎo)體層；將金屬成分加入該非晶形半導(dǎo)體層中；烘烤并使該非晶形半導(dǎo)體層結(jié)晶，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成溝道保護(hù)層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層和該溝道保護(hù)層上形成具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層；對(duì)該結(jié)晶半導(dǎo)體層和具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；使該具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層形成圖案，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在該源極區(qū)和漏極區(qū)上選擇性地釋放包含有導(dǎo)電材料的組合物，以形成源極層和漏極層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層、該溝道保護(hù)層、該源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；并在該柵極絕緣層上形成柵極層。
在本發(fā)明的另一方面中，用于制造顯示裝置的方法包括以下步驟在絕緣表面上形成第一半導(dǎo)體層；將金屬成分加入該第一半導(dǎo)體層中；對(duì)該第一半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；形成與該第一半導(dǎo)體層接觸的、具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；對(duì)該第一半導(dǎo)體層和具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；清除掉具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；將第二雜質(zhì)成分加入該第一半導(dǎo)體層中，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在該源極區(qū)和漏極區(qū)上選擇性地釋放包含有導(dǎo)電材料的組合物，以形成源極層和漏極層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層、該源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；并在該柵極絕緣層上形成柵極層。
在本發(fā)明的另一方面中，用于制造顯示裝置的方法包括以下步驟在絕緣表面上形成第一半導(dǎo)體層；將金屬成分加入該第一半導(dǎo)體層中；對(duì)該第一半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；形成與該第一半導(dǎo)體層接觸的、具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；對(duì)該第一半導(dǎo)體層和具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；清除掉具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；在該第一半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域中形成溝道保護(hù)層；將第二雜質(zhì)成分加入該第一半導(dǎo)體層中，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在該源極區(qū)和漏極區(qū)上選擇性地釋放包含有導(dǎo)電材料的組合物，以形成源極層和漏極層；在該結(jié)晶半導(dǎo)體層、該溝道保護(hù)層、該源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；并在該柵極絕緣層上形成柵極層。
按照本發(fā)明，可形成具有結(jié)晶半導(dǎo)體膜的平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管。具有按照本發(fā)明所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的TFT與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的TFT相比，具有更高的遷移率。而且，除了包括有賦予p-型電導(dǎo)性(受主成分)的雜質(zhì)成分或n-型電導(dǎo)性(施主成分)的雜質(zhì)成分之外，源極區(qū)和漏極區(qū)還包括促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分。因此，可形成具有低電阻率的源極區(qū)和漏極區(qū)。結(jié)果，可制造出必須以高速操作的顯示裝置。
與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比，按照本發(fā)明利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管在特征上的波動(dòng)可以降低。因此，也可降低顯示性能中的不均勻性，從而有可能制造出高可靠性的顯示裝置。
此外，在形成薄膜時(shí)，通過(guò)吸氣步驟清除掉混入在半導(dǎo)體膜中的金屬成分，從而可減小截止電流。因此，通過(guò)在顯示裝置的開關(guān)元件中提供上述TFT，可提高對(duì)比度。
此外，按照本發(fā)明，可利用最少化材料消耗而降低成本，從而有可能以高產(chǎn)量制出高性能，高可靠性的顯示裝置。


圖1A和圖1B是解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的橫截面圖；圖2A是頂視圖，圖2B和圖2C是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖3A是頂視圖，圖3B和圖3C是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖4A是頂視圖，圖4B和圖4C是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖5A是頂視圖，圖5B和圖5C橫截面圖，用來(lái)是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖6A到圖6D是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖7A到圖7D是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖8A到圖8F是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖9A到圖9E是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖10A到圖10E是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖11A到圖11E是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；
圖12A到圖12F是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖13A到圖13E是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖14A到圖14C是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖15A和圖15B是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖16A是頂視圖，圖16B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖17A是頂視圖，圖17B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖18A是頂視圖，圖18B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖19A是頂視圖，圖19B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖20A是頂視圖，圖20B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖21A是頂視圖，圖21B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖22A是頂視圖，圖22B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖23A是頂視圖，圖23B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖24A是頂視圖，圖24B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖25A是頂視圖，圖25B是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖26A和圖26B是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖27A到27E示出了應(yīng)用了本發(fā)明的保護(hù)電路的附圖；圖28示出了可用在本發(fā)明內(nèi)的激光束直接寫入裝置的結(jié)構(gòu)的附圖；圖29示出了可應(yīng)用到本發(fā)明內(nèi)的用于滴落液晶的方法的附圖；圖30A到30F是可應(yīng)用到本發(fā)明內(nèi)的像素結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖31是示出了可應(yīng)用到本發(fā)明內(nèi)的微滴釋放裝置結(jié)構(gòu)的附圖；
圖32A到32D是應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備的附圖；圖33A到33C是根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的頂視圖；圖34A到34B是根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的頂視圖；圖35是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示模塊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖36是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示模塊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖37A和37B是應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備的附圖；圖38A和38B是解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置方法的橫截面圖；圖39A和39C是橫截面圖，圖39B和39D是頂視圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法；圖40是解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的附圖；圖41A到41C是解釋根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的橫截面圖；圖42是解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示模塊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖43A1到43C1是頂視圖，圖43A2到43C2是橫截面圖，用來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置；圖44是解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示模塊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖45A到45D是示出了可應(yīng)用到本發(fā)明內(nèi)的光發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖46A到46C是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的橫截面圖；圖47A到47F是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的橫截面圖；圖48A和48B是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1在下文中將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)容易理解的是，無(wú)需脫離本發(fā)明的目的和范圍，可對(duì)在此所公開的實(shí)施方式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改和變化。本發(fā)明不應(yīng)局限于下面所給出的實(shí)施方式的描述。在所有附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分或具有相似功能的部分，因而省略了對(duì)其的重復(fù)描述。
圖33A是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示板結(jié)構(gòu)的頂視圖。在具有絕緣表面的基板2700上形成有像素2702以矩陣形式排列在其上的像素部分2701，掃描線輸入端子2703和信號(hào)線輸入端子2704?？筛鶕?jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)確定像素的數(shù)目。對(duì)于XGA，像素的數(shù)目可以是1024×768×3(RGB)，并且對(duì)于UXGA，像素?cái)?shù)目可以是1600×1200×3(RGB)。在形成符合全規(guī)格高分辨率的顯示板的情況下，像素的數(shù)目可以是1920×1080×3(RGB)。
通過(guò)使從掃描線輸入端子2703處延伸的掃描線與從信號(hào)線輸入端子2704處延伸的信號(hào)線交叉而使像素2702排布成矩陣形式。每個(gè)像素2702包括開關(guān)元件和連接到開關(guān)元件的像素電極。TFT是開關(guān)元件的代表性例子。將TFT的柵極側(cè)連接到掃描線并且將其源極或漏極側(cè)連接到信號(hào)線，以允許通過(guò)來(lái)自于外部的信號(hào)輸入來(lái)單獨(dú)地控制各個(gè)像素。
圖33A示出了通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)電路對(duì)將要輸入到掃描線和信號(hào)線內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行控制的顯示板結(jié)構(gòu)。如圖34A中所示，可利用COG(玻璃上芯片)技術(shù)將驅(qū)動(dòng)IC2751安裝在基板2700上。如圖34B中所示，可將TAB(磁帶自動(dòng)連接)技術(shù)用作另一個(gè)安裝的例子。驅(qū)動(dòng)IC可形成在單個(gè)液晶半導(dǎo)體基板上或利用TFT的玻璃基板上。在圖34A和34B內(nèi)，驅(qū)動(dòng)IC2751分別連接到FPC(柔性印刷電路)2750上。
在形成在像素內(nèi)的TFT是利用具有高結(jié)晶性的多晶(微晶)半導(dǎo)體而制成的情況下，可以如圖33B所示般的將掃描線驅(qū)動(dòng)電路3702集成在基板3700上。在圖33B內(nèi)，附圖標(biāo)記3701表示像素部分，并且信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路也和圖33A中一樣是通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)電路來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制的。當(dāng)形成在各個(gè)像素內(nèi)的TFT是利用多晶(微晶)半導(dǎo)體、單晶半導(dǎo)體或具有高遷移率的相似物而形成的時(shí)候，可以如圖33C所示般在玻璃基板4700上提供掃描線驅(qū)動(dòng)電路4702和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4704。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)在于將用于制造顯示板諸如布線層、電極的導(dǎo)電層和用于形成預(yù)定圖案的掩模層所必須材料中的至少一種或多種選擇性地形成為一種預(yù)期形狀或多種預(yù)期形狀，從而制作顯示裝置。本發(fā)明適用于所有具有預(yù)定形狀的組成元件，象導(dǎo)電層如柵極層、源極層和漏極層，半導(dǎo)體層，掩模層，絕緣層及相似物，它們用于形成薄膜晶體管或顯示裝置。將用于形成導(dǎo)電層、絕緣層或相似物的以及將出于某種目的所制備的組合物液體選擇性地釋放(噴射)到其上以形成預(yù)定圖案的微滴釋放(噴射)法(根據(jù)其系統(tǒng)也稱之為油墨濺射法)用作選擇性地形成具有預(yù)定圖形的方法。此外，可使用可對(duì)具有預(yù)定圖形的材料進(jìn)行轉(zhuǎn)印或?qū)懭氲募夹g(shù)，如各種印刷技術(shù)(例如，用于形成預(yù)定圖案的技術(shù)如絲網(wǎng)印刷、膠版(平板)印刷、relief printing、凸版印刷)。
本實(shí)施方式中使用對(duì)包含具有流動(dòng)性的材料的組合物進(jìn)行釋放(噴射)以形成預(yù)定圖形的技術(shù)。在將要形成圖案的目標(biāo)區(qū)域中釋放包含將要成形的材料的微滴，然后，例如通過(guò)烘烤和干燥以使液體固化，由此得到預(yù)定的圖案。
圖31中示出了一種用于微滴釋放法的微滴釋放裝置的形式。微滴釋放裝置1403的各個(gè)噴頭1405和1412連接到控制裝置1407上。通過(guò)利用計(jì)算機(jī)1410來(lái)控制各個(gè)噴頭，可以寫出已預(yù)先在計(jì)算機(jī)內(nèi)編程的預(yù)定圖案。例如，可以參考在基板1400上所提供的標(biāo)記1411來(lái)確定形成圖案的時(shí)間。另一選擇是，可將基板1400的邊沿確定為參考點(diǎn)。通過(guò)成像裝置1404來(lái)檢測(cè)關(guān)于標(biāo)記1411的信息，并且在圖像處理裝置1409內(nèi)將該信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。當(dāng)計(jì)算機(jī)1410識(shí)別了數(shù)字信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生控制信號(hào)并且將該信號(hào)傳送給控制裝置1407。作為成像裝置1404，可使用電荷耦合器件(CCD)或利用了互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的圖像傳感器。當(dāng)然，在記錄介質(zhì)1408內(nèi)存儲(chǔ)有將要形成在基板1400上圖案的信息?；谏鲜鲫P(guān)于圖案的信息，將控制信號(hào)傳送給控制裝置1407，從而可單獨(dú)控制微滴釋放裝置1403的各個(gè)噴頭1405和1412。通過(guò)管道從材料供應(yīng)源1413和1414分別向噴射頭1405和1412提供將要釋放的材料。
在噴頭1405的內(nèi)部，提供有用虛線1406表示的、其中充滿有液體材料的空間以及是排放口的噴嘴。雖然附圖中沒(méi)有示出，但噴頭1412也可包括與噴頭1405相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)噴頭1405和噴頭1412的噴嘴大小互相不同時(shí)，可以利用不同的材料同時(shí)寫下具有不同寬度的圖案?？梢酝ㄟ^(guò)一個(gè)噴頭分別釋放導(dǎo)電材料、有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或相似物以寫入圖案。例如，當(dāng)在大面積中寫入如層間薄膜的圖案時(shí)，可通過(guò)多個(gè)噴嘴同時(shí)釋放相同的材料以寫入薄膜，從而可提高產(chǎn)量。在利用大尺寸基板的情況下，噴頭1405和1412可以在基板上以箭頭所示方向自由地掃描，并因此可以自由地設(shè)定將要寫入的區(qū)域。因此，可在一個(gè)基板上寫入多個(gè)相同的圖案。
在本發(fā)明中，在基板形成圖案的處理中，可執(zhí)行利用光對(duì)包含有光敏抗蝕劑或光敏物質(zhì)的材料進(jìn)行照射以及利用光使其曝光的步驟。曝光處理中所使用的光不受特殊限定，可使用紅外線光、可見光、紫外線光或其組合中的任何一種。例如，可使用由紫外線燈、不可見光、鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、炭棒弧光燈、高壓鈉氣燈或高壓水銀所發(fā)出的燈。在上述情況下，光源可在所需周期內(nèi)發(fā)光或可發(fā)光多次。
此外，也可使用激光。當(dāng)在曝光處理內(nèi)使用激光時(shí)，可更準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行曝光處理，從而也可對(duì)形成在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行更準(zhǔn)確地處理。將參考圖28描述用于在處理區(qū)域內(nèi)寫入激光(也稱之為激光束)的激光寫入裝置，可將其用于本發(fā)明中。因?yàn)榘褜⒁眉す馓幚淼膮^(qū)域選擇為利用激光直接對(duì)其進(jìn)行照射而不是通過(guò)掩?；蛳嗨莆锢眉す鈱?duì)其照射，所以在本實(shí)施方式中利用激光直接寫入裝置。如圖28中所示，激光直接寫入裝置1001包括用于在激光照射中執(zhí)行各種控制的個(gè)人計(jì)算機(jī)(下文中稱之為PC)1002；用于振蕩激光的激光振蕩器1003；激光振蕩器1003的電源1004；用于使激光衰減的光學(xué)系統(tǒng)(ND濾波器)1005；用于調(diào)制激光強(qiáng)度的聲光調(diào)制器(AOM)1006；用于放大或縮小激光截面的透鏡；光學(xué)系統(tǒng)1007，包括用于改變光路的反射鏡及類似物；具有X臺(tái)和Y臺(tái)的基板傳送機(jī)構(gòu)1009；用于將由PC 1002輸出的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字/模擬數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器1010；用于根據(jù)由D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓控制聲光調(diào)制器1006的驅(qū)動(dòng)器1011；和用于輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)基板傳送機(jī)構(gòu)1009的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器1012。
作為激光振蕩器1003，可使用能振蕩紫外線光、可見光或紅外線光的激光振蕩器。作為激光振蕩器，可使用如KrF、ArF、XeCl和Xe的準(zhǔn)分子激光振蕩器，如He、He-Cd、Ar、He-Ne和HF的氣體激光振蕩器，利用如其中添加了Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的YAG、GdVO4、YVO4、YLF和YalO3晶體的固態(tài)激光振蕩器，和如GaN、GaAs、GaAlAs和InGaAsP的半導(dǎo)體激光振蕩器。此外，優(yōu)選在固態(tài)激光振蕩器中應(yīng)用基波的第二到第五諧波。
接下來(lái)，將描述利用激光直接寫入裝置對(duì)物質(zhì)(表面)所進(jìn)行的曝光處理。當(dāng)將基板1008置于基板傳送機(jī)構(gòu)1009內(nèi)時(shí)，PC 1002通過(guò)附圖中未示出的攝像機(jī)檢測(cè)標(biāo)記在基板上的標(biāo)記的位置。PC 1002基于通過(guò)攝像機(jī)所檢測(cè)到的標(biāo)記的位置數(shù)據(jù)和預(yù)先輸入到PC 1002內(nèi)的寫入圖案數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于移動(dòng)基板傳送機(jī)構(gòu)1009的傳送數(shù)據(jù)。此后，PC 1002通過(guò)驅(qū)動(dòng)器1011控制由聲光調(diào)制器1006輸出的光量，并利用光學(xué)系統(tǒng)1005使由激光振蕩器1003輸出的激光衰減，從而用聲光調(diào)制器1006控制激光的光量以使其具有預(yù)定光量。同時(shí)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)1007使由聲光調(diào)制器1006輸出的激光(激光點(diǎn))光路和形狀發(fā)生變化，并通過(guò)透鏡來(lái)會(huì)聚光。此后，將已會(huì)聚的激光照射到形成在基板上的目標(biāo)材料上，從而改變目標(biāo)材料的性質(zhì)。此刻，控制基板傳送機(jī)構(gòu)1009，使其根據(jù)PC 1002所產(chǎn)生的傳送數(shù)據(jù)在X方向和Y方向中發(fā)生移動(dòng)。由此，將激光照射到預(yù)定部分，從而使目標(biāo)材料經(jīng)受曝光處理。
結(jié)果是，在由激光所照射區(qū)域內(nèi)目標(biāo)材料暴露在激光下。光敏物質(zhì)大致可分為負(fù)類型和正類型。在負(fù)類型光敏物質(zhì)的情況下，處于暴露于光之下的部分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，并且利用顯影液只留下發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的部分，從而形成圖案。同時(shí)，在正類型光敏物質(zhì)的情況下，處于暴露于光之下的部分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，并且利用顯影液溶解掉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的部分，而保留未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部分將其作為圖案。因?yàn)槟繕?biāo)材料的物質(zhì)會(huì)使激光的能量部分地轉(zhuǎn)換成熱量，并且該熱量會(huì)與部分的目標(biāo)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以利用激光所照射的目標(biāo)材料的寬度有時(shí)會(huì)變得稍大于激光的寬度。此外，對(duì)具有較短波長(zhǎng)的激光進(jìn)行會(huì)聚從而得到具有較小直徑的激光，并且因此優(yōu)選的是發(fā)射出具有短波長(zhǎng)的激光來(lái)形成具有精確寬度的目標(biāo)區(qū)域。
通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)激光進(jìn)行處理，從而在薄膜表面上得到具有點(diǎn)形、圓形、橢圓形、矩形、或線形(更確切的是，細(xì)長(zhǎng)的矩形)的聚束光。
圖28示出了利用激光對(duì)基板的上表面進(jìn)行照射而使其曝光的例子。另一選擇是，也可使用通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖児鈱W(xué)系統(tǒng)和基板傳送機(jī)構(gòu)而用激光對(duì)基板的后面進(jìn)行照射的激光束寫入裝置。
雖然此處在移動(dòng)基板時(shí)使激光選擇性地照射到基板，但本發(fā)明并不限于此。另一選擇是，當(dāng)在X-Y軸方向內(nèi)掃描激光時(shí)將激光照射到基板上。在這種情況下，優(yōu)選的是將多角鏡、電流計(jì)鏡或聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)用作光學(xué)系統(tǒng)1007。同樣，當(dāng)基板在X和Y軸中的一個(gè)方向上進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，可在X和Y軸中的另一個(gè)方向上掃描激光束，從而使基板的預(yù)定部分受到激光束的照射。
同樣，也可以將燈源發(fā)出的光與激光束相結(jié)合使用。在這種情況下，利用掩模用燈光對(duì)大面積進(jìn)行照射，而僅利用激光對(duì)微觀區(qū)域進(jìn)行照射。根據(jù)上述光照射處理，可以提高生產(chǎn)量，并可以得到形成精確圖案的布線基板或相似物。
下面將參考圖1A和1B、圖2A到2C、圖3A到3C、圖4A到4C、圖5A到5C、圖6A到6D、圖7A到7D、和圖8A到8F來(lái)描述本實(shí)施方式。具體地，將描述根據(jù)本發(fā)明的制造顯示裝置的方法。首先，將描述制造具有頂柵型薄膜晶體管的顯示裝置的方法，該薄膜晶體管具有平面結(jié)構(gòu)。圖2A、3A、4A和5A是顯示裝置的像素部分的頂視圖。圖2B、3B、4B和5B是沿著2A、3A、4A和5A中線A-C的截面圖。圖2C、3C、4C和5C是沿著2A、3A、4A和5A中線B-D的截面圖。
作為基板100，可使用能經(jīng)受住本發(fā)明制造方法中處理溫度的、由鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或相似物構(gòu)成的玻璃基板，石英基板，硅基板，金屬基板，不銹鋼基板或塑料基板?？梢岳肅MP方法磨平基板100的表面以使其水平?？蓪⒔^緣層形成在基板100上。可利用公知的方法如CVD、等離子CVD、濺射和旋轉(zhuǎn)涂覆方法形成由含硅的氧化物材料或含硅的氮化物材料所制成的絕緣層，從而得到單層或疊層結(jié)構(gòu)?？蓪⒚娣e大約是320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、或1150mm×1300mm的大面積基板用作基板100。
優(yōu)選在基板100上形成當(dāng)作基膜的絕緣層140。該絕緣層140可以防止污染物或相似物滲透過(guò)基板100。通過(guò)濺射，例如PVD(物理氣相沉積)、減壓CVD(化學(xué)氣相沉淀)和等離子CVD的CVD(化學(xué)氣相沉積)，旋轉(zhuǎn)涂覆或相似的方法，利用含硅的氧化物材料或氮化物材料在基板100上形成絕緣層140當(dāng)作基膜，以得到單層或多層結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方式中，形成厚度為10-300nm(更優(yōu)選的是，50-100nm)的氮氧化硅(SiNO)膜，并且利用等離子CVD在其上疊置一層厚度為50-300nm(更優(yōu)選的是，100-150nm)的氧氮化硅(SiON)薄膜，從而形成絕緣層140。
作為絕緣層，可使用氧化硅(SiOx)，氮化硅(SiNx)，氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)，氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)，以及相似物。絕緣層可包括單層或具有兩層或多層的疊層結(jié)構(gòu)。此外，在本說(shuō)明中，用氧氮化硅表示其中氧含量高于氮含量(SiOxNy)(x＞y)的基板，也將其稱之為含氮的氧化硅。相似地，用氮氧化硅表示其中氮含量高于氧含量(SiNxOy)(x＞y)的物質(zhì)，也將其稱之為含氧的氮化硅。在該實(shí)施方式中，利用SiH4、NH3、N2O、N2和H2作為反應(yīng)氣體，形成厚度為50nm的氮氧化硅膜，并且利用SiH4和N2O作為反應(yīng)氣體在其上疊置厚度為100nm的氧氮化硅膜。另一選擇是，可將氮氧化硅膜的厚度設(shè)定為140nm，并且將疊置在該氮氧化硅膜上的氧氮化硅硅的厚度設(shè)定為100nm。作為疊置層的其他例子，可使用通過(guò)在基板上順序地疊置氮氧化硅膜、氧氮化硅膜和氮氧化硅膜所形成的疊置結(jié)構(gòu)，或順序疊置氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜所形成的疊層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，在絕緣層101的上層中，形成將要與半導(dǎo)體層接觸的、厚度為0.3到5nm的氮化硅膜或氮氧化硅膜。在上述實(shí)施方式中，將加速結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中使用的是鎳)添加到半導(dǎo)體層中，然后通過(guò)吸氣處理(getteringtreatment)將該金屬成分清除掉。在氧化硅膜和硅膜之間形成有效的分界面。然而，在其間的分界面中，硅膜內(nèi)的金屬成分與氧化硅內(nèi)的氧發(fā)生反應(yīng)，從而使金屬成分很容易成為金屬氧化物(在本實(shí)施方式中是氧化鎳(NiOx))，并且因此有時(shí)很難利用吸氣處理將金屬成分清除掉。同樣，由于氮化硅膜應(yīng)力或俘獲的影響，使氮化硅膜可能對(duì)半導(dǎo)體層的分界面產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在絕緣層的頂層內(nèi)形成0.3-5nm厚的氮化硅膜或氮氧化硅膜，與半導(dǎo)體層接觸。在該實(shí)施方式中，在基板100上將氮氧化硅膜和氧氮化硅膜疊置在一起后，在氧氮化硅膜上形成厚度為0.3-5nm的氮化硅膜或氮氧化硅膜，從而形成具有三層結(jié)構(gòu)的絕緣層。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以改進(jìn)對(duì)半導(dǎo)體層內(nèi)金屬成分所進(jìn)行的吸氣處理的效果，減小氮化硅膜對(duì)于半導(dǎo)體層的負(fù)面影響。優(yōu)選的，通過(guò)在保持真空狀態(tài)下改變反應(yīng)氣體，在同一容器內(nèi)相同的溫度下，連續(xù)疊置各層來(lái)形成絕緣層。當(dāng)在保持真空狀態(tài)下連續(xù)地疊置膜時(shí)，可防止疊置薄膜間的分界面受到污染。
