半导体器件及使用该半导体器件的显示装置的制作方法

专利名称：半导体器件及使用该半导体器件的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及使用该半导体器件的显示装置。
背景技术：
近年来，所谓的有机薄膜晶体管(thin-film transistor, TFT)受到了广泛关注。 有机TFT是利用有机半导体作为通道层的TFT。在有机TFT的情况下，可通过执行涂敷工艺在低温下形成由有机半导体制成的通 道层。因此，有机TFT有利于降低成本，并且除此之外还可以在不具有耐热性的柔性基板上 制造出有机TFT。不具有耐热性的柔性基板的典型示例是塑料材料。通过将这种有机TFT设计成公知的顶部接触式底栅结构(top-contact/ bottom-gate structure)，与具有底部接触式结构的TFT相比，能够避免由于诸如热应力等 应力而引起的特性劣化。对于具有顶部接触式底栅结构的有机TFT，已经研究了用于在有机半导体图形上 高精度地形成源极电极和漏极电极的图形形成方法。例如，已经公开了这样一种方法该方法中，在有机半导体层上形成牺牲层和抗蚀 剂层以作为电极以外的图形之后，全面地堆积电极材料然后溶解牺牲层以剥离抗蚀剂层上 的电极材料。关于该公开方法的更多信息，建议读者参照日本专利特许公报第2008-85200号。根据上述的公开方法，通过对抗蚀剂进行图形化处理能够高效地形成电极。然而，根据日本专利特许公报第2008-85200号所披露的方法，在剥离时所剥落的 膜会再次附着，于是就降低了产率。另外，通常在由非晶硅材料制成的TFT中所使用的蚀刻停止结构中，需要调节源 极电极和漏极电极在蚀刻停止层上的位置。因此，需要很大的设计余量。在这种蚀刻停止结构中，蚀刻停止层的宽度等于通道长度Lch。因此，如果设定很 大的设计余量，则通道长度Lch增大。特别地，如果使用了大型基板或者伸缩比很大的塑料 基板，则难以调节源极电极和漏极电极在蚀刻停止层上的位置。于是，便需要甚至更大的设 计余量。另外，例如，在将有机TFT用到显示部的底板上的典型应用中，如果要考虑位置对 准余量则必须增大设计余量，这就要求更大的像素尺寸。如果像素尺寸很大，则想要增加像 素数量是十分困难的。

发明内容
为了解决上述问题，本发明的发明人提供了半导体器件及使用该半导体器件的显 示装置。本发明的半导体器件使得能够以高精度和较小的设计余量形成电极。本发明的半导体器件是使用了薄膜晶体管的半导体器件。此外，所述半导体器件 还具有所述薄膜晶体管的栅极电极；栅极绝缘膜，它形成得覆盖着所述栅极电极；以及有 机半导体层，它形成在所述栅极绝缘膜上，作为含有所述薄膜晶体管的源极区域、通道区域 和漏极区域的层。除此之外，所述半导体器件还包括形成在所述有机半导体层上的结构 体；所述薄膜晶体管的源极电极；所述薄膜晶体管的漏极电极；以及形成在所述结构体上 并由与所述源极电极及所述漏极电极相同的材料制成的电极材料层。所述源极电极是这样 的电极它形成得起始于所述栅极绝缘膜的某一端上表面并终止于所述有机半导体层的某 一端上表面。同理，所述漏极电极是这样的电极它形成得起始于所述栅极绝缘膜的另一端 上表面并终止于所述有机半导体层的另一端上表面。所述有机半导体层的所述某一端上表 面和所述另一端上表面中的每一者都是在所述结构体外侧的表面。本发明的显示装置使用了半导体器件、含有所述半导体器件的底板和用于显示图 像的显示面板。所述底板中所含有的所述半导体器件具有与上述的本发明半导体器件的结 构相同的结构。根据上述的本发明半导体器件的结构，所述半导体器件使用了 形成在所述有机 半导体层上的所述结构体；作为所述薄膜晶体管的源极电极而形成的所述源极电极，它起 始于所述栅极绝缘膜的某一端上表面，并终止于所述有机半导体层的某一端上表面(其是 所述有机半导体层的在所述结构体外侧的上表面)；作为所述薄膜晶体管的漏极电极而形 成的所述漏极电极，它形成得起始于所述栅极绝缘膜的另一端上表面并终止于所述有机半 导体层的另一端上表面(其是所述有机半导体层的在所述结构体外侧的上表面)；以及电 极材料层，它形成在所述结构体上，并由与所述源极电极及所述漏极电极相同的材料制成。因此，所述源极电极的内端可形成在与所述结构体的外缘对准的位置处，或者形 成在与所述结构体的外缘对准的位置的附近位置处。同理，所述漏极电极的内端可形成在 与所述结构体的外缘对准的位置处，或者形成在与所述结构体的外缘对准的位置的附近位 置处。另外，通道长度与所述结构体的图形化分辨率一致或者与所述结构体的图形化分辨 率大致接近。结果，能够以通道长度不受位置对准精度的影响的方式来设定该通道长度。本发明的显示装置被配置成使用了半导体器件(其具有与本发明提供的上述半 导体器件的结构相同的结构)、包括该半导体器件的底板、以及用于显示图像的显示面板。 因此，能够避免半导体器件的通道长度受到位置对准精度的影响。根据本发明提供的上述显示装置，能够避免该装置的半导体器件的通道长度受到 位置对准精度的影响。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成上述结构体之后基板和/或其他部分发生膨胀，也能够以 源极电极的位置和漏极电极的位置与上述结构体的位置进行自对准的方式来形成源极电 极和漏极电极。根据本发明提供的上述显示装置，能够以通道长度不受位置对准精度的影响的方 式来设定该显示装置中所使用的半导体器件的通道长度。于是，便不再需要增大设计余量。 另外，即使在已经形成结构体之后半导体器件中所使用的基板和半导体器件中所使用的其他元件发生膨胀，也能够以源极电极的位置和漏极电极的位置与结构体的位置进行自对准 的方式来形成半导体器件中所使用的源极电极和漏极电极。因此，能够以高精度将本显示装置中所使用的半导体器件形成为具有预定通道长 度的器件。结果，能够提高使用了该半导体器件的显示装置的性能并能够增大该半导体器 件的产率。另外，还能够减小半导体器件的设计余量并能够使半导体器件小型化，因此能够 增大显示装置中所使用的像素(每个像素都是包括上述半导体器件的像素)的数量。


图1是作为示出了包括本发明第一实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的截面图。图2是作为示出了包括图1的截面图所示半导体器件中所使用的必要组件的大体 结构的结构图的俯视图。图3A 图3C是作为用于说明图1的截面图所示半导体器件的制造方法的制造工 序图的截面图。图4是作为示出了本发明第一实施例的变形例的半导体器件中所使用的必要部 分的大体结构图的俯视图。图5是作为示出了包括本发明第二实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的截面图。图6是作为示出了包括本发明第三实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的截面图。图7是作为示出了包括本发明第四实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的截面图。图8是作为示出了包括本发明第五实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的俯视图。图9是作为示出了包括本发明第六实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的俯视图。图10是示出了本发明实施例的显示装置的结构的图。图11是示出了图10所示的显示装置中所使用的各部分的俯视图。图12A是示出了图11的俯视图所示的截面A-A'的截面图。图12B是示出了图11的俯视图所示的截面B-B'的截面图。图13A是示出了现有半导体器件的截面图。图13B是示出了现有半导体器件的俯视图。
具体实施例方式下面参照

本发明的优选实施例。在下面的说明中，也将每个优选实施例 简称为实施例。应注意的是，按照如下顺序的分节来说明这些优选实施例1.半导体器件的第一实施例
