CN101971348A - 半导体器件和显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种半导体器件，在该半导体器件中，在有机半导体层得到保护膜充分保护的同时，能够防止在保护膜界面处出现剥离，由此实现良好的器件性能和由于机械可靠性改善而提高的产率。半导体器件(1a)包括通过图形化在基板(3)上形成的有机半导体层(13)以及通过图形化在基板(3)上形成且覆盖着包括有机半导体层(13)的侧壁在内的暴露表面的保护膜(15)。在基板(3)上设有具有开口(11a)的绝缘分隔壁(11)，并且有机半导体层(13)是通过图形化在被分隔壁(11)分开的状态下在分隔壁(11)的开口(11a)的底部上形成的。另外，保护膜(15)被设置为填充分隔壁(11)的开口(11a)的内部。

Description

半导体器件和显示装置
技术领域
本发明涉及半导体器件和显示装置，更具体地说涉及采用了有机半导体层的半导体器件和采用了该半导体器件的显示装置。
背景技术
薄膜晶体管广泛用在电子电路中，尤其作为有源矩阵驱动平板显示装置中的像素晶体管得到广泛应用。近年来，将有机材料作为半导体层用于这些小型半导体器件已经得到重视。在半导体层采用了有机材料的薄膜晶体管即有机薄膜晶体管(organic thin film transistor，OTFT)中，与半导体层采用无机材料的结构相比，可以在更低的温度下形成半导体层。因此，有机薄膜晶体管在其面积增加方面是有利的，并且可以形成在例如塑料基板等非耐热柔性基板上。还可以期待功能范围增加以及成本降低。
图14显示出有机薄膜晶体管的结构示例。在该图中所示的有机薄膜晶体管中，栅极绝缘膜103被设置为覆盖着位于基板101上的栅极电极102。在栅极绝缘膜103上，源极104s和漏极104d形成在与栅极电极102的两侧对应的位置处，另外，构成沟道部的有机半导体层105设置在层叠在栅极电极104的位于源极104s和漏极104d之间的部分上。有机半导体层105被保护膜106覆盖着，该保护膜106由对有机半导体材料的损害较低的水溶性树脂(例如聚乙烯醇树脂)或氟基树脂等构成(对于上述情况而言，例如参见文献1(C.D.Sheraw等人，“Applied Physics Letters”，2002，VOLUME 80，NUMBER 6，第1088-1090页))。
虽然构成保护膜106的水溶性树脂或氟基树脂对有机半导体材料造成的损害较低，但是对于其它层的粘附性较低。因此，在保护膜106与作为下部层的源极104s/漏极104d或者栅极绝缘膜103之间的界面处容易出现剥离，或者在将布线直接设置在保护膜106上时会出现布线分离，因此降低了机械可靠性，这导致不可能获得足够的产率。
在这些情况下，已经提出了这样一种结构，其中，如图15所示，通过图形化保护膜106使它具有与有机半导体层105相同的图形来减小保护膜106的面积，从而使保护膜106与作为下部层的源极104s/漏极104d或者栅极绝缘膜103之间的界面最小，因而能够防止保护膜106和与之接触的层之间的剥离。
发明内容
但是，如图15所示，在保护膜106只是设置在有机半导体层105的顶部上的结构中，有机半导体层的侧缘处于暴露状态下。因此，构成沟道部的有机半导体层105受到在随后的绝缘膜形成过程中所使用的溶剂的损坏，从而导致有机薄膜晶体管的特性变差。
因此，本发明的目的在于提供一种半导体器件和显示装置，其中，在有机半导体层得到保护膜的充分保护的同时，可以防止在保护膜和与该保护膜接触的下部层(源极/漏极、栅极绝缘膜或基板等)之间的界面处出现剥离，由此实现良好的特性，并且由于机械可靠性改善而提高产率。
为了实现该目的，本发明的特征在于，包括通过图形化在基板上形成的有机半导体层以及通过图形化在基板上形成的且覆盖着包括有机半导体层的侧壁在内的暴露表面的保护膜。
另外，本发明提供采用具有上述结构的半导体器件的显示装置。该显示装置具有这样的结构：像素电极与采用有机半导体层作为沟道部的半导体层的薄膜晶体管连接。
在具有这种结构的半导体器件和采用该半导体器件的显示装置中，由于包括有机半导体层的侧壁在内的暴露表面被保护膜覆盖着，所以有机半导体层得到保护膜的可靠保护。同时，由于保护膜是被图形化的结构，所以能够减小与其它层接触的界面的面积，并且能够防止在保护膜界面处剥离。
另外，根据本发明，在上述结构中，另外在基板上设有具有开口的绝缘分隔壁，有机半导体层可以在被分隔壁分开的状态下设置在分隔壁的开口底部上，并且保护膜可以被设置为填充分隔壁的开口内部。由此，有机半导体层得到分隔壁和填充开口的保护膜的更可靠的保护。
附图说明
图1为显示出第一实施例的半导体器件的截面图。
图2为显示出制造第一实施例的半导体器件的方法的截面工艺图(1)。
图3为显示出制造第一实施例的半导体器件的方法的截面工艺图(2)。
图4为显示出采用第一实施例的半导体器件的显示装置的截面图。
图5为显示出第二实施例的半导体器件的截面图。
图6为显示出制造第二实施例的半导体器件的方法的截面工艺图。
图7为显示出采用第二实施例的半导体器件的显示装置的截面图。
图8为显示出第三实施例的半导体器件的截面图。
图9为显示出采用第三实施例的半导体器件的显示装置的截面图。
图10为显示出第三实施例的半导体器件的变形例的截面图。
图11为显示出第四实施例的半导体器件的截面图。
图12为显示出采用第四实施例的半导体器件的显示装置的截面图。
图13为显示出第四实施例的半导体器件的变形例的截面图。
图14为显示出传统半导体器件的截面图。
