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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors und ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Verwendung desselben, das einen von hinten belichtenden Prozess zum Bilden einer aktiven Schicht anwendet.
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Der Entwicklung von Polyacetylen folgend, das ein konjugiertes organisches Polymer ist, das Halbleitereigenschaften zeigt, wurden organische Halbleiter wegen ihrer vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf Einfachheit des Bildens einer Schicht, Flexibilität, Leitfähigkeit und niedrigen Herstellungskosten aktiv studiert. Ein organischer Halbleiter kann in einer elektronischen Vorrichtung oder einer optischen Vorrichtung angewendet werden.
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Unter Vorrichtungen, die das halbleitende Polymer verwenden, ist ein organischer Dünnschichttransistor (OTFT), der ein organisches Material anwendet, im Fokus vieler laufender Forschungsprojekte. Im Allgemeinen weist ein OTFT eine ähnliche Struktur wie ein Si-TFT auf, und ein OTFT wendet ein organisches Material in einem Halbleiterbereich an, anstatt von Si.
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Ein OTFT weist viele Vorteile auf, indem eine dünne Schicht durch einen Druckprozess bei Atmosphärendruck gebildet werden kann, anstatt durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD), die einen sub-atmosphärischen Druck zum Bilden des existierenden Si-Dünnschicht benötigt, ein Rolle-auf-Rolle-Prozess unter Verwendung eines Plastiksubstrats durchgeführt werden kann, und ein Transistor mit geringen Kosten implementiert werden kann.
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Die 1A bis 1E sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors (OTFT) gemäß dem Stand der Technik zeigen. In 1A weist ein Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß dem Stand der Technik das Vorbereiten eines transparenten Substrats 10 auf. Insbesondere wird ein erstes Metall zum Bilden einer Gateelektrode 11 unter Verwendung eines Photolithographieprozesses aufgetragen und strukturiert. Der Photolithographieprozess weist einen Photoresistschicht-Auftragungsprozess zum Auftragen einer Photoresistschicht auf einer Ätzobjektschicht, auf die eine Struktur zu bilden ist, einen Belichtungsprozess zum Ausrichten einer Maske auf der Photoresistschicht und Bestrahlen mit Licht durch eine Maske hindurch, einen Entwicklungsprozess zum Bilden einer Photoresiststruktur auf der Ätzobjektschicht, indem die bestrahlten Abschnitte der Photoresistschicht unter Verwendung eines Entwicklers entfernt werden, einen Ätzprozess zum Bilden einer gewünschten Struktur, indem die Ätzobjektschicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske geätzt wird, und einen Abziehprozess zum Entfernen der auf der Struktur verbleibenden Photoresiststruktur auf. Zum Beispiel ist das erste Metall die Ätzobjektschicht, und die Gateelektrode 11 wird strukturiert wenn das erste Metall geätzt wird.
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Nachfolgend wird zum Bilden einer Gate-Isolationsschicht 13 SiNx oder SiOx auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 10, einschließlich der Gateelektrode 11, unter Verwendung eines plasmaunterstützten CVD-Verfahrens abgeschieden.
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In 1B wird ein organisches Material mit einer niedrigen Molekülanzahl, wie z. B. Pentazen, auf einer Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 13 abgeschieden, um eine aktive Struktur 15 auf einem Abschnitt der Gate-Isolationsschicht 13 zu bilden, der der Gateelektrode 11 entspricht. Da eine Photoresistschicht elektrische Eigenschaften des Pentazens ändert, kann ein herkömmlicher Photolithographieprozess nicht verwendet werden. Daher wird die aktive Struktur 15 unter Verwendung einer Schattenmaske gebildet. Die Schattenmaske weist bestimmte Regionen auf, die offen sind, um das Bilden einer Struktur zu erlauben, und hat ein Konzept, das von einer Maske, die für einen herkömmlichen Belichtungsprozess verwendet wird, unterschiedlich ist. Zum Beispiel ist die Maske, die für den herkömmlichen Belichtungsprozess verwendet wird, in Regionen zum Blockieren von Licht oder Durchlassen von Licht geteilt, wohingegen die Schattenmaske in den offenen Bereich und einen geschlossenen Bereich geteilt ist, so dass ein Material zum Bilden einer Struktur nur durch den offenen Bereich hindurch abgeschieden wird, um die gleiche Struktur zu bilden, wie die des offenen Bereichs. Jedoch weist eine Struktur, die unter Verwendung der Schattenmaske gebildet wird, im Vergleich zu einer Struktur, die unter Verwendung der herkömmlichen Maske strukturiert wurde, eine weniger große Präzision auf.
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Wie in 1C gezeigt, wird ein zweites Metall auf der aktiven Schicht 15 abgeschieden und zum Bilden von Source- und Drainelektroden 16 bzw. 17 auf der aktiven Schicht 15 strukturiert. Insbesondere wird das zweite Metall unter Verwendung des Photolithographieprozesses strukturiert, um die Source- und Drainelektroden 16 bzw. 17 wie die Gateelektrode 11 zu bilden.
