TWI453918B - 半導體裝置及使用該半導體裝置之顯示設備 - Google Patents

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Description

半導體裝置及使用該半導體裝置之顯示設備
本發明係關於一種半導體裝置及一種利用該半導體裝置之顯示設備。
最近幾年，所謂的有機TFT(薄膜電晶體)備受關注。有機TFT係將一有機半導體作為一通道層利用之一TFT。
在有機TFT之情形中，由一有機半導體製成之一通道層可係藉由實施一塗佈過程在一低溫下形成。因此，該有機TFT有利於減小成本，且另外該有機TFT可形成於不展現一耐熱性質之一撓性基板上。不展現一耐熱性質之撓性基板之一典型實例係一塑膠材料。
如眾所周知，藉由將此一有機TFT設計成一頂部-觸點/底部-閘極結構，與具有底部-觸點結構之一TFT相比可避免由應力(諸如熱應力)造成之特性劣化。
已針對具有一頂部-觸點/底部-閘極結構之一有機TFT研究了一圖案形成方法，其用於在一有機半導體圖案上高度準確地形成一源極電極及一汲極電極。
舉例而言，已揭示了一種方法，藉此已在作為圖案而非電極之一有機半導體層上形成一犧牲層及一抗蝕劑層之後，完全堆集電極材料且溶解該犧牲層以揭開該抗蝕劑層上的電極材料。關於所揭示方法之更多資訊，建議讀者參考日本特許公開專利第2008-85200號。
根據所揭示之方法，可藉由在一抗蝕劑上實施一圖案化過程高度有效地形成一電極。
然而，根據日本特許公開專利第2008-85200號中所闡述之方法，在揭開時剝落的一膜再一次附接從而降低製造良率。
另外，在通常在由一非晶矽材料製成之一TFT中使用之一蝕刻終止結構中，有必要調整該等源極電極及汲極電極在一蝕刻終止層上之位置。因此，需要一大的設計裕度。
在此一蝕刻終止結構中，該蝕刻終止層之寬度等於一通道長度Lch。因此，若設定一大的設計裕度，則該通道長度Lch增加。特定而言，若使用具有一大的大小之一基板或具有一大的擴張/收縮比之一塑膠基板，則難以調整該等源極電極及汲極電極在該蝕刻終止層上之位置。因此，需要一甚至更大的設計裕度。
另外，在(例如)一顯示區段之底板上利用一有機TFT之一典型應用中，若計及一位置對準裕度則增加設計裕度必需一更大的像素大小。若該像素大小頗大，則不期望地難以增加像素數目。
為解決上文所闡述之問題，本發明之發明者已提供一種半導體裝置及一種採用該半導體裝置之顯示設備。根據本發明之半導體裝置允許高度準確地形成電極且減小一設計裕度。
根據本發明之半導體裝置係一種採用一薄膜電晶體之半導體裝置。另外，該半導體裝置具有薄膜電晶體之一閘極電極、經形成以覆蓋該閘極電極之一閘極絕緣膜及形成於該閘極絕緣膜上以充當包括該薄膜電晶體之源極、通道及汲極區域之一層之一有機半導體層。除彼之外，該半導體裝置亦包括形成於該有機半導體層上的一結構、該薄膜電晶體之一源極電極、該薄膜電晶體之一汲極電極及由與該等源極電極及汲極電極相同的材料形成於該結構上之一電極材料層。該源極電極係經形成以自閘極絕緣膜之一特定上表面開始且在有機半導體層之一特定上表面處結束之一電極。同樣，該汲極電極係經形成以自閘極絕緣膜之另一上表面開始且在有機半導體層之另一上表面處結束之一電極。該有機半導體層之該特定上表面及另外上表面中之每一者係該結構外面之一表面。
根據本發明之一顯示設備採用一半導體裝置、包括一半導體裝置之一底板及用於顯示一影像之一顯示面板。包括於該底板中之該半導體裝置具有與根據本發明之半導體裝置之組態完全相同的一組態。
根據本發明所提供之如上文所闡述之半導體裝置之組態，該半導體裝置採用：形成於該有機半導體層上之結構；源極電極，其經形成以自閘極絕緣膜之一特定上表面開始且在提供於該結構外面以充當有機半導體層電極之一上表面之一特定上表面處結束以充當薄膜電晶體之源極電極；汲極電極，其經形成以自閘極絕緣膜之另一上表面開始且在提供於該結構外面以充當有機半導體層電極之一上表面之另一上表面處結束以充當薄膜電晶體之汲極電極；及電極材料層，其由與該等源極電極及汲極電極相同的材料形成於該結構上。
因此，該源極電極之內部端可形成於對準至該結構之外邊緣之一位置處或靠近對準至該結構之該外邊緣之該位置之一位置處。同樣，該汲極電極之內部端可形成於對準至該結構之外邊緣之一位置處或靠近對準至該結構之該外邊緣之該位置之一位置處。另外，通道長度匹配該結構之圖案化解析度或大約接近該結構之圖案化解析度。因此，該通道長度可經如此設定以使得該通道長度不受位置對準準確度之影響。
根據本發明之顯示設備經組態以採用一半導體裝置、包括具有與本發明所提供之如上文所闡述之半導體裝置之組態完全相同之一組態之該半導體裝置之一底板及用於顯示一影像之一顯示面板。因此可能避免該半導體裝置之通道長度受位置對準之準確度影響。
根據本發明所提供之如上文所闡述之顯示設備，可能避免該設備半導體裝置之通道長度受位置對準之準確度影響。因此再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由源極電極及汲極電極之位置與該結構之位置的自對準來形成源極電極及汲極電極，即使該基板及/或其他區段在該基板已形成之後擴張。
根據本發明所提供之如上文所闡述之顯示設備，該顯示設備中所採用之半導體裝置之通道長度可經如此設定以使得該通道長度不受位置對準之準確度影響。因此再沒必要增加設計裕度。另外，可藉由源極電極及汲極電極之位置與該結構之位置的自對準來形成該半導體裝置中所採用之源極電極及汲極電極，即使該半導體裝置中所採用之該基板及該半導體裝置中所採用之其他元件在該基板已形成之後擴張。
因此，可高度準確地形成顯示設備中所採用之半導體裝置以充當具有提前確定之一通道長度之一裝置。因此，可能提高採用該半導體裝置之顯示設備之效能且增加該半導體裝置之製造良率。
另外，亦可能減小半導體裝置之設計裕度且降低半導體裝置之大小以使得各自採用於顯示設備中以充當包括該半導體裝置之一像素之像素數目可增加。
下文藉由參照圖來闡釋本發明之較佳實施例。在以下說明中，較佳實施例中之每一者亦簡單稱作一實施例。
應注意，按以下次序配置之章節中闡釋該等較佳實施例。
1：半導體裝置之第一實施例
2：半導體裝置之第二實施例
3：半導體裝置之第三實施例
4：半導體裝置之第四實施例
5：半導體裝置之第五實施例
6：半導體裝置之第六實施例
7：根據本發明之顯示設備之實施例
1：半導體裝置之第一實施例
圖1係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第一實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。
如圖1之剖面圖中所顯示，該半導體裝置經組態以包括基於一有機半導體層24之一有機TFT(薄膜電晶體)。
該半導體裝置係如下而形成。首先，在一基板21上形成有機TFT之閘極電極22，且然後提供作為一閘極絕緣膜而形成之一閘極絕緣層23以覆蓋閘極電極22。
隨後，在已作為一閘極絕緣膜而形成之閘極絕緣層23上形成一有機半導體層24，該有機半導體層經組態以包括有機TFT之源極、通道及汲極區域。
然後，形成有機TFT之一源極電極25及有機TFT之一汲極電極26以分別覆蓋有機半導體層24之左端及右端。
閘極電極22可係由一金屬材料(諸如Cu)形成。
實施為一閘極絕緣膜之閘極絕緣層23可係由一有機材料製成，該有機材料可在形成於基板21上之後被硬化以充當覆蓋閘極電極22之一塗層。
有機半導體層24可係由一有機半導體材料(諸如並五苯及TIPS(對苯二甲酸乙二醇酯)並五苯)形成。
源極電極25及汲極電極26中之每一者通常可係由Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Ni或一導電有機材料形成。導電有機材料之典型實例係聚(3,4-乙撐二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)[PEDOT/PSS]及PANI(聚苯胺)。
在此實施中，然後在已形成於源極電極25與汲極電極26之間的有機半導體層24上形成具有一倒置錐形狀之一結構31。
在結構31上，一電極材料層32係由與源極電極25及汲極電極26相同的材料形成。
藉由將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置調整至結構31之外邊緣及形成於結構31上之電極材料層32之外邊緣來形成源極電極25及汲極電極26。亦即，源極電極25及汲極電極26經如此形成以使得當自源極電極25及汲極電極26上方一位置觀察時，源極電極25及汲極電極26之內部端恰好形成於與結構31之外邊緣及形成於結構31上之電極材料層32之外邊緣相同的位置處。
