TWI404246B - Semiconductor device, manufacturing method thereof, and display device - Google Patents

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TWI404246B
TWI404246B TW098100733A TW98100733A TWI404246B TW I404246 B TWI404246 B TW I404246B TW 098100733 A TW098100733 A TW 098100733A TW 98100733 A TW98100733 A TW 98100733A TW I404246 B TWI404246 B TW I404246B
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Description

半導體裝置及其製造方法以及顯示裝置
本發明係關於一種半導體裝置及顯示裝置，尤其係關於一種使用了有機半導體層之半導體裝置及使用有該半導體裝置之顯示裝置。
薄膜電晶體(thin film transistor)係廣泛用作電子電路中之像素電晶體，尤其係主動矩陣驅動之平板型顯示裝置中之像素電晶體。近年來，備受矚目的是使用有機材料作為用於此種薄型之半導體裝置中之半導體層。將有機材料用於半導體層之薄膜電晶體、即有機薄膜電晶體(Organic Thin Film Transistor：OTFT)與將無機材料用於半導體層之構成相比較，能夠以低溫來形成半導體層。因此，有利於大面積化，並且亦可形成於塑膠等之無耐熱性之可撓性基板上，亦可期待多功能化與低成本化。
圖14表示有機薄膜電晶體之一構成例。於該圖所示之有機薄膜電晶體中，在覆蓋基板101上之閘極電極102之狀態下設置有閘極絕緣膜103。於該閘極絕緣膜103上，在閘極電極102兩旁之位置形成有源極104s以及汲極104d，進而於積層於源極104s-汲極104d間之閘極電極104之位置，設置有構成通道部之有機半導體層105。該有機半導體層105係由保護膜106所覆蓋，該保護膜106包含對有機半導體材料造成之損傷較低之水溶性樹脂(例如聚乙烯醇樹脂)或氟系樹脂等(以上，例如參照文獻1(C.D.Sheraw等人，「Applied Physics Letters」、2002年、VOLUME80、NUMBER6、p.1088~p.1090))。
然而，構成保護膜106之水溶性樹脂或氟系樹脂對有機半導體材料造成之損傷較小，但相對於其他層之密著性較低。因此，在保護膜106與作為其底層之源極104s/汲極104d或閘極絕緣膜103之界面上容易產生剝離，又，於將配線直接設置於保護膜106上之情形時會產生配線剝離，機械可靠性降低，無法獲得充分之良率。
因此已提出有如下之構成：如圖15所示，以與有機半導體層105相同之圖案而使保護膜106圖案化，藉此減小保護膜106之面積，將保護膜106與作為其底層之源極104s/汲極104d或閘極絕緣膜103之界面抑制為最小限度，藉此防止保護膜106與該保護膜106所接觸之層之間之剝離。
然而，如圖15所示，於僅在有機半導體層105之上部設置保護膜106之構成中，有機半導體層之側端緣成為露出之狀態。因此，藉由其後之絕緣膜之形成製程中所使用之溶劑，構成通道部之有機半導體層105受到損傷，從而使有機薄膜電晶體之特性劣化。
因此，本發明之目的在於提供如下之半導體裝置及顯示裝置，其可利用保護膜來充分地對有機半導體層進行保護，同時可防止保護膜與保護膜所接觸之底層(源極/汲極、閘極絕緣膜、或基板等)之界面上的剝離，藉此，特性良好且可藉由機械可靠性之提高而實現良率之提高。
用以達成上述目的之本發明之特徵在於包含：有機半導體層，其圖案形成於基板上；以及保護膜，其以覆蓋包含有機半導體層之側壁之露出面之狀態而圖案形成於上述基板上。
又，本發明亦為使用有上述構成之半導體裝置之顯示裝置。該顯示裝置成為如下構成：使像素電極連接於將有機半導體層用作通道部半導體層之薄膜電晶體。
於此種構成之半導體裝置以及使用有該半導體裝置之顯示裝置中，由於利用保護膜來覆蓋包含有機半導體層之側壁之露出面，故而藉由該保護膜而可靠地對有機半導體層進行保護。另一方面，保護膜由於為已圖案化之構成，故而與其他層接觸之界面之面積縮小，從而可防止保護膜界面上之剝離。
又，本發明亦可設為如下構成，即，於上述構成中，進而於基板上設置包含開口之絕緣性之隔壁，於藉由該隔壁而分離之狀態下，將有機半導體層設置於該隔壁之開口下部，於埋入隔壁之開口內部之狀態下設置上述保護膜。藉此，可利用隔壁與埋入該開口之保護膜而更可靠地對有機半導體層進行保護。
以下，根據圖式對本發明之實施形態加以詳細說明。再者，於各實施形態中，按照半導體裝置之構成、半導體裝置之製造方法、及使用有半導體裝置之顯示裝置之順序來對實施形態加以說明。
<<第1實施形態>> <半導體裝置之構成>