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In 1D wird zum Bilden einer Passivierungsschicht 18 eine anorganische Schicht oder eine organische Schicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats, einschließlich der Source- und Drainelektroden 16 bzw. 17, abgeschieden. Die Passivierungsschicht 18 wird unter Verwendung des Photolithographieprozesses strukturiert, um ein Kontaktloch 19 zu bilden, das einen Abschnitt der Drainelektrode 17 freilegt.
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Ferner wird, wie in 1E gezeigt ist, ein transparentes leitfähiges Material, wie z. B. ITO, auf der gesamten Oberfläche des Substrats 10, einschließlich des Kontaktlochs 9, abgeschieden, und zum Bilden einer Pixelelektrode 20, die an die Drainelektrode 17 durch das Kontraktloch 19 hindurch elektrisch angeschlossen ist, strukturiert. Das transparente leitfähige Material wird zum Bilden des Kontaktloches 19 unter Verwendung des Photolithographieprozesses strukturiert.
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Jedoch ist, da das Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß dem Stand der Technik zum Bilden der aktiven Schicht eine Schattenmaske benötigt, die Genauigkeit der aktiven Schicht reduziert und die Anzahl von Maskenanwendungen erhöht. Daher sinkt eine Herstellungseffizienz und elektrische Eigenschaften des OTFTs sind herabgesetzt.
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In dem Dokument von Hyodo, T. u. a.: „Self-Aligned Organic Field-Effect Transistors Using Back Surface Exposure Method”, in Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 4B, 2004; S. 2323–2325 ist ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors bekannt.
DE 101 16 876 A1 offenbart ebenfalls ein Herstellungsverfahren eines Dünnschichttransistors, wobei Dotierstoffe in einer organischen Schicht durch Bestrahlung von der Rückseite aktiviert werden.
WO 02/091 455 A1 offenbart eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, wobei eine Photoresiststruktur von der Rückseite bestrahlt wird und eine Gateelektrode über dem Kanalbereich gebildet wird.
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Folglich ist die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors und ein Herstellungsverfahrens einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Verwendung desselben gerichtet, die eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik überwinden.
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Ein Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Herstellungsverfahrens eines organischen Dünnschichttransistors (OTFT) der eine akkurate Struktur bildet.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Herstellungsverfahrens eines OTFTs mit einem vereinfachten Herstellungsprozess, indem auf eine Schattenmaske verzichtet wird und die Anzahl von Masken reduziert wird.
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Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Herstellungsverfahrens eines OTFTs, das elektrische Eigenschaften des OTFTs verbessert, indem ein Kontaktgebiet zwischen einer aktiven Schicht und Source-/Drainelektroden des OTFTs vergrößert sind.
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Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen organischen Dünnschichttransistor mit den Merkmalen des Anspruchs 20.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 23.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind und der Erklärung dienen und zum Schaffen eines weiteren Verständnisses der beanspruchten Erfindung beabsichtigt sind.
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Die begleitende Zeichnung, die enthalten ist, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu schaffen, und in die Beschreibung aufgenommen ist und einen Teil davon bildet, stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und dient zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung. In der Zeichnung zeigt bzw. zeigen:
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1A bis 1E Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines organischen Dünnschichttransistors (OTFT) gemäß dem Stand der Technik zeigen;
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2A bis 2E Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines OTFTs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
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3A bis 3C Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Bilden der aktiven Schicht des OTFTs zeigen, der in 2B gezeigt ist;
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4 eine Querschnittsansicht, die eine Flüssigkristallanzeige(LCD)-Vorrichtung zeigt, die unter Verwendung des Prozesses aus 2A bis 2E gebildet ist;
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5A bis 5E Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
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6A bis 6E Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Bilden der aktiven Schicht des OTFTs zeigen, der in 5B gezeigt ist; und
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7 eine Querschnittsansicht, die eine LCD-Vorrichtung zeigt, die unter Verwendung des Prozesses aus 5A bis 5E gebildet ist.
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Es wird nun im Detail auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, wovon Beispiele in der begleitenden Zeichnung dargestellt sind.
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Die 2A bis 2E sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines OTFTs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, und die 3A bis 3C sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Bilden der aktiven Schicht des OTFTs zeigen, der in 2B gezeigt ist. Wie in 2A gezeigt ist, weist ein Herstellungsverfahren eines OTFTs das Vorbereiten eines ersten transparenten Substrats 110 auf. Insbesondere wird zum Bilden einer Gateelektrode 111 ein erstes leitfähiges Material abgeschieden und strukturiert.