2.半导体器件的第二实施例3.半导体器件的第三实施例4.半导体器件的第四实施例5.半导体器件的第五实施例6.半导体器件的第六实施例7.本发明显示装置的实施例1.半导体器件的第一实施例图1是作为示出了包括本发明第一实施例半导体器件中所使用的必要组件的大 体结构的结构图的截面图。如图1的截面图所示，该半导体器件被配置成包括基于有机半导体层M的有机 TFT (薄膜晶体管)。该半导体器件被形成为如下所述。首先，在基板21上形成了有机TFT的栅极电极 22，然后，以覆盖着栅极电极22的方式设置有作为栅极绝缘膜而被形成的栅极绝缘层23。接着，在作为栅极绝缘膜而被形成的栅极绝缘层23上，形成有被配置为包括有机 TFT的源极区域、通道区域和漏极区域的有机半导体层M。随后，以分别覆盖有机半导体层M的左端和右端的方式形成了有机TFT的源极电 极25和有机TFT的漏极电极26。栅极电极22可由诸如Cu等金属材料制成。用作栅极绝缘膜的栅极绝缘层23可由这样的有机材料制成该有机材料在作为 覆盖栅极电极22的涂层而形成于基板21上之后能够被硬化。有机半导体层M可由诸如并五苯、三异丙基甲硅烷基乙炔基(TIPS)并五苯等有 机半导体材料制成。源极电极25和漏极电极沈每一者通常可由Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Ni或导电有机材 料制成。该导电有机材料的典型示例是聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸) [PED0T/PSS]、聚苯胺(PANI)等。在本实施例中，然后，在位于源极电极25与漏极电极沈之间的有机半导体层M 上形成有具有倒锥形状的结构体31。在结构体31上，形成有由与源极电极25及漏极电极沈相同的材料制成的电极材 料层32。以将源极电极25的内端位置及漏极电极沈的内端位置调节至结构体31的外缘 和形成在结构体31上的电极材料层32的外缘处的方式，来形成源极电极25和漏极电极 26。也就是说，源极电极25和漏极电极沈被形成为这样当从源极电极25及漏极电极沈 上方的位置看时，源极电极25的内端及漏极电极沈的内端形成在跟结构体31的外缘和形 成在结构体31上的电极材料层32的外缘差不多相同的位置处。具有倒锥形状的结构体31可由诸如抗蚀剂材料等绝缘材料制成。通过将第一实施例的半导体器件构造成上述这样的结构，能够高精度地形成源极 电极25和漏极电极沈，另外，还因此能够减小设计余量。图2是作为示出了图1的截面图所示的半导体器件的结构图的俯视图。另外，为 了进行比较，图13A及图1 是示出了具有现有蚀刻停止结构的半导体器件的一些图。更具体地，图13A是示出了现有半导体器件的截面图，而图1 是示出了现有半导体器件的俯 视图。应注意的是，图2和图1 这两个俯视图中所示的那些阴影部分被设成与图13A 的截面图中所示的相应阴影部分具有相同的阴影类型，以便使从半导体上方位置所看到的 那些部位是易于理解的各层的部位。另外，图13A的截面图所示的隐藏在栅极绝缘层23后 面的栅极电极22由图13B的俯视图中被虚线所包围的那个区域显示出来。在现有蚀刻停止结构的情况下，如图13A的截面图所示，在有机半导体层M上形 成有用作蚀刻停止层的绝缘层27。在这种现有蚀刻停止结构中，源极电极25延伸至绝缘层 27左端部的上表面，而漏极电极沈延伸至绝缘层27右端部的上表面。在这种现有蚀刻停止结构的情况下，如图13B的俯视图所示，位置对准精度AA是 绝缘层27的外缘与源极电极25的内端或者与漏极电极沈的内端之间的距离。源极电极 25的内端与漏极电极沈的内端之间的距离与图形化分辨率ra —致。在这种现有蚀刻停止结构中，通道长度Lch与绝缘层27的宽度一致。因此，通道 长度Lch是图形化分辨率I3R与两倍位置对准精度AA之和。如果增大设计余量，就必须增 大位置对准精度AA。于是，通道长度Lch也增大了，这是不符合需要的。另一方面，在第一实施例的半导体器件的情况下，如图2的俯视图所示，位置对准 精度AA是有机半导体层M的外缘与结构体31的外缘之间的距离。另外，图形化分辨率ra 是结构体31的宽度。在第一实施例的半导体器件的情况中，通道长度Lch是两个电极即源 极电极25和漏极电极沈二者的内端之间的距离。另外，由于是结构体31的某一个外缘与 源极电极25的内端在位置上沿垂直方向实现对准以及结构体31的另一个外缘与漏极电极 26的内端在位置上沿垂直方向实现对准，因此结构体31的宽度跟源极电极25的内端与漏 极电极26的内端之间的距离一致。因而，在第一实施例的半导体器件的情况下，通道长度Lch与结构体31的宽度一 致。也就是说，通道长度Lch与图形化分辨率ra—致。因此，由于能够以与位置对准精度 AA无关的方式设定通道长度Lch，于是就不需要将设计余量设为很大的值。例如，本实施例的半导体器件能够按如下所述的方法制造出来。首先，在基板21上形成栅极电极22和作为栅极绝缘膜的栅极绝缘层23。用于制 备栅极电极22和栅极绝缘层23的形成方法及材料可以是但不限于在下面说明中所引述的 各种方法以及在下面说明中所提到的各种材料。用于形成栅极电极22的方法通常为溅射法。首先，利用溅射方法，形成厚度为 30nm的膜以用于栅极电极22。然后，通过采用光刻和蚀刻技术进行图形化处理，从而形成 栅极电极22的预定图形。接着，通过采用旋转涂敷方法向基板21和栅极电极22涂敷混合物材料，并通过烧 结处理来形成栅极绝缘层23。该混合物材料是通过通常将PVP (聚乙烯苯酚)与诸如三聚 氰胺树脂等硬化剂进行混合而得到的材料。然后，如图3A (其是示出了半导体器件制造方法的第一步的截面图)所示，在栅极 绝缘层23上形成具有预定图形的有机半导体层24。顺便说明地，图3A和图;3B是作为描述 了图1的截面图所示的半导体器件的制造方法的制造工序图的截面图。例如，有机半导体层M可由诸如并五苯或TIPS (三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯等材料制成。有机半导体层M的形成方法没有特别地规定。有机半导体层M的形成方 法的典型示例是涂敷方法、真空气相沉积方法和印刷方法。涂敷方法的典型示例是上述旋 转涂敷(spin coat)方法、盖式涂敷(cap coat)方法和浸蘸涂敷(dip coat)方法，而印刷 方法的典型示例是喷墨方法。有机半导体层M的图形化方法没有特别地规定。也就是说，可以使用任何公知 的用于将有机半导体层M图形化的方法。例如，根据一种典型的图形化方法，在形成有机 半导体层M用的整个膜之后进行蚀刻处理。根据另一种典型的图形化方法，使用遮蔽板 (shadow mask)来形成部分膜，或者预先形成有防止半导体墨料的疏水性防水表面。然后，如图:3B(它是示出了半导体器件制造方法的中间步骤的截面图)所示，在有 机半导体层M上形成具有倒锥形状的结构体31。通常，使用可以制成为倒锥形状的光致抗蚀剂材料通过采用光刻技术来形成结构 体31。可以制成为倒锥形状的光致抗蚀剂材料的典型示例是由AZ材料公司(AZ Materials Corporation)制造的 AZ5214。另外，也可以通过采用诸如凹版印刷法或干式抗蚀剂层压法(dry resist lamination method)等转移印刷方法来转移已被制成为具有倒锥形状的结构体，由此形成 具有倒锥形状的结构体31。接着，在结构体31的上表面上形成电极材料膜。在结构体31的上表面上形成电 极材料膜的工序中，如图3C(它是示出了半导体器件制造方法的最后一步的截面图)所示， 结构体31的外缘截断该电极材料，从而得到了在有机半导体层M的某一端上方的源极电 极25和在有机半导体层M的另一端上方的漏极电极沈。另外，在结构体31的上表面上留 下了电极材料层32。当结构体31的外缘截断上述电极材料时，源极电极25的内端位置和 漏极电极26的内端位置就与结构体31的相应外缘位置实现了自对准。因此，源极电极25 被形成得当从半导体器件上方的位置看时，源极电极25的内端位置与结构体31的某一个 外缘的位置大致重合。同理，漏极电极沈被形成得当从半导体器件上方的位置看时，漏极 电极26的内端位置与结构体31的另一个外缘的位置大致重合。