半导体器件、半导体器件的制造方法、显示装置和电子设备的制作方法

专利名称：半导体器件、半导体器件的制造方法、显示装置和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括底栅极/底接触型有机薄膜晶体晶体管的半导体器件及其制造 方法，并更具体而言，涉及包括有机薄膜晶体管的显示装置和电子设备。
背景技术：
对于薄的显示装置，已经考虑使用在其沟道部分中具有有机半导体层的有机薄膜晶体管作为用于驱动像素的薄膜晶体管。如下所述地实现在显示装置的驱动侧中的这种衬 底的制造。首先，例如在衬底上形成栅极电极、与其连接的配线以及其他配线的图案。接着， 用栅极绝缘膜覆盖这些部件，并在预定部分处形成连接孔等的图案。然后，在栅极绝缘膜上 形成源极电极和漏极电极的图案。接着，在栅极绝缘膜上形成使源极电极和漏极电极暴露 的分隔图案。然后，将有机半导体层划分为通过从上方进行沉积膜成型造成分隔部中的不 同台阶所形成的岛状体。随后，在至少覆盖有机半导体层的保护膜上执行图案成型之后，在 其上形成有保护层的衬底的上部中形成上层配线和像素电极(参照日本未经审查的专利 申请公开 No. 2008-277370 (图 7))。

发明内容
在根据上述制造方法进行的图案成型的情况下，例如使用光刻技术来执行图案 化。但是，当使用光刻技术时，使用具有用于曝光光的照射开口的曝光掩模，造成掩模成本 的增加，并且还引起处理时间的延长和成品率的降低。期望半导体器件及其制造方法通过优化结构和减少图案形成步骤的数量带来处 理时间的缩短和制造成本的减少，并期望提供包括这种半导体器件的显示装置和电子设备。为了获得这样的半导体器件、其制造方法、显示装置和电子设备，根据本发明的实 施例的半导体器件包括底栅极/底接触型有机薄膜晶体管。所述半导体器件包括分隔层， 分隔层具有第一开口，第一开口将源极电极和漏极电极的端部以及栅极绝缘膜的被夹置于 源极电极与漏极电极之间的部分暴露。有机半导体层布置在第一开口内。利用这样的结构， 分隔层具有与形成在栅极绝缘膜中的开口对准的第二开口。本发明的实施例提供了具有这样的结构的半导体器件的制造方法。利用该方法， 首先，在衬底上按顺序形成包括栅极电极的第一层配线、栅极绝缘膜、以及包括源极电极和 漏极电极的第二层配线。接着，在栅极绝缘膜上形成绝缘分隔层。此分隔层具有第一开口， 第一开口将源极电极和漏极电极的端部以及栅极绝缘膜的被夹置于源极电极与漏极电极 之间的部分暴露。通过从分隔层上方形成有机半导体层，在第一开口的底部处跨着源极电 极和漏极电极形成了通过分隔层的不同台阶进行分区得到的有机半导体层的区段的图案 成型。然后，形成至少覆盖有机半导体层的掩模图案，将掩模图案和分隔层用作掩模，并通 过经由刻蚀去除位于分隔层中的第二开口处的栅极绝缘膜，来使第一层配线暴露。
利用上述的半导体器件及其制造方法，在不使用特定掩模的情况下，可以通过将 分隔层用作掩模来在栅极绝缘膜中形成开口，并可以使第一层配线暴露。本发明的另一个实施例还提供了使用这样的半导体器件构造的显示装置。利用 该显示装置，在分隔层中形成第一开口、第二开口、以及达到源极电极或漏极电极的第三开 口。此外，像素电极布置在分隔层中，使得像素电极经由第三开口连接到源极电极和漏极电 极。本发明的另一个实施例提供了这样的显示装置和驱动该显示装置的驱动装置。如上所述，因为本发明的实施例提供了能够在不使用特定掩模的情况下通过在栅 极绝缘膜中形成开口来使第一层配线暴露的半导体器件，能够省略使用掩模的图案化处理 (例如平印处理)。结果，可以对于半导体器件、配备有这样的半导体器件的显示装置和电 子设备减少处理时间和制造成本。此外，可以通过减少处理步骤实现成品率的提高。


图1A至1C图示了根据第一实施例的半导体器件的制造方法的剖视处理图(部分 1)。图2图示了根据第一实施例的半导体器件的制造方法的剖视处理图(部分2)。图3图示了根据第一实施例的半导体器件的制造方法的剖视处理图(部分3)。图4图示了根据第二实施例的半导体器件的制造方法的特征的剖视处理图。图5是根据第三实施例的显示装置的示例的剖视图。图6是根据第三实施例的显示装置的电路图。图7图示作为根据第四实施例的电子设备的使用根据本发明的实施例的显示装 置的电视机的立体图。图8A和8B是图示作为根据第四实施例的电子设备的使用根据本发明的实施例的 显示装置的数码相机的立体图，其中图8A是从正面观察的立体图，图8B是从背面观察的立 体图。图9是图示作为第四实施例的电子设备的使用根据本发明的实施例的显示装置 的笔记本式个人计算机的立体图。图10是图示作为第四实施例的电子设备的使用根据本发明的实施例的显示装置 的摄像机的立体图。图11A至11G是图示作为第四实施例的电子设备的使用根据本发明的实施例的显 示装置的便携式终端装置的视图，其中图11A是在打开状态的下的正视图，图11B是在打开 状态下的侧视图，图11C是在闭合状态下的正视图，图11D是左侧视图，图11E是右侧视图， 图11F是俯视图，且图11G是仰视图。