接下來(lái)形成半導(dǎo)體膜。下面將參考圖7A到7D描述制造半導(dǎo)體層的具體方法。雖然圖7A到7D僅示出了制造半導(dǎo)體層102的方法，但也可以利用同樣的方式形成半導(dǎo)體層103?？梢岳霉姆椒?如，濺射、LPCVD、等離子CVD或相似方法)形成厚度為25-200nm(優(yōu)選為30到150nm)的半導(dǎo)體膜。在該實(shí)施方式中，優(yōu)選使用通過(guò)使非晶形半導(dǎo)體膜結(jié)晶而形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
作為半導(dǎo)體膜的材料，可以使用以下物質(zhì)，利用以硅烷或鍺為代表的半導(dǎo)體材料氣體、通過(guò)蒸汽生長(zhǎng)的方法或?yàn)R射方法所制造的非晶性半導(dǎo)體(下文中“AS”)；利用熱能通過(guò)使非晶形半導(dǎo)體結(jié)晶所形成的多晶半導(dǎo)體；半非晶(semiamorphous)半導(dǎo)體(也稱之為細(xì)晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體，下文中，“SAS”)或類似物。
SAS具有介乎于非晶形結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶結(jié)構(gòu)和多晶結(jié)構(gòu))之間的中間結(jié)構(gòu)，和在自由能方面穩(wěn)定的第三狀態(tài)。SAS進(jìn)一步還包括具有與晶格畸變?cè)谝黄鸬慕逃行虻慕Y(jié)晶區(qū)域。在半非晶半導(dǎo)體膜的至少一部分中可觀測(cè)到尺寸大小為0.5-20nm的結(jié)晶區(qū)域。在包含硅作為其主要組成部分的情況下，拉曼光譜向波數(shù)低于520cm-1的方向移動(dòng)。利用X-衍射在SAS內(nèi)觀測(cè)到(111)和(220)的衍射峰，認(rèn)為該衍射峰是從硅晶格衍生的。SAS包括有至少1原子％或更多的氫或鹵素，作為用于封端不飽和鍵(dangling bond)的中和劑。通過(guò)利用硅化物氣體進(jìn)行輝光放電分解(等離子CVD)而形成SAS。作為硅化物氣體，可使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4和相似物。此外，也可以將F2或GeF4混和在硅化物氣體中。也可以利用H2、或H2與從He、Ar、Kr和Ne中選擇的一種或多種稀有氣體的混合物來(lái)稀釋該硅化物氣體。稀釋比例設(shè)定在1∶2到1∶1000的范圍內(nèi)。壓力設(shè)定在大約0.1到133Pa的范圍內(nèi)。電源頻率設(shè)定為1到120MHz，并且優(yōu)選是13到60MHz?；寮訜釡囟葍?yōu)選是300℃或更低，并且特別優(yōu)選地是100到200℃。對(duì)于膜內(nèi)所包含的雜質(zhì)成分，優(yōu)選的，將如氧、氮和碳的大氣成分中的雜質(zhì)的濃度設(shè)定為1×1020cm-3或更少。尤其是，優(yōu)選的將氧濃度設(shè)定為5×1019cm-3或更少，并且更優(yōu)選的是1×1019cm-3或更少。此外，當(dāng)通過(guò)添加如氦、氬、氪和氖的稀有氣體而使晶格畸變進(jìn)一步加劇時(shí)，可以得到具有增加了穩(wěn)定性的良好的SAS。此外，可用利用氫氣所形成的SAS層，對(duì)利用氟氣所形成的SAS層進(jìn)行疊置。
為了在結(jié)晶后得到具有有益結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜，如圖7A內(nèi)所示，優(yōu)選將非晶形半導(dǎo)體膜135中例如氧和氮的雜質(zhì)的濃度減小到5×1018/cm3或更小(下文中，利用二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)測(cè)量的原子濃度表示濃度)。上述雜質(zhì)很容易和催化成分發(fā)生反應(yīng)，抑止了之后將要進(jìn)行的結(jié)晶，并且在結(jié)晶后提高了俘獲中心或復(fù)合中心的密度。
在上述實(shí)施方式中，使用熱結(jié)晶，該熱結(jié)晶利用了促進(jìn)非晶形半導(dǎo)體膜或SAS膜結(jié)晶的成分。作為加熱方法，可以是例如GRTA(氣體快速熱退火)和LRTA(光源快速熱退火)的RTA方法。
對(duì)將金屬成分引入到非晶形半導(dǎo)體膜內(nèi)的方法沒(méi)有特別限定，只要是能將金屬成分引入到非晶形半導(dǎo)體膜的表面上或內(nèi)部的技術(shù)即可。例如，可以使用濺射、CVD、等離子處理(包括等離子CVD)、吸收、用于涂覆金屬鹽溶液的方法、離子注入技術(shù)、離子摻雜或相似的方法。上面介紹的利用金屬鹽溶液的方法是簡(jiǎn)單且方便的，并且具有易于控制金屬成分濃度的優(yōu)點(diǎn)。并且，為了提高非晶形半導(dǎo)體膜表面的濕潤(rùn)性并為了在非晶形半導(dǎo)體膜整個(gè)表面上散布水溶液，優(yōu)選的是通過(guò)在氧氣環(huán)境中用UV光進(jìn)行照射，熱氧化，利用包含有羥基的臭氧水或充氧水的處理，或相似方法來(lái)形成氧化物薄膜。
在本實(shí)施方式中，在絕緣層101上形成非晶形半導(dǎo)體膜135，并且使非晶形半導(dǎo)體膜135結(jié)晶從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜134。作為非晶形半導(dǎo)體膜135，使用利用SiH4和H2作為反應(yīng)氣體而形成的非晶硅。在本實(shí)施方式中，將非晶形半導(dǎo)體膜135內(nèi)的氧濃度調(diào)整為5×1019atom/cm3或更少，并且更優(yōu)選的是2×1019atom/cm3或更少。當(dāng)降低例如氧的雜質(zhì)成分的濃度時(shí)，很難在將要作為金屬成分而摻雜到半導(dǎo)體薄膜層上的吸氣鎳內(nèi)產(chǎn)生例如吸氣殘?jiān)奈鼩馊毕?。?yōu)選將非晶形半導(dǎo)體膜135的厚度設(shè)定為50-300nm。在本實(shí)施方式中，所形成的非晶形半導(dǎo)體膜135具有50nm的厚度。
在清除掉形成在非晶形半導(dǎo)體膜上的氧化物膜以后，通過(guò)在氧氣環(huán)境中用UV光進(jìn)行照射，熱氧化，利用包含有羥基的臭氧水或充氧水的處理，或相似方法來(lái)形成厚度為10-50另一氧化物膜。在本實(shí)施方式中，將Ni作為促進(jìn)結(jié)晶的成分。通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂覆，來(lái)涂覆含有10-100ppm(優(yōu)選地，10-50ppm)重量Ni成分的水溶液，從而形成金屬膜136(見圖7A)。也可以將鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進(jìn)結(jié)晶的成分來(lái)形成金屬膜136。根據(jù)其形成條件，金屬膜136具有非常薄的厚度，并且它也可不是薄膜形式。優(yōu)選的，所形成的金屬膜136與非晶形半導(dǎo)體膜135接觸，以呈現(xiàn)出促進(jìn)結(jié)晶的效果。
接下來(lái)，對(duì)非晶形半導(dǎo)體膜135進(jìn)行加熱以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜134。在這種情況下，為了促進(jìn)半導(dǎo)體的結(jié)晶，將硅化物形成在半導(dǎo)體膜中與金屬成分相接觸的部分內(nèi)，并且將硅化物用作核心以增強(qiáng)結(jié)晶。此處，在執(zhí)行了用于脫氫作用的熱處理后，執(zhí)行用于結(jié)晶的熱處理(在550-650℃下加熱5分鐘-24小時(shí))。另一選擇是，可以利用RTA或GRTA來(lái)執(zhí)行結(jié)晶。在熱處理中無(wú)需使用激光照射就可執(zhí)行結(jié)晶，從而可減小結(jié)晶度的變化，因此有可能抑制TFT中將要在之后所出現(xiàn)的變化。
在本實(shí)施方式中，在550℃下執(zhí)行熱處理4小時(shí)。另一選擇是，可利用RTA在650℃下執(zhí)行熱處理6分鐘。
可將少量的雜質(zhì)成分(硼或磷)摻雜到如上所得到的半導(dǎo)體膜134內(nèi)，以控制薄膜晶體管的閾電壓。可以在結(jié)晶處理之前將上述雜質(zhì)成分摻雜到半導(dǎo)體膜內(nèi)。另一選擇是，在通過(guò)吸氣步驟減少或清除掉結(jié)晶半導(dǎo)體膜134內(nèi)的金屬成分之后，可以將上述雜質(zhì)成分摻雜到結(jié)晶半導(dǎo)體膜內(nèi)。在本實(shí)施方式中，利用離子摻雜，將硼摻入到結(jié)晶半導(dǎo)體膜134內(nèi)，其中乙硼烷(B2H6)是無(wú)需質(zhì)量分離就受激發(fā)的等離子。進(jìn)一步，可使用離子注入法執(zhí)行質(zhì)量分離。當(dāng)將雜質(zhì)成分摻入到非晶半導(dǎo)體膜內(nèi)時(shí)，可利用之后所執(zhí)行的、用于非晶形半導(dǎo)體結(jié)晶的熱處理來(lái)激活該雜質(zhì)成分。此外，利用熱處理也可改進(jìn)在摻入雜質(zhì)成分時(shí)所導(dǎo)致的缺陷。
使在后面的步驟中將成為多層半導(dǎo)體層的結(jié)晶半導(dǎo)體膜134形成圖案。將絕緣層形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜134上，該絕緣層將是用于保護(hù)相應(yīng)半導(dǎo)體層中每個(gè)溝道形成區(qū)域的溝道保護(hù)層。作為溝道保護(hù)層，可使用包括有從無(wú)機(jī)材料(如氧化硅，氮化硅，氧氮化硅，氮氧化硅，或相似物)，光敏或非光敏有機(jī)(樹脂)材料(如聚酰亞胺，丙烯酸，聚酰胺，聚酰亞胺酰胺，苯并環(huán)丁烯，或相似物)，抗蝕劑，具有低介電常數(shù)的低-K材料，以及相似物中選擇出的一種或多種材料的膜。另一選擇是，可使用上述膜的疊置層。同樣，也可以使用硅氧烷樹脂。此外，硅氧烷樹脂相當(dāng)于包含有Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷包括利用硅(Si)和氧(O)化學(xué)鍵所形成的架構(gòu)。作為硅氧烷的取代基，可使用至少包括有氫(例如烷基或芳烴)的有機(jī)基。同樣，也可以利用氟作為其取代基。此外，也可以利用至少包括氫的有機(jī)基和氟基作為其取代基。可以利用例如等離子CVD和熱CVD的氣相生長(zhǎng)法或?yàn)R射來(lái)形成溝道保護(hù)層。也可通過(guò)利用微滴釋放法釋放聚酰亞胺、聚乙烯醇或相似物來(lái)形成溝道保護(hù)層。這就允許省略曝光步驟。此外，也可利用印刷(用于選擇性形成圖案的方法，如絲網(wǎng)印刷和膠印)來(lái)形成溝道保護(hù)層。也可使用通過(guò)利用涂覆方法所形成的TOF膜或SOG膜。在本實(shí)施方式中，在清除掉了形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜134上的氧化物膜以后，將50nm厚的氧化硅膜形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜134上，并之后使其形成圖案從而在溝道形成區(qū)域內(nèi)選擇性地形成溝道保護(hù)層104(見圖7B)。當(dāng)在使溝道保護(hù)層104形成圖案過(guò)程中使用的掩模通過(guò)利用激光的曝光處理進(jìn)行處理時(shí)，可使氧化硅膜精確并正確地形成圖案，從而有可能形成具有良好可控性的預(yù)期圖形的溝道保護(hù)層。
當(dāng)利用金屬成分執(zhí)行結(jié)晶時(shí)，執(zhí)行吸氣步驟以減少或消除金屬成分。所形成的半導(dǎo)體膜與結(jié)晶半導(dǎo)體膜134相接觸，該半導(dǎo)體膜作為對(duì)結(jié)晶半導(dǎo)體膜內(nèi)所含有的金屬成分進(jìn)行吸收的層。在本實(shí)施方式中，形成包含有雜質(zhì)成分的非晶形半導(dǎo)體膜作為吸氣溝(gettering sink)，以便捕集金屬成分。首先，通過(guò)清洗處理清除掉形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜134上的氧化物膜。隨后，利用等離子CVD在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜134上形成半導(dǎo)體膜137a和半導(dǎo)體膜137b。將半導(dǎo)體膜137a的厚度設(shè)定為30-100nm(典型地，40-60nm)，并且將半導(dǎo)體膜137b的厚度設(shè)定為20-200nm(典型地，50-150nm)。半導(dǎo)體膜137a和137b內(nèi)都包含雜質(zhì)成分。作為雜質(zhì)成分，可使用賦予了n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分，賦予了p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分，稀有氣體成分及相似物。例如，可使用磷(P)，氮(N)，砷(As)，銻(Sb)，鉍(Bi)，硼(B)，氦(He)，氖(Ne)，氬(Ar)，氪(Kr)和氙(Xe)中的一種或幾種。另一選擇是，可將例如氬氣的稀有氣體添加到具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層內(nèi)，該層內(nèi)包含將要使用的、賦予了n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體膜137a和137b包含賦予了n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(在本實(shí)施方式中是磷)，其中將半導(dǎo)體膜137a內(nèi)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為低于半導(dǎo)體膜137b中的雜質(zhì)濃度。對(duì)于雜質(zhì)成分來(lái)說(shuō)，可以利用CVD或相似方法形成包含有雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜。另一選擇是，可以在形成半導(dǎo)體膜之后，利用離子注入或相似方法將雜質(zhì)成分添加到半導(dǎo)體膜內(nèi)。
將半導(dǎo)體膜137a形成為n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域(也稱之為n-區(qū)域)，而將半導(dǎo)體膜137b形成為n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域(也稱之為n+區(qū)域)。因此，沿深度方向以固定濃度將賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分分散在相應(yīng)的半導(dǎo)體薄膜137a和137b內(nèi)，其中分散在半導(dǎo)體膜137a內(nèi)的、賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)濃度低于分散在半導(dǎo)體膜137b內(nèi)的雜質(zhì)濃度。把是n+區(qū)域的半導(dǎo)體膜137b作為源極和漏極區(qū)域，而把是n-區(qū)域的半導(dǎo)體膜137a作為L(zhǎng)DD(輕摻溝道)區(qū)域。進(jìn)一步，因?yàn)樗鼈兪菃为?dú)形成的，所以在n+區(qū)域和n-區(qū)域之間具有分界面?？梢酝ㄟ^(guò)控制具有不同雜質(zhì)成分濃度的相應(yīng)半導(dǎo)體膜的厚度而對(duì)n+區(qū)域和n-區(qū)域的厚度進(jìn)行控制。
同時(shí)，可以形成半導(dǎo)體膜，并利用離子摻雜或離子注入添加賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。在這種情況下，可以利用它們的摻雜條件來(lái)控制具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜內(nèi)雜質(zhì)成分濃度的分配。除本實(shí)施方式的半導(dǎo)體膜137a和137b，沿厚度方向在半導(dǎo)體膜表面上提供n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域(也稱之為n+區(qū)域)，該n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域是上部，并具有濃度為1×1019/cm3或更多的、賦予n-型電導(dǎo)性雜質(zhì)成分，而在該半導(dǎo)體薄膜層遠(yuǎn)離于其表面的底部中提供n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域(也稱之為n-區(qū)域)，該n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域是下部，并具有濃度為1×1016/cm3-1×1019/cm3(優(yōu)選是5×1016/cm3-5×1018/cm3)的、賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。將n+區(qū)域作為源極區(qū)域或漏極區(qū)域，而將n-區(qū)域作為L(zhǎng)DD區(qū)域。并且，在n-區(qū)域和n+區(qū)域之間沒(méi)有分界面，且n+區(qū)域和n-區(qū)域可以根據(jù)賦予n-電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度而發(fā)生相互交換。在通過(guò)離子摻雜或離子注入而形成包含有賦予了n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜的情況下，可通過(guò)根據(jù)摻雜條件控制濃度分布，來(lái)任意控制n+區(qū)域和n-區(qū)域的厚度。因?yàn)榘雽?dǎo)體薄膜具有n+區(qū)域和n-區(qū)域，所以使降低電場(chǎng)的效果得以改善，從而有可能形成就熱載體而論具有改進(jìn)了電阻特性的薄膜晶體管。
在本實(shí)施方式中，利用等離子CVD，將包含有作為賦予n-型電導(dǎo)性雜質(zhì)成分(施主型成分)的磷的硅膜形成為半導(dǎo)體膜137a和137b。因?yàn)榘雽?dǎo)體膜137a和137b之間的賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的濃度不同，所以將半導(dǎo)體膜137a變成n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域，而將半導(dǎo)體膜137b變成n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域?？蓪-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度設(shè)定為1×1016/cm3-1×1019/cm3，優(yōu)選地，5×1016/cm3-5×1018/cm3，而優(yōu)選的將n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度設(shè)定為是n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度的10-100倍，并且可將其設(shè)定為1×1019/cm3-3×1021/cm3。將是n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體膜137a的厚度設(shè)定為20-200nm，且典型地是50-150nm。在本實(shí)施方式中，所形成的半導(dǎo)體膜137a具有50nm的厚度。將是n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體薄膜137b的厚度設(shè)定為30-100nm，典型地是40-60nm。在本實(shí)施方式中，所形成的半導(dǎo)體膜137b的厚度為50nm。
此后，執(zhí)行熱處理，以減少或消除金屬成分。沿圖7C中箭頭所示的方向，通過(guò)熱處理移動(dòng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜134內(nèi)所包含的金屬成分，從而將金屬成分捕集在半導(dǎo)體薄膜137a和137b內(nèi)。將通過(guò)熱處理而清除掉包含在其內(nèi)部的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜134變成結(jié)晶半導(dǎo)體膜139，而將半導(dǎo)體膜137a和137b變成包含有可促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分的半導(dǎo)體膜138a和138b。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體膜138a和138b包含賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分和促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分。根據(jù)上述步驟，可對(duì)包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜內(nèi)的、促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳)的濃度進(jìn)行調(diào)整，而使其不給裝置特性帶來(lái)負(fù)面影響，或者，將濃度設(shè)定為1×1018/cm3或更少，并希望是1×1017/cm3。此外，在吸氣處理后金屬成分將遷移到其上的半導(dǎo)體膜138a和138b，有時(shí)通過(guò)熱處理使其結(jié)晶。此外，在本實(shí)施方式中隨同吸氣步驟激勵(lì)賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(施主型成分)。熱處理可以在氮?dú)鈿夥罩袌?zhí)行。在本實(shí)施方式中熱處理在550℃下執(zhí)行4小時(shí)。另一選擇是，熱處理也可以利用RTA在650℃執(zhí)行6分鐘。
接下來(lái)，利用掩模使結(jié)晶半導(dǎo)體膜139和半導(dǎo)體膜138a和138b形成圖案。在本實(shí)施方式中，制造光掩模，并利用光刻同時(shí)也利用光掩模對(duì)上述薄膜進(jìn)行形成圖案處理，從而形成半導(dǎo)體層102，具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層106，和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層108(見圖7D)。類似地，形成半導(dǎo)體層103，溝道保護(hù)層105，具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層107和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層109(見圖2C)?？梢岳眯D(zhuǎn)涂覆或相似方法將光掩模形成在基板的整個(gè)表面上，或利用微滴釋放法將光掩模選擇性地形成在基板表面上，然后使光掩模在激光或相似物下曝光，以形成具有微觀圖案的掩模。利用具有微觀圖案的掩模，有可能形成具有精確、準(zhǔn)確預(yù)定圖形的半導(dǎo)體膜。
另一選擇是，通過(guò)利用如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、酚醛清漆樹脂、三聚氰胺樹脂和聚氨酯樹脂的樹脂材料，選擇性地釋放組合物，從而無(wú)需執(zhí)行曝光處理就可形成掩模。同樣，還可通過(guò)微滴釋放方法，利用有機(jī)材料，如苯并環(huán)丁烯、聚對(duì)亞苯基二甲基、flare和具有光傳輸特性的聚酰亞胺；利用由硅氧烷聚合物或相似物的聚合作用所形成的化合物材料；利用包含有水溶性均聚物和水溶性共聚物的組合物材料；或利用相似的材料來(lái)形成掩模?？梢酝ㄟ^(guò)控制溶劑濃度或添加表面活性劑、或相似方法來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整任何材料的表面張力和粘性。
不管是等離子蝕刻(干蝕刻)還是濕蝕刻，都可以在形成圖案過(guò)程中用作蝕刻處理。在對(duì)大面積基板進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，等離子蝕刻是優(yōu)選的。作為蝕刻氣體，可使用含氟的氣體如CF4、NF3、SF6和CHF3；含氯的氣體，典型地是Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4；或O2氣。此外，還可適當(dāng)?shù)叵蚱渲刑砑佣栊詺怏w，如He和Ar。當(dāng)在大氣壓力釋放下執(zhí)行蝕刻時(shí)，可局部地執(zhí)行電釋放加工，并且因此沒(méi)有必要在基板的整個(gè)表面上形成掩模層。
釋放含導(dǎo)電材料的組合物以形成源極或漏極層114、源極或漏極層115、源極或漏極層116和源極或漏極層117。通過(guò)將源極或漏極層114、115、116和117用作掩模，使具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層106、具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層108、具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層107和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層109形成圖案，以形成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層110a、110b、111a、111b、112a、112b、113a和113b(見圖3A到3C)。也可將源極或漏極層114用作布線層，并且也可將源極或漏極層116用作電源線。
優(yōu)選的是利用用公知方法，例如印刷、電解電鍍、PVD(物理汽相沉積)、CVD(化學(xué)汽相沉積)和蒸發(fā)來(lái)形成源極或漏極層。同樣，也可以利用微滴釋放法使源極或漏極層具有預(yù)定圖案。作為源極或漏極層的材料，可以任意使用金屬如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)和銅(Cu)；或其合金；或它們的金屬氮化物。此外，可將包含有上述材料的多層進(jìn)行疊置，以形成源極或漏極層。典型地，可以在基板表面上順序地疊置氮化鉭薄膜和鎢膜。此外，可使用通過(guò)混和硅以及賦予一種電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分所形成的材料。例如，可使用具有n-型導(dǎo)電性的非晶形硅膜，該非晶形硅膜包含賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分，例如磷(P)。
此外，可以利用具有光傳輸特性的導(dǎo)電材料形成源極或漏極層。例如，源極或漏極層可以由氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)或相似物構(gòu)成。優(yōu)選的，它們是通過(guò)濺射氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)或相似物而構(gòu)成的。更優(yōu)選的是，它們是通過(guò)濺射，以在該ITO中包含2-10重量％的氧化硅為目標(biāo)，由含氧化硅的氧化銦錫構(gòu)成的。此外，也可使用導(dǎo)電材料，例如含有氧化硅的氧化銦與氧化鋅的合金，該合金是在氧化銦中混入了2-20％的氧化鋅(ZnO)。
在本實(shí)施方式中，釋放含銀的組合物作為導(dǎo)電材料，之后在550℃下烘烤以形成源極或漏極層114、115、116和117。在本實(shí)施方式所形成的頂柵型平面結(jié)構(gòu)內(nèi)，在通過(guò)熱處理使結(jié)晶半導(dǎo)體形成為半導(dǎo)體層后，執(zhí)行形成例如源極層、漏極和柵極層的導(dǎo)電層的步驟，并且因此可將高耐熱材料用作導(dǎo)電層。因此，放寬了源極或漏極層材料的選擇范圍。此外，由于熱處理并沒(méi)有造成電極層在形狀、功能和特性上出現(xiàn)缺陷，由此提高了可靠性。
微滴釋放裝置通常表示用于釋放微滴的裝置，例如包括組合物釋放部分的噴嘴和包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴的噴頭。將裝配于微滴釋放裝置內(nèi)的噴嘴直徑設(shè)定為0.02-100μm(優(yōu)選地，30μm或更小)。將通過(guò)噴嘴所釋放的微滴數(shù)量設(shè)定為0.001-100pl(優(yōu)選地，0.1pl或更多以及40pl或更少，更優(yōu)選地，10pl或更少)。釋放量的增加與噴嘴的尺寸大小的增加成比例。噴嘴的釋放部分優(yōu)選盡可能地接近目標(biāo)部分。優(yōu)選地，將釋放部分和目標(biāo)部分之間的距離設(shè)定為大約是0.1-3mm(更優(yōu)選地，1mm或更短)。
作為通過(guò)釋放部分而釋放的組合物，可使用溶解或分散在溶劑內(nèi)的導(dǎo)電材料。作為導(dǎo)電材料，可以使用金屬，例如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W和Al；金屬硫化物，例如Cd和Zn的硫化物；氧化物，例如Fe、Ti、Si、Ge、Zr和Ba的氧化物；鹵化銀的微?；蚍稚┘{米大小的顆?；蛳嗨莆铩４送?，也可以使用用作具有光傳輸特性的導(dǎo)電膜的氧化銦錫(ITO)，包括氧化銦錫和氧化硅的ITSO，有機(jī)銦，有機(jī)錫，氧化鋅，氮化鈦和相似物。可以將上面介紹的多種金屬成分混入到導(dǎo)電材料內(nèi)。進(jìn)一步，考慮到特定的電阻值，最好將其中溶解或分散了金、銀和銅中的任何一種的溶劑用作通過(guò)釋放部分所釋放的組合物。更優(yōu)選地是，使用低電阻的銀或銅。當(dāng)使用銀或銅時(shí)，優(yōu)選地將阻擋膜與銀或銅相結(jié)合以阻擋雜質(zhì)。作為阻擋膜，可以使用氮化硅膜或硼化鎳(NiB)。
同樣，可以使用具有多層的顆粒，其中導(dǎo)電材料被另一種導(dǎo)電材料覆蓋。例如，可以使用在其中用硼化鎳(NiB)覆蓋銅并且用銀覆蓋硼化鎳、或相似的三層結(jié)構(gòu)的顆粒。作為溶劑，可以使用酯，例如醋酸丁酯和醋酸乙酯；醇，例如異丙醇和乙醇；有機(jī)溶劑，例如丁酮和丙酮；或相似物。為了防止組合物干燥并可流暢地通過(guò)釋放部分對(duì)其進(jìn)行釋放，優(yōu)選的組合物的粘性為20mPa·s(cps)或更小。組合物的表面張力優(yōu)選地為40mN/m或更小?？梢愿鶕?jù)將要使用的溶劑和所要達(dá)到的目的，對(duì)組合物的粘性等特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。例如，優(yōu)選地將在溶劑中溶解或分散了ITO、有機(jī)銦和有機(jī)錫的組合物的粘性設(shè)定為5-20mPa·s；優(yōu)選地將在溶劑中溶解或分散了銀的組合物的粘性設(shè)定為5-20mPa·s；并且優(yōu)選地將在溶劑中溶解或分散了金的組合物的粘性設(shè)定為5-20mPa·s。
同樣，可將多種導(dǎo)電材料層層疊置。另一選擇是，可以通過(guò)微滴釋放法，將銀作為導(dǎo)電材料而形成導(dǎo)電層，然后用銅或相似金屬覆蓋該導(dǎo)電層?？梢酝ㄟ^(guò)電鍍或化學(xué)(無(wú)電的)鍍來(lái)實(shí)現(xiàn)鍍覆。可將基板表面浸泡在充滿了包含有鍍覆材料的溶液的容器內(nèi)。另一選擇是，基板可以被傾斜地(或垂直地)固定并使包括鍍覆材料的溶液流過(guò)基板表面，從而使該表面覆蓋有溶液。這種做法的優(yōu)點(diǎn)在于可以使處理裝置小型化。
雖然導(dǎo)電顆粒的直徑取決于每個(gè)噴嘴的直徑、預(yù)定圖案的形狀等，但是為了防止堵塞噴嘴并制造出微觀圖案的目的，導(dǎo)電顆粒的大小最好要盡可能地小。優(yōu)選地，顆粒的直徑設(shè)定為0.1μm或更小。利用公知的方法，例如電解、霧化和精減來(lái)形成組合物，并且其顆粒大小典型地是大約0.01-10μm。然而，在利用氣相蒸發(fā)方法的情況下，受分散劑保護(hù)的每個(gè)納米大小的顆粒是微觀的，并且大約是7nm大小。并且，當(dāng)每個(gè)納米大小的顆粒的表面都覆蓋了涂料時(shí)，溶劑中的納米顆粒在室溫下不會(huì)聚集在一起，而是均勻地分散在溶劑內(nèi)，并且表現(xiàn)出與含水流體相類似的性質(zhì)。因此，最好使用涂料。
