CN1905136A - 半导体装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

半导体装置制造方法，包括步骤：在具有透光性能的衬底上形成栅电极层；在该栅电极层上形成栅绝缘层；在该栅绝缘层上形成光催化剂材料；将该光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，以栅电极层为掩模在包含该电镀催化剂材料的溶液中将该光催化剂材料曝光于透射穿过衬底的光线，从而将该电镀催化剂材料吸附或沉积到被曝光的光催化剂材料上；将该电镀催化剂材料浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而在吸附或沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料表面上形成源电极层和漏电极层；以及在该源电极层和漏电极层上形成半导体层。

Description

半导体装置制造方法
技术领域
本发明涉及由电镀方法形成的半导体装置以及使用电镀方法制造半导体装置的方法。
背景技术
在平板显示器、半导体集成电路等的制造过程中已经考虑到使用湿膜制备技术的方法。例如对于湿膜制备技术，已经尝试使用电镀方法形成金属薄膜(例如，参考1：日本专利公开号2001-032086)。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术，通过该技术可以减小薄膜晶体管(TFT)、使用TFT的电路、以及使用TFT制成的半导体装置或显示装置的制造过程中的光刻步骤数目，简化该制造过程，且即使在边长大于一米的大面积衬底上亦可高成品率地进行该制造过程。
本发明的另一个目的是提供可以高生产率地制造高性能和高可靠性半导体装置的技术。
在本发明中，使用电镀方法制造用于形成导线层、电极等的至少一个或多个导电层。在无电极电镀方法中，除了电镀使用的金属材料的催化剂材料(还称作电镀金属材料)之外，还使用一种光催化剂材料，该光催化剂材料用作通过光催化功能而吸附将电镀该金属材料的催化剂材料。本发明的一个特征为，使用电镀方法，通过将金属材料的催化剂材料(在本说明书中称为电镀催化剂材料)选择性地吸附(沉积)成预期形状，从而以自对准的方式形成导电层来制造半导体装置或者显示装置。在本发明中，选择性地形成该电镀催化剂材料，因此通过背面曝光而将沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料选择性地曝光于光线，从而在曝光区域产生光催化功能。
注意，本说明书中的术语“半导体装置”是指可利用半导体特性进行工作的装置。使用本发明可以制造多层导线层和诸如处理器芯片的半导体装置。
本发明可以用于具有显示功能的显示装置。按照类别划分，使用本发明的显示装置包含TFT连接到发光元件(其中包含有机材料、无机材料、或有机材料和无机材料的混合物被夹在电极之间，这些材料呈现称为电致发光(下面称作是“EL”)的光发射)的发光显示装置、使用包含液晶材料的液晶元件作为显示元件的液晶显示装置等。
本发明的半导体装置制造方法的一个特征为包括步骤：在具有透光性能的衬底上形成不透光的栅电极层；在该栅电极层上形成栅绝缘层；在该栅绝缘层上形成光催化剂材料；将该光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，并以该栅电极层为掩模在包含该电镀催化剂材料的溶液内将该光催化剂材料选择性地曝光于透射穿过衬底的光线，从而将该电镀催化剂材料吸附或沉积到被曝光的光催化剂材料上；将该电镀催化剂材料浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而在吸附或沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料表面上形成源电极层和漏电极层；以及在该源电极层和漏电极层上形成半导体层。
本发明的半导体装置制造方法的另一个特征为包括步骤：在具有透光性能的衬底上形成不透光的栅电极层；在该栅电极层上形成栅绝缘层；在该栅绝缘层上形成光催化剂材料；在该光催化剂材料上形成掩模薄膜；以该栅电极层为掩模将该光催化剂材料选择性地曝光于透射穿过衬底的光线，并除去被曝光的光催化剂材料上的掩模从而选择性地曝光该光催化剂材料；将被选择性曝光的光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，从而将该电镀催化剂材料吸附或沉积到被选择性曝光的光催化剂材料上；将该电镀催化剂材料浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而在吸附或沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料表面上形成源电极层和漏电极层；以及在该源电极层和漏电极层上形成半导体层，其中包含电镀催化剂材料的该溶液的pH值调整为3至6。
本发明的半导体装置制造方法的另一个特征为包括步骤：在具有透光性能的衬底上形成不透光的栅电极层；在该栅电极层上形成栅绝缘层；在该栅绝缘层上形成光催化剂材料；将该光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，且在包含电镀催化剂材料的溶液中以该栅电极层为掩模将该光催化剂材料选择性地曝光于透射穿过衬底的光线，从而将该电镀催化剂材料吸附或沉积到该被曝光的光催化剂材料上；将该电镀催化剂材料浸没在包含第一金属材料的电镀溶液中，从而在吸附或沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料表面上形成源电极层和漏电极层；将该源电极层和漏电极层浸没在包含第二金属材料的电镀溶液中，用该第二金属材料置换该源电极层和漏电极层的表面，从而在该源电极层和漏电极层的表面上形成金属薄膜；以及在该金属薄膜上形成半导体层。
本发明的半导体装置制造方法的另外一个特征为包括步骤：在具有透光性能的衬底上形成不透光的栅电极层；在该栅电极层上形成栅绝缘层；在该栅绝缘层上形成光催化剂材料；在该光催化剂材料上形成掩模；以该栅电极层为掩模将该光催化剂材料选择性地曝光于透射穿过衬底的光线，并除去被曝光的光催化剂材料上的该掩模以选择性地曝光该光催化剂材料；将被选择性曝光的光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，从而将该电镀催化剂材料吸附或沉积到该被选择性曝光的光催化剂材料上；将该电镀催化剂材料浸没在包含第一金属材料的电镀溶液中，从而在吸附或沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料表面上形成源电极层和漏电极层；将该源电极层和漏电极层浸没在包含第二金属材料的电镀溶液中，用该第二金属材料置换该源电极层和漏电极层的表面，从而在该源电极层和漏电极层的表面上形成金属薄膜；以及在该金属薄膜上形成半导体层，其中包含电镀催化剂材料的该溶液的pH值调整为3至6。作为金属薄膜，可以使用镍合金薄膜、铜薄膜等。可由以氟烃基或烷基为端基的硅烷偶联剂形成该掩模。
在本发明中，通过背面曝光选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将该电镀催化剂元素选择性地吸附在被曝光的光催化剂材料上，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，并且可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
附图说明
图1A至1D为解释本发明的概念性图示。
图2A至2E为解释本发明的概念性图示。
图3A至3C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图4A至4C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图5A至5C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图6A至6C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图7A至7C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图8A和8B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图9A和9B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图10A至10F为解释适用于本发明EL显示面板的像素结构的电路图。
图11A至11D为解释适用于本发明的发光元件结构的图示。
图12A至12C为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图13A至13D为解释本发明的概念图示。
图14A和14B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图15A和15B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图16A和16B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图17A和17B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图18A和18B为解释本发明显示装置制造方法的图示。
图19A和19B为解释本发明显示装置的图示。
图20为解释适用于本发明的小滴释放设备的结构的图示。
图21为解释适用于本发明的小滴滴下设备的结构的图示。
图22为解释本发明的EL显示模块的结构示例的截面视图。
图23A和23B为解释本发明液晶显示模块的结构示例的截面视图。
图24为示出应用本发明的电子装置的主要结构的方框图。
图25A和25B为应用本发明的电子装置的图示。
图26A至26D为应用本发明的电子装置的图示。
图27A至27C为本发明的显示装置的俯视图。
图28A和28B为本发明的显示装置的俯视图。
图29为示出应用本发明的半导体装置的图示。
图30A至30G为示出应用本发明的半导体装置的图示。
图31A至31E为示出应用本发明的保护电路的图示。
图32A和32B为示出实施例1的实验数据的图示。
图33为示出实施例1的实验数据的图示。
图34A至34C为解释适用于本发明的发光元件的结构的图示。
图35A至35C为解释适用于本发明的发光元件的结构的图示。
具体实施方式
在下文中将参考附图解释根据本发明的实施例模式及实施例。然而，本发明并不限于下述解释。本领域技术人员容易知道，可在不离开本发明的精神和范围的条件下容易改变本发明的模式和细节。因此，不能将本发明解释成局限于下述描述的实施例模式和实施例。在下文中解释的本发明结构的不同图示中，使用相同的附图标记表示相同的部分或者具有相似功能的部分，并省略了对这些部分的重复解释。
(实施例模式1)
参考图1A至1D解释本发明的实施例模式。
在本实施例模式中，使用电镀方法制造形成导线层、电极等的一个或多个导电层。在无电极电镀方法中，除了使用用作电镀金属材料的催化剂材料之外，还使用一种光催化剂材料用于吸附将被电镀该金属材料的催化剂材料(电镀催化剂材料)。一个特征为，使用电镀方法通过选择性地将电镀催化剂材料吸附(沉积)成预期形状，从而以自对准的方式形成导电层，由此制造半导体装置或显示装置。在本发明中，为了选择性地形成该电镀催化剂材料，通过背面曝光将沉积该电镀催化剂材料的光催化剂材料选择性地曝光于光线，从而在曝光区域产生光催化功能。
在具有透光性能的衬底50上形成栅电极层51，在该栅电极层51上形成栅绝缘层52。在重叠于栅电极层51上的栅绝缘层52上形成光催化剂材料55。光催化剂材料55是具有光催化功能并能够吸附用作电镀金属材料的催化剂的电镀催化剂材料。换句话说，该光催化剂材料55具有吸附或沉积电镀催化剂材料的功能。
光催化剂材料通过光催化功能还原并沉积(也称为“吸附到表面上”)该溶液中包含的电镀催化剂材料。该光催化剂材料优选地为氧化钛(TiO2)、钛酸锶(SrTiO3)、硒化镉(CdSe)、钽酸钾(KTaO3)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钨(WO3)等。使用紫外光区域(波长不大于400nm，优选地波长不大于380nm)的光线辐射该光催化剂材料可以引起光催化活性。
通过混合和熔化组成元素的盐，可以形成包含氧化物半导体的光催化剂材料，其中该氧化物半导体包含多种金属。当需要除去溶剂时，可进行烘焙和/或干燥。特别地，可以在预定温度下(例如不低于300℃)且优选地在含有氧气的气氛中进行加热。
经过这样的热处理，该光催化剂材料可以具有预定的晶体结构。例如，对于氧化钛(TiO2)，该光催化剂材料为锐钛矿型或金红石-锐钛矿混合型，优选地以低温相形成锐钛矿型。因此，也可以在光催化剂材料不具有预定晶体结构时对其进行加热。
使用过渡金属(例如Pd、Pt、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Ce、Mo或W)进一步掺杂该光催化剂材料可以改善光催化活性，或者使用可见光(波长为400nm至800nm)可以引发光催化活性。这是因为过渡金属可以在具有宽带隙的活性光催化剂的禁带中形成新的能级，并可以将光吸收范围扩展到可见光区域。例如，可以使用诸如Cr或Ni的受主型、诸如V或Mn的施主型、诸如Fe的两性类型、或者Ce、Mo、W等进行掺杂。因为是由前述的光催化剂材料决定光线波长，光辐射指使用具有这种波长的光线进行辐射以激活该光催化剂材料。
此外，当光催化剂材料在真空或在氢气回流中被加热和还原时，在晶体内产生氧缺陷。不使用前述的过渡元素进行掺杂时，氧缺陷所起的作用等效于电子施主。特别地，使用溶胶凝胶方法制作时，原先就存在氧缺陷，因此无需进行还原。通过使用N2等气体进行掺杂，可以形成氧缺陷。
根据电镀金属材料而恰当地选择电镀催化剂材料。电镀催化剂材料可以使用钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)等。该电镀催化剂材料被溶解到溶液中，并被处理成包含电镀催化剂材料的溶液。
在本实施例模式中，通过小滴释放设备53释放包含氧化钛(光催化剂材料)的液体成分54，并通过干燥和/或烘焙固化该液体成分选择性地形成光催化剂材料55(见图1A)。
作为可将制备物体选择性地形成预期图形的方法，可以使用小滴释放(喷射)方法(根据其方法也称为喷墨方法)，该方法可通过选择性地释放(喷射)用于特殊目的而混合的组分的小滴而形成具有预期图形的薄膜。此外，可以使用将制备物体转移或者绘制成预期图形的方法，例如各种印刷方法(可将制备物体形成预期图形的方法，诸如丝网(油印)印刷、胶印(平版)印刷、凸版印刷、或者凹版(凹刻)印刷)、给料器方法、选择性涂敷方法等。
本实施例模式中，在半导体装置或显示装置制造过程中将小滴选择性地形成预期图形的方法为释放(喷射)包含液态催化剂材料的成分。包含元件形成材料的小滴被释放到催化剂材料的形成区域，并通过烘焙、干燥等固定(或固化)该小滴，从而形成预期图形的催化剂材料。使用喷墨方法直接制造导线层时，用作粘合剂的有机材料被包含在导线层内；因此导线层趋于具有高阻抗。然而，使用电镀方法可以制造低阻抗的导线层。在本发明所使用的无电极电镀方法中，即使图形形状变窄也不会影响导电层的生长速率，且通过调整在电镀溶液中的浸没时间也可以控制薄膜厚度。
此外，可以使用抗蚀剂掩模、蒸发掩模等加工该光催化剂材料的形状，且可与小滴释放(喷射)方法、印刷方法(例如丝网(油印)印刷、胶印(平版)印刷、凸版印刷、或者凹版(凹刻)印刷)、给料器方法等组合。使用本实施例模式中所描述的小滴释放方法可以选择性地形成光催化剂材料55，可以进一步简化制造过程。
为了将该电镀催化剂材料沉积在光催化剂材料55上，将光催化剂材料55浸没在包含该电镀催化剂材料的溶液56内，从而将电镀催化剂材料57a和电镀催化剂材料57b沉积在光催化剂材料55的表面上(见图1B)。此时，使用来自光源58透射穿过具有透光性能的衬底50的光线59辐射该光催化剂材料55，其中该光源58位于具有透光性能的衬底50侧上。光线59透射穿过具有透光性能的衬底50以及栅绝缘层52，但该光线被阻拦而不透射穿过具有不透光性能的栅电极层51。因此，交叠在栅电极层51上的光催化剂材料55区域为不曝光区域，该光催化剂材料只有在曝光区域才能被光线激活。借助光催化功能，包含电镀催化剂材料的溶液56中的电镀催化剂材料被还原。因此，电镀催化剂材料57a和电镀催化剂材料57b被选择性地沉积在光催化剂材料55的表面上。对于光催化剂材料被上述的光辐射激活且利用了光催化剂材料的光催化功能的情形，则不一定需要调整包含电镀催化剂材料的溶液的pH值。光线59设置为具有能够产生光催化剂材料55的光催化功能的波长，并根据光线能量而恰当地调整光辐射时间和浸没时间。在本实施例模式中，光催化剂材料55使用氧化钛，因此光线59使用紫外光线进行辐射。
当使用光催化功能时，无需在包含电镀催化剂材料的溶液中添加氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等以调节pH值。因此，使用光催化功能的优点为，根据半导体层的材料无需添加诸如氢氧化钾(KOH)的有负面影响的材料。
对于浸没方法没有限制，只要包含电镀催化剂材料的溶液56与光催化剂材料55接触即可。因此，可以倾斜(或垂直地)放置衬底50，并涂敷包含电镀催化剂材料的溶液56从而在光催化剂材料55表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底并涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点，即使在使用大面积衬底时。
将电镀催化剂材料57a和电镀催化剂材料57b吸附到表面上的光催化剂材料55被浸没在包含电镀金属材料的电镀溶液60中，在电镀催化剂材料57a和电镀催化剂材料57b上生长金属薄膜，并控制浸没时间以到达预期薄膜厚度，由此以自对准的方式形成源电极层或漏电极层61a和源电极层或漏电极层61b(见图1C)。由于可以通过自对准的方式形成源电极层或漏电极层61a和源电极层或漏电极层61b而几乎不与栅电极层51交叠，因此该过程具有高的可控性。
此外，即使在减薄图形形状时，本实施例模式中使用无电极电镀的导电薄膜生长速率也不会受到影响。如果需要增大厚度，可延长在电镀溶液中的浸没时间。
该电镀溶液的主要成分包含金属盐(包含待沉积的金属材料的盐，典型的为氯化物或者硫酸盐)和还原剂(提供电子而将金属离子沉积为金属)。此外，可以添加pH调节剂、缓冲剂、配位剂、促进剂、稳定剂、改进剂等作为辅助成分。即使只有该主要成分，在适当的条件(诸如pH和槽温度)下，金属离子会沉积形成金属。与主要成分相反，辅助成分的作用是延长电镀槽(电镀溶液)的寿命并改善还原剂的效率，根据辅助成分的选择可以实现高度经济的无电极电镀。pH调节剂影响电镀速率、还原效率、以及电镀薄膜的状态。缓冲剂(各种有机酸或弱无机酸)抑制在无电极电镀方法中由还原金属离子引起的金属沉积时所产生的物质引起的pH值波动。配位剂有助于防止碱溶液中氢氧化物沉淀和电镀溶液分解、自由金属离子浓度和电镀速率的调整等(通常使用氨水、乙二胺、焦磷酸盐、柠檬酸、乙酸、各种有机盐等)。促进剂改善金属沉积效率同时抑制氢气的产生并加速电镀速率，微量地添加该促进剂(通常使用硫化物或氟化物)。稳定剂抑制除了在待电镀物体表面上之外的还原反应。稳定剂抑制电镀溶液的自然分解等，并防止随着电镀溶液老化所产生的沉淀物等与还原剂反应，从而不产生大量的氢气(通常使用铅的氯化物、硫化物、或者硝酸盐等)。改进剂改善电镀薄膜的状态并改善光泽等(通常使用表面活性剂)。
电镀金属材料可以使用镍(Ni)、镍合金(例如镍磷合金(NiP)、镍钴合金(NiCo)、镍钴磷合金(NiCoP)、镍铁磷合金(NiFeP)、或镍钨磷合金(NiWP))、铜(Cu)、金(Au)、钴(Co)、锡(Sn)等。
在本实施例模式中，包含金属材料的电镀溶液60使用了为金属盐的硫酸镍(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。待沉积的金属薄膜为镍磷合金(NiP)薄膜。
电镀催化剂材料57a和电镀催化剂材料57b被吸附从而覆盖光催化剂材料55的表面。由于沿多个方向和三维方向以及薄膜厚度方向形成通过电镀所产生的金属薄膜，因此源电极层或漏电极层61a以及源电极层或漏电极层61b形成覆盖光催化剂材料55的上表面和侧表面，如图1C所示。
以源电极层或漏电极层61a及源电极层或漏电极层61b为掩模，刻蚀光催化剂材料55的被曝光的不需要部分，从而形成光催化剂材料62a和光催化剂材料62b。显然，新掩模可形成于该源电极层或漏电极层61a及源电极层或漏电极层61b上，随后刻蚀光催化剂材料55的被曝光的不需要部分。在源电极层或漏电极层61a及源电极层或漏电极层61b上形成半导体层63(见图1D)。在本实施例模式中，使用并五苯形成该半导体层63。通过上述步骤，在本实施例模式中可以制造共面薄膜晶体管。
在本实施例模式中，通过背面光线曝光，使用光线选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将该电镀催化剂元素选择性地吸附到被曝光的光催化剂材料上，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
(实施例模式2)
参考图2A至2E解释本发明的实施例模式。本实施例模式为选择性曝光光催化剂材料的示例。因此省略了对相同部分或具有相似功能的部分的重复解释。
在具有透光性能的衬底90上形成栅电极层91，在栅电极层91上形成栅绝缘层92。在交叠于栅电极层91上的栅绝缘层92上形成光催化剂材料95。在光催化剂材料95上形成掩模94。掩模94为抵抗电镀催化剂材料的掩模，并防止光催化剂材料将电镀催化剂材料吸附到其表面上。
使用来自光源98透射穿过具有透光性能的衬底90的光线99辐射该光催化剂材料95，其中该光源98位于具有透光性能的衬底90侧上。光线99透射穿过具有透光性能的衬底90以及栅绝缘层92，但该光线被阻拦而不透射穿过具有不透光性能的栅电极层91。因此，交叠在栅电极层91上的光催化剂材料95区域为不曝光区域，该光催化剂材料只有在曝光区域才能被光线激活，从而分解和除去将在其上形成的掩模。在光催化剂材料95中，曝光区域内的光催化剂材料86a和光催化剂材料86b被激活，光催化剂材料86a和光催化剂材料86b上的掩模94被分解及除去。另一方面，在光催化剂材料95中，栅电极层91上未曝光区域内的掩模未被除去，保留下来形成掩模85b。在上述步骤中，使用光催化剂材料95的光催化功能将掩模94加工成掩模85a、掩模85b、以及掩模85c，且光催化剂材料86a和光催化剂材料86b被曝光(见图2B)。