具体实施例方式将参照附图按照以下顺序来说明根据
具体实施例方式1.第一实施例(其中在分隔层上设置第三层配线的半导体器件的示例)；2.第二实施例(其中在覆盖分隔层的层间绝缘膜上设置第三层配线的半导体器 件示例)；3.第三实施例(应用于显示装置的示例)；
4.第四实施例(应用于电子设备的示例)。第一实施例在第一实施例中，对要用作显示装置的背平面(背驱动衬底)的半导体器件的制 造方法进行说明，作为使用底栅极/底接触型有机薄膜晶体管的半导体器件。首先，如图IA所示，提供衬底1，衬底1的至少前表面被绝缘。然后，在此衬底1 上，形成栅极电极3g、作为电容元件的下部电极3c以及多个引出电极3u的图案，作为第一 层配线3。在第一层配线3中，通过将引出电极3u从衬底1的边缘弓丨出而对引出电极3u进 行配线。引出电极3u中的一些例如形成从栅极电极3g延伸的扫描线的端部。 如下所述，使用例如光刻技术来形成第一层配线3的图案。首先，在衬底1上形成 由诸如金(Au)、铬(Cr)、钛(Ti)、铜(Cu)、钼(Pt)或银(Ag)之类的金属材料，诸如银膏之 类的金属散布材料，或者诸如聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PED0T/PSS)或 聚苯胺之类的导电聚合物形成的导电材料膜。作为形成导电材料膜的方法，可以采用适合 所使用的材料的方法。例如，对于金属材料膜，可以采用溅射、沉积、CVD或印刷。接着，采 用诸如电子束平印或光刻的平印法来在导电材料膜上形成抗蚀剂图案。然后将抗蚀剂图案 用作掩模来刻蚀导电材料膜以形成上述第一层配线3的图案。第一层配线3的图案成型不限于上述方法。例如，可以采用诸如剥离(liftoff) 之类的平印技术。此外，可以采用诸如喷墨、微接触或丝网印刷之类的印刷方法，或者掩模 沉积。接着，以覆盖第一层配线3的方式在衬底1的整个表面上形成栅极绝缘膜5。栅 极绝缘膜5可以是由具有绝缘性的材料(例如有机绝缘材料、无机绝缘材料或无机复合材 料)形成的膜。作为有机绝缘材料，可以使用聚乙烯基苯酚、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯 等。作为无机绝缘材料，使用氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或氧化铝(Al2O3)。这些材料可 以组合为复合材料或可以以单层或层叠进行使用。作为由这些材料中的任一者形成栅极绝 缘膜5的方法，可以选择适合所使用的材料的方法。例如，可以采用诸如旋转涂布、冲压、喷 墨、挤压涂布(slit coating)、覆盖涂布(cap coating)或丝网印刷之类的印刷方法，沉积， 溅射，或者CVD。随后，在栅极绝缘膜5上，形成源极电极7s、漏极电极7d和上部电极7c的图案，来 作为第二层配线7，其中上部电极7c作为电容元件。对于第二层配线7的图案成型，采用用 于第一层配线3的图案成型的方法。这里，源极电极7s和漏极电极7d在其边缘与栅极电 极3g在宽度方向上的两侧对准的情况下安装。上部电极7c例如为从源极电极7s延续地 布置。通过将栅极绝缘膜5夹置于上部电极7c与下部电极3c之间形成了电容元件Cs。接着，如图IB所示，在其上形成有包括源极电极7s、漏极电极7d和上部电极7c的 第二层配线7的栅极绝缘膜5上，形成绝缘分隔层9。绝缘分隔层9具有第一开口 9-1、第 二开口 9-2和第三开口 9-3。第一开口 9-1在栅极电极3g中形成的形状使得源极电极7s和漏极电极7d的相 对端部以及栅极绝缘膜5的被夹置于电极7s与7d之间的部分被连续地暴露。第二开口 9-2形成在第一层配线3的要通过栅极绝缘膜5暴露的部分的正上方。 这里，分别形成三个第二开口 9-2以使延伸到衬底1的周界的引出电极3u的端部以及其他
预定部分暴露。
第三开口 9-3达到源极电极7s和漏极电极7d中的至少一者。这里，作为示例图 示了分别达到源极电极7s和漏极电极7d的两个第三开口 9-3。但是，替代地，可以形成一 个或多于三个第三开口 9-3。重要的是，以后续步骤中形成的有机半导体层的区段形成在分隔层9的上部和下 部区域中的方式来形成分隔层9。