當(dāng)在減壓下執(zhí)行釋放組合物的步驟時(shí)，使組合物的溶劑蒸發(fā)直到附著了通過(guò)噴嘴所釋放的物體為止，并且因此可省略掉隨后將要執(zhí)行的干燥和烘烤步驟。更進(jìn)一步，因?yàn)檠趸锬さ炔](méi)有形成在導(dǎo)電層表面上，所以優(yōu)選的是可以在減壓下執(zhí)行釋放組合物的步驟。在將組合物釋放到基板上之后，執(zhí)行干燥和烘烤步驟中的一個(gè)或兩個(gè)都執(zhí)行。干燥和烘烤中的每個(gè)步驟都是熱處理步驟。例如，干燥步驟是在100℃下加熱大約3分鐘，而烘烤步驟是在200-350℃下加熱15-60分鐘，并且其目的、溫度和時(shí)間都是不同的。通過(guò)激光照射，快速熱退火，加熱爐或相似方法，在常壓或減壓下執(zhí)行干燥和烘烤步驟。進(jìn)一步，對(duì)熱處理的執(zhí)行時(shí)間沒(méi)有特殊限定。可以使基板預(yù)先加熱以便有利于執(zhí)行干燥和烘烤步驟。同時(shí)，加熱溫度取決于基板或相似物的材料，但通常設(shè)定在100-800℃(優(yōu)選地，200-350℃)。通過(guò)上述方法，納米顆?；ハ嘟佑|并熔接在一起，而且通過(guò)外圍的固化和收縮樹脂以及使組合物中溶劑揮發(fā)或用化學(xué)方法清除掉分散劑的方式，來(lái)加速熔接鍵合。
可以將連續(xù)波形或脈沖氣體激光器或固態(tài)激光器用于激光照射。將準(zhǔn)分子激光器、YAG激光器和相似的激光器用作前者的氣體激光器，而將利用例如添加了Cr、Nd的YAG、YVO4和GdVO4和相似晶體的激光器用作后者的固態(tài)激光器。優(yōu)選地，所使用的連續(xù)波形激光器與激光的吸收系數(shù)有關(guān)。另一選擇是，可以使用結(jié)合了脈沖振蕩和連續(xù)波形的、所謂的混和激光照射。進(jìn)一步，可根據(jù)基板100的耐熱特性，利用激光使熱處理瞬間執(zhí)行幾微秒到幾十秒，從而不破壞基板100。當(dāng)利用紅外線燈、鹵素?zé)簟⒒蛟诙栊詺怏w氣氛下透過(guò)紅外線光發(fā)射出紫外線光的裝置來(lái)迅速提高溫度時(shí)，通過(guò)瞬間對(duì)基板加熱幾微秒到幾分鐘而執(zhí)行快速熱退火(RTA)。因?yàn)樯鲜鰺崽幚硎撬查g進(jìn)行的，所以僅有上表面的薄膜受到充分加熱，從而不使下面的膜受到負(fù)面影響。也就是說(shuō)，上述熱處理沒(méi)有給具有低耐熱性的基板如塑料基板帶來(lái)負(fù)面影響?？刂萍す馐怪蛇x擇性地照射電極層，從而使本發(fā)明的半導(dǎo)體層未受到激光照射。
下面將參考圖6A-6D描述制造源極或漏極層的方法。因?yàn)樗纬傻脑礃O或漏極層114、115、116和117具有微觀圖案，所以只要在良好的可控條件下形成它們，就不會(huì)產(chǎn)生例如由于形成源極或漏極層時(shí)的失敗所導(dǎo)致短路的缺陷。因此，利用激光執(zhí)行微觀處理以準(zhǔn)確地在半導(dǎo)體層上使源極或漏極層形成圖案。如圖6A中所示，在基板200上形成絕緣層201，半導(dǎo)體層202a，半導(dǎo)體層202b，溝道保護(hù)層203a，溝道保護(hù)層203b，具有n-型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層204a，具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層204b，具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層205a和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層205b，并且形成導(dǎo)電膜206使之覆蓋上述層?？梢酝ㄟ^(guò)蒸發(fā)、CVD、濺射或相似方法形成導(dǎo)電薄膜206。在本實(shí)施方式中，通過(guò)利用微滴釋放裝置207a和207b而選擇性地形成導(dǎo)電薄膜206(見圖6A)。此后，形成由抗蝕劑所構(gòu)成的掩模208。
利用激光209a和209b照射由抗蝕劑所構(gòu)成的掩模208，并且使其在激光下曝光，以形成已曝光區(qū)域210a和210b(見圖6B)。因?yàn)楸緦?shí)施方式中使用正光敏抗蝕劑，所以使掩模在激光下曝光，并利用蝕刻劑清除掉已曝光區(qū)域210a和210b，從而形成開口211a和211b(見圖6C)。通過(guò)蝕刻法利用具有開口211a和211b的掩模使導(dǎo)電膜206形成圖案，從而形成源極或漏極層212a、212b和212c。通過(guò)用源極或漏極層212a、212b和212c作為掩模，對(duì)具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層204a、204b、205a和205b進(jìn)行蝕刻，這樣有可能形成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層213a、213b、213c、213d、214a、214b、214c和214d(見圖6D)。因此，通過(guò)利用微觀掩模使導(dǎo)電薄膜準(zhǔn)確地形成出具有良好可控性的圖案，該掩模是利用激光形成的，并且因此可以形成具有預(yù)定形狀的源極或漏極層。因此，因?yàn)樵谛纬稍礃O或漏極層時(shí)并沒(méi)有出現(xiàn)缺陷，所以提高了薄膜晶體管的可靠性。進(jìn)一步，可使通過(guò)蝕刻未形成圖案的源極或漏極層212a和212b的邊沿從而具有有一定曲率半徑的彎曲形狀。通過(guò)利用微滴釋放法，減小了材料損失并且簡(jiǎn)化了制造過(guò)程，從而使其具有低成本且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
在使具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層形成圖案的過(guò)程中，將溝道保護(hù)層用作蝕刻停止器。然而，如圖6A至6D中所示，有時(shí)根據(jù)其蝕刻條件對(duì)溝道保護(hù)層進(jìn)行部分地蝕刻。因?yàn)闇系辣Ｗo(hù)層是用于保護(hù)半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域使其不受蝕刻的絕緣層，所以在蝕刻條件下執(zhí)行刻蝕，以便不清除掉所有的溝道保護(hù)層且使溝道形成區(qū)域不曝光。
在形成了源極或漏極層114、115、116和117以后，可以利用加壓或相似方法使它們變平坦。在對(duì)源極或漏極層加壓時(shí)，也可以執(zhí)行加熱步驟。同樣，可利用溶劑或相似物使源極或漏極層的表面軟化或使其溶解，并可利用氣刀將不平坦的部分清除掉。另一選擇是，可以利用CMP將不平坦的地方磨光。通過(guò)微滴釋放法形成源極或漏極層，執(zhí)行預(yù)烘烤步驟，并執(zhí)行加壓步驟，之后是烘烤步驟。當(dāng)在烘烤步驟之前執(zhí)行加壓步驟時(shí)，釋放包含在源極或漏極層中的氧，以降低氧的濃度。因此，除了可使源極或漏極層平面化以外，上述加壓步驟也具有減小電阻的效果。
當(dāng)利用包含有具有光敏物質(zhì)的導(dǎo)電材料來(lái)形成例如源極層、漏極層和柵極層、或布線層的電極層時(shí)，可以直接利用激光對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行照射而無(wú)需形成由抗蝕劑所構(gòu)成的掩模，并執(zhí)行曝光處理，之后利用蝕刻劑進(jìn)行移除。因此，可使導(dǎo)電膜形成為具有預(yù)定形狀的圖案。由于沒(méi)有利用掩模從而使上述情況具有簡(jiǎn)化了制造步驟的優(yōu)點(diǎn)。作為含有光敏物質(zhì)的導(dǎo)電材料，可以使用包含有例如Ag、Au、Cu、Ni、Al和Pt金屬或其合金的材料；以及有機(jī)高分子量樹脂，聚合引發(fā)劑，聚合單體，或由溶劑所構(gòu)成的光敏樹脂或相似物。作為高分子量樹脂，可以使用酚醛清漆樹脂，丙烯酸共聚物，甲基丙烯酸共聚物，纖維素衍生物，環(huán)化橡膠樹脂，以及相似物。
接下來(lái)，將柵極絕緣層125形成在源極或漏極層114、115、116、117和溝道保護(hù)層104和105上。柵極絕緣層125是任意利用氧化硅(SiOx)，氮化硅(SiNx)，氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)，氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)或相似物形成的。并且，可以用以下方式形成柵極絕緣層125，即利用包括有氧化硅(SiOx)，氮化硅(SiNx)，氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)，氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)或相似物中的一種的單層；或包括有它們的組合的疊置層。更進(jìn)一步，本實(shí)施方式中柵極絕緣層125內(nèi)包含氫。當(dāng)利用微滴釋放法所形成的導(dǎo)電層是由銀、銅或相似物構(gòu)成的時(shí)候，優(yōu)選的是將氮化硅膜或NiB膜形成在導(dǎo)電層上作為阻擋膜，從而防止雜質(zhì)進(jìn)入并且使其表面平坦。此外，為在低溫下形成柵極電流泄漏更小的致密絕緣膜，將含有例如氬氣的稀有氣體成分的反應(yīng)氣體混入到將要形成的絕緣膜內(nèi)。在本實(shí)施方式內(nèi)，將SiH4和N2O作為反應(yīng)氣體而形成厚度為120nm的氧化硅膜。此外，優(yōu)選的使柵極絕緣層125的厚度為80-200nm。
通過(guò)蝕刻在柵極絕緣層125內(nèi)形成到達(dá)源極或漏極層115的開口126。在該蝕刻步驟中可以使用干蝕刻或濕蝕刻。在上述開口126內(nèi)，源極或漏極層115和在后面形成的柵極層119彼此電連接。
將包含導(dǎo)電材料的組合物從微滴釋放裝置124a和124b內(nèi)釋放到柵極絕緣層125上，從而在該柵極絕緣層125上形成柵極層118和柵極層119(見圖4B)。以與形成上面描述的源極或漏極層相同的步驟，執(zhí)行在柵極絕緣層125上形成柵極層118和119的步驟。柵極層118也可以用作柵極布線層。在本實(shí)施方式內(nèi)，釋放出包含有銀的組合物作為導(dǎo)電材料，然后以300℃進(jìn)行烘烤從而形成柵極層118和119。在開口126內(nèi)形成柵極層119允許源極或漏極層114電連接到在開口126內(nèi)的柵極層119上。
作為用于形成柵極層所使用的導(dǎo)電材料，可以使用主要包含有例如Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(鎢)和Al(鋁)的金屬顆粒的組合物。此外，該組合物也可與氧化銦錫(ITO)、包括有氧化銦錫和氧化硅的ITSO、有機(jī)錫、有機(jī)銦、氧化鋅、氮化鉭或相似的具有光傳導(dǎo)性的物質(zhì)相結(jié)合使用。
以與形成源極或漏極層相同的方式，在形成了柵極層118和119之后通過(guò)加壓或相似方法執(zhí)行平坦化步驟。此外，當(dāng)利用微滴釋放法形成柵極層時(shí)，執(zhí)行預(yù)烘烤步驟，并且在執(zhí)行最后的烘烤步驟以前執(zhí)行加壓步驟，除了使柵極層平坦化以外，還釋放了包含在柵極層內(nèi)的氧。這樣就帶來(lái)減小電阻的效果。
最好將絕緣膜128形成為覆蓋源極或漏極層、半導(dǎo)體層、柵極絕緣層、和柵極層的鈍化膜?？梢酝ㄟ^(guò)用于形成薄膜的方法如等離子CVD和濺射法，利用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化鋁、氧化鋁、類金剛石碳(DLC)、含氮化物的硅(CN)、或其他絕緣材料來(lái)形成上述絕緣薄膜128。此外，鈍化膜可包括單層或疊置層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式內(nèi)，將厚度為100nm的氮化硅膜用作絕緣膜128。
此后，優(yōu)選的是在氫氣或氮?dú)庵型ㄟ^(guò)加熱使半導(dǎo)體層102和103氫化。當(dāng)在氮?dú)庵袑?duì)它們加熱時(shí)，優(yōu)選地是將含氫的絕緣膜用作絕緣膜128。
接下來(lái)，形成絕緣層129。在本實(shí)施方式中，在基板的整個(gè)表面形成絕緣層129，并通過(guò)蝕刻法同時(shí)利用由抗蝕劑或類似物所構(gòu)成的掩模使其形成圖案。當(dāng)在可以直接或選擇性形成圖案的位置處利用微滴釋放法或印刷法形成上述絕緣層129時(shí)，就沒(méi)有必要通過(guò)蝕刻來(lái)使絕緣層形成圖案。在本實(shí)施方式中，在用作層間絕緣層的絕緣層129上形成用作分隔壁的第二絕緣層。在這種情況下，也將絕緣層129稱為第一絕緣層。
可以利用無(wú)機(jī)絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁、類金剛石碳(DLC)、含氮化物的碳(CN)和聚硅氮烷；丙烯酸、甲基丙烯酸、其衍生物；有機(jī)絕緣材料，例如聚酰亞胺、芳族聚酰胺、聚苯并咪唑、和苯并環(huán)丁烯；或硅氧烷樹脂形成絕緣層129。此外，可利用光敏材料或非光敏材料，如丙烯酸類和聚酰亞胺來(lái)形成絕緣層129。
在本實(shí)施方式中，將利用硅氧烷樹脂材料形成的涂膜用作絕緣層129。也將上述已烘烤過(guò)的涂膜稱為含烷基的氧化硅膜(SiOx)。
在絕緣膜128、絕緣層129和柵極絕緣層125中，形成到達(dá)源極或漏極層117的開口132。上述開口也可以通過(guò)蝕刻利用由抗蝕劑所構(gòu)成的掩模形成?？梢詫⒕哂型ㄟ^(guò)利用激光的曝光處理所形成的微觀圖形的掩模當(dāng)作用于蝕刻的掩模。將布線層131形成在上面所制造的開口132內(nèi)。也可以利用與源極或漏極層以及柵極層相同的材料形成布線層131。在本實(shí)施方式中，通過(guò)微滴釋放法利用銀形成布線層131。
將含有導(dǎo)電材料的組合物選擇性地釋放在絕緣層129上，從而形成與布線層131接觸的第一電極層130(見圖5C)。在透過(guò)基板100發(fā)射出光，或者制造透射型顯示板的情況下，按照如下步驟形成第一電極層130使包含有具有能至少傳輸可見光的光傳輸特性的導(dǎo)電材料的組合物形成為預(yù)定圖案，該導(dǎo)電材料例如是氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、含氧化鋅(ZnO)的氧化鋅錫(IZO)、氧化鋅(ZnO)、添加了鎵(Ga)的ZnO和氧化錫(SnO2)，并然后對(duì)其進(jìn)行烘烤。
同樣，優(yōu)選通過(guò)濺射利用氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)或相似物形成第一電極層130。更優(yōu)選的是，通過(guò)濺射利用含氧化硅的氧化銦錫構(gòu)成第一電極層，其中以在ITO中混入了2-10重量％的氧化硅為目標(biāo)。此外，可以使用添加了鎵(Ga)的ZnO導(dǎo)電材料、含氧化硅的氧化鋅銦(IZO)和混入了2-20％氧化鋅(ZnO)的氧化銦，其是導(dǎo)電的氧化物材料。在通過(guò)濺射形成了第一電極層130之后，利用微滴釋放法形成掩模層，并且將掩模層蝕刻成預(yù)定圖案。在本實(shí)施方式中，通過(guò)微滴釋放法利用具有光傳輸特性的導(dǎo)電材料形成第一電極層130。具體地，利用氧化銦錫或含ITO以及氧化硅的ITSO形成第一電極層130。
在本實(shí)施方式中，在形成了布線層131后，形成與布線層131接觸的、彼此電連接的第一電極層130。另一選擇是，在絕緣層129上選擇性地形成了第一電極層130后，可以將布線層131與第一電極層130以及源極或漏極層117接觸，從而使它們彼此電連接。在這種情況下，可以顛倒布線層131和第一電極層130的層疊順序，并且將第一電極層130形成在絕緣層129上，然后將布線層131形成在第一電極層上。
根據(jù)上面描述的過(guò)程，就完成了用于顯示裝置的TFT基板(也可稱之為部件基板)，在該基板100上將具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管和作為像素電極層的第一電極層互相連接。
隨后，選擇性地形成絕緣層(同樣，也稱之為分隔壁或坡)121。在第一電極層130上形成具有開口的絕緣層121，并覆蓋布線層131。在本實(shí)施方式中，將絕緣層121形成在基板的整個(gè)表面上，并通過(guò)蝕刻同時(shí)利用由抗蝕劑或相似物所構(gòu)成的掩模使該絕緣層121形成圖案。當(dāng)通過(guò)可以直接或選擇性地形成圖案的微滴釋放法或印刷法形成上述絕緣層121時(shí)，沒(méi)有必要利用蝕刻使絕緣層形成圖案。
利用無(wú)機(jī)絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁和氧氮化鋁；丙烯酸、甲基丙烯酸或其衍生物；耐熱高分子量材料，例如聚酰亞胺、芳族聚酰胺和聚苯并咪唑；或絕緣材料，例如無(wú)機(jī)硅氧烷來(lái)形成絕緣層121，該無(wú)機(jī)硅氧烷包括在包括硅、氧和氫的化合物中的Si-O-Si鍵，其利用作為原料的硅氧烷材料或有機(jī)硅氧烷來(lái)形成，在所述有機(jī)硅氧烷中硅上的氫可以用有機(jī)基如甲基和苯基代替。此外，可用如丙烯酸和聚酰亞胺的光敏材料或非光敏材料形成絕緣層121。優(yōu)選地，絕緣層121具有曲率半徑連續(xù)變化的形狀，從而提高形成在絕緣層121上的場(chǎng)致發(fā)光層122和第二電極層123的覆蓋率。
另一選擇是，在利用微滴釋放法釋放了絕緣層121的組合物后，可以利用壓力對(duì)組合物的表面進(jìn)行加壓以便使其表面平坦。作為對(duì)其表面加壓的方法，可以利用輥?zhàn)踊蛳嗨莆镌谄浔砻嫔线M(jìn)行掃描而使表面上的不均勻處變平，或者可以利用平板垂直地對(duì)該表面進(jìn)行加壓。同樣，可以利用溶劑或相似物使表面軟化或使其溶解，并利用氣刀將其表面上的不均勻部分清除掉。另一選擇是，可以利用CMP將不均勻磨光。上述步驟可以在由于微滴釋放法而產(chǎn)生不均勻的情況中執(zhí)行，從而使不均勻表面變平。當(dāng)通過(guò)上述步驟提高了平整度后，可以防止顯示裝置的顯示特性出現(xiàn)不一致性，從而有可能顯示出高分辨率的圖像。
所形成的光發(fā)射元件與薄膜晶體管電連接(見圖1B)。
在大氣壓力中在200℃下執(zhí)行熱處理以清除掉包含在第一電極層130和絕緣層121內(nèi)的或在形成場(chǎng)致發(fā)光層122之前附著于其表面上的濕氣。優(yōu)選地，可以在200-400℃溫度下執(zhí)行熱處理，并且更優(yōu)選地，在減壓中在250-350℃溫度下執(zhí)行熱處理，并且通過(guò)真空蒸發(fā)或微滴釋放法在減壓下連續(xù)地形成場(chǎng)致發(fā)光層122而不將其暴露于空氣中。
作為場(chǎng)致發(fā)光層122，通過(guò)蒸發(fā)利用蒸發(fā)掩模分別選擇性地形成顯示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色光的材料。也可以通過(guò)微滴釋放法(例如，利用低分子量材料、高分子量材料或相似物)，以與濾色器相同的方式來(lái)形成顯示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色光的材料。上述情況是優(yōu)選的，因?yàn)轱@示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色光的材料可以無(wú)需利用掩模而單獨(dú)地形成。在場(chǎng)致發(fā)光層122上疊置第二電極層123，以獲得利用了具有顯示功能的發(fā)光元件的顯示裝置。
雖然附圖中沒(méi)有示出，但用鈍化膜覆蓋第二電極層123也是有效的。在制造顯示裝置過(guò)程中所形成的保護(hù)膜可以包括單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)?？梢岳冒械?SiN)、氧化硅(SiO2)、氧氮化硅(SiON)、氮氧化硅(SiNO)、氮化鋁(AlN)、氧氮化鋁(AlON)、含氮量高于含氧量的氮氧化鋁(AlNO)、類金剛石碳(DLC)、以及含氮的碳(CNx)的絕緣膜來(lái)形成鈍化膜?？梢允褂蒙鲜鼋^緣膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以使用含氮碳(CNx)和氮化硅(SiN)的疊置層。還可以將有機(jī)材料用作鈍化膜。例如，可以使用高分子量有機(jī)材料的疊置層，例如苯乙烯聚合物的疊置層。此外，利用下面的材料也是可能的，即其中利用硅(Si)和氧(O)的化學(xué)鍵形成骨架結(jié)構(gòu)，其中在取代基中至少包括氫，或取代基中包括氟、烷基和芳族碳?xì)渲械闹辽僖环N。
此時(shí)，優(yōu)選地將具有極好覆蓋率的膜用作鈍化膜。例如，優(yōu)選將碳膜，并且尤其是DLC膜用作鈍化膜。因?yàn)榭梢栽?00℃或更低的溫度下形成DLC膜，所以可以很容易地在具有低耐熱性的場(chǎng)致發(fā)光層上形成該膜?？梢酝ㄟ^(guò)等離子CVD(典型地，RF等離子CVD、微波CVD、電子回旋共振(ECR)、CVD、熱絲CVD或相似方法)、燃燒火焰、濺射、離子束蒸發(fā)、激光蒸發(fā)以及相似方法來(lái)形成DLC膜。將氫氣和含烴的氣體(例如CH4、C2H2、C6H6等等)用作形成膜所使用的反應(yīng)氣體。利用輝光放電使反應(yīng)氣體離子化。使離子加速以便與使其負(fù)自偏壓陰極碰撞?？梢詫2H4氣和N2氣作為反應(yīng)氣體來(lái)形成CN膜。DLC膜對(duì)于氧具有高的阻擋性，并且能防止場(chǎng)致發(fā)光層發(fā)生氧化。因此，DLC膜能防止場(chǎng)致發(fā)光層在隨后的密封步驟中發(fā)生氧化。
接下來(lái)，形成密封材料并且利用密封基板對(duì)TFT基板進(jìn)行密封。然后，將柔性印刷電路板連接與柵極層118電連接的棚極布線層以及與源極或漏極層114電連接的源極布線層。從而使它們與外部電連接。
接下來(lái)，提供用于連接的布線基板，從而使顯示裝置內(nèi)部的布線層通過(guò)各向異性導(dǎo)電層與其電連接。布線基板用于傳送來(lái)自于外部的信號(hào)以及電勢(shì)。例如，可以使用FPC(柔性印刷電路)或相似電路。通過(guò)上面所描述的工藝，就完成了顯示裝置(同樣，也稱之為顯示板)，其包括具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型開關(guān)TFT、驅(qū)動(dòng)TFF和電容元件。利用源極或漏極層116、柵極絕緣層125和柵極層119形成電容元件。
利用終端電極層將顯示裝置內(nèi)部的布線層和FPC互相電連接?？梢苑謩e利用與形成柵極層相同的材料和相同的工藝與源極或漏極層相同的材料和相同的工藝、和與柵布線層相同的材料和相同的工藝來(lái)形成終端電子層。將參考圖43A1和43A2、圖43B1和圖43B2、以及圖43C1和圖43C2描述使FPC和顯示裝置內(nèi)的布線層互相電連接的例子。
在圖43A1內(nèi)，將薄膜晶體管9和與薄膜晶體管9以及與發(fā)光元件裝配在一起的第一電極層電連接的布線層6形成在基板1上。利用密封材料3將基板1連接到反向基板8。利用各向異性導(dǎo)電膜7a和7b將從顯示裝置內(nèi)部所延伸的布線層、FPC2a和FPC2b連接在一起，其中布線層形成在密封材料3的外部。
圖43A1、43B1和43C1是顯示裝置的頂視圖，圖43A2、43B2和43C2是沿著圖43A1、43B1和43C1中線G-H和線M-N的截面圖。在圖43A1和43A2中，通過(guò)與源極或漏極層相同的工藝?yán)门c其相同的材料形成終端電極層5a和終端電極層5b。將延伸到密封材料外部的源極布線層4a提供到終端電極層5a內(nèi)，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7a將終端電極層5a和FPC2c互相連接。另一方面，將延伸到密封材料外部的柵極布線層4b連接到終端電極層5b上，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7b將終端電極層5b連接到FPC2b。在本實(shí)施方式中，通過(guò)與柵極相同的生產(chǎn)工藝并利用與其相同的材料形成柵極布線層，而通過(guò)與布線層相同的生產(chǎn)工藝并利用相同的材料形成源極布線層。
在圖43B1和43B2中，通過(guò)與柵極布線層相同的生產(chǎn)工藝并利用與其相同的材料形成終端電極層55a和終端電極層55b。利用延伸到密封材料外部的棚極布線層形成終端電極層55b，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7b將終端電極層55b和FPC2b互相連接。另一方面，將利用與延伸到密封材料外部的布線層相同的生產(chǎn)工藝并利用與其相同的材料所形成的源極布線層54a連接到終端電極層55a，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7a將終端電極層55a和FPC2a互相連接。
在圖43C1和43C2中，通過(guò)與布線層相同的生產(chǎn)工藝并利用與其相同的材料形成終端電極層65a和65b。將終端電極層65b連接到延伸到密封材料外面的柵極布線層64b上，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7b使終端電極層65b和FPC2b互相連接。另一方面，利用與延伸到密封材料外部的布線層相同的生產(chǎn)工藝并利用與其相同的材料所形成的源極布線層形成終端電極層65a，并且通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜7a將終端電極層65a和FPC2a互相連接。
雖然本實(shí)施方式中示出了具有單柵極結(jié)構(gòu)的開關(guān)TFT，但也可以形成具有多柵極結(jié)構(gòu)的開關(guān)TFT，如雙柵極結(jié)構(gòu)的開關(guān)TFT。
根據(jù)上面所描述的工藝，可以形成具有結(jié)晶半導(dǎo)體膜的平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管。因?yàn)楸緦?shí)施方式中所形成的薄膜晶體管是利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成的，所以其與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比具有更高的遷移率(大約是2-70cm2/Vsec，并且典型的是，大約20-50cm2/Vsec)。同樣，除了包括賦予一種電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分之外，源極和漏極區(qū)域還包含具有促進(jìn)結(jié)晶功能的金屬成分。因此，可以形成具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。結(jié)果是，可以制造出能以高速操作的顯示裝置。
與利用非晶形半導(dǎo)體所形成的薄膜晶體管相比，在利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管內(nèi)很難使閾電壓發(fā)生變化，這就有可能降低薄膜晶體管在特性上的變化。
此外，利用吸氣步驟清除掉在成膜過(guò)程中混入在半導(dǎo)體膜內(nèi)的金屬成分，并且因此可以減小截止電流。因此，通過(guò)在顯示裝置的開關(guān)元件內(nèi)提供上述TFT，而提高對(duì)比度。
此外，利用激光的微觀處理步驟允許自由地設(shè)計(jì)精細(xì)的布線和相似物。根據(jù)本發(fā)明，可以形成具有良好的可控性的，所需圖案減少了材料損失和成本。結(jié)果可以高產(chǎn)量地生產(chǎn)出高性能、高可靠性的顯示裝置。
實(shí)施方式2將參考圖8A到8F描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了生產(chǎn)包括有多個(gè)n-溝道薄膜晶體管(NMOS)的電路的例子，該生產(chǎn)利用了與實(shí)施方式1中所執(zhí)行的吸氣步驟不同的吸氣步驟。因此，在本實(shí)施方式中將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜402形成在基板400上。將含有能促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在其上(見圖8A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜402結(jié)晶以便形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜404。
在本實(shí)施方式中，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜404上選擇性地形成了溝道保護(hù)層414a和溝道保護(hù)層414b之后，形成包含有作為雜質(zhì)成分的稀有氣體的半導(dǎo)體膜405作為吸氣層，以清除掉促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，該金屬成分是包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜404內(nèi)的(見圖8B)。作為稀有氣體成分，可以使用氦氣、氬氣、氙氣、氪氣、或相似氣體。在本實(shí)施方式中，形成了含有氬氣作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜405。此后，通過(guò)執(zhí)行熱處理，沿圖8C中箭頭所表示的方向移動(dòng)結(jié)晶半導(dǎo)體膜404內(nèi)所包含的金屬成分，并且因而將金屬成分捕集在半導(dǎo)體膜405中。由此，形成了結(jié)半導(dǎo)體薄膜406，減少了該半導(dǎo)體薄膜內(nèi)406中包含的金屬成分。隨后，利用氫氟酸，清除掉將成為吸氣溝的半導(dǎo)體膜407以及形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜406上的氧化物膜，在該半導(dǎo)體薄膜407內(nèi)包含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而可得到已減少或清除了其中的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜406。在本實(shí)施方式中，利用TMAH(氫氧化四甲基銨)清除掉成為吸氣溝的半導(dǎo)體膜407。
形成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜408，將該半導(dǎo)體膜作為在結(jié)晶半導(dǎo)體膜406、溝道保護(hù)層414a和溝道保護(hù)層414b上的、具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體膜(見圖8D)。在使結(jié)晶半導(dǎo)體膜406和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜408形成圖案后，形成源極或漏極層411a、411b和411c。在本實(shí)施方式中，形成了具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜408，該膜包含有磷(P)作為賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。
當(dāng)用源極或漏極層411a、411b和411c作為掩模時(shí)，蝕刻具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜和結(jié)晶半導(dǎo)體膜，從而形成半導(dǎo)體層409a、409b，具有n-型電導(dǎo)性并用作源極或漏極區(qū)域的半導(dǎo)體層410a、410b、410c和410d(見圖8E)。在其上形成柵極絕緣層412，并且在柵極絕緣層412上形成柵極層413a和柵極層413b(見圖8F)。
根據(jù)上面所描述的過(guò)程，形成了包括結(jié)晶半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其中在結(jié)晶半導(dǎo)體層內(nèi)通過(guò)使利用金屬成分結(jié)晶成的結(jié)晶半導(dǎo)體層經(jīng)受吸氣處理來(lái)減少結(jié)晶所用的金屬成分，而該半導(dǎo)體層具有一種電導(dǎo)性，并將其當(dāng)作其中不包括金屬成分的源極或漏極區(qū)域。
因此，可以制造出彼此連接的n-溝道薄膜晶體管，從而制造出NMOS電路?？梢酝ㄟ^(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域中而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式3下面將參考圖9A-9E描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了制造包括有多個(gè)p-溝道薄膜晶體管(PMOS)的電路的例子，該制造利用與實(shí)施方式1中所執(zhí)行的吸氣步驟不同的吸氣步驟。因此，在本實(shí)施方式中將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜402形成在基板400上。將含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在其上(見圖9A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜402結(jié)晶，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜404。