图15为显示出传统半导体器件的另一示例的截面图。
具体实施方式
下面将参照这些附图对本发明的实施例进行详细说明。要指出的是，在各个实施例中，将依次针对半导体器件的结构、制造该半导体器件的方法和采用该半导体器件的显示装置来说明各实施例。
第一实施例
半导体器件的结构
在图1中所示的半导体器件1a包括底栅底接触型薄膜晶体管。在该图中所示的半导体器件1a中，通过图形化在基板3上形成由导电材料构成的栅极电极5。栅极绝缘膜7形成在基板3上方并覆盖着栅极电极5。在栅极绝缘膜7上，通过图形化在夹着栅极电极5的两侧处形成由导电材料构成的一对源极电极9s和漏极电极9d。
由绝缘材料构成的分隔壁11设置在设有源极电极9s和漏极电极9d的基板3的上方。在分隔壁11中设有开口11a，该开口11a用来让位于源极电极9s和漏极电极9d之间的栅极绝缘膜7的表面和两侧的源极电极9s和漏极电极9d的端部从中露出。
另外，在设有分隔壁11的基板3上，通过图形化在分隔壁11的开口11a的底部上形成被分隔壁11的侧壁台阶分开的有机半导体层13。有机半导体层13被设置为它的边缘层叠在位于开口11a的底部处的源极电极9s和漏极电极9d上。因此，薄膜晶体管Tr如此构成：有机半导体层13用作沟道部半导体层13ch。
另外，如将在下面的制造工艺中详细说明的一样，通过从分隔壁11上方开始成膜来对这种有机半导体层13(沟道部半导体层13ch)图形化。因此，会存在这样的情况：有机半导体层13也会留在分隔壁11的顶部上。
另外，保护膜15设置在设有有机半导体层13的基板3上，并填充分隔壁11的开口11a的内部。保护膜15由有机材料构成，特别可以采用诸如氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物等能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下形成的材料构成。另外，优选的是，保护膜15的周缘部设置在分隔壁11上，并且分隔壁11的开口11a的边缘被保护膜15完全覆盖着。另外，在有机半导体层13留在分隔壁11上时，该有机半导体层13以按照具有与保护膜15相同的外周形状的方式被图形化的状态而留下。
设有上述保护膜15的基板3被层间绝缘膜17覆盖着，并且在层间绝缘膜17上设置有诸如布线等导电图形19。
半导体器件的制造方法
图2和图3为显示出用于制造具有上述结构的半导体器件1a的过程的制造工艺图。接下来，将根据这些附图来说明用于制造半导体器件1a的过程。
首先，如图2(1)所示，准备绝缘基板3。只要最外面的表面具有绝缘性能，用于基板3的材料没有特别限制，并且可以是柔性弯曲的玻璃或塑料材料。
接着，通过图形化在基板3上形成由Au构成的栅极电极5。这里，例如，通过采用了由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形的剥离工艺来进行图形化，由此形成栅极电极5。另外，这里形成的栅极电极5不限于由Au构成的栅极电极。栅极电极5可以由诸如Al、Ti、Cr、Ag或Pt等其它金属材料；例如导电银胶等金属分散材料；或者诸如PEDOT/PSS[聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-磺化苯乙烯)]或者聚苯胺等导电聚合物形成。另外，栅极电极5的图形的形成不限于剥离工艺，并且可以通过采用了遮蔽掩模的蒸汽沉积方法、采用通过平版印刷方法形成的抗蚀剂图形作为掩模对导电膜进行图形蚀刻的方法或者印刷方法来进行。要指出的是，平版印刷方法可以是光刻方法或电子束光刻方法。
接着，如图2(2)所示，形成栅极绝缘膜7，使该栅极绝缘膜7覆盖栅极电极5。这里，例如，通过旋涂方法来形成由聚乙烯基苯酚(polyvinylphenol)构成的栅极绝缘膜7。另外，构成栅极绝缘膜7的材料不限于聚乙烯基苯酚，而是例如可以为具有绝缘性能的如下材料：例如聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯等另一种有机绝缘材料；诸如SiO2、SiN或Al2O3等无机绝缘膜；或者有机材料和无机材料的复合材料。另外，栅极绝缘膜7的形成方法不限于旋涂方法，可以从诸如压印、喷墨、狭缝涂敷、盖帽涂敷和丝网印刷等印刷技术，蒸汽沉积方法，溅射方法，CVD方法以及其它方法中选择适用于该材料的适当成膜方法。
接着，如图2(3)所示，通过图形化在栅极绝缘膜7上形成由Au构成的源极电极9s和漏极电极9d。这里，例如，通过采用由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形的剥离工艺来进行图形化，由此形成源极电极9s和漏极电极9d。另外，如在栅极电极5中一样，源极电极9s和漏极电极9d不限于由Au构成的源极电极和漏极电极，并且可以采用与栅极电极5的材料相同的材料。另外，如在栅极电极5中一样，源极电极9s和漏极电极9d的图形的形成不限于剥离工艺，并且可以采用与栅极电极5的工艺相同的方法。
然后，如图2(4)所示，在基板3上方形成具有开口11a的绝缘分隔壁11。这里，例如，通过采用平版印刷方法使由旋涂方法形成的绝缘膜图形化来形成分隔壁11。重要的是，分隔壁11具有这样的结构，该结构使得随后形成的有机半导体层被分隔壁11的开口11a的侧壁台阶分开，从而可以进行图形化。
因此，在随后形成的有机半导体层为蒸发膜的情况下，开口11a的侧壁被形成为具有倒锥形形状。在该情况下，通过采用负型抗蚀剂(例如，TELR-N101PM：由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的商品名称)作为由旋涂方法形成的绝缘膜来进行平版印刷工艺，从而实现开口11a的倒锥形形状。