在本实施例模式中，从光源98发射的光线99具有特定的波长，从而能够利用光催化剂材料的光催化功能而分解掩模94，因此仅仅通过光线99辐射无法除去掩模94，掩模94仍保留形成掩模85a和掩模85c。然而，使用波长短于光线99的高能光线，可以分解并除去被光线99辐射的区域中的掩模94。在本实施例模式中，光线99的波长应能够透射穿过具有透光性能的衬底90以及栅绝缘层92，且这种波长不能够透射穿过栅电极层91，因此可以根据所使用的材料而恰当地确定光线99的波长。在本发明中，光线波长的选择范围较宽，这是因为光催化剂材料改善了处理光线的性能。
因为掩模94是由受光线辐射引起的光催化效应可分解和除去的材料形成，且掩模94用作抵抗电镀催化剂材料的掩模，因此掩模94优选地为包含基本上不吸附电镀催化剂材料的有机材料的薄膜。该掩模理想厚度为小于10nm，恰当地为几个纳米。这种薄掩模所使用的材料可采用含有硅烷偶联剂的材料。
该硅烷偶联剂的化学表达式为：Rn-Si-X(4-n)(n＝1，2，3)。这里，R代表包含相对惰性基团例如烷基的材料。X包含诸如卤素的水解基团、甲氧基团、乙氧基团、或者通过羟基或吸附水可缩合在基底材料表面上的乙酰氧基团。
硅烷偶联剂的典型示例可使用R为氟烷基的氟基硅烷偶联剂(氟烷基硅烷(下文中称为FAS))。FAS中R的结构表达式为(CF3)(CF2)X(CH2)Y(X为0至10的整数，Y为0至4的整数)。当多个R或X与Si键合时，R或X可以相同或互不相同。典型的FAS可使用下述材料：十七烷氟代四氢癸基三乙氧基甲硅烷、十七烷氟代四氢癸基三氯硅烷、十三烷氟代四氢辛基三氯硅烷或三氟醚丙基三甲氧基硅烷。注意，在本实施例模式中可以使用FAS薄膜作为掩模94。
备选地，也可以使用包含烷基而在硅烷偶联剂的R中不提供碳氟基的材料。有机硅烷可以使用例如十八烷基三甲氧基硅烷等。
作为包含硅烷偶联剂的材料溶剂，可以使用烃基溶剂(例如n-戊烷、n-己烷、n-庚烷、n-辛烷、n-癸烷、二环戊烷、苯、甲苯、二甲苯、杜烯、茚、四氢化萘、十氢化萘、或异三十烷)、四氢呋喃等。
为了将电镀催化剂材料吸附到光催化剂材料86a和光催化剂材料86b上，光催化剂材料86a和光催化剂材料86b被浸没在包含电镀催化剂材料的溶液96内，从而将电镀催化剂材料97a和电镀催化剂材料97b吸附到光催化剂材料86a和光催化剂材料86b的表面上(见图2C)。这种情况下，被掩模85b覆盖的光催化剂材料表面并不吸附电镀催化剂材料，因此可以选择性地吸附电镀催化剂材料。调整包含电镀催化剂材料的溶液的pH值，优选地使用碱性溶液或酸性溶液将pH值调节为3至6。在本实施例模式中，电镀催化剂材料使用钯，可以使用诸如氯化钯(PdCl2)或氯化钯(II)钠(2NaCl·PdCl2)的化合物。由于使用诸如盐酸的酸水溶液溶解这种电镀催化剂材料，溶液的pH值变为不大于2。该pH值优选地为3至6(更为优选地为4至5)以获得足够数量的待吸附或沉积的电镀催化剂材料，因此，通过添加氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等调节该pH值。在本实施例模式中，作为包含电镀催化剂材料的溶液96，采用通过将氯化钯(II)(PdCl2)溶解到稀释盐酸并使用氢氧化钾将pH值调节为约4至6而产生的溶液。注意，本实施例模式中的浸没时间约为30秒至3分钟。
对于浸没方法没有限制，只要包含电镀催化剂材料的溶液96与光催化剂材料86a和光催化剂材料86b接触即可。因此，可以倾斜(或垂直地)放置具有透光性能的衬底90，并涂敷包含电镀催化剂材料的溶液96从而在光催化剂材料86a和光催化剂材料86b表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底并涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点，即使在使用大面积衬底时。
将电镀催化剂材料97a和电镀催化剂材料97b吸附到其表面上的光催化剂材料86a和光催化剂材料86b被浸没在包含电镀金属材料的电镀溶液87中，在电镀催化剂材料97a和电镀催化剂材料97b上生长金属薄膜，并控制浸没时间以到达预期薄膜厚度，由此以自对准的方式形成源电极层或漏电极层88a和源电极层或漏电极层88b(见图2D)。由于可以通过自对准的方式形成源电极层或漏电极层88a和源电极层或漏电极层88b而几乎不与栅电极层91交叠，因此该过程具有高的可控性。
在本实施例模式中，作为包含金属材料的电镀溶液87，使用了作为金属盐的硫酸镍(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。待沉积的金属薄膜为镍磷合金(NiP)薄膜。
电镀催化剂材料97a和电镀催化剂材料97b被吸附从而覆盖光催化剂材料86a和光催化剂材料86b的表面。由于沿多个方向和三维方向以及薄膜厚度方向形成电镀所产生的金属薄膜，因此源电极层或漏电极层88a以及源电极层或漏电极层88b形成覆盖光催化剂材料86a和光催化剂材料86b的上表面和侧表面，如图2D所示。
以源电极层或漏电极层88a及源电极层或漏电极层88b为掩模，刻蚀掩模86b和光催化剂材料95的被曝光的不需要部分，从而形成光催化剂材料89a和光催化剂材料89b。显然，新掩模可形成于该源电极层或漏电极层88a及源电极层或漏电极层88b上，随后刻蚀掩模85b以及光催化剂材料95的被曝光的不需要部分。在源电极层或漏电极层88a及源电极层或漏电极层88b上形成半导体层84(见图2E)。在本实施例模式中，使用并五苯形成该半导体层84。通过上述步骤，在本实施例模式中可以制造共面薄膜晶体管。
在本实施例模式中，通过背面光线曝光，使用光线选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将该电镀催化剂元素选择性地吸附到被曝光的光催化剂材料上，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
(实施例模式3)
参考图13A至13D解释本发明的实施例模式。本实施例模式为在实施例模式1的光催化剂材料上形成掩模的示例。因此省略了对相同部分或具有相似功能的部分的重复解释。
在具有透光性能的衬底70上形成栅电极层71，在栅电极层71上形成栅绝缘层72。在交叠于栅电极层71上的栅绝缘层72上形成光催化剂材料75。在光催化剂材料75上形成掩模74。掩模74为抵抗电镀催化剂材料的掩模，并防止光催化剂材料将电镀催化剂材料吸附到其表面上。
在本实施例模式中，通过小滴释放方法释放包含作为光催化剂材料的氧化钛的液体成分，并通过干燥和/或烘焙固化该液体成分以形成光催化剂材料75，并形成FAS薄膜作为掩模74(见图13A)。
为了在光催化剂材料75上沉积电镀催化剂材料，在将光催化剂材料75浸没到包含电镀催化剂材料的溶液76中时，使用来自光源78透射穿过具有透光性能的衬底70的光线79辐射该光催化剂材料75，其中该光源78位于具有透光性能的衬底70侧上。光线79透射穿过具有透光性能的衬底70以及栅绝缘层72，但该光线被阻拦而不透射穿过具有不透光性能的栅电极层71。因此，交叠在栅电极层71上的光催化剂材料75的区域为不曝光区域，该光催化剂材料只有在曝光区域才能被光线激活从而分解和除去形成在其上的掩模。在光催化剂材料75内，曝光区域被激活，形成在该曝光区域上的掩模74被分解和除去。另一方面，在光催化剂材料75中，栅电极层71上未曝光区域内的掩模未被除去，保留下来形成掩模73b。在该步骤中，使用光催化剂材料75的光催化功能将掩模74加工成掩模73a、掩模73b、以及掩模73c，且曝光区域内的光催化剂材料75被曝光。被曝光的光催化剂材料与包含电镀催化剂材料的溶液76接触，并通过其光催化功能将电镀催化剂材料77a和电镀催化剂材料77b选择性地沉积在其表面上(见图13B)。
通过背面光线曝光，使用光线选择性地辐射光催化剂材料，从而如实施例模式1所述地沉积该电镀催化剂材料，但是在该实施例模式中掩模可以进一步结合。该电镀催化剂材料不沉积光催化剂材料75上未被掩模73b覆盖的区域，可以保证高可控性地制造电镀催化剂材料77a和电镀催化剂材料77b。
对于光催化剂材料被上述的光辐射激活且利用了光催化剂材料的光催化功能的情形，则不一定需要调整包含电镀催化剂材料的溶液的pH值。光线79设置为具有能够产生光催化剂材料75的光催化功能的波长，并根据光线能量而恰当地调整光辐射时间和浸没时间。在本实施例模式中，光催化剂材料75使用氧化钛，因此光线79使用紫外光线进行辐射。
当使用光催化功能时，无需在包含电镀催化剂材料的溶液中添加氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等以控制pH值。因此，使用光催化功能的优点为，根据半导体层的材料无需使用诸如氢氧化钾(KOH)的有负面影响的材料。
对于浸没方法没有限制，只要包含电镀催化剂材料的溶液76与光催化剂材料75接触即可。因此，可以倾斜(或垂直地)放置衬底70，并涂敷包含电镀催化剂材料的溶液76从而在具有透光性能的衬底70上的光催化剂材料75表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底并涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点，即使在使用大面积衬底时。
将电镀催化剂材料77a和电镀催化剂材料77b吸附到表面上的光催化剂材料75被浸没在包含电镀金属材料的电镀溶液80中，在电镀催化剂材料77a和电镀催化剂材料77b上生长金属薄膜，并控制浸没时间以到达预期薄膜厚度，由此以自对准的方式形成源电极层或漏电极层81a和源电极层或漏电极层81b(见图13C)。由于可以通过自对准的方式形成源电极层或漏电极层81a和源电极层或漏电极层81b而几乎不与栅电极层71交叠，因此该过程具有高的可控性。
在本实施例模式中，作为包含金属材料的溶液80，使用了作为金属盐的硫酸镍(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。待沉积的金属薄膜为镍磷合金(NiP)薄膜。
电镀催化剂材料77a和电镀催化剂材料77b被吸附从而覆盖光催化剂材料75的表面。由于沿多个方向和三维方向以及薄膜厚度方向形成通过电镀所产生的金属薄膜，因此形成源电极层或漏电极层81a以及源电极层或漏电极层81b以覆盖光催化剂材料75的上表面和侧表面，如图13C所示。
以源电极层或漏电极层81a及源电极层或漏电极层81b为掩模，刻蚀掩模73b和光催化剂材料75的被曝光的不需要部分，从而形成光催化剂材料82a和光催化剂材料82b。显然，新掩模可形成于该源电极层或漏电极层81a及源电极层或漏电极层81b上，随后刻蚀光催化剂材料75的被曝光的不需要部分。在源电极层或漏电极层81a及源电极层或漏电极层81b上形成半导体层83(见图13D)。在本实施例模式中，使用并五苯形成该半导体层83。通过上述步骤，在本实施例模式中可以制造共面薄膜晶体管。
在本实施例模式中，通过背面光线曝光，使用光线选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将该电镀催化剂元素选择性地吸附到被曝光的光催化剂材料上，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
(实施例模式4)
图27A为示出根据本发明的显示面板的结构的俯视图。在具有绝缘表面的衬底2700上形成像素部分2701(其中像素2702排列成矩阵)、扫描线输入端2703、以及信号线输入端2704。可以根据各种规格设定像素的数目。对于XGA来讲，像素数目为1024×768×3(RGB)。对于UXGA的来讲，像素数目为1600×1200×3(RGB)，全规格高清晰显示的像素数目为1920×1080×3(RGB)。
通过使从扫描线输入端2703延伸的扫描线与从信号线输入端2704延伸的信号线交叉，形成像素2702矩阵。各个像素2702配置有开关元件以及连接到该开关元件的像素电极。该开关元件的典型示例为TFT。通过将该TFT的栅电极连接到扫描线并将该TFT的源极或漏极连接到该信号线，可由从外部输入的信号独立地控制各个像素。
图27A示出了通过外部驱动器电路控制其中将向扫描线和信号线输入信号的显示面板的结构。备选地，驱动器IC 2751可通过COG(玻璃上芯片)方法被安装在衬底2700上，如图28A所示。作为另一个安装模式，还可以使用TAB(卷带自动键合)方法，如图28B所示。该驱动器IC可形成于单晶半导体衬底上，或者可由玻璃衬底上的TFT形成该驱动器IC。在每个图28A和28B中，驱动器IC 2751连接到FPC 2750。
当像素中所提供的TFT是由具有高度结晶度的多晶(微晶)半导体制成时，可在衬底3700上形成扫描线驱动器电路3702，如图27B所示。在图27B中，附图标记3701表示像素部分，按照与图27A所示的相同方式由外部驱动器电路控制信号线驱动器电路。至于本发明中形成的TFT，当像素中所提供的TFT是由具有高迁移率的多晶(微晶)半导体、单晶半导体等制成时，可将扫描线驱动器电路4702和信号线驱动器电路4704集成在玻璃衬底4700上，如图27C所示。
参考图3A至9B解释本发明的实施例模式。更为特别地，解释了包含底部栅共面薄膜晶体管的显示装置的制造方法，其中该共面薄膜晶体管应用了本发明。图3A、4A、5A、6A、7A为显示装置的像素部分的俯视图。图3B、4B、5B、6B、7B为沿图3A、4A、5A、6A、7A中线A-C截取的截面视图，图3C、4C、5C、6C、7C为沿线B-D截取的截面视图。图8A和8B为显示装置的截面视图，图9A为俯视图。图9B为沿图9A中线L-K(包含线I-J)截取的截面视图。
衬底100可使用由硼硅酸钡玻璃、硼硅酸铝玻璃等制成的玻璃衬底、石英衬底、或者是能够承受该制造过程的处理温度的塑料衬底。使用CMP方法等抛光衬底100的表面从而平坦化该表面。在本实施例模式中，通过衬底100执行光线辐射处理，因此借助于能够透射该处理所使用的光线的材料，衬底100需要具有透光性能。
注意，可在衬底100上形成绝缘层。使用通过诸如CVD方法、等离子体CVD方法、溅射方法、或旋转涂敷方法的方法制成的含有硅的氮化物材料和/或氧化物材料的单层或叠层，形成该绝缘层。备选地可以使用丙烯酸、甲基丙烯酸或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芬芳聚酰亚胺、或聚苯并咪唑的耐热高分子化合物；或者硅氧烷树脂。注意，硅氧烷树脂对应于包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷具有由硅(Si)-氧(O)键形成的架构。至少包含氢的有机基团(例如烷基或芳烃)或者氟代基可用作取代基，或者至少包含氢及氟代基的有机基团可用作取代基。备选地，可采用诸如聚乙烯醇树脂和聚乙烯丁醛树脂等的乙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、线型酚醛树脂、丙烯酸树脂、密胺树脂或聚氨酯树脂的树脂材料。另外可以使用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、氟化亚芳香醚、或聚酰亚胺的有机材料，包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的合成材料等。另外，可以采用小滴释放方法、印刷方法(例如形成图形的丝网印刷或胶印印刷)、诸如旋转涂敷方法的涂敷方法、浸没方法等。不一定需要形成该绝缘层，但该绝缘层具有阻拦来自衬底100的沾污等的效果。
在本发明中，在使用光线辐射形成于衬底100上的光催化剂材料时，使用背光线曝光，从衬底100侧进行光线辐射以穿过衬底100，从而激活所形成的光催化剂材料。因此，需要使用能透射足够光线(光线的波长、能量等)以激活该光催化剂材料的材料来形成衬底100。
在衬底100上形成栅电极层103和栅电极层104。可以使用CVD方法、溅射方法、小滴释放方法等形成栅电极层103和栅电极层104。栅电极层103和栅电极层104可由从Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu中选择的元素或者包含前述元素为主要成分的合金或化合物材料制成。备选地，可以使用典型地为掺杂了诸如磷的杂质元素的多晶硅薄膜的半导体薄膜，或者使用AgPdCu合金。可以使用单层结构或者分层结构。例如，可以使用氮化钨(TiN)和钼(Mo)薄膜的两层结构，或者依次堆叠厚50nm的钨薄膜、厚500nm的铝和硅(Al-Si)合金薄膜、以及厚30nm的氮化钛薄膜的三层结构。另外，在三层结构的情形中，第一导电薄膜可使用氮化钨替代钨，第二导电薄膜可使用铝和钛(Al-Ti)的合金薄膜替代铝和硅(Al-Si)合金薄膜，第三导电薄膜可使用钛薄膜替代氮化钛薄膜。
在需要刻蚀工艺以形成栅电极层103和栅电极层104的情形中，可以在形成掩模之后通过干法刻蚀或湿法刻蚀执行该工艺。使用ICP(感应耦合等离子体)刻蚀方法并适当地调整刻蚀条件(施加于螺旋电极的电功率数量、施加于衬底侧上电极的电功率的数量、衬底侧上电极的温度等)，可以将电极层刻蚀成锥形。注意，刻蚀气体可以恰当地使用典型地为Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4等的氯基气体；典型地为CF4、SF6、NF3等的氟基气体；或O2。
通过选择性地释放合成物而形成该掩模。当以这种方式选择性地形成该掩模时，可以简化掩模图形的加工步骤。该掩模可以使用树脂材料，例如环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、线型酚醛树脂、密胺树脂或聚氨酯树脂。此外，采用小滴释放方法使用下述材料形成该掩模：诸如苯并环烷丁烯、聚对二甲苯、氟化亚芳香醚、或具有渗透性的聚酰亚胺的有机材料，通过硅氧烷基聚合物等的聚合而形成的化合物材料，包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等。备选地，可以使用包含光敏剂的商品抗蚀剂材料。例如，可以使用诸如线型酚醛树脂或萘醌重氮(naphthoquinone diazide)化合物的典型正型抗蚀剂，或者诸如基础树脂、二苯基硅二醇、或酸发生剂的负型抗蚀剂。无论使用何种材料，通过调整溶剂的浓度或者添加表面活性剂等，恰当地控制表面张力和粘度。
对于在该实施例模式中使用小滴释放方法形成掩模的情形，作为预处理而执行控制形成区域及其邻近区域的浸润性的处理。在本发明中，当使用小滴释放方法通过释放小滴而形成导电层或绝缘层时，通过控制导电层或绝缘层的形成区域及其邻近区域的浸润性，可以控制该导电层或绝缘层的形状。通过这种处理，可以高可控性地形成该导电层或绝缘层。根据待形成的导电层或绝缘层的形状而控制该浸润性。浸润性可以是相同的，或者使浸润性不同从而在形成区域内形成具有不同浸润性的多个区域。使用液体材料时，该步骤可以用作形成每个导电层或绝缘层的预处理。
在本实施例模式中，使用小滴释放工具形成栅电极层103和栅电极层104。小滴释放工具这个术语是对释放小滴的工具的统称，例如具有合成物释放开口的喷嘴，或者装备了单个或多个喷嘴的头部。小滴释放工具中所包含的喷嘴直径设为0.02μm至100μm(优选地不大于30μm)的范围，从该喷嘴释放的合成物的数量设为0.001pl至100pl(优选地为0.1pl至40pl，更为优选地不大于10pl)的范围。将被释放的合成物的数量随喷嘴直径成比例地增大。另外，待处理的物体与喷嘴释放开口之间的距离尽可能地短，从而将小滴释放到预期位置。优选地，将该距离设为约为0.1mm至3mm(更为优选地不大于1mm)的范围。
在图20中示出了用于小滴释放方法的小滴释放设备的一个模式。小滴释放工具1403的各个头部1405和1412连接到控制工具1407，由计算机1410控制该控制工具1407，从而可以形成预编程图形。例如可以基于形成于衬底1400上的标记1411而确定该形成位置。备选地，可基于衬底1400的边缘来固定参考点。由成像工具1404检测该参考点，并由图像处理工具1409将其转换成数字信号。接着，该数字信号被计算机1410识别以产生控制信号，该控制信号被传输到控制工具1407。作为成像工具1404，可以使用应用了电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器等。当然，有关待形成于衬底1400上的图形的信息被储存在存储介质1408中，基于该信息而将该控制信号传输到控制工具1407，使得可以分别控制小滴释放工具1403的每个头部1405和1412。通过导管分别将来自材料供应源1413和1414的待释放材料提供给头部1405和1412。
头部1405具有内部结构(包含如虚线1406所示的填充了液态材料的空间)以及作为释放开口的喷嘴。尽管没有示出，头部1412的内部结构和头部1405的内部结构相似。当头部1405和1412的喷嘴尺寸互不相同时，可以同时释放宽度不同的不同材料。同样，可以从一个头部分别释放导电材料、有机材料、无机材料等。在诸如层间薄膜的大范围内进行绘制时，可以从多个喷嘴同时释放一种材料从而提高生产能力，因此可以执行绘制。当使用大尺寸衬底时，头部1405和1412可以沿图20中箭头所示方向在衬底上自由移动，并可以自由地设置绘制区域。因此，可以在一个衬底上绘制多个相同图形。
在使用小滴释放方法制备薄膜(诸如绝缘膜或导电薄膜)的情形中，通过下述步骤制备该薄膜：释放包含被加工成颗粒的薄膜材料的合成物，通过烘焙而熔合或焊接该合成物并固化该合成物。许多通过溅射方法等形成的薄膜具有柱状结构，但许多按照该方式通过释放和烘焙包含导电材料的合成物而形成的薄膜具有多晶结构，该多晶结构具有大量的晶粒边界。
将从释放开口释放的合成物可使用溶解或者分散在溶剂中的导电材料。该导电材料对应于诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W或Al的金属的精细颗粒或分散的纳米颗粒、诸如Cd或Zn的金属的硫化物、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等的氧化物、卤化银等。该导电材料可以为这些材料的混合物。另外，透明导电薄膜在背光曝光时透射光线，因为该透明导电薄膜具有透光性能，但该导电薄膜可用作由不透光材料形成的分层主体。透明导电薄膜可以使用氧化铟锡(ITO)、包含氧化铟锡和氧化硅的氧化铟锡硅(ITSO)、有机铟、有机锡、氧化锌、氮化钛等。备选地，可以使用包含氧化锌(ZnO)的氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、掺镓(Ga)的ZnO、氧化锡(SnO2)、包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡等。然而，对于将从释放开口释放的合成物，考虑到比阻抗值，优选地使用溶解或者分散到溶剂中的金、银、铜之一的材料。更为优选地，使用低阻抗值的银或铜。然而，当使用银或铜时，另外提供阻挡膜作为阻拦杂质的对策。该阻挡膜可使用氮化硅薄膜或硼化镍(NiB)薄膜。