使所形成的含有稀有氣體作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜405與作為吸氣層的結(jié)晶半導(dǎo)體膜404相接觸，吸氣層吸出用于促進(jìn)結(jié)晶的、包含在非晶形半導(dǎo)體膜404內(nèi)的金屬成分(見圖9B)。可以將氦氣、氬氣、氙氣、氪氣、或相似氣體作為稀有氣體成分。在本實(shí)施方式中，形成了含有氬氣作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜405。此后，通過(guò)執(zhí)行熱處理，使包含在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜404內(nèi)的金屬成分沿箭頭所示方向移動(dòng)，從而將其捕集在半導(dǎo)體薄膜405內(nèi)。因此，形成已減少其中所包含的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜406。隨后，利用氫氟酸或類似物，清除掉將成為吸氣溝的半導(dǎo)體膜407以及形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜406上的氧化物膜，在該半導(dǎo)體膜407內(nèi)包含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而可得到已減少或移除了其中的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜406。在本實(shí)施方式中，利用TMAH(氫氧化四甲基銨)清除掉變成吸氣溝的半導(dǎo)體膜407。
使結(jié)晶半導(dǎo)體膜406形成圖案，然后在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域416a和416b上形成掩模418a和418b。通過(guò)利用掩模418a和418b，將賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分415(在本實(shí)施方式中所使用的是硼(B))添加到半導(dǎo)體層內(nèi)，從而形成在半導(dǎo)體層內(nèi)作為源極或漏極區(qū)域的p-型雜質(zhì)區(qū)域417a、417b、417c和417d(見圖9D)。在本實(shí)施方式中通過(guò)添加賦予p-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)成分而形成p-型雜質(zhì)區(qū)域。另一選擇是，在半導(dǎo)體層上選擇性地形成用作源極或漏極區(qū)域的、具有p-型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層。
將源極或漏極層419a、419b和419c形成在p-型雜質(zhì)區(qū)域417a、417b、417c和417d上。在本實(shí)施方式中，通過(guò)利用微滴釋放法選擇性地形成源極或漏極層419a、419b和419c，而不是通過(guò)蝕刻使它們形成圖案。因此，因?yàn)橥ㄟ^(guò)蝕刻沒(méi)有清除掉源極或漏極層419a、419b和419c的邊沿，所以邊沿受到了液狀態(tài)中的形狀的影響，并形成為具有一定曲率半徑的稍微傾斜的形狀。因此，可以根據(jù)制造方法的類型來(lái)控制電極層或布線層的形狀。將柵極絕緣層420形成在源極或漏極層上，并且將柵極層421a和421b形成在柵極絕緣層420上(見圖9F)。
根據(jù)上面所描述的方法，形成了包括有結(jié)晶半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其中在結(jié)晶半導(dǎo)體層內(nèi)通過(guò)使結(jié)晶半導(dǎo)體層經(jīng)受吸氣處理來(lái)減少用于結(jié)晶所使用的金屬成分，而所述半導(dǎo)體層具有一種電導(dǎo)性，并當(dāng)作不包括金屬成分的源極或漏極區(qū)域。因此，形成了彼此電連接的p-溝道薄膜晶體管，從而有可能制造出PMOS電路。可以通過(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域中而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1和2結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式4將參考圖10A到10E描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了制造包括有兩種類型薄膜晶體管，即n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管的電路(CMOS)的例子。此外，將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜402形成在基板400上。將含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在非晶形半導(dǎo)體膜402上(見圖10A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜402結(jié)晶，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜404。
在本實(shí)施方式中，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜404上選擇性地形成了溝道保護(hù)層414a和溝道保護(hù)層414b后，形成包含具有n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜422作為吸氣層，以吸出包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜404內(nèi)的、用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(見圖10B)。在本實(shí)施方式中，形成了具有n-型電導(dǎo)性的、包含磷(P)有作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜422。此后，通過(guò)執(zhí)行熱處理，使結(jié)晶半導(dǎo)體膜404內(nèi)所包含的金屬成分沿圖10C中箭頭所示方向移動(dòng)，從將其捕集在具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜422中。將如此包含有金屬成分的、具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜422變成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜435。這樣就形成減少了其中所包含的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜423。
使結(jié)晶半導(dǎo)體膜423和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜435形成圖案，以形成半導(dǎo)體層426a和426b。分別形成掩模429a和掩模429b，掩模429a覆蓋半導(dǎo)體層426a和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層427，掩模429b覆蓋半導(dǎo)體層426b和形成在半導(dǎo)體層426b的溝道形成區(qū)域上的、具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層424。當(dāng)利用上述掩模時(shí)，添加具有p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分425，以形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層428a和428b。通過(guò)摻雜或離子注入技術(shù)將賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(在本實(shí)施方式中是硼(P))選擇性地添加到具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層內(nèi)，從而使賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度是賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度的2-10倍，并且因此將具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)性轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性。因而，形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層428a和428b(見圖10D)。此外，在半導(dǎo)體層的表面中，根據(jù)其添加條件在添加賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的步驟中，有時(shí)會(huì)提高賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的濃度。在上述情況下，對(duì)具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行輕微地刻蝕，以便清除掉具有高濃度n-型雜質(zhì)成分的區(qū)域，之后執(zhí)行添加賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的步驟。在本實(shí)施方式中形成作為吸收溝的具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層。然而，當(dāng)形成具有p-型電導(dǎo)性、包括有用于賦予p型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體層作為具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層時(shí)，可以以相同的方式選擇性地添加賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。此外，當(dāng)溝道保護(hù)層414b較厚而阻擋了雜質(zhì)成分時(shí)，可以將溝道保護(hù)層用作掩模。在上述情況下，沒(méi)有必要提供用來(lái)防止雜質(zhì)成分添加到溝道形成區(qū)域中的掩模429b。
將源極或漏極層432a、432b和432c形成在具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層上，將其用作源極或漏極區(qū)域，并形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層。當(dāng)用源極或漏極層432a、432b和432c作為掩模時(shí)，對(duì)具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻，以便形成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層430a和430b，將其用作源極或漏極區(qū)域，并形成具有p-型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層431a和431b。將柵極絕緣層433形成在其上，并且將柵極層434a和434b形成在柵極絕緣層433上(見圖10E)。
如前所示，可制造出在其中將n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管彼此電連接的CMOS電路。此外，在本實(shí)施方式中的源極和漏極區(qū)域除了包含用于賦予一種電導(dǎo)類型的雜質(zhì)成分之外，還包含用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而有可能形成具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。結(jié)果是，可以制造出必須以高速工作的電路。通過(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以分別與實(shí)施方式1到3結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式5將參考圖11A到11E描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了生產(chǎn)包括有兩種類型薄膜晶體管，即n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管的電路(CMOS)的例子，上述薄膜晶體管是通過(guò)與實(shí)施方式1中制造薄膜晶體管的方法中的吸氣步驟不同的方式形成的。此外，將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜402形成在基板400上。將包含能促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在其上(見圖11A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜402結(jié)晶，以便形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜404。然后使結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成圖案從而形成半導(dǎo)體層。
形成覆蓋溝道形成區(qū)域453a的掩模455a和覆蓋溝道形成區(qū)域453b的掩模455b。當(dāng)利用上述掩模時(shí)，將賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分452(在本實(shí)施方式中是磷(P))添加到半導(dǎo)體層中，從而形成n-型雜質(zhì)區(qū)域454a，454b，454c和454d(見圖11B)。此后，在550℃溫度下執(zhí)行4小時(shí)的熱處理。
通過(guò)執(zhí)行熱處理，吸出包含在半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域453a和453b內(nèi)的、用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，并且使其沿圖中箭頭所示方向移動(dòng)，從而將金屬成分捕集在n-型雜質(zhì)區(qū)域461a、461b、461c和461d內(nèi)。由此，形成移除或減少了其中所包含的金屬成分的溝道形成區(qū)域461a和460b(見圖11C)。此外，通過(guò)上述熱處理，可以激勵(lì)所添加的賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。
形成覆蓋n-型雜質(zhì)區(qū)域461a、461b和溝道形成區(qū)域460a的掩模463a，以及覆蓋溝道形成區(qū)域460b的掩模463b。通過(guò)利用上述掩模，將賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分462(在本實(shí)施方式中是硼(B))添加到n-型雜質(zhì)區(qū)域461c和461d內(nèi)，以便將其n-型電導(dǎo)性轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性，并且因此形成了p-型雜質(zhì)區(qū)域464a和464b(見圖11D)。通過(guò)添加賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分而使其濃度是賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度的2-10倍，將雜質(zhì)區(qū)域的電導(dǎo)類型轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性，從而有可能形成p-型雜質(zhì)區(qū)域464a和464b。此后，執(zhí)行熱處理以激勵(lì)已添加的賦予p-電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。
將源極或漏極層465a、465b和465c形成在n-型雜質(zhì)區(qū)域461a和461b以及p-型雜質(zhì)區(qū)域464a和464b上。形成覆蓋半導(dǎo)體層和源極或漏極層的柵極絕緣層466，然后在其上形成柵極層467a和467b(見圖11E)。
如前所示，制造出在其中將n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管彼此電連接的CMOS電路。并且，在本實(shí)施方式中的源極和漏極區(qū)域除了包含用于賦予一種電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分外，還包含用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而有可能形成具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。結(jié)果是，可以制造出必須以高速操作的電路。通過(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1到4結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式6將參考圖12A到12F描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了生產(chǎn)包括有兩種類型薄膜晶體管，即n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管的電路(CMOS)的例子，上述薄膜晶體管是通過(guò)與實(shí)施方式1中制造薄膜晶體管的方法中的吸氣方法不同的吸氣方法形成的。此外，將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜402形成在基板400上。將包含能促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在其上(見圖10A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜402結(jié)晶以便形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜404。
使含有稀有氣體作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜405與作為吸氣層的結(jié)晶半導(dǎo)體膜404接觸，吸氣層吸出包含在非晶形半導(dǎo)體膜404內(nèi)、用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(見圖12B)?？梢杂煤狻鍤?、氙氣、氪氣、或相似氣體作為稀有氣體成分。在本實(shí)施方式中，形成含有氬氣作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜405。此后，通過(guò)執(zhí)行熱處理，使結(jié)晶半導(dǎo)體膜404內(nèi)所包含的金屬成分沿圖12C中箭頭所示方向移動(dòng)，并且因而將其捕集在半導(dǎo)體膜405內(nèi)。因此，形成減少了其中所含金屬成分的半導(dǎo)體膜406。利用氫氟酸或類似物，清除掉將成為吸氣溝的半導(dǎo)體膜407以及形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜406上的氧化物膜，在該半導(dǎo)體膜407內(nèi)包含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而可得到已減少或移除了其中的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜406。在本實(shí)施方式中，利用TMAH(氫氧化四甲基銨)清除掉變成吸氣溝的半導(dǎo)體膜407。然后，使結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成圖案，從而形成半導(dǎo)體膜。
形成覆蓋溝道形成區(qū)域441的掩模444a和覆蓋半導(dǎo)體膜442的掩模444b。當(dāng)利用上述掩模時(shí)，將賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分440(在本實(shí)施方式中是磷(P))添加到半導(dǎo)體層中，以形成n-型雜質(zhì)區(qū)域443a和443b(見圖12D)。
接下來(lái)，形成覆蓋n-型雜質(zhì)區(qū)域443a、443b和溝道形成區(qū)域441的掩模448a，以及覆蓋溝道形成區(qū)域446的掩模448b。當(dāng)利用上述掩模時(shí)，添加賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分445(在本實(shí)施方式中是硼(B))，從而形成p-型雜質(zhì)區(qū)域447a和447b內(nèi)(見圖12E)。因?yàn)樵诒緦?shí)施方式中用掩模444b覆蓋半導(dǎo)體層442，所以半導(dǎo)體層442不包含賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。然而，如實(shí)施方式5中所示，當(dāng)n-型雜質(zhì)成分也包含在用于形成p-溝道薄膜晶體管的半導(dǎo)體層內(nèi)時(shí)，可以將賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分添加到半導(dǎo)體層內(nèi)，從而使賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度是賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度的2-10倍。這就允許該半導(dǎo)體層的n-型電導(dǎo)性轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性，從而有可能形成p-型雜質(zhì)區(qū)域。此后，執(zhí)行熱處理以激勵(lì)賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分和賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。
將源極或漏極層449a、449b和449c形成在n-型雜質(zhì)區(qū)域443a和443b以及p-型雜質(zhì)區(qū)域447a和447b上。形成覆蓋半導(dǎo)體層和源極或漏極層的柵極絕緣層450，并且在柵極絕緣層450上形成棚極層451a和451b(見圖12F)。
通過(guò)上面所描述的方法，形成包括結(jié)晶半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其中在結(jié)晶半導(dǎo)體層內(nèi)通過(guò)使結(jié)晶半導(dǎo)體層經(jīng)受吸氣處理來(lái)減少用于結(jié)晶所使用的金屬成分，而所述半導(dǎo)體層具有一種電導(dǎo)性，并用作不包括金屬成分的源極或漏極區(qū)域。因此，制造在其中將n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管彼此電連接的CMOS電路。通過(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域中而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1到5結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式7將參考圖47A到47F描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式示出了生產(chǎn)包括有兩種類型薄膜晶體管，即溝道蝕刻型n-溝道薄膜晶體管和不具有溝道保護(hù)層的溝道蝕刻型p-溝道薄膜晶體管的電路(CMOS)的例子。將不再對(duì)與實(shí)施方式1中相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步描述。
將絕緣層401和非晶形半導(dǎo)體膜485形成在基板400上。將包含能促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳(Ni))的金屬膜403形成在非晶形半導(dǎo)體膜485上(見圖47A)。此后，利用熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜485結(jié)晶以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜486。因?yàn)樵诒緦?shí)施方式中沒(méi)有形成溝道保護(hù)層，該溝道保護(hù)層用于防止半導(dǎo)體層在使半導(dǎo)體層形成圖案時(shí)受到蝕刻，所以僅對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行部分地蝕刻。因此，優(yōu)選的是使將成為半導(dǎo)體層的非晶形半導(dǎo)體膜具有150-200nm的厚度。
形成含有n-型雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜470作為吸氣層，該吸氣層吸出包含在非晶形半導(dǎo)體膜486內(nèi)的、用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(見圖47B)。在本實(shí)施方式中，形成具有n-型電導(dǎo)性、包含磷(P)作為雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜422。此后，通過(guò)執(zhí)行熱處理，使結(jié)晶半導(dǎo)體膜456內(nèi)所包含的金屬成分沿圖47C中箭頭所示方向移動(dòng)，并且因而將其捕集在包含有n-型雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜470中。使上述包含n-型雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體膜470變成包含n-型雜質(zhì)成分和金屬成分的半導(dǎo)體膜471。因此，形成減少了其中所包含的金屬成分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜472。
使結(jié)晶半導(dǎo)體膜472和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體膜471形成圖案以形成半導(dǎo)體層474a和474b。形成覆蓋半導(dǎo)體層474a和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層475的掩模479a，以及覆蓋半導(dǎo)體層474b和具有n-型電導(dǎo)性的、形成在半導(dǎo)體層474b中的溝道形成區(qū)域上的半導(dǎo)體層476的掩模479b。當(dāng)利用上述掩模時(shí)，添加賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分473以形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層478a和478b。當(dāng)通過(guò)摻雜或離子注入技術(shù)將賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(在本實(shí)施方式中是硼(B))選擇性地添加到具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層內(nèi)，從而使賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度是賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度的2-10倍時(shí)，將n-型電導(dǎo)性轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性，以形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層478a和478b(見圖47D)。在本實(shí)施方式中將所形成的具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層用作吸氣溝。然而，當(dāng)將具有p-型電導(dǎo)性、包含有賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分的半導(dǎo)體層作為具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層時(shí)，可以以相同的方式將賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分添加到其內(nèi)。
將源極或漏極層480a、480b和480c形成在具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層上，其用作源極或漏極區(qū)域，和形成具有p-型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層。當(dāng)用源極或漏極層480a、480b和480c作為掩模時(shí)，對(duì)具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層、具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層474a、474b進(jìn)行刻蝕，以形成具有n-型電導(dǎo)性、用作源極或漏極區(qū)域的半導(dǎo)體層482a和482b，和具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層487a和487b，和半導(dǎo)體層481a和481b(見圖47E)。因?yàn)樵诒緦?shí)施方式的半導(dǎo)體層中不具有溝道保護(hù)層，因此對(duì)它們進(jìn)行部分地蝕刻，并且因此可以形成溝道蝕刻型薄膜晶體管。形成覆蓋半導(dǎo)體層和源極或漏極層的柵極絕緣層483。在柵極絕緣層483上形成柵極層434a和434b(見圖47F)。
如上所述，制造出在其中將溝道刻蝕型n-溝道薄膜晶體管和溝道刻蝕型p-溝道薄膜晶體管彼此電連接的CMOS電路。此外，在本實(shí)施方式中，源極和漏極區(qū)域除了包含賦予一種電導(dǎo)類型的雜質(zhì)成分之外，還包含用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分，從而形成了具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。結(jié)果是，可以制造出必須以高速工作的電路。通過(guò)將上述電路并入到像素區(qū)域或驅(qū)動(dòng)區(qū)域中而制造出顯示裝置。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1到6結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式8現(xiàn)在將參考圖13A-13E、圖14A-14C、圖15A和15B以及圖16A和16B描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式使用在實(shí)施方式1中所制造的像素區(qū)域，利用根據(jù)本發(fā)明制造出的薄膜晶體管所形成的外圍驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域，和包括根據(jù)實(shí)施方式4所制造的n-溝道薄膜晶體管和p-溝道薄膜晶體管的CMOS電路。此外，此處將不再對(duì)與實(shí)施方式1和4相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
圖16A是在本實(shí)施方式中所制的顯示裝置的像素區(qū)域的頂視圖。圖13A到圖13E、圖14A到圖14C、圖15A和圖15B以及圖16B是沿著線A-C和B-D的截面圖。并且，圖13A-13E、圖14A-14C、圖15A和15B以及圖16B內(nèi)沿線L-i、I-J和j-K的區(qū)域是對(duì)應(yīng)于圖16A中所示顯示裝置的線I-J和j-K以及外圍驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域的線L-i的截面圖。