另外，在随后形成的有机半导体层为涂敷膜的情况下，通过根据用于涂敷的涂敷液体形成由斥水性绝缘材料或斥油性绝缘材料构成的分隔壁11，从而通过仅图形化开口11a内部来形成有机半导体层。在该情况中，开口11a的侧壁可以为正锥形形状或倒锥形形状。
另外，对于开口11a的形成位置，如参照图1所述一样，该开口11a形成在栅极绝缘膜7的在源极电极9s和漏极电极9d之间的表面上，以及位于该开口11a侧部的源极电极9s和漏极电极9d的露出端部上。另外，虽然在该图中省略了，但是必要时，可以在分隔壁11中设置多个开口，例如延伸至源极电极9s或漏极电极9d的第二开口和第三开口。由此，可以采用第二开口、第三开口等作为用于上部布线的连接孔。
随后，如图2(5)所示，通过图形化有机半导体层13，在分隔壁11的开口11a内部设置沟道部半导体层13a，该沟道部半导体层具有在它的两个端部处与源极电极9s和漏极电极9dt连接的形状。这里，例如，通过蒸汽沉积形成由并五苯构成的有机半导体层13，使有机半导体层13与具有侧壁为倒锥形形状的开口11a的分隔壁11对应。因此，形成了由分隔壁11的侧壁台阶分开的有机半导体层13。由此，该有机半导体层13也形成在分隔壁11的顶部上。
另外，构成有机半导体层13的有机半导体材料不限于并五苯，并且也可以采用蒽、酞菁蓝、卟啉、噻吩基聚合物以及其衍生物。另外，这里，有机半导体层13的形成方法不限于真空沉积方法，并且可以采用允许通过图形化用作分隔壁11的开口11a内的沟道部半导体层13a的有机半导体层13来进行形成过程的任意方法。也可以采用诸如压印、丝网印刷、盖帽涂敷、喷墨、狭缝涂敷或旋涂方法等使用涂敷液体的方法。
通过上述步骤，形成了这样的底栅底接触型薄膜晶体管Tr：在该薄膜晶体管Tr中，沟道部半导体层13ch设置在开口11a的底部处。
接着，如图3(1)所示，在设有有机半导体层13的基板3上形成由有机材料构成的保护膜15。这里，重要的是要将保护膜15形成为使得，包括设置在分隔壁11的开口11a内的有机半导体层13(13ch)的侧壁在内的所有暴露表面被保护膜15覆盖着。
另外，作为构成保护膜15的材料，重要的是要采用能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下沉积的有机材料。
因此，在采用使用涂敷液体进行的成膜方法来形成保护膜15的情况下，可以采用溶剂不会对有机半导体材料造成影响的，例如Cytop(Cytop809M：由Asahi Glass Co.，Ltd.制造的商品名称)等氟基树脂或者例如PVA等水溶性树脂作为构成保护膜15的材料。另外，作为采用涂敷液体的成膜方法，可以进行旋涂方法，或者诸如压印、喷墨、狭缝涂敷、盖帽涂敷或丝网印刷等印刷技术。
另外，在通过例如蒸汽沉积方法、溅射方法或CVD方法等不采用涂敷液体的成膜方法来形成保护膜15的情况下，不必考虑半导体溶剂对有机半导体层13的影响。这种成膜方法可以应用的有机材料的示例包括聚对二甲苯衍生物。
接着，如图3(2)所示，图形化保护膜15，使其具有最小尺寸。在该步骤中，例如，图形化保护膜15，使得保护膜15的周缘部设置在分隔壁11的顶部上，并且分隔壁11的开口11a的边缘被保护膜15完全覆盖着。这里，例如，采用由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形作为掩模通过保护膜15的RIE来图形化保护膜15。在该情况下，在保护膜15由Cytop构成时，对抗蚀剂图形，采用Az1500(由AZ Electronic Material Ltd.制造的商品名称)。另外，在分隔壁11的顶部上形成有机半导体层13的情况下，同时也通过蚀刻(RIE)对位于分隔壁11的顶部上的有机半导体层13进行图形化。
另外，利用通过在预图形化状态下进行涂敷(包括印刷)来形成保护膜15的压印方法、喷墨方法或丝网印刷方法等方法来进行参照图3(1)所述的保护膜15的形成过程时，可以省略该步骤。但是，当在分隔壁11的顶部上形成该有机半导体层13时，优选通过采用保护膜15作为掩模蚀刻位于分隔壁11的顶部上的有机半导体层13来进行除去步骤。
随后，如图3(3)所示，形成层间绝缘膜17，使该层间绝缘膜17覆盖已经图形化的保护膜15。这里，例如可以通过采用了感光抗蚀剂材料(TELR-P003PM：由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的商品名称)的平版印刷方法形成在预定部分处具有连接孔(在该图中省略了)的层间绝缘膜17。在设有连接孔时，这些连接孔设在形成在分隔壁11中的第二开口和第三开口中。此外，在此情况下，例如使用旋涂方法进行抗蚀剂材料的涂敷。
另外，构成层间绝缘膜17的材料不限于感光抗蚀剂材料，并且例如可以为具有绝缘性能的如下材料：诸如聚乙烯基苯酚、聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯等另一种有机绝缘材料；诸如SiO2、SiN或Al2O3等无机绝缘膜；或者有机材料和无机材料的复合材料。另外，层间绝缘膜17的形成方法不限于旋涂方法，可以从诸如压印、喷墨、狭缝涂敷、盖帽涂敷和丝网印刷等印刷技术，蒸汽沉积方法，溅射方法，CVD方法以及其它方法中选择适用于该材料的适当的成膜方法。在该情况下，必要时，在形成层间绝缘膜17时可以形成连接孔。可替换地，在诸如压印方法、喷墨方法或丝网印刷方法等通过在预图形化状态下进行涂敷(包括印刷)来进行形成过程的方法中，必要时，层间绝缘膜17可以形成为具有连接孔的形状。