因此，分隔层9例如形成有足够的膜厚度，并且使得开口 9-1和9-3的侧壁竖直， 或者更适当地，使得开口 9-1和9-3的侧壁朝向开口的上部渐缩。为了以此方式形成绝缘 分隔层9，在通过旋转涂布形成分隔层9的成型材料膜之后，使用平印技术在成型材料膜上 形成抗蚀剂图案，并接着使用掩模刻蚀成型材料膜。替代地，可以通过在负型抗蚀剂(例如 TELR-N101RM(Tokyo Ohka Kygyo有限公司的商标))上进行平印处理来形成绝缘分隔层9。例如，当通过涂覆方法形成下述的有机半导体层时，可以通过使用对于包含有机 半导体材料的涂覆溶液具有疏液性的绝缘材料执行图案成型来形成分隔层9，或者可以对 分隔层9的暴露表面进行选择性的疏液处理。在此情况下，绝缘分隔层9的侧壁可以朝向 开口的下部渐缩。接着，如图1C所示，通过从绝缘分隔层9上方沉积有机半导体材料，在绝缘分隔层 9的上部和下部区域中形成有机半导体层11的区段。以此方式，在第一开口 9-1的底部处， 形成了有机半导体层11的区段，其构成了跨着源极电极7s和漏极电极7d的沟道部分。此 外，以此方式，在第二开口 9-2和第三开口 9-3的底部处以及分隔层9的上部区域处，形成 了由绝缘分隔层9的不同台阶分段而得到的有机半导体层11的图案化区段。这里使用的有机半导体材料例如是并五苯、蒽、酞菁、吓啉、噻吩基的聚合物，或者 是它们的衍生物。当绝缘分隔层9的暴露表面具有疏液性时，可以使用诸如冲压、丝网印刷、覆盖涂 布、喷墨、挤压涂布或旋转涂布之类的涂覆膜形成方法来形成有机半导体层11。如上所述，在衬底1上形成了底栅极/底接触型有机薄膜晶体管Tr。此有机薄膜 晶体管Tr被配置为使得源极电极7s连接到电容元件Cs。接着，如图2A所示，以下述方式在衬底1的整个表面上形成保护膜13 使得保护 膜13覆盖分隔层9和有机半导体层11。保护膜13例如由氟树脂材料或水溶性聚合物(例 如聚(p-亚二甲苯基)衍生物或聚乙烯醇)构成。作为由这些材料中的任一者形成保护膜 13的方法，可以选择适合所使用的材料的方法。例如，可以采用诸如旋转涂布、冲压、喷墨、 挤压涂布、覆盖涂布或丝网印刷之类的印刷方法，沉积，溅射或者CVD。然后，以如下方式形 成保护膜13 使得保护膜13至少覆盖第一开口 9-1中的有机半导体层11。随后，如图2B所示，使用平印技术来在保护膜13上形成完全覆盖第一开口 9-1的 抗蚀剂图案15。然后，通过将抗蚀剂图案15用作掩模而执行刻蚀，来去除保护膜13和有 机半导体层11。对于此刻蚀，例如采用干刻蚀方法，并选择合适对保护膜13的材料进行刻 蚀的刻蚀气体。这里，例如采用通过氧等离子体进行的干刻蚀。通过这样的刻蚀，使分隔层 9的表面暴露；在第二开口 9-2的底部处使栅极绝缘膜5暴露；并在第三开口 9-3的底部处 使源极电极7s和漏极电极7d暴露。在上述处理之后，如图3A所示，将抗蚀剂图案15和分隔层9作为掩模；通过刻蚀 去除在第二开口 9-2的底部处暴露的栅极绝缘膜5 ；并且在栅极绝缘膜5中形成与第二开口 9-2对准的开口 5a。可以在紧接着通过刻蚀去除有机半导体层11之后执行这样的刻蚀， 或者可以改变要求的气体或其它刻蚀条件。通过以此方式刻蚀栅极绝缘膜5，使引出电极 3u的端部和引出电极3u的一些部分暴露。当通过刻蚀去除保护膜13和有机半导体层11时将抗蚀剂图案15去除的情况下， 通过将绝缘分隔层9和保护膜13两者用作掩模图案来在栅极绝缘膜5上进行图案刻蚀。接着，如图3B所示，在绝缘分隔层9上形成第三层配线17的图案。对于第三层配 线17的图案成型，采用在第一层配线3的图案成型中所述的方法。第三层配线17包括例如 显示装置的像素电极17p和用于将第二层配线7和第一层配线3连接的层间互联的连接配 线17j。像素电极17p例如经由第三开口 9-3中的一个连接到源极电极7s。连接配线17j 例如连接到分隔层9的第二开口 9-2之一的引出电极3u中的一个，并经由第三开口 9-3中 的一个连接到漏极电极7d。漏极电极7d和栅极电极3g连接到不同的引出电极3u。如上所述，所获得的半导体器件19-1设置有有机薄膜晶体管Tr和电容元件Cs，此 外还设置有第三层配线17 (例如形成在覆盖有机薄膜晶体管Tr和电容元件Cs的分隔层9 上的像素电极17p和连接配线17j)。半导体器件19-1包括具有底栅极/底接触型结构的有机薄膜晶体管Tr，在该结构 中，栅极电极3g、栅极绝缘膜5、源极电极7s、漏极电极7d和有机半导体层11按此顺序布置 在衬底1上。有机半导体层11由布置在分隔层9的不同台阶处的区段形成，其中构成沟道 部分的区段布置在第一开口 9-1的底部处。具体而言，分隔层9除了具有形成有机半导体 层11处的第一开口 9-1之外还具有与栅极绝缘膜5中的开口 5a对准的第二开口 9-2。