具有一倒置錐形狀之結構31可係由一絕緣材料(諸如一抗蝕劑材料)形成。
藉由將根據該第一實施例之半導體裝置構造成此一結構，可高度準確地形成源極電極25及汲極電極26，且另外可因此減小設計裕度。
圖2係充當一組態圖之一俯視圖，其顯示圖1之剖面圖中所顯示之半導體裝置。另外，出於比較之目的，將圖13作為顯示具有現存蝕刻終止結構之一半導體裝置之複數個圖而給出。更具體而言，圖13A係顯示現存半導體裝置之一剖面圖，而圖13B係顯示現存半導體裝置之一俯視圖。
應注意，給圖2及圖13B之俯視圖中所顯示之一些劃陰影區塊提供與圖13A之剖面圖中所顯示之其各別陰影區塊相同的陰影類型以使得自該半導體裝置上方一位置所觀察之位置作為該等層之位置而易於理解。另外，如圖13A之剖面圖中所顯示隱藏於閘極絕緣層23後面的閘極電極22顯示為由圖13B之俯視圖中之一虛線所圍繞之一區塊。
在現存蝕刻終止結構之情形中，實施為一蝕刻終止層之一絕緣層27形成於有機半導體層24上，如圖13A之剖面圖中所顯示。在此現存蝕刻終止結構中，源極電極25延伸至絕緣層27之左端之上表面，而汲極電極26延伸至絕緣層27之右端之上表面。
在此現存蝕刻終止結構之情形中，如圖13B之俯視圖中所顯示，位置對準準確度AA係絕緣層27之外邊緣與源極電極25之內部端或汲極電極26之內部端之間的距離。源極電極25之內部端與汲極電極26之內部端之間的距離匹配一圖案化解析度PR。
在此現存蝕刻終止結構中，通道長度Lch匹配絕緣層27之寬度。因此，通道長度Lch係圖案化解析度PR與位置對準準確度AA之兩倍的和。若增加設計裕度，則有必要提高位置對準準確度AA。因此，通道長度Lch不期望地增加。
在根據該第一實施例之半導體裝置之情形中，反之，位置對準準確度AA係有機半導體層24之外邊緣與結構31之外邊緣之間的距離，如圖2之俯視圖中所顯示。另外，圖案化解析度PR係結構31之寬度。在根據該第一實施例之半導體裝置之情形中，通道長度Lch係兩個電極(亦即，源極電極25及汲極電極26)之內部端之間的距離。另外，由於在垂直方向上對結構31之一具體外邊緣之位置與源極電極25之內部端以及結構31之另一外邊緣之位置與汲極電極26之內部端實施對準，因此結構31之寬度匹配源極電極25與汲極電極26之內部端之間的距離。
因此，在根據該第一實施例之半導體裝置之情形中，通道長度Lch匹配結構31之寬度。亦即，通道長度Lch匹配圖案化解析度PR。因此，由於可在不考量位置對準準確度AA之情形下設定通道長度Lch，因此沒必要將設計裕度設定為一大值。
舉例而言，可如如下闡述來製造根據該實施例之半導體裝置。
首先，在一基板21上形成一閘極電極22及實施為一閘極絕緣膜之一閘極絕緣層23。用於製作閘極電極22及閘極絕緣層23之形成方法及材料決不分別限於以下說明中所引用之方法及以下說明中亦提及之材料。
用於形成閘極電極22之方法通常係濺鍍方法。根據濺鍍方法，首先形成閘極電極22以作為具有30 nm之一厚度之一膜。然後藉由運用微影及蝕刻技術來實施一圖案化過程以形成閘極電極22之一預定圖案。
然後，藉由在一燃燒過程中運用旋塗方法將一混合物材料施加至基板21及閘極電極22來形成閘極絕緣層23。該混合物材料係藉由通常使PVP(聚對乙烯基苯酚)與一硬化劑(諸如三聚氰胺甲醛樹脂)混合而獲得之一材料。
然後，如一圖3A(其係顯示用於製造該半導體裝置之方法之一初始階段之一剖面圖)中所顯示，在閘極絕緣層23上形成具有提前確定之一圖案之一有機半導體層24。順便提一下，圖3A及圖3B係充當製造過程圖之剖面圖，其繪示用於製造圖1之剖面圖中所顯示之半導體裝置之一方法。
舉例而言，有機半導體層24可由諸如並五苯或TIPS(對苯二甲酸乙二醇酯)並五苯之一材料形成。不特別規定用於形成有機半導體層24之方法。用於形成有機半導體層24之方法之典型實例係一塗佈方法、一真空氣相沈積方法及一印刷方法。塗佈方法之典型實例係上文所引用之該旋塗方法、一頂蓋塗佈方法及一浸漬塗佈方法，而印刷方法之一典型實例係一噴墨方法。
不特別規定用於圖案化有機半導體層24之方法。亦即，可使用用於圖案化有機半導體層24之任何眾所周知之方法。舉例而言，根據一典型的圖案化方法，在形成有機半導體層24之整個膜之後實施一蝕刻過程。根據另一典型的圖案化方法，一陰影遮罩用以形成一局部膜，或提前形成一疏水防水表面以抵製半導體墨。
然後，在有機半導體層24上形成具有一倒置錐形狀之一結構31，如圖3B中所顯示，圖3B係顯示用於製造該半導體裝置之方法之一中間階段之一剖面圖。
通常，藉由運用一攝影技術來形成結構31，該攝影技術利用允許製作該倒置錐形狀之一光阻劑材料。允許製作該倒置錐形狀之光阻劑材料之一典型實例係由AZ Materials公司製作之AZ5214。
另外，亦可藉由運用一轉印方法(諸如一凹版印刷方法或一乾性抗蝕劑層壓方法)轉移已經製作以具有倒置錐形狀之一結構性物件來形成具有一倒置錐形狀之結構31。
然後，在結構31之上表面上形成一電極材料以作為一膜。在結構31之上表面上形成該電極材料膜之此過程中，結構31之外邊緣切割電極材料，從而在有機半導體層24之一具體端之上產生一源極電極25且在有機半導體層24之另一端之上產生一汲極電極26，如圖3B中所顯示，圖3B係顯示用於製造該半導體裝置之方法之一最後階段之一剖面圖。另外，將一電極材料層32留在結構31之上表面上。當結構31之外邊緣切割電極材料時，源極電極25之內部端之位置與汲極電極26之內部端之位置自對準至結構31之其各別外邊緣之位置。因此，源極電極25經形成以使得當自該半導體裝置上方一位置觀察時，源極電極25之內部端之位置與結構31之一具體外邊緣之位置恰好吻合。同樣，汲極電極26經形成以使得當自該半導體裝置上方一位置觀察時，汲極電極26之內部端之位置與結構31之另一外邊緣之位置恰好吻合。
另外，藉由運用一薄膜轉移方法(諸如一平凹版方法或一反向平版印刷方法)，亦可能在結構31之上表面上形成一電極材料以作為一膜且使得結構31之外邊緣切割電極材料，從而生成像上文已闡述之源極電極25及汲極電極26一樣的一源極電極25及一汲極電極26。
應注意，可藉由運用一眾所周知之圖案化方法來實施一圖案化過程以製作除結構31之外的區段之電線。在藉由運用(例如)真空氣相沈積方法形成一膜之一過程中，可藉由利用一陰影遮罩來實施一大體圖案化過程。另外，在已在一整個表面之上形成一佈線層之後，在執行一蝕刻過程之前藉由運用微影技術來形成一抗蝕劑圖案。以此方式，可製作一佈線圖案。
根據根據上文所闡述之該第一實施例之組態，在有機半導體層24上形成具有一倒置錐形狀之結構31。然後，藉由將源極電極25之內部端之位置調整至結構31之一具體外邊緣之位置且將汲極電極26之內部端之位置調整至結構31之另一外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26。藉由將源極電極25之內部端之位置調整至結構31之一具體外邊緣之位置且將汲極電極26之內部端之位置調整至結構31之另一外邊緣之位置，通道長度Lch匹配結構31之圖案化解析度PR且不受位置對準準確度AA影響。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至結構31之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在結構31已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
應注意，端視於用於形成電極材料層32之方法，源極電極25之內部端之位置已對準至結構31之一具體外邊緣之位置且汲極電極26之內部端之位置已對準至結構31之另一外邊緣之位置之狀態可存在一改變。因此，在一些情形中，源極電極25之內部端之位置及/或汲極電極26之內部端之位置在朝向內或外側之一方向上稍稍偏移。
在此等情形中，通道長度Lch不同於結構31之圖案化解析度PR。然而，位置對準準確度AA對通道長度Lch幾乎沒有任何影響。因此，如具有根據第一實施例之組態之情形，在不採取一大的設計裕度之情形下，可高度準確地形成通道長度Lch。
其次，參照圖4闡釋實施根據本發明之半導體裝置之該第一實施例之一經修改版本，圖4係充當一大體組態圖之一俯視圖，其顯示採用於該半導體裝置中之必需區段。
如圖4之俯視圖中所顯示，使得電極材料層32之寬度大於有機半導體層24之寬度以使得其外邊緣各自由一虛線顯示之有機半導體層24被結構31、源極電極25及汲極電極26全部覆蓋。
該第一實施例之經修改版本中之通道長度Lch等於該第一實施例中之通道長度Lch。然而，該第一實施例之經修改版本中之通道寬度等於有機半導體層24之寬度，而該第一實施例中之通道寬度等於源極電極25與汲極電極26之寬度和。