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Das erste leitfähige Material kann ein Material aus Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta und Al-Legierung aufweisen, und das erste leitfähige Material kann unter Verwendung eines Photolithographieprozesses strukturiert werden. Der Photolithographieprozess kann einen Photoresistschicht-Auftragungsprozess zum Auftragen einer Photoresistschicht auf eine Ätzobjektschicht, auf der eine Struktur zu bilden ist, einen Belichtungsprozess zum Ausrichten einer Maske auf der Photoresistschicht und zum Bestrahlen mit Licht durch die Maske hindurch, einen Entwicklungsprozess zum Bilden einer Photoresiststruktur auf der Ätzobjektschicht, indem die bestrahlten Abschnitte der Photoresistschicht unter Verwendung eines Entwicklers entfernt werden, einen Ätzprozess zum Bilden einer gewünschten Struktur, indem die Ätzobjektschicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske geätzt wird, und einen Abziehprozess zum Entfernen der Photoresiststruktur, die auf der Struktur verblieb, aufweisen. Zum Beispiel kann das erste leitfähige Material die Ätzobjektschicht sein, und die Gateelektrode 111 kann strukturiert werden, wenn das erste leitfähige Material geätzt wird.
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Alternativ kann das erste leitfähige Material eine Ag-Paste sein, und das erste leitfähige Material kann zum Bilden der Gateelektrode 111 auf das erste Substrat 110 aufgedruckt werden. Da der Druckprozess bei einem atmosphärischen Druck durchgeführt werden kann, was viel einfacher ist als bei dem Photolithographieprozess, wird dadurch die Produktionseffizienz verbessert.
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Nach dem Bilden der Gateelektrode 111 auf dem ersten Substrat 110, wird zum Bilden einer Gate-Isolationsschicht 113 ein anorganisches Material auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 110 einschließlich der Gateelektrode 111 gebildet. Das anorganische Material kann eine Siliziumnitrid(SiNx)-Schicht oder eine Siliziumoxid(SiOx)-Schicht aufweisen. Alternativ kann, anstatt des anorganischen Materials, ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 110 ausgebildet werden. Das organische Material kann Polyvinylpyrrolidon (PVB) und Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen, und das organische Material kann zum Bilden der Gate-Isolationsschicht 113 auf das erste Substrat 110 aufgetragen werden. Da ein Auftragungsprozess bei atmosphärischem Druck ohne Verwendung einer Vakuumausrüstung ausgeführt werden kann, wird dadurch die Produktionseffizienz verbessert.
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In 2B werden eine organische Schicht und eine anorganische Schicht nacheinander auf der Gate-Isolationsschicht 113 ausgebildet, und dann zum Bilden einer aktiven Schicht 115 und einer anorganischen Struktur 115' strukturiert. Zum Beispiel können die organische Schicht und die anorganische Schicht unter Verwendung eines von hinten belichtenden Prozesses strukturiert werden, um jeweils die aktive Schicht 115 bzw. die anorganische Schicht 115' zu bilden. Insbesondere kann, nachdem die organische Schicht und die anorganische Schicht gebildet sind, eine Photoresistschicht auf der anorganischen Schicht aufgetragen werden. Dann wird Licht zum Bilden einer Photoresiststruktur durch die hintere Oberfläche des ersten Substrats 110 gestrahlt. Das heißt, die Gateelektrode 111, die Gate-Isolationsschicht 113, die organische Schicht, die anorganische Schicht und die Photoresistschicht werden auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats 110 gebildet, und Licht wird zum Bilden einer Photoresiststruktur auf eine zweite Oberfläche des ersten Substrats 110 eingestrahlt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Dann werden die anorganische Schicht und die organische Schicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske zum Bilden der aktiven Schicht 115 und der anorganischen Struktur 115' geätzt.
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Wie in 3A gezeigt ist, werden die organische Schicht 115a und die anorganische Schicht 115'a nacheinander übereinander auf der Gate-Isolationsschicht 113 auf der ersten Oberfläche des ersten Substrats 110 aufgeschichtet. Die organische Schicht 115 kann ein organisches Material mit niedriger Molekülzahl aufweisen, wie z. B. Pentazen, das auf dem ersten Substrat 110 mittels eines Abscheideverfahrens gebildet werden kann, oder ein organisches Material, wie z. B. Polyacrylamin (PAA), das auf dem ersten Substrat 110 mittels eines Auftragungsverfahrens gebildet werden kann.
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Um die organische Schicht 115a zu strukturieren, muss die Photoresistschicht 125a darauf aufgetragen werden. Jedoch kann, falls die Photoresistschicht 125a direkt auf der organischen Schicht 115a aufgetragen wird, Feuchtigkeit, die in der Photoresistschicht 125a enthalten ist, in die organische Schicht 115a eindringen. Insbesondere werden, falls die organische Schicht 115a Feuchtigkeit ausgesetzt ist, ihre elektrische Eigenschaften herabgesetzt. Daher wird die anorganische Schicht 115'a auf der organischen Schicht 115a zum Schützen der organischen Schicht 115a vor Feuchtigkeit gebildet, wodurch eine Produktzuverlässigkeit verbessert wird. Die anorganische Schicht 115'a kann ein anorganisches Material, wie z. B. SiNx, SiOx oder Indiumoxid aufweisen. Dann wird eine Photoresistschicht 125a auf die anorganische Schicht 115'a geschichtet.