在形成在栅极绝缘膜5中的开口 5a和形成在分隔层9中的第二开口 9_2的底部 处，从栅极电极3g延伸出来的引出电极3u的端部和连接到漏极电极7d的另一个引出电极 3u的端部被暴露作为形成在与栅极电极3g相同层中的第一层配线3。以此方式，外部电路 可以连接到栅极电极3g和漏极电极7d。在分隔层9中形成达到第二层配线7的第三开口 9-3。经由第三开口 9_3中的一 个连接到源极电极7s的像素电极17p，以及经由第二开口 9-2中的一个和另一个第三开口 9-3将引出电极3u中的一个和漏极电极7d相连接的连接配线17j被形成作为绝缘分隔层 9上的第三层配线17。根据第一实施例，对于包括具有底栅极/底接触型结构的有机薄膜晶体管Tr的构 造，为了暴露第一层配线3，通过将分隔层9用作掩模来进行栅极绝缘膜5的刻蚀，分隔层9 被用于有机半导体层11的图案成型。以此方式，不使用特定的刻蚀掩模，可以通过在栅极 绝缘膜5中形成开口来使第一层配线3暴露。结果，可以省略诸如平印处理之类的图案化处理，并可以减少与半导体器件19-1 相关的处理时间和制造成本。而且，可以通过减少处理步骤实现成品率的提高。第二实施例图4图示了在第二实施例的半导体器件的制造方法中的步骤特征。在附图中图示 的第二实施例与第一实施例的不同之处在于，层间绝缘膜21被布置在分隔层9和保护膜13 上，并且第三层配线17被安装在层间绝缘膜21的上部区域上。以下描述第二实施例的制 作过程。首先，与第一实施例中参照图1A至图2B所述的步骤相似，在衬底1上形成引出电极3u的图案、具有底栅极/底接触型结构的有机薄膜晶体管Tr、电容元件Cs、分隔层9以 及保护膜13。对于保护膜13的图案成型，与第一实施例中参照图2B所述的步骤相似，通过 将抗蚀剂图案(15)用作掩模来在保护膜13上执行图案刻蚀，然后通过刻蚀去除有机半导 体层11。在刻蚀之后，去除抗蚀剂图案(15)。随后，在第二实施例中，如图4A所示，以如下方式形成层间绝缘膜21 使得层间绝 缘膜21覆盖保护膜13和分隔层9，并且在层间绝缘膜21中形成开口 21a的图案。这里，开 口 21a形成在绝缘分隔层9中的第二开口 9-2和第三开口 9_3的内侧，并在底表面处将被 包括在第一层配线3中的引出电极3u以及被包括在第二层配线7中的源极电极7s和漏极 电极7d暴露。例如，通过例如对光敏树脂材料使用平印技术来执行层间绝缘膜21的图案成型。 在这种情况下，涂覆光敏树脂材料以形成膜。通过对此膜执行图案曝光和显影处理，形成具 有开口 21a的层间绝缘膜21。
层间绝缘膜21的图案成型的方法不限于上述的方法。可以通过形成绝缘材料膜 然后对此材料膜执行图案刻蚀来实现图案成型。层间绝缘膜21可以是由诸如有机绝缘材 料和无机绝缘材料或无机复合材料之类的绝缘材料制成的任意类型的膜。作为有机绝缘材 料，可以使用聚乙烯基苯酚、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等。作为无机绝缘材料，使用氧化 硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或氧化铝(Al2O3)。这些材料可以组合为复合材料或可以以单层或 层叠进行使用。作为由这些材料中的任一者形成层间绝缘膜21的方法，可以选择适合所使 用的材料的方法。例如，可以采用诸如旋转涂布、冲压、喷墨、挤压涂布、覆盖涂布或丝网印 刷之类的印刷方法，沉积，溅射，或者CVD。可以将抗蚀剂图案用作掩模来进行对层间绝缘膜 21的图案刻蚀。随后，如图4B所示，在层间绝缘膜21上形成第三层配线17的图案。对于第三层 配线17的图案成型，采用对于第一层配线3的图案成型所述的方法。第三层配线17包括 显示装置的像素电极17p，以及将第二层配线7和第一层配线3相连接的连接配线17j。像 素电极17p例如经由形成在分隔层9中的第三开口 9-3中的开口 21a中的一个连接到漏极 电极7d。连接配线17j例如经由绝缘分隔层9中的第二开口 9-2中的一个连接到引出电极 3u中的一个，并经由第三开口 9-3中的一个连接到漏极电极7d。漏极电极7d和栅极电极 3g连接到不同的引出电极3u。如上所述，所获得的半导体器件19-2设置有有机薄膜晶体管Tr和电容元件Cs， 还设置有第三层配线17 (例如形成在覆盖有机薄膜晶体管Tr和电容元件Cs的绝缘分隔层 9上的像素电极17p和连接配线17j)，其中层间绝缘膜21被夹置于分隔层9与第三层配线 17之间。与第一实施例中的半导体器件相似，半导体器件19-2包括底栅极/底接触型有机 薄膜晶体管Tr，并且有机半导体层11的构成沟道部分的区段被形成在由于绝缘分隔层9中 的不同台阶导致的第一开口 9-1的底部处。