圖1所示之半導體裝置1a包含下閘極下接觸型之薄膜電晶體。於該圖所示之半導體裝置1a中，包含導電性材料之閘極電極5圖案形成於基板3上。於覆蓋該閘極電極5之狀態下，於基板3之上方形成有閘極絕緣膜7。於閘極絕緣膜7上，在夾持閘極電極5之兩旁圖案形成有包含導電性材料的源極電極9s-汲極電極9d對。
於形成有源極電極9s以及汲極電極9d之基板3之上方，設置有包含絕緣性材料之隔壁11。於該隔壁11中設置有開口11a，該開口11a使源極電極9s-汲極電極9d間之閘極絕緣膜7之表面、以及其兩旁之源極電極9s及汲極電極9d之端部露出。
又，於設置有隔壁11之基板3上，藉由隔壁11之側壁階差而分離之有機半導體層13係圖案形成於隔壁11之開口11a之底部。該有機半導體層13係在端部積層於源極電極9s以及汲極電極9d上之狀態下設置於開口11a底部。繼而，構成將該有機半導體層13作為通道部半導體層13ch的薄膜電晶體Tr。
再者，如以下之製造步驟中所詳細說明般，此種有機半導體層13(通道部半導體層13ch)係藉由於隔壁11之上部成膜而圖案化。因此，亦存在有機半導體層13殘留於隔壁11之上部之情形。
而且，於設置有有機半導體層13之基板3上，在埋入至隔壁11之開口11a內之狀態下設置有保護膜15。該保護膜15係包含有機材料者，尤其係使用氟系樹脂、水溶性樹脂、或聚對二甲苯衍生物等之材料而構成，該等材料可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響。又，保護膜15較好的是以周端部配置於隔壁11上，且完全堵塞隔壁11之開口11a邊緣之狀態而設置。再者，於有機半導體層13殘留於隔壁11上之情形時，在圖案化為與該保護膜15相同之外周形狀之狀態下，殘留有機半導體層13。
如上所述之設置有保護膜15之基板3上係成為如下構成：由層間絕緣膜17所覆蓋，且於該層間絕緣膜17上設置有配線等之導電性圖案19。
<半導體裝置之製造方法>
圖2~圖3係表示製造上述構成之半導體裝置1a之順序之製造步驟圖。其次，根據該等圖式，對半導體裝置1a之製造順序加以說明。
首先如圖2(1)所示，準備絕緣性之基板3。只要該基板3之最表面為絕緣性，則其材料無特別之限定，亦可為玻璃或可撓性地彎曲之塑膠材料。
其次，於該基板3上圖案形成包含Au之閘極電極5。此處，例如藉由使用有微影法所形成之光阻圖案之舉離法而圖案形成閘極電極5。再者，此處所形成之閘極電極5並不限定於包含Au者，亦可為Al、Ti、Cr、Ag、Pt等之其他金屬材料；銀漿等之金屬分散材料；PEDOT/PSS[聚(3,4-二氧乙基塞吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)]或聚苯胺等之導電性高分子材料。又，閘極電極5之圖案形成並不限定於舉離法，可使用將光阻圖案作為遮罩而對導電性膜進行圖案蝕刻之方法，進而亦可使用印刷法來圖案形成上述閘極電極5，其中上述光阻圖案係藉由使用有蔽陰遮罩之蒸鍍法、微影法而形成。再者，微影法可為光微影法或電子束微影法。
其次，如圖2(2)所示，於覆蓋閘極電極5之狀態下形成閘極絕緣膜7。此處，例如藉由旋塗法而形成包含聚乙烯酚之閘極絕緣膜7。再者，構成閘極絕緣膜7之材料並不限於聚乙烯酚，可為聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸酯等之其他有機絕緣材料，或SiO2 、SiN、Al2 O3 等之無機絕緣膜，進而可為有機材料與無機材料之複合材料等具有絕緣性之材料。又，閘極絕緣膜7之形成並不限於旋塗法，可自戳記、噴墨、狹縫塗佈、頂蓋塗佈、絲網印刷等之印刷技術、蒸鍍法、濺鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積法)法等，選用與材料相匹配之適當之成膜方法。
繼而，如圖2(3)所示，於閘極絕緣膜7上，圖案形成包含Au之源極電極9s以及汲極電極9d。此處，例如藉由使用有微影法所形成之光阻圖案之舉離法而圖案形成源極電極9s以及汲極電極9d。再者，與閘極電極5同樣地，源極電極9s以及汲極電極9d並不限定於包含Au者，可使用同樣之材料。進而，與閘極電極5同樣地，源極電極9s以及汲極電極9d之圖案形成亦並不限定於舉離法，可使用同樣之方法。
其後，如圖2(4)所示，於基板3之上方形成含有開口11a之絕緣性之隔壁11。此處，例如藉由微影法來使由旋塗法形成之絕緣膜圖案化，藉此形成隔壁11。重要的是該隔壁11為如下構成：能夠藉由隔壁11中之開口11a之側壁階差而分離將要成膜之有機半導體層，並使該有機半導體層圖案化。
因此，於將要形成之有機半導體層為蒸鍍膜之情形時，開口11a之側壁形成為倒錐形狀。於該情形時，將負型光阻(例如TELR-N101PM：東京應化工業公司製商品名)用作由上述旋塗法形成之絕緣膜而進行微影處理，藉此實現開口11a之倒錐形狀。
又，於將要形成之有機半導體層為塗佈膜之情形時，藉由將要使用的塗佈液，形成包含斥水性絕緣材料或斥油性絕緣材料的隔壁11，藉此，僅於開口11a內圖案形成有機半導體層。於該情形時，開口11a之側壁可為正錐形狀，亦可為倒錐形狀。