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Dann wird Licht, das als aufwärtsgerichtete Pfeile gezeigt ist, zum Belichten der Photoresistschicht 125a durch die zweite Oberfläche des ersten Substrats 110 hindurch gestrahlt. Insbesondere wird Licht, da die Gateelektrode 111 Licht blockiert und dadurch als Maske wirkt, nicht auf den Abschnitt der Photoresistschicht 125a eingestrahlt, der der Gateelektrode 111 entspricht.
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Wie in 3B gezeigt, wird eine Photoresiststruktur 125 auf einer oberen Seite der Gateelektrode 111 gebildet. Insbesondere wird, nachdem die Photoresistschicht 125a teilweise mit Licht bestrahlt wurde (wie in 3A gezeigt), ein Entwickler zum Entfernen der bestrahlen Abschnitte der Photoresistschicht 125a verwendet, wodurch die Photoresiststruktur 125 gebildet wird.
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Wie in 3C gezeigt, werden die aktive Schicht 115 und die anorganische Struktur 115 nacheinander gebildet. Insbesondere werden die organische Schicht 115a und die anorganische Schicht 115'a (gezeigt in 3B) unter Verwendung der Photoresiststruktur 125 als einer Maske geätzt. Obwohl nicht gezeigt, wird die Photoresiststruktur 125 dann unter Verwendung eines Abziehprozesses entfernt. Ferner kann auch die anorganische Struktur 115' unter Verwendung eines Trockenätzprozesses entfernt werden oder auf der aktiven Schicht 115 bleiben.
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Mit Bezugnahme zurück zu 2C wird, nachdem die aktive Schicht 115 gebildet wurde, ein zweites leitfähiges Material auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 110, einschließlich der aktiven Schicht 115 abgeschieden, und zum Bilden einer Sourceelektrode 116 und einer Drainelektrode 117, die mit der aktiven Schicht 115 in Kontakt stehen, strukturiert. Das zweite leitfähige Material kann Cu, Mo, Ta, Al, Cr, Ti oder Al-Legierung aufweisen, und kann unter Verwendung eines Photolithographieprozesses zum Bilden der Source- und Drainelektroden 116 bzw. 117 strukturiert werden. Insbesondere kann das zweite leitfähige Material das gleiche Material sein wie das erste leitfähige Material. Alternativ kann das zweite leitfähige Material ein leitfähiges Polymermaterial aufweisen und zum Bilden der Source- und Drainelektroden 116 bzw. 117 auf das erste Substrat 110 aufgetragen oder gedruckt werden. Da der Auftragungs- oder Druckprozess bei einem atmosphärischen Druck durchgeführt werden kann, was viel einfacher ist als in dem Photolithographieprozess, wird dadurch die Produktionseffizienz verbessert.
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In 2D wird eine Passivierungsschicht 118 auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats, einschließlich der Source- und Drainelektroden 116 bzw. 117, gebildet. Die Passivierungsschicht 118 kann ein anorganisches Material, wie z. B. SiNx oder SiOx, oder ein organisches Material, wie z. B. BCB oder Acryl, aufweisen. Ferner wird zum Bilden eines Kontaktlochs 119, das einen Abschnitt der Drainelektrode 117 freilegt, ein Abschnitt der Passivierungsschicht 118 entfernt. Das Kontaktloch 119 kann unter Verwendung des Photolithographieprozesses gebildet werden. Insbesondere kann, wenn das organische Material zum Bilden der Passivierungsschicht 118 angewendet wird, der Prozess bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, was einfacher ist, als wenn das anorganische Material angewendet wird, wodurch die Produktionseffizienz verbessert wird.
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In 2E wird eine Pixelelektrode 120 auf dem ersten Substrat 110, einschließlich der Passivierungsschicht 118 und des Kontaktlochs 119, gebildet. Insbesondere wird die Pixelelektrode 120 gebildet um mit der Drainelektrode 117 durch das Kontaktloch 119 elektrisch gekoppelt zu sein. Die Pixelelektrode 120 kann ein transparentes leitfähiges Material aufweisen. Das transparente leitfähige Material kann auf dem ersten Substrat 110 gebildet werden und unter Verwendung des Photolithographieprozesses strukturiert werden. Ferner kann das transparente leitfähige Material Indiumzinnoxid (ITO) oder Indiumzinkoxid (IZO) aufweisen. Alternativ kann ein organisches Polymermaterial, wie z. B. Polyethylendioxythiophen (PEDOT) zum Bilden der Pixelelektrode 120 verwendet werden, was vorteilhafter sein kann, da der Prozess, der damit im Zusammenhang steht, bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden kann.
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Obwohl nicht gezeigt, kann das erste Substrat 110 dann an einem zweiten Substrat mit einem Farbfilter und einer gemeinsamen Elektrode befestigt werden, und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat 110 und dem zweiten Substrat gebildet werden, um dadurch eine LCD-Vorrichtung zu bilden.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die eine LCD-Vorrichtung zeigt, die unter Verwendung des Prozesses aus 2A bis 2E gebildet wurde. In 4 weist eine LCD-Vorrichtung 200 ein erstes Substrat 210 und ein zweites Substrat 230 auf. Insbesondere weist das erste Substrat 210 einen OTFT und eine Pixelelektrode 220 auf. Der OTFT, der eine Gateelektrode 211, eine Gate-Isolationsschicht 213, eine aktive Schicht 215, eine anorganische Struktur 215', eine Sourceelektrode 216, eine Drainelektrode 217 und eine Passivierungsschicht 218 aufweist, kann durch das Verfahren gebildet werden, das in den 2A und 2E gezeigt ist.