如上文所闡述，在該第一實施例之經修改版本之情形中，有機半導體層24被結構31、源極電極25及汲極電極26全部覆蓋。因此，該第一實施例之經修改版本具有一優點：有機半導體層24可免受損壞。
在上文所闡述之第一實施例中，結構31經形成以具有此一倒置錐形狀以使得其側表面中之每一者係一傾斜表面。然而，本發明之範疇決不限於其中結構31經形成以具有此一倒置錐形狀以使得其側表面中之每一者係一傾斜表面之此組態。亦即，結構31可經形成以具有另一形狀。舉例而言，結構31之側表面中之每一者並非一傾斜表面，而是垂直於基板21之表面之一表面。作為另一實例，基板31之側表面中之每一者係一傾斜表面，但該基板側上之剖面面積大。亦即，在此另外實例之情形中，基板31經形成以具有一規則直立錐形狀。作為一另外實例，基板31經形成以具有一懸垂形狀而不是至今所闡述之倒置錐形狀。該懸垂形狀係相比於靠近有機半導體層24之側上之表面亦在靠近電極材料層32之側上具有一大表面之一形狀。
以下說明闡釋實施包括具有懸垂形狀而不是倒置錐形狀之一結構之一半導體裝置之一第二實施例。
2：半導體裝置之第二實施例
圖5係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第二實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。
在該第二實施例之情形中，如圖5之剖面圖中所顯示，形成具有懸垂形狀而不是倒置錐形狀之一結構以作為一堆疊，該堆疊係由充當具有一小寬度之一結構下側層之一下部絕緣層33及充當具有一大寬度之一結構上側層之一上部絕緣層34組成。
由於包括於該第二實施例中之其他組態與包括於該第一實施例中之其各別對應組態完全相同，因此用與該等對應組態相同的參考編號指示該等其他組態且不闡述該等其他組態以避免重複闡釋。
充當該結構之下側層之下部絕緣層33可係由與充當該結構之上側層之上部絕緣層34相同的材料製成。作為一替代性方案，充當該結構之下側層之下部絕緣層33亦可由與充當該結構之上側層之上部絕緣層34之材料不同之一材料製成。
舉例而言，光阻劑LOL用作充當該結構之下側層之下部絕緣層33，而AZ1500正性抗蝕劑用作充當該結構之上側層之上部絕緣層34。由於光阻劑LOL具有不同於AZ1500正性抗蝕劑的一曝光特性，因此可藉由利用下部絕緣層33與上部絕緣層34之間在曝光特性上之差異使得充當該結構之下側層之下部絕緣層33之寬度不同於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之寬度。
在該第二實施例之情形中，沒必要形成具有一倒置錐形狀之一單個結構。因此，相比於該第一實施例，用於製作下部絕緣層33及上部絕緣層34之材料可自各種各樣的市售材料中選出。
通常可如下文所闡述而形成根據該第二實施例之結構。
將上文所提及之光阻劑LOL施加至如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24以形成充當該結構之下側層之下部絕緣層33。
然後，將上文所引用之AZ1500正性抗蝕劑施加至下部絕緣層33以形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34，如圖5之剖面圖中所顯示。
隨後，實施一曝光過程。由於該曝光過程，相比於用於形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34之AZ1500正性抗蝕劑，用於形成充當該結構之下側層之下部絕緣層33之光阻劑LOL稍微溶解至內側。因此，形成具有此一懸垂形狀之一結構以使得充當該結構之下側層之下部絕緣層33具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖5之剖面圖中所顯示。
應注意，在用於形成由下部絕緣層33及上部絕緣層34組成之結構之方法中，亦可將一永久性抗蝕劑或諸如此類用作用於形成該結構之一材料。該永久性抗蝕劑係在藉由利用熱及/或光實施之一交聯過程中不溶解於一溶劑中之一抗蝕劑。
在如上文所闡述已形成了具有一懸垂形狀的結構之後，在充當該結構之上側層之上部絕緣層34上形成一電極材料以被上部絕緣層34之外邊緣切割以生成源極電極25及汲極電極26，此係藉由以與該第一實施例相同的方式將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至上部絕緣層34之其各別外邊緣之位置而達成。
另外，可藉由運用另一製造方法來形成根據該第二實施例之結構。
根據此另外製造方法，在一燃燒過程中代替光阻劑LOL而將一絕緣膜施加至如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24之整個表面以形成充當該結構之下側層之下部絕緣層33。在此另外製造方法中，該絕緣膜係可溶解於一水或氟系溶劑中之一膜。該絕緣膜之一典型實例係可溶解於一水溶劑中之PVA(聚乙烯醇)膜。
然後，在一曝光過程中將一SU-8抗蝕劑施加至該絕緣膜以形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34。
隨後，該絕緣膜溶解以形成具有此一懸垂形狀之一結構以使得充當該結構之下側層之下部絕緣層33具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖5之剖面圖中所顯示。在此情形中，作為該結構之下側層而形成之下部絕緣層33用作用於保護有機半導體層24之一膜。
若如上文所闡述根據此另外製造方法形成該結構，則使用水或氟系溶劑不造成有機半導體層24劣化以使得作為該結構之下側層而形成之下部絕緣層33用作用於保護有機半導體層24之一膜。
根據上文所闡述之該第二實施例，具有懸垂形狀而不是倒置錐形狀之一結構作為在如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24上具有兩層之一堆疊而形成。該堆疊之該兩層係具有一小寬度充當該結構下側層之一下部絕緣層33及具有一大寬度充當該結構上側層之一上部絕緣層34。然後，在充當該結構之上側層之上部絕緣層34上形成一電極材料以被上部絕緣層34之外邊緣切割以生成源極電極25及汲極電極26，此係藉由將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至上部絕緣層34之其各別外邊緣之位置而達成。
因此，與前文所闡述之第一實施例非常相像，通道長度Lch匹配該結構之圖案化解析度PR。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至該結構之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在該結構已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
3：半導體裝置之第三實施例
圖6係用作一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第三實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。
在該第三實施例之情形中，代替具有一相對小寬度之充當一結構下側層之包括於該第二實施例中之結構之下部絕緣層33，形成一金屬或半導體層35以充當具有一相對小寬度之一結構下側層。在該金屬或半導體層35上按次序形成具有一相對小寬度之充當一結構上側層之上部絕緣層34以形成充當由上部絕緣層34及金屬或半導體層35組成之具有一懸垂形狀之一結構之一堆疊。
由於包括於該第三實施例中之其他組態與包括於該第二實施例中之其各別對應組態完全相同，因此用與該等對應組態相同的參考編號指示該等其他組態且不闡述該等其他組態以避免重複闡釋。
金屬或半導體層35可係由一金屬(諸如Al)或一半導體(諸如矽)製成。
通常可如下文所闡述來形成根據該第三實施例之結構。
在一真空氣相沈積過程中將充當一金屬層之一Al層施加至如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24以形成充當該結構之下側層之金屬或半導體層35。
然後，將一AZ1500正性抗蝕劑施加至金屬或半導體層35以形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34，如圖6之剖面圖中所顯示。