另外，通过采用诸如凹版胶印法(gravure offset method)或反转胶版印刷法 (inversion offset printing method)等薄膜转移法，也能够在结构体31的上表面上生成 电极材料膜，并且让结构体31外缘截断该电极材料，由此生成如上面说明的源极电极25和 漏极电极26那样的源极电极25和漏极电极26。应注意的是，可通过采用公知的图形化方法，来实施用于制成结构体31以外的其 他部分的配线的图形化处理。在例如通过采用真空气相沉积方法来形成膜的工序中，可利 用遮蔽板来进行粗略的图形化处理。另外，在整个表面上都已形成布线层之后，在进行蚀刻 处理之前，通过采用光刻技术来形成抗蚀剂图形。通过这种方式，能制造出布线图形。根据上述第一实施例的结构，在有机半导体层M上形成了具有倒锥形状的结构 体31。然后，通过将源极电极25的内端位置调节至结构体31的某一个外缘的位置处并将 漏极电极26的内端位置调节至结构体31的另一个外缘的位置处，由此形成了源极电极25 和漏极电极26。由于将源极电极25的内端位置调节至结构体31的某一个外缘的位置处并 将漏极电极26的内端位置调节至结构体31的另一个外缘的位置处，因而通道长度Lch与 结构体31的图形化分辨率I3R —致并且通道长度Lch不受位置对准精度AA的影响。因此，不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体31之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现 象，也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体31的相应外缘位 置自对准的方式形成源极电极25和漏极电极26。应注意的是，取决于电极材料层32的形成方法，下面的状态可以有所变化该状 态中，源极电极25的内端的位置已与结构体31的某一个外缘的位置对准并且漏极电极沈 的内端的位置已与结构体31的另一个外缘的位置对准。于是，在某些情况下，源极电极25 的内端位置和/或漏极电极26的内端位置在朝着内侧或外侧的方向上略微移动。在这些情况下，通道长度Lch与结构体31的图形化分辨率I3R不同。然而，位置对 准精度AA几乎对通道长度Lch没有任何影响。因此，如第一实施例中所述结构的情况那样， 不必采取大的设计余量，也能高精度地形成通道长度Lch。下面，参照图4(它是作为示出了在半导体器件中所使用的必要部分的大体结构 图的俯视图)，解释用于实施本发明半导体器件的第一实施例的变形例。如图4的俯视图所示，电极材料层32的宽度比有机半导体层M的宽度大，使得有 机半导体层24(其外缘均由虚线示出)整个被结构体31、源极电极25和漏极电极沈覆盖着。第一实施例的变形例中的通道长度Lch与第一实施例中的通道长度Lch相等。然 而，第一实施例的变形例中的通道宽度等于有机半导体层M的宽度，但第一实施例中的通 道宽度等于源极电极25和漏极电极沈的宽度之和。如上所述，在第一实施例的变形例的情况中，有机半导体层24整个地被结构体 31、源极电极25和漏极电极沈覆盖着。因此，第一实施例的变形例具有能够保护有机半导 体层M使其免受损坏的优点。在上述第一实施例中，结构体31被形成为具有这样的倒锥形状该倒锥形状的每 个侧面都是倾斜面。然而，本发明的范围不限于这种结构(将结构体31形成为具有每个侧 面都是倾斜面的倒锥形状)。也就是说，结构体31可被形成为具有其他形状。例如，结构体 31的每个侧面不是倾斜面而是与基板21的表面垂直的面。作为另一示例，结构体31的每 个侧面都是倾斜面，但是在基板侧的横截面面积较大。也就是说，在该另一示例的情况中， 结构体31被形成为具有规则的正锥形状(uprighttaper shape)。作为又一示例，结构体 31被形成为具有上述倒锥形状以外的其他倒悬形状。这里倒悬形状是其中靠近电极材料层 32侧的表面比靠近有机半导体层M侧的表面大的形状。下面的说明解释了包括具有倒锥形状以外的其他倒悬形状的结构体的半导体器 件的第二实施例。2.半导体器件的第二实施例图5是作为示出了包括本发明第二实施例的半导体器件中所使用的必要组件的 大体结构的结构图的截面图。在第二实施例的情况下，如图5的截面图所示，具有倒锥形状以外的其他倒悬形 状的结构体被形成为堆叠结构，该堆叠结构包括作为结构体下侧层且具有较小宽度的下绝 缘层33以及作为结构体上侧层且具有较大宽度的上绝缘层34。由于第二实施例中所含的其他结构分别与第一实施例中所含的相应结构相同，因此使用与第一实施例中的相应结构相同的附图标记来表示这些其他结构，并且不再说明这 些其他结构以避免重复解释。作为结构体下侧层的下绝缘层33可由与作为结构体上侧层的上绝缘层34相同的 材料制成。而另一种可选方案是，作为结构体下侧层的下绝缘层33也可由与作为结构体上 侧层的上绝缘层34不同的材料制成。例如，使用光致抗蚀剂LOL充当作为结构体下侧层的下绝缘层33，而使用AZ1500 正性抗蚀剂充当作为结构体上侧层的上绝缘层34。由于光致抗蚀剂LOL具有与AZ1500正 性抗蚀剂不同的曝光特性，因而通过利用下绝缘层33与上绝缘层34之间的曝光特性差异 可将作为结构体下侧层的下绝缘层33的宽度制成得不同于作为结构体上侧层的上绝缘层 34的宽度。在第二实施例的情况下，无需形成具有倒锥形状的单一结构体。因此，与第一实施 例相比，用于制造下绝缘层33的材料和用于制造上绝缘层34的材料可选自很多种类的可 用材料。第二实施例的结构体典型地按如下所述的方式予以形成。将上面提到的光致抗蚀剂LOL涂敷到如图3A的截面图所示的已经形成于基板21 上的有机半导体层M上，从而形成作为结构体下侧层的下绝缘层33。然后，将上面提及的AZ1500正性抗蚀剂涂敷在下绝缘层33上，以形成如图5的截 面图所示的作为结构体上侧层的上绝缘层；34。接着，进行曝光处理。利用该曝光处理，用于形成作为结构体下侧层的下绝缘层33 的光致抗蚀剂LOL比用于形成作为结构体上侧层的上绝缘层34的AZ1500正性抗蚀剂溶解 至略微更内侧。结果，如图5的截面图所示，形成了具有如下倒悬形状的结构体作为结构 体下侧层的下绝缘层33的壁面相对于作为结构体上侧层的上绝缘层34的壁面位于更内 侧。应注意的是，在由下绝缘层33和上绝缘层34构成的结构体的形成方法中，还可使 用稳定性抗蚀剂等作为用于形成该结构体的材料。稳定性抗蚀剂是这样一种抗蚀剂它在 利用热和/或光进行交联处理的过程中不会溶解于溶剂中。在如上所述已经形成具有倒悬形状的结构体之后，按照与第一实施例相同的方 式，在作为结构体上侧层的上绝缘层34上形成电极材料，该电极材料被上绝缘层34的外缘 截断，从而以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与上绝缘层34的相应外缘 位置对准的方式形成了源极电极25和漏极电极26。另外，第二实施例的结构体也可以采用另一种制造方法予以形成。根据该另一种制造方法，代替光致抗蚀剂LOL的是，将绝缘膜涂敷到如图3A的截 面图所示的已经形成于基板21上的有机半导体层M的整个表面上，并通过烧结处理而形 成作为结构体下侧层的下绝缘层33。在该另一种制造方法中，上述绝缘膜是能够溶解在水 中或氟系溶剂中的一种膜。该绝缘膜的典型示例是能够溶解在水溶剂中的PVA(聚乙烯醇) 膜。然后，将SU-8抗蚀剂涂敷到上述绝缘膜上，以便通过曝光处理来形成作为结构体 上侧层的上绝缘层34。接着，溶解上述绝缘膜使得形成如图5的截面图所示的结构体，该结构体具有如下的倒悬形状作为结构体下侧层的下绝缘层33的壁面相对于作为结构体上侧层的上绝 缘层34的壁面处于更内侧。在此情况下，作为结构体下侧层而形成的下绝缘层33起到用 于保护有机半导体层M的膜的作用。当根据如上所述的该另一种制造方法形成结构体时，水溶剂或氟系溶剂的使用不 会导致有机半导体层M劣化，因此作为结构体下侧层而形成的下绝缘层33起到用于保护 有机半导体层M的膜的作用。根据上述第二实施例，具有倒锥形状以外的其他倒悬形状的结构体作为由两层构 成的堆叠结构而被形成在如图3A的截面图所示已形成于基板21上的有机半导体层M上。 该堆叠结构的两层是作为结构体下侧层且具有较小宽度的下绝缘层33以及作为结构体上 侧层且具有较大宽度的上绝缘层34。