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Ferner weist das zweite Substrat 230 eine Schwarzmatrix 231, einen Farbfilter 233 und eine gemeinsame Elektrode 235 auf, die nacheinander darauf gebildet sind. Dann werden das erste und das zweite Substrat 210 bzw. 230 mit einem Raum dazwischen aneinander befestigt und eine Flüssigkristallschicht 240 wird zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 210 bzw. 230 gebildet.
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Obwohl ein Verfahren zum Bilden der Schwarzmatrix 231, des Farbfilters 233 und der gemeinsamen Elektrode 235, die auf dem zweiten Substrat 230 gebildet sind, nicht im Detail erwähnt ist, kann die Schwarzmatrix 230 aus einem organischen Material oder einem Metall gebildet werden, und die gemeinsame Elektrode 235 kann aus einem leitfähigen Material gebildet werden, wie z. B. ITO oder IZO, oder einem leitfähigen Polymermaterial, wie z. B. PEDOT, wie die Pixelelektrode 220.
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Alternativ können, obwohl nicht gezeigt, sowohl die gemeinsame Elektrode 235 als auch die Pixelelektrode 220 auf dem ersten Substrat 210 gebildet werden. Das Bilden der gemeinsamen Elektrode 235 und der Pixelelektrode 220 auf dem gleichen Substrat, z. B. dem ersten Substrat 210, verbessert Blickwinkeleigenschaften gemäß einer horizontalen Ansteuerung von Flüssigkristallmolekülen der Flüssigkristallschicht 240.
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Folglich weist der OTFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine aktive Schicht auf, die unter Verwendung des von hinten belichtenden Prozesses gebildet ist, wodurch der Schattenmaskenprozess vermieden wird. Zusätzlich ist die aktive Schicht im Vergleich zu dem Stand der Technik genauer gebildet. Zum Beispiel ist in dem Stand der Technik die organische aktive Schicht unter Verwendung einer Schattenmaske gebildet. Jedoch stellt die Schattenmaske bezogen auf ihre Eigenschaften keine feine Struktur bereit und kann leicht ungenau mit dem Substrat ausgerichtet sein, so dass die aktive Struktur nicht genau gebildet wird. Im Gegensatz dazu ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine anorganische Schicht auf der organischen Schicht gebildet, ein von hinten belichtender Prozess, der eine feine Struktur bereitstellt, ist angewendet, und die Gateelektrode blockiert selektiv Licht zum Definieren einer Photoresiststruktur. Als ein Ergebnis ist die aktive Schicht mit größerer Genauigkeit gebildet.
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Die 5A bis 5E sind Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren eines OTFTs gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, und die 6A bis 6E sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Bilden der aktiven Schicht des OTFTs zeigen, der in 5B gezeigt ist. Wie in 5A gezeigt ist, weist ein Herstellungsverfahren eines OTFTs Bereitstellen eines ersten transparenten Substrats 310 auf. Insbesondere wird ein erstes leitfähiges Material zum Bilden einer Gateelektrode 311 abgeschieden und strukturiert.
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Das erste leitfähige Material kann ein Material aus der Gruppe Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta bzw. Al-Legierung aufweisen, und das erste leitfähige Material kann unter Verwendung eines Photolithographieprozesses strukturiert werden. Der Photolithographieprozess kann einen Photoresistschicht-Auftragungsprozess aufweisen zum Auftragen einer Photoresistschicht auf eine Ätzobjektschicht, auf der eine Struktur zu bilden ist, einen Belichtungsprozess zum Ausrichten einer Maske auf der Photoresistschicht und Bestrahlen mit Licht durch die Maske hindurch, einen Entwicklungsprozess zum Bilden einer Photoresiststruktur auf der Ätzobjektschicht, indem die bestrahlten Abschnitte der Photoresistschicht unter Verwendung eines Entwicklers entfernt werden, einen Ätzprozess zum Bilden einer gewünschten Struktur, indem die Ätzobjektschicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske geätzt wird, und einen Abziehprozess zum Entfernender Photoresiststruktur, die auf der Struktur stehen bleibt. Zum Beispiel kann das erste leitfähige Material die Ätzobjektschicht sein, und die Gateelektrode 311 kann strukturiert werden, wenn das erste leitfähige Material geätzt wird.
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Alternativ kann das erste leitfähige Material Ag-Paste aufweisen und das erste leitfähige Material kann zum Bilden der Gateelektrode 311 auf das erste Substrat 310 gedruckt werden. Da der Druckprozess bei einem atmosphärischen Druck durchgeführt werden kann, was viel einfacher ist als in dem Photolithographieprozess, kann die Produktionseffizienz dadurch verbessert werden.
