半导体器件及其制造方法

专利名称：半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及到用印刷方法制作的半导体器件及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管(以下也称为“TFT”)和采用薄膜晶体管的电路，是借助于将各种半导体、绝缘材料、导电材料之类的薄膜层叠在衬底上，然后用光刻技术恰当地形成预定的图形，来制造的。光刻技术是一种利用光将采用不透光的称为光掩模的材料形成在透明平面上的电路之类的图形转移到目标衬底的技术，此技术被广泛地用于半导体集成电路之类的制造工艺。
在采用光刻技术的常规制造工艺中，包括曝光、显影、烘焙、剥离等的多阶段步骤，被要求处置由称为光抗蚀剂的光敏有机树脂材料组成的掩模图形。因此，增加了光刻步骤的数目，不可避免地提高了制造成本。为了解决上述这一问题，已经试图减少制造TFT的光刻步骤的数目(例如参考文献1日本专利公开No.H11-251259)。

发明内容
本发明的目的是提供一种技术，用此技术，能够在TFT、采用TFT的电路、或用TFT形成的显示器件的制造工艺中减少光刻步骤的数目，从而简化制造工艺，且能够以高的成品率和低的成本在边长大于1米的大面积衬底上制造TFT、采用TFT的电路、或用TFT形成的显示器件。
本发明的另一目的是提供一种技术，用此技术，诸如包括在半导体器件或显示器件中的布线之类的组成部分，能够被形成在具有良好粘合性的所需形状中。
在本发明中，液体组分被附着到形成区，并用烘焙、干燥等方法固化，以便形成导电层或绝缘层。在这种方法的情况下，为了改善导电层或绝缘层的形状或形成区的精度，液体组分必须以精密的方式被附着到形成区。特别是当形成用来组成电路的布线层时，布线层形成区的误差引起对电学性质的不利影响，例如短路。由于包含导电材料颗粒的液体组分处于液体形式，故受到形成区表面状态的很大影响。在本发明中，执行了用来控制液体组分涂敷区的浸润性的处理。确切地说，表面粗糙的层被形成在液体组分的附着区中，以便提高控制浸润性的效果。
固体表面的浸润性受到表面化学性质的影响。若形成对液体组分具有低浸润性的材料，则其表面是液体组分浸润性低的区域(以下也称为低浸润性区)。另一方面，若形成对液体组分具有高浸润性的材料，则其表面是液体组分浸润性高的区域(以下也称为高浸润性区)。在本发明中，控制表面浸润性的处理意味着在液体组分的附着区中形成对液体组分具有不同浸润性的区域。
浸润性不同的各个区域具有不同的对液体组分的浸润性，包含导电材料的组分在各个区域上的接触角彼此不同。包含导电材料的组分在其上的接触角大的区域，是浸润性较低的区域(以下也称为低浸润性区)，而其上接触角小的区域，是浸润性较大的区域(以下也称为高浸润性区)。当接触角大时，具有流动性的液体组分在区域表面上不扩展，表面推斥此组分，因而不被浸润。当接触角小时，具有流动性的液体组分在表面上扩展，表面因而被浸润得很好。因此，浸润性不同的各个区域具有不同的表面能。浸润性低的区域具有低的表面能，而浸润性高的区域具有高的表面能。
除了表面的化学性质之外，浸润性还受到表面物理形状(表面粗糙性)的影响。在几何形状不均匀的粗糙表面上，存在着比平坦表面上更大的浸润性差别。换言之，借助于在表面粗糙性大的表面上形成对液体组分浸润性低的材料而得到的低浸润性区，与借助于在平坦表面上形成相同材料而得到的低浸润性区相比，呈现出对液体组分更大的推斥。以相同的方式，粗糙表面上的高浸润性区具有对液体组分更高的浸润性，并呈现出比平坦表面上的高浸润性区更高的亲液性。由于能够在表面粗糙的层上形成浸润性非常不同的各个区域(浸润性差别大的各个区域)，故液体导电材料或绝缘材料仅仅能够被精确地附着在形成区。
在本发明中，表面粗糙的层被形成在其上附着用来形成导电层或绝缘层的液体组分的区域内。表面粗糙的层可以被形成为衬底与导电层之间的缓冲层，或可以借助于对用作支持件的如衬底那样的材料的表面进行加工来形成粗糙的表面。表面粗糙的层可以不如薄膜那样具有连续性。例如，可以借助于将颗粒状材料分散在衬底上以具有不均匀的形状，来形成粗糙的表面。可以对层的表面施加物理力或冲击，以便具有不均匀的形状，或可以用化学处理(用具有腐蚀作用的溶液进行表面腐蚀等)来局部形变(局部溶解等)，或借助于加热，来得到不均匀的形状。有机材料或无机材料可以被用作表面粗糙的层，也可以采用绝缘材料或导电材料，因为此层可以具有有效控制表面浸润性的功能。
粗糙表面的不均匀形状比发射到粗糙表面的液体组分的滴珠直径足够小，粗糙表面的表面面积由于足够小的不均匀形状的存在而被增大。于是，在滴珠尺寸的尺度上可以认为粗糙表面是平坦的。液体组分在附着到表面时的滴珠直径优选为比是为确定表面粗糙度的参数的表面粗糙度值大1000倍或以上。此外，包括不均匀形状的粗糙表面对粗糙表面区(不包括不均匀形状造成的表面面积增大的面积)的表面面积比率优选为1.5或以上。
浸润性的差别与各个区域的关系有关。可以借助于在粗糙表面层上选择性地形成低浸润性区，来形成浸润性不同的二种区域。借助于形成和采用掩模层来选择性地形成低浸润性材料的方法以及利用掩模层来执行表面处理以便降低浸润性的方法等，可以被用作选择性地形成低浸润性区的方法。或者，可以采用在形成低浸润性区之后选择性地消除低浸润性效果(清除或分解低浸润性材料)的方法等。
作为用来改变和控制表面浸润性的一种方法，存在着借助于利用光辐照能量来分解表面材料和修正表面区而改变浸润性的方法。具有氟碳原子团(或链)的材料或包含硅烷耦合剂的材料，可以被用作浸润性低的材料。硅烷耦合剂能够形成单分子膜；以能够有效地执行分解和修正，从而在短时间内改变浸润性。此外，由于具有烷基原子团的硅烷耦合剂当被安置在衬底上时呈现出低的浸润性，故不仅能够采用具有氟碳原子团的硅烷耦合剂，而且还能够采用具有烷基原子团的硅烷耦合剂。
根据本发明，能够形成浸润性非常不同的各个区域(浸润性差别大的各个区域)。于是，液体导电材料或绝缘材料仅仅被精确地附着到形成区。导电层或绝缘层因而能够被精确地形成在所需的图形中。
注意，本说明书中的术语“半导体器件”意味着能够利用半导体性质工作的器件。能够用本发明来制造多层布线层或诸如具有处理器的芯片(以下称为处理器芯片)之类的半导体器件。
本发明还能够被用于有显示功能的显示器件。采用本发明的显示器件包括发光显示器件和液晶显示器件等。在发光显示器件中，TFT被连接到发光元件，在发光元件中，包含有机材料或有机材料与无机材料的混合物的称为电致发光(以下称为“EL”)的发光层被插入在电极之间；液晶显示器件采用具有液晶材料的液晶元件作为显示元件。
制造本发明半导体器件的方法的一个特点是包含下列步骤形成具有粗糙表面的层；在粗糙表面上方形成对包含导电材料的组分浸润性低的区域以及对此组分浸润性高的区域；以及在浸润性高的区域中用此组分形成导电层。
制造本发明半导体器件的方法的另一个特点是包含下列步骤形成具有粗糙表面的层；在粗糙表面上方形成对包含绝缘材料的组分浸润性低的区域以及对此组分浸润性高的区域；以及在浸润性高的区域中用此组分形成绝缘层。
制造本发明半导体器件的方法的另一个特点是包含下列步骤形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方形成具有氟碳原子团的材料；用光选择性地辐照具有氟碳原子团的材料，以便形成第一区域和对包含导电材料的组分浸润性高于第一区域的第二区域；以及在第二区域中用此组分形成导电层。
制造本发明半导体器件的方法的另一个特点是包含下列步骤形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方选择性地形成掩模层；在具有粗糙表面的层和掩模层上方形成具有氟碳原子团的材料；清除掩模层和掩模层上方的具有氟碳原子团的材料，以便形成第一区域和对包含导电材料的组分浸润性高于第一区域的第二区域；以及在第二区域中用此组分形成导电层。
制造本发明半导体器件的方法的另一个特点是包含下列步骤形成表面粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方形成包含硅烷耦合剂的材料；用光选择性地辐照包含硅烷耦合剂的材料，以便形成第一区域和对包含导电材料的组分浸润性高于第一区域的第二区域；以及在第二区域中用此组分形成导电层。
制造本发明半导体器件的方法的另一个特点是包含下列步骤形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方选择性地形成掩模层；在具有粗糙表面的层和掩模层上方形成包含硅烷耦合剂的材料；清除掩模层和掩模层上方的包含硅烷耦合剂的材料，以便形成第一区域和对包含导电材料的组分浸润性高于第一区域的第二区域；以及在第二区域中用此组分形成导电层。
本发明半导体器件的一个特点是包含具有粗糙表面的层；以及提供在具有粗糙表面的层上的导电层，其中，具有粗糙表面的层的表面面积比率为1.5或以上。
本发明半导体器件的另一个特点是包含具有粗糙表面的层；提供在具有粗糙表面的层上方的栅电极层；栅绝缘层；半导体层；源电极层；以及漏电极层，其中，表面粗糙的层的表面面积比率为1.5或以上。
本发明半导体器件的另一个特点是包含具有粗糙表面的层；提供在具有粗糙表面的层上方的源电极层和漏电极层；半导体层；栅绝缘层；以及栅电极层，其中，表面粗糙的层的表面面积比率为1.5或以上。
根据本发明，诸如包括在半导体器件、显示器件等中的布线之类的组成部分，能够以良好的粘合性被形成在所需的形状中。此外，材料的损耗较少，从而能够降低成本。于是，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的半导体器件或显示器件。


图1A1-1E2是本发明的概念图。
图2A-2C示出了本发明显示器件的制造方法。
图3A-3C示出了本发明显示器件的制造方法。
图4A-4C示出了本发明显示器件的制造方法。
图5A-5C示出了本发明显示器件的制造方法。
图6A-6C示出了本发明显示器件的制造方法。
图7A-7C示出了本发明显示器件的制造方法。
图8A-8C示出了本发明显示器件的制造方法。
图9A和9B示出了本发明显示器件的制造方法。
图10A和10B示出了本发明的显示器件。
图11是剖面图，示出了本发明的EL显示模块的结构例子。
图12A-12C示出了本发明显示器件的制造方法。
图13A-13F是电路图，示出了能够被用于本发明EL显示屏的象素结构。
图14A-14D示出了能够被用于本发明的发光元件的结构。
图15A-15D示出了本发明显示器件的制造方法。
图16A-16C示出了本发明显示器件的制造方法。
图17示出了本发明显示器件的制造方法。
图18A和18B示出了本发明的显示器件。
图19A和19B是剖面图，示出了本发明的液晶显示模块的结构例子。
图20A和20B示出了其中采用本发明的电子装置。
图21是方框图，示出了其中采用本发明的电子装置的主要结构。
图22A-22D示出了其中采用本发明的电子装置。
图23示出了能够用于本发明的滴珠浸入装置的结构。
图24A-24E示出了其中采用本发明的保护电路。
图25示出了能够用于本发明的滴珠发射装置的结构。
图26A-26C是本发明显示器件的俯视图。
图27A和27B是本发明显示器件的俯视图。
图28A-28G示出了其中采用本发明的半导体器件。
图29示出了其中采用本发明的半导体器件。
图30A1-30E2是本发明的概念图。
图31示出了实施例1中制造的样品的实验数据。
图32A-32D示出了实施例2中制造的样品的实验数据。
图33示出了实施例2中制造的样品的实验数据。
图34示出了实施例2中制造的样品的实验数据。
具体实施例方式
参照附图来详细地解释本发明的各个实施方案和实施例。但本发明不局限于下列的描述。如本技术领域熟练人员容易地理解的那样，可以对本发明的模式和细节进行各种改变而不偏离本发明的构思与范围。于是，本发明不被解释为局限于下列各个实施方案和实施例的描述。注意，在下面待要描述的本发明的结构中，相同的参考号被用来表示不同附图中相同的部分或具有相似功能的部分，且重复的描述被省略。
实施方案1参照图1A1-1E2和图2A-2C来解释本发明的实施方案1。
本发明的一个特点是，借助于用能够选择性形成所需形状的方法，形成至少一个或多个制造半导体器件和显示器件等所要求的组成部分，例如用来形成布线层或电极的导电层或用来形成预定图形的掩模层，来制造半导体器件或显示器件。在本发明中，组成部分(也称为图形)意味着包括在薄膜晶体管或显示器件中诸如布线层的导电层、栅电极层、源电极层、或漏电极层、半导体层、掩模层、绝缘层等，并包括形成在预定形状中的所有组成部分。能够借助于选择性地发射(喷射)为特殊目的而混合的组分滴珠而形成预定图形的导电层和绝缘层等的滴珠发射(喷射)方法(根据其模式也称为喷墨方法)，被用作能够选择性形成在所需图形中的方法。此外，还可以采用能够在所需图形中转移或描绘组成部分的方法，例如各种印刷方法(诸如丝网(复写)印刷、胶版(照相)印刷、凸版印刷、凹版(凹雕)印刷之类的形成在所需图形中的方法)、分配方法、选择性涂敷方法等。
本实施方案采用发射(喷射)是为液体滴珠的包含组成部分形成材料的组分的方法，来形成所需图形中的组成部分。包含组成部分形成材料的滴珠被发射到组成部分形成区，此组分被烘焙和干燥等固定，以便在所需图形中形成组成部分。
图25示出了用于滴珠发射方法的滴珠发射设备的一种模式。滴珠发射装置1403的各个喷头1405和1412被连接到控制装置1407，而此控制装置1407被计算机1410控制，致使能够形成编程的图形。例如可以根据形成在衬底1400上的记号1411来确定形成位置。或者，可以根据衬底1400的边沿来固定参考点。用成像装置1404来探测参考点，并用图象处理装置1409将其转换成数字信号。然后，此数字信号被计算机1410识别以产生控制信号，此控制信号被传输到控制装置1407。采用电荷耦合器件的(CCD)的图象传感器等，或互补金属氧化物半导体，可以被用作成像装置1404。当然，有关待要形成在衬底1400上的图形的信息被储存在储存媒质1408中，且控制信号根据此信息而被传输到控制装置1407，致使能够独立地控制滴珠发射装置1403的各个喷头1405和1412。通过管道从材料供应源1413和1414，喷头1405和1412被分别馈以待要发射的材料。
喷头1405具有内部结构和是为发射开口的喷嘴，此内部结构具有填充了虚线1406所示液体材料的空间。虽然未示出，但喷头1412的内部结构是相似于喷头1405的。当喷头1405和1412的喷嘴尺寸彼此不同时，能够同时发射宽度不同的不同材料。而且，能够各从一个喷头发射导电材料、有机材料、无机材料等。在诸如层间膜之类的大面积上进行绘图的情况下，可以从多个喷嘴同时发射一种材料，以便改善产率，从而能够执行绘图。当使用大尺寸衬底时，喷头1405和1412能够在衬底上沿图25中箭头所示的方向自由地运动，从而能够自由地设定绘图区域。于是，能够在一个衬底上绘制多个相同的图形。
在用滴珠发射方法形成导电层的情况下，导电层如下被形成包含被处理成颗粒形状的导电材料的组分被发射，并借助于烘焙被熔凝或熔合，以便将组分固化。而许多用溅射方法等形成的导电层(或绝缘层)具有柱状结构，许多借助于发射和烘焙包含导电材料的组分所形成的导电层(或绝缘层)具有多晶结构，此多晶结构具有大量晶粒边界。
在本实施方案中，执行光辐照处理，作为对待要形成的目标形成区及其附近的预处理，以便选择性地执行表面修正处理。利用这一修正处理，能够在包含形成材料的组分的发射区中至少形成二种或更多种液体组分浸润性不同的区域。包含导电材料或绝缘材料的液体组分被附着到修正了的表面，从而形成导电层或绝缘层。
对用于修正处理的光没有特殊的限制；可以采用红外光、可见光、或紫外光之一或它们的组合。例如，可以采用从紫外灯、不可见光、卤素灯、金属卤化物灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯、或高压汞灯发射的光。在此情况下，可以点燃灯光源必要的时间或几次来进行辐照。
或者，激光可以被用作修正处理的光，且能够振荡紫外光、可见光、或红外光的激光振荡器可以被用作激光振荡器。KrF、ArF、XeCl、Xe等的准分子激光振荡器，He、He-Cd、Ar、He-Ne、Hf等的气体激光振荡器，采用诸如掺Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、或Tm的YAG、GdVO4、YVO4、YLF、或YAlO3之类的晶体的固态激光振荡器，GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等的半导体激光振荡器等，能够被用作激光振荡器。注意，基波的第一到第五次谐波被优选用于固态激光振荡器。可以提供快门、诸如平面镜或半平面镜之类的反射器、包括柱面透镜和凸透镜的光学系统等，来调整从激光振荡器发射的激光的形状和路径。
注意，借助于移动衬底，可以选择性地执行光辐照，或借助于沿X和Y轴方向移动光，可以执行光辐照。在此情况下，多角镜或检流计平面镜被优选用于光学系统。
此外，来自灯光源的光与激光的组合可以被用作光。用灯可以辐照比较大的加工区域，而用激光仅仅可以辐照需要高度精细加工的区域。借助于以这种方式来执行光辐照，能够改善产率，并能够得到高度精细加工的布线板、半导体器件、显示器件等。
参照图1A1-1E2和图30A1-30E2，用形成导电层的方法来解释本发明这一实施方案的概念。图1A2-1E2是导电层的俯视图，而图1A1-1E1是沿图1A2-1E2中Y-Z线的剖面图。
如图1A1-1A2所示，表面粗糙的层51被形成在衬底50上。表面粗糙的层51具有不均匀形状的粗糙表面。表面粗糙的层可以被形成在衬底上作为缓冲层。可以借助于加工如衬底那样用作支持件的材料的表面，来形成粗糙的表面。表面粗糙的层可以不具有薄膜那样的连续性。例如，可以借助于将颗粒状材料分散在衬底表面上以具有不均匀的形状，来形成粗糙的表面。可以对层的表面施加物理力或冲击，以便具有不均匀的形状，或可以用化学处理(用具有腐蚀作用的溶液进行表面腐蚀等)来局部形变(局部溶解等)，或借助于加热，来得到不均匀的形状。
粗糙表面的不均匀形状比发射到粗糙表面的液体组分的滴珠直径足够小，粗糙表面的表面面积由于足够小的不均匀形状的存在而被增大。于是，在滴珠尺寸的尺度上可以认为粗糙表面是平坦的。液体组分在附着到表面时的滴珠直径优选为比是为确定表面粗糙度的参数的表面粗糙度值大1000倍或以上。可以用原子力显微镜(AFM)来测量表面粗糙度。此外，包括不均匀形状的粗糙表面对粗糙表面区(不包括不均匀形状造成的表面面积增大的面积)的表面面积比率优选为1.5或以上。图1A1-1E2仅仅示意地示出了不均匀形状。其尺寸或形状不局限于图1A1-1E2所示的。
