TW479369B - A process for fabricating integrated circuit devices having thin film transistors - Google Patents

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Description

五、發明說明（1) ' "" ------ 技術範轉 本發明關於一製造含許多薄膜電晶體（TFTs)及一内聯鲈 構之半導體裝置之製程。 、σ 技藝背景 =膜電晶體（TFTs)甚為知名，且具商業重要性。非晶石夕 ς溥膜電晶體使用於有源矩陣之液晶顯示器中。薄膜電晶 =ί i優點為，在所用材料上及製造技術上，均可以低成 八Τ=τ了儘可能以低成本製造各TFTs之外’以廉價方式製造 3 之積體電路裝置亦甚為理想。此不僅涉及製造tfTs =4身，且涉及操作積體電路之TFTs之内聯結構。準此， 具有TFTs之積體電路之廉價策略為眾 本造具有薄膜電晶體之積體電路之製程。在 構：’至少TFTS之一部份係在第一柔性基體上 積體笔路之内聯結構，至少在第二柔性基體上構 晉。ί 一柔性基體係疊層或接合一起以構成理想半導體裝 電質部TFT未在第一基體上構成（即TF丁閘極，閘極介、 否）、，半導體在第一基體上構成，但TFT源極與汲極則 成（即第一基體上構成之tft之一部份在第二基體上構 一部結構形成之第二基體）。在實施例中，WTFTs之 構i二炎τ一基體上構成，其餘部份之TFTs在第二基體上 T ’ TFTS則由疊層二基體於一起而裝配。
五、發明說明（2) 在TFTs及相關之内聯、纟 、 疊層：構成積體電路。本發明ίU:5:與第二基體 種用途。其特別合乎經濟挑7、，因其為 (如TFT源極，汲極及閉極 L技術挑哉及費時之 而較易之製程(如内聯結構之形成成)）二-基體上實施， 施。在二不同基體上構成^，成可提供一 ^基體上實 科上，有較大選擇。本發 ^ =衣程條件與 理；第-部份在第一基體上份之平行處 此平行處理可節省時間。弟一4伤在第二基體上。如. —基體上形成之材料盘任 °理想處理步驟，與已在 體上實施。本發明之其：=相容，處理步驟可在第二基 _圖式簡略說ag 八 可為精於此技藝者所認定。 圖1為在第—基體上形成 上形成之内聯結構之剖面圖。#犋电日日體，及在第二基體 圖2為在一柔性基_ ° 圖。 成之疊層薄膜電晶體之平面 詳細說明 本發明之製程中，含 第-柔性基體上形成。積體兩=電路裝置之第_部份在 性基體上形成。在第二柔性二^1置之第二部份在第二柔 別TFTs與電路外部之裝=恭ς -上形成之基體電路内之個 及第二基體說明，使用三 。雖然本發明主要一第一 基體可提供更大彈性，G U多基體亦屬可行。使用多個 施。 乂夕之步驟在任一基體上實 479369
五、發明說明（3) 在一實施例中，TFTs之所有組成成份（例如：源極，汲 極’閘極介電質及閘極）在第一基體上形成。在第二實施 例中’ TFTs成份之一部份（例如TFT閘極、閘極介電質及半 導體）在第一基體上形成以&TFTs成份之剩餘部份（例如： 源極與汲極）是形成於第二基體上。 本發明中使用之基體為柔性基體。本發明内容中，柔性 基體為有彈性及不脆之基體。因此基體非玻璃或晶態（即 矽）基體。如晶體為彎曲並可製成甚薄（厚度小於丨毫米）為 一優點。如基體能與捲至捲製程相容，則更佳。例如基體 含塑料，如聚酯及聚亞硫銨亦甚佳。塑料基體現用以製 柔性電路，已久為此技藝人士所知，不予詳述。 在塑 知。此 TFTs ° 源與汲 極上形 另一實 基體10 極30區 導體及 姆接觸 料基體 技藝人 同時， 極係在 成，閘 施例中 上形成 在介電 源極25 形成TFTs為習知行為，已為此技蓺 士瞭解，冑許多不同材料及程序；用以开;成 不同之TFT構型亦屬可能。在一實施例中， 塑料基體上形成。一半導體材料在源極與汲 極介電質與閘極在半導體材料頂部形成。在 (圖1)，TFT閘極（即金屬或聚合體）15在第一 暂：電材料層20在間極上形成。源極25與沒 盥材f 2〇上形成。一半導體材料35殿積在半 與波極3G之間，俾在二電極間構成良好ίί 金屬45在基體4〇之二側 利用傳統技術以澱積 内聯結構在第二基體40上形成。 及通過基體40中之通路5〇形成圖案 及構成圖案於基體上。