待释放的合成物为溶解或者分散在溶剂中的导电材料，该溶剂包含分散剂或者也称为粘合剂的热固性树脂。特别地，该粘合剂具有防止产生裂纹或者烘焙时的不均匀烘焙。因此，所形成的导电薄膜可包含有机材料。所包含的有机材料取决于加热温度、气氛、或时间。该有机材料为用作粘合剂、溶剂、分散剂以及金属颗粒涂层的有机树脂。该有机树脂的典型示例为诸如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、线型酚醛树脂、密胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、呋喃树脂、或者邻苯二甲酸二烯丙基树脂的有机树脂。
此外，可以使用具有多层的颗粒，其中导电材料涂敷了另一种导电材料。例如，可以使用三层结构的颗粒，其中铜涂敷了硼化镍(NiB)，并进一步涂敷了银。该溶剂可使用诸如乙酸丁酯或乙酸乙酯的酯、诸如异丙醇或乙醇的醇、诸如甲基乙基酮或丙酮的有机溶剂、水等。该合成物的粘度优选地为不大于20mPa·s(cp)。这样防止合成物干燥，并允许从释放开口光滑地释放该合成物。该合成物的表面张力优选为不大于40mN/m。然而，可根据所使用的溶剂和预计目的而恰当地控制该合成物的粘度等。例如，将ITO、有机铟或有机锡溶解或分散在溶剂中的合成物的粘度可设为5mPa·s至20mPa·s，将银溶解或分散在溶剂中的合成物的粘度可设为5mPa·s至20mPa·s，将金溶解或分散在溶剂中的合成物的粘度可设为5mPa·s至20mPa·s。
可通过堆叠多种导电材料而形成该导电层。另外，可首先以银为导电材料采用小滴释放方法，随后电镀铜等，由此形成该导电层。可通过电解电镀或化学(无电极)电镀方法执行该电镀。将衬底表面浸没在填充了包含电镀材料的溶液的容器内，由此执行电镀；备选地，可以倾斜(或垂直地)放置衬底，并涂敷包含电镀材料的溶液从而在衬底表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底通过涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点。
为了防止喷嘴阻塞并制造微小图形，导电材料颗粒的直径优选地尽可能地小，尽管该直径取决于各个喷嘴的直径、图形的预期形状等。优选地，导电材料颗粒的直径不大于0.1μm。通过诸如电解方法、雾化方法、湿法还原方法形成该合成物，所获得的颗粒尺寸通常约为0.01μm至10μm。然而，当使用气体蒸发方法时，受分散剂保护的纳米颗粒较微小，尺寸分别为约7nm，当使用涂层覆盖各个颗粒的表面时，纳米颗粒不会在溶剂中聚集，在室温下均匀地分散在该溶剂中，其行为和液体类似。因此，优选地使用涂层。
此外，可在低压下进行合成物释放的步骤。当在低压下执行该步骤时，优选地不在该导电材料的表面上形成氧化物薄膜等。在释放该合成物之后，可执行干燥和烘焙中任意一个或两个步骤。干燥和烘焙步骤都是热处理。例如，在100℃下干燥三分钟，在200℃至350℃的温度下烘焙15分钟至60分钟，干燥和烘焙分别具有不同的目的、温度、和时间长度。在下述条件下进行干燥和烘焙的步骤：在常压或低压下，使用激光辐射，快速热退火、使用加热炉的加热等。注意，该热处理的时间没有特别限制。可预先加热衬底，从而有利执行干燥和烘焙的步骤，尽管此时衬底的温度取决于衬底的材料等，该温度典型地为100℃至800℃(优选地为200℃至350℃)。通过这些步骤，纳米颗粒相互接触，通过外围树脂的硬化和收缩而加速熔合及熔接，而该合成物中的溶剂挥发或者通过化学途径除去该分散剂。
激光辐射可采用连续波或脉冲气体激光器或固态激光器。作为前者气体激光器，可使用准分子激光器、YAG激光器等。作为后者固态激光器，可使用掺杂了Cr、Nd等的YAG、YVO4、GdVO4等晶体的激光器等。注意，考虑到激光的吸收，优选地使用连续波激光器。此外，可以使用脉冲和连续波激光组合的激光辐射方法。然而，根据衬底100的热阻，优选地在几微秒到几十秒的瞬间内执行激光辐射的热处理，从而不损伤衬底100。通过下述步骤执行快速热退火(RTA)：快速提高温度，使用发射紫外至红外光线的红外灯或卤素灯在惰性气体气氛中在几微秒到几分钟的瞬间内进行加热。由于是瞬间地执行该热处理，只有最外面的薄膜基本上得到加热，而薄膜的下层不受影响。换句话说，诸如塑料衬底的低热阻衬底也不会受到影响。
使用小滴释放方法通过释放液体合成物形成栅电极层103和栅电极层104之后，通过压力挤压可平坦化该电极层的表面以改善平整度。至于挤压方法，可在表面上移动辊状物体而减小表面不平整，或者使用平坦的板状物体垂直地挤压该表面。可在挤压时执行加热步骤。备选地，使用溶剂等软化或熔化表面之后，用气刀消除表面的不平整。备选地可使用CMP方法抛光表面。当小滴释放方法产生不平整时，可执行该步骤以平坦化表面。
尽管使用导电层为示例解释使用上述小滴释放方法的薄膜制备方法，但释放、干燥及烘焙的条件、溶剂等以及详细解释也可应用于本实施例模式中形成的光催化剂材料和绝缘层。通过组合小滴释放方法，和使用旋转涂敷方法等涂敷整个表面的情形相比，可以降低成本。
接着，在栅电极层103和栅电极层104上形成栅绝缘层105。栅绝缘层105相对于执行辐射所使用的光线需要具有透光性能，因为在辐射光催化剂材料(将通过使用光线形成在栅绝缘层105上)时，光线要透射穿过该栅绝缘层。栅绝缘层105可由硅的氧化物材料或氮化物材料等制成，可为单层或叠层。在本实施例模式中，使用了氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、及氮化硅薄膜三层的叠层。备选地，可以使用这些薄膜或氧氮化硅薄膜的单层或者双层的叠层。优选地使用薄膜致密的氮化硅薄膜。使用小滴释放方法形成的导电层使用银、铜等时，当在导电层上形成氮化硅薄膜或NiB薄膜作为阻挡膜时，防止杂质扩散并平坦化该导电层的表面。为了形成致密的绝缘膜且低温下栅极漏电流更小，可在待形成的绝缘膜中混合包含诸如氩气的稀有气体元素的反应气体。
在形成显示装置或半导体装置中所包含的衬底、绝缘层、半导体层、栅绝缘层、层间绝缘层、另一个绝缘层、导电层等之后，通过等离子体处理氧化或者氮化衬底、绝缘层、半导体层、栅绝缘层、层间绝缘层的表面。当使用等离子体处理氧化或氮化半导体层和绝缘层时，该半导体层和绝缘层的表面得到调整，可获得比CVD方法或溅射方法形成的绝缘层更为致密的绝缘层。因此，可以抑制诸如针孔的缺陷，并可以改善半导体装置的特性等。可在诸如栅电极层、源导线层、或漏导线层的导电层上执行上述这种等离子体处理，通过氮化或氧化(或同时进行氮化和氧化)可以氮化或氧化该表面。
此外，在电子密度不低于1×1011cm-3且等离子体电子温度不大于1.5eV的上述气体气氛中进行该等离子体处理。更为特别地，在电子密度为1×1011cm-3至1×1013cm-3且等离子体电子温度为0.5eV至1.5eV的气氛中进行该等离子体处理。由于在(形成于衬底上的)待处理物体附近的等离子体电子密度高且电子温度低，可以防止对待处理物体的等离子体损伤。另外，由于等离子体电子密度高，不小于1×1011cm-3，因此通过氧化或氮化将被辐射的物体而形成的氧化物薄膜或氮化物薄膜的厚度均匀性等优于使用CVD方法、溅射方法等形成的薄膜，可以获得致密的薄膜。另外，由于等离子体电子温度低，不大于1.5eV，因此和传统的等离子体处理或热氧化方法相比，可以在更低的温度下进行氧化或氮化处理。例如，即使在低于100℃的温度下或者高于玻璃衬底的应变点进行等离子体处理，也可以充分地执行氧化或氮化处理。注意，作为形成等离子体的频率，可使用诸如微波(2.45GHz)的高频。注意，除非另外指出，否则就是在上述条件下进行等离子体处理。
在本实施例模式中，通过利用本发明的电镀方法制造源电极层和漏电极层。本实施例模式中使用的电镀方法为无电极电镀方法。在与栅电极层103或栅电极层104交叠的栅绝缘层105上形成光催化剂材料，该光催化剂材料吸附(沉积)用于源电极层和漏电极层的电镀催化剂材料。
此外，可以使用抗蚀剂掩模、蒸发掩模等加工该光催化剂材料的形状，或者可以与小滴释放(喷射)方法、印刷方法(诸如丝网(油印)印刷、胶印(平版)印刷、凸版印刷、或者凹版(凹刻)印刷)、给料器方法等组合。在本实施例模式中通过前述的小滴释放方法选择性地形成光催化剂材料，可以进一步简化制造过程。
在本实施例模式中，通过小滴释放方法选择性地形成光催化剂材料101a和光催化剂材料101b。利用小滴释放设备102a和小滴释放设备102b释放包含光催化剂材料的液体合成物以形成光催化剂材料101a和光催化剂材料101b(见图3A至3C)。通过干燥和/或烘焙固化光催化剂材料101a和光催化剂材料101b。在本实施例模式中，光催化剂材料使用氧化钛。使用小滴释放方法选择性地释放将氧化钛纳米颗粒分散在溶剂中的液体合成物，并通过干燥或热处理将该液体合成物固化成薄膜形状。在本说明书中，由小滴释放方法形成的薄膜(被描述为薄膜)根据其形成条件可能非常薄，该薄膜不一定维持薄膜的形状，例如可能具有不连续的岛状结构等。
该光催化剂材料可通过光催化功能而还原并沉积溶液中所包含的电镀催化剂材料。该光催化剂材料优选地为氧化钛(TiOx)、钛酸锶(SrTiO3)、硒化镉(CdSe)、钽酸钾(KTaO3)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钨(WO3)等。使用紫外区域(波长不大于400nm，优选地波长不大于380nm)的光线辐射该光催化剂材料可以引起光催化活性。
为了将电镀催化剂材料沉积到光催化剂材料101a和光催化剂材料101b上，光催化剂材料101a和光催化剂材料101b被浸没在包含电镀催化剂材料的溶液内，将电镀催化剂材料142a、电镀催化剂材料142b、电镀催化剂材料142c、及电镀催化剂材料142d分别沉积到光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的表面上(见图4A至4C)。这种情况下，使用来自光源140透射穿过衬底100的光线141辐射该光催化剂材料101a和光催化剂材料101b，其中该光源140位于衬底100侧上。光线141透射穿过衬底100以及栅绝缘层105，但该光线被阻拦而不透射穿过具有不透光性能的栅电极层103和栅电极层104。因此，交叠在栅电极层103或栅电极层104上的光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的区域为不曝光区域，该光催化剂材料只有在曝光区域才能被光线激活，从而通过其光催化功能而还原包含电镀催化剂材料的溶液中的电镀催化剂材料。因此电镀催化剂材料142a和电镀催化剂材料142b选择性地沉积在光催化剂材料101a的表面上，电镀催化剂材料142c和电镀催化剂材料142d选择性地沉积在光催化剂材料101b的表面上。另一方面，该电镀催化剂材料并不沉积在未曝光区域的光催化剂材料143a和光催化剂材料143b表面上。光线141设置为具有能够产生光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的光催化功能的波长，并根据光线能量而恰当地调整光辐射时间和浸没处理时间。在本实施例模式中，光催化剂材料101a和光催化剂材料101b使用氧化钛，因此光线141使用紫外光线进行辐射。
所使用的光线没有特殊限制，可以使用红外光线、可见光线和紫外光线中的一种或其组合。例如，可以使用从下述光源发射的光线：紫外灯、黑光、卤素灯、金属卤化物灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯、或者高压汞灯。这种情况下，可以将灯光源点亮必要的时间段或者多次点亮而用于辐射。
备选地，可以使用激光作为改性处理使用的光线，激光振荡器可以使用能够振荡紫外光线、可见光、或红外光线的激光振荡器。该激光振荡器可以使用诸如KrF、ArF、XeCl、Xe等的准分子激光振荡器，诸如He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF等的气体激光振荡器，使用诸如掺杂了Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的YAG、GdVO4、YVO4、YLF或YAlO3晶体的固态激光振荡器，或者是诸如GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等的半导体激光振荡器。在固态激光振荡器中，优选采用基波的一次谐波至五次谐波。
可以提供下述部件以调整灯光源的光线以及从激光振荡器发射的激光的形状或路径：快门、诸如反射镜或半反射镜的发射器、包含柱面透镜、凸透镜等的光学系统。此外，可以提供一个或多个灯光源或激光振荡器，可根据待辐射的物体(物体的材料、厚度等)而恰当地选择包含光源和待辐射衬底的光学系统的排列。
注意，在图4A至4C中，从多个光源发射的光线设成几乎与衬底100的表面垂直。
注意，可通过移动衬底而选择性地进行光线辐射，或者可以通过沿X和Y轴方向移动光线而进行光线辐射。在本示例中，光学系统优选使用光学多面体或检流计反射镜。
另外，该光线可以使用从灯光源发射的光线与激光的组合。可以使用灯辐射相对大面积的区域(进行曝光处理)，只使用激光辐射区域(进行高精度曝光处理)。按照这种方式执行光辐射处理，可以提高生产率，并可获得高精度加工的导线板、显示装置等。
当如前所述地通过光辐射激活光催化剂材料且使用光催化剂材料的光催化功能时，无需调节包含电镀催化剂材料的溶液的pH值。无需添加氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等以控制pH值。因此，使用光催化功能的优点为，根据半导体层的材料无需使用诸如氢氧化钾(KOH)的有负面影响的材料。
对于浸没方法没有限制，只要包含电镀催化剂材料的溶液与光催化剂材料101a及光催化剂材料101b接触即可。因此，可以倾斜(或垂直地)放置衬底100，并涂敷包含电镀催化剂材料的溶液从而在衬底100上的光催化剂材料101a及光催化剂材料101b的表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底并涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点，即使在使用大面积衬底时。
将电镀催化剂材料142a、电镀催化剂材料142b、电镀催化剂材料142c、及电镀催化剂材料142d吸附到其表面上的光催化剂材料101a和光催化剂材料101b被浸没在包含电镀金属材料的电镀溶液中，在电镀催化剂材料142a、电镀催化剂材料142b、电镀催化剂材料142c、及电镀催化剂材料142d上生长金属薄膜，并控制浸没时间以到达预期薄膜厚度，由此以自对准的方式形成源电极层或漏电极层109a、源电极层或漏电极层109b、源电极层或漏电极层110a、及源电极层或漏电极层110b(见图5A至5C)。由于可以通过自对准的方式形成源电极层或漏电极层109a、源电极层或漏电极层109b、源电极层或漏电极层110a、及源电极层或漏电极层110b而几乎不与栅电极层103和栅电极层104交叠，因此该过程具有高的可控性。
根据电镀金属材料而恰当地选择电镀催化剂材料。电镀催化剂材料可以使用钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)等。该电镀催化剂材料被溶解到溶液中，并被处理成包含电镀催化剂材料的溶液。
电镀金属材料可以使用镍(Ni)、镍合金(例如镍磷合金(NiP)、镍钴合金(NiCo)、镍钴磷合金(NiCoP)、镍铁磷合金(NiFeP)、或镍钨磷合金(NiWP))、铜(Cu)、金(Au)、钴(Co)、锡(Sn)等。
其它详细的电镀条件和实施例模式1相似。
在本实施例模式中，包含金属材料的电镀溶液60使用了作为金属盐的硫酸镍(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。待沉积的金属薄膜为镍磷合金(NiP)薄膜。
沉积电镀催化剂材料142a、电镀催化剂材料142b、电镀催化剂材料142c、及电镀催化剂材料142d以覆盖光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的表面。由于沿多个方向和三维方向以及薄膜厚度方向形成通过电镀所产生的金属薄膜，因此源电极层或漏电极层109a、源电极层或漏电极层109b、源电极层或漏电极层110a、及源电极层或漏电极层110b形成覆盖光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的上表面和侧表面，如图5A至5C所示。
以源电极层或漏电极层109a、源电极层或漏电极层109b、源电极层或漏电极层110a、及源电极层或漏电极层110b为掩模，刻蚀光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的被曝光的不需要部分，从而形成光催化剂材料115a、光催化剂材料115b、光催化剂材料116a、及光催化剂材料116b。显然，新掩模可形成于源电极层或漏电极层109a、源电极层或漏电极层109b、源电极层或漏电极层110a、及源电极层或漏电极层110b上，随后刻蚀光催化剂材料101a和光催化剂材料101b的被曝光的不需要部分。
采用小滴释放方法由抗蚀剂或者诸如聚酰亚胺的绝缘材料形成掩模。使用该掩模部分地曝光形成于栅绝缘层105之下的栅电极层104而进行刻蚀处理，从而在栅绝缘层105的一部分内形成穿孔125。可采用等离子体刻蚀(干法刻蚀)或湿法刻蚀执行该刻蚀过程，等离子体刻蚀适用于处理大面积衬底。作为刻蚀气体可使用诸如CF4或NF3的氟基气体或者诸如Cl2或BCl3的氯基气体，可以向刻蚀气体恰当地添加诸如He或Ar的惰性气体。备选地，当使用大气压力放电来执行刻蚀过程时，可局部地执行放电加工，这种情况下不需要在衬底整个表面上形成掩模层。
也可以通过选择性地释放合成物而形成用于刻蚀形成穿孔125的掩模。当以这种方式选择性地形成掩模时，可以简化开口形成过程。该掩模可以使用诸如环氧树脂、酚醛树脂、线型酚醛树脂、丙烯酸树脂、密胺树脂或聚氨酯树脂的树脂材料。备选地，可以使用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、氟化亚芳香醚、或聚酰亚胺的有机材料；通过硅氧烷基的聚合物的聚合作用制成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的合成材料等通过小滴释放方法来形成掩模。备选地，可以使用包含光敏剂的商品抗蚀剂材料。例如，可以使用诸如线型酚醛树脂或萘醌重氮化合物(光敏剂)的典型正型抗蚀剂，或者诸如基础树脂、二苯基硅二醇、或酸发生剂的负型抗蚀剂。无论使用何种材料，通过调整溶剂的浓度或者添加表面活性剂等，恰当地控制表面张力和粘度。
使用小滴释放设备将包含导电材料的液体合成物释放到栅绝缘层105上，从而形成导线层111、导线层113、以及导线层114(见图6A至6C)。导线层111还用作源导线层或漏导线层，导线层111形成为接触且电连接到该源电极层或漏电极层109a。导线层114形成为接触源电极层或漏电极层109b和栅电极层104，并在形成于栅绝缘层105内的穿孔125内电连接到源电极层或漏电极层109b和栅电极层104。导线层113还用作电源线，形成为接触并电连接到源电极层或漏电极层110b(见图6A至6C)。还在导线层113、栅绝缘层105、以及栅电极层104的堆叠区域内形成电容器。
使用本实施例模式中所述的小滴释放方法形成导线层111、导线层113、以及导线层114的导电材料可以使用包含Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等金属颗粒为主要成分的合成物。另外，可以组合具有透光性能的氧化铟锡(ITO)、包含氧化铟锡和氧化硅的氧化铟锡硅(ITSO)、有机铟、有机锡、氧化锌、氮化钛等。
备选地，通过将PVD方法、CVD方法、蒸发方法等形成的导电薄膜刻蚀成预期形状，由此形成导线层111、导线层113、以及导线层114。此外，可以通过印刷方法、电解电镀方法等在预定位置选择性地形成导线层。另外，可以使用回流方法或波纹(damascene)方法。可以使用诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr或Ba的元素，这些元素的合金或其氮化物形成该导线层。
接着，形成半导体层。如果需要，可以形成具有一种导电类型的半导体层。可以制造包含配置有n型半导体层的n沟道TFT的NMOS结构、包含配置有p型半导体层的p沟道TFT的PMOS结构、以及包含n沟道TFT和p沟道TFT的CMOS结构。也可以在半导体层中形成杂质区域(通过添加赋予导电性的元素)而形成n沟道TFT或p沟道TFT。通过使用PH3气体执行等离子体处理，由此给半导体层赋予导电性，而非形成n型半导体层。
用于制备该半导体层的材料可以使用：通过气相生长方法或溅射方法使用典型地为硅烷或锗烷的半导体材料制造的非晶半导体(下文中也称为“AS”)、利用光能或热能来晶化非晶半导体而形成的多晶半导体、半非晶(也称为微结晶或微晶)半导体(下文中也称为“SAS”)等。可以使用溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等制备该半导体层。
SAS这种半导体具有介于非晶结构和结晶结构(包含单晶和多晶)之间的中间结构并具有自由能稳定的第三态，且SAS包含具有短程有序和晶格畸变的结晶区域。通过辉光放电分解(等离子体CVD)包含硅的气体，由此形成SAS。包含硅的该气体使用SiH4。备选地，包含硅的该气体可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，可以混合F2或GeF4。可以使用H2，或者H2与一种或多种稀有气体元素He、Ar、Kr、和Ne稀释包含硅的该气体。另外，对于该半导体层，可以在使用氟基气体形成的SAS层上形成由氢基气体形成的SAS层。