有机材料或无机材料可以被用于表面粗糙的层，也可以采用绝缘材料或导电材料，因为此层可以具有有效地控制表面浸润性的功能。但在采用导电材料的情况下，考虑到导电性，在形成导电层之后，必须用导电层作为掩模来清除不必要的部分，或借助于对不必要的部分执行氧化处理等来隔离不必要的部分。例如，在本实施方案中，在图1E1中形成导电层62a-62c之后，除了导电层62a-62c的形成区之外，可以借助于腐蚀来清除表面粗糙的层51或可以隔离表面粗糙的层51。
绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、或其它无机绝缘材料；丙烯酸、异丁烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、或聚苯并咪唑之类的抗热高分子材料；由硅氧烷基材料形成作为初始材料并在包括硅、氧、氢的化合物中包含Si-O-Si键的无机硅氧烷基材料；或其中诸如甲基或苯基之类的有机原子团代替了与硅键合的氢的有机硅氧烷基绝缘材料。或者采用诸如聚乙烯醇和聚乙烯丁缩醛之类的乙烯树脂、环氧树脂、酚树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、蜜胺树脂、或尿烷树脂之类的树脂材料。而且，可以采用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯(parylene)、flare、或聚酰亚胺之类的有机材料；由硅氧烷基聚合物等的聚合所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等。或者，可以采用包含光敏化剂的市售抗蚀剂材料。例如，可以采用诸如酚醛树脂或是为光敏化剂的萘醌二嗪农化合物之类的典型正型抗蚀剂、或诸如碱性树脂和二苯硅烷二醇之类的负型树脂、或生酸剂。导电材料可以是诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al之类的金属，Cd和Zn等的金属硫化物；Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等的氧化物；或上述导电材料的混合物。
浸润性低的材料52被形成在表面粗糙的层51上(见图1B1和1B2)。在本实施方案中，借助于用光辐照能量分解表面材料和修正区域表面来改变浸润性的方法，被用作改变和控制表面浸润性的另一方法。
可以采用包含氟碳原子团或硅烷耦合剂的材料作为浸润性低的材料。用化学式Rn-Si-X(4-n)(n＝1，2，3)来表示硅烷耦合剂。在此化学式中，R代表包含诸如烷基原子团之类的比较不活泼的原子团的材料。X代表可利用羟基原子团或吸附的水的凝聚来键合在基底材料表面上的诸如卤素之类的水解原子团、甲氧基原子团、乙氧基原子团、或乙酸基原子团。
利用包含具有用于R的氟代烷基原子团的氟的硅烷耦合剂(诸如氟代烷基硅烷(FAS))作为硅烷耦合剂，能够进一步降低浸润性。FAS中的R具有(CF3)(CF2)x(CH2)y所表示的结构(x是0-10的整数，y是0-4的整数)。当多个R或X与Si键合时，R或X可以彼此都相同或不同。典型地说，下列物质可以被提供作为典型的FAS十七氟四氢癸基三乙氧硅烷，十七氟四氢癸基三氯硅烷，十三氟四氢癸基三氯硅烷，或三氟丙基三甲氧硅烷。
硅烷耦合剂的R中不提供氟烃原子团的包含烷基原子团的材料，可以被用作浸润性低的材料，例如十八基三甲氧硅烷可以被用作有机硅烷。
包含诸如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、四甲苯、茚、四氢化萘、十氢化萘、或异三十烷之类的碳氢化合物；四氢呋喃等的溶剂，被用作用来形成低浸润性区的溶液的溶剂。
具有氟烃原子团的材料(例如氟基树脂)，可以被用作用来形成低浸润性区的溶液组分的例子。下列物质可以被用作氟基树脂聚四氟乙烯(PTFE)；全氟烷氧烷基(PFA)或四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物树脂；全氟乙烯丙烯共聚物(PEEP)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；聚亚乙烯基氟化物(PVDF)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)；聚乙烯基氟化物(PVF)或乙烯氟化物树脂等。
而且，可以用不呈现低浸润性(换言之，即呈现高浸润性)的有机材料且稍后用CF4等离子体执行处理，来形成低浸润性区。例如，诸如混合有聚乙烯醇(PVA)那样的水溶性树脂的水之类的溶剂材料，可以被用作此有机材料。此外，可以采用PVA与另一种水溶性树脂的组合。可以采用有机材料(有机树脂材料)(例如聚酰亚胺或丙烯酸)或硅氧烷材料。注意，硅氧烷材料相当于包括Si-O-Si键的树脂。硅氧烷包括由硅(Si)和氧(O)的键形成的骨架。至少包含氢的原子团(例如烷基原子团或芳香碳氢化合物)或氟原子团的有机原子团可以被用于替换，或至少包含氢的有机原子团和氟原子团可以被用于替换。即使当采用具有低浸润性表面的材料时，也能够借助于执行等离子体处理等来进一步降低浸润性。
在本实施方案中，FAS被用作浸润性低的材料52，并用甩涂方法形成在大面积上(整个涂敷等)。此浸润性是对于含有包括在待要形成的导电层中的导电材料的液体组分的浸润性。
利用为衬底55提供的掩模54，用来自光源56的光63辐照浸润性低的材料52。衬底55可以由透射光63的任何材料组成，且掩模54由阻挡光63的材料组成。在本实施方案中，紫外灯被用作光源；石英衬底被用作衬底55；用金属组成的金属掩模被用作掩模54。光63以其能量分解浸润性低的材料52，从而提高浸润性。于是，低浸润性区内的浸润性低的材料的浓度(具有降低浸润性作用的氟碳原子团的浓度和数量等)就变得低于高浸润性区中的浓度。借助于用光63进行辐照，浸润性比较高的高浸润性区58a-58c以及浸润性比较低的低浸润性区57a-57d就形成在表面粗糙的层51的表面上(见图1C1和1C2)。
随后，包含导电材料的液体组分从滴珠发射设备59被发射到其中控制了浸润性的表面粗糙的层。由于包含导电材料的液体组分处于液体状态，故受到形成区表面状态的很大影响。在本实施方案中，执行了用来控制液体组分涂敷区的浸润性的处理。而且，表面粗糙的层51被形成在液体组分的附着区内，以便提高控制浸润性的效果。
除了表面的化学性质之外，浸润性还受到表面物理形状(表面粗糙度)的影响。与平坦的表面上相比，在具有几何不均匀形状的粗糙表面上存在着更大的浸润性差异。换言之，借助于在高表面粗糙度的表面上形成对液体组分浸润性低的材料而得到的低浸润性区，与借助于在平坦表面上形成相同的浸润性低的材料而得到的低浸润性区相比，呈现出对液体组分更大的液体推斥。以相同的方式，粗糙表面上的高浸润性区，与平坦表面上的高浸润性区相比，具有更高的对液体组分的浸润性，并呈现出更高的亲液性。由于各个区域被形成在粗糙表面上，故提高了浸润性比较高的高浸润性区58a-58c对包含导电材料的组分的浸润性。以同样的方式，由于各个区域被形成在粗糙表面上，故降低了浸润性比较低的低浸润性区57a-57d对包含导电材料的组分的浸润性。因此，高浸润性区58a-58c和低浸润性区57a-57d具有大的对包含导电材料的组分的浸润性差异。包含导电材料的液体组分在高浸润性区58a-58c上的接触角优选为40度或以下。包含导电材料的液体组分在低浸润性区57a-57d的接触角优选为150度或以上。
如图1D1-1D2所示，包含导电材料的组分61a-61c以良好的粘合性停留在对于包含导电材料的组分具有高浸润性的高浸润性区58a-58c内。另一方面，发射到对包含导电材料的组分具有非常高的液体推斥的低浸润性区57a-57d的包含导电材料的组分60a-60d，被推斥而无法停留在这些区域内。
因此，各个组分流入并停留在亲液性非常高的高浸润性区58a-58c内。借助于烘焙和干燥等，这些组分被固化，从而稳定地形成导电层62a-62c(见图1E1和1E2)。
在本实施方案中，用滴珠发射装置来形成导电层62a-62c。滴珠发射装置是具有诸如带组分发射开口的喷嘴或配备有一个或多个喷嘴的喷头之类的发射滴珠的设备的装置的通称。包括在滴珠发射装置中的喷嘴的直径被设定为0.02-100微米(优选为30微米或以下)，要从喷嘴发射的组分的量被设定为0.001-100pl(优选为0.1-40pl，更优选为10pl或以下)。要发射的组分的量随喷嘴直径的尺寸正比增加。而且，待要处理的物体与喷嘴发射开口之间的距离优选被设定为尽可能小，以便将滴珠滴在所需的位置上。此距离优选被设定成约为0.1-3mm(更优选为1mm或以下)。
溶解或分散在溶剂中的导电材料，被用于要从发射开口发射的组分。导电材料相当于诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al之类的金属，Cd或Zn之类的硫化物，Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等的氧化物，卤化银等的细小颗粒或分散的纳米颗粒。导电材料还相当于用于透明导电膜的氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、有机铟、或有机锡、氧化锌、氮化钛等。单个元素或多种元素的颗粒混合物，可以被用作导电材料。但对于要从发射开口发射的组分，考虑到具体电阻率的数值，优选采用溶解或分散在溶剂中的金、银、或铜。采用电阻值低的银或铜更优选。但当采用银或铜时，可以额外地提供阻挡膜作为一种抗杂质措施。氮化硅膜或镍硼膜(NiB)可以被用于阻挡膜。
此外，可以采用其中一种导电材料被另一种导电材料涂敷的具有多层的颗粒。例如可以采用三层结构的颗粒，其中铜被镍硼(NiB)涂敷，NiB又被银涂敷。诸如丁基乙酸酯或乙基乙酸酯之类的酯类、诸如异丙醇或乙醇之类的醇类、诸如甲基乙基酮或丙酮之类的有机溶剂、水等，被用作溶剂。组分的粘滞度优选为20mPa·s或以下。这防止了组分干燥，并使组分能够从发射开口平滑地发射。组分的表面张力优选为40mN/m或以下。但可以根据被使用的溶剂和要达到的目的适当地控制组分的粘滞度。例如，其中ITO、有机铟、或有机锡被溶解或分散在溶剂中的组分，其粘滞度可以被设定为5-20mPa·s，其中银被溶解或分散在溶剂中的组分，其粘滞度可以被设定为5-20mPa·s。
可以借助于层叠多个导电材料来形成导电层。此外，可以首先利用以银作为导电材料的滴珠发射方法形成导电层，然后可以用铜之类进行镀敷。可以用电镀或化学镀(无电镀)方法来执行此镀敷。可以借助于将衬底表面浸泡到充以包含镀敷材料的溶液的容器中来执行镀敷；或者，可以借助于将衬底置于倾斜(或垂直)位置，并将溶液浇在衬底表面上，来涂敷包含镀敷材料的溶液。当借助于用倾斜或垂直放置的衬底来涂敷的方法来执行镀敷时，其优点是能够减小工艺所用设备的尺寸，即使衬底尺寸大也是如此。
虽然依赖于各个喷嘴的直径和图形的所需形状等，但为了防止喷嘴被阻塞以及为了制造微细图形，导电材料颗粒的直径优选是尽可能小。导电材料颗粒的直径优选为0.1微米或以下。用诸如电解方法、喷雾方法、湿法还原方法之类的已知方法，来形成组分，且待要得到的颗粒尺寸典型约为0.01-10微米。但当采用气体蒸发方法时，由分散体保护的纳米颗粒是微细的，约为7nm，且当各个颗粒的表面被涂层覆盖时，纳米颗粒在室温下不聚集在溶剂中，并均匀地分散在溶剂中，表现为相似于液体。因此，采用涂层是优选的。
由于在本发明中用形成区及其附近之间具有流动性的组分的浸润性差异来形成所需图形，故即使当组分被附着到待要处理的物体时，组分也必须具有流动性。但只要不丧失流动性，就可以在减压下执行组分的发射。此外，当在减压下执行此步骤时，氧化物膜等不形成在导电材料的表面上，这是优选的。在发射组分之后，执行干燥和烘焙步骤之一或二者。干燥或烘焙步骤都是热处理。例如，在100℃下执行3分钟干燥，并在200-550℃下执行15-60分钟烘焙，各具有不同的目的、温度、和时间长度。用激光辐照、快速热退火、加热炉子加热等，在常压下或在减压下来执行干燥和烘焙步骤。注意，对热处理的时标和热处理的次数没有特殊的限制。衬底可以被预先加热，以便执行好干燥和烘焙步骤，且虽然此时衬底的温度依赖于衬底的材料等，但典型为100-800℃(优选为200-550℃)。通过这些步骤，使各个纳米颗粒彼此接触，且由于周围树脂的硬化和收缩而加速了熔凝和熔合，同时，组分中的溶剂被挥发，或分散体被化学清除。
连续波或脉冲气体激光器或固态激光器可以被用于激光辐照。准分子激光器，YAG激光器等，可以用作前面的气体激光器。采用掺Cr、Nd等的YAG、YVO4、GdVO4等的晶体的激光器等，可以用作后面的固态激光器。注意，考虑到激光的吸收率，优选采用连续波激光器。而且，可以采用其中组合脉冲和连续波激光器的激光辐照方法。但优选是根据衬底的热阻，在几微秒到几十秒内瞬时执行激光辐照，以便不损伤衬底。借助于在惰性气体气氛中，用发射紫外光到红外光的红外灯或卤素灯，快速地升高温度并瞬时加热几微秒到几分钟，来进行快速热退火(RTA)。由于这一处理被瞬时地执行，故仅仅最外面的薄膜能够被显著地加热，而较下层的膜不受影响。换言之，即使诸如塑料衬底之类的热阻低的衬底也不受影响。
在借助于用滴珠发射方法发射组分而形成导电层和绝缘层等之后，可以借助于用压力加压来整平其表面，以便改善平面性。作为一种加压方法，可以借助于在表面上移动滚筒形物体或可以用平板形物体对表面进行垂直加压，来整平和减小表面的不均匀性。可以在加压时执行加热步骤。或者，可以在用溶剂等将表面软化或熔化之后，用气刀来消除表面的不均匀性。CMP方法也可以被用来抛光表面。当滴珠发射方法产生了不均匀性时，也可以用此步骤来整平表面。
在图1A1-1E2中，浸润性不同的各个区域被光辐照选择性地产生。但采用图30A1-30E2所示的掩模层也能够选择性地形成浸润性不同的各个区域。图30A2-30E2是导电层的俯视图，而图30A1-30E1是沿图30A2-30E2中Y-Z线的剖面图。因此，相同于图1A1-1E2所用的参考号被用来表示相同的部分或具有相似功能的部分，并省略了重复的解释。
表面粗糙的层51被形成在衬底50上，并在表面粗糙的层51上选择性地形成了掩模层80a-80c。有机材料或无机材料可以被用于掩模层80a-80c，且绝缘材料或导电材料可以被采用，只要掩模层用作物理上防止浸润性低的材料附着到表面粗糙的层51的掩模即可。由于掩模层80a-80c在随后的步骤中被清除，故可以用诸如用来清除掩模层的腐蚀之类的处理来优选地清除掩模层80a-80c而不损伤功能区。
绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、或其它无机绝缘材料；丙烯酸、异丁烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、或聚苯并咪唑之类的抗热高分子材料；由硅氧烷基材料形成作为初始材料并在包括硅、氧、氢的化合物中包含Si-O-Si键的无机硅氧烷基材料；或其中诸如甲基或苯基之类的有机原子团代替了与硅键合的氢的有机硅氧烷基绝缘材料。或者采用诸如聚乙烯醇和聚乙烯丁缩醛之类的乙烯树脂、环氧树脂、酚树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、蜜胺树脂、或尿烷树脂之类的树脂材料。而且，可以采用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、flare、或聚酰亚胺之类的有机材料；由硅氧烷基聚合物等的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等。或者，可以采用包含光敏化剂的市售抗蚀剂材料。例如，可以采用诸如酚醛树脂或是为光敏化剂的萘醌二嗪农化合物之类的典型正型抗蚀剂、或诸如碱性树脂和二苯硅烷二醇之类的负型树脂、或生酸剂。导电材料可以是诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al之类的一种或多种金属，诸如Cd和Zn之类的金属硫化物的混合物；Fe、Ti、Ge、Si、Zr、Ba等的氧化物等。
可以用CVD方法、等离子体CVD方法、溅射方法、印刷方法、分配方法、喷雾方法、甩涂方法、滴珠发射方法等，来形成掩模层80a-80c。在本实施方案中，利用滴珠发射方法，用聚乙烯醇(以下也称为PVA)来形成掩模层80a-80c。
浸润性低的材料82被形成在表面粗糙的层51和掩模层80a-80c上(见图30B1和30B2)。若掩模层80a-80c随后被清除，则浸润性低的材料82不形成在掩模层80a-80c下方的表面粗糙的层51上。这样就能够选择性地形成浸润性高的区域和浸润性低的区域。如在图1C1和1C2中那样，高浸润性区58a-58c和低浸润性区57a-57d被形成在表面粗糙的层51上(见图30C1和30C2)。
如在图1D1、1D2、1E1、1E2中那样，借助于将包含导电材料的液体组分发射到浸润性被控制的区域，能够以良好的可控性稳定地形成导电层62a-62c(图30D1、30D2、30E1、30E2)。
此外，用来提高浸润性的处理意味着提供这样一种区域，此区域比周围区域具有更强的力(也称为附着力或固着力)将发射的滴珠保持在其中，还意味着借助于用光修正这种区域而提高与滴珠的粘合性。此外，由于仅仅与滴珠相接触并保持滴珠的表面可能具有浸润性，故此区域不必沿整个厚度方向具有相同的性质。
根据本发明，即使当为了小型化和减薄而将布线之类设计成紧密而复杂地排列时，布线之类也能够被稳定地形成到所需的有利形状的图形中，从而能够改善可靠性和产率。
根据本发明，能够以良好的粘合性将组成部分形成到所需的图形中。此外，材料的损耗较少，从而能够降低成本。结果，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的半导体器件或显示器件。