接着，在作为结构体上侧层的上绝缘层34上形成电极 材料，该电极材料被上绝缘层34的外缘截断，从而以源极电极25的内端位置和漏极电极沈 的内端位置与上绝缘层34的相应外缘位置对准的方式形成了源极电极25和漏极电极26。因此，就像前述的第一实施例那样，通道长度Lch与结构体的图形化分辨率ra — 致。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现象， 也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体的相应外缘位置自对 准的方式来形成源极电极25和漏极电极26。3.半导体器件的第三实施例图6是作为示出了包括本发明第三实施例的半导体器件中所使用的必要组件的 大体结构的结构图的截面图。在第三实施例的情况下，代替第二实施例中所含的结构体的下绝缘层33(其作为 具有相对较小宽度的结构体下侧层)的是，形成了金属或半导体层35作为具有相对较小宽 度的结构体下侧层。接着在该金属或半导体层35上形成作为具有相对较大宽度的结构体 上侧层的上绝缘层34，由此形成了作为结构体的堆叠结构，该结构体具有由上绝缘层34以 及金属或半导体层35构成的倒悬形状。由于第三实施例中所含的其他结构与第二实施例中所含的相应结构相同，因此使 用与第二实施例中所含的相应结构相同的附图标记来表示这些其他结构，并且不再说明这 些其他结构以避免重复解释。金属或半导体层35可由诸如Al等金属或者诸如硅等半导体制成。第三实施例的结构体典型地按如下所述的方式予以形成。通过真空气相沉积工艺，将作为金属层的Al层涂敷到如图3A的截面图所示的已 经形成于基板21上的有机半导体层M上，以便形成作为结构体下侧层的金属或半导体层 35。然后，将AZ1500正性抗蚀剂涂敷到金属或半导体层35上，以便形成如图6的截面 图所示的作为结构体上侧层的上绝缘层；34。随后，利用蚀刻液来蚀刻上述Al层，从而对该Al层进行图形化处理。此时，通过 控制蚀刻时间来实施侧边蚀刻处理。结果，如图6的截面图所示，形成了具有如下倒悬形状 的结构体作为结构体下侧层的金属或半导体层35所用的Al层的壁面相对于作为结构体 上侧层的上绝缘层34的壁面处于更内侧。
根据上述第三实施例，具有倒锥形状以外的其他倒悬形状的结构体作为由两层构 成的堆叠结构而形成在如图3A的截面图所示的已形成于基板21上的有机半导体层M上。 该堆叠结构的两层是作为结构体下侧层且具有较小宽度的金属或半导体层35以及作为结 构体上侧层且具有较大宽度的上绝缘层34。如上所述在有机半导体层M上形成具有倒悬 形状的结构体之后，按照与第一实施例相同的方式，在作为结构体上侧层的上绝缘层34上 形成电极材料，该电极材料被上绝缘层34的外缘截断，从而以源极电极25内端位置和漏极 电极26的内端位置与作为结构体上侧层的上绝缘层34的相应外缘位置对准的方式形成了 源极电极25和漏极电极沈。因此，就像前述的第一实施例和第二实施例那样，通道长度Lch与结构体的图形 化分辨率I3R—致。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现象， 也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体的相应外缘位置自对 准的方式来形成源极电极25和漏极电极26。在第三实施例的变形例中，在有机半导体层M与金属或半导体层35之间设有薄 的绝缘膜。由该薄的绝缘膜和金属或半导体层35构成的堆叠结构形成了具有倒悬形状的 结构体的下侧层。在第三实施例的变形例的配置中用于制造上述薄的绝缘膜的材料是可溶解在水 溶剂或氟系溶剂中的绝缘膜。该绝缘膜的典型示例是可溶解在水溶剂中的PVA。第三实施例的变形例的结构体典型地可采用下面的制造方法予以形成。根据这种制造方法，将薄的绝缘膜涂敷到如图3A的截面图所示的已经形成于基 板21上的有机半导体层M的整个表面上，以便与稍后形成的金属或半导体层35 —起通过 烧结处理而形成结构体下侧层。在该制造方法中，上述薄的绝缘膜是可溶解在水溶剂或氟 系溶剂中的膜。该绝缘膜的典型示例是可溶解在水溶剂中的PVA。然后，通过真空气相沉积工艺在该薄的绝缘膜上形成要用作金属或半导体层35 的金属层所用的Al层。金属或半导体层35和该薄的绝缘膜作为上述的结构体下侧层。随后，将SU-8抗蚀剂涂敷到金属层所用的Al层上，以便通过曝光处理形成作为结 构体上侧层的上绝缘层34。接着，利用蚀刻液来蚀刻上述Al层，从而对该Al层进行图形化处理。此时，通过 控制蚀刻时间来实施侧边蚀刻处理。结果，如图6的截面图所示，形成具有如下倒悬形状的 结构体与上述薄的绝缘膜一起作为结构体下侧层的金属或半导体层35所用的Al层的壁 面相对于作为结构体上侧层的上绝缘层34的壁面处于更内侧。随后，使Al层外侧的上述薄的绝缘膜溶解，以便如图6的截面图所示形成具有如 下倒悬形状的结构体与Al层一起作为结构体下侧层的上述薄的绝缘膜的壁面相对于作 为结构体上侧层的上绝缘层34的壁面处于更内侧。也就是说，如图6的截面图所示，最终 的结构体具有这样的倒悬形状与用作金属或半导体层35的Al层一起用作结构体下侧层 的薄的绝缘膜跟作为结构体上侧层的上绝缘层34的宽度相比具有较小的宽度。4.半导体器件的第四实施例图7是作为示出了包括本发明第四实施例的半导体器件中所使用的必要组件的 大体结构的结构图的截面图。
第四实施例是通过在第三实施例中作为较小宽度的结构体下侧层的金属或半导 体层35与有机半导体层M之间形成有绝缘膜36而得到的。另外，源极电极25和漏极电极沈延伸得覆盖住绝缘膜36的相应端部的表面。由于第四实施例中所含的其他结构与第三实施例中所含的相应结构相同，因此使 用与第三实施例中所含的相应结构相同的附图标记来表示这些其他结构，并且不再说明这 些其他结构以避免重复解释。用于制造绝缘膜36的材料典型地是可溶解在水溶剂或氟系溶剂中的绝缘膜。可 溶解在水溶剂或氟系溶剂中的绝缘膜的典型示例是已在前面对第三实施例的变形例的说 明中提及的PVA(聚乙烯醇)。第四实施例的结构体典型地按照如下所述的方式予以形成。首先，在烧结处理过程中，将作为结构体最底层的绝缘膜36涂敷到如图3A的截面 图所示的已经形成于基板21上的有机半导体层M的整个表面上。绝缘膜36是可溶解在 水溶剂或氟系溶剂中的绝缘膜。该绝缘膜的典型示例是可溶解在水溶剂中的PVA。然后，通过真空气相沉积工艺在绝缘膜36上形成Al层，从而形成作为结构体下侧 层的金属或半导体层35。接着，将SU-8抗蚀剂涂敷到上述Al层上，以便通过曝光处理形成作为结构体上侧 层的上绝缘层34。随后，利用蚀刻液来蚀刻上述Al层，从而对该Al层进行图形化处理。此时，通过 控制蚀刻时间来实施侧边蚀刻处理。结果，如图7的截面图所示，形成了具有如下倒悬形状 的结构体作为结构体下侧层的金属或半导体层35所用的Al层的壁面相对于作为结构体 上侧层的上绝缘层34的壁面处于更内侧。接着，使用作为结构体最底层的绝缘膜36的图形作为掩模，通过采用反应离子蚀 刻(reactive ion etching, RIE)方法对绝缘膜36进行图形化处理。随后，通过采用真空气相沉积法或溅射法，用电极材料形成膜，从而在作为结构体 最底层的绝缘膜36上形成了由倾斜的气相沉积部分构成的电极材料。因此，以将源极电极 25和漏极电极沈分别叠置在作为结构体最底层的绝缘膜36的相应端部表面上的方式形成 了源极电极25和漏极电极26。应注意的是，第四实施例的结构体也可以采用另一种制造方法予以形成。例如，根据该另一种制造方法，使用可溶解在氟系溶剂中的绝缘膜来形成作为结 构体最底层的绝缘膜36。可溶解在氟系溶剂中的绝缘膜的典型示例是包含((；^力^化合 物(溶质)和C8作为主要成分的完全氟化物混合物(溶剂)。根据上述的第四实施例，具有倒锥形状以外的其他倒悬形状的结构体作为由三层 构成的堆叠结构而被形成在如图3A的截面图所示的已形成于基板21上的有机半导体层M 上。该堆叠结构的三层是作为结构体最底层的绝缘膜36、作为结构体下侧层且具有较小 宽度的金属或半导体层35以及作为结构体上侧层且具有较大宽度的上绝缘层34。