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Nach dem Bilden der Gateelektrode 311 auf dem ersten Substrat 310 wird zum Bilden einer Gate-Isolationsschicht 313 eine anorganische Schicht auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 310, einschließlich der Gateelektrode 311, gebildet. Das anorganische Material kann eine Siliziumnitrid(SiNx)-Schicht oder eine Siliziumoxid(SiOx)-Schicht aufweisen. Alternativ kann anstatt des anorganischen Materials ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 310 gebildet werden. Das organische Material kann Polyvinylpyrrolidon (PVB) und Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen, und das organische Material kann zum Bilden der Gate-Isolationsschicht 313 auf das erste Substrat 310 aufgetragen werden. Da ein Auftragungsprozess bei atmosphärischem Druck ohne Verwendung einer Vakuumausrüstung ausgeführt werden kann, wird dadurch die Produktionseffizienz verbessert.
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In 5B werden eine organische Schicht und eine anorganische Schicht nacheinander auf der Gate Isolationsschicht 313 ausgebildet und dann strukturiert, um eine aktive Schicht 315 und eine anorganische Struktur 315' zu bilden. Zum Beispiel können die organische Schicht und die anorganische Schicht unter Verwendung eines von hinten belichtenden Prozesses strukturiert werden, um jeweils die aktive Schicht 315 bzw. die anorganische Schicht 315' zu bilden. Insbesondere kann, nachdem die organische Schicht und die anorganische Schicht gebildet wurden, eine Photoresistschicht auf die anorganische Schicht aufgetragen werden. Dann wird Licht durch die hintere Oberfläche des ersten Substrats 310 zum Bilden einer Photoresiststruktur eingestrahlt. Das heißt, die Gateelektrode 311, die Gate-Isolationsschicht 313, die organische Schicht, die anorganische Schicht und die Photoresistschicht werden auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats 310 gebildet und Licht wird zum Bilden einer Photoresiststruktur auf eine zweite Oberfläche des ersten Substrats 310 eingestrahlt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Dann werden die anorganische Schicht und die organische Schicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske zum Bilden der aktiven Schicht 315 und der anorganischen Struktur 315' geätzt.
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Wie in 6A gezeigt ist, werden die organische Schicht 315a und die anorganische Schicht 315'a nacheinander auf der Gate-Isolationsschicht 313 auf der ersten Oberfläche des ersten Substrats 310 übereinander gestapelt. Die organische Schicht 315a kann ein organisches Material mit niedriger Molekülzahl wie z. B. Pentazen aufweisen, das auf dem ersten Substrat 310 mittels eines Abscheideverfahrens gebildet werden kann, oder ein organisches Material wie z. B. Polyacrylamin (PAA), das auf dem ersten Substrat 310 mittels eines Auftragungsverfahrens gebildet werden kann.
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Zum Strukturieren der organischen Schicht 315a muss die Photoresistschicht 325a darauf aufgetragen werden. Jedoch kann Feuchtigkeit, die in der Photoresistschicht 325a enthalten ist, in die organische Schicht 315a eindringen, falls die Photoresistschicht 325a direkt auf der organischen Schicht 315a aufgetragen wird. Insbesondere werden, falls die organische Schicht 315a Feuchtigkeit ausgesetzt wird, ihre elektrischen Eigenschaften herabgesetzt. Daher wird die anorganische Schicht 315'a auf der organischen Schicht 315a zum Schützen der organischen Schicht 315a vor Feuchtigkeit gebildet, wodurch eine Produktzuverlässigkeit verbessert wird. Die anorganische Schicht 315'a kann ein anorganisches Material, wie z. B. SiNx, SiOx oder Indiumoxid aufweisen. Dann wird eine Photoresistschicht 325a auf die anorganische Schicht 315'a gestapelt.
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Dann wird Licht, das als aufwärtsgerichtete Pfeile gezeigt ist, zum Belichten der Photoresistschicht 325a durch die zweite Oberfläche des ersten Substrats 310 hindurch gestrahlt. Insbesondere wird Licht, da die Gateelektrode 311 Licht blockiert und dadurch als eine Maske wirkt, nicht auf den Abschnitt der Photoresistschicht 325a eingestrahlt, der der Gateelektrode 311 entspricht.
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Wie in 6B gezeigt, wird eine Photoresiststruktur 325 auf einer oberen Seite der Gateelektrode 311 gebildet. Insbesondere wird, nachdem die Photoresistschicht 325a teilweise mit Licht bestrahlt wurde (wie in 6A gezeigt), ein Entwickler zum Entfernen der bestrahlen Abschnitte der Photoresistschicht 325a verwendet, wodurch die erste Photoresiststruktur 325 gebildet wird.
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Wie in 6C gezeigt, werden die aktive Schicht 315 und die erste anorganische Struktur 315'' nacheinander gebildet. Insbesondere werden die organische Schicht 315a und die anorganische Schicht 315'a (gezeigt in 6B) unter Verwendung der Photoresiststruktur 325 als Maske geätzt.