隨後，藉由利用一蝕刻液來蝕刻該Al層以在該Al層上實施一圖案化過程。彼時，藉由控制蝕刻時間來實施一側蝕刻過程。因此，形成具有此一懸垂形狀之結構以使得充當該結構之下側層之用作金屬或半導體層35之該Al層具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖6之剖面圖中所顯示。
根據上文所闡述之該第三實施例，具有懸垂形狀而不是倒置錐形狀之一結構作為在如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24上具有兩層之一堆疊而形成。該堆疊之該兩層係具有一小寬度充當該結構下側層之金屬或半導體層35及具有一大寬度充當該結構上側層之一上部絕緣層34。在如上文所闡述已在有機半導體層24上形成了具有該懸垂形狀的結構之後，在充當該結構之上側層之上部絕緣層34上形成一電極材料以被上部絕緣層34之外邊緣切割以生成源極電極25及汲極電極26，此係藉由以與該第一實施例相同的方式將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至充當該結構之上側層之上部絕緣層34之其各別外邊緣之位置而達成。
因此，與早前所闡述之第一及第二實施例非常相像，通道長度Lch匹配該結構之圖案化解析度PR。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至該結構之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在該結構已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
在該第三實施例之一經修改版本中，在有機半導體層24與金屬或半導體層35之間提供一絕緣薄膜。該絕緣薄膜與金屬或半導體層35之一堆疊形成具有該懸垂形狀之一結構之下側層。
用於製作該第三實施例之該經修改版本之該組態中之該絕緣薄膜之材料係可溶解於一水或氟系溶劑中之一絕緣膜。該絕緣膜之一典型實例係可溶解於一水溶劑中之PVA。
通常可藉由運用如下所闡述之一製造方法來形成根據該第三實施例之該經修改版本之結構。
根據此製造方法，在一燃燒過程中將一絕緣薄膜施加至如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24之整個表面以結合欲在稍後形成之一金屬或半導體層35而形成該結構之下側層。在此製造方法中，該絕緣薄膜係可溶解於一水或氟系溶劑中之一膜。該絕緣膜之一典型實例係可溶解於一水溶劑中之PVA。
然後，在一真空氣相沈積過程中在該絕緣薄膜上形成充當欲用作金屬或半導體層35之一金屬層之一Al層。如上文所闡述金屬或半導體層35及該絕緣薄膜充當該結構之下側層。
隨後，在一曝光過程中將一SU-8抗蝕劑施加至充當一金屬層之該Al層以形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34。
然後，藉由利用一蝕刻液來蝕刻該Al層以在該Al層上實施一圖案化過程。彼時，藉由控制蝕刻時間來實施一側蝕刻過程。因此，形成具有此一懸垂形狀之結構以使得結合該絕緣薄膜充當該結構之下側層之用作金屬或半導體層35之該Al層具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖6之剖面圖中所顯示。
隨後，該Al層之外側上之絕緣薄膜溶解以形成具有此一懸垂形狀之一結構以使得結合該Al層充當該結構之下側層之絕緣薄膜具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖6之剖面圖中所顯示。亦即，所得的結構具有此一懸垂形狀以使得結合用作金屬或半導體層35之該Al層充當該結構之下側層之絕緣薄膜相比於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之寬度而具有一小寬度，如圖6之剖面圖中所顯示。
4：半導體裝置之第四實施例
圖7係用作一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第四實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。
藉由在該第三實施例中充當該結構之小寬度下側層之金屬或半導體層35與有機半導體層24之間形成一絕緣膜36來獲得該第四實施例。
另外，源極電極25及汲極電極26係經延伸以覆蓋絕緣膜36之其各別端之表面。
由於包括於該第四實施例中之其他組態與包括於該第三實施例中之其各別對應組態完全相同，因此用與該等對應組態相同的參考編號指示該等其他組態且不闡述該等其他組態以避免重複闡釋。
用於製作絕緣膜36之材料通常係可溶解於一水或氟系溶劑中之一絕緣膜。可溶解於一水或氟系溶劑中之該絕緣膜之一典型實例係前文在闡述第三實施例之經修改版本中已引述之PVA(聚乙烯醇)。
通常可如下形成根據該第四實施例之結構。
首先，在一燃燒過程中將欲充當一結構之底層之一絕緣膜36施加至如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24之整個表面。絕緣膜36係可溶解於一水或氟系溶劑中之一絕緣膜。該絕緣膜之一典型實例係可溶解於一水溶劑中之PVA。
然後，在一真空氣相沈積過程中在絕緣膜36上形成一Al層以形成充當該結構之下側層之金屬或半導體層35。
隨後，在一曝光過程中將一SU-8抗蝕劑施加至該Al層以形成充當該結構之上側層之上部絕緣層34。
然後，藉由利用一蝕刻液來蝕刻該Al層以在該Al層上實施一圖案化過程。彼時，藉由控制蝕刻時間來實施一側蝕刻過程。因此，形成具有此一懸垂形狀之結構以使得充當該結構之下側層之用作金屬或半導體層35之該Al層具有相對於充當該結構之上側層之上部絕緣層34之壁表面更靠裏的壁表面，如圖7之剖面圖中所顯示。
然後，將充當該結構之底層之絕緣膜36之一圖案用作一遮罩以藉由運用一RIE(反應離子蝕刻)方法而在絕緣膜36上實施一圖案化過程。
隨後，藉由運用真空氣相沈積方法或濺鍍方法而形成一電極材料以作為一膜以形成充當該結構之底層之絕緣膜36上之傾斜氣相沈積組件之電極材料。因此，藉由在充當該結構之底層之絕緣膜36之其各別端之表面上疊加源極電極25及汲極電極26而形成一源極電極25及一汲極電極26。
應注意，亦可藉由運用另一製造方法來形成根據該第四實施例之結構。
舉例而言，根據該另外製造方法，藉由利用可溶解於一氟系溶劑中之一絕緣膜來形成充當該結構之底層之絕緣膜36。可溶解於一氟系溶劑中之該絕緣膜之一典型實例係包括(C6 F10 O)n 汞(溶劑)及C8 作為主要成份之一極佳氟化汞(溶劑)。
根據上文所闡述之該第四實施例，具有懸垂形狀而不是倒置錐形狀之一結構作為在如圖3A之剖面圖中所顯示已形成於基板21上方之有機半導體層24上具有三層之一堆疊而形成。該堆疊之該三層係充當該結構之底層之絕緣膜36、具有一小寬度充當該結構下側層之金屬或半導體層35及具有一大寬度充當該結構上側層之上部絕緣層34。然後，在充當該結構之上側層之上部絕緣層34上形成一電極材料以被上部絕緣層34之外邊緣切割以生成源極電極25及汲極電極26，此係藉由將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至上部絕緣層34之其各別外邊緣之位置而達成。
因此，與前文所闡述之第一實施例至第三實施例非常相像，通道長度Lch匹配該結構之圖案化解析度PR。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至該結構之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在該結構已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
另外，如上文所闡述，藉由在該第三實施例中充當該結構之小寬度下側層之金屬或半導體層35與有機半導體層24之間形成一絕緣膜36來獲得該第四實施例。另外，源極電極25及汲極電極26經延伸以覆蓋絕緣膜36之其各別端之表面。因此，如圖7之剖面圖中所顯示，可藉由利用絕緣膜36、源極電極25及汲極電極26來覆蓋有機半導體層24之整個表面。因此，該第四實施例具有一優點：有機半導體層24可免受損壞。
應注意，由於圖7之剖面圖僅顯示該第四實施例之一剖面，因此該圖未清晰指示藉由利用絕緣膜36、源極電極25及汲極電極26是否覆蓋有機半導體層24之表面之其他部分。為藉由利用絕緣膜36、源極電極25及汲極電極26覆蓋有機半導體層24之整個表面，有必要形成對準至絕緣膜36、源極電極25及汲極電極26之一俯視平面圖案以作為寬於有機半導體層24之俯視平面圖案之一圖案。