接着，在 作为结构体上侧层的上绝缘层34上形成有电极材料，该电极材料被上绝缘层34的外缘截 断，从而以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与上绝缘层34的相应外缘位 置对准的方式形成了源极电极25和漏极电极26。因此，就像前述的第一 第三实施例那样，通道长度Lch与结构体的图形化分辨率ra—致。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现象， 也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体的相应外缘位置自对 准的方式来形成源极电极25和漏极电极26。另外，如上所述，第四实施例是通过在第三实施例中作为较小宽度的结构体下侧 层的金属或半导体层35与有机半导体层M之间形成有绝缘膜36而得到的。另外，源极电 极25和漏极电极沈分别延伸得覆盖住绝缘膜36的相应端部的表面。因此，如图7的截面 图所示，使用绝缘膜36、源极电极25和漏极电极沈能够覆盖住有机半导体层M的整个表 面。结果，第四实施例具有能够保护有机半导体层M使其免受损坏的优点。应注意的是，由于图7的截面图仅示出了第四实施例的截面，因此该图没有明确 地给出有机半导体层M的表面的其他部分是否被绝缘膜36、源极电极25和漏极电极沈覆 盖。为了利用绝缘膜36、源极电极25和漏极电极沈来覆盖住有机半导体层M的整个表 面，需要将与绝缘膜36、源极电极25及漏极电极沈匹配的俯视平面图形形成为比有机半导 体层M的俯视平面图形宽的图形。5.半导体器件的第五实施例图8是作为示出了包括本发明第五实施例的半导体器件中所使用的必要组件的 大体结构的结构图的俯视图。按照与图2的俯视图相同的方式，在图8的俯视图中将某些 部分分别用阴影部分示出。在上述的第一 第四实施例中，结构体被形成为这样的结构体其俯视平面图形 具有与栅极电极22的宽度相等的宽度或比栅极电极22的宽度略小的宽度。另一方面，在第五实施例的情况下，结构体31被形成为这样的结构体与栅极电 极22的宽度相比，该结构体的俯视平面图形具有非常小的宽度。如图8的俯视图所示，与栅极电极22的宽度相比，结构体31的俯视平面图形是具 有非常小宽度的纵向细长状图形。因此，能够减小通道长度Lch。另外，就像如图4的俯视图所示的那个变形例(第一实施例的变形例)那样，源极 电极25、漏极电极沈和电极材料层32每一者的宽度都比有机半导体层M的宽度大。因 此，有机半导体层M被结构体31、源极电极25和漏极电极沈覆盖着。在第五实施例的情 况下，通道宽度Wch等于有机半导体层M的宽度。更具体地，例如，有机半导体层M的俯视平面图形的尺寸设为100μπιΧ30μπι，而 结构体31的俯视平面图形的尺寸设为5 μ mX 120 μ m。根据上述第五实施例，结构体31按照如下方式形成在有机半导体层M上源极电 极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体31的相应外缘位置对准。因此，就像前述的第一 第四实施例那样，通道长度Lch与结构体31的图形化分 辨率ra—致。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体31之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现 象，也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体31的相应外缘位 置自对准的方式来形成源极电极25和漏极电极26。此外，在第五实施例的情况下，整个有机半导体层M被结构体31、源极电极25和 漏极电极26覆盖着。因此，第五实施例具有能够保护有机半导体层M使其免受损坏的优点ο6.半导体器件的第六实施例图9是作为示出了包括本发明第六实施例的半导体器件中所使用的必要组件的 大体结构的结构图的俯视图。按照与图2的俯视图相同的方式，在图9的俯视图中将某些 部分分别用阴影部分示出。在第六实施例的情况下，跟第五实施例的情况一样，结构体31被形成为这样的结 构体与栅极电极22的宽度相比较，该结构体的俯视平面图形具有非常小的宽度。如图9的俯视图所示，与栅极电极22的宽度相比较，结构体31的俯视平面图形是 具有非常小宽度的纵向细长状图形。因此，能够减小通道长度Lch。另外，源极电极25、漏极电极沈和电极材料层32中的每一者都形成为其俯视平面 图形具有较大宽度的元件。除此之外，结构体31的纵向长度略大于有机半导体层M的宽 度，而源极电极25、漏极电极26和电极材料层32中的每一者的宽度都略小于有机半导体层 24的宽度。在第六实施例的情况下，通道宽度Wch等于源极电极25和漏极电极沈每一者 的宽度。更具体地，例如，有机半导体层M的俯视平面图形的尺寸设为ΙΟΟμπιΧΙΟΟμπι， 而结构体31的俯视平面图形的尺寸设为5 μ mX 110 μ m。在此情况下，可将源极电极25和 漏极电极26每一者的宽度设为90 μ m。因此，通道宽度Wch也可以设成90 μ m。根据上述第六实施例，结构体31按照如下方式形成在有机半导体层M上源极电 极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体31的相应外缘位置对准。因此，就像前述的第一 第五实施例那样，通道长度Lch与结构体31的图形化分 辨率ra—致。于是，便不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体31之后基板21发生膨胀并且/或者出现了其他现 象，也能够以源极电极25的内端位置和漏极电极沈的内端位置与结构体31的相应外缘位 置自对准的方式来形成源极电极25和漏极电极26。此外，在第六实施例的情况下，通道宽度Wch等于源极电极25和漏极电极沈每一 者的宽度，但小于有机半导体层M的宽度。因此，由于用作有机薄膜晶体管的通道的部分没有延伸到有机半导体层M的边 缘，因而几乎不会形成寄生晶体管。上述第一 第六实施例以及作为某些实施例的变形例而在前面说明过的各变形 例中的任一者的半导体器件，可用作设置在用于显示图像的显示装置的底板上的半导体器 件。使用半导体器件的显示装置典型地可按照如下方式制造出来。首先，采用先前在对上述第一 第六实施例以及作为某些实施例的变形例而在前 面描述过的各变形例进行的说明中已经解释过的器件形成方法，形成使用有机TFT的半导 体器件。接着，向上述半导体器件涂敷通常具有感光性的材料(该材料作为用于制造层间 绝缘膜的材料)，以便形成层间绝缘膜。随后，采用光刻技术，以穿过上述层间绝缘膜的方式形成用于连接电极和导线的 贯穿孔。
然后，在上述层间绝缘膜的整个表面上形成金属膜，该金属膜填充了各贯穿孔。接 着，通过采用光刻技术对该金属膜进行图形化处理来继续进行形成过程，以便将设置于上 侧层上的电极/布线连接至设置于下侧层上的电极/布线。该设置于上侧层上的电极的典 型示例是像素电极。以上述方式，能够制造出显示装置的底板。7.本发明显示装置的实施例图10是示出了本发明实施例的显示装置1的结构的图。图10所示出的显示装置1的典型示例是液晶显示装置和电气泳动型(electrical permanent)显示装置。显示装置1包括在驱动侧的基板3以及设置在基板3上的显示区域 3a和周边区域北。在显示区域3a中，沿水平方向布置有多条扫描线5并沿垂直方向布置有多条信号 线7。显示区域3a用作像素阵列部，该像素阵列部包括多个分别设置在每条扫描线5与每 条信号线7的交点处的像素a。另外，每个像素a都连接至沿与扫描线5平行的方向布置着 的公共线9。另一方面，在周边区域北中，设有扫描线驱动电路恥和信号线驱动电路7b。扫描 线驱动电路恥是用于驱动扫描线5以进行扫描操作的电路。信号线驱动电路7b是用于向 信号线7提供视频信号(也称作输入信号)的电路。该视频信号是输送亮度信息的信号。每个像素a都具有像素电路，该像素电路使用了作为开关器件的薄膜晶体管Tr并 使用了信号保持电容Cs。另外，像素a还包括与像素电路中所含的如下节点相连接的像素 电极11 该节点是用于将薄膜晶体管连接至信号保持电容Cs的节点。