该非晶半导体典型地为氢化非晶硅，该结晶半导体典型地为多晶硅等。多晶硅(多晶性的硅)包含所谓的高温多晶硅(包含在800℃或者更高的加工温度下形成的多晶硅为主要成分)、所谓的低温多晶硅(包含在低于600℃的加工温度下形成的多晶硅为主要成分)、以及通过添加促进晶化等的元素而结晶形成的多晶硅等。当然，如前所述，可以使用半非晶半导体，或者在部分半导体层内包含结晶相的半导体。
此外，该半导体的材料可以使用诸如GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN或SiGe的化合物半导体以及诸如硅(Si)或锗(Ge)的元素。另外，可以使用作为氧化物半导体的氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等。该半导体层使用ZnO时，栅绝缘层可以使用Y2O3、Al2O3、TiO2及其叠层等，该栅电极层、源电极层、及漏电极层可以使用ITO、Au、Ti等。另外，可向ZnO添加In、Ga等。
在半导体层使用结晶半导体层的情形中，该结晶半导体层的制造方法可采用激光晶化方法、热晶化方法、使用促进结晶的元素例如镍的热晶化方法等。可以使用激光辐射来晶化作为SAS的微晶半导体，从而提高结晶度。在未引入促进结晶的元素的情况下，在使用激光辐射非晶硅薄膜之前，通入氢气，在氮气气氛中500℃加热该非晶硅薄膜一个小时直到该非晶硅薄膜中包含的氢的浓度为1×1020atoms/cm3。这是因为，包含太多氢的非晶硅薄膜在受激光辐射时会受到损伤。
可以使用任何方法将金属元素引入该非晶半导体层，只要该方法能够使该金属元素存在于该非晶半导体层表面上或其内部。例如，可以采用溅射方法、CVD方法、等离子体处理方法(包含等离子体CVD方法)、吸附方法、或者涂敷金属盐溶液的方法。在这些方法当中，从容易控制金属元素浓度的角度考虑，使用溶液的方法是简单、容易、且优选的。优选地使用氧气气氛中的UV光线辐射、热氧化方法、使用包含羟基的过氧化氢或臭氧水的处理等方法形成氧化物薄膜，从而改善该非晶半导体层表面的浸润性并将水溶液扩展到非晶半导体层的整个表面上。
通过向非晶半导体层添加促进结晶的元素(也称为催化剂元素或金属元素)并在结晶步骤(在该步骤中使非晶半导体层结晶形成结晶半导体层)中执行热处理(550℃至750℃下3分钟至24小时)，由此执行该结晶。促进结晶的元素可以使用下述元素中的一种或多种：铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、铑(Ru)、钌(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)和金(Au)。
为了从结晶半导体层除去促进结晶的元素或者还原该元素，将包含杂质元素的半导体层制成与该结晶半导体层接触并被用作吸杂沉(gettering sink)。该杂质元素为赋予n型导电性的杂质元素、赋予p型导电性的杂质元素、或者是惰性气体元素。例如，可以使用下述元素中的一种或多种：磷(P)、氮(N)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硼(B)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、及氙(Xe)。在包含促进结晶的元素的结晶半导体层上形成包含惰性气体元素的半导体层，并执行热处理(550℃至750℃下3分钟至24小时)。在该结晶半导体层中促进结晶的元素移动到包含惰性气体元素的半导体层中，并除去或还原该结晶半导体层中促进结晶的该元素。之后，除去包含用作吸杂沉的惰性气体元素的半导体层。
热处理和激光辐射可以组合用于结晶该非晶半导体层。备选地，可以多次执行热处理和激光辐射之一。
另外，可以使用等离子体方法将该结晶半导体层直接形成于衬底上。备选地，可以使用等离子体方法在该衬底上选择性地形成结晶半导体层。
采用印刷方法、喷射方法、旋转涂敷方法、小滴释放方法等使用有机半导体材料形成该半导体层。这种情况下，由于不需要上述刻蚀步骤，因此可以减小步骤数目。该有机半导体材料可以使用低分子材料、高分子材料等，另外可以使用诸如有机色素的材料或导电高分子材料。本发明中使用的有机半导体材料优选地使用具有包含共轭双键架构的π电子共轭高分子材料。典型地，可以使用水溶性高分子材料，例如聚噻吩、聚芴、聚(3-甲基噻吩)、聚噻吩衍生物、或并五苯。
存在这样一种材料，即，在沉积可溶解的前驱体之后通过处理可形成该半导体层，该材料可以用作适用于本发明的有机半导体材料。注意，这种有机半导体材料可以使用聚噻吩乙烯、聚(2，5-噻吩乙烯)、聚乙炔、聚乙炔衍生物、聚丙炔乙烯等。
将前驱体转换成有机半导体时，除了热处理之外添加诸如氯化氢气体的反应催化剂。可以使用下述典型溶剂用于溶解可溶解的有机半导体材料：甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、苯甲醚、氯仿、二氯甲烷、γ丁内酯、丁基溶纤剂、环己胺、NMP(N-甲基-2-吡咯啉)、环己酮、2丁酮、二氧杂环乙烷、二甲基甲酰胺(DMF)、THF(四氢呋喃)等。
分别在源电极层或漏电极层109a和源电极层或漏电极层109b以及源电极层或漏电极层110a和源电极层或漏电极层110b上形成半导体层107和半导体层108。在本实施例模式中，使用并五苯形成该半导体层107和半导体层108。通过上述步骤，在本实施例模式中可以制造共面薄膜晶体管130和共面薄膜晶体管131(见图7A至7C)。
随后，将包含导电材料的合成物选择性地释放在栅绝缘层105上以形成第一电极层117(见图7A至7C)。当从衬底100侧发射光线时，使用包含下述材料的合成物形成预期图形并烘焙该图形，由此形成第一电极层117：氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、包含氧化锌(ZnO)的氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、掺镓(Ga)的ZnO、氧化锡(SnO2)、包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡等。在本实施例模式中，释放并烘焙包含ITO的合成物以形成第一电极层117。
描述了具有透光性能的导电材料的成分比例的示例。包含氧化钨的氧化铟的成分比例为，氧化钨1.0wt％，氧化铟99.0wt％。包含氧化钨的氧化铟锌的成分比例为，氧化钨1.0wt％，氧化锌0.5wt％，氧化铟98.5wt％。包含氧化钛的氧化铟的成分比例为，氧化钛为1.0wt％至5.0wt％，氧化铟为95.0wt％至99.0wt％。氧化铟锡(ITO)的成分比例为，氧化锡10.0wt％，氧化铟90.0wt％。氧化铟锌(IZO)的成分比例为，氧化锌10.7wt％，氧化铟89.3wt％。包含氧化钛的氧化铟锡的成分比例为，氧化钛5.0wt％，氧化锡10.0wt％，氧化铟85.0wt％。上述成分比例为示例，可以恰当地设置该成分比例。
即使使用诸如不透光金属薄膜的材料，使第一电极层117非常薄(优选地厚度为约5nm至30nm)以透射光线，藉此光线可透射穿过第一电极层117。可用于第一电极层117的金属薄膜为：由钛、钨、镍、金、铂、银、铝、镁、钙、锂、锌或其合金制成的导电薄膜，或者包含这些元素为主要成分的化合物材料(例如TiN、TiSiXNY、WSiX、WNX、WSiXNY、或NbN)形成的薄膜。
可以接受的是，只要第一电极层117电连接到源电极层或漏电极层110a即可，因此连接结构并不限于本实施例模式。可以采用这样的结构，即，在源电极层或漏电极层110a上形成用作层间绝缘层的绝缘层，且该绝缘层通过导线层电连接到第一电极层117。这种情况下，不除去该绝缘层而是在源电极层或漏电极层110a上形成和该绝缘层相对应的液体排斥材料，由此形成开口(接触孔)。当使用涂敷方法等随后涂敷包含绝缘材料的合成物时，该绝缘层形成于形成了液体排斥材料区域之外的区域。
通过加热、干燥等固化而形成该绝缘层之后，除去该液体排斥材料以形成开口。形成导线层以填充该开口，形成与该导线层接触的第一电极层117。由于不需要通过刻蚀形成该开口，因此该方法具有简化工艺的效果。
对于所产生的光线被发射到与衬底100侧对立侧的结构(制造顶部发光类型显示面板的情形中)，可以使用包含Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等的金属颗粒为主要成分的合成物。备选地，可以通过下述方法形成第一电极层117：使用溅射方法形成透明导电薄膜或反射导电薄膜、使用小滴释放方法形成掩模图形、并随后组合刻蚀过程。
可以使用CMP方法或者使用聚乙烯醇基多孔体进行清洗，由此抛光该第一电极层117，从而平坦化第一电极层117的表面。此外，在使用CMP方法抛光之后，可在第一电极层117的表面上执行紫外辐射、氧气等离子体处理等。
通过上述步骤，完成了用于显示面板的TFT衬底的制作，其中共面薄膜晶体管连接到衬底100上的第一电极层117。
接着选择性地形成绝缘层121(也称为间隔壁)。在第一电极层117上形成具有开口部分的绝缘层121。在本实施例模式中，在整个表面上形成绝缘层121，并使用抗蚀剂掩模等刻蚀和处理该绝缘层121。当使用小滴释放方法、印刷方法等(使用这些方法可以直接和选择性地形成绝缘层121)形成绝缘层121时，不一定需要进行刻蚀处理。通过本发明的预处理还可以将绝缘层121制成具有预期形状。
绝缘层121可由下述材料制成：氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、或另外的无机绝缘材料；丙烯酸、甲基丙烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芬芳聚酰胺、或聚苯并咪唑的耐热高分子材料；或硅氧烷树脂材料。还可以使用诸如丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂的光敏或非光敏材料形成该绝缘层121。优选地，绝缘层121形状的曲率半径连续变化。因此，将被形成于绝缘层121上的电致发光层122和第二电极层123的覆盖率得到改善。
使用小滴释放方法释放合成物而形成绝缘层121之后，通过压力挤压可平坦化该绝缘层121的表面以改善平整度。至于挤压方法，可在表面上移动辊状物体而减小表面不平整，或者使用平坦的板状物体垂直地挤压该表面。备选地，使用溶剂等软化或熔化表面之后，用气刀消除表面的不平整部分。还可使用CMP方法抛光表面。当小滴释放方法产生不平整时，可执行该步骤以平坦化表面。当通过该步骤改善平整度时，可以防止显示面板的显示不平整等，因此可以显示高清晰图像。
在衬底100上形成发光元件，其中该衬底为用于显示面板的TFT衬底(见图8A和8B)。
在形成电致发光层122之前，在200℃大气压力下执行热处理，从而除去第一电极层117和绝缘层121内或者吸附到其表面上的水分。优选地，在低压下，200℃至400℃下，优选地在250℃至350℃下执行热处理，并通过真空蒸发方法或小滴释放方法在低压下不暴露于空气地形成电致发光层122。
电致发光层122采用通过使用相应蒸发掩模等的蒸发方法选择性地形成发射红光(R)、绿光(G)、和蓝光(B)的材料。对于滤色片的情形，可通过小滴释放方法形成发射红光(R)、绿光(G)、和蓝光(B)的材料(低分子材料、高分子材料等)。小滴释放方法是优选的，因为可以不使用掩模而分别涂敷发射R、G、B光线的材料。第二电极层123叠层在电致发光层122上，由此完成了使用发光元件具有显示功能的显示装置。
尽管未示出，但提供钝化薄膜以覆盖第二电极层123是有效的。在形成显示装置时提供的钝化薄膜具有单层结构或多层结构。该钝化薄膜可以使用：包含氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO2)、氧氮化硅(SiON)、氮氧化硅(SiNO)、氮化铝(AlN)、氧氮化铝(AlON)、氮含量多于氧含量的氮氧化铝(AlNO)、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、或含氮的碳薄膜(CNX)的绝缘膜的单层，或者该绝缘膜的叠层。例如，可以使用含氮的碳薄膜(CNX)和氮化硅(SiN)的叠层。备选地，可以使用有机材料，例如，诸如苯乙烯聚合物的高分子材料的叠层。另外，可以使用硅氧烷材料(无机硅氧烷、有机硅氧烷)。
此时，该钝化薄膜优选地使用具有良好覆盖率的薄膜。碳薄膜特别是DLC薄膜是有效的。可在室温到100℃的温度范围形成该DLC薄膜，因此可以在具有低热阻的电致发光层上容易形成DLC薄膜。可由下述方法形成该DLC薄膜：等离子体CVD方法(典型地为RF等离子体CVD方法、微波CVD方法、电子回旋共振(ECR)CVD方法、热灯丝CVD方法等)、燃烧火焰方法、溅射方法、离子束蒸发方法、激光蒸发方法等。用于形成钝化薄膜的反应气体使用氢气以及烃基气体(例如CH4、C2H2、C6H6等)。通过辉光放电电离该反应气体，这些离子加速碰撞到施加了负自偏压的阴极，由此形成钝化薄膜。使用C2H4气体和N2气体作为反应气体，可形成CN薄膜。DLC薄膜对氧气具有高阻挡效应，可抑制电致发光层的氧化。因此，可以防止该电致发光层在随后的密封步骤中被氧化。
如图9B所示，形成密封剂136，并使用密封衬底145进行密封。之后，可将电连接到栅电极层103的导线层连接到用于外部电连接的柔性导线板。这适用于与导线层111电连接的源导线层。
使用填充剂135填充具有元件的衬底100与密封衬底145之间的间隙，并密封该间隙。正如实施例模式4中所描述的液晶材料那样，通过液滴方法用填充剂填充该间隙。除了填充剂135之外，还可以使用诸如氮气的惰性气体填充该间隙。另外，通过在显示装置内提供干燥剂，可以防止发光元件由于水分所致的恶化。干燥剂的位置可位于密封衬底145侧或者位于上方形成了元件的衬底100侧。备选地，干燥剂可设于形成于衬底内的凹陷中，该凹陷也是提供密封剂136的区域。当在对显示没有贡献的区域(例如密封衬底145的驱动器电路区域或者导线区域)提供该干燥剂时，即使干燥剂不透明也不会减小孔径比。另外，填充剂135可形成为包含吸附剂材料以具有干燥剂的功能。因此，完成了使用发光元件具有显示功能的显示装置的制造(见图9A和9B)。
FPC139附着到端电极层137以使用各向异性导电薄膜138将显示装置的内部电连接到显示装置的外部，从而电连接到端电极层137。
图9A为显示装置的俯视图。如图9A所示，使用密封剂136将像素部分150、扫描线驱动器区域151a和151b、以及连接区域153密封在衬底100和密封衬底145之间，在衬底100上提供形成了驱动器IC的信号线驱动器电路152。该驱动器电路区域配置有薄膜晶体管133和134，该像素部分配置有薄膜晶体管130和131。
在本实施例模式中，描述了使用玻璃衬底密封该发光元件的情形。密封处理是指防止发光元件吸收水分的处理。因此可以使用下述方法中的任意一种：使用盖层材料机械地密封发光元件的方法，使用热固性树脂或紫外固化树脂密封发光元件的方法，以及使用具有高阻挡能力的金属氧化物、金属氮化物等薄膜密封发光元件的方法。盖层材料可以使用玻璃、陶瓷、塑料或金属。然而，当光线发射到盖层材料侧时，该盖层材料需要具有透光性能。使用诸如热固性树脂或紫外固化树脂的密封剂将该盖层材料附着到该衬底上，其中该衬底上形成了上述发光元件；通过热处理或者紫外光线辐射处理固化该树脂，由此形成密封的间隙。在密封间隙内提供典型地为氧化钡的吸水材料也是有效的。该吸水材料可设于密封剂上或者间隔壁或外围部分上，从而不阻挡从发光元件发射的光线。另外，还可以使用热固性树脂或紫外固化树脂填充盖层材料和其上形成了发光元件的衬底之间的间隙。这种情况下，在热固性树脂或紫外固化树脂内添加典型地为氧化钡的吸水材料是有效的。
在本实施例模式中，尽管详细解释了开关TFT的单栅结构，但也可以采用诸如双栅结构的多栅结构。使用SAS或结晶半导体形成该半导体时，通过添加赋予一种导电类型的杂质而形成杂质区域。这种情况下，半导体层具有不同浓度的杂质区域。例如，该半导体层在与栅电极层交叠的区域和沟道形成区域附近具有低浓度杂质区域，在该区域之外具有高浓度杂质区域。
在本实施例模式中，可以如前所述地简化工艺过程。使用小滴释放方法直接在衬底上形成各种元件(部分)和掩模层，可以容易地制造显示面板，即使第五代或其后的玻璃衬底的边长大于1000mm。
在本实施例模式中，通过背面曝光选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将电镀催化剂元素吸附到被曝光的光催化剂材料，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
(实施例模式5)
参考图14A至19B解释本发明的实施例模式。更为特别地，解释了包含共面薄膜晶体管的显示装置的制造方法，其中该共面薄膜晶体管应用了本发明。图14A、15A、16A、17A、18A为显示装置的像素部分的俯视图。图14B、15B、16B、17B、18B为形成图14A、15A、16A、17A、18A的各个步骤中沿线E-F截取的截面视图。图19A为显示装置的俯视图，图19B为沿图19A中线O-P(包含线U-W)截取的截面视图。注意，描述了使用液晶材料作为显示元件的液晶显示装置的示例。因此省略了对相同部分或具有相似功能的部分的重复解释。
在本实施例模式中，在制造源电极层、漏电极层、电容器导线层、以及另一个导线层中采用应用了本发明的电镀方法。在衬底200上形成栅电极层203a和栅电极层203b，形成栅绝缘层207以覆盖栅电极层203a和栅电极层203b。
在本发明中，在使用光线辐射形成于衬底200上的光催化剂材料时，使用背光线曝光，从衬底200侧进行光线辐射以穿过衬底200，从而激活所形成的光催化剂材料。因此，需要使用能透射足够光线(光线的波长、能量等)以激活该光催化剂材料的材料形成衬底200。栅绝缘层207以及衬底200需要具有透光性能。另一方面，栅电极层203a和栅电极层203b作为掩模而阻挡背光曝光时的光线，因此这些栅电极层相对于所使用的光线来讲需要具有不透光性能。
可以使用CVD方法、溅射方法、小滴释放方法等形成栅电极层203a和栅电极层203b。栅电极层203a和栅电极层203b可由从Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu中选择的元素或者包含前述元素为主要成分的合金或化合物材料制成。备选地，可以使用典型地为掺杂了诸如磷的杂质元素的多晶硅薄膜的半导体薄膜，或者使用AgPdCu合金。可以使用单层结构或者分层结构。例如，可以使用氮化钨(TiN)和钼(Mo)薄膜的两层结构，或者依次堆叠厚50nm的钨薄膜、厚500nm的铝和硅(Al-Si)合金薄膜、以及厚30nm的氮化钛薄膜的三层结构。另外，在三层结构的情形中，第一导电薄膜可使用氮化钨替代钨，第二导电薄膜可使用铝和钛(Al-Ti)的合金薄膜替代铝和硅(Al-Si)合金薄膜，第三导电薄膜可使用钛薄膜替代氮化钛薄膜。
在需要刻蚀工艺以形成栅电极层203a和栅电极层203b的情形中，可以在形成掩模之后通过干法刻蚀或湿法刻蚀执行该工艺。使用ICP(感应耦合等离子体)刻蚀方法并适当地调整刻蚀条件(施加于螺旋电极的电功率数量、施加于衬底侧上电极的电功率的数量、衬底侧上电极的温度等)，可以将电极层刻蚀成锥形。注意，刻蚀气体可以恰当地使用典型地为Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4等的氯基气体；典型地为CF4、SF6、NF3等的氟基气体；或O2。
栅绝缘层207的制备方式和实施例模式1相似，可由硅的氧化物材料或氮化物材料等制成，可为单层或叠层。在本实施例模式中，使用了氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、及氮化硅薄膜三层的叠层。
在衬底200上源电极层、漏电极层、以及电容器导线层的各个形成区域内，形成光催化剂材料，该材料吸附用于源电极层、漏电极层、以及电容器导线层的电镀催化剂材料。在本实施例模式中，利用小滴释放设备202a和小滴释放设备202b释放包含光催化剂材料的液体合成物以形成光催化剂材料201a和光催化剂材料201b(见图14A和14B)。通过干燥和/或烘焙来固化光催化剂材料201a和光催化剂材料201b。在本实施例模式中，光催化剂材料使用氧化钛，溶剂使用水。
为了将电镀催化剂材料沉积到光催化剂材料201a和光催化剂材料201b上，光催化剂材料201a和光催化剂材料201b被浸没在包含电镀催化剂材料的溶液内，将电镀催化剂材料242a、电镀催化剂材料242b、电镀催化剂材料242c、及电镀催化剂材料242d沉积到光催化剂材料201a的表面上，将电镀催化剂材料244a和电镀催化剂材料244b沉积到光催化剂材料201b上(见图15A和15B)。这种情况下，使用来自光源240透射穿过衬底200的光线241辐射该光催化剂材料201a和光催化剂材料201b，其中该光源240位于具有衬底200侧上。光线241透射穿过衬底200以及栅绝缘层207，但该光线被阻拦而不透射穿过具有不透光性能的栅电极层203a和栅电极层203b。因此，交叠在栅电极层203a和栅电极层203b上的光催化剂材料201a和光催化剂材料201b的区域为不曝光区域，该光催化剂材料只有在曝光区域才能被光线激活，从而通过其光催化功能而还原包含电镀催化剂材料的溶液中的电镀催化剂材料。因此电镀催化剂材料242a、电镀催化剂材料242b、电镀催化剂材料242c和电镀催化剂材料242d选择性地沉积在光催化剂材料201a的表面上，电镀催化剂材料244a和电镀催化剂材料244b选择性地沉积在光催化剂材料201b的表面上。另一方面，该电镀催化剂材料并不沉积在处于未曝光区域中的光催化剂材料243a、光催化剂材料243b、光催化剂材料243c、以及光催化剂材料245的表面上。光线241设置为具有能够产生光催化剂材料201a和光催化剂材料201b的光催化功能的波长，并根据光线能量而恰当地调整光辐射时间和浸没时间。在本实施例模式中，光催化剂材料201a和光催化剂材料201b使用氧化钛，因此光线241使用紫外光线进行辐射。
当如前所述地通过光辐射激活光催化剂材料且使用光催化剂材料的光催化功能时，无需调节包含电镀催化剂材料的溶液的pH值。无需添加氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等以控制pH值。因此，使用光催化功能的优点为，根据半导体层的材料无需使用诸如氢氧化钾(KOH)的有负面影响的材料。
对于浸没方法没有限制，只要包含电镀催化剂材料的溶液与光催化剂材料201a及光催化剂材料201b接触即可。因此，可以倾斜(或垂直地)放置衬底200，并涂敷包含电镀催化剂材料的溶液从而在衬底200上的光催化剂材料201a及光催化剂材料201b表面上流淌。如果以倾斜(或垂直地)放置衬底并涂敷溶液的方式进行电镀，则具有使该步骤所用的设备微型化的优点，即使在使用大面积衬底时。