5：半導體裝置之第五實施例
圖8係用作一組態圖之一俯視圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第五實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。以與圖2之俯視圖相同的方式，在圖8之俯視圖中各自顯示作為一劃陰影區塊之一些區塊。
在至今所闡述之第一實施例至第四實施例中，該結構係作為具有寬度等於或稍小於閘極電極22之寬度之一俯視平面圖案之一結構而形成。
在該第五實施例之情形中，反之，結構31係作為具有相比於閘極電極22之寬度而具有一極小寬度之一俯視平面圖案之一結構而形成。
如圖8之俯視圖中所顯示，結構31之俯視平面圖案係相比於閘極電極22之寬度而具有一極小寬度之一縱向長型圖案。因此，通道長度Lch可減小。
另外，與圖4之俯視圖中所顯示之作為該第一實施例之經修改版本的經修改版本非常相像，使得源極電極25、汲極電極26及電極材料層32中之每一者之寬度大於有機半導體層24之寬度。因此，有機半導體層24被結構31、源極電極25及汲極電極26覆蓋。在該第五實施例之情形中，通道寬度Wch等於有機半導體層24之寬度。
將其更具體地展開來講，舉例而言，將有機半導體層24之俯視平面圖案之尺寸設定為100 μm×30 μm，而將結構31之俯視平面圖案之尺寸設定為5 μm×120 μm。
根據上文所闡述之第五實施例，以將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至結構31之其各別外邊緣之位置之此一方式在有機半導體層24上形成結構31。
因此，與早前所闡述之第一實施例至第四實施例非常相像，通道長度Lch匹配結構31之圖案化解析度PR。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至結構31之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在結構31已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
除彼之外，在該第五實施例之情形中，整個有機半導體層24被結構31、源極電極25及汲極電極26覆蓋。因此，該第五實施例具有一優點：有機半導體層24可免受損壞。
6：半導體裝置之第六實施例
圖9係用作一組態圖之一俯視圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第六實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態。以與圖2之俯視圖相同的方式，在圖9之俯視圖中各自顯示作為一劃陰影區塊之一些區塊。
在該第六實施例之情形中，結構31係作為具有相比於閘極電極22之寬度而具有一極小寬度之一俯視平面圖案之一結構而形成，像藉助第五實施例之情形一樣。
如圖9之俯視圖中所顯示，結構31之俯視平面圖案係相比於閘極電極22之寬度而具有一極小寬度之一縱向長型圖案。因此，通道長度Lch可減小。
另外，源極電極25、汲極電極26及電極材料層32中之每一者係作為具有有一大寬度之一俯視平面圖案之一元件而形成。除彼之外，使得結構31之縱向長度稍大於有機半導體層24之寬度，而使得源極電極25、汲極電極26及電極材料層32中之每一者之寬度稍小於有機半導體層24之寬度。在該第六實施例之情形中，通道寬度Wch等於源極電極25及汲極電極26中之每一者之寬度。
將其更具體地展開來講，舉例而言，將有機半導體層24之俯視平面圖案之尺寸設定為100 μm×100 μm，而將結構31之俯視平面圖案之尺寸設定為5 μm×110 μm。在此情形中，可將源極電極25及汲極電極26中之每一者之寬度設定為90 μm。因此，亦可將通道寬度Wch設定為90 μm。
根據上文所闡述之第六實施例，以將源極電極25及汲極電極26之內部端之位置對準至結構31之其各別外邊緣之位置之此一方式在有機半導體層24上形成結構31。
因此，與早前所闡述之第一實施例至第五實施例非常相像，通道長度Lch匹配結構31之圖案化解析度PR。因此，再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極25及汲極電極26之內部端之位置自對準至結構31之其各別外邊緣之位置來形成源極電極25及汲極電極26，即使在結構31已形成之後基板21擴張及/或發生另一現象。
除彼之外，在該第六實施例之情形中，通道寬度Wch等於源極電極25及汲極電極26中之每一者之寬度但小於有機半導體層24之寬度。
因此，由於用作有機薄膜電晶體之通道之一部分未延伸至有機半導體層24之邊緣，因此幾乎不形成一寄生電晶體。
根據至今所闡述之第一實施例至第六實施例中之任一者及作為該等實施例中之一些實施例之經修改版本之早前所闡釋之經修改版本之半導體裝置可用作提供於用於顯示影像之一顯示設備之底板上之一半導體裝置。
通常可如下製造採用該半導體裝置之顯示設備。
首先，藉由採用在闡述至今所論述之第一實施例至第六實施例及早前受該等實施例中之一些實施例之經修改版本啟發之該等經修改版本中已闡釋之裝置形成方法來形成採用一有機TFT之半導體裝置。
然後，將通常具備一光敏特性而充當用於製作一內層絕緣膜之一材料的一材料施加至該半導體裝置以形成該內層絕緣膜。
隨後，藉由運用光微影技術，透過該內層絕緣膜形成用於連接電極與電線之穿孔。
然後，在該內層絕緣膜之整個表面上形成一金屬膜，從而填上該等穿孔。隨後，藉由通過運用光微影技術在該金屬膜上實施一圖案化過程來繼續該形成處理以將提供於一上側層上之電極/電線連接至提供於一下側層上之電極/電線。提供於該上側層上之電極之一典型實例係一像素電極。
以此方式，可製造一顯示設備之底板。
7：根據本發明之顯示設備之實施例
圖10係顯示根據本發明一實施例之一顯示設備1之組態之一圖。
圖10之圖中所顯示之顯示設備1之典型實例係一液晶顯示設備及一永久電顯示設備。顯示設備1包括驅動側上之一基板3、設定於基板3上之一顯示區域3a及一周邊區域3b。
在顯示區域3a中，複數個掃描線5在水平方向上佈置且複數個信號線7在垂直方向上佈置。顯示區域3a充當一像素陣列區段，其包括各自提供於每一掃描線5與每一信號線7之交叉點處之複數個像素a。另外，該等像素a中之每一者連接至一共同線9，該共同線在平行於掃描線5之一方向上佈置。
在周邊區域3b中，反之，提供一掃描線驅動電路5b及一信號線驅動電路7b。掃描線驅動電路5b係用於驅動掃描線5之一電路以實施一掃描作業。信號線驅動電路7b係用於將亦稱作一輸入信號之一視訊信號供應至信號線7之一電路。該視訊信號係傳送亮度資訊之一信號。
該等像素a中之每一者具有一像素電路，該像素電路採用充當一切換裝置之一薄膜電晶體Tr及一信號保持電容器Cs。另外，像素a亦包括連接至包括於該像素電路中之一節點之一像素電極11，該節點充當用於將薄膜電晶體Tr連接至信號保持電容器Cs之一節點。
應注意，如稍後將藉由參照剖面圖及俯視圖而詳細闡述，像素電極11形成於用於覆蓋像素電路之一內層絕緣膜上。
薄膜電晶體Tr係包括於根據本發明之半導體裝置中之有機TFT。薄膜電晶體Tr之閘極電極連接至掃描線5，而薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極中之一具體一者連接至信號線7。反之，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極中之另外一者連接至信號保持電容器Cs之兩個節點中之一具體一者及像素電極11。信號保持電容器Cs之兩個節點中之另外一者連接至共同線9。在以下說明中，信號保持電容器Cs之具體節點亦稱作信號保持電容器Cs之一上側節點7c，而信號保持電容器Cs之另一節點亦稱作信號保持電容器Cs之一下側節點9c。
應注意，共同線9連接至提供於基板3之另一側上之一共同電極。然而，圖10之圖中未顯示共同線9連接至提供於基板3之另一側上之共同電極之該連接。
在像素a之組態中，藉助被出現於掃描線5上之一主動信號置於一接通狀態之薄膜電晶體Tr，出現於信號線7上之視訊信號供應至信號保持電容器Cs。然後該視訊信號儲存於信號保持電容器Cs中。隨後，表示儲存於該信號保持電容器Cs中之該視訊信號之量值之一電壓供應至像素電極11。
在上文所闡述之電路組態中，像素a之像素電路相對於掃描線5對稱佈置。將其詳細地展開來講，像素a之像素電路相對於平行於掃描線5之一方向對稱佈置。