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In 6D wird eine zweite Photoresiststruktur 335 auf dem ersten Substrat 310, einschließlich der aktiven Schicht 315 und der ersten anorganischen Struktur 315'', gebildet. Insbesondere wird die erste Photoresiststruktur 325 (gezeigt in 6C) teilweise unter Verwendung eines Veraschungsprozesses entfernt, nachdem die aktive Schicht 315 und die erste anorganische Struktur 315'' gebildet wurden. Zum Beispiel kann der Veraschungsprozess das Photoresistmaterial zum Freilegen von Seiten der ersten anorganischen Struktur 315'' ausbrennen. Wenn die Oberfläche der ersten Photoresiststruktur 325 ausgebrannt ist, werden die Seite und die Oberfläche der ersten Photoresiststruktur 325 entfernt, und wenn die Seite entfernt ist, wird ein bestimmter Abschnitt der ersten anorganischen Struktur 315'' freigelegt und seine Dicke reduziert.
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Wie in 6E gezeigt ist, wird danach die anorganische Struktur 315' gebildet. Insbesondere werden freigelegte Abschnitte der ersten anorganischen Struktur 315'' (gezeigt in 6D) unter Verwendung der zweiten Photoresiststruktur 335 als Maske geätzt. Als ein Ergebnis werden Abschnitte der Oberfläche und Seiten der aktiven Schicht 315 freigelegt. Ferner wird die zweite Photoresiststruktur 335 dann, obwohl nicht gezeigt, unter Verwendung eines Abziehprozesses entfernt.
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Mit Bezugnahme zurück zu 5C wird, nachdem die aktive Schicht 315 gebildet ist, ein zweites leitfähiges Material auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 310 einschließlich der aktiven Schicht 315 abgeschieden, und zum Bilden einer Sourceelektrode 316 und einer Drainelektrode 317, die mit der aktiven Schicht 315 in Kontakt stehen, strukturiert. Insbesondere, vergrößert sich, da Abschnitte der Oberfläche der aktiven Schicht 315 freigelegt sind, die Kontaktfläche zwischen der aktiven Schicht 315 und der Source-/Drainelektrode 316 bzw. 317, wodurch sich elektrische Eigenschaften des resultierenden OTFTs verbessern.
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Das zweite leitfähige Material kann aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt werden, die Cu, Mo, Ta, Al, Cr, Ti oder eine Al-Legierung aufweist, und kann unter Verwendung eines Photolithographieprozesses zum Bilden der Source- und Drainelektroden 316 bzw. 317 strukturiert werden. Insbesondere kann das zweite leitfähige Material das gleiche Material sein wie das erste leitfähige Material. Alternativ kann das zweite leitfähige Material ein leitfähiges Polymermaterial aufweisen und kann auf das erste Substrat 310 zum Bilden der Source- und Drainelektroden 316 bzw. 317 aufgetragen oder gedruckt werden. Da der Auftragungs- oder Druckprozess bei einem atmosphärischen Druck durchgeführt werden kann, was viel einfacher ist als in dem Photolithographieprozess, wird dadurch die Produktionseffizienz verbessert.
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In 5D wird eine Passivierungsschicht 318 auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats einschließlich der Source- und Drainelektroden 316 bzw. 317 gebildet. Die Passivierungsschicht 318 kann ein anorganisches Material aufweisen, wie z. B. SiNx oder SiOx, oder ein organisches Material, wie z. B. BCB oder Acryl. Ferner wird ein Abschnitt der Passivierungsschicht 318 zum Bilden eines Kontaktlochs 319 entfernt, das einen Abschnitt der Drainelektrode 317 freilegt. Das Kontaktloch 319 kann unter Verwendung des Photolithographieprozesses gebildet werden. Insbesondere kann, wenn das organische Material zum Bilden der Passivierungsschicht 318 angewendet wird, der Prozess bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, was einfacher ist, als wenn das anorganische Material angewendet wird, wodurch die Produktionseffizienz verbessert wird.
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In 5E wird eine Pixelelektrode 320 auf dem ersten Substrat 310, einschließlich der Passivierungsschicht 318 und dem Kontaktloch 319, gebildet. Insbesondere wird die Pixelelektrode 320 gebildet um elektrisch durch das Kontaktloch 319 an die Drainelektrode 317 angeschlossen zu sein. Die Pixelelektrode 320 kann ein transparentes leitfähiges Material aufweisen. Das transparente leitfähige Material kann auf dem ersten Substrat 310 gebildet werden und unter Verwendung des Photolithographieprozesses strukturiert werden. Ferner kann das transparente leitfähige Material Indiumzinnoxid (ITO) oder Indiumzinkoxid (IZO) aufweisen. Alternativ kann ein organisches Polymermaterial, wie z. B. Polyethylendioxythiophen (PEDOT), zum Bilden der Pixelelektrode 320 angewendet werden, was vorteilhafter sein kann, da der Prozess, der damit im Zusammenhang steht, bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden kann.