应注意的是，如参照截面图和俯视图在后面详细说明的那样，像素电极11形成在 用于覆盖像素电路的层间绝缘膜上。薄膜晶体管Tr是本发明半导体器件中所含的有机TFT。薄膜晶体管Tr的栅极电 极与扫描线5连接，而薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极中的某一者与信号线7连接。 另一方面，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极中的另一者连接至信号保持电容Cs与像 素电极11的两个节点中的某一个节点。信号保持电容Cs的两个节点中的另一个节点与公 共线9相连接。在下面的说明中，信号保持电容Cs的某一个节点也称作信号保持电容Cs 的上侧节点7c，而信号保持电容Cs的另一个节点也称作信号保持电容Cs的下侧节点9c。应注意的是，公共线9连接至设在基板3另一侧上的共用电极。然而，图10的图 中没有图示出连接至设在基板3另一侧上的共用电极的公共线9的上述连接。在像素a的配置中，通过出现在扫描线5上的有源信号使薄膜晶体管Tr处于接通 状态，从而将出现在信号线7上的视频信号提供给信号保持电容Cs。该视频信号于是被存 储在信号保持电容Cs中。接着，将与存储在信号保持电容Cs中的视频信号的大小对应的 电压提供给像素电极11。在上述电路配置中，上述多个像素a的像素电路关于扫描线5对称地布置着。更 具体地，上述多个像素a的像素电路关于与扫描线5平行的方向对称地布置着。另外，上述多个像素a的像素电路还关于信号线7对称地布置着。更具体地，上述 多个像素a的像素电路关于与信号线7平行的方向对称地布置着。因此，像素a的像素电极11与该同一像素a的像素电路相连接的连接点位于在扫描线5延伸方向上相邻的像素a之间的中间位置处，并且在扫描线5延伸方向上相邻的像 素a之间的中间位置也是在信号线7延伸方向上相邻的像素a之间的中间位置。另外，在上述电路配置中，夹持于两条相邻扫描线5之间的两个相邻像素a共用公 共线9，因此，公共线9的数量是现有电路配置中公共线9数量的一半。应注意的是，可以将像素电路布局的尺寸和位置改变成任何其他布局，只要像素a 的像素电极11与该同一像素a的像素电路相连接的连接点位于像素a之间的中间位置处 且这些像素a的部件关于扫描线5和信号线7对称地布置即可。像素a的部件包括位于该 像素a中的电极和节点。作为像素电路配置的上述配置只是典型配置。也就是说，视需要可将像素电路配 置成包括另一电容元件或多个晶体管。另外，根据像素电路的变化，可将该像素电路变化所 需要的驱动电路添加到周边区域北。接着，图11是示出了在通过图10所示的本发明实施例来实现的显示装置1中所 使用的各部分的俯视图。另一方面，图12A和图12B是多个截面图，其中每个截面图都示出 了图11的俯视图所示的显示装置1。更具体地说，图12A是示出了图11的俯视图中所示的 截面A-A'的截面图，而图12B是示出了图11的俯视图中所示的截面B-B'的截面图。下面参照图11的俯视图及图12A和图12B的截面图来说明显示装置1的层结 构。应注意的是，作为示例，假设是150dpi的像素a。下面的说明解释了其中像素a具有约 170 μ m见方的布局中的层结构。如图11的俯视图及图12A和图12B的截面图所示，在设置于驱动侧的基板3上的 第一层中，设有相互平行的扫描线5和公共线9。每条公共线9位于两条相邻扫描线5之 间，从而形成了由一条公共线9和两条相邻扫描线5这样三条线构成的组。在每个像素a中，薄膜晶体管Tr的栅极电极5g沿着朝向公共线9的方向自扫描 线5开始延伸。另外，在每个像素a中，信号保持电容Cs的下侧节点9c沿着朝向分别设置在公共 线9两侧的扫描线5的两个方向自公共线9开始延伸。也就是说，信号保持电容Cs的下侧 节点9c沿着分别朝向位于公共线9两侧的两个像素a的两个方向自公共线9开始延伸。除此之外，仅在图12A和图12B的截面图中示出的栅极绝缘膜101被设置为覆盖 扫描线5和公共线9。在栅极绝缘膜101上的第二层中，设有信号线7、薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极 电极7sd以及信号保持电容Cs的上侧节点7c。在每个像素a中，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的某一者自信号线 7开始延伸。另外，在每个像素a中，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的另一者以 及信号保持电容Cs的上侧节点7c被形成为连续图形。如上所述，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的某一者自信号线7开始 延伸。这里，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的所述某一者向两条信号线7的 内侧延伸。如上所述，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的另一者以及信号保持电 容Cs的上侧节点7c被形成为连续图形。这里，薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的所述另一者接线至在夹持于两条信号线7之间的位置处的共用公共线9的四个像素a 之间的中心。由薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的所述另一者以及信号保持 电容Cs的上侧节点7c形成的连续图形作为下面要说明的用于将薄膜晶体管Tr的源极电 极及漏极电极7sd中的另一者以及信号保持电容Cs的上侧节点7c连接至像素电极11的 部分。如上所述，在本实施例中，由薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd中的另一 者以及信号保持电容Cs的上侧节点7c形成的连续图形作为用于将薄膜晶体管Tr的源极 电极及漏极电极7sd中的另一者以及信号保持电容Cs的上侧节点7c连接至像素电极11 的部分。本实施例被配置成将该连续图形设在上面提及的四个像素之间的中心处。另外，在每个像素a中在薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd之间，在如下 的位置处设置有要作为薄膜晶体管Tr的活性区域的有机半导体层103 在该位置处，有机 半导体层103将会与薄膜晶体管Tr的栅极电极5g —起形成堆叠结构。也就是说，薄膜晶 体管Tr的源极电极及漏极电极7sd已经分别形成在有机半导体层103左端及右端的表面 上。薄膜晶体管Tr的活性区域对应于前面提及的源极区域、通道区域和漏极区域。除此之外，在每个像素a中，在有机半导体层103上形成有具有倒锥形状的结构体 104，并且在该结构体104上形成有由与用于制造薄膜晶体管Tr的源极电极及漏极电极7sd 的材料相同的材料形成的电极材料层106。也就是说，显示装置1中所使用的薄膜晶体管 Tr具有与前面说明的由本发明第一实施例实现的半导体器件相同的配置。然后，形成有覆盖像素电路的层间绝缘膜105，该像素电路含有上述这种薄膜晶体 管Tr和信号保持电容Cs。所期望的是，层间绝缘膜105由这样的厚膜制成使得在像素电路与形成于该像 素电路上的像素电极11之间不会形成寄生电容，并且所期望的是，将层间绝缘膜105形成 得具有平坦表面。这里，特别地，在层间绝缘膜105上形成有在四个像素a上散布开的多个连接孔 10fe。在各个连接孔10 的底部，作为多个彼此相邻的像素电路的一部分，如上所述位于 四个像素a之间的中心处的四个上侧节点7c分别处于露出状态。也就是说，在一个连接孔 105a内部，分别位于四个像素a的四个像素电路之一中的四个上侧节点7c处于露出状态。较佳的是，将每个连接孔10 的尺寸设为如下范围内的一值该范围内的值使得 能够提供与四个上侧节点7c的充分连接。如果考虑像素开口，则期望提供尽可能小的开口 面积。也就是说，期望提供尽可能小的开口形状。例如，在假设像素a具有约170 μ m见方 的布局中，优选以IlOym 130μπι范围内的开口直径形成每个连接孔10fe。然后，在层间绝缘膜105上的第三层中，以阵列形式形成有像素电极11。在设置于 层间绝缘膜105中的连接孔10 的底部处，像素电极11与像素电路中所含的信号保持电 容Cs的上侧节点7c在一一对应的基础上进行连接。因此，在一个连接孔10 内部，四个 像素电极11的端部处于与上侧节点7c的顶部直接连接的状态。由于栅极绝缘膜101设置于上侧节点7c与公共线9之间，因此可以保证像素电极 11与公共线9之间的绝缘。应注意的是，如果要将显示装置1用作例如液晶显示装置，则利用在图11的俯视 图及图12A和图12B的截面图中均未示出的取向膜来覆盖住像素电极11。