再者，如使用圖1所作的說明，開口11a之形成位置係使源極電極9s-汲極電極9d間之閘極絕緣膜7表面、及其兩旁之源極電極9s以及汲極電極9d之端部露出之位置。又，此處雖省略了圖示，但亦可根據需要而於隔壁11中設置複數個開口，例如到達源極電極9s或汲極電極9d之第2開口以及第3開口等。藉此，可將該等第2開口以及第3開口等用作相對於上部配線之連接孔。
然後，如圖2(5)所示，於隔壁11之開口11a內，以兩端連接於源極電極9s以及汲極電極9d之形狀而形成有通道部半導體層13ch，該通道部半導體層13ch係圖案形成有機半導體層13而成。此處，例如對應於側壁含有倒錐形狀之開口11a之隔壁11，藉由蒸鍍成膜而形成包含並五苯之有機半導體層13，從而形成藉由隔壁11之側壁階差所分離之有機半導體層13。藉此，於隔壁11之上部亦形成有機半導體層13。
再者，構成有機半導體層13之有機半導體材料並不限於並五苯，亦可為蒽或酞菁、卟啉、噻吩系聚合物、及該等之衍生物等。又，此處有機半導體層13之成膜並不限於真空蒸鍍法，只要於隔壁11之開口11a內圖案形成作為通道部半導體層13ch之有機半導體層13即可，亦可為戳記、絲網印刷、頂蓋塗佈、噴墨、狹縫塗佈、旋塗法等之使用有塗佈液之方法。
藉此，形成在開口11a之底部設置有通道部半導體層13ch之下閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr。
其次，如圖3(1)所示，於形成有有機半導體層13之基板3上，形成包含有機材料之保護膜15。此處，重要的是以保護膜15覆蓋整個露出面之方式形成保護膜15，該露出面包含設置於隔壁11之開口11a之有機半導體層13(13ch)的側壁。
又，對於構成保護膜15之材料而言，重要的是使用可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響之有機材料。
因此，於藉由使用有塗佈液之成膜方法來形成保護膜15之情形時，可將溶劑不會對有機半導體材料造成影響之CYTOP(Cytop809M：旭硝子股份有限公司製商品名)等之氟系樹脂、PVA(Polyvinyl Alcohol，聚乙烯醇)等之水溶性樹脂用作構成保護膜15的材料。再者，作為使用有塗佈液之成膜方法，可採用旋塗法、戳記、噴墨、狹縫塗佈、頂蓋塗佈、及絲網印刷等之印刷技術。
又，於藉由未使用塗佈液之成膜法，即蒸鍍法、濺鍍法、CVD法而形成保護膜15之情形時，無需考慮半導體溶劑對有機半導體層13造成之影響。作為可使用此種成膜法之有機材料，例示有聚對二甲苯衍生物。
其次，如圖3(2)所示，使保護膜15圖案化為所必需之最小限度之大小。此時，使保護膜15圖案化，例如使得保護膜15之周端部配置於隔壁11之上部，並成為完全堵塞隔壁11之開口11a邊緣之狀態。此處，例如將由微影法形成之光阻圖案作為遮罩，對保護膜15進行RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子蝕刻)，藉此使保護膜15圖案化。此時，若保護膜15為包含CYTOP者，則可使用Az1500(AZ Electronic Materials股份有限公司製商品名)作為光阻圖案。又，於在隔壁11之上部形成有有機半導體層13之情形時，藉由上述蝕刻(RIE)而同時使隔壁11上部之有機半導體層13圖案化。
再者，於戳記法、噴墨法、及絲網印刷法等之在預先圖案化之狀態下塗佈(包含印刷)形成之情形時，可省略圖3(1)中所說明之保護膜15之成膜步驟。然而，當於隔壁11之上部形成有有機半導體層13時，較好的是進行如下步驟，即，將保護膜15作為遮罩而對隔壁11上部之有機半導體層13進行蝕刻除去。
然後，如圖3(3)所示，於覆蓋已圖案化之保護膜15之狀態下形成層間絕緣膜17。此處，例如亦可藉由使用有感光性之光阻材料(TELR-P003PM：東京應化工業公司製商品名)之微影法，形成於特定部分設置有連接孔(省略圖示)之層間絕緣膜17。於設置連接孔之情形時，將該連接孔設置於形成在隔壁11上之第2開口或第3開口內。又，於該情形時，例如使用旋塗法來塗佈光阻材料。
再者，層間絕緣膜17並不限定於感光性之光阻材料，可為聚乙烯酚、聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸酯等之其他有機絕緣材料，或SiO2 、SiN、Al2 O3 等之無機絕緣膜，進而可為有機材料與無機材料之複合材料等具有絕緣性之材料。又，此種層間絕緣膜17之成膜並不限於旋塗法，可自戳記、噴墨、狹縫塗佈、頂蓋塗佈、絲網印刷等之印刷技術、蒸鍍法、濺鍍法、CVD法等，選用與材料相匹配之適當之成膜方法。於該情形時，若根據需要而於層間絕緣膜17之成膜過程中形成連接孔，或者採用戳記法、噴墨法、及絲網印刷法等之於預先已圖案化之狀態下塗佈(包含印刷)形成之方法，則可根據需要而以含有連接孔之形狀來形成層間絕緣膜17。