与第一实施例相似，绝缘分隔层9具有与栅极 绝缘膜5中开口 5a对准的第二开口 9-2，还具有形成有机半导体层11处的第一开口 9_1。在栅极绝缘膜5中的开口 5a和在绝缘分隔层9中形成的第二开口 9_2的底部处， 从栅极电极3g延伸出来的引出电极3u的端部和连接到漏极电极7d的另一个引出电极3u 的端部被暴露作为形成在与栅极电极3g相同层中的第一层配线3。此外，在绝缘分隔层9中形成达到第二层配线7的第三开口 9-3。用层间绝缘膜21覆盖分隔层9。在层间绝缘膜21中，形成达到绝缘分隔层9中的 第二开口 9-2和第三开口 9-3的底部的开口 21a。在绝缘分隔层9中形成的第二开口 9_2 和第三开口 9-3的底部在开口 21a内被暴露。以此方式，外部电路可以经由在第二开口 9-2 的底部处暴露的引出电极3u连接到栅极电极3g和漏极电极7d。在层间绝缘膜21上，形成经由第三开口 9-3中的一个连接到源极电极7s的像素 电极17p、以及经由第二开口 9-2中的一个和另一个第三开口 9-3将引出电极3u中的一个 和漏极电极7d相连接的连接配线17j。对于根据第二实施例的包括底栅极/底接触型有机薄膜晶体管Tr的构造，为了将 第一层配线3暴露，将用于有机半导体层11的图案成型的分隔层9用作掩模来进行对栅极 绝缘膜5的刻蚀。以此方式，不使用特定的刻蚀掩模，可以通过在栅极绝缘膜5中形成开口 来使第一层配线3暴露。结果，与第一实施例相似，可以省略平印处理，并可以减少与半导体器件19-2相 关的处理时间和制造成本。而且，可以通过减少处理步骤实现成品率的提高。第三实施例显示装置的层结构图5图示了根据本发明的实施例的显示装置的示例，并且图5是图示在将根据上 述实施例的半导体器件用作背驱动衬底(背平面)的电泳显示装置中的三个像素及其周边 的剖视图。这里，在第二实施例中说明的半导体器件19-2被图示作为背平面31。但是，替 代地，第一实施例的半导体器件19-1也可以用作背平面31。在图5中，未示出半导体器件 19_2(背平面31)中的连接配线。在附图中图示的此实施例的显示装置30是电泳显示装置30，其构造有布置在应 用了上述半导体器件19-2的背平面31的像素电极17p —侧的对向衬底33，并构造有被夹 置于背平面31与对向衬底33之间的包含电泳颗粒的电泳介质层40。在位于背平面31 —侧的每个像素中，设置上述底栅极/底接触型有机薄膜晶体管 Tr以及与有机薄膜晶体管Tr相连接的电容元件Cs和像素电极17p。安装在各个像素上的 有机薄膜晶体管Tr的栅极电极3g经由扫描线(未示出)连接到相应的引出电极3u。安装 在各个像素上的有机薄膜晶体管Tr的漏极电极7d经由构成第三层配线的连接配线(未示 出)连接到相应的引出电极3u。漏极电极7d和栅极电极3g连接到各自的引出电极3u。具体而言，引出电极3u的端部与形成在分隔层9中的第二开口 9-2对准，并在形 成在栅极绝缘膜5中的开口 5a的底部处暴露，其中通过将分隔层9用作掩模来形成栅极绝 缘膜5的开口 5a。以下说明对向衬底33—侧的结构。对向衬底33的材料不受限制，只要该材料是透光材料并在前表面上维持绝缘性 即可。这里，例如使用通过在薄到足以透光的塑料衬底、玻璃衬底或金属箔衬底的前表面上 设置绝缘膜构成的绝缘衬底。当对于显示装置30需要柔性时，覆有绝缘膜的塑料衬底或金 属箔衬底是合适的。这对于背平面31 —侧的衬底1而言也适用。在对向衬底33的面对背平面31的表面上设置对向电极35。对向电极35是对于 全部像素公用的电极，并由诸如透光的IT0之类的透明电极材料制成。对向电极35可以完全覆盖对向衬底33。以下说明电泳介质层40的构造。电泳介质层40是例如微胶囊49的微胶囊层。通过将其中散布有电泳黑微粒45 和白微粒47的散布介质43密封在微胶囊膜41内来形成每个微胶囊49。微胶囊膜41和散 布介质43由透明材料制成。微胶囊膜41例如由阿拉伯橡胶或明胶构成，并且散布介质43 例如由硅油构成。黑微粒45例如由带负电的石墨构成。白微粒47例如由带正电的氧化钛 (Ti02)构成。具有这种结构的微胶囊49形成了填充在背平面31与对向衬底33之间的单个层。 用例如透明粘合剂聚合物填充微胶囊49之间的空间。显示装置的电路构造图6图示了具有上述结构的显示装置30的背平面一侧的电路构造。如图所示，在显示装置30的背平面31 —侧，在衬底1上界定了显示区域la和周 边区域lb。在显示区域la中，竖直和水平地布置多个扫描线51和多个信号线53。显示区 域la形成了其中在线的每个交点处布置一个像素a的像素配置部分。周边区域lb包括驱 动扫描线51以进行扫描的扫描线驱动电路55和信号线驱动电路57，信号线驱动电路57将 与亮度信息对应的图像信号(即，输入信号)供应到信号线53。