然后，在驱动侧的基板3上的用于形成像素电极11的表面侧上设置有对置基板。 应注意的是，对置基板本身没有在图11的俯视图及图12A和图12B的截面图中示出。在对 置基板上的与像素电极11相面对的表面上，设有被全部像素a共用的共用电极。另外，如果要将显示装置1用作例如液晶显示装置，则设有覆盖住共用电极的取 向膜。此外，在分别为像素电极11和共用电极提供的两个基板之间，通过取向膜来夹持并 保持着诸如聚合物分散型晶体层等液晶层。另一方面，如果要将显示装置1用作电气泳动型显示装置，则在分别为像素电极 11和共用电极而提供的两个基板之间，夹持并保持着微胶囊(microcapsule)。该微胶囊是 这样的微胶囊该微胶囊中到处都散布有在硅离子中的带静电石墨微粒和氧化钛微粒。本实施例的显示装置1可按如下方式制造出来。首先，准备在驱动侧的基板3。作为基板3，可以使用由PES(聚醚砜)制成的塑料基板。在塑料基板的情况下，可以使用任何其他种类的塑料作为制造基板用材料。其他 种类的塑料通常是PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PI (聚酰亚胺)、PC(聚碳酸酯)、PAR(聚 丙烯酸酯)、PEEK (聚醚醚酮)、PPS (聚苯硫醚)或PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)。另外，可以使用玻璃箔或金属箔作为基板3。然后，为了在基板3上形成第一层的各布线的图形，进行图形化处理。上述各布线 包括扫描线5、从扫描线5延伸的栅极电极5g(作为薄膜晶体管Tr的栅极电极5g)、公共线 9以及从公共线9延伸而得到的下侧节点9c (作为信号保持电容Cs的下侧节点9c)。通过例如染料涂敷方法，向基板3的上表面涂敷银墨料。然后，在150°C的温度下 进行热处理，从而形成由银制成的具有50nm的厚度的导电膜。接着，通过采用丝网印刷方法，在该导电膜上形成抗蚀剂墨料的图形。随后，将印刷好的抗蚀剂墨料图形用作掩模，利用银蚀刻液来进行湿式蚀刻处理， 以便对导电膜进行图形化处理。结果，形成了第一层的各布线的上述图形。应注意的是，作为要用作蚀刻掩模的抗蚀剂墨料图形的形成方法，可以采用喷墨 法、光刻法或激光绘制法。另外，通过采用喷墨法、丝网印刷法、微接触印刷法或胶版印刷法 可进行直接的图形化处理。然而，为了保证上述第一层的各布线的图形与之后作为其他布 线和电极的层而形成的上侧层之间的良好绝缘，期望的是形成这样的栅极电极5g:其具有 作为另一表面的平坦表面，且具有尽可能小的膜厚度(例如厚度不超过IOOnm)。另外，作为用于制备第一层的各布线的材料，可以使用银以外的其他材料。银以外 的其他材料的典型示例是诸如金、钼、钯、铜、镍和铝等金属。银以外的其他材料的另一典 型示例是导电有机材料。该导电有机材料的典型示例是聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)/聚 (4-苯乙烯磺酸)[PED0T/PSS]；和聚苯胺(PANI)。然后，形成覆盖该第一层各布线的栅极绝缘膜101。通过例如染料涂敷方法，向第一层各布线涂敷一种称作PVP (聚乙烯苯酚)的交联 高分子材料，并在150°C的温度下进行热处理，从而形成栅极绝缘膜101。由于薄膜晶体管Tr在低电压下工作，因而期望形成这样的栅极绝缘膜，即具有 不大于1 μ m的厚度且具有平坦表面的膜。除了上面提及的染料涂敷方法之外，用于形成这种栅极绝缘膜101的方法还有凹版涂敷法、辊式涂敷法、吻合式涂敷法、刀式涂敷法、狭缝涂敷法、刮刀涂敷法、旋转涂敷 方法和喷墨法。另外，除了上面提及的PVP之外，可用于制造栅极绝缘膜101的材料还有聚酰亚 胺、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸脂、聚乙烯醇、环氧树脂和酚醛树脂。然后，在将要由有机半导体层103与薄膜晶体管Tr的栅极电极5g —起形成堆叠 结构的位置处，将有机半导体层103形成在栅极绝缘膜101上。之后，在有机半导体层103的中心处，形成由绝缘材料制成的具有倒锥形状的结 构体104。接着，在形成电极材料层之后，对该电极材料层进行图形化处理。结果，在结构体 104上形成了电极材料层106。另外，作为第二层的各布线，还形成了信号线7、薄膜晶体管 Tr的源极电极及漏极电极7sd和信号保持电容Cs的上侧节点7c的图形。这些组件(S卩，有机半导体层103、结构体104、电极材料层106和第二层的各布 线)中的每一者都可通过与上述第一实施例的半导体器件的制造方法相同的制造方法来 形成。然后，形成覆盖住有机半导体层103、结构体104、电极材料层106和第二层的各布 线的层间绝缘膜105。通过采用例如丝网印刷法来进行图形化处理，从而按照具有预先设计的连接孔 105a的形状形成层间绝缘膜105。如图11的俯视图所示，如果假定150dpi的像素且该像素 具有170 μ m见方，首先，利用具有150 μ m见方的乳剂图形的丝网版(screen version)来 印制由聚酰亚胺制成的树脂浆料。此时，该树脂浆料以乳剂图形覆盖住位于四个像素a之 间的中心处的上侧节点7c的方式而被印制。接着，在120°C的温度下对该树脂浆料进行烧结处理。结果，在印刷过程中形成了具有在四个像素a上散布开的连接孔10 的层间绝缘 膜105，另外，位于四个像素a中心处的上侧节点7c在连接孔10 的底部暴露出来。应注意的是，如果乳剂图形具有150 μ m见方，所印制的树脂浆料的粘度在烧结时 就会减小，结果就会使乳剂图形在基板3上的下垂。因此，将连接孔10 形成为其开口直 径被减小到ΙΙΟμ 130 μ m见方范围内的图形。另外，如果在印刷过程中使用诸如网孔数为640或840等的高精确度丝网时，就能 够保证重复印刷过程的可靠性，除此之外，还能够减小乳剂图形的尺寸。因而，能够形成具 有约100 μ m见方的开口直径的连接孔105a，并能制造出用作200dpi以上高清晰度显示装 置1的驱动基板的显示底板。作为在印刷过程中使用的树脂浆料，除了可以使用上述材料外，还可以使用环氧 树脂、聚酯树脂、苯酚树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或其他种类的树脂。然而，在具有底栅结构的薄膜晶体管Tr的情形下，层间绝缘膜105形成在有机半 导体层103上。因此，期望的是，选择这样的树脂材料该树脂材料不会使薄膜晶体管Tr的 特性由于该树脂浆料中所包含的溶剂或者由于对该树脂材料进行的热处理而发生劣化。应注意的是，在形成层间绝缘膜105时所采用的方法不一定是丝网印刷法。也就 是说，也可采用丝网印刷法以外的其他方法来形成层间绝缘膜105。丝网印刷法以外的其他 方法的典型示例是上面提及的喷墨法和分配器法。