随后，如图1所示，在层间绝缘膜17上形成由Cu构成的导电图形19。这里，例如，通过采用由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形作为掩模对由真空沉积方法形成的Cu膜进行蚀刻，由此形成导电图形19。另外，导电图形19不限于由Cu构成的图形。如在栅极电极5、源极电极9s和漏极电极9d中一样，导电图形19可以由诸如Ti、Cr、Ag、Al或Pt等另一种金属材料；例如导电银胶等金属分散材料；或者诸如PEDOT/PSS[聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-磺化苯乙烯)]或聚苯胺等导电聚合物构成。另外，可以通过采用遮蔽掩模的蒸汽沉积方法或印刷方法来进行导电图形19的图形的形成。要指出的是，平版印刷方法可以是光刻方法或电子束光刻方法。
通过上述步骤，获得了设有参照图1说明的底栅底接触型薄膜晶体管Tr的半导体器件1a。
在由此获得的半导体器件1a中，沟道部半导体层13ch得到分隔壁11和填充分隔壁11的开口11a的保护膜15的更加可靠的保护。因此，在沟道部半导体层13ch上形成层间绝缘膜17期间和进一步形成导电图形19期间的影响不会到达沟道部半导体层13ch，并且确保了沟道部半导体层13ch的膜的质量。因此，可以获得具有良好特性的薄膜晶体管Tr。此外，由于保护膜15是图形化的结构，所以减小了与其它层接触的界面面积，从而可以防止在保护膜15界面处的剥离，并且也确保了机械可靠性。
因此，在半导体器件1a中，在获得良好器件特性的同时，可以改善机械可靠性，并且能够提高产率。
显示装置
图4为显示出采用图1所示的半导体器件1a构成的显示装置20a的各个像素的结构示例的示意性截面图。
在该图中所示的显示装置20a是对于各个像素设有有机电致发光器件EL的有机EL显示装置。在该情况下，形成在基板3上的薄膜晶体管Tr构成用于驱动有机电致发光器件EL的像素电路，并且为各个像素配置。另外，通过图形化形成半导体器件1a的导电图形19作为用于各个像素的像素电极19。
这里，例如，像素电极19用作阳极(或阴极)，并且优选由具有反射性能的材料构成。各个像素电极19通过连接孔17a与漏极电极9d连接，该连接孔17a形成在设在分隔壁11中的第二开口11b内的层间绝缘膜17中。另外优选的是，层间绝缘膜17被形成为平坦化绝缘膜。
另外，具有覆盖像素电极19周缘的形状的绝缘图形21设置在层间绝缘膜17的顶部上，并且从绝缘图形21露出的像素电极19的部分对应于像素开口。通过图形化形成有机EL层23，该有机EL层23完全覆盖像素开口中的像素电极19的暴露表面。有机EL层23被构造为具有层状结构，该层状结构至少包括发光层，并且在该层状结构中，根据需要在发光层的阳极侧上设置有空穴输运层和空穴注入层等，且根据需要在发光层的阴极侧上设置有电子输运层和电子注入层等。另外，对所有像素共用的对置电极25作为阴极(或阳极)以固态膜状态设置在有机EL层23上，并且在有机EL层23夹在像素电极19和对置电极25之间的部分处形成有机电致发光器件EL。
在具有这种结构的显示装置20a中，由于采用了具有保护膜15的半导体器件1a，所以通过具有良好特性的半导体器件1a(薄膜晶体管Tr)来实现具有良好特性的显示装置，并且能够在很大程度上提高机械可靠性。
第二实施例
半导体器件的结构
在图5中所示的第二实施例的半导体器件1b包括顶栅底接触型薄膜晶体管Tr′。在该图中所示的半导体器件1b与参照图1说明的第一实施例的半导体器件1a的不同之处在于，栅极电极5设置在覆盖着保护膜15的绝缘膜16的顶部上，但其它结构与第一实施例的结构相同。
也就是说，绝缘膜16被设置为覆盖着保护膜15，并且保护膜15和绝缘膜16构成栅极绝缘膜7′。由导电图形构成的栅极电极5设置在栅极绝缘膜7′上。
因此，第二实施例与第一实施例的相同之处在于，通过图形化在基板3的顶部上形成一对源极电极9s和漏极电极9d，分隔壁11设置在源极电极9s和漏极电极9d的顶部上，通过图形化在分隔壁11的开口11a的底部上形成被分隔壁11的侧壁台阶分开的有机半导体层13，并且薄膜晶体管Tr如此构成：有机半导体层13用作沟道部半导体层13ch。
另外，第二实施例与第一实施例的相同之处还在于，保护膜15设置在设有有机半导体层13的基板3上，并填充分隔壁11的开口11a的内部。也就是说，保护膜15由有机材料构成，具体地说采用诸如氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物等能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下形成的材料构成。另外，优选的是，保护膜15的周缘部设置在分隔壁11上，并且分隔壁11的开口11a的边缘被保护膜15完全覆盖。另外，在有机半导体器件13留在分隔壁11上时，该有机半导体层13以按照具有与保护膜15相同的外周形状的方式被图形化的状态而留下。
设有上述保护膜15的基板3被绝缘膜16覆盖着，该绝缘膜16与保护膜15一起构成栅极绝缘膜7′的一部分，并且由导电图形构成的栅极电极5设置在绝缘膜7′上。
半导体器件的制造方法
图6为显示出用于制造具有上述结构的半导体器件1b的过程的制造工艺图。接下来，将根据这些附图对用于制造半导体器件1b的过程进行说明。这里要指出的是，在参照图2(3)至图3(3)在第一实施例中说明的步骤按照相同的方式进行。