在基板300上形成絕緣層301、非晶形半導(dǎo)體膜302、和包括有促進(jìn)結(jié)晶的成分的金屬膜303(見圖13A)。并且，因?yàn)榻饘倌?03在厚度上非常薄，所以有時(shí)其并不具有薄膜形式。在本實(shí)施方式中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂覆將含10ppm Ni的水溶液涂覆在基板上以便形成金屬膜303。通過(guò)熱處理使在其上涂覆有金屬膜303的非晶形半導(dǎo)體膜302結(jié)晶，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜304。上述熱處理是在550℃溫度下進(jìn)行4小時(shí)。
可以在如上得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)添加少量的雜質(zhì)成分(硼或磷)以控制薄膜晶體管的閾值。在本實(shí)施方式中，通過(guò)離子摻雜將硼(B)添加到結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)，其中無(wú)需質(zhì)量分離乙硼烷(B2H6)就使等離子激活。另一選擇是，可以使用在其中執(zhí)行質(zhì)量分離的離子注入法。
在后面的步驟內(nèi)將使結(jié)晶半導(dǎo)體膜304形成圖案以形成多層半導(dǎo)體層。將絕緣層形成在結(jié)晶半導(dǎo)體層304上，該絕緣層將是用于保護(hù)相應(yīng)半導(dǎo)體層中溝道形成區(qū)域的溝道保護(hù)層。在本實(shí)施方式中，清除掉形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜304表面上的氧化物膜之后，形成厚度為50nm的氧化硅薄膜，然后使其形成圖案以便在溝道形成區(qū)域上選擇性地形成溝道保護(hù)層305a、305b、305c和305d。當(dāng)通過(guò)使用激光的曝光處理對(duì)用于使溝道保護(hù)層305a、305b、305c和305d形成圖案的掩模進(jìn)行處理時(shí)，可以得到微觀和精確的圖案。因此，可得到具有良好可控性并具有預(yù)期形狀的溝道保護(hù)層。
當(dāng)利用金屬成分執(zhí)行結(jié)晶時(shí)，執(zhí)行吸氣步驟以減少或清除掉金屬成分。將半導(dǎo)體膜作為用于吸收金屬成分的層，該金屬成分包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)，從而使該半導(dǎo)體膜與結(jié)晶半導(dǎo)體膜304接觸(見圖13B)。在本實(shí)施方式中，將包括有雜質(zhì)成分的非晶形半導(dǎo)體膜形成為用于捕集金屬成分的吸氣溝。首先，通過(guò)清洗處理清除掉形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜304表面上的氧化物膜。接下來(lái)利用等離子CVD法形成厚度為100nm的半導(dǎo)體膜306。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體膜306包含有賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(在本實(shí)施方式中所使用的是磷)。通過(guò)CVD或相似方法形成半導(dǎo)體膜以便包含有雜質(zhì)成分。另一選擇是，在形成了半導(dǎo)體膜之后，可以通過(guò)離子摻雜或相似方法在其內(nèi)添加雜質(zhì)成分。
此后，執(zhí)行熱處理從而減少或清除掉結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)所包含的金屬成分。如圖13C中所示，包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)的金屬成分沿箭頭所示方向移動(dòng)然后被捕集在半導(dǎo)體膜306內(nèi)。清除掉包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜304內(nèi)的金屬成分，從而使結(jié)晶半導(dǎo)體膜304變成結(jié)晶半導(dǎo)體膜307，而將半導(dǎo)體膜306變成包含有用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分的半導(dǎo)體膜308。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體膜308內(nèi)包括有用于賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分和用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分。根據(jù)上面所描述的步驟，可以將包含在結(jié)晶半導(dǎo)體膜內(nèi)、用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬成分(在本實(shí)施方式中是鎳)的濃度設(shè)定為不會(huì)給裝置特性帶來(lái)負(fù)面影響的等級(jí)，也就是，可將鎳的濃度設(shè)定為1×1018/cm3或更小，并且希望是1×1017/cm3或更小。并且，有時(shí)會(huì)通過(guò)熱處理使半導(dǎo)體膜308結(jié)晶，在該半導(dǎo)體膜308內(nèi)會(huì)通過(guò)吸氣處理使金屬成分發(fā)生移動(dòng)。此外，在本實(shí)施方式中，也可以在吸氣步驟中激活包含在半導(dǎo)體膜308內(nèi)的賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(施主成分)。可在氮?dú)庵袌?zhí)行熱處理。在本實(shí)施方式中，熱處理在溫度為550℃下進(jìn)行4小時(shí)。
接下來(lái)，通過(guò)利用掩模使結(jié)晶半導(dǎo)體膜307和半導(dǎo)體膜308形成圖案。在本實(shí)施方式中，形成光掩模。使結(jié)晶半導(dǎo)體膜307和半導(dǎo)體膜308形成圖案，以形成半導(dǎo)體層310、311、312、313和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層?？梢酝ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)涂覆或相似方法將光掩模涂覆在基板的整個(gè)表面上，或者，通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成光掩模，然后使其在激光下曝光以便具有微觀圖案。可通過(guò)利用具有微觀圖案的掩模使半導(dǎo)體膜形成精密、準(zhǔn)確預(yù)期形狀的圖案。
同時(shí)，可以通過(guò)選擇性地釋放利用樹脂材料的組合物來(lái)形成掩模，而不需要執(zhí)行曝光步驟，該樹脂材料例如是環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、酚醛清漆樹脂、三聚氰胺樹脂和聚氨酯樹脂。同樣，也可以利用有機(jī)材料，例如苯并環(huán)丁烯、聚對(duì)亞苯基二甲基、flare和具有光傳輸特性的聚酰亞胺；利用有硅氧烷聚合物或相似物的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的組合物材料；或相似的物質(zhì)，利用微滴釋放方法來(lái)形成掩模。可以通過(guò)控制溶劑濃度或添加表面活性劑、或相似方法，來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整任何材料的表面張力和粘性。
可在形成圖案過(guò)程中將等離子蝕刻(干蝕刻)或濕蝕刻用作蝕刻處理。在通過(guò)蝕刻對(duì)大面積基板進(jìn)行處理的情況中，等離子蝕刻是優(yōu)選的。作為蝕刻氣體，可以使用含氟的氣體，例如CF4、NF3、SF6和CHF3；含氯的氣體，典型地是Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4；或O2氣。此外，還可適當(dāng)?shù)靥砑佣栊詺怏w，例如He和Ar。當(dāng)在大氣壓釋放而執(zhí)行蝕刻時(shí)，可以局部地執(zhí)行電釋放加工，并且因此沒(méi)有必要在基板的整個(gè)表面上形成掩模層。
形成覆蓋半導(dǎo)體層310和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層314的掩膜319a，覆蓋半導(dǎo)體層311和具有n-型電導(dǎo)性、形成在半導(dǎo)體層311中的溝道形成區(qū)域上的半導(dǎo)體層315的掩模319b，覆蓋半導(dǎo)體層312和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層317的掩模319c，和覆蓋半導(dǎo)體層313和具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層318的掩模319d。添加賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分309以形成具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層316a和316b。通過(guò)摻雜或離子注入法，將賦予p-電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分(在本實(shí)施方式中是硼(B))選擇性地?fù)饺氲骄哂衝-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層內(nèi)，從而使賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度是賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分濃度的2-10倍。因此，將n-型電導(dǎo)性轉(zhuǎn)換成p-型電導(dǎo)性，由此形成了具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層316a和316b(見圖13D)。此后，執(zhí)行熱處理以激活賦予p-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分。在本實(shí)施方式中，上述熱處理是在溫度為550℃下進(jìn)行4小時(shí)。
將包含導(dǎo)電材料的組合物從微滴釋放裝置320a、320b和320c釋放，以形成導(dǎo)電層321、322、323a和323b(見圖13E)。在本實(shí)施方式中，將銀用作導(dǎo)電材料，并且在將其釋放到基板上之后將含銀的組合物在300℃下進(jìn)行烘烤。
當(dāng)利用激光處理掩模時(shí)，使導(dǎo)電層321、322、323a和323b形成圖案，以形成源極或漏極層328a、328b、328c、329a、329b、330a、330b和330c。在本實(shí)施方式中，利用蝕刻劑對(duì)導(dǎo)電層321、322、323a和323b進(jìn)行濕蝕刻。
當(dāng)用源極或漏極層328a、328b、328c、329a、329b、330a、330b和330c作為掩模時(shí)，使具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層314、317和318以及具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層316a和316b形成圖案，以形成具有n-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層324a、324b、326a、326b、327a和327b和具有p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層325a和325b(見圖14A)。利用蝕刻氣體，例如CF4和O2，通過(guò)干蝕刻使具有n-型和p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層形成圖案。進(jìn)一步，在完成了使具有n-型和p-型電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層形成圖案處理之后，清除掉在形成源極或漏極層圖案時(shí)所使用的掩模。
優(yōu)選的是，利用公知的方法，如印刷、電鍍、PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)和蒸發(fā)來(lái)形成源極或漏極層。同樣，也可以通過(guò)微滴釋放法，形成具有預(yù)定案的源極或漏極層。作為源極或漏極層的材料，可以任意使用金屬，例如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)和銅(Cu)，或其合金，或它們的金屬氮化物。此外，可以疊置包含有上述材料的多個(gè)層，以形成源極或漏極層。典型地，可以在基板表面上順序疊置氮化鉭膜和鎢膜。此外，可以使用通過(guò)混和硅和賦予一種電導(dǎo)類的雜質(zhì)成分所形成的材料。例如，可將具有n-型電導(dǎo)性硅膜作為非晶形硅膜，該硅膜包含賦予n-型電導(dǎo)性的雜質(zhì)成分，例如磷(P)。
此外，可以利用具有光傳輸特性的導(dǎo)電材料形成源極或漏極層。例如，源極或漏極層可以由氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)或相似物構(gòu)成。優(yōu)選的，它們可以通過(guò)濺射由氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)或相似物構(gòu)成。更優(yōu)選的是，它們可以通過(guò)濺射利用含氧化硅的氧化銦錫而構(gòu)成，其目標(biāo)是在ITO中包含2-10重量％的氧化硅。此外，可以使用導(dǎo)電材料，如含氧化硅的氧化銦和氧化鋅的合金，其中在氧化銦中混和入2-20％的氧化鋅(ZnO)。
關(guān)于在本實(shí)施方式中所制造的頂柵型平面結(jié)構(gòu)，在通過(guò)熱處理形成作為結(jié)晶半導(dǎo)體的半導(dǎo)體層后，執(zhí)行形成例如源極層、漏極和柵極層的導(dǎo)電層的步驟。因此，可將高耐熱材料用作通過(guò)上述步驟所制造出的導(dǎo)電層。因此，放寬了源極或漏極層材料的選擇范圍。此外，因?yàn)闊崽幚砦丛斐蓪?dǎo)電層例如電極層的形狀、功能和特性上的缺陷，所以改進(jìn)了可靠性。
接下來(lái)，將柵極絕緣層364形成在源極或漏極層328a、328b、328c、329a、329b、330a、330b、330c、和溝道保護(hù)層305a、305b、305c和305d上。柵極絕緣層364可任意的利用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)或相似物形成。所形成的柵極絕緣層可以是單層結(jié)構(gòu)也可以是疊置層結(jié)構(gòu)，其中包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)或相似物中的任何層。此外，本實(shí)施方式中的棚極絕緣層364內(nèi)包含氫。在本實(shí)施方式內(nèi)，通過(guò)CVD形成厚度為110nm的氮化硅膜作為柵極絕緣層。
通過(guò)蝕刻在柵極絕緣層364內(nèi)形成伸至源極或漏極層329b的開口。在上述蝕刻步驟中可以使用干蝕刻或濕蝕刻。通過(guò)上述開口365將源極或漏極層329b和在后面所形成的柵極層335彼此電連接。
從微滴釋放裝置331a、331b、331c、331d和331e內(nèi)釋放出包含導(dǎo)有電材料的組合物，以在柵極絕緣層364上形成柵極層332、333、334、335和336(見圖14B)。在柵極絕緣層364上形成柵極層332、333、334、335和336的步驟可以以與上面所描述的形成源極或漏極層的步驟相同。在本實(shí)施方式內(nèi)，將包含有銀作為導(dǎo)電材料的組合物釋放在柵極絕緣層上，然后在300℃下對(duì)其進(jìn)行烘烤以在柵極絕緣層364上形成柵極層332、333、334、335和336。在開口365內(nèi)形成柵極層335允許通過(guò)開口將源極或漏極層329a電連接到柵極層335。
作為用于形成柵極層的導(dǎo)電材料，可以使用其中主要包含金屬顆粒，例如銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎢(W)和鋁(Al)的組合物。并且，該組合物可與氧化銦錫(ITO)、包括氧化銦錫和氧化硅的ITSO、有機(jī)錫、有機(jī)銦、氧化鋅、氮化鉭或相似的具有光傳導(dǎo)性的物質(zhì)相結(jié)合使用。
在形成了柵極層332、333、334、335和336后，也可通過(guò)加壓處理或相似方法，以與形成源極或漏極層相同的方式執(zhí)行平坦化步驟。并且，當(dāng)柵極層是利用微滴釋放法形成時(shí)，執(zhí)行預(yù)烘烤步驟，并且在執(zhí)行最后的烘烤步驟以前執(zhí)行加壓步驟。由此，除了可使柵極層平坦以外，因?yàn)檫@個(gè)加壓步驟釋放了包含在柵極層內(nèi)的氧并減少了其內(nèi)的氧濃度，從而還可帶來(lái)減小電阻的效果。
優(yōu)選的是形成作為鈍化膜的絕緣膜337以覆蓋源極或漏極層、半導(dǎo)體層、柵極絕緣層、和柵極層?？梢酝ㄟ^(guò)利用形成薄膜的方法，如等離子CVD和濺射法，利用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化鋁、氧化鋁、類金剛石碳(DLC)、含氮化物的硅(CN)、或其他絕緣材料來(lái)形成上述絕緣膜337。并且，鈍化膜可以包括單層或疊置層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式內(nèi)，將厚度為110nm的氮化硅膜用作絕緣膜337。
此后，優(yōu)選的是，在氫氣或氮?dú)庵型ㄟ^(guò)加熱使半導(dǎo)體層310、311、312和313氫化。當(dāng)在氮?dú)庵袑?duì)它們進(jìn)行加熱時(shí)，優(yōu)選地是將含氫的絕緣膜用作絕緣膜337。
接下來(lái)，形成絕緣層338。在本實(shí)施方式中，將絕緣層338形成在基板的整個(gè)表面，并且通過(guò)利用由抗蝕劑或相似物所構(gòu)成的掩模的蝕刻法使其形成圖案。當(dāng)利用其中可以直接并選擇性地形成圖案的微滴釋放法或印刷法來(lái)形成上述絕緣層338時(shí)，沒(méi)有必要通過(guò)蝕刻使該絕緣層形成圖案。在本實(shí)施方式中，將用作分隔壁的第二絕緣層形成在作為層間絕緣層的絕緣層338上。在這種情況下，也可將絕緣層338稱之為第一絕緣層。
可以利用無(wú)機(jī)絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁、類金剛石碳(DLC)、含氮化物的碳(CN)和聚硅氮烷；丙烯酸、甲基丙烯酸、其衍生物；有機(jī)絕緣材料，例如聚酰亞胺、芳族聚酰胺、聚苯并咪唑、和苯并環(huán)丁烯；或硅氧烷樹脂(包括無(wú)機(jī)硅氧烷和有機(jī)硅氧烷)來(lái)形成絕緣層338。此外，可用光敏材料或非光敏材料，例如丙烯酸類和聚酰亞胺，來(lái)形成絕緣層338。
在本實(shí)施方式中，將硅氧烷樹脂材料作為形成絕緣層338的材料，并且利用粉粒涂料機(jī)形成絕緣層。也可將已烘烤過(guò)的上述硅氧烷樹脂膜稱為氧化硅(SiOx)膜。
將伸至源極或漏極層330b的開口339形成在絕緣膜337、絕緣層338和柵極絕緣層364內(nèi)(見圖14C)。也可以通過(guò)利用由抗蝕劑所構(gòu)成的掩模膜的蝕刻來(lái)形成上述開口。可以將具有通過(guò)利用激光的曝光處理所形成的微觀圖形的掩模當(dāng)作用于蝕刻的掩模。將布線層345形成在前面所制造的開口339內(nèi)。布線層345也可以由與源極或漏極層以及柵極層相同的材料形成。在本實(shí)施方式中，通過(guò)微滴釋放法利用銀來(lái)形成布線層345，然后在300℃下對(duì)其進(jìn)行烘烤。
將含導(dǎo)電材料的組合物選擇性地釋放在絕緣層338上，從而形成與布線層345相接觸的第一電極層346(見圖15A)。在其中透過(guò)基板300發(fā)射光，或者制造透射型顯示板的情況下，可通過(guò)如下步驟形成第一電極層346形成包含具有能傳輸至少可見光的光傳輸特性的導(dǎo)電材料如氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、含氧化鋅的氧化鋅錫(IZO)、氧化鋅(ZnO)、添加了鎵(Ga)的ZnO和氧化銦(SnO2)的組合物，使其具有預(yù)定圖案，并然后對(duì)其進(jìn)行烘烤。
并且，優(yōu)選通過(guò)濺射，利用氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)、氧化鋅(ZnO)或相似物形成第一電極層346。更優(yōu)選的是，通過(guò)濺射、以混入了2-10重量％氧化硅的ITO為目標(biāo)、由含氧化硅的氧化銦錫來(lái)構(gòu)成第一電極層。此外，可以使用添加了鎵(Ga)的ZnO、含氧化硅的氧化鋅銦(IZO)和混入了2-20％氧化鋅(ZnO)的氧化銦(ZnO)的導(dǎo)電材料，其中氧化鋅是導(dǎo)電的氧化物材料。在通過(guò)濺射形成了第一電極層346后，利用微滴釋放法形成掩模層，并且利用掩模將第一電極層蝕刻成預(yù)定圖案。在本實(shí)施方式中，通過(guò)微滴釋放法，利用具有光傳輸特性的導(dǎo)電材料來(lái)形成第一電極層346。具體地，利用氧化銦錫或含ITO以及氧化硅的ITSO來(lái)形成第一電極層346。
根據(jù)上面所描述的方法，完成了用于顯示裝置的TFT基板(也稱之為部件基板)，其中在該基板300上將具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管和作為像素電極層的第一電極層彼此連接。
隨后，選擇性地形成絕緣層349(也稱之為分隔壁或堤)。將絕緣層349形成在第一電極層346上，以具有開口并覆蓋布線層345。在本實(shí)施方式中，將絕緣層349形成在基板的整個(gè)表面上，并且當(dāng)利用由抗蝕劑或相似物所構(gòu)成的掩模膜時(shí)，通過(guò)蝕刻使其形成圖案。當(dāng)通過(guò)可直接并選擇性地形成圖案的微滴釋放法或印刷法形成上述絕緣層349時(shí)，就沒(méi)有必要利用蝕刻使絕緣層形成圖案。
可利用以下材料形成絕緣層349無(wú)機(jī)絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁和氧氮化鋁；丙烯酸、甲基丙烯酸或其衍生物；耐熱高分子量材料，例如聚酰亞胺、芳族聚酰胺和聚苯并咪唑；或絕緣材料，如無(wú)機(jī)硅氧烷，該無(wú)機(jī)硅氧烷包括Si-O-Si鍵，其包括利用硅氧烷材料作為原料所形成的含有硅、氧和氫的化合物，或有機(jī)硅氧烷，硅中的氫可以用如甲基和苯基的有機(jī)基來(lái)代替。此外，可利用如丙烯酸和聚酰亞胺的光敏材料或非光敏材料形成絕緣層349。優(yōu)選地，絕緣層349具有曲率半徑連續(xù)變化的形狀，從而提高形成在絕緣層349上的場(chǎng)致發(fā)光層347和第二電極層348的覆蓋率。
另一選擇是，在利用微滴釋放法釋放了絕緣層349的組合物后，可以利用壓力對(duì)該組合物表面進(jìn)行加壓以使其表面平坦。作為對(duì)其表面加壓的方法，可以利用輥?zhàn)釉谄浔砻嫔蠏呙枰允剐纬杀砻嫔系牟痪鶆虿糠肿兤?，或者可以利用平板垂直地?duì)表面進(jìn)行加壓。并且，可以利用溶劑或相似物使表面軟化或使其溶解，并利用氣刀將其表面不均勻部分清除掉。另一選擇是，可以利用CMP將不均勻磨光。上述步驟可以用在由于微滴釋放法而造成的不均勻的情況中，從而使不均勻表面變平。當(dāng)通過(guò)上述步驟提高了平整度后，可以防止顯示裝置中出現(xiàn)顯示特性的不一致性，從而有可能顯示出高分辨率的圖像。
所形成的光發(fā)射元件與薄膜晶體管電連接(見圖15B)。
在大氣壓力中在200℃下執(zhí)行熱處理，以清除掉包含在第一電極層346和絕緣層349內(nèi)的、或在形成電致發(fā)光層347之前附著于其表面上的濕氣。優(yōu)選地，可以在200-400℃溫度下執(zhí)行熱處理，并且更優(yōu)選地，在減壓力下在250-350℃溫度下執(zhí)行熱處理，并且通過(guò)真空蒸發(fā)或微滴釋放法在減壓中連續(xù)地形成場(chǎng)致發(fā)光層347，而沒(méi)有將其暴露在空氣中。
作為場(chǎng)致發(fā)光層347，通過(guò)利用蒸發(fā)掩模的蒸發(fā)法來(lái)分別選擇性地形成顯示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色光的材料。也可以通過(guò)微滴釋放法(例如，利用低分子量材料、高分子量材料或相似物)以與濾色器相同的方式形成顯示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色光的材料。上述情況是優(yōu)選的，因?yàn)闊o(wú)需利用掩模就可獨(dú)立地形成顯示紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色的材料。在場(chǎng)致發(fā)光層347上疊置第二電極層348，以獲得利用具有顯示功能的光發(fā)射元件的顯示裝置。
雖然附圖中沒(méi)有示出，但是使鈍化膜覆蓋第二電極層348也是有效的。在制造顯示裝置過(guò)程中所形成的保護(hù)膜可以包括單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。鈍化膜可以利用包含有氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO2)、氧氮化硅(SiON)、氮氧化硅(SiNO)、氮化鋁(AlN)、氧氮化鋁(AlON)、含氮量高于含氧量的氮氧化鋁(AlNO)、類金剛石碳(DLC)、以及含氮的碳膜(CNx)的絕緣膜形成?？梢允褂蒙鲜鼋^緣膜的單層或疊置結(jié)構(gòu)。例如，可以使用含氮碳膜(CNx)和氮化硅(SiN)的疊置層。還可以將有機(jī)材料用作鈍化膜。例如，可以使用如苯乙烯聚合物的高分子量有機(jī)材料的疊置層。此外，可以使用硅氧烷樹脂材料。
此時(shí)，優(yōu)選地是將具有極好覆蓋率的膜用作鈍化膜。例如，可以將碳膜，并且尤其是DLC膜用作鈍化膜。因?yàn)榭梢栽?00℃或更低的溫度下形成DLC膜，所以其可以很容易地在具有低耐熱性的場(chǎng)致發(fā)光層上形成。可以通過(guò)等離子CVD(典型地，RF等離子CVD、微波CVD、電子回旋共振(ECR)CVD、熱絲CVD或相似方法)、燃燒火焰、濺射、離子束蒸發(fā)、激光蒸發(fā)以及相似方法形成DLC薄膜?？蓪錃夂秃瑹N(例如CH4、C2H2、C6H6等等)的氣體用作形成膜的反應(yīng)氣體。利用輝光放電使反應(yīng)氣體離子化。使離子加速以并使其與負(fù)自偏壓陰極碰撞?？梢詫2H4氣和N2氣作為反應(yīng)氣體而形成CN膜。DLC膜對(duì)于氧具有高的阻擋性，并且能防止場(chǎng)致發(fā)光層發(fā)生氧化。因此，DLC膜能防止場(chǎng)致發(fā)光層在隨后的密封步驟中發(fā)生氧化。
接下來(lái)，當(dāng)在其間填充填料350時(shí)，將TFT基板密封與密封基板351密封在一起?？梢岳门c圖29中所示方式相同的方式在其間填充填料?？梢詫⒅T如氮?dú)獾亩栊詺怏w填充在基板間作為填料350。此外，在顯示裝置內(nèi)部提供干燥劑有可能防止由于潮氣而給光發(fā)射元件帶來(lái)的損壞?？梢詫⒏稍飫┨峁┰诿芊饣?51上或基板300上，在基板300上形成有光發(fā)射元件。此外，可以在任何一個(gè)基板上提供一個(gè)低凹部分以在其內(nèi)容納干燥劑。當(dāng)將干燥劑放置在與對(duì)顯示不具貢獻(xiàn)的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域中，如在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域和密封基板351的布線區(qū)域時(shí)，即使干燥劑是不透明物質(zhì)，也不會(huì)使孔徑比惡化。可以在填料350混入具有吸收潮氣特性的材料，從而也可以用作干燥劑。如上所述，就完成了利用發(fā)光元件并具有顯示功能的顯示裝置(見圖16A和16B)。
此外，通過(guò)各向異性導(dǎo)電層354，將用于使顯示裝置的內(nèi)部與外部電連接的終端電極層353連接到FPC355上，從而使終端電極層353電連接到FPC355。
圖16A示出了顯示裝置的頂視圖。如圖16A中所示，在基板300和密封基板351之間，利用密封材料352對(duì)像素區(qū)域360、掃描線驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域361a、掃描線驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域361a和連接區(qū)域363進(jìn)行密封。在基板300上提供有利用IC驅(qū)動(dòng)器所形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路362。
根據(jù)上面所描述的方法，可以形成含有結(jié)晶半導(dǎo)體膜的具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管。因?yàn)楸緦?shí)施方式中所制造的薄膜晶體管是利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成的，所以其與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比具有更高的遷移率。此外，除了包括賦予一種電導(dǎo)類型的雜質(zhì)成分之外，源極和漏極區(qū)域還包含具有促進(jìn)結(jié)晶功能的金屬成分。因此，可以形成具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。結(jié)果是，可以制造出必須以高速工作的顯示裝置。
而且，與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比，在利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管內(nèi)很難使閾值發(fā)生變化，這就有可能降低薄膜晶體管的特性發(fā)生變化的可能性。
此外，在形成薄膜晶體管的過(guò)程中，利用吸氣步驟清除掉混入在半導(dǎo)體膜內(nèi)的金屬成分，所以可以減小截止電流。因此，通過(guò)在顯示裝置的開關(guān)源極內(nèi)提供上述TFT，可提高對(duì)比度。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1到7結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式9參照?qǐng)D17A和17B、圖18A和18B，在該實(shí)施方式中，是通過(guò)利用實(shí)施方式1所制造的顯示裝置，制造出將液晶顯示元件用作其顯示元件的液晶顯示裝置的實(shí)例。此外，將不再對(duì)與實(shí)施方式1相同的部分以及具有類似功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
圖17A是顯示裝置中像素部分的頂視圖，而圖17B是沿圖17A中線E-F的截面圖。在像素區(qū)域中，提供了按照本發(fā)明具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管250，也可用作源極或漏極布線層的源極或漏極層251，電容器布線層252，也可用作柵極布線層的柵極層253，布線層254，像素電極層255，絕緣膜259，以及絕緣層260。薄膜晶體管250具有多柵極結(jié)構(gòu)。薄膜晶體管250的源極或漏極層通過(guò)布線層254電連接于像素電極層255。
在基板256上形成作為半導(dǎo)體層的基膜的絕緣層257a、257b、257c。在該實(shí)施方式中，在基板256上，用氮氧化硅膜形成絕緣膜257a，用氧氮化硅膜形成絕緣膜257b。然后，在氧氮化硅膜上用厚度為0.3至5nm的氮氧化硅薄膜形成絕緣膜257c。這樣，所形成的基膜具有三層結(jié)構(gòu)。通過(guò)利用這種三層結(jié)構(gòu)，使得對(duì)包含于半導(dǎo)體層中的金屬成分的吸氣(gettering)效果獲得改善，并減少該氮氧化硅膜對(duì)該半導(dǎo)體層的不利效果。在改變反應(yīng)氣體時(shí)，在反應(yīng)室中在相同溫度下的真空中連續(xù)地將上述絕緣膜層層疊置。當(dāng)在維持真空狀態(tài)下連續(xù)地形成上述絕緣膜時(shí)，可防止這些疊置膜的分界面遭到污染。需要注意的是為了簡(jiǎn)便起見，在圖18B中，將絕緣膜257a、257b、257c縮略為一個(gè)層。
在該實(shí)施方式的液晶顯示裝置中，還將驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域也形成在相同的基板上作為像素區(qū)域。該實(shí)施方式的液晶顯示裝置在圖18A和圖18B中表示。圖18A是該液晶顯示裝置的頂視圖，而圖18B是沿線O-o和線p-P的截面圖，沿線U-W的截面圖是外圍驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域。
在該實(shí)施方式的外圍驅(qū)動(dòng)電路中，提供了包含有n-溝道薄膜晶體管280a和n-溝道薄膜晶體管280b的NMOS電路。n-溝道薄膜晶體管280a和n-溝道薄膜晶體管280b包括源極或漏極層285a、285b、285c；半導(dǎo)體層281、282；溝道保護(hù)層286a、286b；柵極絕緣層287；柵極層288和289。