将电镀催化剂材料242a、电镀催化剂材料242b、电镀催化剂材料242c、及电镀催化剂材料242d、电镀催化剂材料244a以及电镀催化剂材料244b吸附到其表面上的光催化剂材料201a和光催化剂材料201b被浸没在包含电镀金属材料的电镀溶液中，在电镀催化剂材料242a、电镀催化剂材料242b、电镀催化剂材料242c、及电镀催化剂材料242d、电镀催化剂材料244a以及电镀催化剂材料244b上生长金属薄膜，并控制浸没时间以到达预期薄膜厚度，由此以自对准的方式形成源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、源电极层或漏电极层210、源电极层或漏电极层204、电容器导线层205、以及电容器导线层206(见图16A和16B)。由于可以通过自对准的方式形成源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、以及源电极层或漏电极层210而几乎不与栅电极层203a和栅电极层203b交叠，因此该过程具有高的可控性。
根据电镀金属材料而恰当地选择电镀催化剂材料。电镀催化剂材料可以使用钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)等。该电镀催化剂材料被溶解到溶液中，并被处理成包含电镀催化剂材料的溶液。
电镀金属材料可以使用镍(Ni)、镍合金(例如镍磷合金(NiP)、镍钴合金(NiCo)、镍钴磷合金(NiCoP)、镍铁磷合金(NiFeP)、或镍钨磷合金(NiWP))、铜(Cu)、金(Au)、钴(Co)、锡(Sn)等。
其它详细的电镀条件和实施例模式1相似。
在本实施例模式中，包含金属材料的电镀溶液使用了作为金属盐的硫酸镍六水合物(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。待沉积的金属薄膜为镍磷合金(NiP)薄膜。
电镀催化剂材料242a、电镀催化剂材料242b、电镀催化剂材料242c、电镀催化剂材料242d、电镀催化剂材料244a、以及电镀催化剂材料244b被沉积以覆盖光催化剂材料201a和光催化剂材料201b的表面。由于沿多个方向和三维方向以及厚度方向形成电镀所产生的金属薄膜，因此形成源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、源电极层或漏电极层210、源电极层或漏电极层204、电容器导线层205、以及电容器导线层206以覆盖光催化剂材料201a和光催化剂材料201b的上表面和侧表面，如图16A和16B所示。
对于如实施例模式2那样没有使用光线辐射以产生光催化剂材料的光催化功能而吸附该电镀催化剂材料的情况下，可以执行包含电镀催化剂材料的溶液的pH值调整。
根据半导体层使用的材料以及源电极层与漏电极层使用的材料的组合，可能出现电学特性的退化，例如无法导电或者阻抗增大。因此，需要恰当地选择半导体层使用的材料以及源电极层和漏电极层使用的材料。在本实施例模式中，使用电镀方法形成源电极层或漏电极层，因此可在该源电极层或漏电极层的表面上执行另一种金属材料的置换电镀。因此，通过在表面上形成其阻抗低于待堆叠的半导体层阻抗的材料，可以改善薄膜晶体管的电学特性。在本实施例模式中，源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、及源电极层或漏电极层210都是使用钯为电镀催化剂材料形成的镍磷合金。由于在本实施例模式中半导体层使用了作为有机半导体的并五苯，将相互接触的源电极层和漏电极层的材料优选地使用金。因此在本实施例模式中执行金的电镀，其中源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、及源电极层或漏电极层210的表面被金替代。此外，在本实施例模式中，源电极层或漏电极层204、电容器导线层205、以及电容器导线层206采用这种处理类似地电镀金。
源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、及源电极层或漏电极层210被浸没在包含金属材料金的电镀溶液中，从而在源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、源电极层或漏电极层210、源电极层或漏电极层204、电容器导线层205、以及电容器导线层206的表面上形成金属薄膜215、金属薄膜216、金属薄膜217、金属薄膜214、金属薄膜218、以及金属薄膜219，其中这些金属薄膜均为金薄膜(见图17A和17B)。
在本实施例模式中，在执行金电镀之前在硫酸溶液中进行激活。另外，在电镀之前使用纯水进行预热(80℃至90℃)浸没是有效地。本实施例模式中包含金作为金属材料的电镀溶液包含金属盐(氰化亚金钾、氯金酸)、配位剂(EDTA(乙二胺四乙酸)、夸德洛尔交联聚氨酯预聚物、柠檬酸盐、乳酸盐)、pH缓冲剂(氯化氨-氨水、磷酸盐-磷酸钠)等。另外，可添加活性金属离子(例如Zn、Co、Ni、Cu等的离子)以增大沉积速率并获得更厚的电镀薄膜。当需要添加活性金属离子时，还具有诸如改善光泽及粘附力的效应。
使用小滴释放设备释放包含导电材料的液体合成物，从而形成导线层221及导线层222(见图17A和17B)。导线层221还用作源导线层或漏导线层，并且形成为与金属薄膜214和金属薄膜215接触，从而将源电极层或漏电极层204电连接到源电极层或漏电极层208。导线层222形成为与金属薄膜219和金属薄膜218接触，从而将电容器导线层205电连接到电容器导线层206。
使用本实施例模式中所述的小滴释放方法形成导线层221及导线层222的导电材料可以使用包含Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等金属颗粒为主要成分的合成物。另外，可以组合具有透光性能的氧化铟锡(ITO)、包含氧化铟锡和氧化硅的氧化铟锡硅(ITSO)、有机铟、有机锡、氧化锌、氮化钛等。
备选地，通过将PVD方法、CVD方法、蒸发方法等形成的导电薄膜刻蚀成预期形状，可以形成导线层221及导线层222。此外，可以通过印刷方法、电解电镀方法等在预定位置选择性地形成该导线层。另外，可以使用回流方法或波纹方法。可以使用诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr或Ba的元素，这些元素的合金或其氮化物形成该导线层。
固体表面的浸润性受表面条件影响。如果形成对液体合成物具有低浸润性的材料，其表面区域对于该液体合成物的浸润性低(下文中称为低浸润性区域)。另一方面，如果形成对液体合成物具有高浸润性的材料，其表面区域对于该液体合成物的浸润性高(下文中称为高浸润性区域)。
改变浸润性也指改变液体合成物的接触角。当接触角大时，具有流动性的液体合成物不会在区域表面扩展，该表面排斥该合成物，因此表面不会被浸润。当接触角小时，具有流动性的合成物在表面扩展，表面被良好地浸润。因此，具有不同浸润性的区域具有不同的表面能。低浸润性的区域具有低的表面能，高浸润性的区域具有高的表面能。浸润性可以是均匀的，通过选择性地控制浸润性可以在衬底上形成浸润性不同的区域，例如高浸润性区域和低浸润性区域。
首先，影响和控制浸润性的材料可以使用包含碳氟基(碳氟链)或硅烷偶联剂的材料。该硅烷偶联剂的化学表达式为：Rn-Si-X(4-n)(n＝1，2，3)。在该化学表达式中，R代表包含相对惰性基团例如烷基的材料。X代表诸如卤素的水解基团、甲氧基团、乙酰氧基团、或者通过羟基或吸附水可缩合在基底材料表面上的乙酰氧基团。
该硅烷偶联剂使用R为氟烷基的氟基硅烷偶联剂(例如氟烷基硅烷(下文中称为FAS))，可以进一步降低浸润性。FAS中R的结构表达式为(CF3)(CF2)X(CH2)Y(X为0至10的整数，Y为0至4的整数)。当多个R或X与Si键合时，R或X可以相同或互不相同。典型的FAS可使用下述材料：十七烷氟代四氢癸基三甲氧基硅烷、十七烷氟代四氢癸基三氯硅烷、十三烷氟代四氢辛基三氯硅烷或三氟丙基三甲氧基硅烷。
可以使用包含烷基而在硅烷偶联剂的R中不提供碳氟链的材料。有机硅烷可以使用例如十八烷基三甲氧基硅烷等。
溶剂可以使用烃基溶剂(例如n-戊烷、n-己烷、n-庚烷、n-辛烷、n-癸烷、二环戊烷、苯、甲苯、二甲苯、杜烯、茚、四氢化萘、十氢化萘、或异三十烷)、四氢呋喃等。
另外可以使用具有碳氟链的材料(氟基树脂)。该氟基树脂可以使用下述材料：聚四氟乙烯(PTFE)或四氟乙烯树脂、全氟烷氧基树脂(PFA)或四氟乙烯全氟烷基醚共聚物树脂、全氟乙烯丙烯共聚物(PFEP)或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或四氟乙烯-乙烯共聚物树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂或偏二氟乙烯树脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)或聚三氟氯乙烯树脂、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)或聚三氟氯乙烯-乙烯共聚物树脂、聚四氟乙烯-全氟二恶茂共聚物(TFE/PDD)、聚氟乙烯(PVF)或氟乙烯树脂等。
此外，可对无机材料或有机材料进行使用CF4等离子体等的处理。
在本实施例模式中，描述了通过背光曝光激活光催化剂材料从而利用其光催化功能沉积电镀催化剂材料的示例。采用实施例模式2和3中在光催化剂材料上形成掩模的方法，该掩模保留在导线层221和导线层222的形成区域内。在形成导线层221和导线层222之前，使用不是穿过衬底200而是来自形成栅电极层等一侧的光线进行辐射，由此激活该光催化剂材料。使用光催化功能除去该光催化剂材料上的掩模，选择性地除去导线层221和导线层222的形成区域内的掩模。当所使用的掩模对形成导线层的导电材料具有液体排斥性时，包含导电材料的液体合成物被外围掩模排斥并不扩展，因此可以高可靠性地将导线层221和导线层222选择性地制成微小形状。
因此，优选地恰当地选择该掩模的材料并通过包含形成导线层的导电材料的合成物控制浸润性。可以根据待形成的导电层或绝缘层的线宽或图形形状而恰当地设置浸润性程度。
通过小滴释放方法使用并五苯形成导电层21，以便与位于源电极层或漏电极层208、源电极层或漏电极层209、及源电极层或漏电极层210上的金属薄膜215、金属薄膜216、以及金属薄膜217接触，从而形成共面薄膜晶体管220。另外，还形成电容器225。
在薄膜晶体管220和电容器225上形成绝缘层212和绝缘层213。绝缘层213用作平坦化薄膜。
可使用下述材料形成绝缘层212和绝缘层213：氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化铝(AlN)、氧氮化铝(AlON)、氮含量多于氧含量的氮氧化铝(AlNO)、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、含氮的碳薄膜(CN)、PSG(磷玻璃)、BPSG(硼磷玻璃)、铝土薄膜、聚硅氨烷、以及包含无机绝缘材料的其它物质。另外，可以使用硅氧烷树脂。可以使用光敏或非光敏有机绝缘材料，例如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂、苯并环丁烯、或低介电常数材料。
通过释放合成物形成绝缘层212及绝缘层213之后，通过压力挤压可平坦化绝缘层212及绝缘层213的表面以改善平整度。至于挤压方法，可在表面上移动辊状物体而减小表面不平整，或者使用平坦的板状物体垂直地挤压该表面。备选地，使用溶剂等软化或熔化表面之后，用气刀消除表面的不平整部分。还可使用CMP方法抛光表面。当制作方法产生不平整时，可执行该步骤以平坦化表面。当通过该步骤改善平整度时，可以防止显示面板的显示不平整等，因此可以显示高清晰图像。
随后，在绝缘层212及绝缘层213内形成到达金属薄膜217的开口，像素电极层235制成与源电极层或漏电极层210上的金属薄膜217接触。可以使用和前述第一电极层117相似的材料形成像素电极层235。在制造透光型液晶显示面板的情况下，可以使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡等。当然，可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、添加了氧化硅的氧化铟锡(ITSO)等。反射型金属薄膜可以使用由钛、钨、镍、金、铂、银、铝、镁、钙、锂或其合金等制成的导电薄膜。
可以使用蒸发方法、溅射方法、CVD方法、印刷方法、小滴释放方法等形成像素电极层235。在本实施例模式中，像素电极层235使用氧化铟锡(ITO)。
接着，使用印刷方法或旋转涂敷方法形成称为取向薄膜的绝缘层231以覆盖像素电极层235和绝缘层213。注意，可通过丝网印刷方法或胶印印刷方法选择性地形成绝缘层231。之后进行研磨处理。接着，使用小滴释放方法在形成像素的区域的外围形成密封剂282。
接着，将配置有用作取向薄膜的绝缘层233的对立衬底236、用作对立电极的导电层239、用作滤色片的着色层234、以及偏振片237附着到作为TFT衬底的衬底200，其间插入了垫片(spacer)281。通过提供具有液晶层232的空间，可以制造液晶显示面板(见图18A至19B)。偏振片238还形成于和形成了元件的衬底200侧相对立的一侧上。密封剂可与填充剂混合，另外对立衬底236可配置有屏蔽薄膜(黑矩阵)等。注意，形成液晶层的方法可采用给料器方法(液滴方法)或浸没方法(泵浦方法)，藉此在将具有元件的衬底200附着到对立衬底236之后通过毛细现象注入液晶。
参考图21解释使用给料器方法的液晶液滴方法。在图21所示的液晶液滴方法中，使用控制装置40、成像工具42、头部43、液晶33、标记35和45、阻挡层34、密封剂32、TFT衬底30、以及对立衬底20。使用密封剂32形成闭合环路，从头部43将液晶33一次或多次滴入该闭合环路。该液晶材料具有高的粘度时，连续地释放该液晶材料并且不间断地附着到液晶形成区域。另一方面，该液晶材料具有低的粘度时，间歇地释放该液晶材料，如图21所示地滴下小滴。此时，提供阻挡层34以防止密封剂32和液晶33相互反应。随后，在真空中相互附着这些衬底，执行紫外固化从而使间隙被液晶填充。备选地，可在TFT衬底侧上形成密封剂，并滴下液晶。
可通过分散几微米的颗粒而提供该垫片，然而在本实施例模式中，通过在衬底整个表面上形成树脂薄膜并随后刻蚀该薄膜，由此提供该垫片。在使用旋转器用这种垫片材料涂敷衬底之后，通过曝光及显影处理而将垫片材料制成预期图形。另外，使用清洁炉在150℃至200℃的温度进行加热而固化该图形。根据曝光及显影处理的条件，按照这种方式制造的垫片具有不同的形状。优选地该垫片为具有平顶部分的柱状，因为将对立衬底附着到该衬底时，可以保证液晶显示装置的机械强度。垫片的形状没有特别限制，可以是圆锥形或棱锥形。
形成连接部分，以将通过上述步骤形成的显示装置的内部与外部导线板相连。在大气压力或者接近大气压力的压力下使用氧气通过灰化处理除去该连接部分内的绝缘层。使用氧气以及氢气、CF4、NF3、H2O、及CHF3中的一种或多种气体执行该处理。在该步骤中，在使用对立衬底密封之后执行该灰化处理以防止由于静电所致的损伤或破坏，然而，当静电的影响很小时，可以在任何时刻进行该灰化处理。
随后为电连接到像素部分的端部电极层287提供FPC286，该FPC286为其间插入了各向异性导电层285的连接导线板。FPC286具有传输来自外部的信号或电势的功能。通过上述步骤，可以制造具有显示功能的液晶显示装置。
图19A为液晶显示装置的俯视图。如图19A所示，使用密封剂282将像素部分290和扫描线驱动器区域291a及291b密封在衬底200和对立衬底280之间，在衬底200上提供形成了驱动器IC的信号线驱动器电路292。在驱动器区域内提供具有薄膜晶体管283和284的驱动器电路。
由于薄膜晶体管283和284为n沟道薄膜晶体管，在本实施例模式中提供了包含薄膜晶体管283和284的NMOS电路作为外围驱动器电路。
在本实施例模式中，在驱动器电路区域中使用NMOS结构，从而用作反相器。对于这样仅使用PMOS结构或NMOS结构的情形，部分TFT的栅电极层连接到其源或漏电极层。
在本实施例模式中，尽管开关TFT具有双栅结构，但是也可以采用单栅结构或多栅结构。使用SAS或结晶半导体制作该半导体时，通过添加赋予一种导电类型的杂质而形成杂质区域。这种情况下，半导体层具有不同浓度的杂质区域。例如，该半导体层在与栅电极层交叠的区域和沟道形成区域附近具有低浓度杂质区域，在该区域之外具有高浓度杂质区域。
如前所述，本实施例模式中可简化工艺过程。另外，使用小滴释放方法直接在衬底上形成各种元件(部分)和掩模层，可以容易地制造显示面板，即使第五代或其后的玻璃衬底的边长大于1000mm。
在本实施例模式中，通过背面曝光选择性地辐射吸附电镀催化剂元素的光催化剂材料，从而将电镀催化剂元素吸附到被曝光的光催化剂材料，由此以自对准的方式形成源电极层和漏电极层。因此，不会产生由于掩模错位引起的缺陷形状等，可以高度可控地形成导线。因此，使用本发明可以高成品率地制造可靠性高的半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
(实施例模式6)
可以使用本发明制造薄膜晶体管，可以使用该薄膜晶体管制造显示装置。此外，当使用发光元件且使用n沟道晶体管作为驱动该发光元件的晶体管时，从该发光元件发射的光线可实现底部发光、顶部发光、以及双向发光中的任意一种。这里参考图12A至12C解释与每个发光类型相对应的发光元件的叠层结构。
在本实施例模式中，使用薄膜晶体管461、471和481，每个薄膜晶体管为实施例模式4中制造的共面薄膜晶体管。薄膜晶体管481设于具有透光性能的衬底480上，并包含栅电极层493、栅绝缘层497、半导体层496、源电极层或漏电极层487a、以及源电极层或漏电极层487b。以栅电极层493为掩模，通过背光曝光激活光催化剂材料495a和光催化剂材料495b，从而以自对准的方式通过电镀方法形成源电极层或漏电极层487a及源电极层或漏电极层487b。另外，在本实施例模式中，使用光催化剂材料或具有氨基的材料482也通过电镀方法形成栅电极层493，其中这些材料用于吸附或沉积电镀催化剂材料。
在形成于衬底上之后，光催化剂材料或具有氨基的材料482被加工成预期形状，或者使用小滴释放方法、印刷方法等选择性地形成光催化剂材料或具有氨基的材料482。通过光线辐射光催化剂材料而利用光催化功能时，可以使用掩模进行选择性光线辐射。在该衬底上形成的第一个物体为光催化剂材料或具有氨基的材料482。因此，通过下述方法可以高产量地制造精确半导体装置：在光催化剂材料或具有氨基的材料482(相对不受光掩模错位的影响)制备步骤中使用光掩模，随后使用背光曝光以自对准的方式形成源电极层或漏电极层。该光掩模可以使用如下掩模：为由透光材料制成的衬底提供由挡光材料制成的掩模。例如，光源使用紫外灯，衬底使用石英衬底，掩模使用由金属制成的金属掩模。在本实施例模式中通过小滴释放方法选择性形成光催化剂材料或具有氨基的材料482时，可以进一步简化制造过程。
首先参考图12A解释光线朝衬底480侧发射的情形，即底部发光的情形。这种情况下，依次堆叠接触源或漏电极层487b从而电连接到薄膜晶体管481的第一电极层484，电致发光层485、以及第二电极层486。光线所穿过的衬底480需要至少能够透射可见光。接着参考图12B解释将光线朝衬底460对立侧发射的情形，即顶部发光的情形。薄膜晶体管461的制造方式和上述薄膜晶体管相似。
电连接到薄膜晶体管461的源电极层或漏电极层462接触并电连接到第一电极层463。依次堆叠第一电极层463，电致发光层464、以及第二电极层465。源电极层或漏电极层462为反射金属层并反射光线，该光线从发光元件沿箭头所示向上方向发射。源电极层或漏电极层462和第一电极层463被堆叠，因此当第一电极层463由透光材料制成并透射光线时，光线被源电极层或漏电极层462反射，并随后发射到与衬底460相对立的一侧。当然，可以使用反射金属薄膜形成该第一电极层463。由于在发光元件中产生的光线被发射穿过第二电极层465，使用至少能够透射可见光的材料制备该第二电极层465。最后，参考图12C解释光线朝衬底470侧以及其对立侧发射的情形，即双向发光的情形。薄膜晶体管471也是沟道保护薄膜晶体管。电连接到薄膜晶体管471半导体层的源电极层或漏电极层477电连接到第一电极层472。依次堆叠第一电极层472，电致发光层473、以及第二电极层474。当使用至少能够透射可见光的材料形成第一电极层472和第二电极层474或者这些电极层制成其厚度能够透射光线时，可以实现双向发光。这种情况下，光线穿过的绝缘层和衬底470也需要能够至少透射可见光。
在图11A至11D中示出了可以应用于本实施例模式的发光元件的模式。图11A至11D分别示出了发光元件的结构。各个发光元件的结构为，电致发光层860被夹在第一电极层870和第二电极层850之间，其中该电致发光层860中混合了有机化合物和无机化合物。如图11A至11D所示，电致发光层860包含第一层804、第二层803、以及第三层802。
第一层804具有将空穴传输到第二层803的功能，并至少包含第一有机化合物以及对该第一有机化合物表现电子受主性能的第一无机化合物。重要的是，第一有机化合物和第一无机化合物不是简单地混合，该第一无机化合物对该第一有机化合物表现电子受主性能。该结构在原来几乎没有固有载流子的第一有机化合物中产生许多空穴载流子，因此可以获得极为优良的空穴注入性能和极为优良的空穴传输性能。
因此第一层804可以获得通过混合无机化合物得到的有利效果(例如热阻的改善)，还可以获得良好的电导率(特别地，第一层804内的空穴注入性能和空穴传输性能)。这种良好的电导率是有利的效应，在传统的空穴传输层(其中有机化合物和无机化合物简单地混合，相互之间没有电学作用)中无法获得这种效应。这种有利的效应致使驱动电压低于传统的情形。另外，由于可将第一层804制成更厚而不导致驱动电压增大，因此可以抑制由于灰尘等引起的元件短路。