实施方案2图26A是俯视图，示出了根据本发明的显示屏的结构。其中各个象素2702被排列成矩阵的象素部分2701、扫描线输入端子2703、以及信号线输入端子2704，被形成在具有绝缘表面的衬底2700上。可以根据各种标准来确定象素的数目。在采用RGB的XGA全色显示的情况下，象素的数目可以是1024×768×3(RGB)。在采用RGB的UXGA全色显示的情况下，象素的数目可以是1600×1200×3(RGB)。而在采用RGB的全光谱高清晰度全色显示的情况下，象素的数目可以是1920×1080×3(RGB)。
象素2702被形成在从扫描线输入端子2703延伸的扫描线与从信号线输入端子2704延伸的信号线的交叉处的矩阵中。各个象素2702配备有开关元件和连接于其上的象素电极。开关元件的典型例子是TFT。TFT的栅电极被连接到扫描线，而TFT的源或漏被连接到能够使各个象素被从外部输入的信号独立地控制的信号线。
图26A示出了显示屏的结构，其中，待要输入到扫描线和信号线的信号由外部驱动电路来控制。或者，可以用图27所示的COG(玻璃上芯片)方法将驱动器IC 2751安装在衬底2700上。如图27B所示，也可以采用另一种安装模式，即TAB(带自动键合)方法。驱动器IC可以被制作在单晶半导体衬底上，或可以由玻璃衬底上的TFT组成。在图27A和27B中，驱动器IC被连接到FPC 2750。
当提供在象素中的TFT由具有高结晶性的多晶(微晶)半导体组成时，如图26B所示，扫描线驱动电路3702可以被形成在衬底3700上。在图27B中，参考号3701表示象素部分，且信号线驱动电路由外部电路以相同于图26A的方式来控制。作为本发明制作的TFT，当提供在象素中的TFT由具有高迁移率的多晶(微晶)半导体和单晶半导体等组成时，如图26C所示，扫描线驱动电路4702和信号线驱动电路4704能够与玻璃衬底集成。
参照图2A-10B来解释本发明的这一实施方案。更详细地来解释其中应用本发明的包括反交错排列的薄膜晶体管的显示器件的制造方法。图2A-8A是显示器件象素部分的俯视图。图2B-8B是沿图2A-8A中A-C线的剖面图，而图2C-8C是沿B-D线的剖面图。图9A和9B是显示器件的剖面图，图10A是俯视图。图10B是沿图10A中L-K(包括I-J)线的剖面图。
能够承受制造工艺中工艺温度的由钡硼硅酸盐玻璃和铝硼硅酸盐玻璃等组成的玻璃衬底；石英衬底；金属衬底；或塑料衬底，被用作衬底100。可以用CMP方法等来抛光衬底100的表面，以便整平。注意，绝缘层可以被形成在衬底100上。利用诸如CVD方法、等离子体CVD方法、溅射方法、或甩涂方法之类的熟知方法，用包含硅的氧化物或氮化物材料的单层或叠层来形成绝缘层。虽然可以不形成绝缘层，但它具有阻挡来自衬底100的沾污等的作用。
表面粗糙的层101被形成在衬底100上(见图2A-2C)。表面粗糙的层101具有不均匀形状的粗糙表面。表面粗糙的层可以形成在衬底上作为缓冲层。可以借助于对如衬底那样的用作支持件的材料的表面进行加工，来形成粗糙表面。表面粗糙的层可以不具有薄膜那样的连续性。例如，可以借助于将颗粒状材料分散在衬底上以具有不均匀的形状，来形成粗糙的表面。可以对层的表面施加物理力或冲击，以便具有不均匀的形状，或可以用化学处理(用具有腐蚀作用的溶液进行表面腐蚀等)来局部形变(局部溶解等)，或借助于加热，来得到不均匀的形状。
粗糙表面的不均匀形状比发射到粗糙表面的液体组分的滴珠直径足够小，粗糙表面的表面面积由于足够小的不均匀形状的存在而被增大。于是，在滴珠尺寸的尺度上可以认为粗糙表面是平坦的。液体组分在附着到表面时的滴珠直径优选为比是为确定表面粗糙度的参数的表面粗糙度值大1000倍或以上。此外，包括不均匀形状的粗糙表面对粗糙表面区(不包括不均匀形状造成的表面面积增大的面积)的表面面积比率优选为1.5或以上。图2A-2C仅仅示意地示出了不均匀的形状。其尺寸或形状不局限于图2A-2C所示的。
有机材料或无机材料可以被用作表面粗糙的层，也可以采用绝缘材料或导电材料，因为此层可以具有有效控制表面浸润性的功能。但在采用导电材料的情况下，考虑到导电性，在形成导电层之后，必须用导电层作为掩模清除不必要的部分，或借助于对不必要的部分执行氧化处理等而进行隔离。例如，在本实施方案中，除了在图5A-5C中的栅电极层107和108的形成区中之外，可以用腐蚀来清除表面粗糙的层101或被隔离。
绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、或其它无机绝缘材料；丙烯酸、异丁烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、或聚苯并咪唑之类的抗热高分子材料；由硅氧烷基材料形成作为初始材料并在包括硅、氧、氢的化合物中包含Si-O-Si键的无机硅氧烷基材料；或其中诸如甲基或苯基之类的有机原子团代替了与硅键合的氢的有机硅氧烷基绝缘材料。或者采用诸如聚乙烯醇和聚乙烯丁缩醛之类的乙烯树脂、环氧树脂、酚树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、蜜胺树脂、或尿烷树脂之类的树脂材料。而且，可以采用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、flare、或聚酰亚胺之类的有机材料；由硅氧烷基聚合物等的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等。或者，可以采用包含光敏化剂的市售抗蚀剂材料。例如，可以采用诸如酚醛树脂或是为光敏化剂的萘醌二嗪农化合物之类的典型正型抗蚀剂、或诸如碱性树脂和二苯硅烷二醇之类的负型树脂、或生酸剂。导电材料可以是诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al之类的金属，Cd和Zn之类的金属硫化物；Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等的氧化物；或上述导电材料的混合物。
浸润性低的材料103被形成在表面粗糙的层101上(见图3A-3C)。在本实施方案中，借助于用光辐照能量来分解表面材料和修正区域表面而改变浸润性的方法，被用作改变和控制表面浸润性的另一种方法。
包含氟碳原子团或硅烷耦合剂的物质，可以被用作浸润性低的物质。在本实施方案中，FAS被用作浸润性低的材料103，并用涂敷方法来形成FAS膜。此浸润性是对于含有包括在待要在下列步骤中形成的栅电极层中的导电材料的液体组分的浸润性。
采用掩模161，用来自光源160的光162辐照浸润性低的材料103。在本实施方案中，采用紫外灯作为光源160。是为提供有图形化成所需形状的金属膜的石英衬底的光掩模，被用作掩模161。光162以其能量分解浸润性低的材料103，从而提高浸润性。借助于用光162进行辐照，浸润性比较高的高浸润性区104a和104b以及浸润性比较低的低浸润性区105a和105b被形成在表面粗糙的层101的表面上(见图4A-4C)。
随后，包含导电材料的液体组分从滴珠发射设备119a和119b被发射到其中控制了浸润性的表面粗糙的层。由于包含导电材料的液体组分处于液体状态，故受到形成区表面状态的很大影响。在本实施方案中，执行了用来控制包含导电材料的液体组分的涂敷区的浸润性的处理。表面粗糙的层101被形成在液体组分的附着区内，以便提高控制浸润性的效果。
除了表面的化学性质之外，浸润性还受到表面物理形状(表面粗糙度)的影响。与平坦的表面上相比，在具有几何不均匀形状的粗糙表面上存在着更大的浸润性差异。换言之，借助于在高表面粗糙度的表面上形成对液体组分浸润性低的材料而得到的低浸润性区，与借助于在平坦表面上形成相同的浸润性低的材料而得到的低浸润性区相比，呈现出对液体组分更大的液体推斥。以相同的方式，粗糙表面上的高浸润性区，与平坦表面上的高浸润性区相比，具有更高的对液体组分的浸润性，并呈现出更高的亲液性。由于各个区域被形成在粗糙表面上，故提高了浸润性比较高的高浸润性区104a和104b对包含导电材料的组分的浸润性。以同样的方式，由于各个区域被形成在粗糙表面上，故降低了浸润性比较低的低浸润性区105a和105b对包含导电材料的组分的浸润性。因此，高浸润性区104a和104b和低浸润性区105a和105b具有大的对于包含导电材料的组分的浸润性差异。包含导电材料的液体组分在高浸润性区104a和104b上的接触角优选为40度或以下。包含导电材料的液体组分在低浸润性区105和105b上的接触角优选为150度或以上。
包含导电材料的组分以良好的粘合性停留在对于包含导电材料的组分具有高浸润性的高浸润性区104a和104b内。另一方面，发射到对包含导电材料的组分具有非常高的液体推斥的低浸润性区105a和105b的包含导电材料的组分，被推斥而无法停留在各个区域内。因此，各个组分流入并停留在亲液性非常高的高浸润性区104a和104b内。借助于烘焙和干燥等，这些组分被固化，从而稳定地形成栅电极层107和108(见图5A-5C)。在本实施方案中，在包含导电材料的组分被发射于此的区域上，执行了非常有效的浸润性控制。因此，即使在采用直径比较大的发射出口的发射喷嘴以及发射直径比较大的滴珠的情况下，也能够以自对准的方式仅仅在形成区中形成包含导电材料的组分。因此，能够以高的成品率制造即使具有微细电路设计的半导体器件或显示器件。此外，由于能够处理大面积，故能够改善大尺寸显示器件等的产率。
可以用元素Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Ti、Mo、Al、Cu、包含这些元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料，来形成栅电极层107和108。或者，可以采用这些元素的混合物。栅电极层不仅可以具有单层结构，也可以具有二个层或多个层的叠层结构。
在栅电极层107和108需要被处理成一定形状的情况下，可以在形成掩模之后用干法腐蚀或湿法腐蚀方法处理成所需的形状。可以用ICP(感应耦合等离子体)腐蚀方法，并适当地控制腐蚀条件(施加到线圈电极的电功率大小、施加到衬底侧电极的电功率大小、衬底侧电极的温度等)，将电极层腐蚀成锥形。注意，典型为Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4之类的氯基气体；典型为CF4、SF6、NF3之类的氟基气体；或O2，可以被适当地用于腐蚀气体。
在将栅电极层107和108形成为所需图形之后，保留在表面粗糙的层上的浸润性低的材料可以留下，或可以清除不必要的部分。可以用氧烧蚀、腐蚀等方法来执行此清除。栅电极层可以被用作掩模。在本实施方案中，在形成栅电极层107和108之后，执行紫外光辐照，以便分解和清除剩余的低浸润性材料。
随后，栅绝缘层106被形成在栅电极层107和108上。可以由诸如硅的氧化物或氮化物之类的熟知的材料来形成此栅绝缘层106，并可以具有叠层结构或单层结构。在本实施方案中，采用了氮化硅膜和氧化硅膜的二层叠层结构。或者，可以采用氮氧化硅膜的单层或3层或多层的叠层。优选采用致密的氮化硅膜。在采用由滴珠发射方法从银和铜之类形成的导电层的情况下，借助于在其上形成氮化硅膜或NiB膜作为阻挡膜来防止杂质的扩散，并整平导电层的表面。为了形成低温下栅泄漏电流较小的致密的绝缘膜，可以将包含诸如氩之类的稀有气体元素的反应气体混合到待要形成的绝缘膜中。
随后形成半导体层。可以按需要形成具有一种导电类型的半导体层。能够制造具有由n型半导体层提供的n沟道TFT的NMOS结构、具有由p型半导体层提供的p沟道TFT的PMOS结构、以及具有n沟道TFT和p沟道TFT的CMOS结构。可以借助于用掺杂的方法掺入赋予导电性的元素以赋予导电性而在半导体层中形成杂质区，来形成n沟道TFT或p沟道TFT。利用PH3气体的等离子体处理，可以将导电性赋予半导体层，来代替形成n型半导体层。
利用气相生长方法或溅射方法用典型为硅烷或锗烷的半导体材料制作的非晶半导体(以下也称为“AS”)；借助于用光能或热能对非晶半导体进行晶化而形成的多晶半导体；半非晶(也称为微结晶或微晶)半导体(以下也称为“SAS”)等，能够被用作形成半导体层的材料。可以用熟知的方法(溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等)来形成此半导体层。
SAS是一种具有非晶结构与结晶结构(包括单晶和多晶)之间的中间结构并具有就自由能而言稳定的第三状态的半导体，且包括具有短程有序和晶格畸变的结晶区。至少在部分膜中能够观察到0.5-20nm的结晶区。当硅作为主要成分被包含时，拉曼谱向低于520cm-1的波数偏移。在X射线衍射中观察到硅晶格引起的(111)或(220)衍射峰。至少包含1％原子比或以上的氢或卤素，以便终止悬挂键。用硅化物气体的辉光放电分解(等离子体CVD)来形成SAS。SiH4被用作典型的硅化物气体。或者，Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4之类也能够被用作硅化物气体。而且可以混合F2或GeF4。可以用H2、或H2和稀有元素He、Ar、Kr、Ne中的一种或多种，来稀释此硅化物气体。稀释比率的范围为1∶2-1∶1000。压力范围约为0.1-133Pa，功率频率范围为1-120MHz，优选为13-60MHz。衬底加热温度优选为300℃或以下，在100-200℃的温度下仍然能够形成膜。作为取自成膜步骤中的杂质，希望诸如氧、氮、或碳之类的大气组分杂质的浓度为每立方厘米1×1020或以下；具体地说，氧浓度为每立方厘米5×1019或以下，优选为每立方厘米1×1019或以下。借助于加入诸如氦、氩、氪、氖之类的稀有气体元素而进一步促进晶格畸变以提高稳定性，能够得到优选的SAS。此外，作为半导体层，用氢基气体形成的SAS层，可以被形成在用氟基气体形成的SAS层上。
非晶半导体典型为氢化的非晶硅，而结晶半导体典型为多晶硅。多晶硅包括高温多晶硅，它包含在800℃或以上的工艺温度下形成的多晶硅作为主要成分；低温多晶硅，它包含在600℃或以下的工艺温度下形成的多晶硅作为主要成分；以及借助于加入促进晶化的元素而被晶化的多晶硅。当然，如上所述，可以采用半非晶半导体层或在部分半导体层中包括结晶相的半导体。
在结晶半导体层被用作半导体层的情况下，熟知的方法(激光晶化方法、热晶化方法、采用诸如镍之类的促进晶化的元素的热晶化方法等)可以被用作制造结晶半导体层的方法。用激光进行辐照，可以使是为SAS的微晶半导体晶化，以改善结晶性。在不引入促进晶化的元素的情况下，借助于在用激光辐照非晶硅膜之前，在500℃的温度下，于氮气氛中对非晶硅膜加热1小时，氢被释放，直至包含在非晶硅膜中的氢的浓度变成每立方厘米1×1020或以下为止。这是因为当膜被激光辐照时，包含大量氢的非晶硅膜受到了损伤。
任何方法都可以被用来将金属元素引入到非晶半导体层中，只要此方法能够使金属元素存在于非晶半导体层的表面上或内部即可。例如，可以采用溅射方法、CVD方法、等离子体处理方法(包括等离子体CVD方法)、吸附方法、或涂敷金属盐溶液的方法。在这些方法中，就易于控制金属元素浓度而言，采用溶液的方法是简单、容易、且有利的。优选用氧气氛中的紫外光辐照、热氧化方法、利用臭氧水或包括羟基原子团的过氧化氢的处理等，来形成氧化物膜，以便改善非晶半导体层表面的浸润性，从而将水溶液扩展在非晶半导体层的整个表面上。
热处理和激光辐照可以被组合来晶化非晶半导体层。或者，可以多次执行热处理和激光辐照之一。
此外，可以用等离子体方法将结晶的半导体层直接形成在衬底上。或者，可以用线性等离子体方法将结晶的半导体层选择性地形成在衬底上。
可以利用印刷方法、分配方法、喷雾方法、甩涂方法、滴珠发射方法等，用有机半导体材料来形成半导体层。在此情况下，由于不要求上述腐蚀步骤，故能够减少步骤数目。低分子材料和高分子材料等被用作有机半导体材料，此外，可以采用诸如有机颜料之类的材料或导电的高分子材料。具有包括共轭双键的骨架的π电子共轭高分子材料，被优选用作本发明所用的有机半导体材料。典型地可以采用诸如聚噻吩、聚芴、聚(3-烷基噻吩)、聚噻吩衍生物、或并五苯之类的可溶性高分子材料。
有一种材料能够在淀积可溶性前体之后被处理以形成半导体层作为可应用于本发明的有机半导体材料。注意，聚亚噻吩乙烯、聚(2，5-亚噻吩乙烯)、聚乙炔、聚乙炔衍生物、聚亚丙炔乙烯等，可以被用作利用前体形成的这种有机半导体材料。
在将此前体转换成有机半导体的过程中，除了热处理之外，还加入了诸如氯化氢气体之类的反应催化剂。下列物质能够被用作典型的溶剂来溶解可溶性有机半导体材料甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、苯甲醚、三氯甲烷、二氯甲烷、γ丁基丙酯、丁基乙二醇乙醚、环己烷、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、环己酮、2-丁酮、二恶烷、二甲基甲酰胺(DMF)、THF(四氢呋喃)等。
半导体层109和110被形成在栅绝缘层106上。在本实施方案中，非晶半导体层被晶化，以便形成结晶半导体层作为半导体层109和110。借助于将促进晶化的元素(也称为催化元素或金属元素)加入到非晶半导体层并在晶化步骤中(于550-750℃下)执行(3分钟到24小时)热处理，来执行此晶化。铁(Fe)、镍(Ni)、钴(C0)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)，可以被用作促进晶化的元素。在本实施方案中采用镍。
为了从结晶半导体层清除促进晶化的元素或减少此元素，包含杂质元素的半导体层被形成为与结晶半导体层相接触，并被用作吸收区(gettering sink)。此杂质元素可以是赋予n型导电性的杂质元素、赋予p型导电性的杂质元素、或稀有气体元素。例如，可以采用磷(P)、氮(N)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硼(B)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的一种或多种元素。在本实施方案中，包含氩的半导体层被形成作为包含用作吸收区的杂质元素的半导体层。包含氩的半导体层被形成在包含促进晶化的元素的结晶半导体层上，并(于550-750℃下)执行(3分钟到24小时)热处理。结晶半导体层中的促进晶化的元素运动到包含氩的半导体层中，且结晶半导体层中促进晶化的元素被清除或减少。然后，用作吸收区的包含氩的半导体层被清除。包含是为赋予n型导电性的杂质元素磷(P)的n型半导体层被形成在半导体层上。此n型半导体层用作源区和漏区。在本实施方案中，用半非晶半导体来形成n型半导体层。上述步骤中形成的半导体层和n型半导体层，被处理成所需的形状，以便形成半导体层109和110以及n型半导体层111和112(见图6A-6C)。