在該實(shí)施方式中，將該驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域作為使用NMOS結(jié)構(gòu)的反相器。在僅具有呈這種方式的PMOS或NMOS結(jié)構(gòu)的情況下，將部分的TFT的柵極層和源極或漏極層相互連接。圖40中表示了這種實(shí)例。如圖40所示，利用光掩模對(duì)柵極絕緣層287進(jìn)行部分蝕刻，以形成接觸孔290。在接觸孔290中形成柵極層289，從而將源極或漏極層285c電連接于柵極層289。通過(guò)將源極或漏極層285c電連接于柵極層289，而將n-溝道薄膜晶體管280a和n-溝道薄膜晶體管280b作為反相器，即使它們具有NMOS結(jié)構(gòu)。
通過(guò)印刷或旋涂形成絕緣層261，也將其稱作定向膜，以覆蓋薄膜晶體管250，像素電極層255，布線層254，絕緣膜259以及絕緣層260。可利用絲網(wǎng)印刷或膠印選來(lái)?yè)裥缘匦纬山^緣層261。然后進(jìn)行摩擦處理。接著，通過(guò)微滴釋放方法在像素區(qū)域的外圍形成密封材料378。
然后，將反向基板266加在具有TFT的基板256上，它們之間夾有隔離物273，在反向基板266上提供有具有定向膜功能的絕緣層263，具有濾色器功能的著色層264，具有反向電極功能的導(dǎo)電層265以及極化板267。液晶層262位于反向基板266和基板256之間的間隙中，由此形成液晶顯示裝置(見圖17B)。極化板268也位于基板256的表面上，在基板256上并不具有TFT的位置處。密封材料可與填料混合。此外，可在反向基板266上形成光屏蔽膜(黑矩陣)和類似物。此外，可利用分配器(滴落法)，通過(guò)利用毛細(xì)現(xiàn)象向相互連接的基板之間注入液晶的浸蘸法，或其它類似方法來(lái)形成該液晶層。
下面參照?qǐng)D29描述使用分配器的液晶滴落法。在圖29中，附圖標(biāo)記40表示控制裝置；42表示成像裝置；43表示噴頭；33表示液晶；35表示標(biāo)記；41表示標(biāo)記；34表示阻擋層；32表示密封材料；30表示TFT基板；20表示反向基板。通過(guò)使用密封材料32而在反向基板20上形成閉合回路，噴頭43將液晶33一次或多次地滴落在反向基板20中。噴頭43裝有多個(gè)噴嘴，以便可一次滴落出大量液晶材料，由此提高生產(chǎn)能力。此時(shí)，所提供的阻擋層34阻止密封材料32與液晶33發(fā)生反應(yīng)。然后，在真空中使基板相互連接。通過(guò)用紫外光照射而使該密封材料固化，從而可將該液晶密封在基板之間。
關(guān)于隔離物，可分散具有幾微米大小的粒子。但是，在該實(shí)施方式中，在該基板的整個(gè)表面上形成樹脂膜，然后使該樹脂膜形成圖案而形成該間隔。在通過(guò)旋涂器將用于這種隔離物的材料涂覆在該基板的整個(gè)表面上后，該材料通過(guò)曝光和顯影處理形成具有預(yù)定形狀的圖案。而且，利用無(wú)塵爐或類似物將該材料在150℃至200℃下進(jìn)行烘烤以使之固化。以上所制造出的這些隔離物的形狀可依賴于曝光和顯影處理的條件而變化。優(yōu)選地，當(dāng)使該隔離物形成為具有平坦的頂部和平坦的底部的柱形時(shí)，該液晶顯示裝置可保證與反向基板進(jìn)行連接時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度?？墒褂镁哂绣F形、金字塔形或其它類似形狀的隔離物，且不對(duì)該隔離物的形狀進(jìn)行特別限定。
形成連接部分，以將通過(guò)上述過(guò)程所形成的像素部分連接到外部布線基板上。在大氣壓或基本大氣壓下利用氧氣通過(guò)灰化處理而清除掉該連接部分中的絕緣層。通過(guò)使用氧氣，以及氫氣、CF4、NF3、H2O、CHF3中的一種或多種來(lái)執(zhí)行該灰化處理。雖然為了避免由于在該處理過(guò)程中靜電荷所造成惡化或破壞，而在用反向基板密封該液晶之后執(zhí)行該灰化處理，但是如果該靜電荷幾乎沒(méi)有產(chǎn)生負(fù)面影響，則可在任何時(shí)間執(zhí)行該灰化處理。
為了將液晶顯示裝置的內(nèi)部與外部電連接，利用各向異性傳導(dǎo)層271將FPC272連接于終端電極層270，以使FPC電連接于終端電極層270。在圖18A中，像素區(qū)域275、掃描線驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域276a、掃描線驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域276b和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域277位于基板256上。
通過(guò)上述過(guò)程，完成了利用本發(fā)明的液晶顯示裝置(或該液晶顯示板)。由于以該實(shí)施方式所制造的具有平坦結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管是利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成的，因此與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比具有更高的遷移率。此外，除了包含有賦予一種電導(dǎo)類型的雜質(zhì)成分之外，源極和漏極區(qū)域還包含金屬成分，從而形成具有低電阻率的源極和漏極區(qū)域。因此，可制造出以高速運(yùn)行的液晶顯示裝置。結(jié)果，可制造出具有高響應(yīng)速度的液晶顯示裝置，如具有寬視角的OCB模式。
此外，與利用非晶形半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管相比，在該實(shí)施方式中利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜所形成的薄膜晶體管中很難引起閾值發(fā)生變化，從而減少該薄膜晶體管的特征變化的可能性。
此外，在制造薄膜晶體管過(guò)程中，通過(guò)吸氣步驟清除掉混合于半導(dǎo)體膜中的金屬成分，從而并有可能減小截止電流。因此，通過(guò)在液晶顯示裝置的開關(guān)元件中提供這種薄膜晶體管，可改善對(duì)比度。
此外，利用激光的微觀處理允許可自由地設(shè)計(jì)出精細(xì)布線或類似物。按照本發(fā)明，可形成預(yù)期圖案，并具有良好的可控性，同時(shí)減少材料的損失和成本。因此，可高產(chǎn)地制造出高性能、高可靠性的顯示裝置。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-7結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式10在實(shí)施方式1中使用了多層結(jié)構(gòu)，其中源極或漏極層(包括源極布線層)和柵極層(包括柵極布線層)層層疊置，并將該柵極絕緣層插入到其中間，柵極層(包括柵極布線層)和布線層層層疊置，并將層間絕緣層插入到其中間。在該實(shí)施方式中，參照?qǐng)D19A和19B、20A和20B、21A和21B、22A和22B、23A和23B、24A和24B，描述不同于上述實(shí)施方式1的多層結(jié)構(gòu)的疊置結(jié)構(gòu)的實(shí)例。不再對(duì)與實(shí)施方式1相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
圖19A是顯示裝置的頂視圖，圖19B是沿圖19A中線X1-V1的截面圖。
在圖19A和圖19B中，在該顯示裝置像素區(qū)域內(nèi)部的基板600上，具有作為基膜的絕緣層609，源極或漏極層601a和601b，柵絕緣層602，柵極層603a和603b，布線層607，作為鈍化膜的絕緣膜605以及絕緣層606。
絕緣膜605不是必要的。但是，由于將絕緣膜605用作鈍化膜，因此當(dāng)形成絕緣膜605時(shí)，可進(jìn)一步提高該顯示裝置的可靠性。而且，當(dāng)形成絕緣膜605并然后執(zhí)行熱處理時(shí)，由于在絕緣膜605中包含有氫氣，從而可將半導(dǎo)體層氫化。
如圖19B中所示，將柵極層603b和布線層607疊置在一起，而在其間插入作為層間絕緣層的絕緣層606。布線層607通過(guò)在絕緣層606、絕緣膜605和柵極絕緣層602中所形成的接觸孔連接于源極或漏極層601a和601b上。因此，布線層607與柵極層603b之間不發(fā)生短路。將布線層607用作源極布線層。
圖20A是顯示裝置的頂視圖，而圖20B是沿圖20A中線X2-V2的截面圖。在圖20A和圖20B中，該顯示裝置的像素區(qū)域內(nèi)部的基板620上，具有作為基膜的絕緣層629，源極或漏極層621a和621b，柵極絕緣層622，柵極層623a和623b，布線層627a和627b，作為鈍化膜的絕緣膜625以及絕緣層626。
如圖20B中所示，將柵極層623b和布線層627b疊置在一起，而將作為層間絕緣層的絕緣層626插入到其中間。布線層627b通過(guò)在絕緣層626、絕緣膜625和柵極絕緣層622中所形成的接觸孔連接于源極或漏極層621a和621b上。因此，布線層627b與柵極層623b之間不發(fā)生短路。而且，在如圖20A和圖20B中所示的顯示裝置中，間隔地形成源極布線層，而不是連續(xù)地形成，并通過(guò)接觸孔將該源極布線層電連接于該源極或漏極層。因此，在形成有柵極層623b的區(qū)域中，源極或漏極層621a和621b通過(guò)接觸孔電連接于形成在絕緣層626上的布線層627b。
圖21A是顯示裝置的頂視圖，圖21B是沿圖21A中線X3-V3的截面圖。在圖21A和圖21B中，該顯示裝置的象素區(qū)域內(nèi)部的基板630上，具有作為基膜的絕緣層639，源極或漏極層631a和631b，柵極絕緣層632，柵極層633a和633b，布線層637a和637b，布線層638a和638b，作為鈍化膜的絕緣膜635以及絕緣層636。
如圖21B中所示，將柵極層633b和布線層637b疊置在一起，并將作為層間絕緣層的絕緣層636插入其中間。在圖20B所示的顯示裝置中，將源極或漏極層621a、布線層627a和627b彼此直接連接。但是，在圖21B所示的顯示裝置中，源極或漏極層631a、布線層637a和637b通過(guò)布線層638a相互電連接，布線層638a是通過(guò)與形成柵極層相同的步驟利用相同材料形成的。因此，通過(guò)接觸孔將源極或漏極層631a連接于布線層638a上，布線層638a形成在柵極絕緣層632上。布線層638a通過(guò)接觸孔連接于布線層637a和637b。因此，將源極或漏極層631a、布線層637a和637b相互電連接。將柵極層633b和布線層637b疊置在一起，并在其間插入作為層間絕緣層的絕緣層636，因此柵極層633b與布線層637b之間不發(fā)生短路。
圖19A和19B、圖20A和20B、圖21A和21B表示將絕緣層形成寬區(qū)域基板上的層間絕緣層的情況。同時(shí)，圖22A和22B、圖23A和23B、圖24A和24B、圖25A和25B表示通過(guò)微滴釋放法使插入布線層之間的層間絕緣層選擇性地形成在所需部分中的實(shí)例。
除了層間絕緣層的結(jié)構(gòu)，圖22A和22B所示的顯示裝置對(duì)應(yīng)于圖19A和19B所示的顯示裝置，圖23A和23B所示的顯示裝置對(duì)應(yīng)于圖20A和20B所示的顯示裝置，圖24A和24B所示的顯示裝置對(duì)應(yīng)于圖21A和21B所示的顯示裝置。圖22A是顯示裝置的頂視圖，而圖22B是沿圖22A中線Y1-Z1的截面圖。在圖22B中，通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成層間絕緣層650，以覆蓋柵極層603b。在絕緣層650上形成布線層607，以覆蓋絕緣層。在布線層607上形成作為鈍化膜的絕緣膜660。盡管絕緣膜660不是必要的，但絕緣膜660的形成有可能提高該顯示裝置的可靠性。在該實(shí)施方式中，利用單層絕緣層來(lái)形成絕緣層650。另一選擇是，絕緣層650可具有疊置結(jié)構(gòu)，使另一個(gè)絕緣膜形成在一個(gè)絕緣層上面或下方。
圖23A是顯示裝置的頂視圖，圖23B是沿圖23A中線Y2-Z2的截面圖。在圖23B中，通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成絕緣層651，以覆蓋柵極層623b，這與圖20B相同。在絕緣層651上形成布線層627b，以覆蓋絕緣層。由于布線層627b通過(guò)接觸孔分別連接于源極或漏極層621a和621b上，因此源極或漏極層621a和621b通過(guò)布線層627b相互電連接。在布線層627b上形成作為鈍化膜的絕緣膜661。
圖24A是顯示裝置的頂視圖，圖24B是沿圖24A中線Y3-Z3的截面圖。通過(guò)微滴釋放法選擇地形成絕緣層652，以覆蓋柵極層633b，這與圖21B相同。在絕緣層652上形成布線層637b，以覆蓋絕緣層，并連接于布線層638a和638b。布線層638a通過(guò)接觸孔連接于源極或漏極層631a，而布線層638b通過(guò)接觸孔連接于源極或漏極層631b。因此源極或漏極層631a和631b相互電連接。
當(dāng)通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成用于避免布線層之間發(fā)生短路的絕緣層，如絕緣層650、651、652時(shí)，可抑制材料的損耗。此外，所形成的布線層可直接相互接觸，因此可省略在該絕緣層中形成接觸孔的步驟，從而簡(jiǎn)化了處理，降低了成本，并獲得高產(chǎn)量。
圖25A和25B表示這樣一個(gè)顯示裝置的實(shí)例，其中通過(guò)微滴釋放法分別選擇性地形成絕緣層653a和653b，以便使柵極層643a、643b與布線層648a、648b物理隔離。在圖22A和22B、圖23A和23B、圖24A和24B所示的顯示裝置中，通過(guò)在該絕緣層上形成該布線層來(lái)覆蓋該絕緣層，從而避免柵極層和布線層之間發(fā)生短路。在圖25A和25B所示的顯示裝置中，所形成的源極或漏極層641a和641b橫跨過(guò)隨后將形成柵極布線層的區(qū)域，并位于將要形成布線層648b的區(qū)域之上。在該實(shí)施方式中，所形成的源極或漏極層641a和641b在橫跨過(guò)將要形成柵極層643a、643b的區(qū)域和將要形成布線層648a、648b的區(qū)域的大區(qū)域中。另一選擇是，除了源極或柵極層641a、641b，在橫跨將要形成柵極層643a、643b的區(qū)域也可以形成布線層。
此后，在形成柵極層643a和643b之前，通過(guò)蝕刻部分清除掉覆蓋源極或柵極層的柵極絕緣層642。如圖25A的顯示裝置的頂視圖中所示，柵極絕緣層642位于半導(dǎo)體層770、775和一部分源極或柵極層773a的上方，所述源極或柵極層773a是將要形成電容器元件的區(qū)域。然而，把在將要形成布線層648a和648b的區(qū)域中、在源極或漏極層772將要與柵極層774連接的區(qū)域中、在源極或漏極層773a將要與用作像素電極層的第一電極層777連接的區(qū)域中所形成的柵極絕緣層642清除掉。因此，無(wú)需形成接觸孔可使電極層彼此直接連接。在將要在源極或漏極層641a、641b上形成柵極層643a、643b的區(qū)域中，通過(guò)微滴釋放法可選擇性地形成絕緣層653a和653b。在絕緣層653a、653b上形成柵極層643a、643b。通過(guò)與形成柵極層643a、643b相同的處理過(guò)程將布線層648a、648b分別與源極和漏極層641a、641b接觸。由于柵極或漏極層641a是連續(xù)地形成的并通到絕緣層653b下方，因此布線層648a可電連接于布線層648b。因此，布線層和源極或漏極層可在絕緣層653b下方相互電連接。
圖26A中所示的是沿圖25中線Q-R的顯示裝置的截面圖，而圖26B中所示的是沿圖25中線S-T的顯示裝置的另一個(gè)截面圖。如圖25A和25B所示，圖25A和25B的顯示裝置具有選擇性清除掉柵極絕緣層且不在像素中形成接觸孔的結(jié)構(gòu)。因此，電極相互連接，在其中無(wú)需插入層間絕緣層。圖25A和25B的顯示裝置表示使用了光發(fā)射元件作為顯示元件的發(fā)光顯示裝置的實(shí)例。
在圖26A中，在基板640上形成絕緣層649、半導(dǎo)體層770、溝道保護(hù)層779a、具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層771a、具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層771b以及源極或漏極層773a。將源極或漏極層641a和源極或漏極層772形成在具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層771a、771b上。柵極絕緣層642僅用于覆蓋半導(dǎo)體層770和源極或漏極層773a，而清除掉一部分形成在源極或漏極層641a、772上的柵極絕緣層642。布線層648a與源極或漏極層641a接觸，在此處的源極或漏極層641a是暴露的，并不被柵極絕緣層642所覆蓋，從而使布線層648a和源極或漏極層641a相互電連接。在源極或漏極層772上形成柵極層774，在此處的源極或漏極層772是暴露的，并不被柵極絕緣層642所覆蓋，從而使柵極層774和源極或漏極層772相互電連接。在柵極絕緣層642上形成柵極層643a，柵極絕緣層642覆蓋半導(dǎo)體層770，并將作為分隔壁的絕緣膜663和絕緣層780順序疊置在其上。
類似地，在圖26B中，在基板640上，形成絕緣層649、第一電極層777、半導(dǎo)體層775、溝道保護(hù)層779b、具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層776a和具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層776b。在具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層776a、776b上形成源極或漏極層773a、773b和柵極絕緣層642。在柵極絕緣層642上形成柵極層774，將具有分隔壁功能的絕緣層663和絕緣層780順序地疊置在其上。選擇性地形成柵極絕緣層642，并清除掉一部分形成在源極或漏極層773a、773b上的柵極絕緣層。在源極或漏極層773b上形成電源線778，源極或漏極層773b是暴露的，并不被柵極絕緣層642所覆蓋，從而使電源線和該源極或漏極層相互電連接。第一電極層777與源極或漏極層773a接觸，源極或漏極層773a是暴露的，并不被柵極絕緣層642所覆蓋，從而使第一電極和該源極或漏極層相互電連接。將場(chǎng)致發(fā)光層781和電極層782順序地疊置在第一電極層777上，從而獲得包括光發(fā)射元件的顯示裝置。
如上述過(guò)程所示，可以低成本且高產(chǎn)量地制造出高可靠性的顯示裝置。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-9結(jié)合執(zhí)行。
實(shí)施方式11下面參照?qǐng)D48A和48B描述該實(shí)施方式。該實(shí)施方式表示具有與按照實(shí)施方式1的顯示裝置中層間絕緣層不同結(jié)構(gòu)的層間絕緣層結(jié)構(gòu)的顯示裝置的例子。此外，不再對(duì)與實(shí)施方式1相同的部分以及具有相同功能的部分進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
圖48A和48B對(duì)應(yīng)于沿實(shí)施方式1中所用圖5A頂視圖中線B-D的截面圖。在實(shí)施方式1中，將絕緣層129作為層間絕緣層，用于使形成在該薄膜晶體管表面上的不均勻部分平坦化，在絕緣層129上形成第一電極層130。然而在本實(shí)施方式中，在柵極絕緣層或絕緣膜上形成第一電極層，該絕緣膜為鈍化膜，而無(wú)需形成絕緣層129。因此，盡管實(shí)施方式1中源極或漏極層和第一電極層是通過(guò)布線層相互連接，但是在本實(shí)施方式中是將它們彼此直接電連接的。
按照本發(fā)明，圖48A和48B所示的顯示裝置為光發(fā)射顯示裝置，其包括作為其顯示元件的光發(fā)射元件。在圖48A所示的顯示裝置中，在基板900上，形成絕緣層901、第一電極層909、半導(dǎo)體層902、溝道保護(hù)層903、具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層904a、904b以及具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層924a、924b。在具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層924a和924b上形成源極或漏極層905a和905b、柵極絕緣層906。
在柵極絕緣層906上形成柵極層908。將絕緣膜910和作為分隔壁的絕緣層911疊置在其上。在柵極絕緣層906和絕緣膜910中形成伸至源極或漏極層905a的開口927。在開口927中形成第一電極層909，以便接觸源極或漏極層905a。將場(chǎng)致發(fā)光層912和第二電極層913疊置在第一電極層909上。因此，可在覆蓋薄膜晶體管的絕緣膜910上形成第一電極層909。
在圖48B的顯示裝置中，在基板900上形成絕緣層901、第一電極919、半導(dǎo)體層902、溝道保護(hù)層903、具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層904a、904b以及具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層924a、924b。在具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層924a和924b上形成源極或漏極層905a和905b、柵極絕緣層906。
在柵極絕緣層906上形成柵極層908。將絕緣膜910和具有分隔壁功能的絕緣層911疊置在其上。圖48B所示的顯示裝置表示出在柵極絕緣層906上形成第一電極層919的實(shí)例。在柵極絕緣層906中形成伸至源極或漏極層905a的開口907。在開口907中形成第一電極層919，以便接觸源極或漏極層905a。將場(chǎng)致發(fā)光層912和第二電極層913疊置在第一電極層919上。用絕緣膜910覆蓋一部分第一電極層919。因此，可在柵極絕緣層906上形成第一電極層909。
具有根據(jù)本實(shí)施方式結(jié)構(gòu)的顯示裝置中無(wú)需層間絕緣層，因此，該結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)化了處理、和由于減少了材料而降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施方式12下面描述在按照實(shí)施方式1-11所制造出的顯示裝置上安裝驅(qū)動(dòng)電路的模式。
首先參照?qǐng)D34A描述利用COG技術(shù)的顯示裝置。將用于顯示例如字符或圖像的信息的像素部分2701安裝在基板2700上面。將在其上提供有多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的基板劃分成矩形。將已劃分的驅(qū)動(dòng)電路(又稱驅(qū)動(dòng)IC)2751安裝在基板2700上。圖34A表示將FPC2750安裝在若干驅(qū)動(dòng)IC 2751末端上的情況。另一選擇是，單片驅(qū)動(dòng)IC的劃分尺寸可類似于像素部分中信號(hào)線一側(cè)的長(zhǎng)度，磁帶可連接于該單片驅(qū)動(dòng)IC末端。
同時(shí)，也可利用TAB技術(shù)。在利用TAB技術(shù)的情況下，可將多個(gè)磁帶粘在基板上，并可將驅(qū)動(dòng)IC連接于該磁帶，如圖34B所示。以與利用COG技術(shù)的情況相同方式，可將單片驅(qū)動(dòng)IC連接于單個(gè)磁帶。在這種情況下，用于固定該驅(qū)動(dòng)IC的金屬板或類似物也可連接于該磁帶，以增大強(qiáng)度。
為了提高產(chǎn)量，優(yōu)選的是，在一側(cè)尺寸為300-1000mm或更大的矩形基板上，形成將要安裝在顯示板上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)IC。
也就是說(shuō)，可在基板上形成多個(gè)電路圖案，其中的每一個(gè)均包括作為一個(gè)單元的驅(qū)動(dòng)電路部分和輸入/輸出端子，然后將它們相互分割。考慮到像素部分一個(gè)邊的長(zhǎng)度或像素間距，矩形驅(qū)動(dòng)IC中的每一個(gè)均具有15-80mm的長(zhǎng)邊和1-6mm的短邊。另一選擇是，所形成驅(qū)動(dòng)IC中的每一邊的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于像素區(qū)域一個(gè)邊或像素間距(pitch)與每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路一個(gè)邊的總和。
該驅(qū)動(dòng)IC的外部尺寸相對(duì)于IC芯片的優(yōu)越性在于長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度。當(dāng)使用每個(gè)均具有15-80mm長(zhǎng)邊的驅(qū)動(dòng)IC時(shí)，與使用IC芯片的情況相比，可減少將其連接于像素部分中所需的驅(qū)動(dòng)IC的數(shù)量，從而增加了產(chǎn)量。而且，當(dāng)在玻璃基板上形成驅(qū)動(dòng)IC時(shí)，母板的形狀不受限制，因此不會(huì)降低產(chǎn)量。與使用圓形硅晶片形成IC芯片的情況相比，這是非常優(yōu)越的一點(diǎn)。
如圖33B所示，當(dāng)在基板3700上形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路3704時(shí)，將形成在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路上的驅(qū)動(dòng)IC安裝在像素區(qū)域3701外部的區(qū)域中。這些驅(qū)動(dòng)IC為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。為了形成響應(yīng)于RGB全彩色的像素區(qū)域，在XGA模式下需要3027根信號(hào)線，而在UXGA模式下需要4800根信號(hào)線。將這些信號(hào)線在像素部分3701末端分為幾塊，以形成導(dǎo)線。依照每個(gè)驅(qū)動(dòng)IC的輸出端子的間距來(lái)匯集該導(dǎo)線。
優(yōu)選的是通過(guò)利用在基板上所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體來(lái)形成該驅(qū)動(dòng)IC，并可使用按照本發(fā)明所制造的薄膜晶體管。由于按照本發(fā)明所制造的薄膜晶體管具有高遷移率和極好的響應(yīng)速度，因此與傳統(tǒng)薄膜晶體管相比，可高速驅(qū)動(dòng)利用該薄膜晶體管所形成的驅(qū)動(dòng)IC，并可提高元件的工作頻率。因此，由于特征很少變化，所以可獲得高穩(wěn)定性。
在像素區(qū)域中，信號(hào)線和掃描線以矩陣形式相互交叉，并且晶體管位于每個(gè)交叉點(diǎn)上?？蓪凑毡景l(fā)明所制造的薄膜晶體管用作排布在像素區(qū)域中的晶體管。按照本發(fā)明所制造的薄膜晶體管通過(guò)簡(jiǎn)化處理過(guò)程而具有相對(duì)高的遷移率，因此在制造大面積顯示裝置時(shí)其是有效的。因此，可將該薄膜晶體管用作像素的開關(guān)元件、掃描線驅(qū)動(dòng)電路的元件或其它類似物。由此，可制造出實(shí)現(xiàn)了板上系統(tǒng)的顯示板。
可將該驅(qū)動(dòng)IC安裝在基板上，既作為掃描線驅(qū)動(dòng)電路也作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，如圖34A和34B所示。在這種情況下，在掃描線和信號(hào)線中所使用的驅(qū)動(dòng)IC的設(shè)計(jì)可以不同。
在這種情況下，作為掃描線驅(qū)動(dòng)電路所使用的驅(qū)動(dòng)IC的設(shè)計(jì)最好不同于作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路所使用的驅(qū)動(dòng)IC的設(shè)計(jì)。例如，盡管構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng)IC的晶體管需要承受大約30V的電壓，但還需要100kHz或更小的驅(qū)動(dòng)頻率，因此相對(duì)不需要高速工作。因此優(yōu)選的是使構(gòu)成該掃描線驅(qū)動(dòng)IC的晶體管的溝道長(zhǎng)度(L)足夠長(zhǎng)。另一方面，盡管信號(hào)線驅(qū)動(dòng)IC的晶體管僅需要承受大約12V的電壓，但其在3V下需要大約65MHz的驅(qū)動(dòng)頻率，因此需要高速工作。由此，優(yōu)選的是將構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器的晶體管的溝道長(zhǎng)度設(shè)定為微米級(jí)。另外，該溝道長(zhǎng)度方向?qū)?yīng)于在溝道形成區(qū)域中的電流方向，或者是移動(dòng)電荷的方向。
安裝驅(qū)動(dòng)IC的方法沒(méi)有特別限制，可使用公知的COG技術(shù)、引線接合技術(shù)，或TAB技術(shù)。
通過(guò)將驅(qū)動(dòng)IC的厚度調(diào)整為反向基板的厚度，使該驅(qū)動(dòng)IC的高度約等于該反向基板的高度，從而在整體上減小了顯示裝置的厚度。而且，通過(guò)使用相同的材料形成各個(gè)基板，即使當(dāng)該顯示裝置的溫度發(fā)生變化時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，且也不會(huì)削弱用TFT所制造的電路的特性。因此，如在本實(shí)施方式中所示，通過(guò)利用邊長(zhǎng)長(zhǎng)于IC芯片邊長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)IC來(lái)形成驅(qū)動(dòng)電路，可減少安裝在一個(gè)像素部分上的驅(qū)動(dòng)IC的數(shù)量。
如上所述，該驅(qū)動(dòng)電路可集成在顯示板中。該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-11結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式13在該實(shí)施方式中，參照?qǐng)D41A-41C，對(duì)柵極層、源極層和漏極層的邊緣的位置關(guān)系，即柵極層寬度和溝道長(zhǎng)度的關(guān)系進(jìn)行描述。
圖41A為具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括在基板540上形成的絕緣層546，半導(dǎo)體層543，具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層542a和542b，源極或漏極層541a和541b，柵極絕緣層544以及柵極層545。
在圖41A中，柵極層545的邊緣分別與源極或漏極層541a和541b的邊緣相互重疊，長(zhǎng)度為“c1”。這里，在半導(dǎo)體層543中，將源極或漏極層與柵極層相互重疊的區(qū)域稱為重疊區(qū)。柵極層的寬度“b1”大于溝道長(zhǎng)度“a1”。用(b1-a1)/2表示每個(gè)重疊區(qū)的寬度“c1”。優(yōu)選的，在源極或漏極層與半導(dǎo)體區(qū)域之間，具有上述重疊區(qū)的n-溝道TFT包括n-型高濃度雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))和n-型低濃度雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū))。這種結(jié)構(gòu)允許增強(qiáng)電場(chǎng)衰減的影響，從而可提高熱載體阻抗。
圖41B為具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管，包括在基板550上形成的絕緣層556，半導(dǎo)體層553，具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層552a和552b，源極或漏極層551a和551b，柵極絕緣層554以及柵極層555。
在圖41B中，柵極層555的兩個(gè)邊緣均符合于源極或漏極層551a和551b的邊緣。也就是說(shuō)，該極層的寬度“b2”和溝道長(zhǎng)度“a2”相等。
圖41C為具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管，包括在基板560上形成的絕緣層566，半導(dǎo)體層563，源極或漏極層561a和561b，柵極絕緣層564以及柵極層565。
在圖41C中，柵極層565的兩個(gè)邊緣距離源極或漏極層561a和561b的邊緣的長(zhǎng)度是“c3”。這里，在半導(dǎo)體層563中，將柵極層565與源極或漏極層561a、561b不相互重疊并彼此分開的區(qū)域稱為偏移區(qū)。也就是說(shuō)，柵極層的寬度“b3”小于溝道長(zhǎng)度“a3”。用(a3-b3)/2表示偏移區(qū)的寬度“c3”。具有上述結(jié)構(gòu)的TFT可減小截止電流。當(dāng)將該TFT用作顯示裝置的開關(guān)元件時(shí)，可提高對(duì)比度。