479369 五、發明說明（4) 、許多材料及權宜之計可用以構成本發明2TFTs。有機半 導體材料甚有吸引力’因其與塑料相容，及可以塑料提供 $成本’質輕及柔性裝置。具有傳導率載體機動性，而使 ^可用於薄膜半導體中之有源層之有機材料，曾揭示於美 =專利申請08/ 770,5 35，1 9 9 6年12月20日，由化6心11“^ H出，標題為"製造一有機薄膜電晶體之方法”該申請指定 一本叙明之受托人，並以參可方式併此間。一有機裝置曾 揭示於美國專利申請09/〇87, 2〇 1 , 1 998年5月29日，由 Z h e^i a η B a 〇提出，標題為”以有機光放射二極體單片統合 之4膜，私晶體”，其指定與本受托人，並以參考方式併入 此間。’、201申請中揭示一光放射二極體（LED)具有一有機 層為有源層，及一電晶體具有一有機層作為半導體層，盆 中之LED與電晶體係單片統合。 /、 無機半導體材料亦適用於本發明製程中。適於澱積於塑 料基體^之無機半導體材料之例，如多晶矽，其以非晶石夕 道化氣澱積）’再經閃光退火變為多晶⑪。其他無機半 ”材料之例為，非晶石夕，砸化録，石夕化鎘及蹄。半導體 +二ί ί二f或？—型，視構成之裝置而定。以CM0S(互補 -導體）裝置言，η-型與p_型半導體材料均可使用。 安：電子裝置之有機材料之研究，已擴展而涵蓋圖 术構成方法，其採取材料易於處理之優點。例#，輻射可 ㈣使光敏有機材料構成圖案’如IWy，（：.】.，發表於 4?3) 108 ^0998)， 全聚合物積體電路π。非本^十丨 芦先餘刻方法提供一在成本及彈性
479369 五、發明說明（5) 製造半導體裝置之優點。此種技術包括油墨噴射印刷及螢 幕印刷’该技術層揭示於由Z · B a 〇等人所著之π以印刷技 術製造之南性能塑料電晶體π ，發表於C h e m · M a t e r之卷 9 ’頁1 2 9 9 [ 1 9 9 7 ]。此等技術適用於製造任務，其可提供 約35 μ m - 100 /zm或更高之清晰度。 為製造裝置具有小於35从m之特徵，需要高清晰度之技 術。於石夕基體上印製圖案之技術，已知有利用平面彈性體 沖壓法’並具有尺寸約1 〇 # m —8〇 # m之特徵，（Kumar，a. 等人所著之’'具有微米至公分大小之金特性，可由沖壓與 彈性體沖壓結合，及八11^1!61；1^〇1，油墨，及化學蝕刻法構 成”，）發表於APPL· LETT·，卷 63，2 0 0 2 頁[1 993 ]。此種 許多應用上需要之臨界尺寸（電晶體溝道長度）為低於1〇 # 1^。另一獲得高清晰度裝置之製造策略已於最近揭示。 此策略包含組合之微模造/螢刷技術方法，即，此方法组 合一高清晰度技術（毛細中微模製），以限定臨界特徵及建 方法（螢幕印刷），以供裝置之其他元件之圖 Ϊ 二二_R〇ger，J·，等人所著之非光姓刻製造具有微 較以往之盆#韭以此方法，有機電晶體可製成其溝道長為 提供-赶過大夕^刻方法之長度，小5◦倍（2，），因而 权仏起過大多應用需求之清晰度。 亦ii=ii:TTFFTTs:f 術並非獨有。其他技術表 另機1FTs之製造方法。 利用有機半導體材料受到缺乏一種相容性之限制，即，