如前所述由于在第一有机化合物中产生空穴载流子，因此该第一有机化合物优选地使用空穴传输有机化合物。空穴传输有机化合物的示例包含但不限于：酞菁(简写为H2Pc)、铜酞菁(简写CuPc)、氧钒酞菁(简写为VOPc)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)-三苯基胺(简写为TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯基胺(简写为MTDATA)、1，3，5-三[N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(简写为m-MTDAB)、N，N’-二苯基-N，N’-三(3-甲基苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(简写为TPD)、4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-联苯(简写为NPB)、4，4’-二{N-[二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}联苯(简写为DNTPD)、4，4’，4”-三(N-咔唑)三苯基胺(简写为TCTA)等。此外，在上述化合物中，诸如典型地为TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD及TCTA的芳族胺化合物可以容易地产生空穴载流子，并且为适用于第一有机化合物的化合物组。
另一方面，第一无机化合物可以是任何材料，只要该材料能够容易地接受来自第一有机化合物的电子，可以使用各种金属氧化物和金属氮化物。优选使用元素周期表中属于4至12族的任一族过渡金属的氧化物，因为这种过渡金属的氧化物容易表现电子受主性能。特别地，可以使用氧化钛、氧化锆、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化锌等。另外，在上述金属氧化物中，属于4至8族中任意一族的过渡金属的氧化物具有更高的电子受主性能，该氧化物为优选的化合物组。特别地，优选使用氧化钒、氧化钼、氧化钨、和氧化铼，因为可以采用真空蒸发形成这些氧化物且容易处理。
注意，可通过堆叠多层而形成第一层804，其中该多层中的每层包含前述的有机化合物和无机化合物的组合，或者可以进一步包含另一有机化合物或另一无机化合物。
接着，解释第三层802。第三层802具有将电子传输到第二层803的功能，并至少包含第三有机化合物以及对该第三有机化合物表现电子施主性能的第三无机化合物。重要的是，第三有机化合物和第三无机化合物不是简单地混合，且该第三无机化合物对该第三有机化合物表现电子施主性能。该结构在原来几乎没有固有载流子的第三有机化合物中产生许多电子载流子，因此可以获得极为优良的电子注入性能和极为优良的电子传输性能。
因此第三层802可以获得通过混合无机化合物得到的有利效果(例如热阻的改善)，还可以获得良好的电导率(特别地，第三层802内的电子注入性能和电子传输性能)。这种良好的电导率是有利的效应，在传统的电子传输层(其中有机化合物和无机化合物简单地混合，相互之间没有电学作用)中无法获得这种效应。这种有利的效应致使驱动电压低于传统的情形。另外，由于可将第三层802制成更厚而不导致驱动电压增大，因此可以抑制由于灰尘等引起的元件短路。
如前所述由于在第三有机化合物中产生电子载流子，因此该第三有机化合物优选地使用电子传输有机化合物。电子传输有机化合物的示例包含但不限于：三(8-羟基喹啉)铝(简写为Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简写为Almq3)、二(10-羧基苯[h]-喹啉)铍(简写为BeBq2)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚铝(简写为BAlq)、二[2-(2’-羟苯基)苯并二唑]锌(简写为Zn(BOX)2)、二[2-(2’-羟基苯)苯并噻唑]锌(简写为Zn(BTZ)2)、红菲绕啉(简写为BPhen)、浴铜灵(简写为BCP)、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-恶二唑(简写为PBD)、1，3-二[5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-恶唑-2基]苯(简写为OXD-7)、2，2’，2”-(1，3，5-苯基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简写为TPBI)、3-(4-二苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简写为TAZ)、3-(4-二苯基)-4-(4-乙基苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简写为p-EtTAZ)等。此外，在上述化合物中，诸如典型地为Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2等分别具有包含芳环的螯合配体的螯合金属络合物，典型地为BPhen、BCP等分别具有邻二氮杂菲架构的有机化合物，以及典型地为PBD、OXD-7等具有恶二唑架构的有机化合物可以容易地产生电子载流子，并且为适用于第三有机化合物的化合物组。
另一方面，第三无机化合物可以是任何材料，只要该材料能够容易地向第三有机化合物施主电子，则可以使用各种金属氧化物和金属氮化物。优选使用碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、碱金属氮化物、碱土金属氮化物、以及稀土金属氮化物，因为这些氧化物容易表现电子施主性能。特别地，可以使用氧化锂、氧化锶、氧化钡、氧化铒、氮化锂、氮化镁、氮化钙、氮化铱、氮化镧等。特别地，优选使用氧化锂、氧化钡、氮化锂、氮化镁和氮化钙，这是因为可以采用真空蒸发形成这些氧化物且容易处理。
注意，可通过堆叠多层而形成第三层802，其中该多层中的每层包含前述的有机化合物和无机化合物的组合，或者可以进一步包含另一有机化合物或另一无机化合物。
接着，解释第二层803。第二层803具有发光功能，并包含具有发光性能的第二有机化合物。第二层803还包含第二有机化合物。可以使用各种发光有机化合物和无机化合物形成第二层803。然而，由于认为和第一层804或第三层802相比，电流难以流过第二层803，因此第二层803的厚度优选地为约10nm至100nm。
该第二有机化合物没有特别的限制，只要为发光有机化合物即可，第二有机化合物的示例包含例如：9，10-二(2-萘基)蒽(简写为DNA)、9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(简写为t-BuDNA)、4，4’-二(2，2-联苯乙烯)联苯(简写为DPVBi)、香豆素30、香豆素6、香豆素545、香豆素545T、二萘嵌苯、红荧烯、periflanthene、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简写为TBP)、9，10-联苯蒽(简写为DPA)、5，12-联苯并四苯、4-二氰亚甲基-2-甲基-6-[p-(二甲胺)苯乙烯基]-4H-吡喃(简写为DCM1)、4-二氰亚甲基-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-y1)乙烯基]-4H-吡喃(简写为DCM2)、4-二氰亚甲基-2，6-二[p-(二甲胺)苯乙烯基]-4H-吡喃(简写为BisDCM)等。此外，也可以使用能够发射磷光的化合物，例如二[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶-N，C2’]铱(picolinate)(简写为FIrpic)、二{2-[3’，5’-二(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2’}铱(吡啶)(简写为Ir(CF3ppy)2(pic))、三(2-苯吡啶-N，C2’)铱(简写为Ir(ppy)3)、二(2-苯吡啶-N，C2’)铱(乙酰丙酮)(简写为Ir(ppy)2(acac))、二[(2-(2’-噻吩)吡啶-N，C3’)铱(乙酰丙酮)(简写为Ir(thp)2(acac))、二(2-苯基喹啉-N，C2’)铱(乙酰丙酮)(简写为Ir(pq)2(acac))、或二[2-(2’-苯并噻吩)吡啶-N，C3’]铱(乙酰丙酮)(简写为Ir(btp)2(acac))。
另外，除了单态激发发光材料之外，第二层803还可以使用包含金属络合物等的三态激发发光材料。例如，在红色发光像素、绿色发光像素、以及蓝色发光像素之间，由三态激发发光材料形成在相对较短时间内发光亮度减半的红色发光像素，由单态激发发光材料形成其它像素。三态激发发光材料具有这样的特性，即，为了获得相同亮度具有良好的发光效率和较小的功率消耗。换句话说，当使用三态激发发光材料形成红色发光像素时，只需对发光元件施加少量的电流，因此可靠性得到改善。为了实现低功率消耗，可由三态激发发光材料形成该红色发光像素和绿色发光像素，而由单态激发发光材料形成蓝色发光像素。使用三态激发发光材料形成绿光发光元件(对人眼具有高可见度)，可以进一步实现低功率消耗。
第二层803不仅包含产生光发射的上述第二有机化合物，还包含另外有机化合物。可以添加的有机化合物的示例包含但不限于前述的TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTA、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、BPhen、BCP、PBD、OXD-7、TPBI、TAZ、p-EtTAZ、DNA、t-BuDNA及DPVBi，还可进一步包含4，4’-二(N-咔唑)联苯(简写为CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑)苯基]苯(简写为TCPB)等。优选地，(除了第二有机化合物之外另外添加的)该有机化合物的激发能量大于第二有机化合物的激发能量，该有机化合物添加的数量大于第二有机化合物从而使第二有机化合物高效率地发光(可以防止第二有机化合物的浓缩淬灭)。备选地，所添加的该有机化合物的另一个功能为与该第二有机化合物一起发光(使得可以发白光等)。
第二层803的结构为，其中在各像素内分别形成具有不同发光波段的发光层，从而执行彩色显示。典型地，形成与R(红)、G(绿)、B(蓝)各发光颜色相对应的发光层。这种情况下，通过在像素的发光一侧上提供滤色片(透射特定波段的光)，可以改善颜色纯度并防止像素部分的镜面反射(眩光)。通过提供该滤色片，可以省略传统上认为是必须的圆偏振片等，由此减小从发光层发射的光线的损耗。另外，可以减小由于倾斜观看像素部分(显示屏幕)所引起的色调改变。
第二层803使用的材料优选地既可以为低分子有机发光材料，也可以为高分子有机发光材料。高分子有机发光材料具有比低分子材料大的物理强度。因此发光元件具有高耐久性。可以比较容易地制造使用高分子有机发光材料的发光元件，因为可以通过涂敷形成高分子有机发光材料。
由于发光颜色是由发光层的材料决定，通过选择材料可以形成发射预期颜色光线的发光元件。作为用于形成发光层的高分子电致发光材料，可使用聚对苯撑乙烯基材料、聚对苯撑基材料、聚噻吩基材料、或聚芴基材料。
作为聚对苯撑乙烯基材料，可以使用聚(对苯撑乙烯)[PPV]衍生物、聚(2，5-二烷氧-1，4)苯撑乙烯)[RO-PPV]、聚(2-(2′-乙基-六氧)-5-甲氧-1，4-苯撑乙烯)[MEH-PPV]、聚(2-二烷基苯基)-1，4-苯撑乙烯)[ROPh-PPV]等。聚对苯撑基材料可以使用聚对苯撑衍生物[PPP]、聚(2，5-二烷氧-1，4-苯撑)[RO-PPP]、聚(2，5-二六氧-1，4-苯撑)等。聚噻吩基材料可以使用聚噻吩衍生物[PT]、聚(3-烷基噻吩)[PAT]、聚(3-乙基噻吩)[PHT]、聚(3-环己基噻吩)[PCHT]、聚(3-环己基-4-甲基噻吩)[PCHMT]、聚(3，4-双环己基噻吩)[PDCHT]、聚[3-(4-辛基苯基)-噻吩][POPT]、聚[3-(4-辛基苯基)-2，2-并噻吩][PTOPT]等。聚芴基材料可以使用聚芴衍生物[PF]、聚(9，9-二烷基芴)[PDAF]、聚(9，9-二辛基芴)[PDOF]等。
第二无机化合物可以是任何无机化合物，只要第二有机化合物的发光不容易被该无机化合物淬灭即可，可以使用各种金属氧化物和金属氮化物。特别地，优选使用属于元素周期表中13或14族的金属的氧化物，因为第二有机化合物的发光不容易被这种氧化物淬灭，特别优选地使用氧化铝、氧化镓、氧化硅、和氧化锗。然而，第二无机化合物不限于此。
注意，可通过堆叠多层而形成第二层803，其中该多层中的每层包含前述的有机化合物和无机化合物的组合，或者进一步包含另外的有机化合物或另外的无机化合物。发光层的层结构可以改变，可以提供用于注入电子的电极层或者可以分散发光材料，而不是提供特定的电子注入区域或发光区域。这种改变是允许的，除非脱离本发明的精神范围。
使用上述材料形成的发光元件在施加正向偏压时发光。可以使用简单矩阵(无源矩阵)模式或有源矩阵模式驱动使用该发光元件形成的显示装置的像素。在任一模式中，通过在特定时间施加正向偏压而使各个像素发光，该像素在不发光状态下保持特定时间。在不发光状态下通过施加反向偏压，可以改善发光元件的可靠性。该发光元件存在在特定驱动条件下发光强度降低的退化模式，或者存在像素中不发光区域变大且亮度明显降低的退化模式。然而，通过交变驱动可以减缓退化的进展。因此可以改善发光装置的可靠性。交变驱动同时适用于数字驱动和模拟驱动。
因此可以在密封衬底上形成滤色片(着色层)。可通过蒸发方法或小滴释放方法形成该滤色片(着色层)。当使用滤色片(着色层)时，也可以实现高清晰显示。这是因为滤色片(着色层)可将R、G、B的发射光谱的宽峰校正成锐峰。
通过形成呈现单色发光的材料并组合滤色片或颜色转换层，可以实现全色显示。例如，可在密封衬底上形成该滤色片(着色层)或颜色转换层，随后将其附着到衬底。
当然，可以实现单色发光显示。例如，可以制成使用该单色光的大面积彩色显示装置。无源矩阵显示部分适用于面积彩色显示装置，主要在该显示部分上显示字符和符号。
选择第一电极层870及第二电极层850的材料时应该考虑功函数。根据像素结构，第一电极层870及第二电极层850可以为阳极或阴极。当驱动薄膜晶体管的极性为p沟道型时，第一电极层870用作阳极，第二电极层850用作阴极，如图11A所示。当驱动薄膜晶体管的极性为n沟道型时，第一电极层870可以用作阴极，第二电极层850可以用作阳极，如图11B所示。现在解释可用于第一电极层870和第二电极层850的材料。第一电极层870和第二电极层850之一优选地使用高功函数材料(特别地，功函数不低于4.5eV的材料)作为阳极，另一个电极层使用低功函数材料(特别地，功函数不高于3.5eV的材料)作为阴极。然而，由于第一层804具有较好的空穴注入性能和空穴传输性能，第三层802具有较好的电子注入性能和电子传输性能，第一电极层870和第二电极层850几乎不受功函数限制，因此该电极层可以使用各种材料。
图11A和11B所示的发光元件的结构为，通过第一电极层870提取光线；因此第二电极层850无需具有透光性能。第二电极层850可由主要包含Ti、TiN、TiSiXNY、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、NbN、Cr、Pt、Zn、Sn、In、Ta、Al、Cu、Au、Ag、Mg、Ca、Li或Mo，或包含这些元素为其主要成分的合金材料或化合物材料的薄膜，或它们的叠层薄膜制成，其总厚度为100nm至800nm。
可由蒸发方法、溅射方法、CVD方法、印刷方法、小滴释放方法等形成第二电极层850。
另外，当使用透光导电材料(和第一电极层870所使用的材料相同)形成第二电极层850时，也从第二电极层850提取光线，可以实现双向发光模式，其中从发光元件发射的光线朝第一电极层870侧和第二电极层850侧发射。
注意，通过改变第一电极层870和第二电极层850的类型，根据本发明的发光元件具有许多变形。
图11B示出了在电致发光层860内从第一电极层870侧开始，按顺序提供第一层802、第二层803和第三层804的情形。
如前所述，在本发明的发光元件中，夹在第一电极层870和第二电极层850之间的各层是由包含组合了有机化合物和无机化合物的层的电致发光层860制成的。该发光元件为有机-无机复合发光元件，配置有通过混合有机化合物和无机化合物而提供称为高载流子注入性能和载流子传输性能功能的层(即，第一层804和第三层802)，其中使用该有机化合物或无机化合物都无法获得这些功能。另外，第一层804和第三层802中需要将有机化合物和无机化合物组合，特别是当在第一电极层870侧上提供这些层时；当提供于第二电极层850侧上时，这些层可仅包含有机化合物和无机化合物中的一种。
另外，电致发光层860(其中混合了有机化合物和无机化合物)的制备可以采用各种方法。例如，该方法包含通过电阻加热蒸发有机化合物和无机化合物的共蒸发方法。此外，该共蒸发方法中，可以使用电子束(EB)蒸发无机化合物而使用电阻加热蒸发有机化合物。另外该方法还包含溅射无机化合物而电阻加热蒸发有机化合物从而同时沉积有机化合物和无机化合物的方法。此外，还可以使用湿法工艺制备该电致发光层。
类似地，可以采用通过电阻加热的蒸发、EB蒸发、溅射、湿法工艺等制备第一电极层870和第二电极层850。
在图11C中，图11A的结构中第一电极层870使用具有反射率的电极层，第二电极层850使用具有透光性能的电极层。从发光元件发射的光线被第一电极层870反射，接着透射穿过第二电极层850，并发射到外部。类似地，在图11D中，图11B的结构中第一电极层870使用具有反射率的电极层，第二电极层850使用具有透光性能的电极层。从发光元件发射的光线被第一电极层870反射，接着透射穿过第二电极层850，并发射到外部。本实施例模式可以与实施例模式1至5自由地组合。
(实施例模式7)
接着，解释将用于驱动的驱动器电路安装在根据实施例模式4至6制造的显示面板上的模式。
首先，参考图28A解释采用COG方法的显示装置。在衬底2700上提供用于显示字符、图像等信息的像素部分2701。将配置有多个驱动器电路的衬底划分成矩形，划分后的驱动器电路(也称为驱动器IC)2751被安装在衬底2700上。图28A示出了在驱动器IC2751的端部上安装多个驱动器IC2751和FPC2750的模式。另外，划分之后得到的尺寸与信号线侧上的像素部分的边长几乎相同，卷带可被安装在单个驱动器IC的端部上。
备选地，可以使用TAB方法。这种情况下，附着多个卷带，并将驱动器IC安装到卷带上，如图28B所示。和COG方法相似，将单个驱动器IC安装到单个卷带上。这种情况下，从强度的角度考虑，用于固定这些驱动器IC的金属片等优选地被附着在一起。
从提高生产率的角度考虑，优选地把将被安装到显示面板上的多个驱动器IC形成于边长为300mm至1000mm或边长大于1000mm的矩形衬底上。
也就是说，在衬底上形成多个电路图形，该多个电路图形中的每个电路图形包含作为一个单元的驱动器电路部分和输入输出端，并最后划分这些电路图形供使用。考虑到像素部分的边长或像素节距，该驱动器IC被制成长边为15mm至80mm且短边为1mm至6mm的矩形。备选地，该驱动器IC被制成具有和像素部分相同的边长，或者其边长等于像素部分的边长加上各个驱动器电路的边长。
IC芯片上驱动器IC的外部尺寸的优点为较长边的长度。当使用较长边的长度为15mm至80mm的驱动器IC时，根据像素部分需要安装的驱动器IC的数目小于使用IC芯片时的情形。因此可以提高制造成品率。在玻璃衬底上形成驱动器IC时，生产率并不会降低，这是因为驱动器IC不会受用作母体的衬底的形状限制。和从圆形硅晶片取出IC芯片的情况相比，这是显著的优点。
如图27B所示，当扫描线驱动器电路3702与衬底集成时，配置有信号线驱动器电路的驱动器IC被安装到像素部分3701之外的区域。该驱动器IC为信号线驱动器电路。为了形成和RGB全色相对应的像素部分，XGA级别需要3072个信号线，而UXGA级别需要4800个信号线。以这种数目形成的信号线在像素部分3701的端部被划分成多个块，并形成引线。这些信号线对应于驱动器IC的输出端的节距而聚集。
优选地由形成于衬底上的结晶半导体形成该驱动器IC。优选地通过连续波激光进行辐射形成该结晶半导体。因此可使用连续波固体或气体激光器，作为产生激光的振荡器。使用连续波激光时，晶体缺陷很少，因此可以使用具有大晶粒尺寸的多晶半导体层制造晶体管。另外，高速驱动是可能的，这是因为迁移率或响应速度是有利的，因此和传统元件相比可以进一步提高元件的工作频率。因此，由于特性变化小而可以获得高的可靠性。注意，为了进一步提高工作频率，晶体管沟道长度的方向优选地和衬底上激光的移动方向一致。这是因为，在使用连续波激光的激光晶化步骤中，当晶体管沟道长度的方向和衬底上激光移动方向几乎相互平行(优选地-30°至30°)时可以获得最高迁移率。注意，沟道长度方向对应于电流的流动方向，换句话说，沟道形成区域中电荷移动的方向。据此制造的晶体管具有包含多晶半导体层(其中晶粒沿该沟道方向延伸)的有源层，这意味着几乎沿着沟道方向形成晶粒边界。
为了执行激光晶化，优选地大幅减小激光的线宽，使激光形状(束斑)的宽度等于驱动器IC较短边的边长，即约为1mm至3mm。另外，为了保证使待辐射物体获得足够和有效的能量密度，被激光辐射的区域优选地为线形。这里使用的术语“线形”严格上说并不是指直线，而是指具有大横纵比(例如不小于2，优选地为10至10000)的长方形或阔椭圆形。因此，通过使激光形状(束斑)的宽度等于驱动器IC较短边的边长，可以提供具有改进生产率的显示装置制造方法。
如图28A和28B所示，可安装驱动器IC用作扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路。这种情况下，对于扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路来讲，优选使用具有不同规格的驱动器IC。
在像素部分中，信号线和扫描线相互交叉以形成矩阵，和各个相交部分相对应地排列晶体管。本发明的一个特征为，像素部分中排列的晶体管使用具有由非晶半导体或半非晶半导体制成的沟道部分的TFT。通过诸如等离子体CVD方法或溅射方法的方法形成该非晶半导体。可使用等离子体CVD方法在不高于300℃的温度下形成该半非晶半导体。可在短时间内形成制备晶体管所需的厚度，即使使用例如外部尺寸为550mm×650mm的非碱性玻璃衬底。制造大尺寸显示装置时，这种制造技术的特点是有效的。另外，通过使用SAS形成沟道形成区域，半非晶TFT可获得2cm2/Vsec至10cm2/Vsec的场效应迁移率。当应用本发明时，可以稳定地制造微小导线而不形成诸如短路的缺陷，这是因为可以高可控性地将图形制成预期形状。因此可以形成具有使像素充分工作所需的电学特性的TFT。因此，该TFT可以被用作像素的开关元件或者作为元件被包含在扫描线驱动器电路中。因此可以制造实现面板上系统的显示面板。