此外，可使用所謂的多柵極型TFT，其中半導(dǎo)體層覆蓋多個(gè)柵極層。該TFT也允許減小截止電流。通過(guò)按照本發(fā)明使用利用激光的掩模處理技術(shù)，可形成經(jīng)過(guò)微觀處理的掩模。因此，通過(guò)利用這種掩模，可使如電極層的布線圖案具有微觀、精確的形狀。通過(guò)對(duì)電極層執(zhí)行微觀處理，能以高產(chǎn)率和高產(chǎn)量形成如該實(shí)施方式所示具有所需功能的薄膜晶體管。因此，具有該薄膜晶體管的顯示裝置可具有高可靠性和極好的性能。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-12結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式14在該實(shí)施方式中，參照?qǐng)D38A和38B、圖39A-39D描述對(duì)用于上述實(shí)施方式的半導(dǎo)體膜進(jìn)行結(jié)晶的步驟。
在圖38A和38B中，在基板220上形成作為基膜的絕緣層221，并在其上形成非晶形半導(dǎo)體膜222。利用在形半導(dǎo)體膜222上的絕緣膜形成掩模224a和224b。選擇性地在基板220上形成金屬膜225，從而使非晶形半導(dǎo)體膜進(jìn)行結(jié)晶。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)對(duì)非晶形半導(dǎo)體膜222進(jìn)行加熱時(shí)，如在圖38B中箭頭所示從金屬膜225與非晶形半導(dǎo)體膜222之間的接觸部分沿與該基板表面平行的方向產(chǎn)生晶體，由此獲得結(jié)晶半導(dǎo)體膜226。另外，遠(yuǎn)離于金屬膜225的部分不會(huì)發(fā)生結(jié)晶，從而在該基板上保留有非晶形部分。
此外，如圖39A所示，通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成金屬膜233，從而無(wú)需利用掩模就可執(zhí)行上述結(jié)晶過(guò)程。圖39B為圖39A的頂視圖。圖39D為圖39C的頂視圖。
在圖39A-39D中，在基板230上形成作為基膜的絕緣層231，并在其上形成非晶形半導(dǎo)體膜232。在非晶形半導(dǎo)體膜232上通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成金屬膜233。當(dāng)通過(guò)熱處理使非晶形半導(dǎo)體膜232結(jié)晶時(shí)，如圖39A和39C所示從金屬膜233與非晶形半導(dǎo)體膜232之間的接觸部分沿與該基板表面平行的方向產(chǎn)生晶體。類似地，遠(yuǎn)離于金屬膜233的部分不會(huì)發(fā)生結(jié)晶，從而在該基板上保留有非晶形部分。
將在與該基板表面平行的方向上的晶體生成稱為水平生成或橫向生成。由于通過(guò)水平生成可形成具有大直徑的晶粒，所以當(dāng)將這種結(jié)晶半導(dǎo)體膜用于溝道形成區(qū)域235中時(shí)，可形成具有提高了的遷移率的薄膜晶體管。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-13結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式15下面描述按照本發(fā)明在顯示裝置中所安裝的保護(hù)電路的實(shí)例。
如圖34B所示，可在外部電路和內(nèi)部電路之間形成保護(hù)電路2713。該保護(hù)電路包括一個(gè)或多個(gè)選自TFT、二極管、電阻元件、電容器元件或類似物的元件。下面將對(duì)各種保護(hù)電路的構(gòu)成和操作進(jìn)行描述。下面對(duì)保護(hù)電路的等效電路的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明，每個(gè)保護(hù)電路位于外部電路和內(nèi)部電路之間并對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出端子。如圖27A所示的保護(hù)電路包括p-溝道薄膜晶體管7220和7230，電容器元件7210和7240以及電阻元件7250。電阻元件7250具有兩個(gè)端子，其中向一個(gè)端子施加輸入電壓Vin(以下稱為Vin)，向另一個(gè)端子施加低電勢(shì)電壓VSS(以下稱為VSS)。
圖27B是表示一種保護(hù)電路的等效電路圖，該保護(hù)電路中用具有整流特性的二極管7260和7270代替p-溝道薄膜晶體管7220和7230。圖27C是表示一種保護(hù)電路的等效電路圖，該保護(hù)電路中用TFT7350、7360、7370和7380代替p-溝道薄膜晶體管7220和7230。作為不同于上述結(jié)構(gòu)的保護(hù)電路，圖27D表示包括電阻元件7280、7290和n-溝道薄晶體管7300的保護(hù)電路。圖27E表示包括電阻元件7280、7290，p-溝道薄晶體管7310以及n-溝道薄晶體管7320的保護(hù)電路。所提供的保護(hù)電路可防止電壓的突然波動(dòng)，從而避免元件遭到破壞或損傷，由此提高可靠性。另外，優(yōu)選的是利用具有極好抗壓性的非晶形半導(dǎo)體來(lái)構(gòu)成上述保護(hù)電路的元件。本實(shí)施方式可與上述實(shí)施方式自由組合。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-14自由組合實(shí)施。
實(shí)施方式16按照本發(fā)明形成薄膜晶體管，并可利用該薄膜晶體管構(gòu)成顯示裝置。當(dāng)使用光發(fā)射元件并將n-溝道薄晶體管用作驅(qū)動(dòng)該光發(fā)射元件的晶體管時(shí)，在該光發(fā)射元件中所產(chǎn)生的光是向上，向下或上下同時(shí)發(fā)射的，即底部發(fā)射、頂部發(fā)射或雙向發(fā)射。下面參照?qǐng)D46A-46C，對(duì)與各個(gè)情況相對(duì)應(yīng)的光發(fā)射元件的疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
此外，在該實(shí)施方式中使用按照本發(fā)明所形成的、具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管671、681和691。在該實(shí)施方式中，將具有晶體結(jié)構(gòu)的硅膜用作半導(dǎo)體層，并將n-型半導(dǎo)體層用作具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層。代替形成n-型半導(dǎo)體層，可通過(guò)利用PH3氣體執(zhí)行等離子體處理，將一種電導(dǎo)類型賦予半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層不限于本實(shí)施方式，也可通過(guò)將雜質(zhì)引入(加入)到結(jié)晶半導(dǎo)體層中來(lái)形成具有一種電導(dǎo)類型的雜質(zhì)區(qū)，而無(wú)需形成具有一種電導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層。
首先，參照?qǐng)D46A描述透過(guò)基板680發(fā)光，即向下發(fā)射(底部發(fā)射)的情況。在底部發(fā)射的情況下，順序地疊置第一電極684、場(chǎng)致發(fā)光層685和第二電極層686，使其與跟源極或漏極層相連的布線層682接觸，以便使其電連接于薄膜晶體管681。透過(guò)其來(lái)傳送光的基板680必須具有光傳輸特性。接下來(lái)，參照?qǐng)D46B描述光射向基板690的相反方向，即向上發(fā)射(頂部發(fā)射)的情況。薄膜晶體管691能以與上述薄膜晶體管相同的方式形成。
連接于源極或漏極層的布線層692與第一電極層693電接觸，以便將它們電連接在一起，其中該源極或漏極層電連接于薄膜晶體管691。在該基板上順序地疊置第一電極層693、場(chǎng)致發(fā)光層694和第二電極層695。布線層692是具有反射性的金屬層，可使從光發(fā)射元件發(fā)射的光進(jìn)行向上反射，如箭頭表示。將布線層692和第一電極層693疊置在一起，并因此，當(dāng)利用具有光傳輸特性的材料形成第一電極層693并透過(guò)其傳送光時(shí)，由第一電極層693反射該光，然后將光射向基板690的相反方向。當(dāng)然，可利用具有反射性的金屬膜形成第一電極層。由于在該光發(fā)射元件中所產(chǎn)生的光透過(guò)第二電極層695發(fā)射，所以利用相對(duì)于至少可見區(qū)域的光具有傳輸特性的材料形成第二電極層695。最后，參照?qǐng)D46C，描述通過(guò)基板670和相反一邊發(fā)射光，即向上和向下(雙向發(fā)射)發(fā)射的情況。薄膜晶體管671也是具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管，能以與薄膜晶體管681相同的方式形成。連接于源極或漏極層的布線層675電連接于第一電極層672，該源極或漏極層電連接于薄膜晶體管671的半導(dǎo)體層。在基板上順序地疊置第一電極層672、電致發(fā)光層673以及第二電極層674。當(dāng)?shù)谝浑姌O層672和第二電極層674都是利用相對(duì)于可見區(qū)域具有光透射特性的材料形成或形成為可透射光的厚度時(shí)，可實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)射。在這種情況下，還形成透射光的絕緣層和基板670，以具有光透射特性。
圖45A-45D表示可用于本發(fā)明的光發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)。每個(gè)發(fā)光元件均具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中場(chǎng)致發(fā)光層860夾在第一電極層870和第二電極層850之間。有必要考慮到逸出功(work function)來(lái)選擇出用于第一和第二電極層的材料。根據(jù)像素結(jié)構(gòu)，可將該第一和第二電極層用作陽(yáng)極或陰極。在該實(shí)施方式中，由于驅(qū)動(dòng)TFT的極性為n-溝道型，所以優(yōu)選的是將該第一電極層用作陰極，將該第二電極層用作陽(yáng)極。此外，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)TFT的極性為p-溝道型時(shí)，最好將該第一電極當(dāng)作陽(yáng)極，將該第二電極層當(dāng)作陰極。
圖45A和45B表示每個(gè)第一電極層870都為陽(yáng)極，每個(gè)第二電極層850都為陰極的情況，由此，優(yōu)選的是，每個(gè)場(chǎng)致發(fā)光層都是通過(guò)在第一電極層870上順序地疊置HIL(空穴注入層)、HTL(空穴傳輸層)804、EML(光發(fā)射層)803、ETL(電子傳輸層)、EIL(電子注入層)802以及第二電極層850形成的。另外，圖45A表示透過(guò)第一電極層870發(fā)射光的情況，其中第一電極層870是利用由導(dǎo)電氧化材料制成的電極層805形成的，該導(dǎo)電氧化材料具有透光特性，并且該第二電極層通過(guò)在電致發(fā)光層860上順序疊置電極層801和電極層800形成的，其中電極層801包括堿金屬或堿土金屬，例如LiF和MgAg，電極層800由例如鋁的金屬材料制成。圖45B表示透過(guò)第二電極層850發(fā)射光的結(jié)構(gòu)，其中第一電極層包括電極層807和電極層806，其中電極層807由如鋁和鈦的金屬，或包括有金屬和以化學(xué)計(jì)量濃度低于金屬的氮的金屬材料制成；電極層806由包含1-15原子％氧化硅的導(dǎo)電氧化物材料制成。該第二電極層是由在場(chǎng)致發(fā)光層860上順序地疊置電極層801和電極層800形成的，其中電極層801包括堿金屬或堿土金屬，例如LiF和MgAg，電極層800由例如鋁的金屬材料制成。當(dāng)為了透射光將各個(gè)電極層的厚度設(shè)為100nm或更小時(shí)，光可透過(guò)第二電極層850發(fā)射。
圖45C和45D表示第一電極層870為陰極，第二電極層850為陽(yáng)極的情況。在圖45C和45D中，優(yōu)選的是順序地在陰極上疊置EIL(電子注入層)、ETL(電子傳輸層)802、EML(光發(fā)射層)803、HTL(空穴傳輸層)、HIL(空穴注入層)804以及作為陽(yáng)極的第二電極層850來(lái)形成場(chǎng)致發(fā)光層860。圖45C表示透過(guò)第一電極層870發(fā)射光的結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)順序地在場(chǎng)致發(fā)光層860上疊置電極層801和電極層800形成第一電極層870，其中電極層801包括堿金屬或堿土金屬，例如LiF和MgAg，電極層800由例如鋁的金屬材料制成。當(dāng)為了發(fā)射光而使各個(gè)電極層的厚度為100nm或更小時(shí)，光可透過(guò)第一電極層870發(fā)射。通過(guò)順序地在場(chǎng)致發(fā)光層860上疊置電極層806和電極層807形成第二電極層，其中電極層806由包含1-15原子％硅氧化物的導(dǎo)電氧化物材料制成，電極層807由如鋁和鈦的金屬或包含有金屬和以化學(xué)計(jì)量濃度低于金屬的氮的金屬材料制成。圖45D表示透過(guò)第二電極層850發(fā)射光的結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)在電致發(fā)光層860上順序地疊置電極層801和電極層800來(lái)形成第一電極層870，其中電極層801包括堿金屬或堿土金屬，如LiF和MgAg，電極層800由例如鋁的金屬材料制成。使各個(gè)電極層的厚度較厚，以便使在場(chǎng)致發(fā)光層860中所生成的光可由第一電極層870對(duì)其進(jìn)行反射。利用電極層805形成第二電極層850，電極層805由具有透光特性的導(dǎo)電氧化物材料制成。另外，除了上述疊層結(jié)構(gòu)，該場(chǎng)致發(fā)光層也可具有單層結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)。
作為場(chǎng)致發(fā)光層，利用蒸發(fā)掩模或類似物通過(guò)蒸發(fā)作用分別選擇性地形成呈現(xiàn)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)發(fā)射光的材料。可由微滴釋放法象形成濾色器那樣形成呈現(xiàn)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)發(fā)射光的材料(低分子量材料，高分子量材料或類似物)。由于無(wú)需掩模就可分別涂覆呈現(xiàn)R、G、B光的層，所以微滴釋放法是優(yōu)選的。
在頂部發(fā)射以及由具有光傳輸特性的ITO或ITSO制成第二電極的情況下，可使用BzOs-Li(其中在苯并噁唑衍生物(BzOs)中加入了Li)或類似物。另外，作為EML，例如，可使用加入了對(duì)應(yīng)于各種R、G、B熒光顏色的摻雜劑(在R的情況下為DCM等，在G的情況下為DMQD等)的Alq3。
另外，該場(chǎng)致發(fā)光層的材料不限于上述材料。例如，可通過(guò)氧化物如氧化鉬(MoOx∶X＝2-3)與α-NPD或替代CuPc或PEDOT的紅熒烯(rubrene)-起進(jìn)行共同蒸發(fā)來(lái)提高空穴注入特性。此外，可將有機(jī)材料(包括低分子量材料或高分子量材料)或有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的復(fù)合材料用作場(chǎng)致發(fā)光層的材料。下面將具體描述構(gòu)成光發(fā)射元件的材料。
在電荷注入/傳輸物質(zhì)中，作為具有極好電子傳輸特性的物質(zhì)，可給出具有喹啉構(gòu)架或苯并喹啉構(gòu)架的金屬絡(luò)合物，如三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3)；三(5-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫Almq3)；二(10-羥基苯并[h]羥基喹啉)鈹(縮寫B(tài)eBq2)；二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(縮寫B(tài)Alq)；或類似物。作為具有良好空穴傳輸特性的物質(zhì)，可給出芳族胺(即具有苯環(huán)-氮鍵的物質(zhì))化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫α-NPD)；4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫TPD)；4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯基胺(縮寫TDATA)；4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯基胺(縮寫MTDATA)；或類似物。
在電荷注入/傳輸物質(zhì)中，作為具有最佳電子注入特性的物質(zhì)，可給出堿金屬或堿土金屬的化合物，例如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)以及氟化鈣(CaF2)。此外，可使用具有高電子傳輸特性的的物質(zhì)例如Alq3與堿土金屬例如鎂(Mg)的混合物。
在電荷注入/傳輸物質(zhì)中，作為具有極好空穴注入特性的物質(zhì)，例如，可利用金屬氧化物，例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)以及氧化錳(MnOx)。此外，還可給出酞菁化合物，如酞菁(縮寫H2Pc)和銅酞菁(CuPc)。
可在每個(gè)像素中形成具有不同光發(fā)射波長(zhǎng)帶的光發(fā)射層，以執(zhí)行彩色顯示。典型地，形成分別對(duì)應(yīng)于熒光顏色R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的光發(fā)射層。在這種情況下，當(dāng)在像素的光發(fā)射側(cè)提供傳輸某一光發(fā)射波長(zhǎng)帶光的濾光器時(shí)，可提高色彩純度并避免像素部分的鏡面反射(反射)。通過(guò)提供濾光器，可省去通常所需的環(huán)形偏振片或類似物，從而降低了從光發(fā)射層所發(fā)出的光的損失。而且，可減少色調(diào)變化，該色調(diào)變化是在傾斜地觀看像素部分(顯示屏)的情況下引起的。
具有各種不同的光發(fā)射材料。對(duì)于低分子量有機(jī)發(fā)光材料，可使用下述物質(zhì)4-雙氰基亞甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-9-久洛尼定基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCJT)；4-雙氰基亞甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCJTB)；periflanthene；2，5-雙氰基-1，4-二[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-久洛尼定-9-基)乙烯基]苯，N，N’-雙甲基喹吖啶酮(縮寫DMQd)；香豆素6；香豆素545T；三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3)；9，9’-biantryl；9，10-雙苯基蒽(縮寫DPA)；9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)；或類似物。而且可使用其它物質(zhì)。
另一方面，與低分子量有機(jī)發(fā)光材料相比，高分子量有機(jī)發(fā)光材料具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，從而可制成更持久耐用的元件。此外，由于可通過(guò)施用液體而形成高分子量有機(jī)發(fā)光材料，因此可相對(duì)容易地形成元件。利用該高分子量有機(jī)發(fā)光材料所形成的光發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)基本上類似于利用低分子量有機(jī)發(fā)光材料所形成的光發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)將陰極、有機(jī)光發(fā)射層和陽(yáng)極順序地疊置在一起而形成。然而，當(dāng)光發(fā)射層是由高分子量有機(jī)發(fā)光材料制成時(shí)，很難形成類似于使用低分子量有機(jī)發(fā)光材料時(shí)所形成的疊層結(jié)構(gòu)。在許多情況下，這種由高分子量有機(jī)發(fā)光材料所制成的光發(fā)射元件具有雙層結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，是將陰極、光發(fā)射層、空穴傳輸層和陽(yáng)極順序地疊置在一起而形成的疊層結(jié)構(gòu)。
由光發(fā)射層的材料來(lái)決定熒光顏色，因此，可通過(guò)選定材料形成可發(fā)射出預(yù)定顏色光的光發(fā)射元件。作為用于形成光發(fā)射層的高分子量場(chǎng)致發(fā)光材料，可給出以下材料聚對(duì)亞苯基亞乙烯基，聚對(duì)亞苯基，聚噻吩、聚芴或類似物。
特別地，可將聚(對(duì)亞苯基亞乙烯基)(PPV)的衍生物；聚(2，5-雙烷氧基-1，4-亞苯基亞乙烯基)(RO-PPV)；聚(2-[2’乙烷基-己氧基]-5-甲氧基-1，4-亞苯基亞乙烯基)(MEH-PPV)；聚(2-[雙烷氧基苯基]-1，4-亞苯基亞乙烯基)(ROPh-PPV)；或類似物可作為聚對(duì)亞苯基亞乙烯基。可將聚對(duì)亞苯基(PPP)的衍生物；聚(2，5-雙烷氧基-1，4-亞苯基)(RO-PPP)；聚(2，5-雙己氧基-1，4-亞苯基)；或類似物作為聚對(duì)亞苯基?？蓪⒕坂绶?PT)的衍生物；聚(3-烷基噻吩)(PAT)；聚(3-己基噻吩)(PHT)；聚(3-環(huán)己基噻吩)(PCHT)；聚(3-環(huán)己基-4-甲基噻吩)(PCHMT)；聚(3，4-雙環(huán)己基噻吩)(PDCHT)；聚(3-[4-辛基苯基]-噻吩)(POPT)；聚(3-[4-辛基苯基]-2，2-二噻吩)(PTOPT)；或類似物作為聚噻吩。可將聚芴(PF)的衍生物；聚(9，9-雙烷基芴)(PDAF)；聚(9，9-雙辛基芴)(PDOF)；或類似物作為聚芴。
當(dāng)將具有空穴傳輸特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料夾在陽(yáng)極和具有光發(fā)射特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料之間時(shí)，可提高從該陽(yáng)極的空穴注入特性。典型地，通過(guò)旋涂或類似方法來(lái)施用在水中溶解了具有空穴傳輸特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料和受體材料的溶液。由于有機(jī)溶劑是不可溶的，因此可將其與上述具有光發(fā)射特性的有機(jī)發(fā)光材料疊置在一起。作為具有空穴傳輸特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料，可利用PEDOT和作為受體材料的樟腦磺酸(CSA)的混合物；聚苯胺(PANI)和作為受體材料的聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物或類似物。
光發(fā)射層可發(fā)射單色光或白光。在利用白光發(fā)射材料的情況下，可通過(guò)在像素一側(cè)的發(fā)光方向上提供發(fā)出某種波長(zhǎng)光的濾光器(著色層)，獲得彩色顯示。
為了形成發(fā)射白光的光發(fā)射層，可通過(guò)蒸發(fā)作用，順序地疊置Alq3，添加了紅光發(fā)射顏料尼羅紅的Alq3，p-EtTAZ以及TPD(芳香族二胺)，而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。而且，當(dāng)利用旋涂通過(guò)涂覆形成EL時(shí)，優(yōu)選的是在涂覆了液體后，通過(guò)真空加熱對(duì)該EL進(jìn)行烘烤。例如，在基板的整個(gè)表面上，涂覆具有空穴注入層功能的聚(亞乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)的水溶液，并進(jìn)行烘烤。然后，在基板的整個(gè)表面上，涂覆用于作為發(fā)光層的、加入了用作發(fā)光中心的顏料(如1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯(TPB)，4-雙氰基亞甲基-2-甲基-6-(對(duì)雙甲基氨基-苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM1)，尼羅紅以及香豆素6)的聚乙烯基咔唑(PVK)的水溶液，并進(jìn)行烘烤。
光發(fā)射層可以是單層。在這種情況下，在具有空穴傳輸特性的聚乙烯基咔唑(PVK)中分散具有電子傳輸特性的1，3，4-噁二唑衍生物(PBD)。此外，可通過(guò)分散作為電子遷移試劑的30wt％的PBD和分散適量的四種顏料(TPB、香豆素6、DCM1以及尼羅紅)獲得白光發(fā)射。除了上述發(fā)射白光的光發(fā)射元件，可通過(guò)合適地選擇用于光發(fā)射層的材料，制造出能發(fā)射紅光、綠光或藍(lán)光的光發(fā)射元件。
另外，除了單態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料，還可將包括金屬絡(luò)合物和類似物的三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料用于光發(fā)射層。例如，通過(guò)利用三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成發(fā)射紅光的像素，其照明半衰期比發(fā)射綠光和藍(lán)光的像素相對(duì)更短，發(fā)射綠光和藍(lán)光的像素由單態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成。由于三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料具有最佳的光發(fā)射效率，因此為了獲得與單態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料相同程度的照明，僅需較低的功耗。也就是說(shuō)，當(dāng)由三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成發(fā)射紅光的像素時(shí)，僅需少量流經(jīng)過(guò)光發(fā)射元件的電流，從而提高了可靠性。為了降低能耗，發(fā)射紅光和綠光的像素可由三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成，而發(fā)射藍(lán)光的像素可由單態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成。在發(fā)射綠光的光發(fā)射元件也由三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料形成的情況下，可進(jìn)一步降低能耗，其中綠光相對(duì)于人眼具有高能見度。
作為三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料的實(shí)例，可將金屬絡(luò)合物作為摻雜劑。具體地，具有以鉑作為其核心金屬的金屬絡(luò)合物和具有以銥作為其核心金屬的金屬絡(luò)合物以及類似物是公知的，其中鉑為第三組的過(guò)渡成分。該三重態(tài)激勵(lì)光發(fā)射材料不限于這些化合物，可能使用具有上述結(jié)構(gòu)以及包括一種屬于成分周期表第8-10組成分作為其核心金屬的化合物。
上述用于形成光發(fā)射層的物質(zhì)僅為實(shí)例，可通過(guò)適當(dāng)?shù)丿B置具有各種特性的相應(yīng)層，如空穴注入射/傳輸層、空穴傳輸層、電子注入/傳輸層、電子傳輸層、光發(fā)射層、電子阻擋層以及空穴阻擋層而形成光發(fā)射元件。此外，可使用混合層或這些層的混合接合層?？筛淖児獍l(fā)射層的層結(jié)構(gòu)。不偏離本發(fā)明的目的，允許對(duì)光發(fā)射層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變；例如，提供電極層或者分散發(fā)光材料，以用作發(fā)光層，來(lái)替代提供某個(gè)電子注入?yún)^(qū)域或者光發(fā)射區(qū)域。
當(dāng)將正向偏置電壓施加給由上述材料所形成的光發(fā)射元件時(shí)，該發(fā)光元件可發(fā)光。利用該光發(fā)射元件所形成的顯示裝置中的每個(gè)像素可由簡(jiǎn)單矩陣法或有源矩陣法對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在兩種情況下，通過(guò)在某個(gè)時(shí)序在正向偏置電壓下使每個(gè)像素放光，而在某個(gè)周期中使每個(gè)像素不發(fā)光。在不發(fā)光的周期中，將反向偏置電壓施加給該光發(fā)射元件，以提高該光發(fā)射元件的可靠性。在某種驅(qū)動(dòng)條件下，該光發(fā)射元件具有降低光強(qiáng)度的老化模式，或者由于像素中非發(fā)光區(qū)域的擴(kuò)展而降低表面亮度的老化模式。當(dāng)利用交流電驅(qū)動(dòng)該光發(fā)射元件，以交替地向每個(gè)像素施加正向偏置電壓和反向偏置電壓時(shí)，阻止了該光發(fā)射元件的老化，從而提高了該發(fā)光裝置的可靠性。此外，還可利用數(shù)字驅(qū)動(dòng)或模擬驅(qū)動(dòng)。
盡管圖46A至46C未示出，但可在反向基板上形成濾色器(著色層)，該反向基板與包括元件的基板相對(duì)。通過(guò)微滴釋放法選擇性地形成該濾色器(著色層)。由于通過(guò)濾色器(著色層)對(duì)R、G、B各個(gè)發(fā)射光譜的寬峰進(jìn)行精確校正，因此可通過(guò)利用這種濾色器(著色層)顯示出高清晰度的圖像。
盡管上面描述了形成分別用于R、G、B光發(fā)射材料的情況，但通過(guò)結(jié)合濾色器或色彩轉(zhuǎn)換層形成用于發(fā)出單色光的材料，也可實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。例如，可在密封基板上形成該濾色器(著色層)或該色彩轉(zhuǎn)換層，并使其連接于具有元件的基板。如上所述，可通過(guò)微滴釋放法形成用于發(fā)出單色光的材料、濾色器(著色層)以及色彩轉(zhuǎn)換層。
當(dāng)然，可執(zhí)行單色光發(fā)射顯示。例如，可形成利用單色光的區(qū)域彩色顯示裝置。無(wú)源矩陣顯示部分適用于該區(qū)域彩色顯示裝置，并可主要在其中顯示字符和符號(hào)。
在上述結(jié)構(gòu)中，利用具有低逸出功的材料形成陰極。例如，希望該陰極由Ca，Al，CaF，MgAg，AlLi或類似物組成。該場(chǎng)致發(fā)光層可具有單層結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)和層間沒(méi)有分界面的混合結(jié)構(gòu)中的任一種。另外，該場(chǎng)致發(fā)光層可由任意材料形成，如單重態(tài)材料；三重態(tài)材料；單重態(tài)和三重態(tài)相結(jié)合的材料；包含有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物的電荷注入/傳輸物質(zhì)；或者光發(fā)射材料。取決于其分子數(shù)，該陰極可包括一種或多種選自于低分子量有機(jī)化合物、中級(jí)分子量有機(jī)化合物(表示不具有升華特性、具有20個(gè)或更少的分子或者具有10μm或更小長(zhǎng)度的鏈接分子的有機(jī)化合物)、和高分子量有機(jī)化合物的層，并與具有電子注入/傳輸特性或空穴注入/傳輸特性的無(wú)機(jī)化合物相結(jié)合。第一電極層684、672和第二電極層695、674由可透光的透明導(dǎo)電膜形成。例如除了ITO和ITSO，還使用一種透明導(dǎo)電膜，其中氧化銦混合了2-20％的氧化鋅(ZnO)。在形成第一電極層684、693和672之前，優(yōu)選的是在氧氣中執(zhí)行等離子體處理或者在真空中執(zhí)行熱處理。分隔壁(又稱坡)由包括硅、有機(jī)材料或化合物材料的材料形成。而且，也可使用多孔膜。當(dāng)該分隔壁由光敏或非光敏材料如丙烯酸和聚酰亞胺組成時(shí)，其每個(gè)側(cè)面的曲率半徑是連續(xù)變化的。因此，在每個(gè)分隔壁上所形成的薄膜不是斷開的。因此，該分隔壁優(yōu)選由光敏或非光敏材料組成。本發(fā)明可與實(shí)施方式1-15自由組合實(shí)施。
實(shí)施方式17下面參照?qǐng)D30A-30F中所示的等效電路圖描述本實(shí)施方式所述的用于顯示板的像素結(jié)構(gòu)。
在圖30A所示的像素中，信號(hào)線710、電源線711、712和713按列排列，而掃描線714按行排列。該像素還包括開關(guān)TFT 701、驅(qū)動(dòng)TFT 703、電流控制TFT 704、電容器元件702以及光發(fā)射元件705。
除了驅(qū)動(dòng)TFT 703的柵極連接于按行排列的電源線715，圖30C所示的像素具有與圖30A所示的像素類似的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，圖30A和30C所示的像素表示出相同的等效電路圖。但是，在電源線712按列排列(圖30A)和電源線715按行排列(圖30C)的情況中，由在不同層中的導(dǎo)電層來(lái)形成相應(yīng)的電源線。為了強(qiáng)調(diào)與驅(qū)動(dòng)TFT703的柵極相連的電源線的不同設(shè)置，將等效電路圖在圖30A和30C中單獨(dú)表示。