利用滴珠发射方法，用诸如抗蚀剂或聚酰亚胺之类的绝缘材料，来形成掩模。利用腐蚀工艺，用掩模局部地暴露形成在其下方的栅电极层108，在部分栅绝缘层106中形成通孔125(见图6A-6C)。可以用等离子体腐蚀(干法腐蚀)或湿法腐蚀来执行此腐蚀过程；但等离子体腐蚀适合于处理大尺寸的衬底。诸如CF4、NF3、Cl2、BCl3之类的氟基或氯基气体被用作腐蚀气体，其中可以适当地加入诸如He或Ar之类的惰性气体。或者，当用大气压放电来执行腐蚀工艺时，可以局部地执行放电加工，在此情况下，不需要在整个表面上形成掩模层。
借助于选择性地发射组分，可以形成用来加工成所需形状的掩模。当以这种方式选择性地形成掩模时，有可能简化加工步骤。诸如环氧树脂、酚树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、蜜胺树脂、或尿烷树脂之类的树脂材料，被用于掩模。此外，可以利用滴珠发射方法，用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、flare、或渗透性聚酰亚胺之类的有机材料；由硅氧烷基聚合物等的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等，来形成掩模。或者，可以采用包含光敏化剂的市售抗蚀剂材料。例如，可以采用诸如酚醛树脂或是为光敏化剂的萘醌二嗪农化合物之类的典型正型抗蚀剂、或诸如碱性树脂和二苯硅烷二醇之类的负型树脂、或生酸剂。无论采用哪种材料，都借助于调节溶剂的浓度或加入表面活化剂等，来适当地控制表面张力和粘滞度。
在本实施方案中用滴珠发射方法形成用来在所需形状中进行加工的掩模的情况下，作为预处理，可以在形成区及其附近执行形成浸润性不同的区域的处理。在本发明中，当借助于用滴珠发射方法发射滴珠来形成诸如导电层、绝缘层、或掩模层之类的组成部分时，借助于在组成部分的形成区内形成对形成材料具有低浸润性的区域和高浸润性的区域，能够控制组成部分的形状。借助于在形成区上执行这一处理，在形成区中产生了浸润性差异，滴珠仅仅停留在高浸润性的形成区内，从而能够以良好的可控性在所需图形中形成材料。在采用液体材料的情况下，此步骤可用作形成各种组成部分(绝缘层、导电层、掩模层、布线层等)的预处理。
包含导电材料的液体组分从滴珠发射设备118a-118d被发射到n型半导体层111和112。这些组分通过干燥或烘焙步骤被固化，以便形成源电极层或漏电极层113-116(见图7A-7C)。
源或漏电极层113也用作源布线层，而源或漏电极层115也用作电源线。在形成源电极层或漏电极层113-116之后，半导体层109和110以及n型半导体层111和112被加工成所需形状。在本实施方案中，用滴珠发射方法来形成掩模，并执行加工。但可以利用腐蚀方法，用源或漏电极层作为掩模，来加工各个半导体层和各个n型半导体层。
可以如在形成上述栅电极层107和108的情况中那样来形成源或漏电极层113-116。例如，在形成栅绝缘层106之后，可以将栅绝缘层106的表面加工成粗糙表面，并可以在此表面上执行控制浸润性的步骤。由于借助于将栅绝缘层106的表面加工成粗糙表面，能够更有效地控制浸润性，故各个源或漏电极层能够被稳定地形成在所需图形中。在此情况下，在形成源或漏电极层之后，可以再次整平栅绝缘层106的暴露的粗糙表面。可以在下面步骤中形成第一电极层117之后执行此整平。
包含Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等金属颗粒作为主要组成部分的组分可以被用作形成源或漏电极层113-116的导电材料。而且，可以组合具有透光性质的氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、有机铟、有机锡、氧化锌、氮化钛等。
在形成于栅绝缘层106中的通孔125中，源或漏电极层114被电连接到栅绝缘层108。部分源或漏电极层构成电容器元件。
与用甩涂方法涂敷整个表面的情况相比，借助于与滴珠发射方法进行组合，能够防止材料损失，并能够降低成本。根据本发明，即使当为了小型化和减薄而将布线等设计成紧密而复杂地排列时，也能够以良好的粘合性稳定地形成布线等。
此外，可以用滴珠发射方法作为预处理来形成用作粘合剂的有机材料，以便改善对导电层或绝缘层的粘合性。在此情况下，可以执行形成对此材料具有浸润性不同的区域的处理。可以采用有机材料(有机树脂材料)(聚酰亚胺，丙烯酸)或硅氧烷材料。
然后，借助于在栅绝缘层106上选择性地发射包含导电材料的组分，来形成第一电极层117。当借助于发射包含导电材料的液体组分而形成第一电极层117时，栅绝缘层106的表面可以被自然地形成为粗糙表面，并在形成此第一电极层117的过程中可以执行浸润性控制。当光从衬底100侧被发射时，可以借助于用包含氧化铟锡(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)等形成预定的图形，并借助于对图形进行烘焙，来形成第一电极层117。
优选利用溅射方法，由氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO)等来形成第一电极层117。采用由溅射方法用其中ITO包含2-10％重量比的氧化硅的靶所形成的包含氧化硅的氧化铟锡，更为优选。此外，可以采用其中ZnO掺有镓(Ga)的导电材料或是为包含氧化硅的氧化物导电材料且用其中氧化铟与2-20％重量比的氧化锌(ZnO)混合的靶所形成的氧化铟锌(IZO)。在用溅射方法形成第一导电层117之后，可以用滴珠发射方法来形成掩模层，并可以对掩模层进行腐蚀，以便形成所需图形。在本实施方案中，利用滴珠发射方法，第一电极层117由透光的导电材料形成。具体地说，用氧化铟锡或包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)来形成。
可以在形成源或漏电极层116之前，将第一电极层117选择性地形成在栅绝缘层106上。在此情况下，源或漏电极层116被层叠在第一电极层117上，以便在本实施方案中被彼此连接。当第一电极层117在源或漏电极层116之前被形成时，第一电极层117可以被形成在平坦的形成区上。因此，由于能够充分地执行诸如CMP之类的抛光处理而能够以良好的覆盖性和高的平整度来形成第一电极层117。
此外，要成为层间绝缘层的绝缘层可以被形成在源或漏电极层116上，并可以用布线层将第一电极层117电连接到源或漏电极层116。在此情况下，代替借助于清除绝缘层而形成窗口(接触孔)，可以在源或漏电极层116上形成对于包含绝缘材料的组分具有低浸润性的材料。当包含绝缘材料的组分然后用涂敷方法被涂敷时，绝缘层就被形成在除了其中形成浸润性低的材料的区域之外的区域内。
在用加热和干燥等方法对此组分进行固化以形成绝缘层之后，浸润性低的材料被清除，以便形成窗口。布线层被形成来填充此窗口，且第一电极层117被形成为与布线层相接触。此方法由于不需要用腐蚀方法形成窗口而具有简化步骤的效果。
在具有其中产生的光被发射到衬底100侧的相反侧的结构的情况下，或在制造顶部发射型EL显示屏的情况下，可以采用主要包含Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等金属颗粒作为主要成分的组分。或者，可以借助于用溅射方法形成透明导电膜或光反射导电膜，用滴珠发射方法形成掩模图形，然后与腐蚀加工进行组合，来形成第一电极层117。
可以用CMP方法或借助于用聚乙烯醇基多孔体进行清洗，来抛光第一电极层117，致使第一电极层117的表面被整平。此外，在用CMP方法抛光之后，可以对第一电极层117的表面执行紫外辐照、氧等离子体处理等。
利用上述各个步骤，就完成了其中底栅型TFT被连接到衬底100上的第一电极层的用于显示屏的TFT。本实施方案中的TFT是一种反交错排列型。
随后，绝缘层121(也称为分隔壁)被选择性地形成。绝缘层121被形成为在第一电极层117上具有窗口部分。在本实施方案中，绝缘层121被形成在整个表面上，并用抗蚀剂等的掩模被腐蚀和加工。当用能够直接和选择性地形成绝缘层121的滴珠发射方法、印刷方法、分配方法等来形成绝缘层121时，不一定需要用腐蚀进行加工。也可以用本发明的预处理，将绝缘层121形成为具有所需的形状。
绝缘层121可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、或其它无机绝缘材料；丙烯酸、异丁烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、或聚苯并咪唑之类的抗热高分子材料；由硅氧烷基材料形成作为初始材料并在包括硅、氧、氢的化合物中包含Si-O-Si键的无机硅氧烷基材料；或其中诸如甲基或苯基之类的有机原子团代替了与硅键合的氢的有机硅氧烷基绝缘材料组成。也可以用诸如丙烯酸或聚酰亚胺之类的光敏或非光敏材料来形成绝缘层121。绝缘层121优选具有其中曲率半径连续变化的形状。因而改善了待要形成在绝缘层121上的电致发光层122和第二电极层123的覆盖性。
在借助于用滴珠发射方法发射组分而形成绝缘层121之后，可以借助于用压力加压来整平绝缘层121的表面，以便改善平整度。作为一种加压方法，可以借助于在表面上移动滚筒形物体，或可以用平板形物体对表面进行垂直加压，来整平不均匀性。或者，可以在用溶剂等将表面软化或熔化之后，用气刀来消除表面上的不均匀部分。CMP方法也可以被用来抛光表面。当滴珠发射方法产生了不均匀性时，可以在整平表面的过程中采用此步骤。当通过此步骤改善了平整度时，能够防止显示屏的显示不均匀性等；从而能够显示高分辨率的图象。
发光元件被形成在是为显示屏TFT衬底的衬底100上(见图9A和9B)。
在形成电致发光层122之前，在大气压下，于200℃执行热处理，以便清除第一电极层117和绝缘层121中，或吸附到其表面的潮气。优选在200-400℃，优选在250-350℃于减压下执行热处理，以便用真空蒸发方法，或在减压下不暴露于空气地用滴珠发射方法，来形成电致发光层122。
作为电致发光层122，利用蒸发方法，用各个蒸发掩模等来选择性地形成呈现红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)光发射的各个材料。可以如在滤色器的情况中那样，用滴珠发射方法来形成呈现红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)光发射的各个材料(低分子量材料和高分子量材料等)。由于能够分别涂敷呈现R、G、B光的材料而无须使用掩模，故滴珠发射方法是优选的。第二电极层123被层叠在电致发光层122上，从而用发光元件完成了具有显示功能的显示器件。
虽然未示出，但可以提供钝化膜来覆盖第二电极层123。在制作显示器件时提供的钝化膜可以具有单层结构或多层结构。包含氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)、氧氮化硅(SiNO)、氮化铝(AlN)、氮氧化铝(AlON)、包含的氮多于氧的氧氮化铝(AlNO)、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、或含氮的碳膜(CNx)的绝缘膜的单层，或这些绝缘膜的叠层，可以被用作钝化膜。例如，可以采用含氮的碳膜(CNx)和氮化硅(SiN)的叠层。或者，可以采用有机材料，例如，诸如苯乙烯聚合物之类的高分子量材料的叠层。此外，可以采用硅氧烷材料。
此时，优选采用具有良好覆盖性的膜作为钝化膜。碳膜，特别是DLC膜，是有效的。可以在从室温到100℃范围内的温度下形成DLC膜；因此，可以容易地在抗热性低的电致发光层上形成DLC膜。可以用等离子体CVD方法(典型是RF等离子体CVD方法、微波CVD方法、电子回旋共振(ECR)CVD方法、热丝CVD方法等)、燃烧火焰方法、溅射方法、离子束淀积方法、激光蒸发方法等，来形成DLC膜。氢气和碳氢化合物-基气体(例如CH4、C2H2、C6H6等)被用作用来形成钝化膜的反应气体。反应气体被辉光放电离化，且这些离子被加速，与具有负自偏压的阴极碰撞；从而形成钝化层。可以用C2H4气体和N2气体作为反应气体来形成CN膜。DLC对氧具有强阻挡作用，并能够抑制电致发光层的氧化。因此，能够防止电致发光层在后续的密封步骤中发生氧化。
如图10B所示，形成了密封剂136，并用密封衬底140进行密封。然后，形成为电连接到栅电极层107的栅布线层，可以被连接到用于外部电连接的柔性布线板。这适用于形成来电连接到也用作源布线层的源或漏电极层113的源布线层。
借助于用填料135填充具有元件的衬底100与密封衬底140之间的空间，来执行密封。可以如液晶材料情况那样借助于滴落方法用填料来填充此空间，可以用氮之类的惰性气体代替填料来填充此空间。此外，借助于在显示器件内提供干燥剂，能够防止潮气造成的发光元件退化。干燥剂的位置可以在密封衬底140侧上或在其上形成元件的衬底100侧上。或者，干燥剂可以被提供在形成于衬底中的凹陷内，此凹陷也是提供有密封剂136的区域。当干燥剂被提供在诸如密封衬底140的驱动电路区或布线区之类的对显示没有贡献的区域中时，即使干燥剂不透明，也不会减小光圈比。或者，可以将填料135形成为包含吸附性材料，以便具有干燥剂的功能。从而完成了采用发光元件的具有显示功能的显示器件(见图10A和10B)。
用各向异性导电膜138将FPC 139固定到用来将显示器件的内部电连接到其外部的端子电极层137，以便被电连接到端子电极层137。
图10A是显示器件的俯视图。如图10A所示，象素区150、扫描线驱动电路区151a和151b、以及连接区153，被密封剂136密封在衬底100与密封衬底140之间，且形成有驱动器IC的信号线驱动电路152被提供在衬底100上。驱动电路区配备有薄膜晶体管133和134，而象素区配备有薄膜晶体管130和131。
在本实施方案中，示出了用玻璃衬底来密封发光元件的情况。密封是用来保护发光元件免受潮气影响的一种处理。因此，可以采用其中用覆盖材料机械地密封发光元件的方法、其中用热固化树脂或可紫外线固化的树脂来密封发光元件的方法、以及其中用具有强阻挡能力的金属氧化物和金属氮化物等的薄膜来密封发光元件的方法中的任何一种方法。至于覆盖材料，可以采用玻璃、陶瓷、塑料、或金属。但当光被发射到覆盖材料侧时，覆盖材料必须具有透光性。用诸如热固化树脂或可紫外线固化的树脂之类的密封剂，将覆盖材料固定到其上形成上述发光元件的衬底，并借助于用热处理或紫外线辐照处理对树脂进行固化而形成密封的空间。也可以在密封的空间内提供典型为氧化钡的吸附材料。此吸附材料可以被提供在密封剂上或者分隔壁或外围上，以便不阻挡发光元件发出的光。而且，也有可能用热固化树脂或可紫外线固化的树脂来填充覆盖材料与其上形成发光元件的衬底之间的空间。在此情况下，可以在热固化树脂或可紫外线固化的树脂中加入典型为氧化钡的吸附材料。
在本实施方案中，虽然示出了开关TFT的一种单栅结构，但也可以采用诸如双栅结构之类的多栅结构。在用SAS或结晶半导体制造半导体的情况下，可以借助于加入赋予一种导电类型的杂质，来形成杂质区。在此情况下，半导体层可以具有浓度不同的杂质区。例如，半导体层可以在沟道形成区或与栅电极层重叠的区域附近具有低浓度杂质区，并在其外面可以具有高浓度杂质区。
如上所述，在本实施方案中，借助于用滴珠发射方法直接在衬底上形成各种图形，即使采用边长为1000mm或以上的第五代或以后的玻璃衬底，也能够容易地制造显示屏。
根据本发明，能够以良好的粘合性形成所需的图形。此外，材料损耗较少，从而能够降低成本。结果，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的显示器件。
实施方案3参照图15A-18B来解释本发明的实施方案3。更详细地来解释其中应用本发明的包括顶栅型平面薄膜晶体管的显示器件的制造方法。图17是显示器件象素部分的俯视图。图15A-16C和18B是沿各个步骤中E-F线的剖面图。图18A也是显示器件的俯视图。图18B是沿图18A中O-P(包括U-W)线的剖面图。注意，描述了作为显示器件的采用液晶材料的液晶显示器件的一个例子。因此，对于相同部分或功能相似的部分不再赘述。
能够承受制造工艺中工艺温度的由钡硼硅酸盐玻璃和铝硼硅酸盐玻璃等组成的玻璃衬底；石英衬底；金属衬底；或塑料衬底，被用作衬底200。注意，绝缘层可以被形成在衬底200上。利用诸如CVD方法、等离子体CVD方法、溅射方法、或甩涂方法之类的熟知方法，绝缘层由包含硅的氧化物或氮化物材料的单层或叠层形成。虽然不一定要形成绝缘层，但它具有阻挡来自衬底200的沾污等的作用。
表面粗糙的层201被形成在衬底200上。表面粗糙的层201具有不均匀形状的粗糙表面。表面粗糙的层可以形成在衬底上作为缓冲层。可以借助于对如衬底那样用作支持件的材料的表面进行加工，来形成粗糙表面。表面粗糙的层可以不具有薄膜那样的连续性。例如，可以借助于将颗粒状材料分散在衬底上以具有不均匀的形状，来形成粗糙的表面。可以对层的表面施加物理力或冲击，以便具有不均匀的形状，或可以用化学处理(用具有腐蚀作用的溶液进行表面腐蚀等)来局部形变(局部溶解等)，或借助于加热，来得到不均匀的形状。
粗糙表面的不均匀形状比发射到粗糙表面的液体组分的滴珠直径足够小，粗糙表面的表面面积由于足够小的不均匀形状的存在而被增大。液体组分在附着到表面时的滴珠直径优选为比是为确定表面粗糙度的参数的表面粗糙度值大1000倍或以上。此外，包括不均匀形状的粗糙表面对粗糙表面区(不包括不均匀形状造成的表面面积增大的面积)的表面面积比率优选为1.5或以上。图15A-15D仅仅示意地示出了不均匀的形状。其尺寸或形状不局限于图15A-15D所示的。
有机材料或无机材料可以被用作表面粗糙的层，也可以采用绝缘材料或导电材料，因为此层可以具有有效控制表面浸润性的功能。但在采用导电材料的情况下，考虑到导电性，在形成导电层之后，必须用导电层作为掩模清除不必要的部分，或借助于对不必要的部分执行氧化处理等而进行隔离。例如，在本实施方案中，除了在图15C中的源或漏电极层209a和209b的形成区中之外，可以用腐蚀来清除表面粗糙的层201或被隔离。
绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、或其它无机绝缘材料；丙烯酸、异丁烯酸、或其衍生物；诸如聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、或聚苯并咪唑之类的抗热高分子材料；由硅氧烷基材料形成作为初始材料并在包括硅、氧、氢的化合物中包含Si-O-Si键的无机硅氧烷基材料；或其中诸如甲基或苯基之类的有机原子团代替了与硅键合的氢的有机硅氧烷基绝缘材料。或者采用诸如聚乙烯醇和聚乙烯丁缩醛之类的乙烯树脂、环氧树脂、酚树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、蜜胺树脂、或尿烷树脂之类的树脂材料。而且，可以采用诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、flare、或聚酰亚胺之类的有机材料；由硅氧烷基聚合物等的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的复合材料等。或者，可以采用包含光敏化剂的市售抗蚀剂材料。例如，可以采用诸如酚醛树脂或是为光敏化剂的萘醌二嗪农化合物之类的典型正型抗蚀剂、或诸如碱性树脂和二苯硅烷二醇之类的负型树脂、或生酸剂。导电材料可以是诸如Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al之类的金属，Cd或Zn之类金属的硫化物；Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等的氧化物；或上述导电材料的混合物。
浸润性低的材料202被形成在表面粗糙的层201上(见图15A)。在本实施方案中，借助于用光辐照能量来分解表面材料和修正区域表面而改变浸润性的方法，被用作改变和控制表面浸润性的另一种方法。
包含氟碳链或硅烷耦合剂的材料，可以被用作浸润性低的材料。在本实施方案中，FAS被用作浸润性低的材料202，并用涂敷方法来形成FAS膜。此浸润性是对于含有包括在待要在下列步骤中形成的栅电极层中的导电材料的液体组分的浸润性。
采用掩模205，用来自光源203的光204辐照浸润性低的材料202。在本实施方案中，采用紫外灯作为光源203。借助于将金属处理成石英衬底上的所需图形而形成的光掩模，被用作掩模205。光204以其能量分解浸润性低的材料202，从而提高浸润性。借助于用光204进行辐照，浸润性比较高的高浸润性区207a和207b以及浸润性比较低的低浸润性区206a-206c，被形成在表面粗糙的层201上(见图15B)。
随后，包含导电材料的液体组分从滴珠发射设备208被发射到其中控制了浸润性的表面粗糙的层。由于包含导电材料的液体组分处于液体状态，故受到形成区表面状态的很大影响。在本实施方案中，执行了用来控制包含导电材料的液体组分的涂敷区的浸润性的处理。表面粗糙的层201被形成在液体组分的附着区内，以便提高控制浸润性的效果。
除了表面的化学性质之外，浸润性还受到表面物理形状(表面粗糙度)的影响。与平坦的表面上相比，在具有几何不均匀形状的粗糙表面上存在着更大的浸润性差异。换言之，借助于在高表面粗糙度的表面上形成对于液体组分浸润性低的材料而得到的低浸润性区，与借助于在平坦表面上形成相同的浸润性低的材料而得到的低浸润性区相比，呈现出对液体组分更大的液体推斥。以相同的方式，粗糙表面上的高浸润性区，与平坦表面上的高浸润性区相比，具有更高的液体组分浸润性，并呈现出更高的亲液性。由于各个区域被形成在粗糙表面上，故提高了浸润性比较高的高浸润性区207a和207b对包含导电材料的组分的浸润性。以同样的方式，由于各个区域被形成在粗糙表面上，故降低了浸润性比较低的低浸润性区206a-206c对包含导电材料的组分的浸润性。因此，高浸润性区207a和207b和低浸润性区206a-206vc对包含导电材料的组分具有大的浸润性差异。包含导电材料的液体组分在高浸润性区207a和207b上的接触角优选为40度或以下。包含导电材料的液体组分在低浸润性区206a-206c上的接触角优选为150度或以上。
包含导电材料的组分以良好的粘合性停留在对包含导电材料的组分具有高浸润性的高浸润性区207a和207b内。另一方面，发射到对包含导电材料的组分具有非常高的液体推斥的低浸润性区206a-206c的包含导电材料的组分，被推斥而无法停留在各个区域内。因此，各个组分流入并停留在亲液性非常高的高浸润性区207a和207b内。借助于烘焙和干燥等，这些组分被固化，从而稳定地形成源或漏电极层209a和209b(见图15C)。在本实施方案中，在包含导电材料的组分被发射于此的区域上，执行了非常有效的浸润性控制。因此，即使在采用直径比较大的发射出口的发射喷嘴以及发射直径比较大的滴珠的情况下，也能够以自对准的方式仅仅在形成区中形成包含导电材料的组分。因此，能够以高的成品率制造甚至具有微细电路设计的半导体器件或显示器件。此外，由于能够处理大面积，故还能够改善大尺寸显示器件等的产率。
在本实施方案中，在形成源或漏电极层209a和209b之后，执行紫外光辐照，以便分解和清除保留在表面粗糙的层201上的浸润性低的材料。
利用抗蚀剂等组成的掩模，n型半导体层被形成在源或漏电极层209a和209b上。抗蚀剂可用滴珠发射方法形成。半导体层被形成在n型半导体层上，并再次用掩模等进行加工。因而形成了n型半导体层210a和210b以及半导体层211。可以借助于将包含赋予浓度更高的n型导电性的杂质元素的半导体层和包含赋予浓度更低的n型导电性的杂质元素的半导体层层叠在源或漏电极层上，来形成n型半导体层。
随后，栅绝缘层212被形成在源或漏电极层和半导体层上(见图15D)。可以用诸如硅的氧化物或氮化物材料之类的熟知材料来形成栅绝缘层212，且栅绝缘层212可以具有叠层结构或单层结构。在本实施方案中，采用了氮化硅膜、氧化硅膜、以及氮化硅膜的三层叠层结构。
随后，由抗蚀剂等组成的掩模被形成在栅绝缘层212上，且栅绝缘层212被腐蚀，以便形成通孔213。在本实施方案中，用滴珠发射方法来选择性地形成掩模。
包含导电材料的组分从滴珠发射设备214被发射到栅绝缘层212，以便形成栅电极层215(见图16A)。在形成源或漏电极层的同时，可以控制栅电极层形成区的浸润性。在此情况下，借助于在栅绝缘层上形成粗糙表面使之成为表面粗糙的栅绝缘层并对粗糙表面执行浸润性控制，可以有效地控制浸润性。因此，更薄地在所需形状中形成栅电极层。由于可以用本发明使栅电极层215沿沟道方向的宽度变窄，故能够降低电阻并提高迁移率。
利用滴珠发射方法，来形成象素电极层255。象素电极层255被电连接到先前形成的通孔213中的源或漏电极层209b。可以用相似于上述第一电极117的材料来形成象素电极层255。在制造光传导液晶显示屏的情况下，可以借助于用包含氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等的组分形成预定的图形，并借助于对图形进行烘焙，来形成象素电极层。
图17是显示器件象素区的俯视图。象素区配备有是为交错排列薄膜晶体管的薄膜晶体管250、也用作源布线层的源或漏电极层209a、电容器布线层252、也用作栅布线层的栅电极层215、以及象素电极层255。薄膜晶体管250可以具有多栅结构。薄膜晶体管250的源或漏电极层被电连接到象素电极层255。
随后，用分配方法、印刷方法、或甩涂方法，形成称为定向膜的绝缘层261，以便覆盖象素电极层255和薄膜晶体管250。注意，可以利用丝网印刷方法或胶版印刷方法来选择性地形成绝缘层261。然后执行摩擦。然后，用滴珠发射方法在形成象素的区域周围形成密封剂282。
随后配备有用作定向膜的绝缘层263、用作滤色器的显色层(colored layer)264、用作反电极的导电层265、以及偏振片267的反衬底266，被固定到具有TFT的衬底200，隔垫281插入其间。借助于提供具有液晶层262的空间，能够制造液晶显示器件(见图18A和18B)。偏振片268被形成在没有TFT的衬底200侧上。密封剂可以与填料混合，且反衬底266还可以配备有遮挡膜(黑色基质)等。注意，可以如形成液晶层的方法那样，在固定反电极266之后，采用分配方法(滴落方法)或浸入方法(汲取方法)，借此方法，利用毛细管现象来注入液晶。
参照图23来解释采用分配方法的液晶滴落注入方法。在图23中，参考号40表示控制装置；42表示成像装置；43表示喷头；33表示液晶；35和45表示记号；34表示阻挡层；32表示密封剂；30表示TFT衬底；而20表示反衬底。用密封剂32形成封闭环，并从喷头43一次或多次将液晶33滴入封闭环内。由于喷头43具有多个喷嘴，故能够一次滴入大量液晶材料，这改善了产率。当液晶材料具有高粘滞度时，液晶材料被连续地发射，且不中断地附着到液晶形成区。另一方面，当液晶材料具有低粘滞度时，液晶材料被立即发射以滴入滴珠。此时，阻挡层34被提供来防止密封剂32与液晶33彼此发生反应。随后，二个衬底在真空中被固定，然后执行紫外固化，以便使空间充满液晶。或者，密封剂可以被形成在TFT衬底侧上，并可以滴入液晶。
可以用几微米的分散颗粒来提供隔垫；但在本实施方案中，借助于在衬底的整个表面上形成树脂膜，并将其加工成所需形状，来提供隔垫。在利用甩涂机以这种隔垫材料涂敷衬底之后，利用曝光和显影处理，隔垫材料被形成为预定的图形。而且，借助于用洁净的炉子在150-200℃的温度下进行加热，来固化图形。以这种方式制造的隔垫根据曝光或显影处理的条件而具有不同的形状。隔垫优选具有带平坦顶部的柱形，因为当反衬底被固定到衬底时，这样能够确保液晶显示器件的机械强度。对隔垫的形状没有特殊的限制，也可以具有圆锥形或棱锥形的形状。
形成连接部分，以便连接通过上述各个步骤形成的显示器件的内部与外部布线板。利用烧蚀处理方法，在大气压或接近大气压的压力下，用氧气清除连接部分中的绝缘层。利用氧气以及氢、CF4、NF3、H2O、CHF3中的一种或多种气体，来执行此处理。在此步骤中，在用反衬底密封之后来执行烧蚀处理，以便防止静电造成的损伤或破坏；但当静电影响很小时，则可以在任何时刻执行烧蚀处理。
随后，电连接到象素部分的端子电极层287配备有FPC 286，以各向异性导电层285插入其间，此FPC 286是一种用于连接的布线板(见图18B)。FPC 286具有从外部传输信号或电位的功能。通过上述各个步骤，能够制造具有显示功能的液晶显示器件。
图18A是液晶显示器件的俯视图。如图18A所示，象素部分290和扫描线驱动器区291a和291b被密封剂282密封在衬底200与反衬底280之间，且由驱动器IC形成的信号线驱动电路292被提供在衬底200上。具有薄膜晶体管283和284的驱动电路被提供在驱动器区中。
由于薄膜晶体管283和284是n沟道薄膜晶体管，故包括薄膜晶体管283和284的NMOS电路被提供作为本实施方案中的外围驱动电路。
在本实施方案中，NMOS结构被用于驱动电路区，以便起倒相器的作用。在这种仅仅采用PMOS结构或NMOS结构的情况下，部分TFT的栅电极层被连接到其源或漏电极层。
在本实施方案中，虽然开关TFT具有单栅结构，但也可以具有双栅结构或多栅结构。在用SAS或结晶半导体制造半导体的情况下，可以借助于加入赋予一种导电类型的杂质来形成杂质区。在此情况下，半导体层可以具有浓度不同的杂质区。例如，半导体层可以在沟道区和与栅电极层重叠的区域附近具有低浓度杂质区，并可以在其外面具有高浓度杂质区。
如上所述，在本实施方案中，工艺能够被简化。而且，借助于用滴珠发射方法直接在衬底上形成各种组成部分(零件)，即使采用边长为1000mm或以上的第五代或以后的玻璃衬底，也能够容易地制造显示屏。
根据本发明，显示器件的组成部分能够以良好的可控性被形成在所需图形中。而且，材料损耗较少，从而能够降低成本。因此，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的液晶显示器件。
实施方案4能够用本发明来制作薄膜晶体管，并能够用此薄膜晶体管来制作显示器件。此外，当采用发光元件且n沟道晶体管被用作驱动发光元件的晶体管时，从发光元件发射的光进行底部发射、顶部发射、以及双向发射中的任何一种发射。此处，参照图12A-12C来描述对应于各个发射类型的发光元件的叠层结构。
而且，在本实施方案中，使用了采用本发明的沟道保护薄膜晶体管461、471、以及481。薄膜晶体管481被提供在透光衬底480上的表面粗糙的层482上，且包括栅电极层493、栅绝缘层497、半导体层494、n型半导体层495a和495b、源或漏电极层487a和487b、以及沟道保护层496。对液体导电材料浸润性低的材料被选择性地形成在具有不均匀形状的表面粗糙的层482的表面上，以便控制栅电极层493形成区附近的浸润性。表面粗糙的层482的不均匀性能够控制表面粗糙的层482表面上的低浸润性区和高浸润性区的浸润性具有大的差异。因此，能够以良好的可控性将栅电极层493形成为具有所需的形状，且即使在精确而薄的布线图形中也不引起制作缺陷。
在本实施方案中，结晶半导体层被用作半导体层，且n型半导体层被用作具有一种导电类型的半导体层。代替形成n型半导体层，可以利用等离子体处理方法，用PH3气体来提供具有导电性的半导体层。半导体层不局限于本实施方案，如在实施方案1中那样，也能够采用非晶半导体层。在如本实施方案那样采用多晶硅等的结晶半导体层的情况下，可以借助于将杂质引入(加入)到结晶半导体层中来形成具有一种导电类型的杂质区，而无须形成具有一种导电类型的半导体层。而且，并五苯之类的有机半导体能够被采用。当用滴珠发射方法等来选择性地形成有机半导体时，能够简化加工步骤。
在本实施方案中，非晶半导体层被晶化，以便形成结晶半导体层作为半导体层494。在晶化步骤中，非晶半导体层被掺以促进晶化的元素(也称为催化元素或金属元素)，并(在550-750℃下)执行(3分钟到24小时)热处理，来晶化非晶半导体层。铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)中的一种或多种元素，能够被用作促进晶化的元素。在本实施方案中采用镍。
为了从结晶半导体层清除促进晶化的元素或减少此元素，包含杂质元素的半导体层被形成为与结晶半导体层相接触，并被用作吸收区。此杂质元素可以是赋予n型导电性的杂质元素、赋予p型导电性的杂质元素、或稀有气体元素。例如，可以采用磷(P)、氮(N)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硼(B)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的一种或多种元素。在本实施方案中，包含是为赋予n型导电性的杂质元素的磷(P)的n型半导体层，被形成作为包含杂质元素的作为吸收区的半导体层。n型半导体层被形成在包含促进晶化的元素的结晶半导体层上，并(于550-750℃下)执行(3分钟到24小时)热处理。结晶半导体层中的促进晶化的元素运动到n型半导体层中，且结晶半导体层中促进晶化的元素被清除或减少，以便形成半导体层494。另一方面，n型半导体层变成包含金属元素，亦即是为促进晶化的元素的n型半导体层，并然后被加工成所需图形，以便形成n型半导体层495a和495b。n型半导体层495a和495b用作半导体层494的吸收区，也直接用作源或漏区。
在本实施方案中，由多个热处理来执行半导体层的晶化步骤和吸杂步骤(gettering step)；但也能够由一个热处理来执行晶化步骤和吸杂步骤。在此情况下，可以在形成非晶半导体层、加入促进晶化的元素、以及形成用作吸收区的半导体层之后，来执行热处理。
在本实施方案中，借助于层叠多个层来形成栅绝缘层，且栅绝缘膜497具有由相继在栅电极层493上层叠氧氮化硅膜和氮氧化硅膜而形成的双层结构。优选在同一个工作室中，于相同的温度下，借助于改变反应气体同时保持真空状态，来连续地形成待要形成的各个绝缘层。当各个层在保持真空状态的情况下被连续地层叠时，能够防止层叠膜之间的界面被沾污。
可以借助于用滴珠发射方法滴落聚酰亚胺和聚乙烯醇之类，来形成沟道保护层496。结果，能够省略曝光步骤。可以由无机材料(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅等)，光敏或非光敏有机材料(有机树脂材料)(聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂、苯并环丁烯等)，低介电常数材料等的一种或多种膜；这些膜的叠层等，来形成沟道保护层。或者，可以采用硅氧烷材料。作为一种制造方法，能够采用诸如等离子体CVD方法或热CVD方法或溅射方法之类的气相生长方法。也能够采用滴珠发射方法、分配方法、或印刷方法(诸如丝网印刷或胶版印刷之类的形成图形的方法)。由涂敷方法得到的SOG膜也能够被采用。
首先，参照图12A来解释向衬底480侧发射光的情况，亦即底部发射的情况。在此情况下，与待要电连接到薄膜晶体管481的源或漏电极层487b相接触的第一电极层484、电致发光层485、以及第二电极层486，被相继层叠。光穿过其中的衬底480，被要求至少透射可见光。接着，参照图12B来解释向衬底460的相反侧发射光的情况，亦即顶部发射的情况。可以用相似于上述薄膜晶体管的方式来形成薄膜晶体管461。
电学上与薄膜晶体管461相接触的源或漏电极层462，与第一电极层463相接触，以便将薄膜晶体管461电连接到第一电极层463。第一电极层463、电致发光层464、以及第二电极层465，被相继层叠。源或漏电极层462是反射性金属层，并如箭头所示向上反射发光元件发射的光。源或漏电极层462与第一电极层463被层叠，因此，当用透光材料形成第一电极层463且通过其中透射光时，光被源或漏电极层462反射，然后被发射到衬底460的反侧。当然，可以用反射性金属层来形成第一电极层463。由于发光元件中产生的光通过第二电极层465被发射，故用至少透射可见光的材料来形成第二电极层465。最后，参照图12C来解释通过衬底470侧和反侧二者发射光的情况，亦即双向发射的情况。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的半导体层的源或漏电极层477，被电连接到第一电极层472。第一电极层472、电致发光层473、以及第二电极层474，被相继层叠。当第一电极层472和第二电极层474都用至少透射可见光的材料来形成，或被形成为具有能够透光的厚度时，就实现了双向发射。在此情况下，光穿过其中的绝缘层和衬底470也被要求至少透射可见光。