也可以使用具有由SAS形成的半导体层的TFT，将扫描线驱动器电路与衬底集成。使用具有由AS制成的半导体层的TFT时，驱动器IC可被安装成用作扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路。
这种情况下，对于扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路来讲，优选使用具有不同规格的驱动器IC。例如，包含在扫描线驱动器IC中的晶体管需要承受约30V的电压，然而驱动频率不高于100kHz，相对来讲不需要高速工作。因此，包含在扫描线驱动器中的晶体管的沟道长度(L)优选地设置成足够长。另一方面，信号线驱动器IC的晶体管需要承受仅约为12V的电压，然而3V下的驱动频率约为65MHz，并且需要高速工作。因此，优选地根据微米规则设置驱动器中包含的晶体管的沟道长度等。通过使用本发明，可以高可控性地形成微小图形。因此本发明足以应对这种微米规则。
安装驱动器IC的方法没有具体限制，可以使用COG方法、导线键合方法、或者TAB方法。
当驱动器IC和对立衬底的厚度相互相同时，其间的距离几乎固定，这有助于减小显示装置的整体厚度。使用相同材料制造这两个衬底时，即使在显示装置内出现温度变化时也不会产生热应力，并且由TFT形成的电路的特性不会受损伤。此外，如本实施例模式所述的，通过安装比IC芯片长的驱动器IC作为驱动器电路，可以减小一个像素部分上所安装的驱动器IC的数目。
如前所述，显示面板内可以包括驱动器电路。
(实施例模式8)
本实施例模式解释本发明的显示装置中所包含的保护电路的示例。
如图31A至31E所示，可在外部电路和内部电路之间形成保护电路2713。保护电路包含从TFT、二极管、电阻器元件、电容器元件等中选择的一种或多种元件。下文解释了保护电路的多个结构及其工作。首先，参考图31A至31E解释保护电路的等效电路的结构，其中该保护电路置于外部电路和内部电路之间并对应于一个输入端。图31A所示保护电路包含p沟道薄膜晶体管7220和7230、电容器元件7210和7240、以及电阻器元件7250。电阻器元件7250具有两个端子，向其中一个端子提供输入电压Vin(下文中称为Vin)，向另一个端子提供低电势电压VSS(下文中称为VSS)。
图31B为示出了保护电路的等效电路图，其中使用整流二极管7260和7270替代p沟道薄膜晶体管7220和7230。图31C为示出了保护电路的等效电路图，其中使用TFT 7350、7360、7370、7380替代p沟道薄膜晶体管7220和7230。另外，作为结构不同于上述结构的保护电路，图31D示出了包含电阻器7280和7290以及n沟道薄膜晶体管7300的保护电路。图31E所示保护电路包含电阻器7280和7290、p沟道薄膜晶体管7310、以及n沟道薄膜晶体管7320。通过提供该保护电路，可以防止可能的突然的冲击，并可防止元件击穿或损伤，从而改善可靠性。注意，优选地使用能够承受高压的非晶半导体制造具有前述保护电路的元件。本实施例模式可以与前述实施例模式相组合。
本实施例模式可以与实施例模式1至7中任何一个自由地组合。
(实施例模式9)
参考图10A至10F所示的等效电路图解释本实施例模式中所示显示面板的像素的结构。本实施例模式描述的示例为，将发光元件(EL元件)用作该像素的显示元件。
在图10A所示像素中，信号线710和电源线711、712、及713沿列方向排列，扫描线714沿行方向排列。该像素还包含作为开关TFT的TFT701、作为驱动器TFT的TFT703、作为电流控制TFT的TFT704、电容器元件702、以及发光元件705。
图10C所示像素具有与图10A所示像素相同的结构，不同之处为，TFT703的栅电极连接到沿行方向排列的电源线712。换句话说，图10A和图10C所示像素具有相同的等效电路图。然而，不同之处为电源线是由不同层内的导电层制成，图10A所示结构中电源线712沿列方向排列，图10C所示结构中电源线712沿行方向排列。这里主要关注的是，连接到TFT703的栅电极的导线，在图10A和10C中分别示出以显示这些导线形成于不同层内。
图10A和10C所示像素中，TFT703和704串联连接，TFT703的沟道长度L3和沟道宽度W3以及TFT704的沟道长度L4和沟道宽度W4设成满足L3/W3∶L4/W4＝5至6000∶1。例如，当L3为500μm，W3为3μm，L4为3μm，W4为100μm时，满足比例6000∶1。
注意，TFT703工作于饱和区域以控制流入发光元件705的电流量，而TFT704工作于线性区域以控制向发光元件705供应的电流。从制造步骤而言，TFT703和704优选地具有相同的电导率。TFT703不仅可以使用增强模式TFT，还可以使用耗尽模式TFT。在具有前述结构的本发明中，TFT704的VCS的轻微变化不会影响流入发光元件705的电流量，这是因为TFT704工作于线性区域。也就是说，流入发光元件705的电流量是由工作于饱和区域的TFT703决定的。具有前述结构的本发明可以提供这样的显示装置，即，通过减小由于TFT特性变化所致的发光元件的亮度变化，由此改善图像质量。
图10A至10D所示像素的TFT701控制该像素的视频信号输入。当TFT701导通并向该像素输入视频信号时，由电容器元件702保持该视频信号。尽管图10A和10C示出了具有电容器元件702的结构，但本发明不限于此。当栅电容器等可以用作保持视频信号的电容器时，无需特别提供电容器元件702。
发光元件705具有这样的的结构，其中在一对电极之间插入电致发光层。像素电极和对立电极之间(阳极和阴极之间)具有电势差，从而施加正向偏压。使用诸如有机材料和无机材料的各种材料制备该电致发光层。电致发光层产生的发光包含，从单重激发态返回到基态时产生的光发射(荧光)以及从三重激发态返回到基态时产生的光发射(磷光)。
图10B所示像素结构与图10A所示像素结构唯一不同之处为，添加了TFT706和扫描线716。类似地，图10D所示像素结构与图10C所示像素结构唯一不同之处为，提供了TFT706和扫描线716。
通过新提供的扫描线716控制TFT706的导通或截止。当TFT706导通时，保持在电容器元件702中的电荷被释放，TFT704由此截止。也就是说，通过提供TFT706，可以强制阻止向发光元件705提供电流。因此，通过采用图10B和10D所示结构，可以在写周期开始时同时或稍后开始发光周期而无需等待将信号写入所有像素，因此可以改善占空比。
在图10E所示像素中，信号线750和电源线751及752沿列方向排列，扫描线753沿行方向排列。该像素进一步包含开关TFT741、驱动器TFT743、电容器元件742、以及发光元件744。图10F所示像素结构与图10E所示像素结构唯一不同之处为，添加了TFT745和扫描线754。图10F的结构通过提供TFT745还可以改善占空比。
如前所述，根据本发明，可以精确且稳定地制造导线而不产生缺陷。因此，可以提供具有高电学特性和可靠性的TFT，且本发明可以令人满意地作为应用技术以改善根据预计用途的像素的显示能力。
本实施例模式可以与实施例模式1至4及6至8中任何一个相组合。
(实施例模式10)
参考图22解释本实施例模式。图22示出了使用根据本发明制造的TFT衬底2800形成EL显示模块的示例。在图22中，在TFT衬底2800上形成包含像素的像素部分。
在图22中，在驱动器电路和像素之间以及像素部分外部，提供了TFT(其结构和像素内TFT的结构相同)或保护电路部分2801(通过将该TFT的栅极连接到源极或者漏极，使其工作方式和二极管相同)。驱动器电路2809可采用由单晶半导体形成的驱动器IC、玻璃衬底上由多晶半导体薄膜形成的粘合驱动器IC、由SAS形成的驱动器电路等。
将TFT衬底2800固定到密封衬底2820，由小滴释放方法形成的垫片2806a和2806b夹在这两个衬底之间。这些垫片优选地与两个衬底保持恒定的距离，即使当衬底较薄或者像素部分的面积增大时。使用至少能够透射可见光的树脂材料以及可固化的树脂材料填充TFT衬底2800与分别连接到TFT 2802及2803的发光元件2804及2805上的密封衬底2820之间的间隙，或者使用无水氮气或惰性气体填充该间隙。
图22所示情形为，发光元件2804和2805以及发光元件2815具有顶部发光类型结构(朝图中箭头所示方向发射光线)。使像素发射不同颜色的红、绿、蓝光线，可以实现多色显示。此时，通过在密封衬底2820侧上形成与各种颜色相对应的着色层2807a至2807c，可以改善向外发射的光线的颜色纯度。另外，可以使用发射白光的像素，并将其与着色层2807a至2807c组合。
驱动器电路2809(为外部电路)通过导线板2810被连接到扫描线或信号线连接端，其中该连接端设于TFT衬底2800的一个端部。此外，可提供与TFT衬底2800接触或毗邻的热导管2813和热沉2812，从而提高散热效果。
注意，图22示出了顶部发光EL模块，然而通过改变发光元件的结构或沉积外部电路板，也可以采用底部发光结构。当然，可以使用同时朝顶部表面和底部表面发光的双向发光结构。对于顶部发光结构，可将用作间隔壁的绝缘层着色并当作黑矩阵使用。可通过小滴释放方法形成该间隔壁，将色素材料的黑色树脂、碳黑等混合到诸如聚酰亚胺的树脂材料，可以形成该间隔壁。备选地可以使用这些材料的叠层。
另外，在EL显示模块中使用延迟薄膜或偏振片，可以阻挡从外界进入的光线的反射光。对于顶部发光显示装置的情形，可将用作间隔壁的绝缘层着色并当作黑矩阵使用。可通过小滴释放方法等形成该间隔壁。可将碳黑等混合到色素材料或者诸如聚酰亚胺的树脂材料的黑色树脂中，并且可以使用这些材料的叠层。使用小滴释放方法，可将不同材料多次释放到相同区域以形成间隔壁。该延迟薄膜可以使用1/4波片和1/2波片，并将其设计成能够控制光线。其结构为，发光元件、密封衬底(密封剂)、延迟薄膜(1/4波片)、延迟薄膜(1/2波片)、以及偏振片依次堆叠在TFT元件衬底上，其中从发光元件发射的光线透射穿过并从该偏振片侧发射到外部。该延迟薄膜或偏振片可设于发光一侧，或者在同时从两个表面发光的双向发光显示装置的情况下设于两侧。此外，可以在偏振片的外侧上提供抗反射薄膜。因此可以显示更清晰和更精确的图像。
对于TFT衬底2800，使用密封剂或粘附树脂把树脂薄膜附着到形成像素部分的一侧，由此形成密封结构。在本实施例模式中描述了使用玻璃衬底的玻璃密封；然而可以使用各种密封方法，例如使用树脂的树脂密封、使用塑料的塑料密封、以及使用薄膜的薄膜密封。优选地在树脂薄膜的表面上提供防止水分渗入该树脂薄膜的气体阻挡膜。通过采用薄膜密封结构，可以实现厚度和重量的进一步减小。
在本实施例模式中，可以如前所述地简化制造过程。使用小滴释放方法直接在衬底上形成各种部件(部分)，可以容易地制造显示面板，即使使用边长大于1000mm的第五代或其后的玻璃衬底。
根据本发明，可以以自对准的方式制造包含在显示装置内的导电层(图22中TFT的源电极层和漏电极层)。因此简化了制造过程，并可以实现成本的减小。另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，并且可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的显示装置。
本实施例模式可以与实施例模式1至3及6至9中任何一个相组合。
(实施例模式11)
参考图23A和23B解释本实施例模式。图23A和23B示出了使用根据本发明制造的TFT衬底2600形成液晶显示模块的示例。
图23A示出了液晶显示模块的示例，其中使用密封剂2602将TFT衬底2600和对立衬底2601相互固定，并在这两个衬底之间提供像素部分2603和液晶层2604以形成显示区域。为了实现彩色显示，需要着色层2605。对于RGB系统的情形，为各个像素提供了和各种颜色红、绿、蓝相对应的着色层。TFT衬底2600和对立衬底2601的外侧配置有偏振片2606与2607以及透镜薄膜2613。光源包含冷阴极管2610和反射板2611。使用柔性导线板2609将电路板2612连接到TFT衬底2600。诸如控制电路和电源电路的外部电路被包含在电路板2612内。该液晶显示模块可采用TN(扭转向列)模式、IPS(面内切换)模式、MVA(多畴垂直对准)模式、ASM(轴向对称对准微单元)模式、OCB模式等。
在这些模式中，使用可高速响应的OCB模式可以改善根据本发明制造的显示装置的性能。图23B示出了将OCB模式应用于图23A的液晶显示模块的示例，因此该液晶显示模块变为FS-LCD(场序-LCD)。该FS-LCD在一个帧周期内执行红、绿、蓝光发射。通过时分方法组成图像可实现彩色显示。同样，可使用发光二极管、冷阴极管等实现各种颜色的发光；因此不需要滤色片。因此，由于不需要布置三基色的滤色片，可以在相同的面积内所提供的像素数目是使用滤色片时的九倍。另一方面，在一个帧周期内执行三种颜色的发光，因此要求液晶高速响应。当将FS系统或OCB模式应用于本发明的显示装置时，可以实现具有更高性能和更高清晰度的显示装置或液晶电视装置。
OCB模式的液晶层具有所谓的π单元结构。在π单元结构中，液晶分子取向成使得各分子的预倾斜角以有源矩阵衬底和对立衬底之间的中心平面成对称关系。当衬底之间不施加电压时，π单元结构的取向为斜面取向，而施加电压时转变为弯曲取向。进一步施加电压时使得该液晶分子处于和衬底垂直的弯曲取向，从而允许光线穿过。注意，使用OCB模式可以获得为传统TN模式约十倍的高速响应。
另外，对于和FS系统对应的模式，也可以使用HV-FLC、SS-FLC等，其中这些模式使用可以高速工作的铁电液晶(FLC)。OCB模式可使用具有相对低粘度的向列液晶。HV-FLC或SS-FLC可使用近晶型液晶。液晶材料可使用FLC、向列液晶、近晶型液晶等。
通过使液晶显示模块的单元间隙变窄，可以增大液晶显示模块的光学响应速度。备选地，可以通过降低液晶材料的粘度而增大光学响应速度。当TN模式液晶显示模块的像素部分的像素节距或点节距不大于30μm时，上述增大光学响应速度的方法更加有效。
图23B的液晶显示模块为透射类型，其中提供红色光源2910a、绿色光源2910b、蓝色光源2910c作为光源。在液晶显示模块中提供控制部分2912，从而单独控制红色光源2910a、绿色光源2910b、蓝色光源2910c的开启或关闭。由控制部分2912控制各种颜色的发光，光线进入液晶从而利用时分组成图像，由此实现彩色显示。
在本实施例模式中，可以如前所述地简化制造过程。使用小滴释放方法直接在衬底上形成各种部件(部分)，可以容易地制造显示面板，即使第五代或其后的玻璃衬底的边长大于1000mm。
根据本发明，可以通过简化过程制造包含在显示装置内的导电层。因此可以实现成本的减小。另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的显示装置。
本实施例模式可以与实施例模式1至3、5、7、8中任何一个相组合。
(实施例模式12)
使用根据本发明制造的显示装置可以制造电视装置。图24为示出了电视装置的主要结构的方框图。该显示面板存在如下情形：只形成像素部分601(如图27A所示)以及使用TAB方法安装扫描线驱动器电路603和信号线驱动器电路602(如图28B所示)；使用COG方法安装扫描线驱动器电路603和信号线驱动器电路602(如图28A所示)；如图27B所示形成TFT，在衬底上形成像素部分601和扫描线驱动器电路603，并单独安装信号线驱动器电路602作为驱动器IC；像素部分601、信号线驱动器电路602、以及扫描线驱动器电路603与衬底集成(如图27C所示)等。显示面板可以具有任一结构。
作为另一个外部电路，可在视频信号输入侧上提供：将调谐器604接收的信号中的视频信号放大的视频信号放大器电路605，将从视频信号放大器电路605输出的信号转换成对应于各种红、绿、和蓝色的单色信号的视频信号处理电路606，将视频信号转换成驱动器IC的输入规格的控制电路607等。控制电路607将信号输出到扫描线侧和信号线侧。对于数字驱动的情形，可在信号线侧上提供信号驱动电路608，可将输入数字信号划分成m片并供应该信号。
将调谐器604接收到的信号中的音频信号发送到音频信号放大器电路609，并通过音频信号处理电路610将该信号提供给扬声器613。控制电路611从输入部分612接收关于接收站的控制信息(接收频率)或音量，并将信号传送到调谐器604和音频信号处理电路610。
如图25A和25B所示，将诸如液晶显示模块或EL显示模块并入到机壳，可以完成电视装置的制作。当使用如图22所示的EL显示模块时，可获得EL电视装置。当使用如图23A或图23B所示的液晶显示模块时，可获得液晶电视装置。使用显示模块制备主屏幕2003，并提供扬声器部分2009、操作开关等作为辅助设备。因此，根据本发明可以完成电视装置的制作。
显示面板2002被并入到机壳2001，可使用接收器2005接收普通TV广播。当显示装置通过调制解调器2004利用有线或无线连接而连接到通信网络，可以实现单向(从发送器到接收器)或双向(发送器和接收器之间或者接收器之间)信息通信。可以使用机壳2001内置的开光或遥控单元2006操作该电视装置。也可以在遥控单元2006内提供用于显示输出信息的显示部分2007。
另外，除了主屏幕2003之外，该电视装置还包含使用第二显示面板制成的子屏幕2008以显示频道、音量等。在本结构中，使用具有宽视角的EL显示面板制作该主屏幕2003，使用能够以低功率消耗显示图像的液晶显示面板制作该子屏幕2008。为了优先地减小功率消耗，可使用液晶显示面板制作主屏幕2003，使用可以开启和关闭的EL显示面板制作该子屏幕。根据本发明，可以制作高可靠性的显示装置，即使使用大尺寸衬底以及使用大量TFT或电子部件。
图25B示出了具有大尺寸显示部分例如20英寸至80英寸显示部分的电视装置。该电视装置包含机壳2010、显示部分2011、作为操作部分的遥控装置2012、扬声器部分2013等。本发明可用于制造显示部分2011。由于图25B中的电视装置为壁挂式，因此并不需要大的安装空间。
当然，本发明不限于电视装置，本发明可应用于使用大面积显示介质的各种用途，例如火车站、机场等的信息显示板，街道的广告显示板，以及个人计算机的监视器。
(实施例模式13)
通过应用本发明，可以制造各种显示装置。换句话说，本发明可以应用于将这种显示装置包含在显示部分中的各种电子装置。
这种电子装置的示例如下：诸如摄像机或数码相机的照相机、投影仪、头戴式显示器(护目镜型显示器)、汽车导航系统、汽车音频设备、个人计算机、游戏机、便携式信息终端(例如移动计算机、蜂窝电话、电子图书)、配置有记录介质读取部分的图像再现装置(更为具体地为能够再现诸如数字化多功能光盘(DVD)等记录介质且包含用于显示其图像的显示部分的装置)等。图26A至26D示出了这种装置的各种具体示例。
图26A示出了个人计算机，包含主体2101、机壳2102、显示部分2103、键盘2104、外部连接端口2105、指点鼠标2106等。本发明可应用于制造显示部分2103。通过使用本发明，可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可根据用途制造导线层。另外，可以实现性能和可靠性的改善。
图26B示出了包含记录介质读取部分的图像再现装置(特别地指DVD再现装置)，包含主体2201、机壳2202、显示部分A 2203、显示部分B2204、记录介质(DVD等)读取部分2205、操作键2206、扬声器部分2207等。显示部分A 2203主要显示图像信息，而显示部分B 2204主要显示字符信息。本发明可应用于制造显示部分A 2203和显示部分B 2204。使用本发明，可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可根据用途制造导线层。另外，可以实现性能和可靠性的改善。
图26C示出了蜂窝电话，包含主体2301、音频输出部分2302、音频输入部分2303、显示部分2304、操作开关2305、天线2306等。将根据本发明制造的显示装置应用于显示部分2304，可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可根据用途制造导线层。另外，可以实现性能和可靠性的改善。
图26D示出了摄像机，包含主体2401、显示部分2402、机壳2403、外部连接端口2404、遥控接收部分2405、图像接收部分2406、电池2407、音频输入部分2408、目镜部分2409、操作键2410等。本发明可应用于显示部分2402。将根据本发明制造的显示装置应用于显示部分2402，可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可根据用途制造导线层。另外，可以实现性能和可靠性的改善。本实施例模式可以自由地与任一前述实施例模式组合。
(实施例模式14)
根据本发明，可以制作用作处理器芯片的半导体装置(也称为无线芯片、无线处理器、无线存储器、或无线标签)。本发明的半导体装置的用途广泛。例如，本发明的半导体装置可用于纸币、硬币、有价证券、证书、无记名债券、包装容器、书籍、记录介质、个人用品、车辆、食物、衣服、保健用品、生活用品、医药、电子装置等。
纸币和硬币是指市场上的货币，包含在特定区域内有效的货币(现金凭据)、纪念币等。有价证券包含支票、股票、本票等，可配置有处理器芯片190(见图30A)。证书包含驾驶执照、居住证等，可配置有处理器芯片191(见图30B)。个人用品包含提包、眼镜等，可配置有处理器芯片197(见图30C)。无记名债券包含邮票、饭券、各种赠券等。包装容器包含用于食物容器等的包装纸、塑料瓶等，可配置有处理器芯片193(见图30D)。书籍是包含硬书皮的书、平装书等，可配置有处理器芯片194(见图30E)。记录介质包括DVD软件、录像带等，可配置有处理器芯片195(见图30F)。车辆包含诸如自行车的有轮车辆、船只等，可配置有处理器芯片196(见图30G)。食物包含食物用品、饮料等。衣物包含衣服、鞋等。保健用品包含医疗仪器、保健用具等。生活用品包含家具、照明设备等。医药包含药品、杀虫剂等。电子设备包含液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(电视机或者薄电视机)、蜂窝电话等。
通过在纸币、硬币、有价证券、证书、无记名债券等内提供处理器芯片，可以防止仿冒。通过在包装容器、书籍、记录介质、个人用品、食物、生活用品、电子设备等内提供处理器芯片，可以改善检查系统、出租系统等的效率。通过在车辆、保健用品、医药等内提供处理器芯片，可以防止仿冒或偷窃，并防止误食药物。处理器芯片可附着到前述物品的表面或嵌入到物品中，由此在这些物品中提供该处理器芯片。例如，对于书籍，处理器芯片可嵌入到书籍的纸中；对于由有机树脂制成的封装，处理器芯片可嵌入到该有机树脂中。
将根据本发明形成的处理器芯片应用于产品管理系统或分配系统时，可以获得高性能的系统。例如，使用布置于传送带旁的读/写器读取记录在设于标签内的处理器芯片内的信息时，随后读出关于分配过程或配送目的地的信息，可以容易地执行商品检查或货物分配。