五、發明說明（6) _ 蝕刻劑為強氧化媒介令:1如，在金屬電極上構成圖案之 發明計劃在各別基體上其；有體材料不相容。但本 劑，其係用以構成裝置之ί::(=理：…刻劑及溶 元件（有機半導體儿件（裝置電極）與裝置之另一 之二基體之製程區八相t不相容材料間之接觸，以正確 金屬㈣劑對免:=1以構成接觸之 觸，以有機半導體在:體3乂^刻劑與半導體之接 第二基體上構#。基體構成而避免。金屬接點在 不接觸有機半導體1要用：將金屬構成圖案之蝕刻劑永 導體槿：二 吉·，本發明之至程可在利用有機半 导體構成TFTs上之限制，得以減輕。 巾有我丰 -T:Tf第置一及及内第聯—结構形成後，第-基體與第二基體疊層 連接-起。可利，壓力，黏膠或其組合方式 利用導電黏劑導；2商購之轉。結果， 用以接合1-基體上之接= 選擇广成機械連接。二基體連接一起之方式為：設計 t發明已以實施例方式說明，其中 :f體’係與内聯結構形成其上之第二基體=上之第 認為適：ί4少！要第一基體與第二基體之叠層亦被 如^ 此種方法上之彈性為本發明之一值 ,° -實施例中，閘極’閘極介電f，及=:導
第9頁 479369 五、發明說明（7) 體層在第一基體上形成。TJ? 則在第二基體上形成。此二義：：，與源極及汲極接點， 在第二實施例中，間 土體於疋疊層一起。 層在第一基體上形成。= Z質，及TFTs之半導體 上形成。内聯在苐三基體上極與汲極接點在第二基體 起。 /成，三個基體於是疊層一 在第三實施例中，閘極 “ 之源極與汲極接點，在第一 "包貝，半導體層及TFTs 體上形成。此外，内聯亦在^體^形成，内聯則在第二基. 是疊層一起。 基體上形成。三個基體於 在第四實施例中，閘極介恭 一基體上形成。TFT裝置之閑%極貝盘及TFT裝置之半導體在第 上形成。TFT裝置之源及汲極點某内聯裝置在第二基體 上形成。此等基體於是疊層〜起。’及内聯在第三個基體 在第五實施例中，閘極介 形成。内聯在第二基體上形成：：：；接點在第二基體上 與沒極接點，在第一基體上形：：體層及抓之源極 二基體上形成。更多内聯在第；：τ上%之;;極與内聯在第 於是疊層一起。 —土體上形成。此三個基體 上 -ί:i各實施例中，不論在有内聯電路之基體中，或在 。卜基體中，最後成中需要之其他電子裴置亦存在其 /、他電子裝置包括被動組件如電阻器，電感器，電容 479369 五、發明說明（8) 器，及無線組件中使用之天線。其他例包括顯示元件陣 列，如光射二極體，電泳顯示元件，及聚合體擴散液晶顯 示元件。其他例包括AC電照明裝置，鐵電液晶裝置及偵感 器等。此等最後成品中，在第一基體上形成之TFT，用以 驅動内聯基體，或所有基體均以疊層連接之其他基體中之 其他裝置。如隶後成品為一彳貞感器（即一具有光敏或化學 敏感材料）’基體及其他材料須加以選擇，以方便傳送刺 激源（即光或化學）。 在一 fc例實施例中，苓考圖2，一金層（厚度約丨〇 〇 nm) 澱積於一柔性亞硫銨基體上。利用傳統之鈦或鉻使金與基 體相黏合。金層11 〇利用傳統之光刻，以限定在原金層上 打成之一光阻材料層上（未示出）之圖案。光阻材料層中之 圖案，利用傳統蝕刻被轉移至金層之下。有圖案之金層為 裝置（T F T )之閘電極。 "电材料1 2 0之一層（亞硫氨，玻璃樹脂或苯環丁酮 (CYCLOTENE®，DOW化學公司之商標）），利用傳統方法（旋 轉塗層或自溶液模鑄）於有圖案之金層11〇。介電層12〇之 厚度為0 · 5 A m。其次，形成源極及汲極1 3 0及1 4 0。此等電 極為導體金屬（金），導電聚合體（聚苯銨），或導電螢幕可 印油墨。許多傳統手段（如螢幕印刷，經陰罩真空蒸發， 傳統敷層金屬化隨後以金數屬光刻及蝕刻），亦被用以作 為此等電極圖案構成之適當方法。源極及汲極1 3 0及1 4 0以 相當大之内聯墊丨5〇及丨6〇構成。此等墊可方便使源極，汲 極與第二基體上之源極與内聯結構之對齊與内聯。内聯基
第11頁 479369