在扫描线51和信号线53的每个交点处，布置包括在第一和第二实施例中所述的 有机薄膜晶体管Tr和电容元件Cs的像素电路。在有机薄膜晶体管Tr中，栅极电极(3g)连 接到扫描线51，并且漏极电极(7d)连接到信号线53。如在第一和第二实施例中所述的，有 机薄膜晶体管Tr的源极电极(7s)连接到电容元件Cs的上部电极(7c)和像素电极17p。由扫描线驱动电路55驱动信号线53来将图像信号经由有机薄膜晶体管Tr写入 电容元件Cs ；图像信号被存储在电容元件Cs中；并且与所存储的图像信号量对应的电压被 供应到像素电极17p。以此方式，利用显示装置30，如上所述，当施加到像素电极17p的电压相对于位于 对向衬底33 —侧的对向电极35为正时，带负电的黑微粒45朝向像素电极17p移动。带正 电的白微粒47朝向对向电极35移动。以此方式，实现了通过在白微粒47处反射的光进行 的白色显示。另一方面，当施加到像素电极17p的电压相对于位于对向衬底33 —侧的对向电极 35为负时，带正电的白微粒47朝向像素电极17p移动。带负电的黑微粒45朝向对向电极 35移动。以此方式，实现了通过在黑微粒45处吸收的光进行的黑色显示。驱动扫描线驱动电路55和信号线驱动电路57的驱动装置可以作为外部电路连接 到被安装在衬底1的边缘处的引出电极3u。或者，扫描线驱动电路55和信号线驱动电路 57可以被设置为外部电路。为了制造具有上述结构的显示装置30，在根据上述第一或第二实施例中的处理而 在其上制造背平面31 (半导体器件)的像素电极17p的表面上形成电泳介质层40。这里， 例如使用通过将电泳介质层40夹置于透明膜(未示出)之间形成的电泳显示元件片。在 电泳显示元件被夹置在背平面31的其上形成像素电极17p的表面与对向衬底33的其上形 成对向电极35的表面之间的状态下，利用热层合机将这些部件接合。以此方式，完成了显 示装置30。
因为根据上述实施例的显示装置30使用上述第一或第二实施例的半导体器件作 为背平面31，所以可以减少制造处理时间和制造成本。此外，可以通过减少处理步骤实现成 品率的提高。在第三实施例中，对微胶囊型电泳介质层40进行了说明。但是，电泳介质层40不 限于微胶囊型，而可以由其中电泳颗粒被散布在散布介质中的电泳散布溶液构成。在第三实施例中，对有源矩阵电泳显示装置进行了说明。但是，根据本发明的实施例的显示装置可以广泛地应用于设置有有机薄膜晶体管的显示装置，并还可以应用于液晶 显示装置和使用有机电化学发光元件的显示装置。第四实施例图7至11图示了包括根据本发明的实施例的上述显示装置作为显示单元的示例 电子设备。根据本发明的实施例的上述显示装置可以应用于在任何领域中使用的电子设备 的显示单元，用于显示输入到电子设备的图像信号和在电子设备内产生的图像信号。以下 说明本发明的实施例可以应用的电子设备的示例。图7图示了本发明所应用的电视机的立体图。根据此应用示例的电视机包括具有 前面板103、过滤玻璃103等的图像显示屏101。根据本发明的实施例的显示装置被用作图 像显示屏101。图8A和8B图示了本发明所应用的数码相机。图8A是从正面观察的立体图，而图 8B是从背面观察的立体图。根据此应用示例的数码相机包括用于闪光灯的发光单元111、 显示单元112、菜单开关113以及快门按钮114。根据本发明的实施例的显示装置被用作显 示单元112。图9是图示本发明所应用的笔记本式计算机的立体图。根据此应用示例的笔记本 式计算机包括主体121、被操作以输入字符等的键盘122、显示图像的显示单元123。根据本 发明的实施例的显示装置被用作显示单元123。图10是本发明所应用的摄像机的立体图。根据此应用示例的摄像机包括主体 131、安装在面向前方的侧面中的一个侧面上的用于拍摄图像的透镜132、用于图像拍摄的 开始/停止开关133以及显示单元134。根据本发明的实施例的显示装置被用作显示单元 134。图IlA至IlG图示了本发明所应用的诸如移动电话之类的便携式终端装置。图 IlA是在打开状态下的正视图；图IlB是在打开状态下的侧视图；图IlC是在闭合状态下的 正视图；图IlD是左侧视图；图IlE是右侧视图；图IlF是俯视图；并且图IlG是仰视图。根 据此应用示例的移动电话包括上壳体141、下壳体142、连接部分(在这里是枢轴)143、显示 器144、副显示器145、图像灯146以及相机147。根据本发明的实施例的显示装置被用作显 示器144和子显示器145。在上述实施例中，对使用了其中将第一或第二实施例的半导体器件设置为背平面 的显示装置的电子设备进行了说明。根据本发明的实施例的半导体器件不限于被安装在显 示装置中，而是可以替代地用于诸如ID标签和传感器之类的电子设备中以实现相同的优