然後，如圖1所示，於層間絕緣膜17上形成包含Cu之導電性圖案19。此處，例如藉由將微影法形成之光阻圖案作為遮罩之蝕刻方法，而將由真空蒸鍍法形成之Cu膜形成為導電性圖案19。再者，導電性圖案19並不限定於由Cu形成者，與閘極電極5、源極電極9s以及汲極電極9d同樣地，亦可為Ti、Cr、Ag、Al、Pt等之其他金屬材料；銀漿等之金屬分散材料；PEDOT/PSS[聚(3,4-二氧乙基塞吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)]或聚苯胺等之導電性高分子材料。又，亦可應用使用有蔽陰遮罩之蒸鍍法，進而應用印刷法來圖案形成導電性圖案19。再者，微影法可為光微影法或電子束微影法。
藉此，可獲得包含使用圖1所說明之下閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr的半導體裝置1a。
於以上述方式獲得之半導體裝置1a中，藉由隔壁11與埋入至該開口11a之保護膜13，而更可靠地對通道部半導體層13ch進行保護。因此，於該上部形成層間絕緣膜17或更上層之導電性圖案19時之影響不會波及通道部半導體層13ch，可確保通道部半導體層13ch之膜質，從而可獲得特性良好之薄膜電晶體Tr。而且，由於保護膜15為已圖案化之構成，故而與其他層接觸之界面之面積受到抑制，可防止保護膜15之界面上之剝離，亦可確保機械可靠性。
其結果，上述半導體裝置1a之裝置特性良好，同時機械可靠性提高，從而可實現良率之提高。
<顯示裝置>
圖4係表示使用圖1之半導體裝置1a所構成之顯示裝置20a之一構成例的1個像素部分之概略剖面圖。其次，使用該圖來說明顯示裝置20a之構成。
該圖所示之顯示裝置20a係於各像素中設置有機電場發光元件EL(Electroluminescence，電致發光)而成之有機EL顯示裝置。於該情形時，形成於基板3上之薄膜電晶體Tr係作為構成用以驅動有機電場發光元件EL之像素電路者而設置於各像素。又，半導體裝置1a之導電性圖案19係作為像素電極19而圖案形成於每個像素中。
此處，像素電極19較好的是可用作例如陽極(或陰極)，且由具有反射性之材料所構成。該等像素電極19在設置於隔壁11之第2開口11b之內側，介隔形成於層間絕緣膜17之連接孔17a而連接於汲極電極9d。再者，層間絕緣膜17較好的是形成為平坦化絕緣膜。
又，於層間絕緣膜17之上部，設置有覆蓋像素電極19之周緣之形狀之絕緣性圖案21，自該絕緣性圖案21露出之像素電極19部分成為像素開口。於完全覆蓋該像素開口內之像素電極19之露出面之狀態下，圖案形成有有機EL層。該有機EL層23係構成為積層構造，其含有至少發光層，根據需要於發光層之陽極側設置有電洞輸送層或電洞佈植層等，另一方面根據需要於發光性之陰極側設置有電子輸送層或電子佈植層等。又，於該有機EL層23上，在所有像素中固體膜狀地設置有共通之相向電極25作為陰極(或陽極)，於像素電極19與相向電極25之間之夾持有有機EL層23之部分，形成有有機電場發光元件EL。
於此種構成之顯示裝置20a中，如上所述使用設置有保護膜15之構成之半導體裝置1a，藉此可藉由特性良好之半導體裝置1a(薄膜電晶體Tr)來實現特性良好之顯示，且可大幅度地提高機械可靠性。
<<第2實施形態>> <半導體裝置之構成>
圖5所示之第2實施形態之半導體裝置1b包含上閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr'。該圖所示之半導體裝置1b與使用圖1所說明之第1實施形態之半導體裝置1a之不同點在於：閘極電極5設置於覆蓋保護膜15上之絕緣膜16之上方，其他構成與第1實施形態相同。
亦即，於覆蓋保護膜15之狀態下設置絕緣膜16，利用該保護膜15與絕緣膜16來構成閘極絕緣膜7'，於該閘極絕緣膜7'上設置有包含導電性圖案之閘極電極5。
因此，與第1實施形態相同之處在於：於基板3之上方圖案形成有源極電極9s-汲極電極9d對，於該源極電極9s-汲極電極9d對之上部設置有隔壁11，藉由隔壁11之側壁階差而分離之有機半導體層13係圖案形成於隔壁11之開口11a底部，構成將該有機半導體層13設為通道部半導體層13ch之薄膜電晶體Tr。
進而與第1實施形態相同之處亦在於：在設置有有機半導體層13之基板3上，在埋入至隔壁11之開口11a內之狀態下設置有保護膜15。亦即，該保護膜15係包含有機材料者，尤其係使用氟系樹脂、水溶性樹脂、或聚對二甲苯衍生物等之材料而構成，該等材料可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響。又，保護膜15較好的是以周端部配置於隔壁11上，且完全堵塞隔壁11之開口11a邊緣之狀態而設置。再者，於有機半導體層13殘留於隔壁11上之情形時，在圖案化為與該保護膜15相同之外周形狀之狀態下，殘留有機半導體層13。
繼而，如上所述之設置有保護膜15之基板3上係成為如下構成：由保護膜15與構成閘極絕緣膜7'之一部分之絕緣膜16所覆蓋，且於該絕緣膜17'上設置有包含導電性圖案之閘極電極5。
<半導體裝置之製造方法>
圖6係表示製造上述構成之半導體裝置1b之順序之製造步驟圖。其次，根據該等圖式，對半導體裝置1b之製造順序加以說明。再者此處，可同樣地進行第1實施形態中使用圖2(3)~圖3(3)所說明之步驟。