體IΪ供圖2中分立元件與其他最後產品間之良好内聯。 二=成圖2中之裝置之構成，半導體材料層（二乙氨 =二土）1 70澱積在源極130及汲極1 40附近並與其接觸。半 f體及電極材料須加以選擇，以提供良好之歐姆接觸。能 提七、良好接觸之電極材料包括破基導電油墨，導電聚合 體，金或鍍金金屬。此階段時，基體100疊層於内聯基體 本發明製程之一優點為，至少FETS之一部份及内聯， 用平行處理順序，設計及製造分開。在二或更多基體上形 成可使每一基體之處理條件最佳。例如，在基體丨〇〇上形/ ^薄膜FETs，需要圖案構成技術，其可提供小至一微/之 斗寸性（分隔源極及汲極之距離）。對比下，基體1 〇 〇上之 ，FE丁連接之内聯結構之特性則不夠佳（在5〇 —25〇 範圍）。結果，所選擇之製造特殊基體之方法甚為適合。 即，較貴及費時之製造第一基體特性之方法，不 造第二基體。 灯用於衣 自此實施例可獲得另一優點，實施例中之裝置在一 體上形成，及内聯結構在第二基體上形成。因為内士二
獨立製造，在第一基體上之裝置陣列可以不同方式内^ (其提供裝置以不同功能）。 P 在另一實施例中，TFT以下列製程製造。第一基體 mylar®(mylar為杜邦公司之商標）基體，其上有導恭= 線。導電條為聚合體基導體’如含碳油墨。第二基1體'或 ITO(銦錫氧化物）塗層之Mylar，其上有5〇〇 nm厚 二 X < ώ硫
479369 五、發明說明（ίο) ' 氨閘極介電質。Regioregular聚（3 —乙四酸基）係自氯仿溶 液鑄造’成為IT0塗層之MYLAR®基體，其上形成亞硫氨閘 極介電層。此一基體再壓縮一起。聚合體基導體之導電條 之功此為，源極及沒極，亞硫氨為閘極介電質。I τ 〇為閘 極，聚四酸基為半導體。 、 在另一例中，第一基體由形成TFT裝置之閘極及閘極 點而製備。聚合體介電材料（亞硫氨）實加在基體區。例 如/介電質印刷在閘極上。有機半導體材料利用溶解鑄造 或蒸發，加在基體上。適當之有機半導體包括 k
Regi〇regular聚（乙四酸基），α，〇—乙二—α六赛吩及五 赛吩，戊省，銅過氟苯二甲藍素，及Ν，Ν，—雙（1Η，1Η〜五氟 辛基1鎳-1，4, 5, 8-四酸基二硫亞氨。第二基體以鎳"膠層" 及金薄膜，層。十六烷硫石蠟油圖案在金上構成，未以9硫
石蠟油覆蓋之金屬，以水溶性含氧⑶以“町供金用） L H2S04/、H2 02 /H3P04/NiS04(供鎳用）。其餘金屬圖案，包括源 極與汲極，與第一基體疊層完成一或多個FETs，及形成 關之内聯。 微述之第一基體與第二基體間之處理步驟之分配，可使 呢米尺寸之溝道長度，及理想頂部接點之幾何結構（包括 ^，與及極接點墊，其較實際之源極及汲極大許多）即可 ^侍。，如，在第二基體金屬中蝕刻圖案之試劑，可能化 ^ t使第一基體上之半導體退化。將製程在基體間分開， :W可使用’且可避免試劑與半導體間之接觸。此外，如 一類金屬與氟化有機半導體不黏接。將二基體之製程分
479369 五、發明說明（11) 開，疊層分離問題可避免。 另一例中，閘極，介電材料及半導體在一基體上形成， 導體碳圖案在第二基體上形成。二基體疊層一起以構成一 - 工作裝置。 上述之說明用以說明本發明之申請專利範圍之特例。但 其不會限制本發明。精於此技藝人士可瞭解，除所提供之 特例外，製成方法之廣泛範圍，將在本發明範圍之内。
第14頁 479369 圖式簡單說明
第15頁

Claims (1)

  1. 479369 六、申請專利範圍 1. 一種積體電路製造之製程包含： 在第一柔性基體上構成至少薄膜電晶體之一部份； 在第二柔性基體上構成一内聯結構； 將第一柔性基體與第二柔性基體疊層一起，因此將薄 膜電晶體與内聯結構成電内聯。 2. 如申請專利範圍第1項之製程，其申之薄膜電晶體包 含一閘極’閘極介電質’一半導體’ 一源極及一沒極。 3. 如申請專利範圍第2項之製程，其中之全部薄膜電晶 體係在第一體上形成。 4. 如申請專利範圍第2項之製程，其中之薄膜裝置之閘 極 > 閘極介電質’半導體’係在第一基體上形成，薄膜裝 置之源極及汲極在第二基體上形成。 5. 如申請專利範圍第4項之製程，其中之半導體係有機 半導體。 6. 如申請專利範圍第4項之製程，其中之半導體為一無 機半導體。
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