点ο本申请包含与2009年4月23日递交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-104675中揭示的主题相关的主题，其全文通过引用结合于此。
本领域的技术人员应该理解的是，只要在所附权利要求及其等同方案的范围内， 可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和替换。
权利要求
一种半导体器件，包括第一层配线，其包括被安装在衬底上的栅极电极；栅极绝缘膜，其具有将所述第一层配线的一部分暴露的开口，并覆盖包括所述栅极电极在内的所述衬底的整个表面；第二层配线，其包括被安装在所述栅极绝缘膜上的源极电极和漏极电极；绝缘分隔层，其具有第一开口和第二开口，所述第一开口将所述源极电极与所述漏极电极之间的边缘以及所述栅极绝缘膜的位于所述源极电极与所述漏极电极之间的部分暴露，所述第二开口与形成在所述栅极绝缘膜中的所述开口对准；以及有机半导体层，其跨着所述源极电极和所述漏极电极布置在形成在所述分隔层中的所述第一开口的底表面处。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述分隔层中形成达到所述第二层配线的第三开口，并且在所述分隔层中形成经由所述第三开口连接到所述第二层配线的第三层配线。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第三层配线经由所述第二开口连接 到所述第一层配线。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，绝缘保护膜被布置为使得所述绝缘保护 膜填充布置有所述有机半导体层的所述第一开口。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述分隔层中形成达到所述第二层配线的第三开口，在所述衬底上布置覆盖所述分隔层的层间绝缘膜，所述层间绝缘膜具有在形成在所述分隔层中的所述第二开口的底部处将所述第一层 配线暴露的开口，以及在形成在所述分隔层中的所述第三开口的底部处达到所述第二层配 线的开口，并且在所述第三开口的底部处连接到所述第二层配线的第三层配线被安装在所述层间绝 缘膜上。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述第三层配线在所述第二开口的底部 处连接到所述第一层配线。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，绝缘保护膜以填充其中布置所述有机半 导体层的所述第一开口的状态被设置为所述层间绝缘膜的下层。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述栅极绝缘膜中的所述开口中并且 在所述分隔层中的所述第二开口的底部处，在所述衬底的周边处将所述第一层配线的端部 暴露。
9.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤a)在衬底的整个表面上形成栅极绝缘膜，使得所述栅极绝缘膜覆盖包括安装在所述衬 底上的栅极电极的第一层配线，并在所述栅极绝缘膜上形成包括源极电极和漏极电极的第 二层配线；b)形成绝缘分隔层，所述分隔层具有第一开口和第二开口，所述第一开口将所述源极 电极与所述漏极电极之间的边缘部分以及所述栅极绝缘膜的位于所述源极电极与所述漏 极电极之间的部分暴露，所述第二开口形成在所述第一层配线的上部区域中；c)通过从所述分隔层上方形成有机半导体层，来在所述第一开口的底表面处跨着所述 源极电极和所述漏极电极执行所述有机半导体层的图案成型，由所述分隔层的不同台阶将 所述有机半导体层分区；以及d)通过形成至少覆盖所述有机半导体层的掩模图案，将所述掩模图案和所述分隔层用 作掩模，并通过刻蚀去除位于所述分隔层中的所述第二开口的底部处的所述栅极绝缘膜， 来使所述第一层配线暴露。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中， 在所述分隔层中形成达到所述第二层配线的第三开口，在步骤d中，在通过刻蚀去除在步骤c形成在所述分隔层上以及所述第二开口和所述 第三开口中的所述有机半导体层之后，通过刻蚀去除所述栅极绝缘膜，并且在步骤d之后，在所述分隔层上形成经由所述第三开口连接到所述第二层配线的第三 层配线。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第三层配线经由所述 第二开口连接到所述第一层配线。