图14A-14D示出了能够被应用于本实施方案的各种模式的发光元件。在各个发光元件的结构中，电致发光层860被插入在第一电极层870与第二电极层850之间。必须根据功函数来选择第一和第二电极层的材料。依赖于象素结构，第一和第二电极层可以用作阳极或阴极。在本实施方案中，由于驱动TFT的极性是n沟道型，故第一电极层优选用作阴极，而第二电极层用作阳极。当驱动TFT的极性是p沟道型时，第一电极层优选用作阳极，而第二电极层用作阴极。
图14A和14B示出了第一电极层870是阳极，而第二电极层850是阴极的情况，因此，优选借助于在第一电极层870上相继层叠由HIL(空穴注入层)和HTL(空穴输运层)的叠层组成的缓冲层804、EML(发射层)803、由ETL(电子输运层)和EIL(电子注入层)的叠层组成的缓冲层802、以及第二电极层850，来形成电致发光层860。图14A示出了其中光通过第一电极层870发射的一种结构，其中，用由透光导电氧化物材料组成的电极层805来形成第一电极层870，且其中，借助于在电致发光层860上相继层叠包含诸如LiF或MgAg之类的碱金属或碱土金属的电极层801以及由诸如铝之类的金属材料组成的电极层800，来形成第二电极层。图14B示出了其中光通过第二电极层850发射的一种结构，其中，第一电极层包括由诸如铝或钛之类的金属或包含此金属和化学比或以下浓度的氮的金属材料组成的电极层807；以及由包含1-15％原子比的氧化硅的导电氧化物材料组成的电极层806。借助于在电致发光层860上相继层叠包含诸如LiF或MgAg之类的碱金属或碱土金属的电极层801以及由诸如铝之类的金属材料组成的电极层800，来形成第二电极层。各个电极层的厚度被设定为100nm或以下，以便透光；因此，能够通过第二电极层850发射光。
图14C和14D示出了第一电极层870是阴极，而第二电极层850是阳极的情况。电致发光层860优选通过在阴极上相继层叠由EIL(电子注入层)和ETL(电子输运层)的叠层组成的缓冲层802、EML(发射层)803、由HTL(空穴输运层)和HIL(空穴注入层)的叠层组成的缓冲层804、以及作为阳极的第二电极层850而形成。图14C示出了其中光通过第一电极层870发射的情况，其中，借助于在电致发光层860上相继层叠包含诸如LiF或MgAg之类的碱金属或碱土金属的电极层801以及由诸如铝之类的金属材料组成的电极层800，来形成第一电极层870。各个电极层的厚度被设定为100nm或以下，以便透光；因此，能够通过第一电极层870发射光。借助于在电致发光层860上相继层叠由包含1-15％原子比的氧化硅的导电氧化物材料组成的电极层806以及由诸如铝或钛之类的金属或包含此金属和化学比或以下浓度的氮的金属材料组成的电极层807，来形成第二电极层。图14D示出了其中光通过第二电极层850发射的情况，其中，借助于在电致发光层860上相继层叠包含诸如LiF或MgAg之类的碱金属或碱土金属的电极层801以及由诸如铝之类的金属材料组成的电极层800，来形成第一电极层870。各个电极层的厚度被设定为厚得使电致发光层860中产生的光能够被第一电极层870反射。用由至少透射可见光的导电氧化物材料组成的电极层805来形成第二电极层850。而且，除了上述叠层结构之外，电致发光层能够被形成为具有单层结构或混合结构。
利用蒸发方法，用各个蒸发掩模，呈现红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)发光的材料，被选择性地形成作为电致发光层。如在滤色器的情况下那样，可以用滴珠发射方法来形成呈现红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)发光的这些材料(低分子量材料和高分子量材料等)。由于能够分别涂敷呈现R、G、B光的材料而不用掩模，故滴珠发射方法是优选的。
在采用透光ITO或ITSO作为第二电极层的顶部发射的情况下，可以采用其中苯并恶唑衍生物(BzO)用Li之类掺杂的BzO-Li。而且，例如可以采用以对应于R、G、B发光颜色的掺杂剂(在R的情况下是DCM之类，在G情况下是DMQD之类)掺杂的Alq3作为EML。
注意，电致发光层的材料不局限于上述材料。例如，借助于协同蒸发诸如氧化钼(MoOx，x＝2-3)与α-NPD或红荧烯来代替CuPc或PEDOT，能够提高空穴注入性质。此外，有机材料(包括低分子量材料或高分子量材料)或有机材料和无机材料的复合材料，能够被用作电致发光层的材料。下面来详细地描述用来形成发光元件的材料。
例如，作为电荷注入输运材料中特别高的电子输运材料，能够给出诸如三(8-羟基喹啉)铝(缩写为Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写为Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(缩写为BeBq2)、以及双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯酚盐-铝(缩写为BAlq)之类的具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物。作为高空穴输运材料，能够给出例如芳香胺基化合物(亦即具有苯环-氮键的化合物)，诸如4，4’-双[N-(1-萘酰)-N-苯氨基]联苯(缩写为α-NPD)、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯氨基]联苯(缩写为TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯氨基)三苯胺(缩写TDATA)、以及4，4’，4”-三[N-(3-甲苯基)-N-苯氨基]三苯胺(缩写MTDATA)。
作为电荷注入输运材料中特别高的电子注入材料，能够给出诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、以及氟化钙(CaF2)之类的碱金属或碱土金属的化合物。此外，也可以采用诸如Alq3之类的高电子输运材料与诸如镁之类的碱土金属的混合物。
作为电荷注入输运材料中的高空穴注入材料，能够给出诸如氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、或氧化锰(MnOx)之类的金属氧化物。此外，还能够给出诸如酞菁(H2Pc)和酞菁铜(CuPc)之类的酞菁基化合物。
具有不同发光波段的发光层可以被形成在象素中，以便执行彩色显示。典型地形成对应于R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)发光颜色的发光层。在此情况下，借助于在象素的发光侧上提供透射某种发光波段的光的滤色器，能够改善颜色的纯度，并能够防止象素部分的镜面反射(眩光)。借助于提供滤色器，能够省略常规地想象需要的圆偏振片，从而降低了发光层发射的光的损耗。此外，能够减少在倾斜地观察象素部分(显示屏)的情况下引起的色调变化。
存在着各种发光材料。对于低分子量有机发光材料，能够采用4-二菁甲撑-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基九洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写为DCJT)、4-二菁甲撑-2-t-丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基九洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写为DCJTB)、periflanthene、2，5-二菁-1，4-双[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基九洛尼定-9-基)乙烯基]苯、N，N’-二甲基喹啉酮(缩写为DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-羟基喹啉)铝(缩写为Alq3)、9，9’-二蒽基、9，10-二苯基蒽(缩写为DPA)、9，10-双(2-萘酰)蒽(缩写为DNA)等。或者可以采用其它物质。
另一方面，与低分子量有机发光材料相比，高分子量有机发光材料具有更高的物理强度，这意味着元件更耐用。此外，由于能够用涂敷方法来形成高分子量有机发光材料，故能够比较容易地制造元件。用高分子量有机发光材料制作的发光元件基本上相似于用低分子量有机发光材料制作的发光元件，借助于相继层叠阴极、有机发光层、以及阳极来制作。但当发光层由高分子量有机发光材料制作时，难以形成用低分子量有机发光材料情况那样的叠层结构。在许多情况下，由高分子量有机发光材料制作的发光元件具有双层结构。具体地说，是一种借助于相继层叠阴极、发光层、空穴输运层、以及阳极所形成的叠层结构。
由于发光颜色决定于发光层的材料，故借助于选择材料，能够形成发射所需颜色的光的发光元件。作为能够被用来形成发光层的高分子量电致发光材料，能够给出聚对苯乙烯基材料、聚对苯基材料、聚噻吩基材料、或聚芴基材料。
作为聚对苯乙烯基材料，能够给出聚(亚乙烯对苯)[PPV]的衍生物聚(2，5-二烷基-1，4-亚乙烯苯)[RO-PPV]；聚(2-(2’-乙基-己氧)-5-甲氧-1，4-亚乙烯苯)[MEH-PPV]；聚(2-(二烷氧)-1，4-亚乙烯苯)[ROPh-PPV]等。作为聚对苯基材料，能够给出聚对苯[PPP]的衍生物聚(2，5-二烷基-1，4-苯)[RO-PPP]；聚(2，5-二己氧-1，4-苯)等。作为聚噻吩基材料，能够给出聚噻吩[PT]的衍生物聚(3-烷基噻吩)[PAT]；聚(3-己基噻吩)[PHT]；聚(3-环己基噻吩)[PCHT]；聚(3-环己基-4-甲基噻吩)[PCHMT]；聚(3，4-二环己基噻吩)[PDCHT]；聚[3-(4-辛基苯基)噻吩)[POPT]；聚[3-(4-辛基苯基)-2，2二噻吩)[PTOPT]等。作为聚芴基材料，能够给出聚芴[PF]的衍生物聚(9，9-二烷基芴)[PDAF]；聚(9，9-二辛基芴)[PDOF]等。
当具有空穴输运性质的高分子量有机发光材料被插入在阳极与具有发光性质的高分子量有机发光材料之间时，能够提高从阳极的空穴注入性质。典型地说，用甩涂方法之类，来涂敷溶液，在此溶液中，具有空穴输运性质的高分子量有机发光材料被溶解于具有受主材料的水中。由于具有空穴输运性质的高分子量有机发光材料在有机溶剂中不可溶解，故能够与上述具有发光性质的有机发光材料层叠。作为具有空穴输运性质的高分子量有机发光材料，能够给出PEDOT与作为受主材料的樟脑磺酸(CSA)的混合物；聚苯胺(PANI)与作为受主材料的聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物等。
发光层能够发射单色光或白色光。在采用白色发光材料的情况下，借助于在象素的发光侧上提供透射特定波长的光的滤色器(显色层)，能够得到彩色显示。
为了形成发射白色光的发光层，用蒸发方法来相继层叠例如Alq3、部分地掺有红色发光颜料尼罗红的Alq3、Alq3、p-EtTAZ、以及TPD(芳香二胺)。而且，当利用涂敷方法，用甩涂来形成发光层时，优选在涂敷之后，用真空加热的方法执行烘焙。例如，用作空穴注入层的聚(乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)的水溶液，可以被涂敷在衬底的整个表面上并烘焙。然后，掺有用作发光层的发光中心颜料(诸如1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯(TPB)、4-二菁甲撑-2-甲基-6-(p-二甲基氨-苯乙烯基)-4H-吡喃(缩写为DCM1)、尼罗红、香豆素6)的聚乙烯咔唑(PVK)水溶液，可以被涂敷在整个表面上并烘焙。
发光层可以被形成为具有单层。在此情况下，具有电子输运性质的1，3，4-恶二唑衍生物(PBD)可以被分散在具有空穴输运性质的聚乙烯咔唑(PVK)中。此外，借助于分散30％重量比的PBD作为电子输运剂以及分散适当数量的4种颜料(TPB、香豆素6、DCM1、尼罗红)，能够得到白色光发射。如上述能够发射白色光的发光元件那样，借助于恰当地选择发光层的材料，能够制造可发射红色光、绿色光、或蓝色光的发光元件。
而且，包括金属络合物之类的三重态激发的发光材料可以同单重态激发的发光材料一样被用于发光层。例如，其亮度在比较短的时间内被降低一半的发射红色光的象素，由三重态激发的发光材料组成，而发射绿色和蓝色光的象素由单重态激发的发光材料组成。由于三重态激发的发光材料具有优异的发光效率，故与单重态激发的发光材料相比，具有需要较低功率以得到相同的亮度水平的特点。换言之，当发射红色光的象素由三重态激发的发光材料组成时，仅仅需要少量的电流流过发光元件，从而改善可靠性。为了降低功耗，发射红色和绿色光的象素可以由三重态激发的发光材料组成，而发射蓝色光的象素可以由单重态激发的发光材料组成。在具有高可视性的发射绿色光的发光元件也由三重态发光材料组成的情况下，能够进一步降低功耗。
作为三重态激发的发光材料的一个例子，有采用金属络合物作为掺杂剂的发光材料。确切地说，已知以第三过渡元素铂作为其中心金属的金属络合物；以铱作为其中心金属的金属络合物等。三重态激发的发光材料不局限于这些化合物，也可能采用具有上述结构且包括属于周期表8-10族的元素作为其中心金属的化合物。
上述用来形成发光层的各种材料是一些例子，并能够借助于适当层叠诸如空穴注入层、空穴输运层、电子注入层、电子输运层、发光层、电子阻挡层、或空穴阻挡层之类的具有各种性质的层，来形成发光元件。此外，可以形成这些层的混合层或混合结。发光层的层结构能够被改变。代替提供特定的电子注入区或发光区，诸如为此目的而提供电极层或提供分散的发光材料之类的修正是可接受的，只要不偏离本发明的范围即可。
用上述材料形成的发光元件当被正向偏置时就发光。用发光元件组成的显示器件的象素能够被简单矩阵模式或有源矩阵模式来驱动。在二种模式中，借助于在特定时标对其施加正向偏压而使各个象素发光，且象素在一定周期中处于不发光的状态。借助于在此不发光时间施加反向偏压，能够改善发光元件的可靠性。在发光元件中，存在着其中发光强度在特定驱动条件下被降低的损坏模式，或其中象素内不发光区域被增大且亮度被明显地降低的损坏模式。但借助于交替驱动，能够放慢损坏的进程。从而能够改善发光器件的可靠性。交替驱动能够被应用于数字驱动和模拟驱动二者。
虽然在图12A-12C中未示出，但滤色器(显色层)可以被形成在面对包括元件的衬底的密封衬底上。可以用滴珠发射方法来选择性地形成滤色器(显色层)。由于能够用滤色器(显色层)来尖锐地调整R、G、B发射谱宽阔的峰，故利用此滤色器(显色层)能够显示高分辨率的图象。
虽然上面描述了形成分别呈现R、G、B光发射的材料的情况，但借助于与滤色器或显色转换层组合形成呈现单色光的材料，能够得到全色显示。例如，滤色器(显色层)或彩色转换层可以被形成在密封衬底上，然后固定到衬底。如上所述，可以用滴珠发射方法来形成呈现单色光的材料、滤色器(显色层)、以及彩色转换层。
当然，可以执行单色发光显示。例如，可以形成采用单色光的区域彩色显示器件。无源矩阵显示部分适合于区域彩色显示器件，并能够在其上显示字符和符号。
在上述结构中，阴极可以由功函数低的材料组成。例如，阴极优选由Ca、Al、CaF2、MgAg、AlLi之类组成。电致发光层可以具有单层结构、叠层结构、以及层之间没有界面的混合结构中的任何一种结构。而且，电致发光层可以由单重态材料、三重态材料、它们的组合、或包含有机化合物或无机化合物的电荷注入输运材料和发光材料组成。或者，根据分子的数目，电致发光层可以包括低分子量有机化合物层、中等分子量有机化合物(指的是不升华且其中分子数为20或以下，或分子链长度为10微米或以下的有机化合物)层、以及高分子量化合物层中的一种或多种层。电致发光层可以与电子注入输运或空穴注入输运无机化合物组合。第一电极层484和472以及第二电极层465和474由透光的透明导电膜组成。例如，除了ITO和ITSO之外，采用了用其中氧化铟与2-20％重量比的氧化锌(ZnO)混合的靶所形成的透明导电膜。在形成第一电极层484、463、以及472之前，优选执行氧气氛下的等离子体处理或热处理。分隔壁由包括硅的材料、有机材料、或化合物材料组成。还可以采用多孔膜。分隔壁优选由诸如丙烯酸或聚酰亚胺之类的光敏或非光敏材料组成，因为各个侧面的曲率半径被连续地改变；因而形成在各个分隔壁上的薄膜不会不连接。本实施方案能够与实施方案1或2自由地组合。
实施方案5接着来解释在根据实施方案2-4制造的显示屏上安装用于驱动的驱动电路的模式。
首先，参照图27A来解释采用COG方法的显示器件。用来显示字符和图象之类信息的象素部分2701，被提供在衬底2700上。配备有多个驱动电路的衬底被分成多个矩形，且分割后的驱动电路2751(也称为驱动器IC)被安装在衬底2700上。图27A示出了安装多个驱动器IC 2751和在驱动器IC 2751端部上的FPC 2750的模式。此外，可以使分割的尺寸与象素部分在信号线侧上的边长几乎相同，从而可以将带安装在单个驱动器IC的端部上。
可以采用TAB方法。在此情况下，如图27B所示，可以固定多个带，且驱动器IC可以被安装在带上。相似于COG方法的情况，单个驱动器IC可以被安装在单个带上。在此情况下，从强度出发，用来固定驱动器IC的金属片之类可以被固定在一起。
从改善产率出发，待要安装在显示屏上的多个驱动器IC，优选被形成在边长为300-1000mm或以上的矩形衬底上。
换言之，各包括驱动电路部分和输入-输出端子作为一个单元的多个电路图形，被形成在衬底上，并可以最终被分割使用。考虑到象素部分的边长或象素间距，驱动器IC可以被形成为长边为15-80mm且短边为1-6mm的矩形。或者，驱动器IC可以被形成为边长与象素部分的边长相同，或形成为象素部分的边长加上各个驱动电路的边长。
驱动器IC在外部尺寸方面胜于IC芯片的优点是长边的长度。当采用长边长度为15-80mm的驱动器IC时，根据象素部分安装的所需的驱动器IC的数目少于采用IC芯片情况下的数目。因此，能够改善制造成品率。当驱动器IC被形成在玻璃衬底上时，由于对用作母体的衬底的形状没有限制，故不会降低产率。与从圆形硅晶片取得IC芯片的情况相比，这是一个很大的优点。