亦即，首先如圖6(1)所示，準備絕緣性之基板3。只要該基板3之最表面為絕緣性，則其材料無特別之限定，亦可為玻璃或可撓性地彎曲之塑膠材料。
其次，於該基板3上圖案形成包含Au之源極電極9s以及汲極電極9d。該步驟係與第1實施形態中使用圖2(3)所說明之方式同樣地進行，例如藉由使用有微影法所形成之光阻圖案之舉離法而圖案形成源極電極9s以及汲極電極9d。再者，此處所形成之源極電極9s以及汲極電極9d並不限定於包含Au者，亦可為Al、Ti、Cr、Ag、Pt等之其他金屬材料；銀漿等之金屬分散材料；PEDOT/PSS[聚(3,4-二氧乙基塞吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)]或聚苯胺等之導電性高分子材料。又，源極電極9s以及汲極電極9d之圖案形成並不限定於舉離法，可使用將光阻圖案作為遮罩而對導電性膜進行圖案蝕刻之方法，進而亦可使用印刷法來進行，其中上述光阻圖案係藉由使用有蔽陰遮罩之蒸鍍法、微影法而形成。再者，微影法可為光微影法或電子束微影法。
其後，如圖6(2)所示，於基板3之上方形成含有開口11a之絕緣性之隔壁11。該步驟係與第1實施形態中使用圖2(4)所說明之方式同樣地進行，重要的是為如下構成：能夠藉由隔壁11中之開口11a之側壁階差而分離將要成膜之有機半導體層，並使該有機半導體層圖案化。又，與第1實施形態相同之處亦在於：設置於隔壁11之開口11a之形成位置；以及進而可根據需要而設置複數個開口，例如此處省略了圖示之到達源極電極9s或汲極電極9d之第2開口以及第3開口等。
其次，如圖6(3)所示，於隔壁11之開口11a內，以兩端連接於源極電極9s以及汲極電極9dt之形狀而形成有通道部半導體層13ch，該通道部半導體層13ch係圖案形成有機半導體層13而成。該步驟係與第1實施形態中使用圖2(5)所說明之方式同樣地進行。
其次，如圖6(4)所示，於形成有有機半導體層13之基板3上，形成包含有機材料之保護膜15。該步驟係與第1實施形態中使用圖3(1)所說明之方式同樣地進行。亦即此處，重要的是以保護膜15覆蓋整個露出面之方式形成保護膜15，該露出面包含設置於隔壁11之開口11a之有機半導體層13(13ch)的側壁。又，對於構成保護膜15之材料而言，重要的是使用可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響之有機材料。
其次，如圖6(5)所示，使保護膜15圖案化為所必需之最小限度之大小。該步驟係與第1實施形態中使用圖3(2)所說明之方式同樣地進行。亦即，使保護膜15圖案化，例如使得保護膜15之周端部配置於隔壁11之上部，並成為完全堵塞隔壁11之開口11a邊緣之狀態。再者，與第1實施形態之相同點亦在於：在預先已圖案化之狀態下塗佈(包含印刷)形成之情形時，可省略圖6(4)中所說明之保護膜15之成膜步驟。
繼而，如圖6(6)所示，於覆蓋已圖案化之保護膜15之狀態下形成絕緣膜6。該步驟係與第1實施形態中使用圖3(3)所說明之方式同樣地進行。然而，此處所形成之絕緣膜16與保護膜15一併構成閘極絕緣膜7'。因此，絕緣膜16係以適當之材料以及膜厚而形成為構成閘極絕緣膜7'之一部分者。
然後，如圖5所示，於絕緣膜16(閘極絕緣膜7')上形成包含Cu之導電性圖案作為閘極電極5。此處，例如藉由將微影法形成之光阻圖案作為遮罩之蝕刻方法，而將由真空蒸鍍法形成之Cu膜形成為閘極電極5。再者，閘極電極5並不限定於由Cu形成者，亦可為Ti、Cr、Ag、Al、Pt等之其他金屬材料；銀漿等之金屬分散材料；PEDOT/PSS[聚(3,4-二氧乙基塞吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)]或聚苯胺等之導電性高分子材料。又，亦可應用使用有蔽陰遮罩之蒸鍍法，進而應用印刷法來圖案形成閘極電極5。再者，微影法可為光微影法或電子束微影法。
藉此，可獲得含有上閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr'之半導體裝置1b，該上閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr'於開口11a之底部設置有通道部半導體層13ch。
即便為以上述方式獲得之第2實施形態之半導體裝置1b，亦係藉由隔壁11與在埋入其開口11a之狀態下經圖案化之保護膜13，而更可靠地對通道部半導體層13ch進行保護。因此，與第1實施形態同樣地，該半導體裝置1b之裝置特性良好，同時因機械可靠性之提高而實現了良率之提高。
<顯示裝置>
圖7係表示使用圖1之半導體裝置1b所構成之顯示裝置20b之一構成例的1個像素部分之概略剖面圖。其次，使用該圖來說明顯示裝置20b之構成。
該圖所示之顯示裝置20b係於各像素中設置有機電場發光元件EL而成之有機EL顯示裝置。於該情形時，形成於基板3上之薄膜電晶體Tr'係作為構成用以對有機電場發光元件EL進行驅動之像素電路者而設置於各像素中。