然后，在层间绝缘膜105上，按如下方式形成像素电极11的图形各像素电极11 在连接孔105的底部处与各信号保持电容Cs的上侧节点7c独立连接。根据利用例如导电浆料的丝网印刷法，进行图形形成工艺以形成像素电极11。作 为导电浆料，例如可以使用银浆，例如由Fujikura Kasei公司制造的银浆(商品名称为 XA-9024的银浆)。在实施丝网印刷过程之后，在150°C下进行热处理。应注意的是，在此 情况下，通过进行图形化处理在连接孔10 的内部形成像素电极11。因此，连接孔10 极少会被像素电极11封住。结果，由于有空气留在连接孔10 内部，因而在加热硬化处理 之后能够避免与像素电路的不良连接。对于详细内容，建议读者参考日本专利特许公报第 2001-274547 号。作为用于形成像素电极11的导电浆料，可以使用银浆以外的其他浆料。银浆以外 的其他浆料的典型示例是金浆、钼浆、钯浆、铜浆、镍浆和通过将金、钼、钯、铜和/或镍进行 混合而得到的合金材料的浆料。另外，作为用于形成像素电极11的方法，还可以采用丝网印刷法以外的其他方 法。例如，可以在通过采用喷墨法、丝网印刷法、微接触印刷法或胶版印刷法而实施的直接 图形化处理过程中形成像素电极11。除此之外，作为在制造像素电极11时所使用的材料，可根据在形成像素电极11时 所采用的方法来选择金属或导电有机材料。导电有机材料的典型示例是聚(3，4_亚乙二氧 基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)[PED0T/PSS]和聚苯胺(PANI)。然后，如果要将显示装置1用作液晶显示装置，则形成覆盖住像素电极11的取向 膜以完成驱动基板的形成过程。接着，将液晶层形成得被夹持于并被保持在驱动基板与驱 动基板对置基板之间，由此完成显示装置1的形成过程。驱动基板对置基板作为覆盖住共 用电极的取向膜而被形成在该共用电极上。另一方面，如果要将显示装置1用作电气泳动型显示装置，则在两个基板(即，分 别是为了形成像素电极11而提供的驱动基板和为了形成共用电极而提供的驱动基板对置 基板)之间夹持或保持有微胶囊，由此完成显示装置1的形成过程。在通过作为本发明实施例的上述实施例而实现的显示装置1中，作为薄膜晶体管 Tr的有机TFT具有与本发明第一实施例的半导体器件中所使用的TFT的结构相同的结构。 因此，能够以源极电极及漏极电极7sd的内端位置与结构体104的相应外缘位置对准的方 式来形成源极电极及漏极电极7sd。结果，薄膜晶体管Tr的通道长度Lch与结构体104的图形化分辨率冊一致，因此， 不再需要增大设计余量。另外，即使在已经形成结构体104之后基板3发生膨胀并且/或者出现了其他现 象，也能够以源极电极及漏极电极7sd的内端位置与结构体104的相应外缘位置自对准的 方式来形成源极电极及漏极电极7sd。因此，能够以高精度将显示装置1中所使用的薄膜晶体管Tr形成得具有预定的通 道长度Lch。因此，能够提高显示装置1的性能并能增大显示装置1中所使用的薄膜晶体管 Tr的产率。另外，能够减小设计余量，并因而能够使像素小型化，所以可增大在显示装置1中 所使用的像素a的数量。
如上所述，在上述的用于实施由本发明提供的显示装置1的实施例中，作为薄膜 晶体管Tr的有机TFT与本发明第一实施例的半导体器件中所使用的TFT具有相同的结构。在本发明提供的显示装置1中，可以采用与本发明第一 第六实施例任一者中的 半导体器件相同的结构、或者与某些实施例的变形例中的半导体器件相同的结构。作为另 一种候选方案，可将本发明提供的显示装置1设计成任何其他配置，只要该其他配置可以 使用落入本发明半导体器件范围内的半导体器件即可。另外，本发明提供的显示装置1的范围不限于作为显示装置1的实施例的配置而 在图10 图12B中示出的那些配置。也就是说，本发明提供的显示装置1可被实现为任何 其他显示装置，只要该其他显示装置包括用作上述薄膜晶体管Tr的有机TFT即可。例如， 图10 图12B中所示的实施例实现了这样的显示装置1 在该显示装置1中，将本发明提 供的半导体器件应用到该显示装置1中所使用的电路上，且该显示装置1通过采用有源矩 阵技术而被驱动。然而应该注意的是，本发明也可适用于与该显示装置1不同的显示装置。除此之外，本发明提供的半导体器件不仅可用在显示装置中，还可用在诸如传感 器和RFID(射频识别)标签应用等用途的集成电路中。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利 要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
1.一种半导体器件，其含有薄膜晶体管，所述半导体器件包括 所述薄膜晶体管的栅极电极；栅极绝缘膜，它形成得覆盖着所述栅极电极；有机半导体层，它形成在所述栅极绝缘膜上，作为含有所述薄膜晶体管的源极区域、通 道区域和漏极区域的层；结构体，它形成在所述有机半导体层上；源极电极，它起始于所述栅极绝缘膜的某一端上表面，并终止于在所述结构体外侧的 位置处的作为所述有机半导体层的某一端上表面的上表面；漏极电极，它起始于所述栅极绝缘膜的另一端上表面，并终止于在所述结构体外侧的 位置处的作为所述有机半导体层的另一端上表面的上表面；以及电极材料层，它形成在所述结构体上，并由与所述源极电极及所述漏极电极相同的材 料制成。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述结构体具有倒悬形状，所述倒悬形状具有在所述有机半导体层侧的表面和在所述 电极材料层侧的表面；并且在所述有机半导体层侧的所述表面的面积小于在所述电极材料层侧的所述表面的面积。
3.如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述结构体具有倒锥形式的倒悬形状，所述 倒锥形式具有倾斜的侧壁面。
4.如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述结构体具有被形成为堆叠结构的倒悬形状，所述堆叠结构具有包括下层和上层的 多个层；并且所述下层的侧壁所处的侧边位置比所述上层的侧壁所处的侧边位置更靠内。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其中，用于形成所述结构体的所述堆叠结构的所 述多个层中的每一层都由绝缘材料制成。
6.如权利要求4所述的半导体器件，其中，在用于形成所述结构体的所述堆叠结构的 所述多个层中，所述下层由金属或半导体制成，而所述上层由绝缘层制成。
7.如权利要求6所述的半导体器件，其中，在所述有机半导体层与所述结构体的所述 下层之间形成有绝缘膜。
8.如权利要求7所述的半导体器件，其中，所述源极电极和所述漏极电极延伸至所述 绝缘膜的端部上表面。
9.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述有机半导体层整个地被所述结构体、所 述源极电极和所述漏极电极覆盖着。
10.一种显示装置，其包括含有薄膜晶体管的半导体器件、含有所述半导体器件的底 板、以及用于显示图像的显示面板，其中，所述半导体器件具体使用了如下构成部分 所述薄膜晶体管的栅极电极； 栅极绝缘膜，它形成得覆盖着所述栅极电极；有机半导体层，它形成在所述栅极绝缘膜上，作为含有所述薄膜晶体管的源极区域、通道区域和漏极区域的层；结构体，它形成在所述有机半导体层上；源极电极，它起始于所述栅极绝缘膜的某一端上表面，并终止于在所述结构体外侧的 位置处的作为所述有机半导体层的某一端上表面的上表面；漏极电极，它起始于所述栅极绝缘膜的另一端上表面，并终止于在所述结构体外侧的 位置处的作为所述有机半导体层的另一端上表面的上表面；以及电极材料层，它形成在所述结构体上，并由与所述源极电极及所述漏极电极相同的材 料制成。
全文摘要
本发明公开了半导体器件及使用该半导体器件的显示装置。所述半导体器件使用了薄膜晶体管。另外，所述半导体器件具有所述薄膜晶体管的栅极电极；形成得覆盖住所述栅极电极的栅极绝缘膜；形成在所述栅极绝缘膜上的有机半导体层；形成在所述有机半导体层上的结构体；起始于所述栅极绝缘膜的上表面并终止于所述有机半导体层的上表面的源极电极及漏极电极；和形成在所述结构体上的电极材料层。本发明的半导体器件能够高精度地被形成为具有预定通道长度的器件，并能够提高显示装置的性能、增大半导体器件的产率。另外，还能够减少半导体器件的设计余量、使半导体器件小型化，从而增大在显示装置中所使用的像素数量。
文档编号H01L51/05GK102097589SQ20101052486
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年11月5日
发明者小野秀树, 野元章裕 申请人:索尼公司