另外，像素a之像素電路亦相對於信號線7對稱佈置。將其詳細地展開來講，像素a之像素電路相對於平行於信號線7之一方向對稱佈置。
因此，將像素a之像素電極11連接至同一像素a之像素電路之一連接點位於在掃描線5之延伸方向上毗鄰之像素a之間的中間處之一位置，且在掃描線5之延伸方向上毗鄰之像素a之間的中間處之該位置亦係在信號線7之延伸方向上毗鄰之像素a之間的中間處之一位置。
另外，在上文所闡述之電路組態中，夾在兩個毗鄰掃描線5之間的兩個毗鄰像素a分用一共同線9以使得共同線9之數目係現存電路組態中共同線9之數目的一半。
應注意，只要將像素a之像素電極11連接至同一像素a之像素電路之連接點位於像素a之間的中間處之一位置，且另外像素a之每一部件相對於掃描線5及信號線7對稱定位，像素電路佈局之大小及位置就可改變至任一其他佈局。一像素a之部件包括位於該像素a中之一電極及一節點。
上文所闡述之作為一像素電路之組態之該組態僅係一典型組態。亦即，若有必要，該像素電路可經組態以包括另一電容元件或複數個電晶體。另外，根據該像素電路之一改變，該像素電路之改變所需要之一驅動電路可添加至周邊區域3b。
其次，給出圖11以充當顯示本發明之實施例所實施之如圖10之圖中所顯示之顯示設備1中所採用之區段之一俯視圖。反之，圖12係各自顯示圖11之俯視圖中所顯示之顯示設備1之複數個剖面圖。更具體而言，圖12A係顯示圖11之俯視圖中所顯示之一剖面A-A'之一剖面圖，而圖12B係顯示圖11之俯視圖中所顯示之一剖面B-B'之一剖面圖。
下文藉由參照圖11之俯視圖以及圖12A及圖12B之剖面圖來闡釋顯示設備1之一層組態。應注意，作為一實例，假定150 dpi之一像素a。以下說明闡釋其中像素a具有約170 μm之一角之一佈局中之一層組態。
如圖11之俯視圖以及圖12A及圖12B之剖面圖中所顯示，在提供於驅動側上之基板3上之第一層中，掃描線5與共同線9彼此平行而提供。一共同線9佈置於兩個毗鄰掃描線5之間以形成係共同線9及兩個毗鄰掃描線5之一組三個線。
在每一像素a中，薄膜電晶體Tr之閘極電極5g在朝向共同線9之一方向上自掃描線5延伸。
另外，在每一像素a中，信號保持電容器Cs之下側節點9c在朝向分別提供於共同線9之兩側上之掃描線5之兩個方向上自共同線9延伸。亦即，信號保持電容器Cs之下側節點9c在分別朝向共同線9之兩側上之兩個像素a之兩個方向上自共同線9延伸。
除彼之外，僅在圖12A及圖12B之剖面圖中所顯示之一閘極絕緣膜101經提供以覆蓋掃描線5及共同線9。
在閘極絕緣膜101上之一第二層中，提供信號線7、薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd及信號保持電容器Cs之上側節點7c。
在每一像素a中，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之一具體一者自信號線7延伸。
另外，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者與信號保持電容器Cs之上側節點7c作為一連續圖案形成於每一像素a中。
如上文所闡述，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之該具體一者自信號線7延伸。此處，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之該具體一者延伸至兩個信號線7之內側。
如上文所闡述，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者與信號保持電容器Cs之上側節點7c作為一連續圖案而形成。此處，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者線接至四個像素a之中心，以分用被兩個信號線7夾在中間的一位置處之共同線9之。薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者與信號保持電容器Cs之上側節點7c所形成之連續圖案充當用於將薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者及信號保持電容器Cs之上側節點7c連接至下文欲闡述之像素電極11之一部分。
如上文所闡述，在此實施例中，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者與信號保持電容器Cs之上側節點7c所形成之連續圖案充當用於將薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd中之另外一者及信號保持電容器Cs之上側節點7c連接至下文欲闡述之像素電極11之一部分。此實施例經組態以在上文所引用之四個像素之中心處提供連續圖案。
另外，在每一像素a中薄膜電晶體Tr之源極電極與汲極電極7sd之間，欲用作薄膜電晶體Tr之一主動區域之一有機半導體層103提供於該有機半導體層103結合薄膜電晶體Tr之閘極電極5g形成一堆疊之一位置處。亦即，薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd已分別形成於有機半導體層103之左端及右端之表面之上。薄膜電晶體Tr之主動區域對應於早前所引用之源極、通道及汲極區域。
除彼之外，在每一像素a中，具有一倒置錐形狀之一結構104形成於有機半導體層103上，且在結構104上，一電極材料層106係由與用於製作薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd之一材料相同的材料形成。亦即，採用於顯示設備1中之薄膜電晶體Tr具有與如之前所闡釋本發明之第一實施例所實施之半導體裝置完全相同之一組態。
然後，一內層絕緣膜105經形成以覆蓋包括此一薄膜電晶體Tr及信號保持電容器Cs之像素電路。
期望由使得不在像素電路與形成於該像素電路之上的像素電極11之間形成任何寄生電容器之此一厚膜製作內層絕緣膜105且期望形成具有一平坦平面之內層絕緣膜105。
此處，特定而言，遍佈於四個像素a之複數個連接孔105a形成於內層絕緣膜105上。在連接孔105a中之每一者之底部，作為彼此毗鄰之複數個像素電路之一部分，位於四個像素中心處之四個上部節點7c各自被置於一正被曝露之狀態中，如之前所闡釋。亦即，在一個連接孔105a內部，各自包括於該四個像素之四個像素電路中之一者中之四個上部節點7c各自被置於一曝露狀態中。
將連接孔105a中之每一者之大小設定為使得至四個上部節點7c的連接得以充分提供之此一範圍中之一值係良好的事。若計及像素孔口，則期望提供一盡可能小的孔口面積。亦即，期望提供一盡可能小的孔口形狀。舉例而言，在假定像素a具有約170 μm之一角之一佈局中，形成孔口直徑在110 μm至130 μm範圍中之連接孔105a中之每一者係良好的事。
然後，在內層絕緣膜105上之一第三層中，形成像素電極11以構成一陣列。在提供於內層絕緣膜105上之連接孔105a之底部，像素電極11在1對1基礎上連接至包括於像素電路中之信號保持電容器Cs之上側節點7c。因此，在一個連接孔105a內部，四個像素電極11之端被置於直接連接至上部節點7c之頂部之一狀態中。
由於一閘極絕緣膜101提供於上側節點7c與共同線9之間，因此確保像素電極11與共同線9之間的絕緣。
應注意，若欲將顯示設備1用作(例如)一液晶顯示設備，則藉由利用一定向膜來覆蓋像素電極11，該定向膜未顯示於圖11之俯視圖以及圖12A及圖12B之剖面圖中之任一者中。
然後，在用於在提供於驅動側上之基板3上形成像素電極11之一表面之側上，提供面向基板之一基板。應注意，該面向基板之基板本身未顯示於圖11之俯視圖以及圖12A及圖12B之剖面圖中之任一者中。在面向該面向基板之基板上之像素電極11之一表面上，提供全部像素所分用之一共同電極。
另外，若欲將顯示設備1用作(例如)一液晶顯示設備，則提供覆蓋該共同電極之一定向膜。此外，透過定向膜將諸如一聚合物散佈型晶體層之一液晶層夾在並保持在分別為像素電極11及該共同電極而提供之兩個基板之間。
若欲將顯示設備1用作一永久電顯示設備，反之，則將一微膠囊夾在並保持在分別為像素電極11及共同電極而提供之兩個基板之間。此微膠囊係其中遍佈有帶有呈矽離子形式靜電之石墨精細粒子及氧化鈦精細粒子之一微膠囊。
通常可如下製造根據該實施例之顯示設備1。
首先，製備該驅動側上之一基板3。
在基板3處，可能利用由PES(聚醚碸)製成之一塑膠基板。