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Obwohl nicht gezeigt, kann das erste Substrat 310 dann an einem zweiten Substrat, das einen Farbfilter und eine gemeinsame Elektrode aufweist, befestigt werden, und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat 310 und dem zweiten Substrat gebildet werden, um dadurch eine LCD-Vorrichtung zu bilden.
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Folglich kontaktieren die Source- und Drainelektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die freigelegten Abschnitte der Oberfläche der aktiven Schicht sowie die Seitenflächen der aktiven Schicht. Als ein Ergebnis wird das Kontaktgebiet zwischen der aktiven Schicht 315 und den Source- und Drainelektroden 316 bzw. 317 größer, da seitliche Bereiche der anorganischen Struktur 315' zum Freilegen von Abschnitten der Oberfläche der aktiven Schicht entfernt wurden.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die eine LCD-Vorrichtung zeigt, die unter Verwendung des Prozesses aus 5A bis 5E gebildet wurde. In 7 weist eine LCD-Vorrichtung 400 ein erstes Substrat 410 und ein zweites Substrat 430 auf. Insbesondere weist das erste Substrat 410 einen OTFT und eine Pixelelektrode 420 auf. Der OTFT, der eine Gateelektrode 411, eine Gate-Isolationsschicht 413, eine aktive Schicht 415, eine anorganische Struktur 415', eine Sourceelektrode 416, eine Drainelektrode 417 und eine Passivierungsschicht 418 aufweist, kann mittels des Verfahrens gebildet sein, das in den 5A und 5E gezeigt ist.
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Ferner weist das zweite Substrat 430 eine Schwarzmatrix 431, einen Farbfilter 433 und eine gemeinsame Elektrode 435 auf, die nacheinander darauf gebildet sind. Dann werden die ersten und zweiten Substrate 410 und 430 mit einem Raum dazwischen aneinander befestigt und eine Flüssigkristallschicht 440 zwischen den ersten und zweiten Substraten 410 bzw. 430 gebildet.
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Obwohl ein Verfahren zum Bilden der Schwarzmatrix 431, des Farbfilters 433 und der gemeinsamen Elektrode 435, die auf dem zweiten Substrat 430 gebildet sind, nicht im Detail erwähnt ist, kann die Schwarzmatrix 430 aus eine organischen Material oder einem Metall gebildet sein und die gemeinsame Elektrode 435 kann aus einem leitfähigen Material gebildet sein, wie z. B. ITO oder IZO, oder einem leitfähigen Polymermaterial, wie z. B. PEDOT, wie die Pixelelektrode 420.
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Alternativ können, obwohl nicht gezeigt, sowohl die gemeinsame Elektrode 435 als auch die Pixelelektrode 420 auf dem ersten Substrat 410 gebildet sein. Das Bilden der gemeinsamen Elektrode 435 und der Pixelelektrode 420 auf dem gleichen Substrat, z. B. dem ersten Substrat 410, verbessert Blickwinkeleigenschaften gemäß einer horizontalen Ansteuerung von Flüssigkristallmolekülen der Flüssigkristallschicht 440.
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Folglich benötigt das Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung keine Schattenmaske zum Bilden der aktiven Schicht des OTFT, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird. Insbesondere wird in dem Herstellungsverfahren eines OFTF gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung anstatt einer Schattenmaske eine anorganische Schicht auf einer organischen Schicht gebildet, eine Photoresistschicht wird auf die anorganische Schicht aufgetragen und eine Photoresiststruktur wird auf dem oberen Abschnitt einer Gateelektrode unter Verwendung eines von hinten belichtenden Prozesses gebildet. Dann werden die organische und die anorganische Schicht unter Verwendung der Photoresiststruktur als Maske zum akkuraten Bilden einer aktiven Schicht geätzt.
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Zusätzlich werden in dem Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Freilegen von Abschnitten der Oberfläche der aktiven Schicht Seitenabschnitte der anorganischen Schicht vor dem Bilden der Source- und Drainelektroden geätzt. Als ein Ergebnis wird das Kontaktgebiet zwischen der aktiven Schicht und den Source- und Drainelektroden größer, wodurch die Eigenschaften des OTFT verbessert werden.
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Ferner wird die Anzahl von in dem Herstellungsprozess verwendeten Masken reduziert, da die aktive Struktur unter Verwendung des von hinten belichtenden Prozesses gebildet wird. Ferner werden durch das Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Herstellungskosten reduziert und die Produktivität erhöht, da eine Schattenmaske im Allgemeinen teuer ist.
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Ferner können in dem Herstellungsverfahren eines OTFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Gatelektrode, die Sourceelektrode, die Drainelektrode oder die Passivierungsschicht unter Verwendung eines Auftragungs- oder Druckverfahrens bei Atmosphärendruck gebildet werden, indem ein organisches Material oder eine Paste verwendet werden, ohne eine Abscheideausrüstung zu verwenden, wodurch die Produktionseffizienz weiter verbessert wird.
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Obwohl nicht gezeigt, kann das Herstellungsverfahren eines Dünnschichttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Herstellen jeder Vorrichtung verwendet werden, die einen TFT zusätzlich zu einer LCD-Vorrichtung verwendet.