繼而，於覆蓋該薄膜電晶體Tr'之狀態下設置有層間絕緣膜17，於該層間絕緣膜17上，像素電極19圖案形成於每個像素中。
此處，像素電極19較好的是可用作例如陽極(或陰極)，且由具有反射性之材料所構成。該等各像素電極19於設置於隔壁11之第2開口11b之內側，介隔形成於層間絕緣膜17以及絕緣膜16之連接孔17a而連接於汲極電極9d。再者，層間絕緣膜17較好的是形成為平坦化絕緣膜。
又，於層間絕緣膜17之上部，設置有覆蓋像素電極19之周緣之形狀之絕緣性圖案21，自該絕緣性圖案21露出之像素電極19部分成為像素開口。於完全覆蓋該像素開口內之像素電極19之露出面之狀態下，圖案形成有有機EL層。該有機EL層23係構成為積層構造，其含有至少發光層，根據需要於發光層之陽極側設置有電洞輸送層或電洞佈植層等，另一方面根據需要於發光性之陰極側設置有電子輸送層或電子佈植層等。又，於該有機EL層23上，在所有像素中固體膜狀地設置有共通之相向電極25作為陰極(或陽極)，於像素電極19與相向電極25之間之夾持有有機EL層23之部分，形成有有機電場發光元件EL。
於此種構成之顯示裝置20b中，如上所述使用設置有保護膜15之構成之半導體裝置1b，藉此亦可藉由特性良好之半導體裝置1b(薄膜電晶體Tr)來實現特性良好之顯示，且可大幅度地提高機械可靠性。
<<第3實施形態>> <半導體裝置之構成>
圖8所示之第3實施形態之半導體裝置1c包含下閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr。該圖所示之半導體裝置1c與使用圖1所說明之第1實施形態之半導體裝置1a之不同點在於：並未設置隔壁11，其他構成與第1實施形態相同。
亦即，圖1所示之半導體裝置1c包含下閘極下接觸型之薄膜電晶體tr。於該圖所示之半導體裝置1c中，在基板3上圖案形成有包含導電性材料之閘極電極5。於覆蓋該閘極電極5之狀態下，在基板3之上方形成有閘極絕緣膜7。於閘極絕緣膜7上，在夾持閘極電極5之兩旁圖案形成有包含導電性材料之源極電極9s-汲極電極9d對。
於形成有源極電極9s以及汲極電極9d之基板3之上方，圖案形成有有機半導體層13。該有機半導體層13係在端緣積層於源極電極9s以及汲極電極9d上之狀態下而設置。繼而，構成將該有機半導體層13作為通道部半導體層13ch之薄膜電晶體Tr。
而且，於設置有有機半導體層13之基板3上，以完全覆蓋包含有機半導體層13之側壁之露出面之狀態，圖案形成有保護膜15。該保護膜15係包含有機材料者，尤其係使用氟系樹脂、水溶性樹脂、或聚對二甲苯衍生物等之材料而構成，該等材料可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響。
如上所述之設置有保護膜15之基板3上係成為如下構成：由層間絕緣膜17所覆蓋，且於該層間絕緣膜17上設置有配線等之導電性圖案19。
<半導體裝置之製造方法>
可按照如下順序來製造上述構成之半導體裝置1c，該順序係自第1實施形態中使用圖2(1)~圖3(3)所說明之順序除去使用圖2(4)所說明之隔壁之形成步驟而成的順序。
然而，於使用圖2(5)所說明之有機半導體層13之形成過程中，無法利用隔壁之側壁階差、斥水性或疎水性而使有機半導體層13圖案化。因此，於形成有機半導體層13之後圖案化，或者形成應用印刷法等而預先已圖案化之有機半導體層13。
即便為以上述方式獲得之第3實施形態之半導體裝置1c，亦係藉由保護膜13而對包含通道部半導體層13ch之側壁之露出面進行保護，該保護膜13藉由圖案化而將界面抑制得較小。因此，與第1實施形態同樣地，該半導體裝置1c之裝置特性亦良好，同時因機械可靠性之提高而實現了良率之提高。
<顯示裝置>
圖9係使用圖8之半導體裝置1c所構成之顯示裝置20c之一構成例的1個像素部分之概略剖面圖。該圖所示之顯示裝置20c與使用圖4所說明之第1實施形態之顯示裝置20a之不同點在於：於作為平坦化絕緣膜而構成之層間絕緣膜17之下部並未設置隔壁，其他構成與第1實施形態相同。亦即，顯示裝置20c係於各像素中設置有機電場發光元件EL而成之有機EL顯示裝置，形成於基板3上之薄膜電晶體Tr係作為構成用以對有機電場發光元件EL進行驅動之像素電路者而設置於各像素中，又，半導體裝置1a之導電性圖案19係作為像素電極19而圖案形成於每個像素中。而且，該像素電極19上係介隔設置於層間絕緣膜17之連接孔17a而連接於汲極電極9d，進而使有機EL層23以及相向電極25積層於像素電極19上，從而形成有機電場發光元件EL。
即便為此種構成之第3實施形態之顯示裝置20c，亦可如上所述，使用設置有保護膜15之構成之半導體裝置1c，藉此利用特性良好之半導體裝置1c(薄膜電晶體Tr)來實現特性良好之顯示，且可大幅度地提高機械可靠性。
<變形例>
圖10所示之半導體裝置1d為第3實施形態之變形例，其包含下閘極上接觸型之薄膜電晶體Tr"。該圖所示之半導體裝置1d與使用圖8所說明之第3實施形態之半導體裝置1c的不同點在於：源極電極9s以及汲極電極9d重疊地設置於有機半導體層13上，其他構成與第3實施形態相同。