当扫描线驱动电路3702如图26B所示与衬底集成时，配备有信号线驱动电路的驱动器IC被安装在象素部分3701外部的区域上。此驱动器IC是信号线驱动电路。为了形成对应于RGB全色的象素部分，XGA级要求3072个信号线，而UXGA级要求4800个信号线。以这样的数目形成的信号线在象素部分3701的端部处被分成几个区块，并形成引线。对应于驱动器IC输出端子的间距，各个信号线被聚集。
驱动器IC优选由形成在衬底上的结晶半导体组成。优选借助于用连续波激光进行辐照来形成结晶半导体。因此，连续波固态激光器或气体激光器被用于产生激光的振荡器。当采用连续波激光器时，存在着一些晶体缺陷，结果，能够用具有大晶粒尺寸的多晶半导体层来制造晶体管。此外，由于迁移率或响应速度有利，故有可能高速驱动，从而有可能相对于常规元件进一步改善元件工作频率。因此，由于特性变化很小而能够得到高的可靠性。晶体管的沟道长度方向以及激光在衬底上的移动方向可以取相同的方向，以便进一步改善工作频率。这是因为在用连续波激光器进行激光晶化的步骤中，当晶体管的沟道长度方向与激光在衬底上的移动方向几乎平行(优选为-30到30度)时，能够得到最高的迁移率。注意，沟道长度方向对应于电流流动方向，亦即电荷在沟道形成区中沿其运动的方向。这样制造的晶体管具有包括多晶半导体层的有源层，在此多晶半导体层中，晶粒沿沟道方向被延长，这意味着晶粒边界几乎沿沟道方向形成。
为了执行激光晶化，优选将激光大幅度缩窄，且激光的形状(束斑)优选具有相同于驱动器IC短边的宽度，约为1-3mm。此外，为了确保待要辐照的物体有足够和有效的能量密度，激光所辐照的区域优选具有线形形状。此处所用的术语“线形”指的不是严格意义上的线条，而是具有大的形状比的矩形或长方形。例如，线形形状指的是形状比为2或以上(优选为10-10000)的矩形或长方形。于是，借助于使激光形状(束斑)的宽度与作为驱动器IC短边的长度相同，能够提供一种制造显示器件的方法，其中改善了产率。
如图27A和27B所示，驱动器IC可以被安装作为扫描线驱动电路和信号线驱动电路。在此情况下，优选采用具有不同规格的驱动器IC作为扫描线驱动电路和信号线驱动电路。
在象素部分中，信号线和扫描线交叉构成矩阵，且晶体管根据各个交叉处来安置。本发明的一个特点在于，以非晶半导体或半非晶半导体作为沟道部分的TFT被用作安置在象素部分内的晶体管。用诸如等离子体CVD方法或溅射方法之类的方法，来形成非晶半导体。可以用等离子体CVD方法，在300℃或以下的温度下来形成半非晶半导体。即使在例如非碱性玻璃衬底的外部尺寸为550mm×650mm的情况下，构成晶体管所需的膜厚度也在短时间内被形成。这种制造技术的特点是能够制造大尺寸的显示器件。此外，借助于用SAS来形成沟道形成区，半非晶TFT能够获得2-10cm2/Vsec的场效应迁移率。当采用本发明时，由于能够以良好的可控性来形成具有所需形状的图形，故能够稳定地形成沟道宽度小的细小布线，而没有诸如短路之类的缺陷。因此，能够形成具有象素充分工作所需的电学特性的TFT。因此，此TFT能够被用作象素的开关元件或用作包括在扫描线驱动电路中的元件。于是，能够制造其中实现了屏上系统的显示屏。
利用具有由SAS形成的半导体层的TFT，扫描线驱动电路也与衬底被集成。在TFT具有由AS形成的半导体层的情况下，对于扫描线驱动电路和信号线驱动电路，可以安装驱动器IC。
在此情况下，优选采用具有不同规格的驱动器IC作为扫描线驱动电路和信号线驱动电路。例如，包括在扫描线驱动器IC中的晶体管被要求承受大约30V的电压；但驱动频率为100kHz或以下，相比之下不要求高速工作。因此，优选将包括在扫描线驱动器中的晶体管的沟道长度(L)设定得足够长。另一方面，信号线驱动器IC的晶体管被要求承受仅仅大约12V的电压；但驱动频率在3V下约为65MHz，因而要求高速工作。因此，优选用微米规则来设定包括在驱动器中的晶体管的沟道长度等。利用本发明，能够以良好的可控性来形成细小的图形。因此，本发明完全能够处置这种微米规则。
对安装驱动器IC的方法没有特殊的限制，可以采用诸如COG方法、金属丝键合方法、或TAB方法之类的已知方法。
IC驱动器和反衬底的厚度被设定为具有相同的厚度，其间的距离几乎恒定，这有助于整体减薄显示器件。当二个衬底都由同一种材料形成时，即使当在显示器件中产生温度改变时，也不产生热应力，由TFT组成的电路的特性因而不改变。而且，借助于本实施方案所述安装具有比IC芯片更长的驱动器IC的驱动电路，能够减小待要安装在一个象素部分上的驱动器IC的数目。
如上所述，驱动电路能够被组合在显示屏中。
实施方案6下面来解释包括在本发明显示器件中的保护电路的例子。
如图27A和27B所示，保护电路2703可以被形成在外部电路与内部电路之间。此保护电路包括一个或多个TFT元件、二极管、电阻器元件、电容器元件等。下面解释的是保护电路的几种结构及其工作。首先，参照图24A-24E来解释排列在外部电路与内部电路之间且对应于一个输入端子的保护电路的等效电路的结构。图24A所示的保护电路包括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具有二个端子；一个端子被馈以输入电压Vin(以下成为Vin)，而另一端子被馈以低电位电压VSS(以下成为VSS)。
图24B是等效电路图，示出了一种保护电路，其中，整流二极管7260和7270取代了p沟道薄膜晶体管7220和7230。图24C是等效电路图，示出了一种保护电路，其中，TFT 7350、7360、7370、7380取代了p沟道薄膜晶体管7220和7230。此外，作为具有不同于上述结构的保护电路，图24D示出了一种包括电阻器7280和7290以及n沟道薄膜晶体管7300的保护电路。图24E所示的保护电路包括电阻器7280和7290、p沟道薄膜晶体管7310、以及n沟道薄膜晶体管7320。借助于提供保护电路，能够防止电位的突然波动，并能够防止元件击穿或损坏，这改善了可靠性。注意，优选用能够承受高电压的非晶半导体来制作具有上述保护电路的元件。本实施方案能够与上述实施方案自由地组合。
本实施方案能够与实施方案1-5中的任何一个组合。
实施方案7参照图13A-13F所示的等效电路来解释本实施方案所示的显示屏的象素的结构。在本实施方案中，描述了其中发光元件(EL元件)被用作象素的显示元件的例子。
在图13A所示的象素中，信号线710和电源线711、712、713被沿列方向排列，而扫描线714沿行方向排列。象素还包括是为开关TFT的TFT 701、是为驱动TFT的TFT 730、是为电流控制TFT的TFT 704、电容器元件702、以及发光元件705。
除了TFT 703的栅电极被连接到沿行方向排列的电源线712之外，图13C所示的象素具有与图13A相同的结构。换言之，图13A和13C所示的象素都显示出相同的等效电路图。但在电源线712沿列方向排列的情况(图13A)与电源线712沿行方向排列的情况(图13C)之间，各个电源线由不同层中的导电层组成。此处，注意于此连接TFT703的栅电极的布线，其表象被分别示于图13A和13C中，以便显示布线被形成在不同的层中。
在图13A和13C所示的象素中，TFT 703和704被彼此串联连接，且TFT 703的沟道长度L3和沟道宽度W3以及TFT 704的沟道长度L4和沟道宽度W4，优选被设定为满足L3/W3∶L4/W4＝5-6000∶1。例如，当L3、W3、L4、W4分别是500微米、3微米、3微米、100微米时，能够得到比率6000∶1。当采用本发明时，能够执行微细加工。因此，具有短沟道宽度的微细布线能够被稳定地形成而没有诸如短路之类的缺陷。因此，能够制作具有充分运行诸如图13A和13C所示象素所需电学特性的TFT。结果，能够制造在显示能力方面优越的高度可靠的显示屏。
TFT 703工作于饱和区，并控制着流入到发光元件705中的电流量，而TFT 704工作于线性区，并控制着馈送到发光元件705中的电流。考虑到制造步骤，TFT 703和704优选具有相同的导电性。对于TFT 703，可以用耗尽型TFT来代替增强型TFT。在具有上述结构的本发明中，由于TFT 704工作于线性区，故TFT 704的VGS的稍许变化不影响流入到发光元件705中的电流量。换言之，流入到发光元件705中的电流量由工作于饱和区的TFT 703决定。因此，有可能提供一种显示器件，其中借助于减小TFT性质变化造成的发光元件亮度变化而改善了图象质量。
图13A-13D所示象素的TFT 701控制着对象素的视频信号输入。当TFT 701被开通且视频信号被输入到象素时，视频信号被保持在电容器元件702处。虽然图13A和13C中的象素包括电容器元件702，但本发明不局限于此。当栅电容器等能够用作保持视频信号的电容器时，不一定要提供电容器元件702。
发光元件705具有其中电致发光层被插入在成对电极之间的结构。象素电极和反电极(阳极和阴极)之间具有电位差，致使施加正向偏压。电致发光层由诸如有机材料和无机材料之类的范围广泛的材料组成。电致发光层中的发光包括从单重激发态返回到基态时产生的发光(荧光)以及从三重激发态返回到基态时产生的发光(磷光)。
除了增加TFT 706和扫描线716之外，图13B所示的象素具有相同于图13A的结构。同样，除了增加TFT 706和扫描线716之外，图13D所示的象素具有相同于图13C的结构。
由新安排的扫描线716来控制TFT 706的开通或关断。当TFT706被开通时，保持在电容器元件702处的电荷被放电，从而关断TFT704。换言之，借助于提供TFT 706，能够强迫停止对发光元件705的电流供应。因此，采用图13B和13D所示的结构，能够在与写入周期开始同时或稍后开始发光周期，而无须等待到信号被写入到所有的象素；从而能够改善占空比。
在图13E所示的象素中，信号线750以及电源线751和752沿列方向被排列，而扫描线753沿行方向被排列。象素还包括是为开关TFT的TFT 741、是为驱动TFT的TFT 743、电容器元件742、以及发光元件744。除去增加了TFT 745和扫描线754之外，图13F所示的象素具有与图13E相同的结构。借助于提供TFT 745，图13F的结构也能够改善占空比。
如上所述，根据本发明，能够精确而稳定地形成布线之类的图形，而不形成缺陷。因此，TFT能够被提供成具有高的电学特性和可靠性，本发明从而能够根据所需的用途被满意地用于应用技术来改善象素的显示能力。
本实施方案能够与实施方案1、2、4-6中的任何一个组合。
实施方案8参照图11来解释实施方案8。图11示出了用根据本发明制造的TFT衬底2800来形成EL显示模块的例子。在图11中，包括象素的象素部分被形成在TFT衬底2800上。
在图11中，具有相同于象素中形成的结构的TFT，或借助于将TFT的栅连接到源或漏而以相同于二极管的方式工作的保护电路部分2801，被提供在驱动电路与象素之间，且在象素部分外面。由单晶半导体组成的驱动器IC、由多晶半导体膜在玻璃衬底上形成的保持驱动器(stick driver)IC、或SAS形成的驱动电路，被应用于驱动电路2809。
TFT衬底2800被固定到密封衬底2820，以由滴珠发射方法形成的隔垫2806a和2806b插入其间。此隔垫优选被提供来使二个衬底之间的空间即使当衬底薄或象素部分的面积加大时也保持恒定。TFT衬底2800与分别连接到TFT 2802和2803的发光元件2804和2805上的密封衬底2820之间的空间，可以被至少透射可见光的树脂材料填充，且此树脂材料可以被固化，或可以被无水的氮或惰性气体填充。
图11示出了发光元件2804和2805以及发光元件2815具有沿图中箭头所示方向发光的顶部发射结构的情况。借助于使象素发射红色、绿色、蓝色的不同的光，能够执行多色显示。此时，借助于在密封衬底2820侧上形成对应于各个颜色的显色层2807a-2807c，能够改善发射到外部的光的颜色纯度。而且，可以采用发射白色光的象素，并可以与显色层2807a-2807c组合。
用布线衬底2810，将是为外部电路的驱动电路2809连接到提供在外部电路衬底2811的一端处的扫描线或信号线连接端子。此外，是为一种管道形状的高效率导热装置的热管2813和用来将热传导到装置外部的热沉2812，可以被提供成与TFT衬底2800相接触或靠近TFT衬底2800，以便提高散热效果。
图11示出了顶部发射的EL模块；但借助于改变发光元件的结构或外部电路衬底的安排，也可以是底部发射结构。当然，也可以采用双向发射结构，其中，光从顶部表面侧和底部表面侧发射。在顶部发射结构的情况下，要成为分隔壁的绝缘层可以被着色，以便用作黑色矩阵。可以用滴珠发射方法来形成此分隔壁，并可以借助于将颜料材料的黑色树脂和碳黑之类混合到诸如聚酰亚胺之类的树脂材料中，来形成此分隔壁。也可以采用其叠层。
此外，可以用EL显示模块中的延滞膜或偏振片来遮挡从外部进入的光的反射光。在顶部发射型显示器件中，是为分隔壁的绝缘层可以被着色，并被用作黑色基质。可以用滴珠发射方法等来形成分隔壁。碳黑之类可以被混合到颜料材料的黑色树脂或诸如聚酰亚胺之类的树脂中，还可以采用其叠层。利用滴珠发射方法，不同的材料可以被多次发射到同一个区域，以便形成分隔壁。四分之一波长片和二分之一波长片可以被用作延滞膜，并可以被设计成能够控制光。作为一种结构，发光元件、密封衬底(密封剂)、延滞膜(四分之一波长片)、延滞膜(二分之一波长片)、以及偏振片，被相继层叠在TFT元件衬底上，其中，从发光元件发射的光被透射通过其中，并从偏振片侧被发射到外部。延滞膜或偏振片可以被提供在光向外发射的一侧，或在光从二个表面发射的双向发射型显示器件中，可以被提供在二侧上。此外，抗反射膜可以被提供在偏振片的外侧上。因此，能够显示分辨率更高且更精确的图象。
在TFT衬底2800中，可以借助于用密封剂或粘合剂树脂将树脂膜固定到形成象素部分的一侧，来形成密封结构。在本实施方案中，描述了采用玻璃衬底的玻璃密封；但也可以采用诸如使用树脂的树脂密封、使用塑料的塑料密封、以及使用膜的膜密封之类的各种密封方法。防止潮气渗透进入树脂膜的气体阻挡膜，优选被提供在树脂膜的表面上。利用膜密封结构，能够得到更薄而轻的EL显示模块。
本实施方案能够与实施方案1、2、4-7中的任何一个组合。
实施方案9参照图19A和19B来解释实施方案9。图19A和19B示出了用根据本发明制造的TFT衬底2600来制作液晶显示模块的例子。
图19A示出了一种液晶显示模块的例子，其中，TFT衬底2600和反衬底2601被密封剂2602牢固地彼此固定，且象素部分2603和液晶层2604被提供在二个衬底之间，以形成显示区。为了执行彩色显示，显色层2605是必须的。在RGB系统的情况下，为各个象素提供了对应于红色、绿色、蓝色各个颜色的显色层。TFT衬底2600和反衬底2601的外面被提供有偏振片2606和2607以及透镜膜2613。光源包括冷阴极管2610和反射片2611。电路衬底2612被柔性布线板2609连接到TFT衬底2600。诸如控制电路和电源电路之类的外部电路，被组合在电路衬底2612中。液晶显示模块可以采用TN(扭曲向列相)模式、IPS(平面内转换)模式、MVA(多畴垂直对准)模式、ASM(轴向对称对准的微液晶盒)模式、OCB模式等。
利用OCB模式，特别是能够高速响应的OCB模式，能够改善根据本发明制造的显示器件的性能。图19B示出了一个例子，其中，OCB模式被应用于图19A的液晶显示模块，致使此液晶显示模块成为一种FS-LCD(场顺序LCD)。FS-LCD在一帧周期内执行红色、绿色、以及蓝色发光。用时分方法来产生图象，致使能够执行彩色显示。而且，用发光二极管和冷阴极管之类来执行各个颜色的发射；因而不需要滤色器。因此，由于不需要安排三原色的滤色器，故在相同的面积内能够提供9倍于采用滤色器情况下的许多象素。另一方面，在一帧周期内执行三种颜色的光发射；因此要求液晶高速响应。当FS系统或OCB模式被应用于本发明的显示器件时，能够完成性能更高且分辨率更高的显示器件或液晶电视装置。
OCB模式的液晶层具有所谓的π液晶盒结构。在π液晶盒结构中，液晶分子被定向成各个分子的预倾斜角相对于有源矩阵衬底与反衬底之间的中心平面对称。当电压未被施加到衬底时，π液晶盒结构中的取向是一种八字倾斜的取向，且当电压被施加时，偏移成90°弯折取向。进一步施加电压，使弯折取向的液晶分子垂直于衬底取向，使光能够通过其中。注意，利用OCB模式，能够得到比常规TN模式高大约10倍的响应速度。
而且，作为一种对应于FS系统的模式，还能够采用HV-FLC和SS-FLC等，这些模式采用能够高速工作的铁电液晶(FLC)。粘滞度比较低的向列相液晶被用于OCB模式。近晶相液晶被用于HV-FLC或SS-FLC。FLC、向列相液晶、近晶相液晶等，能够被用作液晶材料。
借助于使液晶显示模块的液晶盒间隙变窄，来提高液晶显示模块的光响应速度。或者，借助于降低液晶材料的粘滞度，能够提高光响应速度。在TN模式液晶显示模块象素区的象素间距即点间距为30微米或以下的情况下，提高光响应速度的上述方法更为有效。
图19B的液晶显示模块是透射型的，其中，红色光源2910a、绿色光源2910b、以及蓝色光源2910c，被提供作为光源。控制部分2912被提供在液晶显示模块中，以便分别控制红色光源2910a、绿色光源2910b、以及蓝色光源2910c的开通或关断。各个颜色的光发射由控制部分2912来控制，光进入液晶，以便用时分方法来产生复合图象，从而执行彩色显示。
如上所述，利用本发明，能够制造高分辨率和高可靠性的液晶显示模块。
本实施方案能够与实施方案1、3、5、6组合。
实施方案10利用根据本发明制造的显示器件，能够实现电视装置。图21是方框图，示出了电视装置的主要结构。至于显示屏，存在着其中仅仅象素部分601如图26A所示被形成而扫描线驱动电路603和信号线驱动电路602如图27B所示用TAB方法来安装的情况；其中扫描线驱动电路603和信号线驱动电路602如图27A所示用COG方法来安装的情况；其中TFT如图26B所示被形成，象素部分601和扫描线驱动电路603与衬底集成，且信号线驱动电路602被独立地安装成驱动器IC的情况；以及其中象素部分601、信号线驱动电路602、以及扫描线驱动电路603如图26C所示与衬底集成的情况等。显示屏可以具有这些结构中的任何一种结构。