在一塑膠基板之情形中，可將任一其他種類之塑膠用作用於製成該基板之一材料。其他種類之塑膠通常係PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PI(聚醯亞胺)、PC(聚碳酸脂)、PAR(聚丙烯酸酯)、PEEK(聚醚醚酮)、PPS(聚苯硫醚)或PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)。
另外，一玻璃箔或一金屬箔可用作基板3。
然後，為形成基板3上該第一層之電線之一圖案，實施一圖案化過程。該等電線包括掃描線5、自掃描線5延伸以充當薄膜電晶體Tr之閘極電極5g之閘極電極5g、共同線9及藉由自共同線9延伸以充當信號保持電容器Cs之下側節點9c之下側節點9c。
根據(例如)染料塗佈方法，將銀墨施加至基板3之上表面。然後，在150℃之一溫度時實施一熱過程以由該銀形成具有50 nm之一厚度之一導電膜。
隨後，藉由運用網版印刷方法，在該導電膜上形成抗蝕劑墨之一圖案。
然後，在藉由利用一銀蝕刻液所實施之一濕性蝕刻過程之執行中將抗蝕劑墨之經印刷圖案用作一遮罩以在該導電膜上實施一圖案化過程。因此，形成該第一層之電線之前述圖案。
應注意，作為用於形成欲用作該蝕刻遮罩之抗蝕劑墨圖案之一方法，可運用一噴墨方法、一光微影方法或一雷射再現方法。另外，可藉由運用該噴墨方法、一網版印刷方法、一微接觸印刷方法或一平版印刷方法來實施一直接圖案化過程。然而，為確保該第一層之電線之前述圖案與其後欲形成之充當其他電線及電極之一層之一上側層之間的良好絕緣，期望形成具有作為具有一盡可能小的膜厚度(諸如不大於100 nm之一厚度)之另一表面之一平坦表面之一閘極電極5g。
另外，作為用於製作該第一層之電線之一材料，可利用除銀之外的一材料。除銀之外的該材料之典型實例係諸如金、鉑金、鈀、銅、鎳及鋁之金屬。除銀之外的該材料之另一典型實例係一導電有機材料。導電有機材料之典型實例係聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)[PEDOT/PSS]及PANI(聚苯胺)。
然後，形成一閘極絕緣膜101來覆蓋該第一層之電線。
藉由運用(例如)染料塗佈方法，將稱作一PVP(聚對乙烯基苯酚)之一可交聯高分子材料施加至該第一層之電線且在150℃之一溫度時實施一熱過程以形成閘極絕緣膜101。
由於薄膜電晶體Tr在一低壓時運作，期望將閘極絕緣膜101作為具有不大於1 μm之一厚度及一平坦表面之一膜而形成。
除上文所引用之染料塗佈方法之外，用於形成此閘極絕緣膜101之方法還包括一凹版塗佈方法、一輥塗方法、一輕觸塗佈方法、一刮塗方法、一狹縫塗佈方法、一刮板塗佈方法、一旋塗方法及一噴墨方法。
另外，除上文所提及之PVP之外，可用於製作閘極絕緣膜101之材料還包括聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、環氧樹脂及熱塑性酚醛樹脂。
然後，在欲由有機半導體層103結合薄膜電晶體Tr之閘極電極5g形成一堆疊之位置處於閘極絕緣膜101上形成一有機半導體層103。
隨後，在有機半導體層103之中心處，由一絕緣材料形成具有一倒置錐形狀之一結構104。
然後，在已形成一電極材料層之後，在該電極材料層上實施一圖案化過程。因此，在結構104上形成一電極材料層106。另外，作為一第二層之電線，亦形成信號線7、薄膜電晶體Tr之源極電極及汲極電極7sd及信號保持電容器Cs之上側節點7c之一圖案。
可藉由運用與根據早前所闡述之第一實施例之半導體裝置相同的製造方法各自形成此等組件(亦即，有機半導體層103、結構104、電極材料層106及該第二層之電線)。
然後，形成一內層絕緣膜105以覆蓋有機半導體層103、結構104、電極材料層106及該第二層之電線。
藉由運用(例如)網版印刷方法，實施一圖案化過程以形成具有提前具備一連接孔105a之一形狀之一內層絕緣膜105。如圖11之俯視圖中所顯示，若假定150 dpi之一像素a且像素a具有170 μm之一角，首先，藉由利用具有有150 μm之一角之一乳膠圖案之一網版版本來印刷由聚醯亞胺製成之一漿料樹脂。彼時，以乳膠圖案覆蓋位於四個像素a之中心處之上側節點7c之一方式印刷該漿料樹脂。
然後，在該漿料樹脂上在120℃之一溫度時實施一燃燒過程。
因此，在一印刷過程中形成具有遍佈於該四個像素a之一連接孔105a之一內層絕緣膜105，另外，位於該四個像素a之中心處之上側節點7c曝露至連接孔105a之底部。
應注意，若乳膠圖案具有150 μm之一角，則所印刷之漿料樹脂之黏度在燃燒時間降低，且因此，該乳膠圖案下垂於基板3上。因此，連接孔105a作為以減小至110 μm至130 μm範圍中之一角之一孔口直徑之一圖案而形成。
另外，若在該印刷過程中使用一高解析度網格(諸如數目為640或840之一網格)，則可能確保重複印刷過程之可靠性，且除此之外可能減小乳膠圖案之大小。因此可能形成具有有約100 μm之一角之一孔口大小之一連接孔105a且可能製作充當顯示設備1之驅動基板之具有至少200 dpi之一高清晰度之一顯示底板。
作為用於印刷過程中之漿料樹脂，除了上文所闡述之一者外，亦可能利用環氧樹脂、聚酯樹脂、酚樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂或另一種類之樹脂。
然而，在具有一底部閘極結構之一薄膜電晶體Tr之情形中，內層絕緣膜105形成於有機半導體層103上。因此期望選擇一樹脂材料，其不會由於包括於漿料樹脂中之一溶劑或由於在該樹脂材料上實施之熱過程而使薄膜電晶體Tr之特性劣化。
應注意，形成內層絕緣膜105所運用之方法不必係網版印刷方法。亦即，亦可運用除了網版印刷方法之外的一方法以用於形成內層絕緣膜105。除了網版印刷方法之外的該方法之典型實例係之前所提及之噴墨方法及一分配器方法。
然後，在內層絕緣膜105上，以像素電極11於連接孔105a之底部獨立連接至信號保持電容器Cs之上部節點7c之此一方式形成像素電極11之一圖案。
根據利用(例如)導電漿料之網版印刷方法，實施一圖案形成過程以形成像素電極11。作為導電漿料，舉例而言，可能利用一銀漿料，諸如作為具有一型號名稱XA-9024之一銀漿料而由Fujikura Kasei公司製作之一銀漿料。在已實施了該網版印刷過程之後，在150℃之一溫度時執行一熱過程。應注意，在此情形中，藉由實施一圖案化過程而將一像素電極11形成於連接孔105a內部。因此，連接孔105a很少被像素電極11堵塞。因此，由於空氣殘留於連接孔105a內部，因此可能在一熱硬化過程之後避免與像素電路之劣質連接。關於更多資訊，建議讀者參照第2001-274547號日本專利特許公開案。
作為用於形成一像素電極11之一導電漿料，可使用除銀漿料之外的一漿料。除銀漿料之外的漿料之典型實例係金漿料、鉑金漿料、鈀漿料、銅漿料、鎳漿料及藉由混合金、鈀、銅及/或鎳而獲得之一合金材料漿料。
另外，作為用於形成一像素電極11之一方法，亦可運用除網版印刷方法之外的一方法。舉例而言，可在藉由運用一噴墨方法、一網版印刷方法、一微接觸印刷方法或一平版印刷方法而實施之一直接圖案化過程中形成一像素電極11。
除彼之外，作為用於製作像素電極11之一材料，可根據形成一像素電極11所運用之方法來選擇一金屬或一導電有機材料。導電有機材料之典型實例係聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)[PEDOT/PSS]及PANI(聚苯胺)。
然後，若欲將顯示設備1用作一液晶顯示設備，則形成覆蓋像素電極11之一定向膜以完成用於形成驅動基板之過程。隨後，形成一液晶層，將其夾在並保持在該驅動基板與一面對基板之驅動基板之間以完成用於形成顯示設備1之過程。在共同電極上形成該面對基板之驅動基板以作為用於覆蓋該共同電極之一定向膜。
若欲將顯示設備1作為一永久電顯示設備，則反之，將一微膠囊夾在並保持在兩個基板(亦即，分別為形成像素電極11而提供之驅動基板及為形成共同電極而提供之面向基板之驅動基板)之間以完成用於形成顯示設備1之過程。此微膠囊係其中散佈有帶有呈矽離子形式靜電之石墨精細粒子及氧化鈦精細粒子之一微膠囊。
根據上文所闡述之作為本發明之一實施例之實施例所實施之顯示設備1，充當薄膜電晶體Tr之有機TFT具有與採用於根據本發明之第一實施例之半導體裝置中之TFT相同的組態。因此，可藉由將源極電極及汲極電極7sd之內部端之位置對準至基板104之其各別外邊緣之位置而形成源極電極及及電極7sd。
因此，薄膜電晶體Tr之通道長度Lch匹配結構104之圖案化解析度PR且因此再沒必要增加設計裕度。