關於此種半導體裝置1d之形成，亦可按照第3實施形態之順序，在形成有機半導體層13之後形成源極電極9s以及汲極電極9d。
又，於使用有此種半導體裝置1d之顯示裝置之構成中，可將使用圖9所說明之顯示裝置中之半導體裝置1c替換為半導體裝置1d。
即便為如上所述之變形例之構成，亦可獲得與第3實施形態相同之效果。
<<第4實施形態>> <半導體裝置之構成>
圖11所示之第4實施形態之半導體裝置1e包含上閘極下接觸型之薄膜電晶體Tr。該圖所示之半導體裝置1e中，並未設置使用圖5所說明之第2實施形態之半導體裝置1b中的隔壁11，其他構成與第2實施形態相同。
亦即，圖11所示之半導體裝置1e包含上閘極下接觸型之薄膜電晶體tr。該圖所示之半導體裝置1e中，於基板3上圖案形成有包含導電性材料之源極電極9s-汲極電極9d對。於形成有源極電極9s以及汲極電極9d之基板3之上方，圖案形成有有機半導體層13。該有機半導體層13係在端緣積層於源極電極9s以及汲極電極9d上之狀態下而設置。
而且，於設置有有機半導體層13之基板3上，以完全覆蓋包含有機半導體層13之側壁之露出面之狀態，圖案形成有保護膜15。該保護膜15係包含有機材料者，尤其係使用氟系樹脂、水溶性樹脂、或聚對二甲苯衍生物等之材料而構成，該等材料可成膜而不會對構成有機半導體層13之有機半導體材料造成影響。
又，形成有保護膜15之基板3上係由絕緣膜16所覆蓋。該絕緣膜16與保護膜15一併構成閘極絕緣膜7'。而且，於此種積層構造之閘極絕緣膜7'上設置有包含導電性圖案之閘極電極5。
<半導體裝置之製造方法>
可按照如下順序來製造上述構成之半導體裝置1e，該順序係自第2實施形態中使用圖6(1)~圖6(6)所說明之順序除去使用圖6(2)所說明之隔壁之形成步驟而成的順序。
然而，於使用圖6(3)所說明之有機半導體層13之形成過程中，無法利用隔壁之側壁階差、斥水性或疎水性而使有機半導體層13圖案化。因此，於形成有機半導體層13之後圖案化，或者形成應用印刷法等而預先已圖案化之有機半導體層13。
即便為以上述方式獲得之第4實施形態之半導體裝置1e，亦係藉由保護膜13而對包含通道部半導體層13ch之側壁之露出面進行保護，該保護膜13藉由圖案化而將界面抑制得較小。因此，與第1實施形態同樣地，該半導體裝置1e之裝置特性亦良好，同時因機械可靠性之提高而實現了良率之提高。
<顯示裝置>
圖12係使用圖11之半導體裝置1e所構成之顯示裝置20e之一構成例的1個像素部分之概略剖面圖。該圖所示之顯示裝置20e與使用圖7所說明之第1實施形態之顯示裝置20b之不同點在於：於作為平坦化絕緣膜而構成之層間絕緣膜17之下部並未設置隔壁，其他構成與第2實施形態相同。亦即，顯示裝置20e係於各像素中設置有機電場發光元件EL而成之有機EL顯示裝置，形成於基板3上之薄膜電晶體Tr係作為構成用以對有機電場發光元件EL進行驅動之像素電路者而設置於各像素中，又，半導體裝置1a之導電性圖案19係作為像素電極19而圖案形成於每個像素中。而且，該像素電極19上係介隔設置於層間絕緣膜17之連接孔17a而連接於汲極電極9d，進而使有機EL層23以及相向電極25積層於像素電極19上，從而形成有機電場發光元件EL。
即便為此種構成之第4實施形態之顯示裝置20e，亦可如上所述，使用設置有保護膜15之構成之半導體裝置1e，藉此利用特性良好之半導體裝置1e(薄膜電晶體Tr)來實現特性良好之顯示，且可大幅度地提高機械可靠性。
<變形例>
圖13所示之半導體裝置1f為第4實施形態之變形例，其包含上閘極上接觸型之薄膜電晶體Tr"。該圖所示之半導體裝置1f與使用圖11所說明之第4實施形態之半導體裝置1e的不同點在於：源極電極9s以及汲極電極9d重疊地設置於有機半導體層13上，其他構成與第4實施形態相同。
關於此種半導體裝置1f之形成，亦可按照第4實施形態之順序，在形成有機半導體層13之後形成源極電極9s以及汲極電極9d。
又，於使用有此種半導體裝置1f之顯示裝置之構成中，可將使用圖12所說明之顯示裝置中之半導體裝置1e替換為半導體裝置1f。
即便為如上所述之變形例之構成，亦可獲得與第4實施形態相同之效果。
再者，於上述第1實施形態~第4實施形態中，已對將本發明應用於有機EL顯示裝置之構成進行了說明。然而，本發明之顯示裝置可廣泛地用作例如液晶顯示裝置般之使用薄膜電晶體來驅動之顯示裝置，且可獲得同樣之效果。
如上所述，根據本發明，可獲得如下之半導體裝置以及顯示裝置，其可利用保護膜來充分地對有機半導體層進行保護，可防止保護膜界面上之剝離，藉此，裝置特性良好，且可藉由機械可靠性之提高而實現良率之提高。
1a、1b、1c、1d、1e、1f．．．半導體裝置
3、101．．．基板
5、102．．．閘極電極
7、7'、103．．．閘極絕緣膜
9d．．．汲極電極
9s．．．源極電極
11．．．隔壁11
11a．．．開口
11b．．．第2開口
13、105．．．有機半導體層
13ch．．．通道部半導體層
15、106．．．保護膜
16．．．絕緣膜
17．．．層間絕緣膜
17a．．．連接孔