在圖30A和圖30C中，驅(qū)動(dòng)TFT 703和電流控制TFT 704在每個(gè)像素中串聯(lián)，并且驅(qū)動(dòng)TFT 703的溝道長(zhǎng)度L3和溝道寬度W3以及電流控制TFT 704的溝道長(zhǎng)度L4和溝道寬度W4滿足以下關(guān)系L3/W3∶L4/W4＝5-6000∶1。例如，當(dāng)L3、W3、L4和W4分別為500μm、3μm、3μm、100μm時(shí)，滿足6000∶1。由于可按照本發(fā)明形成微觀圖案，因此可穩(wěn)定地形成具有短溝道寬度的良好的布線而不會(huì)引起故障，如短路。由此，可形成具有充分滿足如圖30A和30C所示像素功能所需的電特性的TFT，從而制造出具有極好顯示功能的顯示板，并具有高可靠性。
驅(qū)動(dòng)TFT 703在飽和區(qū)工作，并控制流過(guò)光發(fā)射元件705的電流，而電流控制TFT 704在線性區(qū)工作，并控制施加給光發(fā)射元件705的電流。從制造過(guò)程來(lái)看，TFT 703和704最好具有相同的電導(dǎo)類型。作為驅(qū)動(dòng)TFT 703，可用損耗型TFT而不是增強(qiáng)型TFT。按照本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)，由于電流控制TFT704在線性區(qū)工作，因此電流控制TFT 704的VGS的輕微變化不會(huì)對(duì)流過(guò)光發(fā)射元件405的電流量產(chǎn)生不利影響。也就是說(shuō)，由在飽和區(qū)工作的驅(qū)動(dòng)TFT 703決定流過(guò)光發(fā)射元件705的電流量。因此，可提供一種顯示裝置，其中可通過(guò)改善光發(fā)射元件由于TFT特征值的變化導(dǎo)致的亮度變化來(lái)提高圖像質(zhì)量。
圖30A-30D所示的每個(gè)像素中的開關(guān)TFT 701對(duì)輸入到像素中的視頻信號(hào)進(jìn)行控制。當(dāng)開關(guān)TFT 701導(dǎo)通且將視頻輸入到該像素時(shí)，該視頻信號(hào)被保留在電容器元件702中。盡管在圖30A和30C中表示了每個(gè)像素都包括有電容器元件702的設(shè)置，但本發(fā)明不限于這些設(shè)置。當(dāng)將柵極電容或類似物當(dāng)作保留視頻信號(hào)的電容器時(shí)，可以不提供電容器元件702。
光發(fā)射元件705具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中場(chǎng)致發(fā)光層夾在一對(duì)電極之間。在像素電極和反向電極之間(即陽(yáng)極和陰極之間)保持有電勢(shì)差，以便施加正向偏置電壓。該場(chǎng)致發(fā)光層由各種材料如有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料組成。該場(chǎng)致發(fā)光層中的發(fā)光包括當(dāng)激勵(lì)的單重態(tài)返回基態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的發(fā)光(熒光)和當(dāng)激勵(lì)的三重態(tài)返回基態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的發(fā)光(磷光)。
除了在其中添加了TFT 706和掃描線716，圖30B所示的像素具有與圖30A所示的像素類似的結(jié)構(gòu)。類似地，除了在其中添加了TFT 706和掃描線716，圖30D所示的像素具有與圖30C所示的像素類似的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)新提供的掃描線716來(lái)控制TFT 706的導(dǎo)通/截止。當(dāng)導(dǎo)通TFT 706時(shí)，釋放保持在電容器元件702中的電荷，由此截止TFT 704。也就是說(shuō)，通過(guò)TFT706來(lái)強(qiáng)制阻擋流過(guò)光發(fā)射元件705的電流。因此，按照?qǐng)D30B和30D所示的結(jié)構(gòu)，在將信號(hào)寫入所有像素之前，發(fā)光周期可與寫入周期同時(shí)開始或在寫入周期開始之后立即開始，因此可提高占空比。
在圖30E所示的像素中，信號(hào)線750和電源線751、752按列排列，而掃描線753按行排列。該像素進(jìn)一步還包括開關(guān)TFT 741、驅(qū)動(dòng)TFT 743、電容器元件742以及發(fā)光元件744。除在其中添加了了TFT 745和掃描線754，圖30F所示的像素具有與圖30E所示的像素類似的結(jié)構(gòu)。另外，通過(guò)提供TFT 745，可使圖30F所示的結(jié)構(gòu)的占空比提高。
按照本發(fā)明，可穩(wěn)定并精確地形成圖案如布線，而沒(méi)有造成制造缺陷，從而提供具有最佳電特性和高可靠性的TFT。本發(fā)明可應(yīng)用于一種應(yīng)用技術(shù)中，用于按照所要達(dá)到的目的而改進(jìn)像素顯示功能。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-16結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式18下面參照?qǐng)D35和圖36描述該實(shí)施方式。圖35表示利用了按照本發(fā)明所制造的TFT基板2800而形成的EL顯示模塊的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。在圖35中，在TFT基板2800上形成包括有像素的像素部分。
在圖35中，保護(hù)電路部分2801位于驅(qū)動(dòng)電路和像素之間，并在該像素部分的外部，保護(hù)電路部分2801包括與在像素中所形成的TFT相同的TFT或二極管，其中該TFF的柵極與源極或漏極相互連接。將由單晶半導(dǎo)體構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)IC、在玻璃基板上多晶半導(dǎo)體膜所構(gòu)成的桿狀(stick)驅(qū)動(dòng)IC、利用SAS所形成的驅(qū)動(dòng)電路或類似物用作驅(qū)動(dòng)電路2809。
TFT基板2800牢固地連接于密封基板2820，通過(guò)微滴釋放法所形成的隔離物2806a和2806b位于它們中間。即使當(dāng)該基板很薄且該像素部分的區(qū)域增大時(shí)，優(yōu)選也提供該隔離物，以使在兩個(gè)基板之間保持固定間隔。具有光傳輸特性的樹脂材料可填充在TFT基板2800和密封基板2820之間的間隔中，在發(fā)光元件2804和2805之上，并對(duì)其進(jìn)行固化。另一選擇是，可用無(wú)水氮或惰性氣體填充其間的間隔。
圖35表示光發(fā)射元件2804、光發(fā)射元件2805和光發(fā)射元件2815具有頂部發(fā)射型結(jié)構(gòu)的情況，其中在相應(yīng)光發(fā)射元件中所生成的光沿由該圖所示箭頭表示的方向發(fā)射。通過(guò)形成具有不同亮度色彩的紅、綠、藍(lán)像素，可實(shí)現(xiàn)多色顯示。此外，可通過(guò)在密封基板2820上形成對(duì)應(yīng)于每種顏色的著色層2807a、2807b、2807c，來(lái)提高射向外部的光的色彩純度。另一選擇是，該像素可結(jié)合著色層2807a、2807b、2807c形成為白光發(fā)射元件。
利用布線基板2810將作為外部電路的驅(qū)動(dòng)電路2809連接于掃描線或信號(hào)線連接端子，該端子位于外部電路基板2811的一個(gè)邊緣。另一選擇是，熱管2813和散熱器板2812可與TFT基板2800接觸或鄰接，以增強(qiáng)散熱性能。
盡管圖35表示了具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的EL模塊，但也可通過(guò)改變光發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)或外部電路基板的排列，使用底部發(fā)射結(jié)構(gòu)，或當(dāng)然也可使用向上和向下發(fā)射光的雙重發(fā)射結(jié)構(gòu)。在頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的情況下，可對(duì)作為分隔壁的絕緣層著色，將其用作黑色矩陣?？赏ㄟ^(guò)微滴釋放法形成該分隔壁。例如，可通過(guò)將黑色顏料樹脂、碳黑或類似物混合到樹脂材料中，如聚酰亞胺，而形成該分隔壁。另外，也可使用疊層結(jié)構(gòu)的分隔壁。
此外，該EL顯示模塊可具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中可通過(guò)利用延遲板和極化板，阻擋從外部進(jìn)入光的反射光，如圖36所示。圖36表示頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中對(duì)作為分隔壁的絕緣層3605著色，將其用作黑色矩陣?？赏ㄟ^(guò)微滴釋放法形成該分隔壁?？衫脴渲牧先缁煊刑己诘鹊木埘啺分瞥稍摲指舯?。也可使用它們的疊置層。為了構(gòu)成該分隔壁，可通過(guò)微滴釋放法在相同區(qū)域中釋放若干次不同種類的材料。在該實(shí)施方式中，使用黑色顏料樹脂。可將λ/4和λ/2板作為延遲板3603和3604使用，以對(duì)光進(jìn)行控制。將TFT基板2800、光發(fā)射元件2804、密封基板(密封組件)2820、延遲板3603和3604(λ/4和λ/2板)以及極化板3602順序地疊置在一起。該光發(fā)射元件所產(chǎn)生的光透過(guò)該極化板射向外部。該延遲板和極化板位于光射向外部的那一側(cè)。在向上和向下發(fā)射光的雙重發(fā)射型顯示裝置的情況下，延遲板和極化板可位于該顯示裝置的兩個(gè)表面上。此外，減反射膜3601可位于該極化板的外側(cè)。按照該結(jié)構(gòu)，可顯示出更高清晰度的圖像。
另一選擇是，可利用密封材料或粘合樹脂將樹脂膜附著于TFT基板2800，以對(duì)在TFT基板2800上所形成的像素部分進(jìn)行密封。盡管該實(shí)施方式中是利用玻璃基板密封像素部分的，但也可利用各種材料，如樹脂、塑料或薄膜來(lái)密封像素部分。優(yōu)選的是在樹脂膜表面上形成氣體阻擋膜，以便避免濕氣滲入到其中。通過(guò)用樹脂膜密封像素部分，可制成更薄和更輕的顯示裝置。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-17結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式19下面參照?qǐng)D42和圖44描述該實(shí)施方式。圖42和圖44表示通過(guò)利用按照本發(fā)明所制成的TFT基板2600來(lái)形成液晶顯示模塊的實(shí)例。
圖42表示液晶顯示模塊的實(shí)例，其中通過(guò)密封材料2602將TFT基板2600和反向基板2601牢固地連接在一起，并且像素部分2603和液晶層2604位于兩基板之間，以構(gòu)成顯示區(qū)。需要著色層2605來(lái)執(zhí)行彩色顯示。在RGB系統(tǒng)的情況下，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)紅、綠、藍(lán)色的著色層與每個(gè)像素相關(guān)。TFT基板2600和反向基板2601外部分別具有極化板2606和2607。而且，透鏡膜2613位于極化板2607外部，極化板2607位于TFT基板2600上。光源包括冷陰極管2610和反射板2611。通過(guò)柔性布線基板2609將電路基板2612連接于TFT基板2600。將例如控制電路和電源電路的外部電路集成在電路基板2612中。該液晶顯示模塊可使用TN(扭轉(zhuǎn)向列)模式、IPS(平面內(nèi)開關(guān))模式、MVA(多域垂直對(duì)準(zhǔn))模式、ASM(軸對(duì)稱對(duì)準(zhǔn)微極化池)模式、OCB模式或其它類似模式。
特別地，可通過(guò)利用能高速響應(yīng)的OCB模式來(lái)改善按照本發(fā)明所制造出的顯示裝置的特性。圖44表示將OCB模式用于圖42中的液晶顯示模塊的實(shí)例，以使該液晶顯示模塊變?yōu)镕S-LCD(場(chǎng)序制-LCD)。FS-LCD在一個(gè)幀周期中分別執(zhí)行紅光發(fā)射、綠光發(fā)射和藍(lán)光發(fā)射。通過(guò)利用時(shí)間分割而產(chǎn)生圖像，以便實(shí)現(xiàn)彩色顯示。而且，利用發(fā)光二極管、冷陰極管和類似物實(shí)現(xiàn)各個(gè)顏色的發(fā)射，并因此而不需要濾色器。由此，由于不需要設(shè)置紅、綠、藍(lán)濾色器，因此可在相同區(qū)域中顯示出是使用濾色器的所顯示像素9倍的像素?cái)?shù)。另一方面，在一個(gè)幀周期中執(zhí)行三種顏色的光發(fā)射，從而實(shí)現(xiàn)液晶的高速響應(yīng)。由于在按照本發(fā)明制造出的顯示裝置中所包括的薄膜晶體管能在高速下工作，因此該顯示裝置可使用OCB模式。因此，F(xiàn)S系統(tǒng)和OCB模式可用于本發(fā)明的顯示裝置，產(chǎn)生出具有較高性能的高清晰度顯示裝置和高清晰度液晶電視裝置。另外，作為響應(yīng)于FS系統(tǒng)的模式，也可以使用利用了能高速工作的鐵電液晶(FLC)的HV-FLC、SS-FLC或類似系統(tǒng)。將具有較低粘性的向列型液晶用于OCB模式。將近晶型液晶用于HV-FLC和SS-FLC。作為液晶材料，如FLC的材料，可使用向列型液晶和近晶型液晶。
液晶顯示模塊的光學(xué)響應(yīng)速度是通過(guò)縮小該液晶顯示模塊的晶胞間隔而提高的。另一選擇是，該光學(xué)響應(yīng)速度可通過(guò)降低液晶材料的粘性而提高。在TN模式液晶顯示模塊的像素區(qū)域的像素或點(diǎn)間距是30μm或更小的情況下，提高該響應(yīng)速度是更加有效的。
圖44的液晶顯示模塊為透光型，其中將紅光源2910a、綠光源2910b和藍(lán)光源2910c作為光源。將控制部分2912安裝在該液晶顯示模塊中，從而分別控制紅光源2910a、綠光源2910b和藍(lán)光源2910c的開或關(guān)。由控制部分2912控制各個(gè)顏色的光發(fā)射，并且光進(jìn)入到該液晶中，從而利用時(shí)間分割生成圖像，實(shí)現(xiàn)彩色顯示。
如上所述，可利用本發(fā)明制造出高清晰度、高可靠性的液晶顯示模塊。
該實(shí)施方式可與實(shí)施方式1-17結(jié)合實(shí)施。
實(shí)施方式20可利用按照上述實(shí)施方式所制造的顯示模塊(顯示板)來(lái)產(chǎn)生電視裝置。有一種情況，其中如圖33A所示的結(jié)構(gòu)，在基板上僅形成像素部分，如圖34B般利用TAB技術(shù)將掃描線驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路安裝在該基板上；還有一種情況，其中如圖34A般利用COG技術(shù)將掃描線驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的安裝在該基板上；還有一種情況，利用如在圖33B所示的SAS技術(shù)將TFT安裝在該基板上，將像素部分和掃描線驅(qū)動(dòng)電路也形成在該基板上，并且將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路單獨(dú)地固定在基板上作為驅(qū)動(dòng)IC；還有一種情況，其中如圖33C所示的將像素部分、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路和掃描線驅(qū)動(dòng)電路形成在同一基板上；以及類似情況?？墒褂萌魏我环N類型的顯示板。
此外，作為其它外部電路，顯示裝置可包括視頻信號(hào)放大器電路，用于對(duì)由調(diào)諧器所接收信號(hào)中的視頻信號(hào)進(jìn)行放大；視頻信號(hào)處理電路，用于將由視頻信號(hào)放大器電路輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)色各個(gè)顏色的色度信號(hào)；控制電路，用于將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)IC的輸入規(guī)格，以及在視頻信號(hào)輸入端中的類似電路。該控制電路向掃描線和信號(hào)線輸出信號(hào)。在數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，信號(hào)分割電路位于信號(hào)線一側(cè)，將輸入數(shù)字信號(hào)分割成m塊以便供應(yīng)該信號(hào)。
將由調(diào)諧器所接收信號(hào)中的音頻信號(hào)送至音頻信號(hào)放大器電路，并通過(guò)音頻信號(hào)處理電路將其供應(yīng)給揚(yáng)聲器。控制電路接收關(guān)于接收站的控制信息(接收頻率)，或來(lái)自于輸入部分的音量，并向調(diào)諧器和該音頻信號(hào)處理電路傳送信號(hào)。
通過(guò)將該液晶顯示模塊或EL顯示模塊裝入到殼體中，可得到電視裝置，如圖37A和37B所示。當(dāng)使用圖35和圖36所示的EL顯示模塊時(shí)，可得到EL電視裝置。當(dāng)使用圖42和圖44所示的液晶顯示模塊時(shí)，可得到液晶電視。通過(guò)利用該顯示模塊形成主顯示屏2003，并將揚(yáng)聲器部分2009、操作開關(guān)以及類似物作為其附件。這樣，可得到按照本發(fā)明的電視裝置。
將顯示板2002裝在殼體2001中，經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器2004以有線或無(wú)線方式將接收器2005連接于通信網(wǎng)絡(luò)，從而接收一般的TV廣播，以便執(zhí)行單向(從發(fā)射器到接收器)或雙向信息通訊(發(fā)射器和接收器之間或接收器之間)。可通過(guò)殼體中的開關(guān)或遠(yuǎn)程控制單元2006操作該電視裝置。而且，用于顯示輸出信息的顯示部分2007也可位于該遠(yuǎn)程控制單元中。
另外，除了主屏幕2003，該電視裝置還可包括利用第二顯示板所形成的子屏幕2008，以顯示頻道、音量或其它。在該結(jié)構(gòu)中，可通過(guò)利用具有寬視角的EL顯示板來(lái)形成主屏幕2003，并可通過(guò)利用能以低功耗顯示圖像的液晶顯示板來(lái)形成子屏幕。或者，為了優(yōu)先降低能耗，可通過(guò)利用能以低功耗顯示圖像的液晶顯示板來(lái)形成主屏幕2003，并可通過(guò)利用具有寬視角的可開/關(guān)的EL顯示板來(lái)形成子屏幕。按照本發(fā)明，即使當(dāng)使用大尺寸基板和大量TFT或電子部件時(shí)，也可形成高度可靠的顯示裝置。
圖37B表示具有大小為20-80英寸的顯示部分的電視裝置。該電視裝置包括殼體2010、顯示部分2011、作為操作部分的遠(yuǎn)程控制單元2012、揚(yáng)聲器2013以及類似物。用本發(fā)明構(gòu)成顯示部分2011。由于圖37B的顯示部分為壁掛型，因此無(wú)需較大的安裝空間。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于上述電視裝置，并可用于各種用途，例如，大尺寸顯示媒介，例如火車站、機(jī)場(chǎng)及其它的信息顯示板，或者街道上的廣告顯示板，以及個(gè)人電腦的監(jiān)視器。
實(shí)施方式21按照本發(fā)明，可制造出各種類型的顯示裝置。也就是說(shuō)，可通過(guò)將本發(fā)明的上述顯示裝置結(jié)合到電子裝置的顯示部分中，制造出各種電子裝置。
作為電子裝置的實(shí)例，可給出攝像機(jī)如視頻攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；投影儀；頭帶式顯示器(突出型顯示器)；汽車導(dǎo)航系統(tǒng)；移動(dòng)立體聲裝置；個(gè)人電腦；游戲機(jī)；便攜式信息終端(如汽車電腦，蜂窩電話和電子圖書)；具有記錄介質(zhì)的圖像再生裝置(具體來(lái)說(shuō)，可再生信息介質(zhì)，如數(shù)字通用盤(DVD)并顯示其圖像的裝置)；或類似物。特別的實(shí)例在圖32A-32D中表示。
圖32A表示個(gè)人筆記本電腦，其中包括目標(biāo)2101、殼體2102、顯示部分2103、鍵盤2104、外部接口部分2105、點(diǎn)擊鼠標(biāo)2106及類似物。可按照本發(fā)明制造出顯示部分2103。按照本發(fā)明，即使縮小該個(gè)人電腦尺寸，也可在該顯示部分上顯示出高可靠性的、高質(zhì)量的圖像，并可準(zhǔn)確地形成布線和類似物。
圖32B表示包括記錄介質(zhì)的圖像再生裝置(特別是DVD再生裝置)，其中包括目標(biāo)2201、殼體2202、顯示部分A 2203、顯示部分B 2204、記錄介質(zhì)(DVD和類似物)讀取部分2205、操作鍵2206、揚(yáng)聲器部分2207及類似物。顯示部分A 2203主要顯示圖像信息，而顯示部分B 2204主要顯示字符信息。可按照本發(fā)明制造出顯示部分A 2203和顯示部分B 2204。按照本發(fā)明，即使縮小該圖像再生裝置的尺寸，也可在該顯示部分上顯示出高可靠性的、高質(zhì)量的圖像，并可準(zhǔn)確地形成布線和類似物。
圖32C表示蜂窩電話，其中包括目標(biāo)2301、音頻輸出部分2302、音頻輸入部分2303、顯示部分2304、操作鍵2305、天線2306及類似物。按照本發(fā)明，即使縮小該蜂窩電話的尺寸，也可在該顯示部分上顯示出高可靠性的、高質(zhì)量的圖像，并可準(zhǔn)確地形成布線和類似物。
圖32D表示視頻攝像機(jī)，其中包括目標(biāo)2401、顯示部分2402、殼體2403、外部接口2404、遠(yuǎn)程控制接收器2405、圖像接收部分2406、電池2407、音頻輸入部分2408、操作鍵2409、目鏡部分2410及類似物。本發(fā)明可用于顯示部分2402。按照本發(fā)明，即使縮小該視頻攝像機(jī)的尺寸并準(zhǔn)確地形成布線和類似物，也可在顯示部分2402上顯示出高可靠性的、高質(zhì)量的圖像。該實(shí)施方式可與上述實(shí)施方式自由結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種制造顯示裝置的方法，包括在絕緣表面上形成非晶形半導(dǎo)體層；將金屬成分加入到所述非晶形半導(dǎo)體層中，通過(guò)加熱使所述非晶形半導(dǎo)體層結(jié)晶，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；形成與所述結(jié)晶半導(dǎo)體層接觸的、具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層；對(duì)所述結(jié)晶半導(dǎo)體層和具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；使具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層形成圖案，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述源極區(qū)和漏極區(qū)上釋放包含導(dǎo)電材料的組合物，從而選擇性地形成源極層和漏極層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層、所述源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；以及在所述柵極絕緣層上形成棚極層。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)選擇性地釋放包含導(dǎo)電材料的組合物形成所述柵極層。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中在所述柵極絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，且在所述開口中形成像素電極層，以連接于所述源極層或漏極層。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中在所述柵極層和柵極絕緣層上形成絕緣層，在所述柵極絕緣層和絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，在所述開口中形成布線層，以與所述源極層或漏極層接觸，且在與所述布線層接觸的絕緣層上形成像素電極層。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中通過(guò)釋放包含絕緣材料的組合物選擇性地形成所述絕緣層。
6.一種制造顯示裝置的方法，包括在絕緣表面上形成非晶形半導(dǎo)體層；將金屬成分加入到所述非晶形半導(dǎo)體層中，并通過(guò)加熱，使所述非晶形半導(dǎo)體層結(jié)晶，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成溝道保護(hù)層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層和所述溝道保護(hù)層上形成具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層；對(duì)所述結(jié)晶半導(dǎo)體層和具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；使具有一種電導(dǎo)性的半導(dǎo)體層形成圖案，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述源極區(qū)和漏極區(qū)上釋放包含導(dǎo)電材料的組合物，以選擇性地形成源極層和漏極層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層、所述溝道保護(hù)層、所述源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；以及在所述柵極絕緣層上形成柵極層。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中通過(guò)選擇性地釋放包含導(dǎo)電材料的組合物形成所述柵極層。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中在所述柵極絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，且在開口中形成像素電極層，以連接于所述源極層或漏極層。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中在所述柵極層和柵極絕緣層上形成所述絕緣層，在所述柵極絕緣層和絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，在所述開口中形成布線層，以與所述源極層或漏極層接觸，且在與所述布線層接觸的絕緣層上形成像素電極層。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其中通過(guò)釋放包含絕緣材料的組合物選擇性地形成所述絕緣層。
11.用于制造顯示裝置的方法，包括在絕緣表面上形成第一半導(dǎo)體層；將金屬成分加入到所述第一半導(dǎo)體層中并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；形成與所述第一半導(dǎo)體層接觸的、包括第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；對(duì)所述第一半導(dǎo)體層和包括第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；清除掉包括第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；將第二雜質(zhì)成分加入到所述第一半導(dǎo)體層中，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述源極區(qū)和漏極區(qū)上釋放包含導(dǎo)電材料的組合物，以選擇性地形成源極層和漏極層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層、所述源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；以及在所述柵極絕緣層上形成柵極層。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中形成包括有He、Ne、Ar、Kr和Xe中的一種或多種作為第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中加入選自于磷、氮、砷、銻以及鉍中的一種或多種，作為第二雜質(zhì)成分。
14.按照權(quán)利要求11的方法，其中通過(guò)選擇性地釋放包含導(dǎo)電材料的組合物形成所述柵極層。
15.按照權(quán)利要求11的方法，其中在所述柵極絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，且在開口中形成像素電極層，以與所述源極層或漏極層相連。
16.按照權(quán)利要求11的方法，其中在所述柵極層和柵極絕緣層上形成所述絕緣層，在所述柵極絕緣層和絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，在所述開口中形成布線層，以與所述源極層或漏極層接觸，且在與所述布線層接觸的絕緣層上形成像素電極層。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中通過(guò)釋放包含絕緣材料的組合物選擇性地形成所述絕緣層。
18.用于制造顯示裝置的方法，包括以下步驟在絕緣表面上形成第一半導(dǎo)體層；將金屬成分加入到所述第一半導(dǎo)體層中，并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；形成與所述第一半導(dǎo)體層接觸的、包括第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；對(duì)所述第一半導(dǎo)體層和具有第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層進(jìn)行加熱；清除掉包括第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域上形成溝道保護(hù)層；將第二雜質(zhì)成分加入到所述第一半導(dǎo)體層中，以形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在所述源極區(qū)和漏極區(qū)上釋放包含導(dǎo)電材料的化合物，以選擇性地形成源極層和漏極層；在所述結(jié)晶半導(dǎo)體層、所述溝道保護(hù)層、所述源極層和漏極層上形成柵極絕緣層；以及在所述柵極絕緣層上形成柵極層。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中形成包括有He、Ne、Ar、Kr和Xe中的一種或多種作為第一雜質(zhì)成分的第二半導(dǎo)體層。
20.按照權(quán)利要求18的方法，其中加入選自于磷、氮、砷、銻以及鉍中的一種或多種，作為第二雜質(zhì)成分。
21.按照權(quán)利要求18的方法，其中通過(guò)選擇性地釋放包含導(dǎo)電材料的組合物形成所述柵極層。
22.按照權(quán)利要求18的方法，其中在所述柵極絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，且在開口中形成像素電極層，以與所述源極層或漏極層相連。
23.按照權(quán)利要求18的方法，其中在所述柵極層和柵極絕緣層上形成所述絕緣層，在所述柵極絕緣層和絕緣層中形成伸至所述源極層或漏極層的開口，在所述開口中形成布線層，以與所述源極層或漏極層接觸，且在與所述布線層接觸的絕緣層上形成像素電極層。
24.按照權(quán)利要求23的方法，其中通過(guò)釋放包含絕緣材料的組合物選擇性地形成所述絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造顯示裝置的方法，該顯示裝置具有高速工作的TFT，同時(shí)利用少量光掩模并提高了材料的應(yīng)用效率，其中閾值很難發(fā)生改變。在本發(fā)明中，將催化成分用于非晶形半導(dǎo)體膜中，對(duì)該非晶形半導(dǎo)體膜進(jìn)行加熱而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。從該結(jié)晶半導(dǎo)體膜中清除掉膜該催化成分之后，制成具有平面結(jié)構(gòu)的頂柵型薄膜晶體管。此外，通過(guò)使用選擇性地形成顯示裝置元件的微滴釋放法，可簡(jiǎn)化該過(guò)程并降低材料的損耗。
文檔編號(hào)H01L21/84GK1767159SQ20051010674
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者小路博信, 前川慎志, 吉住健輔, 本田達(dá)也, 鈴木幸惠, 川俁郁子, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所