也就是说，首先，如图6(1)所示，准备绝缘基板3。只要最外面的表面具有绝缘性能，用于基板3的材料没有特别限制，并且可以是柔性弯曲的玻璃或塑料材料。
接着，通过图形化在基板3上形成由Au构成的源极电极9s和漏极电极9d。该步骤按照与在第一实施例中参照图2(3)所述的方式相同的方式进行。例如，通过采用由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形的剥离工艺来进行图形化，由此形成源极电极9s和漏极电极9d。另外，这里形成的源极电极9s和漏极电极9d不限于由Au构成的源极电极和漏极电极，并且可以由诸如Al、Ti、Cr、Ag或Pt等其它金属材料；例如导电银胶等金属分散材料；或者诸如PEDOT/PSS[聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-磺化苯乙烯)]或者聚苯胺等导电聚合物形成。另外，源极电极9s和漏极电极9d的图形的形成不限于剥离工艺，并且可以通过采用遮蔽掩模的蒸汽沉积方法、利用通过平版印刷方法形成的抗蚀剂图形作为掩模对导电膜进行图形蚀刻的方法或者印刷方法来进行。要指出的是，平版印刷方法可以是光刻方法或电子束光刻方法。
接着，如图6(2)所示，在基板3上方形成具有开口11a的绝缘分隔壁11。该步骤按照与在第一实施例中参照图2(4)所述的相同方式进行，并且重要的是，分隔壁11具有这样的结构，该结构使得随后形成的有机半导体层被分隔壁11的开口11a的侧壁台阶分开，从而可以进行图形化。另外，开口11a要在分隔壁11中形成的形成位置以及要形成延伸至源极电极9s和漏极电极9d的诸如第二开口和第三开口等多个开口(在该图中已省略)的事实与在第一实施例中的那些相同。
接下来，如图6(3)所示，通过图形化有机半导体层13，在分隔壁11的开口11a内部设置沟道部半导体层13a，该沟道部半导体层具有在它的两个端部处与源极电极9s和漏极电极9dt连接的形状。该步骤按照与在第一实施例中参照图2(5)所述的相同方式进行。
接下来，如图6(4)所示，在设有有机半导体层13的基板3上形成由有机材料构成的保护膜15。该步骤按照与在第一实施例中参照图3(1)所述的相同方式进行。也就是说，这里，重要的是要将保护膜15形成为使得，包括设置在分隔壁11的开口11a内的有机半导体层13(13ch)的侧壁在内的所有暴露表面被保护膜15覆盖着。另外，作为构成保护膜15的材料，重要的是要采用能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下沉积的有机材料。
接下来，如图6(5)所示，图形化保护膜15，使其具有最小尺寸。该步骤按照与在第一实施例中参照图3(2)所述的相同方式进行。也就是说，例如，图形化保护膜15，使得保护膜15的周缘部设置在分隔壁11的顶部上，并且分隔壁11的开口11a的边缘被保护膜15完全覆盖着。另外，如在第一实施例中一样，在通过在预图形化状态下进行涂敷(包括印刷)形成参照图6(4)所述的保护膜15的情况下，可以省略该步骤。
接着，如图6(6)所示，形成绝缘膜16，覆盖已经图形化的保护膜15。该步骤按照与在第一实施例中参照图3(3)所述的相同方式进行。但是，这里形成的绝缘膜16与保护膜15一起构成栅极绝缘膜7′。因此，绝缘膜16以适用于构成一部分栅极绝缘膜7′的材料和厚度形成。
随后，如图5所示，在绝缘膜16(栅极绝缘膜7′)上形成由Cu构成的导电图形作为栅极电极5。这里，例如，采用由平版印刷方法形成的抗蚀剂图形作为掩模对通过真空沉积方法形成的Cu膜进行蚀刻，由此形成栅极电极5。另外，栅极电极5不限于由Cu构成的栅极电极。该栅极电极5可以由诸如Ti、Cr、Ag、Al或Pt等另一种金属材料；例如导电银胶等金属分散材料；或者诸如PEDOT/PSS[聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-磺化苯乙烯)]或者聚苯胺等导电聚合物构成。另外，可以通过采用遮蔽掩模的蒸汽沉积方法或印刷方法来进行栅极电极5的图形的形成。要指出的是，平版印刷方法可以是光刻方法或电子束光刻方法。
通过上述步骤，获得了设有顶栅底接触型薄膜晶体管Tr′的半导体器件1b，其中沟道部半导体层13ch设置在开口11a的底部处。
在由此获得的第二实施例的半导体器件1b中，沟道部半导体层13ch也得到分隔壁11和填充分隔壁11的开口11a的已图形化的保护膜15的更加可靠的保护。因此，如在第一实施例中一样，在半导体器件1b中，在获得良好器件特性的同时，可以改善机械可靠性，并且能够提高产率。
显示装置
图7为显示出采用图5所示的半导体器件1b构成的显示装置20b的各个像素的结构示例的示意性截面图。下面将参照该图对显示装置20b的结构进行说明。
在该图中所示的显示装置20b是对于各个像素设有有机电致发光器件EL的有机EL显示装置。在该情况下，形成在基板3上的薄膜晶体管Tr′构成用于驱动有机电致发光器件EL的像素电路，并且为各个像素配置。
另外，层间绝缘膜17被设置为覆盖着薄膜晶体管Tr′，并且通过图形化在层间绝缘膜17上形成用于各个像素的像素电极19。
这里，例如，像素电极19用作阳极(或阴极)，并且优选由具有反射性能的材料构成。各个像素电极19通过连接孔17a与漏极电极9d连接，该连接孔17a形成在设在分隔壁11中的第二开口11b内的层间绝缘膜17中。另外优选的是，层间绝缘膜17被形成为平坦化绝缘膜。