参考图29解释根据本发明制造的处理器芯片的结构。使用薄膜集成电路9303以及连接到该薄膜集成电路9303的天线9304制造该处理器芯片。薄膜集成电路9303和天线9304夹在盖层材料9301和9302之间。可使用粘附剂将薄膜集成电路9303附着到盖层材料9301。在图29中，使用粘附剂9320将薄膜集成电路9303的一侧附着到盖层材料9301，其中粘附剂9320夹在该薄膜集成电路和盖层材料之间。
通过剥离步骤剥离该薄膜集成电路9303，并将其提供到盖层材料上。本实施例模式中的薄膜晶体管为反向交错薄膜晶体管。在本实施例模式的薄膜晶体管中，半导体层使用具有光催化功能的氧化物半导体。因此该半导体层也用作光催化剂材料，作为电镀催化剂材料的催化剂，并吸附该电镀催化剂材料。在本实施例模式中，该氧化物半导体使用氧化锌(ZnO)。将半导体层9324a和半导体层9324b浸没到包含电镀催化剂材料的同时，从衬底侧执行光线辐射。从衬底侧通过背光曝光，在曝光区域9321a、曝光区域9321b、曝光区域9321c和曝光区域9321d内激活半导体层9324a和半导体层9324b，从而在其表面上沉积该电镀催化剂材料。另一方面，光线被栅电极层阻挡的栅电极层上半导体层9324a和半导体层9324b的未曝光区域9323a和未曝光区域9323b未被激活。因此电镀催化剂材料不会沉积在该表面上。选择性地形成电镀催化剂材料的半导体层9324a和半导体层9324b被浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而以自对准的方式形成源电极层或漏电极层9322a、源电极层或漏电极层9322b、源电极层或漏电极层9322c及源电极层或漏电极层9322d。薄膜集成电路9303中使用的半导体元件不限于上述元件。例如，除了TFT之外，还可以使用存储器元件、二极管、光电转换元件、电阻器元件、线圈、电容器元件、感应器等。
如图29所示，在薄膜集成电路9303的TFT上形成层间绝缘膜9311，使用层间绝缘层9311将天线9304连接到TFT中，其中该层间绝缘层夹在该天线和TFT之间。另外，还可以在层间绝缘层9311和天线9304上形成由氮化硅薄膜等形成的阻挡膜9312。
使用小滴释放方法释放包含诸如金、银、或铜的导体的小滴，并干燥和烘焙该小滴，由此形成天线9304。使用小滴释放方法形成天线，可以减少步骤数目，因此可以减小成本。
盖层材料9301和9302优选使用薄膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯、氯乙烯等)、由纤维材料制成的纸、基底材料薄膜的叠层薄膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸发薄膜、各种纸等)、以及粘附合成树脂薄膜(丙烯基合成树脂、环氧基合成树脂等)等。该薄膜以及待处理物体经过使用热压缩的粘附处理。通过下述方法将该薄膜附着到该物体：通过热处理熔化设于薄膜顶部表面上的粘附层或设于最外层(非该粘附层)内的层。
对于盖层材料，通过使用可焚烧的无污染材料，例如纸、纤维、碳石墨等，可以烧尽或切割使用过的处理器芯片。使用上述材料的处理器芯片是无污染的，因为即使在焚烧时也不会产生毒性气体。
在图29中，在盖层材料9301上提供处理器芯片，其中粘附剂9320夹在该盖层材料和处理器芯片之间；然而，该处理器芯片可附着到物品而非盖层材料9301。
(实施例模式15)
在本实施例模式中，参考图34A至34C和图35A至35C解释适用于本发明的发光元件的另一个结构。
根据发光材料是否为有机化合物或无机化合物，对利用电致发光的发光元件进行分类。通常，前者称为有机EL元件，后者称为无机EL元件。
根据元件结构将无机EL元件划分为分散无机EL元件和薄膜无机EL元件。这两种无机EL元件的差异为，前者所包含的电致发光层中，发光材料的颗粒被分散在粘合剂中，而后者包含由发光材料薄膜制成的电致发光层；然而这两种无机EL元件的共同点为，需要强电场加速电子。注意，可获得光发射的机制包含：利用施主能级和受主能级的施主-受主复合光发射，以及利用金属离子的内壳层电子跃迁的局域化光发射。通常大多数情况为，分散无机EL元件执行施主-受主复合发光，薄膜无机EL元件执行局域化光发射。
本发明中使用的发光材料包含基底材料以及用作发光中心的杂质元素。通过改变将被包含的杂质元素，可以获得各种颜色的发光。可以使用各种方法制造发光材料，例如固相方法和液相方法(共沉淀方法)。此外可以使用诸如喷射高温分解方法、复分解方法、前驱体高温分解的方法、去胶粒化方法、这些方法之一与高温烘焙相组合的方法、或冻干燥法的液相方法。
在固相方法中，基底材料和杂质元素或者包含杂质元素的化合物被称重、在研钵中混合、并通过加热或在电炉中烘焙发生反应，从而使该杂质元素包含在基底材料内。烘焙温度优选地为700℃至1500℃。这是因为温度太低时不会发生固相反应，温度太高时基底材料被分解。注意，可在粉末状态下执行烘焙，但优选地在球形状态下进行烘焙。该方法需要在相对高的温度下烘焙，但却是简单的方法。因此，该方法提供了良好的生产率，适用于批量生产。
在液相方法(共沉淀方法)中，基底材料或者包含基底材料的化合物在溶液中与杂质元素或者包含杂质元素的混合物反应，且反应物在干燥之后被烘焙。发光材料的颗粒被均匀分布，颗粒尺寸小，但即使在低的烘焙温度下仍会发生反应。
发光材料使用的基底材料可以使用硫化物、氧化物、氮化物。硫化物可以使用例如硫化锌(ZnS)、硫化镉(CdS)、硫化钙(CaS)、硫化钇(Y2S3)、硫化镓(Ga2S3)、硫化锶(SrS)、硫化钡(BaS)等。氧化物可以使用例如氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y2O3)等。氮化物可使用例如氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等。另外还可以使用硒化锌(ZnSe)、锑化锌(ZnTe)等。该基底材料可以为三元混合晶体，例如硫化钙镓(CaGa2S4)、硫化锶镓(SrGa2S4)、硫化钡镓(BaGa2S4)等。
局域化发光的发光中心可使用锰(Mn)、铜(Cu)、钐(Sm)、铽(Tb)、铒(Er)、铥(Tm)、铕(Eu)、铈(Ce)、镨(Pr)等。注意，可以添加诸如氟(F)或氯(Cl)的卤素元素。卤素元素可以用作电荷补偿。
另一方面，施主-受主复合发光的发光中心可以使用包含形成施主能级的第一杂质元素和形成受主能级的第二杂质元素的发光材料。第一杂质元素可以使用例如氟(F)、氯(Cl)、铝(Al)等。第二杂质元素可以使用例如铜(Cu)、银(Ag)等。
使用固相方法合成施主-受主复合发光的发光材料时，基底材料、包含第一杂质元素的第一杂质元素或化合物、以及包含第二杂质元素的第二杂质元素或化合物被分别称重，在研钵中混合，随后在电炉中加热和烘焙。基底材料可以使用上述的基底材料。第一杂质元素和包含第一杂质元素的化合物可以使用例如氟(F)、氯(Cl)、硫化铝(Al2S3)等。第二杂质元素和包含第二杂质元素的化合物可以使用例如铜(Cu)、银(Ag)、硫化铜(Cu2S)、硫化银(Ag2S)等。烘焙温度优选地为700℃至1500℃。这是因为温度太低时不会发生固相反应，温度太高时基底材料被分解。注意，可在粉末状态下执行烘焙，但优选地在球形状态下进行烘焙。
使用固相反应时的杂质元素可以使用包含该第一杂质元素和第二杂质元素的化合物。这种情况下，该杂质元素容易扩散且容易发生固相反应，因此可以获得均匀的发光材料。此外，可以获得高纯度的发光元件，这是因为没有混合不需要的杂质元素。包含第一杂质元素和第二杂质元素的化合物可使用例如氯化铜(CuCl)、氯化银(AgCl)等。
注意，杂质元素与基底材料的浓度之比的范围为0.01原子％至10原子％，优选地为0.05原子％至5原子％。
使用薄膜无机EL元件时，电致发光层是包含上述发光材料的层，可通过诸如下述方法形成该层：诸如电阻加热蒸发方法或电子束蒸发(EB蒸发)方法的真空蒸发方法、诸如溅射方法的物理气相沉积(PVD)方法、诸如有机金属CVD方法或氢化物传输低压CVD的化学气相沉积(CVD)方法、原子层外延(ALE)方法等。
图34A至34C示出了可用作发光元件的薄膜无机EL元件的示例。在各个图34A至34C中，发光元件包含第一电极层350、电致发光层351、以及第二电极层353。
图34B和34C中所示的各个发光元件的结构中，在图34A发光元件的电极层和电致发光层之间提供了绝缘层。图34B所示发光元件包含第一电极层350和电致发光层352之间的绝缘层354。图34C所示发光元件包含第一电极层350和电致发光层352之间的绝缘层354a以及第二电极层353和电致发光层352之间的绝缘层354b。如前所述，可在电致发光层与夹住该电致发光层的一对电极层的一个或两个之间提供绝缘层。该绝缘层可以为单层或多层的叠层。
在图34B中，绝缘层354与第一电极层350接触。然而，使绝缘层和电致发光层顺序颠倒，绝缘层354可接触第二电极层353。
对于分散无机EL元件的情形，将特定的发光材料分散在粘合剂中以形成薄膜电致发光层。使用发光材料制造方法无法充分获得具有预期尺寸的颗粒时，通过在研钵中碾碎等而将该材料加工成颗粒。该粘合剂是这样的物质，用于以分散的方式固定特定的发光材料并将该材料保持成电致发光层的形状。利用粘附剂，均匀地分散该发光材料并将其固定在电致发光层内。
对于分散无机EL元件的情形，可通过下述方法形成该电致发光层：可选择性地形成电致发光层的小滴释放方法、印刷方法(诸如丝网印刷或胶印印刷)、诸如旋转涂敷方法的涂敷方法、浸没方法、给料器方法等。厚度没有特别地限制，优选地为10nm至1000nm。此外，在包含发光材料和粘合剂的电致发光层中，发光材料的比例优选地设置为50wt％至80wt％。
图35A至35C示出了可用作发光元件的分散无机EL元件的示例。图35A中的发光元件具有如下叠层结构：第一电极层360、电致发光层362、以及第二电极层363，且该发光元件包含被粘合剂保持在电致发光层362中的发光材料361。
本实施例模式中的粘合剂可以使用绝缘材料、有机材料或无机材料、或有机材料和无机材料的混合材料。有机绝缘材料可以使用具有相对高介电常数的聚合物，例如氰乙基纤维素树脂，或诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯树脂、硅树脂、环氧树脂、或偏二氟乙烯的树脂。备选地，可以使用诸如芬芳聚酰胺或聚苯并咪唑或者硅氧烷树脂的热阻高分子化合物。注意，硅氧烷树脂对应于包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷包含硅(Si)-氧(O)键形成的架构。至少包含氢(例如烷基或芳烃)的有机基团或氟代基可用作取代基，或者至少包含氢及氟代基的有机基团可用作取代基。备选地，可采用诸如聚乙烯醇树脂和聚乙烯丁醛树脂等的乙烯树脂、酚醛树脂、线型酚醛树脂、丙烯酸树脂、密胺树脂、聚氨酯树脂或恶唑树脂(聚苯恶唑)的树脂材料。通过在上述树脂中恰当地混合诸如钛酸钡(BaTiO3)或钛酸锶(SrTiO3)的高介电常数精细颗粒，可以调节介电常数。
粘合剂中包含的无机绝缘材料可使用包含下述无机绝缘材料的物质：氧化硅(SiOX)、氮化硅(SiNX)、包含氧和氮的硅、氮化铝(AlN)、包含氧和氮的铝、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、BaTiO3、SrTiO3、钛酸铅(PbTiO3)、铌酸钾(KNbO3)、铌酸铅(PbNbO3)、氧化钽(Ta2O5)、钽酸钡(BaTa2O6)、钽酸锂(LiTaO3)、氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)、或ZnS。使有机材料包含高介电常数无机材料(通过添加等)，可以控制包含发光材料和粘合剂的电致发光层的介电常数，从而增大介电常数。
在制造过程中，发光材料被分散在包含粘合剂的溶液中。对于本实施例模式中可使用的包含粘合剂的溶液的溶剂，可以恰当地选择这样的溶剂，即，可溶解粘合剂材料，所产生溶液的粘度适用于制备电致发光层的方法(各种湿法工艺)并具有预期的厚度。可以使用有机溶剂等。例如使用硅氧烷树脂作为粘合剂时，可以使用丙二醇一甲醚、丙二醇一甲醚乙酸(也称为PGMEA)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(也称为MMB)等。
图35B和35C中所示的各个发光元件的结构中，在图35A发光元件的电极层和电致发光层之间提供了绝缘层。图35B所示发光元件包含第一电极层360和电致发光层362之间的绝缘层364。图35C所示发光元件包含第一电极层360和电致发光层362之间的绝缘层364a以及第二电极层363和电致发光层362之间的绝缘层364b。如前所述，可在电致发光层与夹住该电致发光层的一对电极层的一个或两个之间提供绝缘层。该绝缘层可以为单层或多层的叠层。
在图35B中，绝缘层364与第一电极层360接触。然而，使绝缘层和电致发光层顺序颠倒，绝缘层364可接触第二电极层363。
诸如图34A至34C中绝缘层354或图35A至35C中绝缘层364的绝缘层没有特别限制，但优选地具有高绝缘阻抗和致密薄膜质量。另外，优选地具有高的介电常数。例如可以使用下述材料制成的薄膜：氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)等，这些材料的混合薄膜，两种或多种材料的叠层薄膜等。可使用溅射、蒸发、CVD等方法形成这些绝缘膜。备选地，将绝缘材料的颗粒分散到粘合剂中而形成该绝缘层。可使用与电致发光层中包含的粘合剂相似的材料和方法制备粘合剂材料。厚度没有特别限制，但优选地为10nm至1000nm。
通过在夹住电致发光层的一对电极层之间施加电压，本实施例模式中所述的发光元件可提供光发射，可通过DC驱动或AC驱动使该发光元件工作。
[实施例1]
本实施例描述使用本发明的电镀方法制造金属薄膜的示例。
使用溅射方法在衬底上形成用作导电层65的钼薄膜，使用CVD方法在该钼薄膜上形成用作绝缘层66的氧化硅薄膜。在绝缘层66上形成用作光催化剂材料的氧化钛薄膜，在该光催化剂材料上形成用作掩模的氟烷基硅烷(FAS)薄膜。采用涂敷方法制备之后在450℃烘焙而形成氧化钛薄膜，在170℃衬底温度下加热以蒸发液态FAS从而形成FAS薄膜。
带有氧化钛薄膜的衬底被浸没在由氯化钯(PdCl2)溶液制成的电镀催化溶液中，同时从衬底背面进行光线辐射透过衬底。由于光线穿过绝缘层66，使用该光线选择性地辐射从而激活该光催化剂材料。由于激活能量而分解和除去被光线辐射的光催化剂材料上的掩模，因此该光催化剂材料被曝光以选择性地吸附电镀催化剂材料。另一方面，导电层65不透光，阻挡光线，使得形成于导电层65上的光催化剂材料未被光线辐射且未被激活。因此，该掩模保留下来。在本实施例中，执行光线辐射并同时浸没在电镀催化溶液中，从而将钯离子吸附到氧化钛薄膜上。之后，吸附钯离子的衬底被浸没到包含金属材料的电镀溶液中，从而生长金属薄膜。该电镀溶液使用了作为金属盐的硫酸镍六水合物(NiSO4)、作为还原剂的次磷酸(H3PO2)、以及作为配位剂的乳酸和苹果酸的混合物。电镀方法形成的金属薄膜为镍磷合金薄膜。
图33为所形成的金属薄膜的光学显微照相。在图33中，在衬底上形成导电层65和金属薄膜67。由于严格地按照选择性形成的电镀催化剂元素的图形而形成金属薄膜67的形状，因此以自对准的方式选择性地形成金属薄膜67而几乎不交叠导电层65，其中在该导电层65和金属薄膜67之间插入了绝缘层66。
另外，图32A和32B为本实施例中制造的样品的截面视图。图32A为使用聚焦离子束系统(FIB)观察的本实施例中制造的样品的FIB相片，图32B为图32A的示意图。如图32A和32B所示，绝缘层66覆盖导电层65，光催化剂材料69和金属薄膜67形成于绝缘层66上。尽管使用图32A和32B难以确认，但电镀催化剂材料仍存在于光催化剂材料69和金属薄膜67之间。由于使用电镀方法形成金属薄膜67，因此金属薄膜67从吸附电镀催化剂元素的区域各向异性地生长。因此，金属薄膜67边缘的一部分形成于导电层65上。
在本实施例中，通过背光曝光选择性地辐射吸附钯(为电镀催化剂元素)的氧化钛，从而将该电镀催化剂元素选择性地吸附到曝光的光催化剂材料上。因此加工预期形状无需掩模和光刻步骤。因此，制造过程被简化，可以低成本高生产率地形成导线。因此，使用本发明，可以低成本高生产率地制造半导体装置、显示装置等。
另外使用了电镀方法，因此可以相对容易地控制导线层的厚度或尺寸，可以根据用途制造导线层。因此，也可以制造可高速工作的高性能和高可靠性的半导体装置。
本申请是基于2005年7月27日于日本专利局提交的日本专利申请序号No.2005-218090，其内容在此引用作为参考。

Claims (14)

1.半导体装置制造方法，包括步骤：
在具有透光性能的衬底上形成第一导电层；
在该第一导电层上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成光催化剂材料；
将该光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，以第一导电层为掩模在包含该电镀催化剂材料的溶液中将该光催化剂材料的第一部分和第二部分曝光于透射穿过衬底的光线，从而将该电镀催化剂材料沉积到该光催化剂材料的部分上；
将该电镀催化剂材料浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而分别在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上形成第二导电层和第三导电层；以及
在该第二导电层和第三导电层上形成半导体层。
2.半导体装置制造方法，包括步骤：
在具有透光性能的衬底上形成第一导电层；
在该第一导电层上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成光催化剂材料；
在该光催化剂材料上形成掩模；
以第一导电层为掩模将该光催化剂材料的第一部分和第二部分曝光于透射穿过衬底的光线，由此除去该光催化剂材料的第一部分和第二部分上的掩模；
将该光催化剂材料的第一部分和第二部分浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，从而在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上沉积电镀催化剂材料；
将该电镀催化剂材料浸没在包含金属材料的电镀溶液中，从而分别在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上形成第二导电层和第三导电层；以及
在该第二导电层和第三导电层上形成半导体层。
3.半导体装置制造方法，包括步骤：
在具有透光性能的衬底上形成第一导电层；
在该第一导电层上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成光催化剂材料；
将该光催化剂材料浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，在包含电镀催化剂材料的溶液中以第一导电层为掩模将该光催化剂材料的第一部分和第二部分曝光于透射穿过衬底的光线，从而将该电镀催化剂材料沉积到该光催化剂材料的第一部分和第二部分上；
将该电镀催化剂材料浸没在包含第一金属材料的电镀溶液中，从而分别在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上形成第二导电层和第三导电层；
将第二导电层和第三导电层浸没在包含第二金属材料的电镀溶液中，从而分别在第二导电层和第三导电层上形成第一金属薄膜和第二金属薄膜；以及
在该第一金属薄膜和第二金属薄膜上形成半导体层。
4.半导体装置制造方法，包括步骤：
在具有透光性能的衬底上形成第一导电层；
在该第一导电层上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成光催化剂材料；
在该光催化剂材料上形成掩模；
以第一导电层为掩模将该光催化剂材料的第一部分和第二部分曝光于透射穿过衬底的光线，由此除去该光催化剂材料的第一部分和第二部分上的掩模；
将该光催化剂材料的第一部分和第二部分浸没在包含电镀催化剂材料的溶液中，从而在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上沉积电镀催化剂材料；
将该电镀催化剂材料浸没在包含第一金属材料的电镀溶液中，从而分别在该光催化剂材料的第一部分和第二部分上形成第二导电层和第三导电层；
将第二导电层和第三导电层浸没在包含第二金属材料的电镀溶液中，从而分别在第二导电层和第三导电层上形成第一金属薄膜和第二金属薄膜；以及
在该第一金属薄膜和第二金属薄膜上形成半导体层。
5.根据权利要求1或3的半导体装置制造方法，其中通过以第二导电层和第三导电层为掩模刻蚀该光催化剂材料，从而在第二导电层和第三导电层上形成半导体层。
6.根据权利要求2或4的半导体装置制造方法，其中通过以第二导电层和第三导电层为掩模刻蚀该光催化剂材料，从而在第二导电层和第三导电层上形成半导体层。
7.根据权利要求3或4的半导体装置制造方法，其中第二金属材料使用金。
8.根据权利要求2和4中任意一个的半导体装置制造方法，其中由以氟烃基或烷基为端基的硅烷偶联剂形成该掩模。
9.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中通过释放包含该光催化剂材料的合成物而选择性地形成该光催化剂材料。
10.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中该光催化剂材料使用氧化钛。
11.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中第二导电层和第三导电层使用镍合金薄膜和铜薄膜之一。
12.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中该电镀催化剂材料使用钯、铂、铑、和金中的至少一种。
13.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中将包含该电镀催化剂材料的溶液的pH值调节为3至6。
14.根据权利要求1至4中任意一个的半导体装置制造方法，其中第一导电层为栅电极层，第二导电层为源电极层，第三导电层为漏电极层，该绝缘层为栅绝缘层。
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