作为其它的外部电路，对调谐器604接收的信号中的视频信号进行放大的视频信号放大电路605、将视频信号放大电路605输出的信号转换成对应于红色、绿色、蓝色各个颜色的彩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，被提供在视频信号的输入侧上。控制电路607将信号输出到扫描线侧和信号线侧。在数字驱动的情况下，信号分割电路608可以被提供在信号线一侧，且输入的数字信号可以被分割成m片，并被馈送。
调谐器604接收的信号中的音频信号，被送到音频信号放大电路609，并通过音频信号处理电路610被馈送到扬声器613。控制电路611接收来自接收站的控制信息(接收频率)或来自输入部分612的音量，并将这些信号传送到调谐器604或音频信号处理电路610。
借助于将这种液晶显示模块或EL显示模块组合到图20A和20B所示的机箱中，能够完成电视装置。当采用图11所示的EL显示模块时，能够得到EL电视装置。当采用图19A或图19B所示的液晶显示模块时，能够得到液晶电视装置。利用此显示模块来形成主屏2003，而扬声器部分2009和操作开关等被提供作为其辅助设备。于是，能够根据本发明完成电视装置。
显示屏2002被组合在机箱2001中，用接收机2005能够接收到一般的电视广播。当显示器件经由调制解调器2004被有线或无线连接到通信网络时，能够执行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者与接收者之间或多个接收者之间)信息通信。能够用机箱2001的内置开关或遥控器2006来操作此电视装置。用来显示输出信息的显示部分2007也可以被提供在遥控器2006中。
而且，除了主屏2003之外，此电视装置还可以包括用第二显示屏形成以便显示频道和音量等的子屏2008。在此结构中，可以用视角宽广的EL显示屏来构成主屏2003，并可以用能够以较低功耗显示图象的液晶显示屏来构成子屏2008。为了择优降低功耗，可以用液晶显示屏来构成主屏2003，并用能够开通和关断的EL显示屏来构成子屏。根据本发明，即使当采用大尺寸衬底且使用大量TFT或电子元件时，也能够形成高度可靠的显示器件。
图20B示出了一种具有大尺寸例如20-80英寸的显示部分的电视装置。此电视装置包括机箱2010、显示部分2011、是为操作部分的遥控器2012、扬声器部分2013等。本发明被应用于显示部分2011的制造。由于图20B中的电视装置是一种壁挂式装置，故不需要大的安置空间。
当然，本发明不局限于电视装置，还能够被应用于各种用途的器具；例如，诸如火车站和机场等处的信息显示牌或街道上广告显示牌以及个人计算机监视器之类的大面积显示媒质。
实施方案11根据本发明，能够制造各种显示器件。换言之，本发明能够被应用于其中这种显示器件被组合在显示部分内的各种电子装置。
这种电子装置的例子如下摄象机、数码相机、投影仪、头戴式显示器(风镜式显示区)、车辆导航系统、汽车音响、个人计算机、游戏机、便携式信息终端(诸如移动计算机、蜂窝电话、电子记事本)、配备有记录媒质的放像装置(具体地说是能够重放诸如数字万能碟盘(DVD)之类的记录媒质且包括能够显示其图象的显示部分的装置)等。图22A-22D示出了其具体例子。
图22A示出了一种个人计算机，它包括主体2101、机箱2102、显示部分2103、键盘2104、外部连接端口2105、鼠标2106等。本发明被用于制造显示部分2103。根据本发明，即使个人计算机被小型化且布线等被精密地形成，也能够制造可显示高质量图象的高度可靠的个人计算机。
图22B示出了一种包括记录媒质的放像装置(具体地说是一种DVD放像装置)，它包括主体2201、机箱2202、显示部分A 2203、显示部分B 2204、记录媒质(DVD等)读出部分2205、操作键2206、扬声器部分2207等。显示部分A 2203主要显示图象信息，而显示部分B 2204主要显示字符信息。本发明被用于制造显示部分A 2203和显示部分B 2204。根据本发明，即使放像装置被小型化且布线等被精密地形成，也能够制造可显示高质量图象的高度可靠的放像装置。
图22C示出了一种蜂窝电话，它包括主体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。将用本发明制造的显示器件用于显示部分2304，即使蜂窝电话被小型化且布线等被精密地形成，也能够制造可显示高质量图象的高度可靠的蜂窝电话。
图22D示出了一种摄象机，它包括主体2401、显示部分2402、机箱2403、外部连接端口2404、遥控接收器2405、图象接收部分2406、电池2407、音频输入部分2408、目镜部分2409、操作键2410等。本发明可以被用于制造显示部分2402。将用本发明制造的显示器件用于显示部分2402，即使摄象机被小型化且布线等被精密地形成，也能够制造可显示高质量图象的高度可靠的摄象机。本实施方案能够与上述实施方案自由地组合。
实施方案12根据本发明，能够制作包括处理器电路的起芯片作用的半导体器件(也称为无线芯片、无线处理器、无线存储器、无线标签)本发明的半导体器件的用途是广泛的。例如，当被提供在纸币、硬币、债卷、单据、不记名证卷、包装容器、书籍、记录媒质、个人物品、交通工具、食品、服装、保健用品、日用品、药物、电子器件等中时，可以采用本发明的半导体器件。
纸币和硬币是分布于市场的金钱，且包括一定区域内有效的(现金凭证)和纪念币等。债卷包括支票、单据、期票等，并可以配备有包括处理器电路的芯片90(见图28A)。单据包括驾驶执照、居住证等，并可以配备有包括处理器电路的芯片91(见图28B)。个人物品包括提包和眼镜等，并可以配备有包括处理器电路的芯片97(见图28C)。不记名证卷包括邮票、粮食配给券、各种礼品单据等。包装容器包括食品容器的包装纸等的塑料袋等，并可以配备有包括处理器电路的芯片93(见图28D)。书籍包括硬皮书和软皮书等，并可以配备有包括处理器电路的芯片94(见图28E)。记录媒质包括DVD软件和录象带等，并可以配备有包括处理器电路的芯片95(见图28F)。交通工具包括诸如自行车之类的轮式车辆和船舶等，并可以配备有包括处理器电路的芯片96(见图28G)。食品包括食物制品和饮料等。服装包括衣服和鞋袜等。保健用品包括医疗器械和保健器械等。日用品包括家具和照明设备等。药物包括药品和农药等。电子器件包括液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(电视机和平板电视机)、蜂窝电话等。
借助于在纸币、硬币、债卷、单据、不记名证卷等中提供包括处理器电路的芯片，能够防止伪造。借助于在包装容器、书籍、记录媒质、个人物品、食品、日用品、电子器件等中提供包括处理器电路的芯片，能够改善检查系统或零售商店所用系统的效率。借助于在交通工具、保健用品、药物中提供包括处理器电路的芯片，能够防止伪造和小偷；而且，能够防止错拿药物。借助于固定到表面或埋置在其中，来将包括处理器的芯片提供在上述物品中。例如，在书籍的情况下，包括处理器的芯片可以被埋置在书页中；在封装件由有机树脂组成的情况下，包括处理器的芯片可以被埋置在有机树脂中。
借助于将根据本发明制作的包括处理器电路的芯片应用于物品的管理系统或分销系统，此系统能够具有高功能。例如，用提供在传送带旁边的读出器/写入器来读取记录在提供于标签中的包括处理器电路的芯片内的信息，然后读出有关分销过程或发送目的地的信息，能够容易地执行商品检查或货物分销。
参照图29来解释能够根据本发明制作的包括处理器电路的芯片的结构。用薄膜集成电路9303和连接到薄膜集成电路9303的天线9304，来形成包括处理器电路的芯片。薄膜集成电路9303和天线9304被插入在覆盖材料9301与9302之间。可以用粘合剂将薄膜集成电路9303固定到覆盖材料9301。在图29中，用插入在其间的粘合剂9320将薄膜集成电路9303的一侧固定到覆盖材料9301。
以相同于上述任何一个实施方案所述TFT的方式来形成薄膜集成电路9303，在已知的剥离步骤中被剥离，然后被提供在覆盖材料上。表面粗糙的层被形成在薄膜集成电路9303的TFT下方，以便在用滴珠发射方法形成栅电极层时更有效地控制形成区的浸润性。天线9304也被提供在表面粗糙的层9323上，以便在形成布线层9313时更有效地控制形成区的浸润性。用于薄膜集成电路9303中的半导体元件不局限于上述元件。例如，可以采用存储器元件、二极管、光电转换元件、电阻器元件、线圈、电容器元件、电感器、以及TFT等。
如图29所示，层间绝缘层9311被形成在薄膜集成电路9303的TFT上，并形成连接到TFT的天线9304，以层间绝缘层9311插入其间。而且，由氮化硅膜之类组成的阻挡膜9312被形成在层间绝缘膜9311和天线9304上。
借助于用滴珠发射方法发射包括诸如金、银、铜之类的导体的滴珠，以及对滴珠进行干燥和烘焙，来形成天线9304。借助于用滴珠发射方法来形成天线，能够减少步骤的数目，因而也能够降低成本。
对于覆盖材料9301和9302，优选采用(由聚丙烯、聚酯、乙烯树脂、聚氟乙烯、氯乙烯之类组成的)膜、由纤维材料组成的纸、基底材料膜(聚酯、聚酰亚胺、无机蒸发膜、各种纸之类)与粘合性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂和环氧树脂基合成树脂之类)的叠层膜等。对此膜进行处理，以便用热压方法固定到待要被处理的物体。当膜承受处理时，借助于通过热处理熔化提供在膜顶部表面上的粘合层或提供在最外层中的层(不是粘合层)并加压，此膜被固定到物体。
利用诸如纸、纤维、石墨碳之类的可焚化的无污染材料作为覆盖材料，用过的包括处理器电路的芯片能够被焚化或分离。采用上述材料的包括处理器的芯片由于在焚化时不产生有毒气体，因而是无污染的。
在图29中，包括处理器的芯片用粘合剂9320提供在覆盖材料9301上；但包括处理器的芯片也可以被固定到物品，代替固定到覆盖材料9301。
实施例1在本实施例中，形成了表面粗糙的层，并测量了水在表面上的接触角。
制作了具有二种不同的不均匀表面形状的粗糙表面的层的样品。此外，其中FAS膜被直接形成在玻璃衬底上而不形成表面粗糙的层的样品(样品1)，也被制作为比较样品。玻璃衬底被包含氧化钛纳米颗粒的溶液涂敷，以便将氧化钛纳米颗粒分散在衬底上。用烘焙方法使溶剂干燥，以便将氧化钛纳米颗粒固定在衬底上。由于氧化钛的纳米颗粒以分散状态存在于衬底上，故衬底具有粗糙表面，此粗糙表面具有由氧化钛纳米颗粒引起的不均匀性。FAS被形成在由氧化钛纳米颗粒引起的粗糙表面上，以便制作样品2。像样品2那样，表面粗糙的层可以是分散的颗粒状材料，并可以不具有薄膜那样的连续性，以便形成粗糙表面。
作为样品3，用氧化铝(Al2O3)来形成表面粗糙的层。制备了Al2O3溶胶-凝胶溶液。至于Al2O3溶胶-凝胶溶液，10g的异丙醇(IPA)和2.46g的铝-仲丁氧铝(aluminum-sec-butoxide)被混合并搅拌1小时。乙酸乙酯被加入到混合物，并被进一步搅拌3小时，并与2g的IPA和0.72g的水混合，以便制备Al2O3溶胶-凝胶溶液。利用甩涂方法，用Al2O3溶胶-凝胶溶液涂敷玻璃衬底，并浸泡在60℃的热水中停留20分钟。利用上述步骤，Al2O3的表面变成被糙化的不均匀形状。利用Al2O3，FAS被形成在表面粗糙的层上，以便制作样品3。
在各个样品的3个点处，测量了水在制备的样品1-3的表面上的接触角。表1和图31示出了各个样品中水在区域1-3中的接触角以及区域1-3的平均值。在图31中，白圆圈表示在样品1的区域1-3中的接触角，而黑圆圈表示接触角的平均值。同样，白三角形表示在样品2的区域1-3中的接触角，而黑三角形表示样品2的接触角的平均值。而且，白方块表示在样品3的区域1-3中的接触角，而黑方块表示样品3的接触角的平均值。
表1

可以证实，水在其中FAS被形成在表面粗糙的层上的样品2和3表面上的接触角，大于在其中FAS被形成在高平整性而没有不均匀性的玻璃衬底上的样品1上的接触角。特别是其中FAS利用Al2O3被形成在表面粗糙的层上的样品3具有显著地不均匀的表面形状和粗糙表面(也称为花纹似的膜)。因此，水在样品3上的接触角为160度或以上，且样品3具有非常低的对水的浸润性(具有所谓的超级疏水表面)。
上述结果表明，借助于在具有不均匀形状的糙化表面上形成浸润性低的材料，能够由于不均匀形状造成的表面面积增大效应而降低表面浸润性。在浸润性低的材料的非形成区中，粗糙表面的不均匀形状和表面面积增大效应用来进一步提高浸润性。因此，借助于选择性地形成浸润性低的材料，能够形成浸润性差别大的二种区域。浸润性差别可以被用来在所需形状中用液体导电材料或绝缘材料以良好的精确性形成导电层或绝缘层。于是，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的半导体器件或显示器件。
实施例2在本实施例中，形成了表面粗糙的层，并对其表面粗糙度进行了评估。
借助于改变在热水中的浸泡时间，制作了三种样品，各包括与实施例1中样品3相似地借助于以甩涂方法用Al2O3溶胶-凝胶溶液涂敷玻璃衬底并在热水中浸泡所制作的表面粗糙的层。样品4-6被制作时，分别为不被浸泡在热水中(热水浸泡时间为0分钟)、浸泡4分钟、以及浸泡20分钟。对这些样品的表面状态进行了评估。
用原子力显微镜(AFM)在5微米×5微米的范围内进行了测量。测量结果被示于表2和图32A-32D中。图32A-32D分别示出了样品在热水中的浸泡时间与平均表面粗糙度(延伸到三维，以便由JIS B0601定义的中心线平均粗糙度能够被应用于平面，见图32A)、表面不均匀性的最大高度差(见图32B)、均方根粗糙度(均方根表面不均匀性，见图32C)、以及各个样品表面上表面面积比率(包括给定区域内不均匀形状表面面积的总表面面积对给定区域面积的比率，见图32D)之间的关系。在表2和图32A-32D中，其在热水中的浸泡时间为0、4、20分钟的各个样品的测量结果，分别对应于样品4-6的测量结果。
表2

如图32A-32C所示，平均表面粗糙度、最大高度差、以及均方根表面粗糙度，都随热水中的浸泡时间延长而增大。因此，能够证实的是，随着热水中浸泡时间的延长，样品表面的糙化推进，表面处于更为糙化的状态。这也能够被图32D所示的表面面积比率的改变证实，表面面积比率随热水中浸泡时间的延长而被提高。一般认为这是由于表面粗糙度变大，表面面积由于不均匀的形状而被增大。
图34示出了用扫描透射电子显微术(STEM)方法观察到的样品6中Al2O3膜表面的STEM照片。如图34所示，样品6中Al2O3膜的表面具有花纹似的不均匀形状。
其中银被用作导电材料的包含导电材料的液体组分，被发射到Al2O3膜，此Al2O3膜在热水中的浸泡时间相似于样品6是20分钟，并在230℃下被烘焙1小时，以便制作样品7。用STEM方法观察了样品7的剖面。其STEM照片被示于图33中。看似白色的层是具有花纹似不均匀形状和粗糙表面的层83(Al2O3层)，且其上的黑色层是导电层84(Ag层)。
如实施例1所述，这样制作的表面粗糙的层能够显著地改变形成在此层上的材料的浸润性。因此，浸润性低的材料变成浸润性更低的区域，而浸润性高的材料变成浸润性更高的区域。于是，能够选择性地形成浸润性差别大的多个区域。浸润性的差别能够被用来以良好的精确性用液体导电材料或绝缘材料在所需形状中形成导电层或绝缘层。于是，能够以高的成品率制造高性能和高可靠性的半导体器件或显示器件。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在粗糙表面上方，形成对包含导电材料的组分具有低浸润性的区域以及对此组分具有高浸润性的区域；以及用此组分在浸润性高的区域中形成导电层。
2.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在粗糙表面上方，形成对包含绝缘材料的组分具有低浸润性的区域以及对此组分具有高浸润性的区域；以及用此组分在浸润性高的区域中形成绝缘层。
3.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方，形成具有氟碳原子团的材料；用光选择性地辐照具有氟碳原子团的材料，以便形成第一区域和第二区域，与第一区域相比，第二区域对包含导电材料的组分具有更高的浸润性；以及用此组分在第二区域中形成导电层。
4.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方，选择性地形成掩模层；在具有粗糙表面的层和掩模层上方形成具有氟碳原子团的材料；清除掩模层和掩模层上方具有氟碳原子团的材料，以便形成第一区域和第二区域，与第一区域相比，第二区域对包含导电材料的组分具有更高的浸润性；以及用此组分在第二区域中形成导电层。
5.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方，形成包含硅烷耦合剂的材料；用光选择性地辐照包含硅烷耦合剂的材料，以便形成第一区域和第二区域，与第一区域相比，第二区域对包含导电材料的组分具有更高的浸润性；以及用此组分在第二区域中形成导电层。
6.根据权利要求5的方法，其中，硅烷耦合剂具有烷基原子团。
7.一种制造半导体器件的方法，包括形成具有粗糙表面的层；在具有粗糙表面的层上方，选择性地形成掩模层；在具有粗糙表面的层和掩模层上方形成包含硅烷耦合剂的材料；清除掩模层和掩模层上方包含硅烷耦合剂的材料，以便形成第一区域和第二区域，与第一区域相比，第二区域对包含导电材料的组分具有更高的浸润性；以及用此组分在第二区域中形成导电层。
8.根据权利要求7的方法，其中，硅烷耦合剂具有烷基原子团。
全文摘要
本发明的目的是提供一种半导体器件和显示器件及其制造方法，通过简化了的工艺，能够以改进了的材料效率来制作这种半导体器件和显示器件。另一目的是提供一种技术，此技术能够以良好的可控性在所需的形状中形成诸如包括在半导体器件或显示器件中的布线之类的图形。制造本发明半导体器件的方法的一个特点是包括下列步骤形成具有粗糙表面的层；在粗糙表面上形成对包含导电材料的组分浸润性低的区域以及对此组分浸润性高的区域；以及用此组分在浸润性高的区域中形成导电材料。由于能够形成浸润性非常不同的各个区域(浸润性差别大的区域)，故液体导电材料或绝缘材料仅仅被精确地固定到形成区。因此，能够在所需图形中精确地形成导电层或绝缘层。
文档编号H01L21/336GK1815686SQ20051012968
公开日2006年8月9日 申请日期2005年12月16日 优先权日2004年12月17日
发明者森末将文, 前川慎志 申请人:株式会社半导体能源研究所