另外，具有覆盖像素电极19周缘的形状的绝缘图形21设置在层间绝缘膜17的顶部上，并且从绝缘图形21露出的像素电极19的部分对应于像素开口。通过图形化形成有机EL层23，该有机EL层23完全覆盖像素开口中的像素电极19的暴露表面。有机EL层23被构造为具有层状结构，该层状结构至少包括发光层，并且在该层状结构中，根据需要在发光层的阳极侧上设置有空穴输运层和空穴注入层等，且根据需要在发光层的阴极侧上设置有电子输运层和电子注入层等。另外，对所有像素共用的对置电极25作为阴极(或阳极)以固态膜状态设置在有机EL层23上，并且在有机EL层23夹在像素电极19和对置电极25之间的部分处形成有机电致发光器件EL。
在具有这种结构的显示装置20b中，由于采用了具有如上所述的保护膜15的半导体器件1b，所以通过具有良好特性的半导体器件1b(薄膜晶体管Tr)来实现具有良好特性的显示装置，并且能够在很大程度上提高机械可靠性。
第三实施例
半导体器件的结构
在图8中所示的第三实施例的半导体器件1c包括底栅底接触型薄膜晶体管Tr。在该图中所示的半导体器件1c与参照图1所述的第一实施例的半导体器件1a的不同之处在于，没有设置分隔壁11，但其它结构与第一实施例的结构相同。
也就是说，在图1中所示的半导体器件1c包括底栅底接触型薄膜晶体管Tr。在该图中所示的半导体器件1c中，通过图形化在基板3上形成由导电材料构成的栅极电极5。栅极绝缘膜7形成在基板3上并覆盖着栅极电极5。在栅极绝缘膜7上，通过图形化在夹着栅极电极5的两侧处形成由导电材料构成的一对源极电极9s和漏极电极9d。
通过图形化在设有源极电极9s和漏极电极9d的基板3上方形成有机半导体层13。有机半导体层13被设置为它的边缘层叠在源极电极9s和漏极电极9d上。因此，构成这样的薄膜晶体管Tr：有机半导体层13用作沟道部半导体层13ch。
另外，通过图形化在设有有机半导体层13的基板3上形成保护膜15，该保护膜15完全覆盖包括有机半导体层13的侧壁在内的暴露表面。保护膜15由有机材料构成，具体地说采用诸如采用氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物等能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下形成的材料构成。
设有上述保护膜15的基板3被层间绝缘膜17覆盖着，并且在层间绝缘膜17上设有例如布线等导电图形19。
半导体器件的制造方法
为了制造具有上述结构的半导体器件1c，进行在参照图2(1)至图3(3)说明的第一实施例中的步骤，但是不包括参照图2(4)说明的形成分隔壁的步骤。
但是，在参照图2(5)说明的有机半导体层13的形成中，不可能采用分隔壁的侧壁台阶或采用斥水性或疏水性来对有机半导体层13进行图形化。因此，在形成有机半导体层13之后进行图形化，或者形成已经采用印刷方法等进行了预图形化的有机半导体层13。
在由此获得的第三实施例的半导体器件1c中，包括沟道部半导体层13ch的侧壁在内的暴露表面得到界面尺寸已通过图形化而最小化了的保护膜15的保护。因此，如在第一实施例中一样，在半导体器件1c中，在获得良好器件特性的同时，可以改善机械可靠性，并且能够提高产率。
显示装置
图9为显示出采用图8所示的半导体器件1c构成的显示装置20c的各个像素的结构示例的示意性截面图。在该图中所示的显示装置20c与参照图4所述的第一实施例的显示装置20a的不同之处在于，在被形成为平坦化绝缘膜的层间绝缘膜17的下部中没有设置分隔壁，但其它结构与第一实施例的结构相同。也就是说，显示装置20c是对于各个像素设有有机电致发光器件EL的有机EL显示装置。形成在基板3上的薄膜晶体管Tr构成用于驱动有机电致发光器件EL的像素电路，并且为各个像素配置。另外，通过图形化形成半导体器件1a的导电图形19作为用于各个像素的像素电极19。另外，像素电极19通过形成在层间绝缘膜17中的连接孔17a与漏极电极9d连接，并且有机EL层23和对置电极25层叠在像素电极19上，形成有机电致发光器件EL。
在第三实施例的具有这种结构的显示装置20c中，由于采用了具有如上所述的保护膜15的半导体器件1c，所以通过具有良好特性的半导体器件1c(薄膜晶体管Tr)也能够实现具有良好特性的显示装置，并且能够在很大程度上提高机械可靠性。
变形例
图10所示的半导体器件1d为第三实施例的变形例，并且包括底栅顶接触型薄膜晶体管Tr″。在该图中所示的半导体器件1d与参照图8所述的第三实施例的半导体器件1c的不同之处在于，源极电极9s和漏极电极9d被设置成重叠在有机半导体层13上，但其它结构与第三实施例的结构相同。
为了形成这种半导体器件1d，在第三实施例的过程中，在形成有机半导体层13之后形成源极电极9s和漏极电极9d。
另外，可以通过用半导体器件1d替换参照图9说明的显示装置中的半导体器件1c来获得采用这种半导体器件1d的显示装置的结构。
在上述变形例的结构中，也可以获得与第三实施例的那些优点相同的优点。
第四实施例
半导体器件的结构
图11所示的第四实施例的半导体器件1e包括顶栅底接触型薄膜晶体管Tr。在该图中所示的半导体器件1e与参照图5所述的第二实施例的半导体器件1b的不同之处在于，没有设置分隔壁11，但其它结构与第二实施例的结构相同。
也就是说，在图11中所示的半导体器件1e包括顶栅底接触型薄膜晶体管Tr。在该图中所示的半导体器件1e中，通过图形化在基板3上形成由导电材料构成的一对源极电极9s和漏极电极9d。通过图形化在设有源极电极9s和漏极电极9d的基板3上方形成有机半导体层13。有机半导体层13被设置为它的边缘层叠在源极电极9s和漏极电极9d上。