12.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，在步骤d，形成绝缘保护膜以 填充其中设置所述有机半导体层的所述第一开口，并通过在所述保护膜的上部区域上形成 掩模图案来执行对所述保护膜的图案化。
13.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中， 在所述分隔层中形成达到所述第二层配线的第三开口，在步骤d之后，在所述衬底上形成覆盖所述分隔层的层间绝缘膜，并在所述层间绝缘 膜中形成在形成在所述分隔层中的所述第二开口的底部处将所述第一层配线暴露的开口， 以及在形成在所述分隔层中的所述第三开口的底部处达到所述第二层配线的开口，并且将在所述第三开口的底部处连接到所述第二层配线的第三层配线形成在所述层间绝 缘膜上。
14.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第三层配线经由所述 第二开口连接到所述第一层配线。
15.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，在步骤d，形成绝缘保护膜 使得所述绝缘保护膜填充其中设置所述有机半导体层的所述第一开口，并通过在所述保护 膜的上部区域上形成掩模图案来执行所述保护膜的图案化。
16.一种显示装置，包括第一层配线，其包括被安装在衬底上的栅极电极；栅极绝缘膜，其具有将所述第一层配线的一部分暴露的开口，并覆盖包括所述栅极电 极在内的所述衬底的整个表面；第二层配线，其包括被安装在所述栅极绝缘膜上的源极电极和漏极电极； 绝缘分隔层，其具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口将所述源极电极与 所述漏极电极之间的边缘以及所述栅极绝缘膜的位于所述源极电极与所述漏极电极之间 的部分暴露，所述第二开口与形成在所述栅极绝缘膜中的所述开口对准，并且所述第三开 口达到所述源极电极或所述漏极电极；有机半导体层，其跨着所述源极电极和所述漏极电极布置在形成在所述分隔层中的所述第一开口的底表面处；以及像素电极，其被安装在所述分隔层上，使得所述像素电极经由所述第三开口连接到所 述源极电极或所述漏极电极。
17.根据权利要求16所述的显示装置，还包括连接配线，其经由所述第三开口连接到所述源极电极或所述漏极电极，并被安装在所 述分隔层上使得所述连接配线经由所述第二开口连接到所述第一层配线。
18.根据权利要求16所述的显示装置，其中，在所述栅极绝缘膜中的所述开口处并且 在所述分隔层中的所述第二开口的底部处，在所述衬底的周边处将所述第一层配线的端部暴露。
19.一种电子设备，包括 显示装置；以及驱动装置，其被配置为驱动所述显示装置，其中，所述显示装置包括，第一层配线，其包括被安装在衬底上的栅极电极；栅极绝缘膜，其具有将所述第一层配线的一部分暴露的开口，并覆盖包括所述栅极电 极在内的所述衬底的整个表面；第二层配线，其包括被安装在所述栅极绝缘膜上的源极电极和漏极电极； 绝缘分隔层，其具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口将所述源极电极与 所述漏极电极之间的边缘以及所述栅极绝缘膜的位于所述源极电极与所述漏极电极之间 的部分暴露，所述第二开口与形成在所述栅极绝缘膜中的所述开口对准，所述第三开口达 到所述源极电极或所述漏极电极；有机半导体层，其跨着所述源极电极和所述漏极电极布置在形成在所述分隔层中的所 述第一开口的底表面处；以及像素电极，其被安装在所述分隔层上，使得所述像素电极经由所述第三开口连接到所 述源极电极或所述漏极电极。
全文摘要
本发明提供了半导体器件、半导体器件的制造方法、显示装置和电子设备。半导体器件包括第一层配线，其包括被安装在衬底上的栅极电极；栅极绝缘膜，其具有将第一层配线的一部分暴露的开口，并覆盖包括栅极电极在内的衬底的整个表面；第二层配线，其包括被安装在栅极绝缘膜上的源极电极和漏极电极；绝缘分隔层，其具有第一开口和第二开口，第一开口将源极电极与漏极电极之间的边缘以及栅极绝缘膜的位于源极电极与漏极电极之间的部分暴露，第二开口与形成在栅极绝缘膜中的所述开口对准；以及有机半导体层，其跨着源极电极和漏极电极布置在形成在分隔层中的第一开口的底表面处。
文档编号G02F1/167GK101872841SQ201010164659
公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月16日 优先权日2009年4月23日
发明者米屋伸英 申请人:索尼公司