19．．．導電性圖案
20a、20b、20c、20e．．．顯示裝置
21．．．絕緣性圖案
23．．．有機EL層
25．．．相向電極
104d．．．汲極
104s．．．源極
EL．．．有機電場發光元件
Tr、Tr'、Tr"．．．薄膜電晶體
圖1係對第1實施形態之半導體裝置進行說明之剖面圖；圖2(1)~圖2(5)係對第1實施形態之半導體裝置之製造方法進行說明之剖面步驟圖(之一)；圖3(1)~圖3(3)係對第1實施形態之半導體裝置之製造方法進行說明之剖面步驟圖(之二)；圖4係對使用有第1實施形態之半導體裝置之顯示裝置進行說明之剖面圖；圖5係對第2實施形態之半導體裝置進行說明之剖面圖；圖6(1)~圖6(6)係對第2實施形態之半導體裝置之製造方法進行說明之剖面步驟圖；圖7係對使用有第2實施形態之半導體裝置之顯示裝置進行說明之剖面圖；圖8係對第3實施形態之半導體裝置進行說明之剖面圖；圖9係對使用有第3實施形態之半導體裝置之顯示裝置進行說明之剖面圖；圖10係對第3實施形態之半導體裝置之變形例進行說明之剖面圖；圖11係對第4實施形態之半導體裝置進行說明之剖面圖；圖12係對使用有第4實施形態之半導體裝置之顯示裝置進行說明之剖面圖；圖13係對第4實施形態之半導體裝置之變形例進行說明之剖面圖；圖14係對先前之半導體裝置進行說明之剖面圖；及圖15係對先前之半導體裝置之其他例進行說明之剖面圖。
1a‧‧‧半導體裝置
3‧‧‧基板
5‧‧‧閘極電極
7‧‧‧閘極絕緣膜
9d‧‧‧汲極電極
9s‧‧‧源極電極
11‧‧‧隔壁11
11a‧‧‧開口
13(13ch)‧‧‧有機半導體層(通道部半導體層)
15‧‧‧保護膜
17‧‧‧層間絕緣膜
19‧‧‧導電性圖案
Tr‧‧‧薄膜電晶體

Claims (11)

  1. 一種半導體裝置，其包含：有機半導體層，其圖案形成於基板上；以及保護膜，其以覆蓋包含上述有機半導體層之側壁之露出面之狀態而圖案形成於上述基板上；上述保護膜係使用氟系樹脂或水溶性樹脂而構成。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中於上述基板上設置有包含開口之絕緣性之隔壁，上述有機半導體層於藉由上述隔壁而分離之狀態下圖案形成於該隔壁之開口底部，上述保護膜係於埋入上述隔壁之開口內部之狀態下而設置。
  3. 如請求項2之半導體裝置，其中於上述隔壁上配置有上述保護膜之周緣部分。
  4. 如請求項3之半導體裝置，其中上述有機半導體層係藉由於上述隔壁上成膜而形成者，且於該隔壁上圖案化為與上述保護膜相同之形狀。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中更包含：源極電極及汲極電極，其以使端部連接於上述有機半導體層之形狀，圖案形成於上述保護膜之下層；以及閘極電極，其經由絕緣膜將一部分重疊於上述有機半導體層與保護膜之積層部而配置。
  6. 如請求項1之半導體裝置，其中包含絕緣膜，其對形成有上述保護膜之上述基板上進 行覆蓋。
  7. 如請求項6之半導體裝置，其中上述絕緣膜係使用感光性光阻材料而構成。
  8. 如請求項6之半導體裝置，其中於上述絕緣膜上設置有導電性圖案。
  9. 一種半導體裝置之製造方法，其包含：於基板上將有機半導體層形成圖案；以及以覆蓋包含上述有機半導體層之側壁之露出面之方式，使用氟系樹脂或水溶性樹脂以旋塗法、戳記、噴墨、狹縫塗佈、頂蓋塗佈或絲網印刷形成保護膜。
  10. 一種顯示裝置，其包含：設置於基板上之閘極電極；覆蓋上述閘極電極之閘極絕緣膜；設置於該閘極絕緣膜上之源極電極及汲極電極；絕緣性之隔壁，其包含到達上述源極電極及汲極電極間之上述閘極絕緣膜之開口，且設置於該閘極絕緣膜上；有機半導體層，其於藉由上述隔壁而分離之狀態下，形成於該隔壁之開口底部之上述閘極電極之上方；保護膜，其覆蓋包含上述有機半導體層之側壁之露出面，並且以埋入上述隔壁之開口內部之狀態而圖案形成；層間絕緣膜，其形成於上述保護膜上及隔壁上；以及像素電極，其設置於上述層間絕緣膜上，並且經由設 置於該層間絕緣膜及上述隔壁之連接孔而連接於上述源極電極或汲極電極；上述保護膜係使用氟系樹脂或水溶性樹脂而構成。
  11. 一種顯示裝置，其包含：設置於基板上之源極電極及汲極電極；絕緣性之隔壁，其於上述源極電極及上述汲極電極間具有到達上述基板之開口，且設置於上述基板上；有機半導體層，其於藉由上述隔壁而分離之狀態下，形成於該隔壁之開口底部之上述源極電極與上述汲極電極之間；保護膜，其覆蓋包含上述有機半導體層之側壁之露出面，並且以埋入上述隔壁之開口內部之狀態而圖案形成；絕緣膜，其形成於上述保護膜上及隔壁上；閘極電極，其於重疊於上述有機半導體層上之狀態下設置於上述絕緣膜上；層間絕緣膜，其覆蓋上述閘極絕緣膜及閘極電極；以及像素電極，其設置於上述層間絕緣膜上，並且經由設置於該層間絕緣膜及上述隔壁之連接孔而連接於上述源極電極或汲極電極；上述保護膜係使用氟系樹脂或水溶性樹脂而構成。
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