另外，通过图形化在设有有机半导体层13的基板3上形成保护膜15，该保护膜15完全覆盖包括有机半导体层13的侧壁在内的暴露表面。保护膜15由有机材料构成，具体地说采用诸如氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物等能够在不影响构成有机半导体层13的有机半导体材料的情况下形成的材料构成。
设有保护膜15的基板3被绝缘膜16覆盖着。绝缘膜16与保护膜15一起构成栅极绝缘膜7′。另外，由导电图形构成的栅极电极5设置在具有这种层状结构的栅极绝缘膜7′上。
半导体器件的制造方法
为了制造具有上述结构的半导体器件1e，进行在参照图6(1)至图6(6)所述的第二实施例中的步骤，但是不包括参照图6(2)所述的形成分隔壁的步骤。
但是，在参照图6(3)所述的有机半导体层13的形成中，不可能采用分隔壁的侧壁台阶或采用斥水性或疏水性来对有机半导体层13进行图形化。因此，在形成有机半导体层13之后进行图形化，或者形成已经采用印刷方法等进行了预图形化的有机半导体层13。
在由此获得的第四实施例的半导体器件1e中，包括沟道部半导体层13ch的侧壁在内的暴露表面得到界面尺寸已通过图形化而最小化了的保护膜15的保护。因此，如在第一实施例中一样，在半导体器件1e中，在获得良好器件特性的同时，可以改善机械可靠性，并且能够提高产率。
显示装置
图12为显示出采用图11所示的半导体器件1e构成的显示装置20e的各个像素的结构示例的示意性截面图。该图中所示的显示装置20e与参照图7所述的第二实施例的显示装置20b的不同之处在于，在被形成为平坦化绝缘膜的层间绝缘膜17的下部中没有设置分隔壁，但其它结构与第二实施例的结构相同。也就是说，显示装置20e是对于各个像素设有有机电致发光器件EL的有机EL显示装置。形成在基板3上的薄膜晶体管Tr构成用于驱动有机电致发光器件EL的像素电路，并且为各个像素配置。另外，通过图形化形成半导体器件1a的导电图形19作为用于各个像素的像素电极19。另外，像素电极19通过形成在层间绝缘膜17中的连接孔17a与漏极电极9d连接，并且有机EL层23和对置电极25层叠在像素电极19上，形成有机电致发光器件EL。
在具有这种结构的显示装置20e中，由于采用了具有如上所述的保护膜15的半导体器件1e，所以通过具有良好特性的半导体器件1e(薄膜晶体管Tr)也能够实现具有良好特性的显示装置，并且能够在很大程度上提高机械可靠性。
变形例
图13所示的半导体器件1f这第四实施例的变形例，并且包括顶栅顶接触型薄膜晶体管Tr″。该图中所示的半导体器件1f与参照图11说明的第四实施例的半导体器件1c的不同之处在于，源极电极9s和漏极电极9d被设置成重叠在有机半导体层13上，但其它结构与第四实施例的结构相同。
为了形成这种半导体器件1f，在第四实施例的过程中，在形成有机半导体层13之后形成源极电极9s和漏极电极9d。
另外，可以通过用半导体器件1f替换参照图12所述的显示装置中的半导体器件1e来获得采用这种半导体器件1f的显示装置的结构。
在上述变形例的结构中，也可以获得与第四实施例的那些优点相同的优点。
另外，在上述第一至第四实施例中，说明了将本发明应用于有机EL显示装置的结构。但是，本发明的显示装置能够广泛应用于例如液晶显示装置等采用薄膜晶体管驱动的显示装置上，并且能够获得相同的优点。
如上所述，根据本发明，可以获得这样的半导体器件和显示装置：在有机半导体层得到保护膜的充分保护的同时，能够防止在保护膜界面处出现剥离，由此实现良好的器件性能和由于机械可靠性改善而提高的产率。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种半导体器件，所述半导体器件包括通过图形化在基板上形成的有机半导体层、栅极电极、源极电极和漏极电极以及保护膜，所述保护膜是通过图形化在所述基板上形成的并覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面，
其中，在所述基板上设置有绝缘分隔壁，所述绝缘分隔壁具有第一开口和第二开口；
所述有机半导体层是通过图形化在所述分隔壁的所述第一开口的底部上形成的且处于被所述分隔壁分开的状态下；
所述保护膜被设置为填充所述分隔壁的所述第一开口的内部；
在所述第二开口内侧设置有连接孔，所述连接孔延伸至所述源极电极或所述漏极电极；
所述保护膜的周缘部设置在所述分隔壁上；并且
设置有绝缘膜，所述绝缘膜覆盖着设有所述保护膜的所述基板。
2.如权利要求1所述的半导体器件，所述源极电极和所述漏极电极是通过图形化在所述保护膜的下方形成的，且所述源极电极和所述漏极电极的端部与所述有机半导体层连接；并且
所述栅极电极的一部分被设置为与所述有机半导体层和所述保护膜的层叠部分重叠，在所述栅极电极与所述有机半导体层和所述保护膜之间隔着绝缘膜。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述绝缘膜由感光抗蚀剂材料构成。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述绝缘膜上设置有导电图形。
5.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述保护膜由氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物构成。