另外，可藉由使源極電極及汲極電極7sd之內部端之位置自對準至基板104之其各別外邊緣之位置而形成源極電極及汲極電極7sd，即使在結構104已形成之後基板3擴張及/或發生另一現象。
因此，採用於顯示設備1中之薄膜電晶體Tr可經形成以具有提前高度準確地確定之一通道長度Lch。因此，可能提供顯示設備1之效能且增加採用於顯示設備1中之薄膜電晶體Tr之製造良率。
另外，可能減小設計裕度，且因此降低像素大小以使得採用於顯示設備1中之像素a之數目可減小。
在實施如上文所闡述由本發明所提供之顯示設備1之實施例中，充當薄膜電晶體Tr之有機TFT具有與採用於根據本發明之第一實施例之半導體裝置中之TFT相同的組態。
本發明所提供之顯示設備1允許運用與根據本發明之第一實施例至第六實施例中之任一者之半導體裝置相同的組態或與根據該等實施例中之一些實施例之經修改版本之半導體裝置相同的組態。作為一替代性方案，可將本發明所提供之顯示設備1設計成任一其他組態，只要該其他組態允許使用歸屬於根據本發明之半導體裝置之一範圍內之一半導體裝置。
另外，本發明所提供之顯示設備1之範疇決不限於圖10至圖12之圖中所顯示之作為實施顯示設備1之實施例之組態之該等組態。亦即，可將本發明所提供之顯示設備1實施為任一其他顯示設備，只要該其他顯示設備包括各自充當上文所闡述之薄膜電晶體Tr之有機TFT。舉例而言，圖10至圖12之圖中所顯示之實施例實施一顯示設備1，其中本發明所提供之半導體裝置應用至顯示設備1中所採用之一電路且藉由運用一主動矩陣技術來驅動顯示設備1。然而應注意，本發明亦可應用至不同於顯示設備1之一顯示設備。
除彼之外，本發明所提供之半導體裝置不僅可用於一顯示設備中，而且可用於諸如感測器及RFID標籤應用之應用之積體電路中。
本申請案含有相關與在2009年11月5日於日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP 2009-254088中所揭示之標的物相關之標的物，該申請案之整體內容以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解，可端視設計要求及其他因素而作出各種修改、組合、子組合及變更，只要其歸屬於隨附申請專利範圍或其等效範圍之範疇內即可。
1．．．顯示設備
3．．．基板
3a．．．顯示區域
3b．．．周邊區域
5．．．掃描線
5b．．．掃描線驅動電路
5g．．．閘極電極
7．．．信號線
7b．．．信號線驅動電路
7c．．．上側節點
7sd．．．源極電極及汲極電極
9．．．共同線
9c．．．下側節點
11．．．像素電極
21．．．基板
22．．．閘極電極
23．．．閘極絕緣層
24．．．有機半導體層
25．．．源極電極
26．．．汲極電極
27．．．絕緣層
31．．．結構
32．．．電極材料層
33．．．下部絕緣層
34．．．上部絕緣層
35．．．金屬或半導體層
36．．．絕緣膜
101．．．閘極絕緣膜
103．．．有機半導體層
104．．．結構
105．．．內層絕緣膜
105a．．．連接孔
106．．．電極材料層
圖1係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第一實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖2係充當一組態圖之一俯視圖，其顯示包括採用於圖1之剖面圖中所顯示之半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖3A至圖3C係充當製造過程圖之剖面圖，其繪示用於製造圖1之剖面圖中所顯示之半導體裝置之一方法；
圖4係充當一大體組態圖之一俯視圖，其顯示採用於根據本發明之該第一實施例之一經修改版本之一半導體裝置中之必需區段；
圖5係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第二實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖6係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第三實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖7係充當一組態圖之一剖面圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第四實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖8係充當一組態圖之一俯視圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第五實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖9係充當一組態圖之一俯視圖，其顯示包括採用於根據本發明之一第六實施例之一半導體裝置中之必需組件之一大體組態；
圖10係顯示根據本發明一實施例之一顯示設備之組態之一圖；
圖11係顯示採用於圖10之圖中所顯示之顯示設備中之區段之一俯視圖；
圖12A係顯示圖11之俯視圖中所顯示之一剖面A-A'之一剖面圖；
圖12B係顯示圖11之俯視圖中所顯示之一剖面B-B'之一剖面圖；
圖13A係顯示現存半導體裝置之一剖面圖；及
圖13B係顯示現存半導體裝置之一俯視圖。
21．．．基板
22．．．閘極電極
23．．．閘極絕緣層
24．．．有機半導體層
25．．．源極電極
26．．．汲極電極
31．．．結構
32．．．電極材料層

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置，其包括一薄膜電晶體，該半導體裝置包含：該薄膜電晶體之一閘極電極；一閘極絕緣膜，其經形成以覆蓋該閘極電極；一有機半導體層，其形成於該閘極絕緣膜上以充當包括該薄膜電晶體之源極區域、通道區域及汲極區域之一層；一結構，其形成於該有機半導體層上；一源極電極，其自該閘極絕緣膜之一特定上表面開始且在一上表面處結束，該上表面存在於該結構外部之一位置處以充當該有機半導體層之一特定上表面；一汲極電極，其自該閘極絕緣膜之另一上表面開始且在一上表面處結束，該上表面存在於該結構外部之一位置處以充當該有機半導體層之另一上表面；及一電極材料層，其由與該源極電極及該汲極電極相同的材料形成於該結構上。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中：該結構具有一懸垂形狀，其在該有機半導體層之側上具有一表面且在該電極材料層之側上具有一表面；且該有機半導體層之該側上之該表面之面積小於該電極材料層之該側上之該表面之面積。
  3. 如請求項2之半導體裝置，其中該結構具有一懸垂形狀，該懸垂形狀具有包含傾斜側壁表面之一倒置錐形 式。
  4. 如請求項2之半導體裝置，其中：該結構具有形成為一堆疊之一懸垂形狀，該堆疊具有包括一下層及一頂層之複數個層；且該下層具有若干個側壁，該等側壁定位於比該頂層之側壁定位於其上之側更靠裡的側上。
  5. 如請求項4之半導體裝置，其中形成該結構之該堆疊之該等層中之每一者係由一絕緣材料製成。
  6. 如請求項4之半導體裝置，其中在形成該結構之該堆疊之該等層中，該下層係由一金屬或一半導體製成而該頂層係由一絕緣層製成。
  7. 如請求項6之半導體裝置，其中一絕緣膜形成於該有機半導體層與該結構之下層之間。
  8. 如請求項7之半導體裝置，其中該等源極電極及汲極電極係延伸至該絕緣膜之端之該等上表面。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中該有機半導體層被該結構、該源極電極及該汲極電極完全覆蓋。
  10. 一種顯示設備，其包含一半導體裝置，其包括一薄膜電晶體，一底板，其包括該半導體裝置，及一顯示面板，其用於顯示一影像，其中該半導體裝置具體地採用：該薄膜電晶體之一閘極電極；一閘極絕緣膜，其經形成以覆蓋該閘極電極； 一有機半導體層，其形成於該閘極絕緣膜上以充當包括該薄膜電晶體之源極區域、通道區域及汲極區域之一層；一結構，其形成於該有機半導體層上；一源極電極，其自該閘極絕緣膜之一特定上表面開始且在一上表面處結束，該上表面存在於該結構外部之一位置處以充當該有機半導體層之一特定上表面；一汲極電極，其自該閘極絕緣膜之另一上表面開始且在一上表面處結束，該上表面存在於該結構外部之一位置處以充當該有機半導體層之另一上表面；及一電極材料層，其由與該源極電極及該汲極電極相同的材料形成於該結構上。
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