6.一种显示装置，其包括：
栅极电极，它设置在基板上；
栅极绝缘膜，它覆盖着所述栅极电极；
源极电极和漏极电极，它们设置在所述栅极绝缘膜上；
设置在所述基板上的绝缘分隔壁，它具有第一开口和第二开口；
设置在所述栅极绝缘膜上的绝缘分隔壁，它具有第一开口，所述第一开口延伸至所述源极电极和所述漏极电极之间的所述栅极绝缘膜；
有机半导体层，它在被所述分隔壁分开的状态下在所述分隔壁的开口的底部处设置在所述栅极电极上方；
保护膜，它是通过图形化形成的，并且覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面并填充所述分隔壁的开口的内部；
层间绝缘膜，它形成在所述保护膜和所述分隔壁上；
连接孔，它在所述第二开口内侧延伸至所述源极电极或所述漏极电极；以及
像素电极，它设置在所述层间绝缘膜上，并且通过形成在所述层间绝缘膜和所述分隔壁中的所述连接孔与所述源极电极或所述漏极电极连接，
其中，所述保护膜的周缘部设置在所述分隔壁上。
7.一种显示装置，其包括：
源极电极和漏极电极，它们设置在基板上；
设置在所述基板上的绝缘分隔壁，它具有第一开口和第二开口；
设置在所述基板上的绝缘分隔壁，它具有第一开口，所述第一开口延伸至所述源极电极和所述漏极电极之间的所述基板；
有机半导体层，它在被所述分隔壁分开的状态下在所述分隔壁的开口的底部处设置在所述源极电极和所述漏极电极之间；
保护膜，它是通过图形化形成的，并且覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面并填充所述分隔壁的开口的内部；
绝缘膜，它形成在所述保护膜和所述分隔壁上；
栅极电极，它以与所述有机半导体层重叠的状态设置在所述绝缘膜上；
层间绝缘膜，它覆盖着栅极绝缘膜和所述栅极电极；
连接孔，它在所述第二开口内侧延伸至所述源极电极或所述漏极电极；以及
像素电极，它设置在所述层间绝缘膜上，并且通过形成在所述层间绝缘膜和所述分隔壁中的所述连接孔与所述源极电极或所述漏极电极连接，
其中，所述保护膜的周缘部设置在所述分隔壁上。

Claims (11)

1.一种半导体器件，其包括：
有机半导体层，它是通过图形化在基板上形成的；以及
保护膜，它是通过图形化在所述基板上形成的，所述保护膜覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述基板上设置有具有开口的绝缘分隔壁；
所述有机半导体层在被所述分隔壁分开的状态下设置在所述分隔壁的开口的底部上；并且
所述保护膜被设置为填充所述分隔壁的开口内部。
3.如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述保护膜的周缘部设置在所述分隔壁上。
4.如权利要求3所述的半导体器件，其中，所述有机半导体层通过从所述分隔壁上方进行膜沉积而形成，并且被图形化为在所述分隔壁上具有与所述保护膜的形状相同的形状。
5.如权利要求1所述的半导体器件，还包括：
源极电极和漏极电极，它们是通过图形化在所述保护膜下方形成的，并且所述源极电极和所述漏极电极的端部与所述有机半导体层连接；以及
栅极电极，它的一部分被设置为与所述有机半导体层和所述保护膜的层叠部分重叠，在所述栅极电极与所述有机半导体层和所述保护膜之间隔着绝缘膜。
6.如权利要求1所述的半导体器件，所述半导体器件包括覆盖着设有所述保护膜的所述基板的绝缘膜。
7.如权利要求6所述的半导体器件，其中，所述绝缘膜由感光抗蚀剂材料构成。
8.如权利要求6所述的半导体器件，其中，在所述绝缘膜上设有导电图形。
9.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述保护膜由氟基树脂、水溶性树脂或聚对二甲苯衍生物构成。
10.一种显示装置，其包括：
栅极电极，它设置在基板上；
栅极绝缘膜，它覆盖着所述栅极电极；
源极电极和漏极电极，它们设置在所述栅极绝缘膜上；
绝缘分隔壁，它设置在所述栅极绝缘膜上，并且具有延伸至位于所述源极电极和所述漏极电极之间的所述栅极绝缘膜的开口；
有机半导体层，它在被所述分隔壁分开的状态下在所述分隔壁的开口的底部处设置在所述栅极电极上方；
保护膜，它是通过图形化形成的，并且覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面并填充所述分隔壁的开口内部；
层间绝缘膜，它形成在所述保护膜和所述分隔壁上；以及
像素电极，它设置在所述层间绝缘膜上，并且通过连接孔与所述源极电极或所述漏极电极连接，所述连接孔形成在所述层间绝缘膜和所述分隔壁中。
11.一种显示装置，其包括：
源极电极和漏极电极，它们设置在基板上；
绝缘分隔壁，它设置在所述基板上，并且具有延伸至所述源极电极和所述漏极电极之间的所述基板的开口；
有机半导体层，它在被所述分隔壁分开的状态下在所述分隔壁的开口的底部处设置在所述源极电极和所述漏极电极之间；
保护膜，它是通过图形化形成的，并且覆盖着包括所述有机半导体层的侧壁在内的暴露表面并填充所述分隔壁的开口内部；
绝缘膜，它形成在所述保护膜和所述分隔壁上；
栅极电极，它设置在所述绝缘膜上并与所述有机半导体层重叠；
层间绝缘膜，它覆盖着栅极绝缘膜和所述栅极电极；以及
像素电极，它设置在所述层间绝缘膜上，并且通过连接孔与所述源极电极或所述漏极电极连接，所述连接孔形成在所述层间绝缘膜和所述分隔壁中。
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